dina menjatuhkan batu bermassa 2 kg dari ketinggian 20 m sehingga batu bergerak jatuh bebas. jika percepatan gravitasi 10 m/s maka energi kinetik setelah perpin

Energi kinetik batu pada saat jatuh 5 meter dari posisi awalnya adalah 100 J atau setara dengan 0,1 kJ sesuai dengan perhitungan sebagai berikut.

Pembahasan

Prinsip kekekalan energi mekanik adalah bahwa energi mekanik suatu benda selalu bernilai konstan, dengan persamaan sebagai berikut.

Em = konstan

Em₁ = Em₂

Energi mekanik merupakan penjumlahan antara energi potensial dengan energi kinetik benda di saat yang sama, secara matematis dituliskan sebagai

Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

dengan Ep = m. g .h dan Ek = ½ m. v², maka

m. g. h ₁ + ½ m. v₁² = m. g. h₂ + ½ m. v₂²

di mana

Em : energi mekanik (J)

Ep : energi potensial (J)

Ek : energi mekanik (J)

m : massa benda (kg)

g : percepatan gravitasi bumi (m/s²)

h : ketinggian benda (m)

v : kecepatan benda (m/s)

Dalam kasus ini, batu dikatakan jatuh sehingga kecepatan mula-mulanya adalah 0 (v₁ = 0 m/s), sehingga energi kinetik batu tersebut dapat kita rumuskan sebagai

m. g. h ₁ + ½ m. (0 m/s)² = m. g. h₂ + ½ m. v₂²

m. g. h ₁ = m. g. h₂ + ½ m. v₂², kembalikan persamaan energi kinetik menjadi Ek,

m. g. h ₁ = m. g. h₂ + Ek, sehingga kita dapatkan rumusan untuk energi kinetik

Ek₂ = m. g. h₁ - m. g. h₂, bila disederhanakan menjadi

Ek₂ = m. g (h₁ - h₂)

Masukkan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus,

Ek₂ = 2 kg. 10 m/s² 5 m

Ek₂ = 20 N. 5 m

Ek₂ = 100 J

Ek₂ = 0,1 kJ

Pembahasan lebih lanjut

Soal ini juga dapat kamu selesaikan dengan memadukan teori GLBB dan energi kinetik seperti berikut. Pada GLBB setidaknya kamu perlu mengingat tiga rumus berikut.

(1) v = v₀ + at

(2) v² = v₀² + 2 as

(3) s = v₀t + 1/2 at²

dengan :

v₀ : kecepatan awal (m/s)

v : kecepatan akhir (m/s)

a : percepatan (m/s²)

t : waktu (t)

s : jarak tempuh (m)

Percepatan dapat bernilai positif atau negatif. Bila suatu benda bergerak dengan percepatan yang bernilai positif, maka artinya benda tersebut bergerak semakin cepat atau mengalami GLBB dipercepat. Sementara bila suatu benda bergerak dengan percepatan yang bernilai negatif, maka artinya benda tersebut bergerak semakin lambat atau mengalami GLBB diperlambat. Dalam kasus ini benda mengalami percepatan karena batu jatuh sehingga dipercepat oleh gaya gravitasi. Pada benda jatuh, kecepatan mula-mula adalah 0 sehingga v₀ = 0. Maka rumus yang berlaku adalah

(1) v = gt

(2) v² = 2 gs

(3) s = 1/2 gt²

Dengan diketahui nilai percepatan gravitasi, jarak tempuh atau selisih ketinggian awal dan akhir serta kecepatan awal batu, kita dapat mencari kecepatan akhir batu dengan rumus (2).

v² = 2 gs  

v² = 2. 10 m/s². 5 m

v² = 20 m/s². 5 m

v² = 100 m²/s²

Dengan demikian energi kinetik batu tersebut adalah  

Ek = ½ m. v², masukkan nilai yang diketahui,

Ek = ½. 2 kg. 100 m²/s²

Ek = 100 J

Ek = 0,1 kJ

Pelajari lebih lanjut  

1. Materi tentang energi mekanik https://brainly.co.id/tugas/17649340

2. Materi tentang usaha dan energi kinetik https://brainly.co.id/tugas/17809556

3. Materi tentang usaha pada ayunan https://brainly.co.id/tugas/17351689  

-----------------------------------------------------------------------------  

Detil Jawaban  

Kelas : 8

Mapel : Fisika  

Bab : Bab 1 - Gerak

Kode : 8.6.1  

Kata Kunci : GLBB, energi kinetik, energi mekanik