Pada postingan ini kita membahas contoh soal energi potensial pegas dan penyelesaiannya. Energi potensial pegas adalah energi yang menyebabkan pegas kembali ke posisi awal setelah gaya yang bekerja pada pegas dihilangkan.
Sebenarnya, untuk memahami adanya energi potensial pegas cukup mudah. Jika kita menarik pegas pastinya perlu tenaga. Besar kecilnya tenaga yang kita keluarkan tergantung jenis pegasnya. Tenaga yang kita keluarkan tersebut akan disimpan dalam pegas yang kemudian disebut energi potensial pegas.
Secara umum, rumus energi potensial pegas sebagai berikut.
Contoh soal energi potensial pegas
Contoh soal 1
Sebuah pegas tergantung vertikal pada sebuah statif. Ketika ujung bebas pegas diberi beban 300 gram, pegas bertambah panjang sebesar 4 cm. Jika g = 10 m/s2, maka energi potensial pegas tersebut adalah…
A. 7,5 x 10-2 Joule
B. 6,0 x 10-2 Joule
C. 4,5 x 10-2 Joule
D. 2,0 x 10-2 Joule
E. 1,5 x 10-2 Joule
Penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui m = 300 gram = 0,3 kg dan Δx = 4 cm = 0,04 m. Maka energi potensial pegas sebagai berikut:
- Ep = 1/2 F . Δx = 1/2 m . g . Δx
- Ep = 1/2 . 0,3 kg . 10 m/s2 . 0,04 m = 6,0 . 10-2 joule.
Soal ini jawabannya B.
Contoh soal 2
Sebuah pegas yang panjangnya 5 cm ditarik dengan gaya 200 N sehingga panjang pegas menjadi 6 cm. Energi potensial pegas adalah…
A. 1 Joule
B. 2 Joule
C. 100 Joule
D. 200 Joule
E. 300 Joule
Penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui:
- x1 = 5 cm = 0,05 m
- x2 = 6 cm = 0,06 m
- F = 200 N
Cara menghitung energi potensial pegas sebagai berikut.
- Ep = 1/2 . F . ∆x
- Ep = 1/2 . F (x2 – x1)
- Ep = 1/2 . 200 N (0,06 m – 0,05 m)
- Ep = 100 N . 0,01 m = 1 Joule
Soal ini jawabannya A.
Contoh soal 3
Sebuah pegas diberi beban 2 kg seperti gambar berikut. Jika pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm dan gravitasi bumi 10 m/s2, maka energi potensial elastis pegas tersebu adalah…
A. 4,0 J
B. 3,5 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Penyelesaian soal
- Ep = 1/2 . F . ∆x = 1/2 . m . g . ∆x
- Ep = 1/2 . 2 kg . 10 m/s2 . 0,05 m
- Ep = 0,5 J
Jawaban E.
Contoh soal 4
Dibawah ini adalah data percobaan sebuah pegas.
| Percobaan | F (N) | ∆x (cm) |
|---|---|---|
| 1 | 88 | 11 |
| 2 | 64 | 8 |
| 3 | 40 | 5 |
Energi potensial yang dihasilkan ketika pegas bertambah panjang 2 cm adalah…
A. 0,32 Joule
B. 0,16 Joule
C. 0,08 Joule
D. 0,06 Joule
E. 0,04 Joule
Penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini hitung terlebih dahulu konstanta pegas. Data yang kita gunakan bisa mana saja. Misalkan kita ambil data yang pertama maka diperoleh:
→ k =→ k =
Jika kita gunakan data kedua maka besar konstanta pegas sebagai berikut:
→ k =→ k =
Kita lihat hasilnya sama. Selanjutnya menghitung energi potensial pegas dengan rumus:
- Ep = 1/2 . k . Δx2
- Ep = 1/2 . 800 N/m . (0,02 m)2
- Ep = 0,08 joule.
Jawaban C.
Contoh soal 5
Berikut ini adalah grafik antara gaya (F) dengan pertambahan panjang sebuah pegas (∆x).
Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik diatas adalah…
A. 20 joule
B. 16 joule
C. 3,2 joule
D. 1,6 joule
E. 1,2 joule
Penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus energi potensial pegas sebagai berikut:
- Ep = 1/2 F . Δx
- Ep = 1/2 40 N . 0,08 m = 1,6 joule.
Jawaban D.
Contoh soal 6
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (∆x).
Energi potensial pegas pada saat mengalami panjang 14 cm adalah…
A. 11,2 joule
B. 5,6 joule
C. 1,12 joule
D. 0,56 joule
E. 0,112 joule
Penyelesaian soal
- Ep = 1/2 . F . ∆x
- Ep = 1/2 . 8 N . 0,14 m
- Ep = 0,56 joule
Soal ini jawabannya D.
Contoh soal 7
Grafik berikut menunjukkan hubungan gaya (F) terhadap pertambahan panjang pegas (∆x).
Jika pegas disimpangkan 8 cm, maka energi potensial pegas itu adalah…
A. 1,6 x 10-5 joule
B. 0,64 joule
C. 8 joule
D. 16 joule
E. 128 joule
Penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini hitung terlebih dahulu konstanta pegas dengan menggunakan hukum Hooke:
→ k =→ k =
Jadi energi potensial pegas yang dibutuhkan sebesar:
- Ep = 1/2 k . Δx2
- Ep = 1/2 . 200 N/m . (0,08)2 = 0,64 joule.
Jawaban B.
Contoh soal 8
Sebuah pegas dengan panjang 5 cm digantung tanpa beban. Ketika ujung bebas pegas digantungi beban 50 gram panjang pegas menjadi 6 cm. Energi potensial pegas jika beban ditarik ke bawah sebesar 2 cm adalah…
A. 0,01 joule
B. 0,1 joule
C. 1 joule
D. 10 joule
E. 100 joule
Penyelesaiannya soal
Pada soal ini diketahui pertambahan panjang pegas Δx = 6 – 5 = 1 cm = 0,01 m dan m = 50 gram = 0,05 kg. Maka untuk menghitung energi potensial tentukan terlebih dahulu konstanta pegas dengan rumus:
→ k =→ k =
Selanjutnya kita menentukan energi potensial pegas ketika pertambahan panjang Δx = 2 cm = 0,02 m dengan menggunakan rumus:
- Ep = 1/2 k . Δx2
- Ep = 1/2 . 50 N/m . (0,02 m)2 = 0,01 joule.
Soal ini jawabannya A.