);

Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik dan pembahasan

Postingan ini membahas contoh soal hukum kekekalan energi mekanik dan pembahasan atau penyelesaiannya. Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi potensial dengan energi kinetik. Karena energi bersifat kekal, maka penjumlahan energi potensial dengan energi kinetik tersebut nilainya tetap. Secara matematis hukum kekekalan energi mekanik ditulis sebagai berikut:

  • EP + EK = konstan
  • EP1 + EK1 = EP2 + EK2
  • mgh1 + 1/2mv12 = mgh2 + 1/2mv22

Keterangan:

  • EP = energi potensial (joule)
  • EK = energi kinetik (joule)
  • m = massa (kg)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
  • h = ketinggian (m)
  • v = kecepatan (m/s)

Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal dan pembahasan dibawah ini.

Contoh soal 1

Perhatikan gambar dibawah ini.

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggain 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka kecepatan benda saat berada 15 meter diatas tanah adalah…

A. 20 m/s

B. 15 m/s

C. 10 m/s

D. 5 m/s

E. 2 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • h1 = 20 m
  • h2 = 15 m
  • v = 0

Untuk menghitung keceptan benda menggunakan hukum kekekalan energi mekanik dibawah ini.

  • mgh1 + 1/2mv12 = mgh2 + 1/2 mv22
  • gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2v22
  • 10 m/s2 . 20 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 15 m + 1/2v22
  • 200 m2/s2 + 0 = 150 m2/s2 + 1/2 v22
  • 1/2v = 200 m2/s2 – 150 m2/s2 = 50 m2/s2
  • v = 2 . 50 m2/s2 = 100 m2/s2
  • v =  100 m2/s2  = 10 m/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 2

Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 m adalah…

A. 700 J

B. 600 J

C. 500 J

D. 400 J

E. 300 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 1 kg
  • v1 = 40 m/s
  • h1 = 0
  • h2 = 20 m

Cara menghitung energi kinetik benda sebagai berikut:

  • mgh1 + 1/2mv2 = mgh2 + EK2
  • 1 kg . 10 m/s2 . 0 + 1/2 . 1 kg . (40 m/s)2 = 1 kg . 10 m/s2 . 20 m + EK2
  • 0 + 800 J = 200 J + EK2
  • EK2 = 800 J – 200 J = 600 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 3

Sebuah benda bermassa 0,5 kg digantung dengan benang (massa benang diabaikan) dan diayunkan hingga ketinggian 20 cm dari posisi awal seperti gambar dibawah ini.

Sebuah benda diayunkan dari A ke B
Sebuah benda diayunkan dari A ke B

Bila g = 10 m/s2, kecepatan benda dititik A adalah…

A. 4 m/s

B. 2 m/s

C. 0,2 m/s

C. 0,04 m/s

E. 0,02 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • h1 = 20 cm = 0,2 m
  • h2 = 0
  • v1 = 0

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2 v22
  • 10 m/s2 . 0,2 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 0 + 1/2v22
  • 2 m2/s2 = 1/2 v22
  • v22 = 2 . 2 m2/s2 = 4 m2/s2
  • v2 =  4 m2/s2   = 2 m/s

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 4

Sebuah balok ditahan dipuncak bidang bidang miring seperti gambar dibawah ini.

Sebuah balok berada dipuncak bidang miring
Sebuah balok berada dipuncak bidang miring

Ketika dilepas balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Kecepatan balok ketika tiba dibidang dasar miring adalah…

A. 16 m/s

B. 12 m/s

C. 10 m/s

D. 8 m/s

E. 6 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2 v22
  • 10 m/s2 . 5 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 0 + 1/2v22
  • 50 m2/s2 = 1/2 v22
  • v22 = 2 . 50 m2/s2 = 100 m2/s2
  • v2 = 100 m2/s2   = 10 m/s

Soal ini jawabannya C.


Contoh soal 5

Sebuah benda jatuh bebas dari posisi A seperti ditunjukkan gambar dibawah ini.

Sebuah benda jatuh bebas dari A ke B
Sebuah benda jatuh bebas dari A ke B

Perbandingan energi potensial dan energi kinetik benda ketika sampai di B adalah….

A. 1 : 3

B. 2 : 3

C. 2 : 1

D. 3 : 1

E. 3 : 2

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • EPB = mghB = mg . /14 h = 1/4 mgh
  • mghA + 1/2mvA2 = mghB + EKB
  • mgh + 1/2m . 02 = mg . 1/4h + EKB
  • EKB = mgh – 1/4 mgh = 3/4 mgh

Jadi perbandingan energi potensial dan energi kinetik di titik B sebagai berikut:

  • EPB : EKB = 1/4 mgh : 3/4 mgh
  • EP : EK = 1 : 3

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 6

Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti gambar dibawah ini.

Bola jatuh bebas dari A ke B
Bola jatuh bebas dari A ke B

Ketika sampai di B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah…

A. 30 m

B. 40 m

C. 60 m

D. 70 m

E. 80 m

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 2 kg
  • vA = 0
  • EKB = 2 EPB

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • EPA + EKA = EPB + EKB
  • mghA + 1/2mvA2 = EPB + 2 EPB = 3EPB = 3 mghB
  • 2 . 10 . 90 + 1/2 . 2 . 0 = 3 . 2 . 10 . hB
  • 60 hB = 1800
  • hB = 1800/60 = 30 m

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 7

Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar dibawah ini.

Pemain ski es meluncur dari ketinggian 50 m
Pemain ski es meluncur dari ketinggian 50 m

Jika kecepatan awal pemain ski = 0 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka kecepatan pemain ski saat ketinggian B adalah…
A. 25 2   m/s
B. 20 2   m/s
C. 10 2   m/s
D. 5 2   m/s
E.  2   m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • ghA + 1/2vA2 = ghB + + 1/2vB2
  • 10 . 50 + 1/2 . 02 = 10 . 10 + 1/2 vB2
  • 500 = 100 + 1/2 vB2
  • 1/2vB2 = 500 – 100 = 400
  • vB2 = 2 . 400
  • v =  2 . 400   = 20 2   m/s

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 8

Sebuah balok bermassa 2 kg dari keadaan diam, meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti ditunjukkan gambar dibawah ini.

Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik
Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik

Besar energi kinetik balok saat sampai dititik B adalah…

A. 10 J

B. 20 J

C. 30 J

D. 40 J

E. 80 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • mghA + 1/2mvA2 = mghB + EKB
  • 2 . 10 . 4 + 0 = 2 . 10 . 2 + EKB
  • 80 = 40 + EKB
  • EKB = 80 – 40 = 40 J

Soal ini jawabannya B.

(Visited 41 times)

You cannot copy content of this page