Bola bermassa 0 5 kg yang sedang menggelinding pada bidang datar

Rumus energi kinetik (EK) dalam fisika adalah EK = 1/2 m.v2, di mana (m) adalah massa benda dan (v) adalah kecepatan gerak benda.

Halo adik-adik, materi kali ini akan menjelaskan salah satu rumus penting dalam fisika, yaitu rumus energi kinetik. Kalian pasti sedang mempelajari rumus ini di sekolah, baik di SMP maupun di SMA.

Nah materi ini hadir untuk melengkapi penjelasan dari bapak/ibu guru. Di tingkat SMP, rumus energi kinetik barulah berbentuk rumus-rumus dasar yang hanya mencakup beberapa besaran.

Rumus ini akan mengalami perluasan ketika dipelajari di tingkat SMA dengan meliputi besaran-besaran lainnya untuk menangani energi kinetik dari berbagai jenis pergerakan benda, seperti translasi, rotasi, menggelinding, katrol, dan pegas.

Namun, kalian tenang saja, rumusnya tidak sulit-sulit amat kok. Setelah membaca materi ini, kakak yakin kalian juga pasti bisa menggunakannya menyelesaikan soal.

Baiklah, kita mulai saja materinya...

Apa yang dimaksud energi kinetik? Menurut ilmu fisika, energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena geraknya. Dengan kata lain, energi ini adalah energi yang terdapat pada benda bergerak.

Energi kinetik baru akan muncul ketika suatu benda bergerak. Pada saat benda berhenti atau diam, maka energi kinetiknya juga ikut berhenti atau bernilai nol (0).

Pada saat benda berhenti atau diam, maka energi kinetiknya juga ikut berhenti atau bernilai nol (0).

Berdasarkan penjelasan di atas, gerak merupakan komponen terpenting dari sebuah benda bermassa untuk bisa memiliki energi kinetik. Tanpa adanya gerak, maka tidak akan ada energi kinetik. 

Kecepatan gerak merupakan besaran pembeda ketika terdapat dua benda yang bermassa sama akan ditinjau energi kinetiknya. Di antara dua benda tersebut, benda dengan gerak tercepatlah yang memiliki energi kinetik terbesar. 

Makin besar kecepatan benda bergerak, maka makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Namun, selain kecepatan, besaran yang juga ikut berpengaruh terhadap energi kinetik adalah massa benda. Jika terdapat dua benda dengan kecepatan gerak sama besar, maka benda dengan massa paling besar yang memiliki energi kinetik terbesar.

Makin besar massa suatu benda, maka makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Berdasarkan jenis satuannya, energi kinetik termasuk besaran turunan. Energi kinetik dinyatakan dengan satuan SI kg.m2/s2 atau Joule, serta dinyatakan dengan dimensi [M][L]2[T]-2.

Dari pemahaman di atas, terlihat energi kinetik bergantung pada besaran massa dan kecepatan. Dua besaran inilah yang menyusun rumus umum energi kinetik. Energi kinetik berbanding lurus dengan massa dan kuadrat kecepatan benda, dituliskan dalam bentuk persamaan matematis:

EK = 1/2 m . v2

Keterangan:

• EK = energi kinetik benda (J)
• m = massa benda (kg)
• v = kecepatan benda (m/s)

Energi kinetik dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan pola pergerakan bendanya, antara lain sebagai berikut:

Rumus energi kinetik translasi adalah:

(EK)trans = 1/2 m . v2....(1)

Keterangan:

• EK = energi kinetik benda (J)
• m = massa benda (kg)
• v = kecepatan benda (m/s)

Sehingga, pencarian energi kinetiknya juga turut memperhitungkan energi potensial. Berikut ini rumusnya:

EP1 + EK1 = EP0 + EK0....(2)

Catatan:

• EP = m . g . h 
• EP = Energi Potensial (J), g = percepatan gravitasi (m/s2), h = ketinggian dari permukaan tanah (m)

• EP0 = Energi potensial sebelum dilepaskan ke atas / bawah (J)
• EK0 = Energi kinetik sebelum dilepaskan ke atas / bawah (J)
• EP1 = Energi potensial pada titik tertentu (J)
• EK2 = Energi kinetik pada titik tertentu (J)

Rumus energi kinetik rotasi adalah:

(EK)rot = 1/2 I . ω2....(3)

Catatan: 

• Rumus ω = (v/R)
• Rumus I = berbeda-beda tergantung benda yang berotasi.

• (EK)rot = energi kinetik benda (J)
• I = momen inersia (kg.m2)
• ω = kecepatan sudut (rad/s)
• R = jari-jari (m)

Rumus energi kinetik total benda menggelinding adalah:

(EK)total = (EK)trans + (EK)rot

(EK)total = 1/2 m . v2 + 1/2 I . ω2

Kita juga bisa menggunakan rumus alternatif untuk mencari energi kinetik total benda menggelinding. Berikut ini rumusnya:

(EK)total = 1/2 m . v2 (1 + k)....(6)

Keterangan:

• k = konstanta inersia
• Nilai k berbeda-beda tergantung jenis benda yang menggelinding. 

Nah, sekarang mari kita terapkan rumus-rumus di atas untuk menyelesaikan soal. Berikut ini telah kakak siapkan beberapa contoh soal yang berkaitan dengan energi kinetik.
Sebuah bola mempunyai massa 0,5 kg. Jika bola itu dilemparkan dengan kecepatan 4 m/s, hitunglah energi kinetik pada bola tersebut!
Diketahui:
Ditanyakan:
Penyelesaian:

EK = 1/2 0,5 . 42

     = 1/2 0,5 . 16

     = 4 J

Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 4 J. 

Sebuah benda yang massanya 3 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki benda tersebut?

EK = 1/2 3 . 62

     = 1/2 3 . 36

     = 54 J

Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 54 J. 

Dua buah mobil bergerak dengan kecepatan sama, yaitu 36 km/jam. Massa mobil pertama 3 kali massa mobil kedua. Energi kinetik yang dimiliki mobil pertama 450 kJ. Berapakah energi kinetik yang dimiliki mobil kedua?

Diketahui:

• v1 dan v2 = 36 km/jam 
• m1  = 3 m2 
• m2  = 1/3 m1 
• EK1 = 450 kJ

EK2 = 1/2 m2 . v22

       = 1/2 (1/3 m1) . v12

       = 1/3 (1/2 m1 . v12)

       = 1/3 (EK1)

       = 1/3 (450)

       = 150 kJ. 

Jadi, energi kinetik mobil kedua adalah 150 kJ.

Sebuah anak panah bermassa 0,2 kg dilepaskan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Hitunglah energi kinetik anak panah saat mencapai 3 m di atas tanah. (g = 10 m/s2).

Diketahui:

• m = 0,2 kg
• v0 = 10 m/s
• g = 10 m/s2
• h0 = 0 m 
• h1 = 3 m

Ditanyakan:

Penyelesaian:

EP1 + EK1 = EP0 + EK0

m.g.h1 + EK1 = EP0 + 1/2 m . v02

0,2.10.3 + EK1 = 0 + 1/2 0,2 . 102 

6 + EK1 = 10

EK1 = 4 J.

Jadi, energi kinetik anak panah pada ketinggian 3 m di atas tanah adalah 4 J.

Sebuah bola pejal dengan massa 3 kg dan berjari-jari 10 cm, bergerak pada kelajuan 20 m/s sambil berputar. Hitunglah total energi kinetiknya?
Diketahui:

• m = 10 kg
• R = 10 cm = 0,1 m
• v = 20 m/s

(EK)total = 7/10 m . v2

Gimana adik-adik, udah paham kan cara menggunakan rumus energi kinetik di atas? Jadi, jangan bingung lagi yah.

Referensi:

• Damari, Ari. 2009. Konsep Jitu Fisika SMA. Jakarta: PT Wahyu Media.
• Yulliawati, Tetty. Fahmi, Reza. 2005. Cepat Menyelesaikan Soal Fisika SMP. Depok: PT. Kawan Pustaka.

Rumus Energi Kinetik dan Cara Menggunakannya (Soal) 2020-08-22T00:52:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Afdan Fisika