Membandingkan besarnya energi kinetik benda apabila kecepatan gerak benda berbeda

Menghitung energi kinetik benda jatuh bebas - Benda jatuh bebas ditandai dengan kecepatan awal = 0. Kondisi seperti dapat dilihat pada buah kelapa atau benda yang digantung dengan tali kemudian jatuh atau dijatuhkan.

Table of Contents Show

Besar Energi Kinetik
Perbandingan Energi Kinetik
Contoh Soal dan Pembahasan
Contoh 1 – Soal Perbandingan Energi Kinetik Ek1 : Ek2
Contoh 2 – Menentukan Ketinggian Benda dari Keterangan Perbandingan Energi Kinetik pada Dua Titik yang Berbeda
Video yang berhubungan

Pada posisi awal, energi potensial benda adalah Ep = m.g.h sedangkan energi kinetik benda adalah 0 karena V0 = 0. Pada ketinggian tertentu, maka energi potensial Ep = m.g.h dan energi keinetik benda (Ek ) = ½ m.v2.

Bagaimana menghitung energi kinetik benda jatuh bebas pada ketinggian tertentu? Coba ikuti contoh soal berikut ini dengan seksama.

Perhatikan dengan baik gambar berikut ini!

Sebuah benda mempunyai massa 2 kg berada pada ketinggian 10 meter dari tanah. Benda yang semula dalam keadaan diam dijatuhkan sehingga mencapai tanah. Jika grafitasi bumi di tempat itu 10 m/s2 maka energi kinetik benda saat ketinggian 5 meter dari tanah adalah….

Tinggi saat posisi kedua (h2) = 5 m

Grafitasi bumi (g) = 10 m/s2

Hukum kekekalan energi mekanik: Em1 = Em2

m.g.h + ½ m.v2 =m.g.h + Ek2

2 kg x 10 m/s2 x 10 m + 0 = 2 kg x 10 m/s2 X 5 m + Ek2

Energi kinetik adalah sejumlah energi yang terdapat pada benda yang bergerak. Sebuah benda yang bergerak pada suatu lintasan dengan gerak berubah beraturan memiliki energi kinetik yang berbeda pada setiap titik. Perbandingan kuadrat kecepatan benda pada titik yang berbeda sama dengan perbandingan energi kinetik benda tersebut. Sehingga, dengan mengetahui nilai kecepatan benda antara dua titik dapat diketahui pula perbandingan energi kinetik pada dua titik tersebut.

Bagaimana cara menentukan perbandingan energi kinetik suatu benda pada dua titik yang berbeda? Apa rumus energi kinetik dari suatu benda yang bergerak? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Besar Energi Kinetik

Besar kecilnya energi kinetik dipengaruhi oleh kecepatan dari kecepatan gerak suatu benda. Benda yang bergerak dengan kecepatan semakin tinggi memiliki energi kinetik yang semakin besar. Sebaliknya, benda yang bergerak dengan kecepatan rendah memiliki energi kinetik yang semakin kecil.

Besar energi kinetik dapat dihitung melalui rumus Ek = ½mv2. Di mana m adalah massa benda dan v adalah kecepatan gerak benda.

Persamaan rumus energi kinetik di atas menunjukkan bahwa besar energi kinetik berbanding senilai dengan massa dan kecepatan gerak benda.

Baca Juga: Rumus Energi Potensial, Energi Kinetik, dan Energi Mekanik

Perbandingan Energi Kinetik

Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan berubah beraturan pada suatu lintasan memiliki energi kinetik yang berbeda di setiap titik. Misalnya pada sebuah benda bermassa m yang dijatuhkan dari suatu ketinggian h. Pada awalnya, benda tersebut dalam keadaan diam atau nilai v = 0. Pada benda dengan kecepatan gerak benda v = 0, nilai energi kinetiknya juga sama dengan nol (Ek = 0).

Setelah benda tersebut jatuh sesaat, benda akan mulai bergerak dengan kecepatan tertentu. Karena benda jatuh bebas ke bawah maka kecepatan gerak benda akan semakin cepat sehingga energi kinetiknya semakin besar. Perbandingan energi kinetik pada titik berbeda dapat dilakukan dengan cara membandingkan kedua nilai energi kinetiknya.

Selanjutnya, sobat idschool dapat melihat beberapa bentuk soal mengenai perbandingan energi kinetik.

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkpai dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Soal Perbandingan Energi Kinetik Ek1 : Ek2

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soa dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

Massa benda pertama: m1 = 5 kg
Massa benda kedua: m2 = 15 kg
Ketinggian benda posisi pertama (di titik A): hA = 40 cm
Ketinggian benda posisi kedua (di titik B): hB = 30 cm

Benda pada titik A awalnya belum bergerak (v = 0) sehingga energi kinetik (Ek) kedua benda tersebut sama dengan nol (Ek = ½×m×v2=½×m×02=0). Sehingga, energi mekanik kedua benda pada titi A sama dengan energi potensialnya karena EmA= EpA+EkA= EpA+0 =EpA.

Dengan demikian, energi mekanik benda pertama dan kedua di titik A seperti hasil perhitungan di bawah.

Energi mekanik benda pertama di titik A:EmA1 = EpA1EmA1 = m1×g×hA= 5×10×40
= 2.000 joule

Energi mekanik benda kedua di titik A:EmA2 = EpA2EmA2 = m2×g×hB= 15×10×40
= 6.000 joule

Selanjutnya, pada titik B berlaku hukum kekekalan energi mekanik yaitu energi mekanik di titik A sama dengan di titik B (EmA=EmB). Sehingga dapat diperoleh besar energi kinetik pada kedua benda tersebut.

Energi kinetik benda pertama di titik B:EmA1 = EmB1EmA1 = EpB1+EkB12.000 = m1×g×hB + EkB12.000 = 5×10×30 + EkB1
EkB1 = 2.000−1.500 = 500 joule

Energi mekanik benda kedua di titik B:EmA2 = EmB2EmA2 = EpB2 + EkB26.000 = m2×g×hB+EkB26.000 = 15×10×30+EkB2
EkB2 = 6.000−4.500=1.500 joule

Jadi, perbandingan energi kinetik di titik B adalah EkB1 : EkB2 = 500 : 1.500 = 1 : 3.

Jawaban: B

Contoh 2 – Menentukan Ketinggian Benda dari Keterangan Perbandingan Energi Kinetik pada Dua Titik yang Berbeda

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu. Jika energi kinetik di titik A adalah seperempat kali energi kinetik di titik B maka perbandingan tinggi benda saat di titik A dan B adalah ….A. 1 : 4B. 1 : 2C. 2 : 1D. 4 : 1

E. 8 : 1

Menghitung energi potensial:Ep = m×g×h

Ep = 0,075×10×1,4 = 1,05 joule

Jadi, besarnya energi potensial pada benda tersebut adalah 1,05 joule. (B)

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Besar energi kinetik dipengaruhi oleh massa benda (m) dan kecepatan benda (v), begitu juga sebaliknya. Semakin tinggi kecepatan benda (v) akan membuat energi kinetik semakin besar, juga berlaku untuk kondisi sebaliknya.

Pada kasus benda yang jatuh pada ketinggian tertentu, besar nilai energi kinetik akan mencapai maksimal saat mencapai permukaan tanah. Kondisi ini dikarenakan benda akan memiliki kecepatan tertinggi sesaat sebelum tepat berhenti di atas permukaan tanah. Sedangkan besar nilai energi kinetik paling kecil/minimal (sama dengan nol) saat benda tepat akan dijatuhkan. Hal ini dikarenakan benda pada awalnya tidak memiliki kecepatan (vo = 0) sehingga energi kinetik akan sama dengan nol.

Rumus energi kinetik diberikan seperti persamaan berikut.

Baca Juga: Cara Menghitung Biaya Pemakaian Listrik

Soal: Sebuah benda bermassa 60 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Besar energi kinetik benda tersebut adalah …. joule.A. 125B. 250C. 625

Menghitung besar energi kinetik benda:Ek =½×m×v2

Ek =½×60×52= ½×60×25

Jadi, besar energi kinetik benda tersebut adalah 750 joule. (D)

Energi mekanik merupakan jumlah energi dalam sebuah sistem mekanik. Terdapat sebuah hukum yang menyatakan bahwa Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Hukum tersebut dikenal sebagai Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Besar energi mekanik pada setiap titik adalah sama.

Rumus energi mekanik dinyatakan melalui persamaan di bawah.

Soal: Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 1 m dengan kecepatan 5 m/s. Jjika diketahui percepatan gravitasi 10 m/s² maka besar energi mekanik benda adalah ….A. 45 jouleB. 90 joule C. 135 joule

Menghitung besar energi potensial: Ep = m×g×hEp = 2×10×1

Menghitung besar energi kinetik: Ek = ½×m×v2Ek = ½×2×52

Ek = ½×2×25 = 25 joule

Jadi, besar energi menkanik pada benda tersebut adalah Em = Ep + Ek = 20 + 25 = 45 joule.