Home CONTOH ENERGI USAHA Soal Dan Pembahasan Aturan Kekekalan Energi Mekanik

Soal Dan Pembahasan Aturan Kekekalan Energi Mekanik

by CerdaskanKita
Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda. Berikut sedikit topik terkait :
  1. Hubungan Usaha dan Energi
  2. Pembahasan Energi Kinetik
  3. Pembahasan Energi Potensial
  4. Energi Pada Gerak Parabola
  5. Energi Potensial Pegas
  6. Energi Pada Gerak Harmonis
  7. Soal dan Pembahasan Usaha

Jika suatu benda dianggap bergerak atau berada pada sistem yang konservatif (hanya gaya gravitasi yang diperhitungkan), maka berlaku aturan kekekalan energi mekanik. Energi mekanik dikatakan awet apabila energi mekanik di setiap kedudukan merupakan sama.

Dengan kata lain, jumlah energi kinetik dan energi potensial di semua posisi merupakan sama besar. Sebagaimana yang disebutkan di atas, energi mekanik merupakan jumlah dari energi kinetik ditambah energi potensial yang secara matematis sanggup ditulis sebagai berikut :

Em = Ep + Ek
Em = mgh + ½ mv2
Dengan :
Em = energi mekanik (J)
Ek = energi kinetik (J)
Ep = energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = perepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian diukur dari tanah (m)
v = kecepatan benda (m/s)

Berdasarkan rumus di atas, maka sanggup kita pahami bahwa setiap benda yang berada pada ketinggian h akan terdapat energi potensial sebesar Ep dan setiap benda yang bergerak dengan kecepatan v terdapat energi kinetik sebesar Ek.

Lalu bagaimana apabila benda tersebut bergerak dan terdapat ketinggian? Sudah tentu benda terdapat energi kinetik dan energi potensial.

 Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh su SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

Pada gambar di atas terlihat bahwa terdapat dua benda yang bergerak dalam arah vertikal. Jika posisi yang akan diamati sebagai perwakilan merupakan titik A (titik tertinggi), titik T (tengah), dan titik B (titik terendah), maka energi mekanik di masing-masing posisi merupakan sebagai berikut :

  1. Di titik tertinggi (A)
    Perhatikan gambar. Pada ketinggian A (ketinggian awal atau ketinggin maksimum) kecepatan benda sama dengan nol. Karena kecepatannya nol, maka benda tak terdapat energi kinetik (Ek = 0) sesampai lalu energi mekanik benda sama dengan energi potensialnya.

    Em = Ep = mgh

  2. Di titik tengah (T)
    Ketika benda bergerak dalam selang waktu tertentu hingga lalu mencapai ketingian sebesar ht, maka selain terdapat ketinggian benda juga terdapat kecepatan. Oleh alasannya ialah itu energi mekanik benda merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensialnya.

    Em = Ep + Ek

  3. Di titik terendah (B)
    Pada titik terendah sempurna sebelum benda berhenti, benda tak lagi terdapat ketinggian dan energi potensial (Ep = 0) sesampai lalu energi mekanik benda sama dengan energi kinetiknya.

    Em = Ek = ½ mv2

Contoh Soal :

  1. Jika benda bermassa 2 kg dilempar ke atas dengan kecepatan awal 5 m/s, maka hitunglah energi mekanik benda ketika ketinggiannya 1 meter dari tanah.
    Pembahasan :
    Karena berlaku aturan kekekalan energi mekanik, maka energi mekanik di semua posisi sama besar. Oleh alasannya ialah itu kita sanggup menghitung besar energi mekanik di ketinggian 1 meter dengan menghitung energi mekanik pada posisi awalnya ketika ketinggian sama dengan nol (Ep = 0).

    Em = Ek
    ⇒ Em = ½ mv2
    ⇒ Em =  ½ (2) (5)2
    ⇒ Em = 25 Joule.
    Jadi, energi mekanik pada ketinggian 1 meter merupakan 25 J.

  2. Berdasarkan data pada tabel di bawah ini, tentukanlah nilai x dan y yang sesuai.
    h (m) Ek (J) Ep (J)
    10 2500
    7,5 625 1875
    5,5 1125 1375
    3,5 1625 875
    1,5 x y

    Pembahasan : 
    Dari tabel di atas diperoleh nilai Em = 2500 J. Untuk menjawab soal ibarat ini, gunakan posisi awal sebagai teladan yaitu ketika kecepatan benda sama dengan nol (Ek = 0). Dengan rumus energi potensial kita sanggup memilih massa benda.

    Ep = mgh
    ⇒ 2500 = m (10) (10)
    ⇒ 2500 = 100 m
    ⇒ m = 25 kg

    Selanjutnya kita sanggup menentuk nilai y dengan rumus energi potensial sebagai berikut.
    Ep = mgh
    ⇒ Ep = 25 (10) (1,5)
    ⇒ Ep = 375 J

    Karena energi mekanik merupakan energi potensial ditambah energi kinetik, maka energi kinetik atau nilai x sanggup dihitung dengan rumus :
    Em = Ek + Ep
    ⇒ Ek = Em – Ep
    ⇒ Ek = 2500 – 375
    ⇒ Ek = 2125 J

    Jadi, x = 2125 J dan y = 375 J.

Baca Juga:   Soal Dan Pembahasan Efek Doppler

You may also like