Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Besar energi kinetik suatu benda bergantung pada massa dan kecepatan benda tersebut. Energi kinetik sebanding atau berbanding lurus dengan massa dan kuadrat kecepatan. Artinya, semakin besar massa dan kecepatan benda, maka semakin besar pula energi kinetiknya. Sebaliknya, semakin kecil massa dan kecepatan benda, maka semakin kecil pula energi kinetik benda tersebut. Sesuai dengan namanya, energi kinetik hanya kita jumpai pada benda yang memiliki kecepatan. Benda yang diam atau tidak bergerak tidak memiliki energi kinetik karena kecepatannya sama dengan nol sehingga energi kinetiknya juga sama dengan nol. Pada kesempatan ini, bahanbelajarsekolah.blogspot.com membahas besar energi kinetik pada gerak parabola.
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, pada gerak parabola terdapat dua jenis gerak lurus, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan. Pada gerak parabola, benda bergerak GLB pada sumbu horizontal dan bergerak GLBB dalam arah vertikal.
Itu berarti, untuk menganalisis gerak parabola kita dapat menguraikan gerak benda menjadi GLB dan GLBB. Gerak lurus berubah beraturan menunjukkan adanya perubahan ketinggian sedangkan gerak lurus beraturan menunjukkan jarak mendatar yang ditempuh.
Nah, dengan penguraian tersebut maka dapat kita tentukan beberapa spot atau titik pada gerak parabola yang umum ditanya dalam soal, yaitu:
1. Titik awal : posisi awal benda bergerak
2. Titik puncak : titik tertinggi yang dicapai benda
3. Titik terjauh : jarak maksimum yang ditempuh benda
Untuk lebih jelas mengenai titik awal, titik puncak, dan titik terjauh, perhatikan gambar di bawah ini.
Pada gambar di atas jelas terlihat bahwa titik awal, titik puncak, dan titik terjauh masing-masing diwakilkan oleh titik A, B, dan C. Pada masing-masing titik juga memiliki kecepatan yang sudah diuraikan dalam arah horizontal dan arah vertikal (Vx dan Vy).
1. Energi kinetik awal : energi kinetik pada titik awal
2. Energi kinetik puncak : energi kinetik pada titik tertinggi
3. Energi kinetik akhir : energi kinetik pada jarak terjauh
Sebelum membahas energi kinetik pada gerak parabola, ada baiknya kita mengingat kembali rumus energi kinetik benda secara umum. Besar energi kinetik suatu benda yang memiliki kecepatan v dan massa m dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keterangan :
Ek = energi kinetik benda (J)
V = kecepatan benda (m/s)
m = massa benda (kg)
#1 Eenergi Kinetik Awal
Ketika sebuah benda bermassa m diberi kecepatan awal Vo dengan kemiringan atau sudut elevasi θ,maka energi kinetik mula-mula yang dimiliki benda tersebut bergantung pada besar massa dan kecepatan awalnya.
Keterangan :
Eko = energi kinetik mula-mula (J)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
m = massa benda (kg)
Contoh Soal :
Sebuah benda dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s dan kemiringan 30o. Jika massa benda tersebut sama dengan 2 kg, maka tentukanlah energi kinetik mula-mula benda!
Pembahasan :
Dik : m = 2 kg, Vo = 10 m/s
Dit : Eko = ....?
Besar energi kinetik mula-mula benda
⇒ Eko = ½ m.vo2
⇒ Eko = ½ (2).(10)2
⇒ Eko = 100 J
Jadi, energi kinetik awal benda itu adalah 100 Joule.
#2 Energi Kinetik Puncak
Ketika benda bergerak parabola dan mencapai titik tertinggi atau ketinggian maksimum (h max), maka kecepatan benda akan sama dengan kecepatan awalnya dalam arah horizontal (Vox).
Ingat bahwa ketika benda mencapai titik tertinggi, maka besar kecepatan benda dalam arah vertikal akan sama dengan nol (Vy = 0) sedangkan kecepatan dalam arah horizontal tetap (Vx = Vox). Karena Vy = 0, maka kecepatan benda sama pada titik tertinggi sama dengan kecepatan awal dalam arah horizontal (V = Vox).
Dengan demikian, besar energi kinetik pada titik tertinggidapat dihitung dengan rumus:
Keterangan :
Ekp = energi kinetik pada titik tertinggi (J)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
V = kecepatan benda pada titik tertinggi (m/s)
Vox = kecepatan awal benda dalam arah horizontal (m/s)
m = massa benda (kg)
Contoh Soal 1 :
Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s dan kemiringan 60o. Hitunglah energi kinetik benda ketika benda mencapai titik tertinggi!
Pembahasan :
Dik : m = 1kg, Vo = 20 m/s, θ = 60o
Dit : Ekp = ... ?
Energi kinetik pada titik tertinggi
⇒ Ekp = ½ m.vo2 cos2 θ
⇒ Ekp = ½ (1).(20)2 (cos 60o)2
⇒ Ekp = ½ (1).(400).(¼)
⇒ Ekp = 50 J
Jadi, energi kinetik benda pada titik tertinggi adalah 50 Joule.
#3 Energi Kinetik Akhir
Pada titik terjauh atau titik akhir, ada dua keadaan yang dapat kita analisis, yaitu:
1. Energi kinetik setelah berhenti
2. Energi kinetik sesaat sebelum berhenti
Ketika benda menyentuh tanah dan berhenti, maka kecepatan benda sama dengan nol. Karena kecepatannya nol, maka energi kinetik akhir benda juga sama dengan nol.
Untuk kondisi kedua, yaitu sesaat sebelum menyentuh tanah, benda masih memiliki kecepatan sesaat sebesar V. Besar kecepatan sesaat sebelum menyentuh tanah dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keterangan :
V = kecepatan benda pada titik akhir (m/s)
Vx = kecepatan benda dalam arah horizontal (m/s)
Vx = kecepatan benda dalam arah vertikal (m/s)
Dengan demikian, energi kinetiknya dapat dihitung dengan rumus:
Keterangan :
Ek = energi kinetik akhir sebelum berhenti (J)
V = kecepatan akhir benda (m/s)
m = massa benda (kg)
Seperti yang telah dibahas sebelumnya, pada gerak parabola terdapat dua jenis gerak lurus, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan. Pada gerak parabola, benda bergerak GLB pada sumbu horizontal dan bergerak GLBB dalam arah vertikal.
Itu berarti, untuk menganalisis gerak parabola kita dapat menguraikan gerak benda menjadi GLB dan GLBB. Gerak lurus berubah beraturan menunjukkan adanya perubahan ketinggian sedangkan gerak lurus beraturan menunjukkan jarak mendatar yang ditempuh.
Nah, dengan penguraian tersebut maka dapat kita tentukan beberapa spot atau titik pada gerak parabola yang umum ditanya dalam soal, yaitu:
1. Titik awal : posisi awal benda bergerak
2. Titik puncak : titik tertinggi yang dicapai benda
3. Titik terjauh : jarak maksimum yang ditempuh benda
Untuk lebih jelas mengenai titik awal, titik puncak, dan titik terjauh, perhatikan gambar di bawah ini.
Rumus Energi Kinetik pada Gerak Parabola
Sebelumnya kita sudah membagi lintasan gerak parabola menjadi tiga spot yaitu titik awal, titik puncak, dan titik terjauh. Dengan demikian, maka akan ada tiga kondisi yang dapat kita tentukan energi kinetiknya, yaitu:1. Energi kinetik awal : energi kinetik pada titik awal
2. Energi kinetik puncak : energi kinetik pada titik tertinggi
3. Energi kinetik akhir : energi kinetik pada jarak terjauh
Sebelum membahas energi kinetik pada gerak parabola, ada baiknya kita mengingat kembali rumus energi kinetik benda secara umum. Besar energi kinetik suatu benda yang memiliki kecepatan v dan massa m dapat dihitung dengan rumus berikut:
| Ek = ½ m.v2 |
Keterangan :
Ek = energi kinetik benda (J)
V = kecepatan benda (m/s)
m = massa benda (kg)
#1 Eenergi Kinetik Awal
Ketika sebuah benda bermassa m diberi kecepatan awal Vo dengan kemiringan atau sudut elevasi θ,maka energi kinetik mula-mula yang dimiliki benda tersebut bergantung pada besar massa dan kecepatan awalnya.
| Eko = ½ m.vo2 |
Keterangan :
Eko = energi kinetik mula-mula (J)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
m = massa benda (kg)
Contoh Soal :
Sebuah benda dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s dan kemiringan 30o. Jika massa benda tersebut sama dengan 2 kg, maka tentukanlah energi kinetik mula-mula benda!
Pembahasan :
Dik : m = 2 kg, Vo = 10 m/s
Dit : Eko = ....?
Besar energi kinetik mula-mula benda
⇒ Eko = ½ m.vo2
⇒ Eko = ½ (2).(10)2
⇒ Eko = 100 J
Jadi, energi kinetik awal benda itu adalah 100 Joule.
#2 Energi Kinetik Puncak
Ketika benda bergerak parabola dan mencapai titik tertinggi atau ketinggian maksimum (h max), maka kecepatan benda akan sama dengan kecepatan awalnya dalam arah horizontal (Vox).
Ingat bahwa ketika benda mencapai titik tertinggi, maka besar kecepatan benda dalam arah vertikal akan sama dengan nol (Vy = 0) sedangkan kecepatan dalam arah horizontal tetap (Vx = Vox). Karena Vy = 0, maka kecepatan benda sama pada titik tertinggi sama dengan kecepatan awal dalam arah horizontal (V = Vox).
Dengan demikian, besar energi kinetik pada titik tertinggidapat dihitung dengan rumus:
| Ekp = ½ m.v2 = ½ m.vox2 |
| Ekp = ½ m.vo2 cos2 θ |
Keterangan :
Ekp = energi kinetik pada titik tertinggi (J)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
V = kecepatan benda pada titik tertinggi (m/s)
Vox = kecepatan awal benda dalam arah horizontal (m/s)
m = massa benda (kg)
Contoh Soal 1 :
Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s dan kemiringan 60o. Hitunglah energi kinetik benda ketika benda mencapai titik tertinggi!
Pembahasan :
Dik : m = 1kg, Vo = 20 m/s, θ = 60o
Dit : Ekp = ... ?
Energi kinetik pada titik tertinggi
⇒ Ekp = ½ m.vo2 cos2 θ
⇒ Ekp = ½ (1).(20)2 (cos 60o)2
⇒ Ekp = ½ (1).(400).(¼)
⇒ Ekp = 50 J
Jadi, energi kinetik benda pada titik tertinggi adalah 50 Joule.
#3 Energi Kinetik Akhir
Pada titik terjauh atau titik akhir, ada dua keadaan yang dapat kita analisis, yaitu:
1. Energi kinetik setelah berhenti
2. Energi kinetik sesaat sebelum berhenti
Ketika benda menyentuh tanah dan berhenti, maka kecepatan benda sama dengan nol. Karena kecepatannya nol, maka energi kinetik akhir benda juga sama dengan nol.
Untuk kondisi kedua, yaitu sesaat sebelum menyentuh tanah, benda masih memiliki kecepatan sesaat sebesar V. Besar kecepatan sesaat sebelum menyentuh tanah dapat dihitung dengan rumus berikut:
| v2 = vx2 + vy2 |
Keterangan :
V = kecepatan benda pada titik akhir (m/s)
Vx = kecepatan benda dalam arah horizontal (m/s)
Vx = kecepatan benda dalam arah vertikal (m/s)
Dengan demikian, energi kinetiknya dapat dihitung dengan rumus:
| Ek = ½ m.v2 |
Keterangan :
Ek = energi kinetik akhir sebelum berhenti (J)
V = kecepatan akhir benda (m/s)
m = massa benda (kg)
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.