CONTOH SOAL ENERGI MENENTUKAN PERBANDINGAN ENERGI POTENSIAL DAN KINETIK

Posted by on 12 February 2019 - 1:02 PM

Edutafsi.com - Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari puncak bidang miring yang licin seperti pada gambar di bawah. Jika ketinggian bidang miring tersebut adalah h meter, maka perbandingan energi potensial dan energi kinetik balok ketika balok tersebut berada pada ketingian 1/3 h meter adalah .....
A. Ep : Ek = 1 : 3
B. Ep : Ek = 1 : 2
C. Ep : Ek = 2 : 1
D. Ep : Ek = 2 : 3
E. Ep : Ek = 3 : 2

Pembahasan :
Dik : m = m kg, ho = h m, h' = 1/3 h m
Dit : Ep : Ek = .... ?

Konsep yang kita gunakan untuk menyelesaikan soal ini adalah konsep energi, yaitu energi potensial, energi kinetik, dan kekekalan energi mekanik.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena posisi atau ketinggiannya. Besarnya berbanding lurus dengan ketinggian benda.

Artinya, semakin tinggi posisi benda di atas permukaan bumi, maka akan semakin besar energi potensial yang dimilikinya.

Ep = m.g.h

Keterangan :
Ep = energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m).

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kecepatannya. Dengan kata lain, energi ini dimiliki oleh benda yang bergerak.

Besar energi kinetik suatu benda yang bergerak berbanding lurus dengan kuadrat kecepatannya. Secara sederhana, itu sebanding dengan kecepatannya.
Ek = ½ m.v2

Keterangan :
Ek = energi kinetik benda (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s).

Artinya, semakin besar kecepatan suatu benda saat bergerak, maka akan semakin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh suatu benda disebut energi mekanik.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Nah, konsep selanjutnya yang kita gunakan untuk menyelesaikan soal ini adalah konsep hukum kekekalan energi mekanik.

Menurut hukum kekekalan energi mekanik, besar energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda di tiap titik adalah sama besar atau tetap.

EMo = EM'

Keterangan :
EMo = energi mekanik benda di titik awal (J)
EM' = energi mekanik benda setelah bergerak (J).

Nah, pada soal ini, kita akan membandingkan dua titik (posisi) balok, yaitu ketika balok berada di puncak bidang miring, dan ketika balok berada pada ketinggian 1/3 h.

Contoh soal dan pembahasan bidang miring

Di sini kita misalkan posisi awal benda, yaitu titik puncak sebagai titik A dan titik pada  ketinggian 1/3h sebagai titik B.

Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik, maka berlaku:
⇒ EMA = EMB
⇒ EpA + EkA = EpB + EkB

Nah, karena di titik A kecepatan balok adalah nol (vo = 0), maka:
⇒ EpA + 0 = EpB + EkB
⇒ m.g.h = m.g.h' + EkB

Karena ketinggian di titik B adalah 1/3h, maka persamaanya menjadi:
⇒ m.g.h = m.g.(1/3h) + EkB
⇒ m.g.h = 1/3 m.g.h + EkB
⇒ EkB = m.g.h - 1/3 m.g.h
⇒ EkB = 2/3 m.g.h

Dengan demikian, perbandingan energi potensial dan energi kinetik di titik B adalah:
⇒ EpB : EkB =  1/3 mgh : 2/3 mgh
⇒ EpB : EkB = 1/3 : 2/3
⇒ EpB : EkB = 1/3 . 3/2
⇒ EpB : EkB = 1/2
⇒ EpB : EkB = 1 : 2

Jadi, perbandingan EpB : EkB adalah 1 : 2.
Jawaban : B

Tips Edutafsi :
Sobat tafsi dapat menyelesaikan soal di atas dengan cara yang lebih cepat yaitu dengan menyederhanakan perhitungannya.

Coba perhatikan lagi soal berikut!
Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari puncak bidang miring yang licin seperti pada gambar di bawah. Jika ketinggian bidang miring tersebut adalah h meter, maka perbandingan energi potensial dan energi kinetik balok ketika balok tersebut berada pada ketingian 1/3 h meter adalah .....
A. Ep : Ek = 1 : 3
B. Ep : Ek = 1 : 2
C. Ep : Ek = 2 : 1
D. Ep : Ek = 2 : 3
E. Ep : Ek = 3 : 2

Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik kita peroleh:
⇒ mgh = 1/3 mgh + EkB

Nah, di sini kita misalkan mgh = 1, maka persamaanya menjadi:
⇒ 1 = 1/3 + EkB
⇒ EkB = 1 - 1/3
⇒ EkB = 2/3

Perbandingan antara energi potensial dan energi kinetik di titik B:
⇒ EpB : EkB = 1/3 : 2/3
⇒ EpB : EkB = 1 : 2

Demikian pembahasan contoh soal energi, menentukan perbandingan energi potensial dan eenrgi kinetik pada bidang miring yang dapat edutafsi bagikan.

Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman Kalian melali tombol share yang tersedia. Terimakasih.



Edutafsi.com adalah blog bahan belajar sekolah yang ditujukan untuk membantu murid belajar. Dukung edutafsi untuk terus berkembang dengan like laman facebook edutafsi, follow IG Tafsi Junior, dan subscribe youtube Tafsi Video. Terimakasih telah berkunjung ke blog ini. Semoga bermanfaat.

Advertisements

0 comments :

Post a Comment