Jawaban dan penjelasan:

Karena ketinggian antar lantai yang berdekatan sama, maka bola akan melalui 2 lantai sebelum sampai di dasar. Jadi, ketinggian total yang dilalui bola adalah 2 × 6 m = 12 m.

Energi kinetik awal bola saat dipegang oleh Nisa adalah nol, sehingga seluruh energi bola saat di dasar lantai 15 hanya berasal dari energi potensialnya, yaitu:

Energi Potensial Awal = mgh = 0.2 kg × 10 m/s² × 1 m = 2 J

Saat bola sampai di dasar lantai 6, seluruh energi potensialnya telah berubah menjadi energi kinetik, sehingga energi kinetiknya adalah:

Energi Kinetik Akhir = 0.5 × m × v²

dengan v adalah kecepatan bola saat sampai di dasar lantai 6.

Untuk mencari v, kita dapat menggunakan persamaan energi mekanik yang menyatakan bahwa jumlah energi kinetik dan energi potensial suatu benda selalu konstan, yaitu:

Energi Kinetik Awal + Energi Potensial Awal = Energi Kinetik Akhir + Energi Potensial Akhir

Karena energi kinetik awal nol, maka persamaan tersebut menjadi:

Energi Potensial Awal = Energi Kinetik Akhir + Energi Potensial Akhir

2 J = 0.5 × 0.2 kg × v² + 0 J

Sehingga,

v = √(2 × 2 / 0.2) = √20 m/s

Maka energi kinetik bola saat berada di dasar lantai 6 adalah:

Energi Kinetik Akhir = 0.5 × m × v² = 0.5 × 0.2 kg × (√20 m/s)² = 2 J

Jadi, jawaban yang tepat adalah a. 11 J.

cmiiw