Jawaban untuk nomor 1:

• Awalnya, energi potensial sebesar 750 J, energi kinetik sebesar 0 J, dan energi mekanik sebesar 750 J.
• Pada ketinggian 10 m, energi potensial sebesar 500 J, energi kinetik sebesar 250 J, energi mekanik sebesar 750 J.
• Pada saat jatuh ke lantai, energi potensial sebesar 0 J, energi kinetik sebesar 750 J, energi mekanik sebesar 750 J.
• Besarnya energi kinetiksama dengan tiga kali besarnyaenergi potensialpadaketinggian 3,75 m.
• Saat menyentuh tanah, kecepatannya sebesar 10√3 m/s.

Jawaban untuk nomor 2: Usaha yang dilakukan pada benda tersebut sebesar 22,5 J.

Penjelasan dengan langkah-langkah:

Ingat rumus:

• energi potensial: EP = m×g×h
• energi kinetik: EK = m×v²/2
• energi mekanik: EM = EP+EK
• percepatan: a = (vt-vo)/t
• gaya: F = m×a
• perpindahan: s = v0×t+at²/2
• usaha: W = F×s

dengan:

EK: energi kinetik (J)

m: massa (kg)

v: kecepatan (m/s)

EP: energi potensial (J)

g: percepatan gravitasi (m/s²)

h: ketinggian (m)

EM: energi mekanik (J)

W: usaha (J)

F: gaya (N)

s: perpindahan (m)

t:  waktu (s)

a: percepatan (m/s²)

vo: kecepatan awal (m/s)

vt: kecepatan akhir (m/s)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

"Bila tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, jumlah energi potensialdanenergi kinetiknya adalah tetap." Pernyataan ini dirumuskan sebagai berikut:

EM₁ = EM₂

EP₁+EK₁ = EP₂+EK₂

Ini berarti energi mekanik di setiap kedudukan sama besar.

Untuk nomor 1:

Diketahui:

m = 5 kg

h = 15 m

g = 10 m/s²

Ditanya:

• EP, EK, EM → h = 15 m
• EP, EK, EM → h = 10 m
• EP, EK, EM → h = 0 m
• h → EK = 3EP
• v → h = 0 m

Jawab:

Untuk poin pertama:

EP = 5×10×15 = 750 J

Karena benda jatuh bebas, benda tidak memiliki kecepatan awal, sehingga v = 0 m/s dan:

EK = 5×0²/2 = 0 J

EM = 750+0 = 750 J

Jadi, saat benda mula-mula, nilai energi potensial sebesar 750 J, nilai energi kinetik sebesar 0 J, dan nilai energi mekanik sebesar 750 J.

Untuk poin kedua:

Dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, energi mekanikpadaketinggian10 m akan sama besar denganenergi mekanikpadaketinggian 15 m, sehingga EM = 750 J.

EP = 5×10×10 = 500 J

EM = EK+EP ⇒ EK = EM-EP = 750-500 = 250 J

Jadi, saat di ketinggian 10 m, nilai energi potensial sebesar 500 J, nilai energi kinetik sebesar 250 J, dan nilai energi mekanik sebesar 750 J.

Untuk poin ketiga:

Dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, energi mekanikpada saat jatuh ke lantai akan sama besar denganenergi mekanikpadaketinggian 15 m, sehingga EM = 750 J.

EP = 5×10×0 = 0 J

EK = 750-0 = 750 J

Jadi, saat jatuh ke lantai, nilai energi potensial sebesar 0 J, nilai energi kinetik sebesar 750 J, dan nilai energi mekanik sebesar 750 J.

Untuk poin keempat:

Dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, energi mekanik pada setiap kedudukan sama besar, sehingga EM = 750 N.

EM = EP+EK

EM = EP+3EP

EM = 4EP

EP = EM/4 = 750/4 = 187,5 J

EP = m×g×h → h = EP/(m×g) = 187,5/(5×10) = 3,75 m

Jadi, nilai energi kinetiksama dengan 3 kali nilaienergi potensialpadaketinggian 3,75 m.

Untuk poin kelima:

Dari poin ketiga, didapatkan nilai energi kinetik sebesar 750 N, maka:

EK = m×v²/2 → v = √(2×EK/m) = √(2×750/5) = √300 = 10√3 m/s

Jadi, kecepatan benda saat sampai ke tanah adalah 10√3 m/s.

Untuk nomor 2:

Diketahui:

m = 5 kg

vt = 3 m/s

t = 2 s

Ditanya: W

Jawab:

Pertama, cari nilai percepatan benda. Asumsikan kecepatan awal tidak ada, atau vo = 0 m/s, maka:

a = (3-0)/2 = 1,5 m/s²

Hitung besarnya gaya yang bekerja pada benda.

F = 5×1,5 = 7,5 N

Hitung perpindahan yang dialami benda.

s = 0×2+1,5×2²/2 = 3 m

Jadi, usaha yang dilakukan pada benda tersebut sebesar:

W = 7,5×3 = 22,5 J

Pelajari lebih lanjut:

1. Materi tentang Menghitung Energi Kinetik, Energi Potensial, dan Energi Mekanik yomemimo.com/tugas/1938540
2. Materi tentang Menghitung Energi Kinetik yomemimo.com/tugas/26233762
3. Materi tentang Menghitung Usahadan Gaya Luaryomemimo.com/tugas/22444426

#BelajarBersamaBrainly