Jawaban:

a. Untuk menentukan kecepatan saat mencapai dasar bidang miring, dapat menggunakan persamaan energi mekanik, yang menyatakan bahwa jumlah energi mekanik (energi kinetik + energi potensial) suatu benda pada setiap titik pada bidang miring selalu konstan, yaitu:

mgh + 1/2mv^2 = konstan

dengan m adalah massa benda, g adalah percepatan gravitasi bumi, h adalah tinggi bidang miring di atas permukaan tanah, v adalah kecepatan benda pada titik yang diinginkan.

Pada titik awal, energi mekaniknya adalah:

Em = mgh

= 1 kg x 9,8 m/s^2 x 15 m

= 147 J

Pada titik di dasar bidang miring, energi mekaniknya adalah:

Em = 1/2mv^2

dengan m = 1 kg dan v adalah kecepatan yang ingin dicari.

Dengan menggunakan persamaan energi mekanik dan memasukkan nilai Em pada titik awal dan titik akhir, maka dapat diperoleh nilai kecepatan v saat mencapai dasar bidang miring:

mgh + 1/2mv^2 = Em

v = √(2gh + v0^2)

= √(2 x 9,8 m/s^2 x 15 m + 10 m/s)^2

= 34,6 m/s

Sehingga kecepatan saat mencapai dasar bidang miring adalah 34,6 m/s.

b. Untuk menentukan energi potensial benda saat benda berada 5 m di bawah posisi mula-mula, dapat menggunakan persamaan energi potensial, yang menyatakan bahwa energi potensial gravitasi suatu benda pada titik tertentu adalah:

Ep = mgh

dengan m adalah massa benda, g adalah percepatan gravitasi bumi, dan h adalah ketinggian benda di atas permukaan tanah.

Jadi, energi potensial benda saat benda berada 5 m di bawah posisi mula-mula adalah:

Ep = mgh

= 1 kg x 9,8 m/s^2 x 10 m

= 490 J

c. Untuk menentukan kecepatan saat mencapai dasar bidang miring semisal benda diganti dengan benda lain bermassa 100 kali, kita dapat menggunakan persamaan yang sama dengan bagian a, yaitu:

mgh + 1/2mv^2 = Em

Namun, untuk benda yang lebih berat ini, massa m akan menjadi 100 kg. Sehingga persamaan menjadi:

100 kg x 9,8 m/s^2 x 15 m + 1/2 x 100 kg x v^2 = 100 kg x 9,8 m/s^2 x 15 m + 1/2 x 100 kg x 10 m/s^2

v = √(2gh + v0^2)

= √(2 x 9,8 m/s^2 x 15 m + 10 m/s)^2

= 10,92 m/s