Jawaban:

Jadi, besar kecepatan benda pada ketinggian 20 m di atas tanah adalah sekitar 28 m/s.

Penjelasan:

Dalam masalah ini, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, yaitu:

Energi awal = Energi akhir

Pada ketinggian 100 m, energi awal hanya berupa energi potensial gravitasi:

E_awal = mgh

Di ketinggian 20 m, energi akhir akan terdiri dari energi potensial gravitasi dan energi kinetik:

E_akhir = mgh' + (1/2)mv^2

Karena benda dijatuhkan tanpa kecepatan awal, maka energi awal sama dengan nol. Oleh karena itu, hukum kekekalan energi mekanik dapat ditulis ulang sebagai:

0 = mgh + mgh' + (1/2)mv^2

Kita dapat menyelesaikan persamaan ini untuk mencari kecepatan v pada ketinggian 20 m di atas tanah:

mgh + mgh' + (1/2)mv^2 = 0

(1/2)mv^2 = -mgh - mgh'

(1/2)mv^2 = -0.5 kg x 9.8 m/s^2 x (100 m - 20 m)

(1/2)mv^2 = 392 J

v^2 = 2(392 J) / 0.5 kg

v = √(2 x 392 J / 0.5 kg)

v = √(784) m/s

v ≈ 28 m/s

Jadi, besar kecepatan benda pada ketinggian 20 m di atas tanah adalah sekitar 28 m/s.