Jawaban:

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan prinsip energi mekanik. Energi mekanik terdiri dari energi potensial gravitasi dan energi kinetik.

Energi potensial gravitasi (Ep) dapat dihitung menggunakan rumus:

Ep = m * g * h

Di mana:

m = massa bola = 0,3 kg

g = percepatan gravitasi bumi = 10 m/s^2

h = ketinggian

Energi kinetik (Ek) dapat dihitung menggunakan rumus:

Ek = (1/2) * m * v^2

Di mana:

m = massa bola = 0,3 kg

v = kecepatan bola

Pada titik awal, bola berada pada ketinggian 20 m. Jadi, energi potensial gravitasi awal adalah:

Ep_awal = m * g * h_awal = 0,3 kg * 10 m/s^2 * 20 m = 60 J

Ketika bola mencapai ketinggian 5 m, energi potensial gravitasinya adalah:

Ep_akhir = m * g * h_akhir = 0,3 kg * 10 m/s^2 * 5 m = 15 J

Menurut prinsip kekekalan energi mekanik, total energi mekanik (Em) tetap konstan tanpa adanya gaya non-konservatif. Oleh karena itu, perbedaan energi potensial gravitasi awal dan akhir adalah sama dengan perubahan energi kinetik bola.

Perubahan energi potensial gravitasi (ΔEp) = Ep_awal - Ep_akhir = 60 J - 15 J = 45 J

ΔEp = ΔEk

45 J = (1/2) * 0,3 kg * v^2

Menggantikan nilai yang diketahui:

45 J = (1/2) * 0,3 kg * v^2

v^2 = (2 * 45 J) / (0,3 kg) = 300 m^2/s^2

v = √300 m/s ≈ 17,32 m/s

Jadi, kecepatan bola saat mencapai ketinggian 5 m adalah sekitar 17,32 m/s.

Energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 5 m adalah:

Ek = (1/2) * m * v^2

= (1/2) * 0,3 kg * (17,32 m/s)^2

= 45 J

Jadi, energi kinetik bola saat mencapai ketinggian 5 m adalah 45 Joule.