Jawaban:

jawaban yang tepat adalah C. 4 m.

Penjelasan:

Pertama-tama, kita dapat menghitung energi potensial gravitasi dari batu ketika berada di ketinggian 12 m menggunakan rumus:

Ep = mgh

Dimana:

Ep = energi potensial gravitasi (joule)

m = massa batu (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s²)

h = ketinggian batu (m)

Maka, Ep = 1 kg x 9,8 m/s² x 12 m = 117,6 joule

Kemudian, saat batu jatuh ke bawah, energi potensialnya akan berkurang dan sebagian energinya akan diubah menjadi energi kinetik. Pada saat energi kinetik sama dengan 3 kali energi potensialnya, maka energi kinetiknya adalah:

Ek = 3Ep = 3 x 117,6 joule = 352,8 joule

Selanjutnya, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, yang menyatakan bahwa jumlah energi mekanik (energi potensial dan energi kinetik) pada saat sebelum dan setelah batu jatuh harus sama, yaitu:

Ep + Ek = mgh' + 1/2mv²

Dimana:

Ek = energi kinetik (joule)

m = massa batu (kg)

v = kecepatan batu (m/s)

h' = ketinggian batu setelah jatuh (m)

Dalam kasus ini, kita dapat mengabaikan gesekan udara karena tidak disebutkan dalam soal. Maka, pada saat batu mencapai ketinggian h', kecepatannya akan menjadi nol, sehingga rumus di atas menjadi:

Ep + Ek = mgh'

Maka, kita dapat memasukkan nilai Ep dan Ek yang telah dihitung sebelumnya dan menghitung h' sebagai berikut:

117,6 joule + 352,8 joule = 1 kg x 9,8 m/s² x h'

470,4 joule = 9,8 h'

h' = 48 m / 9,8 = 4,898 m

Jadi, ketinggian batu setelah energi kinetiknya sama dengan 3 kali energi potensialnya adalah sekitar 4,9 m. Oleh karena itu, jawaban yang tepat adalah C. 4 m.