Isabel melakukan percobaan dengan menjatuhkan bola dari sebuah ketinggian seperti pada gambar. Isabel menyimpulkan perbandingan antara energi kinetik dan energi potensial pada titik C yaitu 2 : 3. Hasil ini diperoleh dengan konsep Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Simak penjelasan berikut!

Pembahasan

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi dibedakan menjadi energi listrik, panas, energi potensial, dan energi kinetik.

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya atau posisinya. Energi potensial dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ep = m g h

dengan

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s² atau 10 m/s²)

h = ketinggian benda (m)

Ep = energi potensial (J)

2. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya. Dengan kata lain, setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

Ek = 1/2 mv²

dengan

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Ek = energi kinetik (J)

3. Energi Mekanik

Energi mekanik adalah jumlah energi dalam sebuah sistem mekanik. Energi mekanik dapat dirumuskan sebagai berikut.

EM = Ep + Ek

EM = mgh + 1/2 mv²

dengan

EM = energi mekanik (J)

4. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

"Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan". Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.

EM₁ = EM₂

Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

mgh₁ + 1/2 mv₁² = mgh₂ + 1/2 mv₂²

dengan

h₁ = ketinggian benda pada posisi pertama (m)

h₂ = ketinggian benda pada posisi kedua (m)

v₁ = kecepatan benda pada posisi pertama (m/s²)

v₂ = kecepatan benda pada posisi kedua (m/s²)

Ek₁ = energi kinetik pada posisi pertama (J)

Ek₂ = energi kinetik apda posisi kedua (J)

Ep₁ = energi potensial pada posisi pertama (J)

Ep₂ = energi potensial pada posisi kedua (J)

Em₁ = energi mekanik pada posisi pertama (J)

Em₂ = energi mekanik pada posisi kedua (J)

Diketahui

Perhatikan gambar di attachment!

Kecepatan bola di titik A (saat dijatuhkan) va = 0

Ketinggian bola di titik A ha = 5 m

Ketinggian bola di titik C hc = 2 m

Percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s²

Ditanya

Perbandingan antara energi kinetik dan energi potensial pada titik C

Penyelesaian

Menghitung kecepatan bola di titik C

mg ha + 1/2 m va² = mg hc + 1/2 m vc²

..... coret semua m karena bernilai sama .....

gha + 1/2 va² = ghc + 1/2 vc²

10 (5) + 0 = 10 (2) + 1/2 vc²

50 = 20 + 1/2 vc²

50 - 20 + 1/2 vc²

30 = 1/2 vc²

60 = vc²

vc = √60 m/s

Menghitung perbandingan Ep dan Ek di titik C

Ep : Ek

= m g hc : 1/2 m vc² .... (coret m)

= 10 (2) : 1/2 (√60)²

= 20 : 1/2 (60)

= 20 : 30

= 2 : 3

Kesimpulan

Jadi, perbandingan antara energi kinetik dan energi potensial bola pada titik C yaitu 2 : 3.

Pelajari lebih lanjut

1. Menentukan dimensi energi potensial: yomemimo.com/tugas/14799836

2. Menghitung energi kinetik: yomemimo.com/tugas/14079526

3. Menghitung energi mekanik: yomemimo.com/tugas/12191007

4. Menghitung kecepatan saat di tanah: yomemimo.com/tugas/4310201

5. Menghitung ketinggian benda jatuh: yomemimo.com/tugas/13460140

Detail jawaban

Kelas: 10

Mapel: Fisika

Bab: Usaha dan Energi

Kode: 10.6.8

Kata kunci: energi, kinetik, potensial, hukum, mekanik, kekekalan, bola, kecepatan, awal, nol, jatuh, bebas, Isabela