Jawaban:

142,1 joule

Penjelasan:

Untuk menghitung energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 5 meter dari permukaan tanah, pertama-tama kita perlu menentukan kecepatan benda saat mencapai ketinggian tersebut. Kita dapat menggunakan persamaan energi mekanik untuk menghitung kecepatan benda pada ketinggian tertentu:

Energi awal (di ketinggian 20 meter) = Energi akhir (di ketinggian 5 meter) + Energi kinetik

Mg∆h = 1/2 mv^2 + mgh

Di mana:

M adalah massa benda (dalam kilogram)

g adalah percepatan gravitasi bumi (sekitar 9,8 m/s^2)

∆h adalah selisih ketinggian antara posisi awal (di ketinggian 20 meter) dan posisi akhir (di ketinggian 5 meter)

v adalah kecepatan benda saat mencapai ketinggian 5 meter dari permukaan tanah

h adalah ketinggian benda di atas permukaan tanah saat mencapai kecepatan v

Dalam kasus ini, M = 0,1 kg, g = 9,8 m/s^2, ∆h = 20 m - 5 m = 15 m, dan h = 5 m. Substitusikan nilai-nilai ini ke dalam persamaan di atas:

(0,1 kg)(9,8 m/s^2)(15 m) = 1/2 (0,1 kg) v^2 + (0,1 kg)(9,8 m/s^2)(5 m)

147 J = 0,05 v^2 + 4,9 J

Sekarang kita bisa menyelesaikan persamaan ini untuk mencari kecepatan benda:

0,05 v^2 = 142,1 J

v^2 = 2842 m^2/s^2

v ≈ 53,3 m/s

Jadi, kecepatan benda saat mencapai ketinggian 5 meter dari permukaan tanah adalah sekitar 53,3 m/s. Sekarang kita dapat menghitung energi kinetik benda pada saat itu:

Energi kinetik = 1/2 mv^2

= 1/2 (0,1 kg) (53,3 m/s)^2

= 142,1 J

Jadi, energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 5 meter dari permukaan tanah adalah sekitar 142,1 joule.