6 Contoh soal Energi Mekanik
Teorema usaha-energi mekanik
1. Perhatikan gambar pagbalhin balok sebagai berikut! Anggap g = 10 m/s2. Jika koefisien gesekan kinetik antara balok dan lantai μk = 0,5, maka nilai perpindahan benda (s) adalah ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
Sidlakan 2,00 m
Panaghisgot
Nailhan kini :
Koefisien gesek kinetis (μk) = 0,5
Misa sa bloke (m) = 4 kg
Pagpadali tungod sa grabidad (g) = 10 m/s2
Timbang sa bloke (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton
Jika balok berada di atas permukaan bidang datar maka gaya normal (N) = gaya berat (w) = 40 Newton.
Inisyal nga katulin (v)1) = 5 m/s
Katapusang katulin (v)2) = 0 m/s
Nangutana : perpindahan benda (s) ?
tubag :
Teorema usaha-energi mekanik menyatakan bahwa usaha (W) yang dilakukan oleh gaya tak konservatif sama dengan perubahan energi mekanik benda atau energi mekanik akhir (EM2) – energi mekanik awal (EM1). Gaya gesek kinetis termasuk gaya tak konservatif dan satu-satunya gaya tak konservatif yang bekerja pada balok adalah gaya gesek kinetis.
W= ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Usaha yang dilakukan oleh gaya gesek kinetis :
W = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Perubahan energi mekanik :
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Benda bergerak di atas permukaan bidang datar dan tidak mengalami perubahan ketinggian (Δh = 0) sehingga tidak ada perubahan energi potensial gravitasi (ΔEP = EP2 – EP1 = 0). Jadi perubahan energi mekanik hanya melibatkan perubahan energi kinetik.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mv22 – ½ mv12 = ½ m (v22 -v12)
ΔEM = ½ (4)(02 - 52) = (2)(25) = 50
Perpindahan balok adalah :
W= ΔEM
20 segundos = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metros
Ang saktong tubag kay D.
Balaod sa konserbasyon sa mekanikal nga enerhiya
2. Benda A dan B bermassa sama. Benda A jatuh dari ketinggian h meter dan B jatuh dari 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar….
A. 2 mv2
B. mv2
C. 3/4 mv2
D. 1/2 mv2
E. 1/4 mv2
Panaghisgot
Kelajuan akhir benda B yang jatuh bebas dari ketinggian 2h adalah :
v2 = 2 g (2h) = 4 gh
Energi kinetik benda B adalah :
EKB = ½ mv2 = ½ m (4 g h) = 2 m g h —– Persamaan 1
Energi mekanik awal benda B adalah energi potensial gravitasi = m g h. Energi mekanik akhir benda B adalah energi kinetik = ½ m v2.
Balaod sa konserbasyon sa mekanikal nga enerhiya :
mgh = ½ mv2.
Tungod kay mgh = ½ mv2 maka kita dapat menggantikan m g h pada persamaan 1 dengan ½ m v2.
Energi kinetik benda B = 2 m g h = 2(½ m v2) = mv2
Ang saktong tubag kay B.
3. Perhatikan gambar di bawah ini! Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s, maka kecepatan benda pada saat berada 15 m di atas tanah adalah….
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Panaghisgot
Katapusang mekanikal nga enerhiya = inisyal nga mekanikal nga enerhiya
Energi kinetik benda di titik 2 = pengurangan energi potensial gravitasi sejauh 5 meter
½ mv2 = mgh
½ v2 = (10)(20-15)
½ v2 = (10)(5)
½ v2 = 50
v2 = (2)(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
Ang saktong tubag kay C.
4. Sebuah balok ditahan di puncak bidang miring seperti gambar. Ketika dilepas, balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring adalah…
B. 8 ms-1
C. 10 ms-1
D. 12 ms-1
E. 16 ms-1
Panaghisgot
Energi mekanik awal = energi potensial gravitasi = m g h = m (10)(5) = 50 m
Energi mekanik akhir = energi kinetik = 1/2 m v2
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal = energi mekanik akhir.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mv2
50 = 1/2 v2
100 = v2
v = 10 m/s
Ang saktong tubag kay C.
5. Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari ketinggian h meter di atas tanah seperti pada gambar. Perbandingan energi potensial (EP) dan energi kinetik (EK) ketika berada di titik M adalah….
A. 1 : 3 
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 2 : 5
E. 3 : 7
Panaghisgot
Energi potensial gravitasi di titik M :
EPM = mg (0,3 ka oras)
Energi kinetik di titik M = pengurangan energi potensial gravitasi sejauh h-0,3h = 0,7 h
EKM = EP = m g (0,7 h)
Perbandingan energi potensial gravitasi dan energi kinetik di titik M adalah :
EPM : EKM
mg (0,3 ka oras) : mg (0,7 ka oras)
0,3: 0,7
3: 7
Ang saktong tubag kay E.
6. Perhatikan gambar benda A yang jatuh bebas dari titik P berikut ini!
Jika EPQ dan EKQ masing-masing adalah energi potensial dan energi kinetik di titik Q (g = 10 m/s2), maka EPQ : EKQ mao ang….
A. 16 : 9
B. 9 : 16
C. 3 : 2
D. 2 : 3
E. 2 : 1
Panaghisgot
Energi potensial gravitasi di titik Q :
EPQ = m g h = (m)(10)(1,8) = 18 m
Energi kinetik di titik Q = pengurangan energi potensial gravitasi sejauh 5-1,8 = 3,2 meter
EKQ = EP = m g h = m (10)(3,2) = 32 m
Perbandingan energi potensial gravitasi dan energi kinetik di titik Q adalah :
EPQ : EKQ
18 metros : 32 metros
18: 32
9: 16
Tinubdan sa pangutana:
Mga Pangutana sa Pisika sa Nasudnong Eksaminasyon para sa Senior High School/Bokasyonal nga High School
