5 Contoh soal energi potensial elastis pegas
1. Sebuah pegas diberi beban 2 kg dan digantung vertikal pada sebuah statif. Jika pegas bertambah panjang 4 cm maka perubahan energi potensial elastis pegas tersebut adalah… g = 10 m/s2
Pembahasan
Diketahui :
Massa beban (m) = 2 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Berat beban (w) = m g = (2)(10) = 20 Newton
Pertambahan panjang pegas (x) = 4 cm = 0,04 meter
Ditanya : Energi potensial elastis pegas
Jawab :
Rumus hukum Hooke adalah F = k x, di mana F = gaya, k = konstanta pegas dan x = pertambahan panjang pegas. Jika disesuaikan dengan soal ini maka rumus hukum Hooke diubah menjadi w = k x, di mana w = gaya berat. Untuk menghitung konstanta pegas, ubah rumus hukum Hooke menjadi k = w / x. Jadi konstanta pegas adalah k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/meter.
Perubahan energi potensial elastis pegas adalah :
EP = ½ k x2 = ½ (500)(0,04)2 = (250)(0,0016) = 0,4 Joule
Perubahan energi potensial elastis pegas juga dapat dihitung menggunakan sebuah rumus tunggal :
EP = ½ k x2 = ½ (w / x) x2 = ½ w x = ½ m g x
Keterangan : w = gaya berat beban, m = massa beban, x = perubahan panjang pegas.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Joule.
2. Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 10 cm diperlukan gaya sebesar 50 N. Energi potensial elastis yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sejauh 12 cm adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Pertambahan panjang pegas (x) = 10 cm = 0,1 meter
Gaya (F) = 50 Newton
Ditanya : energi potensial elastis pegas untuk meregangkan pegas sejauh 12 cm atau 0,12 meter.
Jawab :
Konstanta pegas adalah :
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Newton/meter
Pegas yang digunakan sama karenanya konstanta pegas yang diperoleh pada perhitungan sebelumnya digunakan untuk menghitung energi potensial elastis pegas untuk meregangkan pegas sejauh 0,12 meter.
EP = ½ k x2 = ½ (500)(0,12)2 = (250)(0,0144) = 3,6 Joule.
3. Grafik di bawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang pegas (x). Jika pegas disimpangkan 10 cm maka energi potensial elastis pegas tersebut adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Gaya (F) = 5 Newton
Pertambahan panjang pegas (x) = 2 cm = 0,02 meter
Ditanya : energi potensial pegas jika pegas disimpangkan 10 cm atau 0,1 meter.
Jawab :
Konstanta pegas :
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Newton/meter
Energi potensial pegas jika pegas disimpangkan 0,1 meter :
EP = ½ k x2 = ½ (250)(0,1)2 = (125)(0,01) = 1,25 Joule.
Energi Potensial Elastis
4. Sebuah pegas diberi beban 2 kg seperti gambar berikut. Jika pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm dan percepatan gravitasi bumi 10 m.s-2, maka energi potensial elastis pegas tersebut adalah…
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Pembahasan
Diketahui :
Pertambahan panjang (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Massa beban (m) = 2 kg
Berat beban (w) = m g = (2)(10) = 20 Newton
Ditanya : Energi potensial karet ?
Jawab :
Terlebih dahulu hitung konstanta elastisitas pegas menggunakan rumus hukum Hooke :
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Energi potensial elastis pegas adalah :
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,05)2 = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
Jawaban yang benar adalah E.
5. Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. 50 Joule
E. 100 Joule
Pembahasan
Diketahui :
Pertambahan panjang (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Gaya (F) = 20 Newton
Ditanya : EP pegas ketika pegas meregang sejauh 10 cm ?
Jawab :
Konstanta pegas :
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Energi potensial pegas ketika Δx = 10 cm = 0,1 meter :
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,1)2 = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Jawaban yang benar adalah A.
