Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak di bidang lengkung

1. Benda bermassa 1 kg meluncur tanpa gesekan dari ketinggian 5 meter tanpa kecepatan awal. Energi kinetik dan kelajuan benda pada titik terendah adalah… g = 10 m/s2
Contoh-soal-penerapan-hukum-kekekalan-energi-mekanik-pada-gerak-di-bidang-lengkung-1Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 1 kg
Perubahan ketinggian (h) = 5 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Ditanya : energi kinetik (EK) dan kelajuan (v) benda pada titik terendah
Jawab :

(a) Energi kinetik benda pada titik terendah
Ketika berada pada ketinggian 5 meter dan belum mulai bergerak, benda mempunyai energi potensial gravitasi tetapi benda belum mempunyai energi kinetik karena benda masih diam. Jadi energi mekanik awal ketika benda belum mulai bergerak adalah energi potensial gravitasi. Setelah benda mulai bergerak ke bawah, energi potensial gravitasi mulai berubah menjadi energi kinetik. Pada saat tiba pada titik terendah, semua energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik. Jadi energi mekanik akhir adalah energi kinetik.
Energi mekanik awal = energi potensial gravitasi
EMo = EP = m g h = (1)(10)(5) = 50 Joule
Energi mekanik akhir = energi kinetik
EMt = EK = ½ m vt2
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir.
EMo = EMt
EP = EK
50 = EK
Energi kinetik (EK) pada titik terendah adalah 50 Joule.

(b) Kelajuan benda pada titik terendah
Cara pertama :
Hukum kekekalan energi mekanik :
Energi mekanik awal (EMo) = energi mekanik akhir (EMt)
Energi potensial gravitasi (EP) = energi kinetik (EK)
50 = ½ m v2
2(50) / m = v2
100 / 1 = v2
100 = v2
v = √100
v = 10 meter/sekon
 
Cara kedua :
Hukum kekekalan energi mekanik :
Energi mekanik awal (EMo) = energi mekanik akhir (EMt)
Energi potensial gravitasi (EP) = energi kinetik (EK)
m g h = ½ m v2
g h = ½ v2
2 g h = v2
2(10)(5) = v2
100 = v2
v = √100
v = 10 meter/sekon
Kelajuan benda pada titik terendah adalah 10 m/s.

2. Benda bermassa 2 kg yang pada mulanya diam, meluncur tanpa gesekan dari ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Energi kinetik dan kelajuan benda pada ketinggian 2 metera di atas permukaan tanah adalah… g = 10 m/s2
Contoh-soal-penerapan-hukum-kekekalan-energi-mekanik-pada-gerak-di-bidang-lengkung-2Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 2 kg
Perubahan ketinggian (h) = 10 – 2 = 8 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Ditanya : energi kinetik (EK) dan kelajuan (v) benda pada ketinggian 2 meter di atas permukaan tanah.
Jawab :
Penyelesaian soal ini mirip seperti penyelesaian soal sebelumnya.

(a) Energi kinetik benda pada ketinggian 2 meter
Energi mekanik awal = energi potensial gravitasi
EMo = EP = m g h = (2)(10)(8) = 160 Joule
Energi mekanik akhir = energi kinetik
EMt = EK = ½ m vt2
Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir.
EMo = EMt
EP = EK
160 = EK
Energi kinetik (EK) pada ketinggian 2 meter adalah 160 Joule.

(b) Kelajuan benda pada titik terendah
Cara pertama :
Hukum kekekalan energi mekanik :
Energi mekanik awal (EMo) = energi mekanik akhir (EMt)
Energi potensial gravitasi (EP) = energi kinetik (EK)
160 = ½ m v2
160 = ½ (2) v2
160 = v2
v = √160 = √(16)(10) = 4√10 meter/sekon

Cara kedua :
Hukum kekekalan energi mekanik :
Energi mekanik awal (EMo) = energi mekanik akhir (EMt)
Energi potensial gravitasi (EP) = energi kinetik (EK)
m g h = ½ m v2
g h = ½ v2
2 g h = v2
2(10)(8) = v2
160 = v2
v = √160 = √(16)(10) = 4√10 meter/sekon
Kelajuan benda pada ketinggian 2 meter adalah 4√10 meter/sekon.

(Jumlah halaman = 17)

Daftar Isi Pembahasan Soal :

  1. Contoh soal usaha (kerja)
  2. Contoh soal usaha dan energi kinetik
  3. Contoh soal usaha dan energi mekanik
  4. Contoh soal usaha dan energi potensial gravitasi
  5. Contoh soal energi potensial elastis pegas
  6. Contoh soal daya
  7. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak jatuh bebas
  8. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak vertikal
  9. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak di bidang miring
  10. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak di bidang lengkung
  11. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak parabola
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.