Esimerkki jousen elastisesta potentiaalienergiasta

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 potentiaalienergia elastis pegas tersebut adalah… g = 10 m/s²
Keskustelu
Se tiedetään :
Kuorman massa (m) = 2 kg
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Kuorman paino (w) = mg = (2)(10) = 20 Newtonia
Jousen pituuden kasvu (x) = 4 cm = 0,04 metriä
Kysytty : Energi potensial elastis pegas
Jawab :
Kaava Hooken laki 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 = painovoima. 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)(336 000) = 336 000 joulea

Perubahan energi potensial elastis pegas juga dapat dihitung menggunakan sebuah rumus tunggal :
EP = ½ k x² = ½ (l / x) x² = ½ viikkoa = ½ mg 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…
Keskustelu
Se tiedetään :
Jousen pituuden kasvu (x) = 10 cm = 0,1 metriä
Voima (F) = 50 Newtonia
Kysytty : 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 joulea.

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…

Keskustelu
Se tiedetään :
Voima (F) = 5 Newtonia
Jousen pituuden kasvu (x) = 2 cm = 0,02 metriä
Kysytty : energi potensial pegas jika pegas disimpangkan 10 cm atau 0,1 meter.
Jawab :
Jousivakio:
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 joulea.

Energi Potensial Elastis
4. Sebuah pegas diberi beban 2 kg seperti gambar berikut. Jika pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm dan painovoiman aiheuttama kiihtyvyys bumi 10 m.s^-2, niin jousen elastinen potentiaalienergia on...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
Noin 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Keskustelu
Se tiedetään :
Pituuden kasvu (Δx) = 5 cm = 0,05 metriä
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Kuorman massa (m) = 2 kg
Kuorman paino (w) = mg = (2)(10) = 20 Newtonia
Kysytty Kumin potentiaalienergia?
Jawab :
Laske ensin jousen kimmokerroin Hooken lain kaavaa käyttäen:
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 joulea
Oikea vastaus on 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 joulea
Noin 4 joulea
Noin 20 joulea
D. 30 000 joulea
E. 100 Joulea
Keskustelu
Se tiedetään :
Pituuden kasvu (Δx) = 5 cm = 0,05 metriä
Voima (F) = 20 Newtonia
Kysytty Jousen EP, kun jousi venyy 10 cm?
Jawab :
Jousivakio:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Jousen potentiaalienergia, kun Δx = 10 cm = 0,1 metriä:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 joulea
Oikea vastaus on A.