Contoh tenaga keupayaan dan tenaga kinetik

8 contoh tenaga keupayaan dan tenaga kinetik

1. Lihat gambar di bawah!

Objek A mempunyai jisim 1.500 gram dan berada dalam kedudukan yang ditunjukkan dalam gambar. Selepas beberapa ketika, objek itu jatuh ke tanah. Tenaga keupayaan yang terbesar dimiliki oleh objek A ialah... (diketahui bahawa g bumi = 10 m/s²)

A. 15 Joule

B. 200 Joule

C. 300 Joule

D. 30.000 Joule

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Nyatakan semua unit dalam Sistem Antarabangsa

Pecutan graviti (g) = 10 m/s²

Jisim objek (m) = 1500 gram = 1500/1000 kilogram = 1,5 kilogram

Tinggi (t) = 20 meter

Ditanya: Tenaga keupayaan objek A

Jawapan:

Objek A mempunyai tenaga keupayaan terbesar apabila ia berada pada titik tertinggi, iaitu 20 meter dari permukaan tanah, dan tenaga keupayaan terkecil apabila objek itu berada di atas permukaan tanah.

Tenaga keupayaan sesuatu objek dikira menggunakan formula tenaga keupayaan graviti:

EP = mgh = (1,5 kg)(10 m/s)²)(20 m) = 300 kg m²/s² = 300 Joule

Jawapan yang betul ialah C.

2. Sebutir peluru 10 gram bergerak pada kelajuan 100 m/s. Tenaga kinetik peluru itu ialah…..

A. 50 Joule

B. 1.000 Joule

C. 10.000 Joule

D. 50.000 Joule

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Jisim peluru (m) = 10 gram = 10/1000 kilogram = 1/100 kilogram = 0,01 kilogram

Kelajuan peluru (v) = 100 meter/saat

Ditanya: Tenaga kinetik peluru

Jawapan:

Tenaga kinetik peluru dikira menggunakan formula tenaga kinetik:

EK = 1/2 mv²

EK = 1/2 (0,01 kg)(100 m/s)²

EK = 1/2 (0,01 kg)(10.000 m²/s²)

EK = (0,01 kg)(5000 m²/s²)

EK = 50 kg/m²/s²

EK = 50 Joule

Jawapan yang betul ialah A.

3. Kereta A dan kereta B mempunyai jisim yang sama. Kedua-dua kereta bergerak dengan tenaga kinetik yang berbeza. Jika tenaga kinetik kereta A berbanding dengan tenaga kinetik kereta B ialah 4:9, maka laju kereta A berbanding dengan laju kereta B ialah….

A.2 : 3
B.3 : 2
C.4 : 9
D.9 : 4

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:
Tenaga kinetik kereta A (EK_A) = 4
Tenaga kinetik kereta B (EK_B) = 9
Jisim kereta A (m_A) = jisim kereta B (m_B) = m
Soalan: Laju kereta A berbanding laju kereta B
Jawapan:

Katakan jisim kereta A = jisim kereta B = m = 1
Tenaga kinetik kereta A:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_A = √(2)(4)
Tenaga kinetik kereta B:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
9 = ½ (1) v²
(2)(9) = v²
v_B = √(2)(9)
Perbandingan kelajuan kereta A dan kereta B:
v_A :v_B
√(2)(4) : √(2)(9)
2√2 : 3√2
2: 3
Jawapan yang betul ialah A.

4. Dua objek A dan B mempunyai jisim yang sama. Objek A bergerak dengan tenaga kinetik 4 J dan B dengan tenaga kinetik 16 J. Nisbah laju objek A kepada B ialah….

A.1 : 2
B.1 : 4
C.2 : 1
D.4 : 1

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tenaga kinetik objek A (EK_A) = 4 Joule
Tenaga kinetik objek B (EK_B) = 16 Joule
Jisim objek A (m_A) = jisim objek B (m_B) = m
Soalan: Perbandingan kelajuan objek A dengan kelajuan objek B
Jawapan:
Katakan jisim objek A = jisim objek B = m = 1
Tenaga kinetik objek A:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_A = √(2)(4)
Tenaga kinetik objek B:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
16 = ½ (1) v²
(2)(16) = v²
v_B = √(2)(16)
Perbandingan kelajuan kereta A dan kereta B:
v_A :v_B
√(2)(4) : √(2)(16)
2√2 : 4√2
2: 4
1: 2
Jawapan yang betul ialah A.

5. Dua objek dengan jisim yang sama sedang bergerak. Nisbah tenaga kinetik objek pertama dan kedua ialah 1:4. Nisbah laju objek pertama kepada objek kedua ialah….
A.1 : 2
B.1 : 4
C.2 : 1
D.4 : 1
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tenaga kinetik objek pertama (EK)₁) = 1
Tenaga kinetik objek kedua (EK)₂) = 4
Jisim objek pertama (m₁) = jisim objek kedua (m₂) = m
Soalan: Perbandingan kelajuan objek pertama dengan kelajuan objek kedua
Jawapan:
Katakan jisim objek pertama = jisim objek kedua = m = 1
Tenaga kinetik objek pertama:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
1 = ½ (1) v²
(2)(1) = v²
2 = v²
v_A = √2
Tenaga kinetik objek kedua:
EK = ½ mv² —-> Formula tenaga kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_B = √(2)(4)
Perbandingan kelajuan kereta A dan kereta B:
v₁ :v₂
√2 : √(2)(4)
√2 : 2√2
1: 2
Jawapan yang betul ialah A.

6. Sebuah bongkah meluncur di atas permukaan condong pada kelajuan malar. Transformasi tenaga yang berlaku ialah…

A. tenaga keupayaan → tenaga kinetik

B. tenaga kinetik → tenaga keupayaan

C. tenaga keupayaan → tenaga haba

D. tenaga kinetik → tenaga haba

E. tenaga haba → tenaga kinetik

Perbincangan

Jika sebuah bongkah meluncur menuruni permukaan condong, dari atas ke bawah, maka tenaga keupayaan graviti ditukarkan kepada tenaga kinetik.

Jawapan yang betul ialah A.

Lihat litar dalam gambar.

7. Sebuah bandul matematik diberi anjakan awal dan kemudian berayun secara harmonik seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Jika titik rujukan untuk mengukur tenaga keupayaan ialah titik C, pernyataan yang manakah betul?

(1) Tenaga kinetik pendulum pada titik A' adalah sama dengan tenaga kinetik pendulum pada titik B'

(2) Tenaga keupayaan pendulum pada titik A' adalah sama dengan tenaga keupayaan pendulum pada titik B'

(3) Perbezaan tenaga kinetik pendulum pada titik A' dan A adalah sama dengan perbezaan tenaga keupayaan pendulum pada titik B' dan B.

(4) Kelajuan pendulum di titik A' adalah sama dengan kelajuan pendulum di titik B.

Perbincangan

Pernyataan yang betul ialah 1, 2 dan 3.

8. Lihat gambar itu!

Tenaga kinetik objek pada titik B = 100 J. Jika jisim objek itu ialah 2,5 kg, maka tenaga kinetik objek apabila ia menyentuh tanah di titik C ialah…

A. 350 J

B. 250 J

C. 150 J

D. 100 J

Perbincangan

Tenaga kinetik objek apabila tiba di titik B:

EP = mgh = (2,5)(10)(4) = 100 Joule

Tenaga kinetik objek apabila tiba di titik C:

EP = mg/j

EP = (2,5)(10)(4 + 6)

EP = (2,5)(10)(10)

EP = 250 Joule

Jawapan yang betul ialah B.

Sumber soalan:

Soalan Peperiksaan Kebangsaan Sains Sekolah Menengah Rendah/Sekolah Menengah Rendah Islam

Soalan Fizik SBMPTN