Contoh soal energi potensial dan energi kinetik

8 Contoh soal energi potensial dan energi kinetik

1. Perhatikan gambar dibawah!

Benda A mempunyai massa 1.500 gram berada pada posisi seperti gambar . Setelah beberapa saat benda tersebut jatuh ke tanah. Energi potensial terbesar yang dimiliki oleh benda A adalah… (diketahui g bumi = 10 m/s²)

A. 15 Joule

B. 200 Joule

C. 300 Joule

D. 30.000 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Nyatakan semua satuan dalam Sistem Internasional

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²

Massa benda (m) = 1500 gram = 1500/1000 kilogram = 1,5 kilogram

Ketinggian (h) = 20 meter

Ditanya : Energi potensial benda A

Jawab :

Energi potensial terbesar dimiliki benda A ketika berada pada titik tertinggi yakni berjarak 20 meter dari permukaan tanah dan energi potensial terkecil ketika benda berada di permukaan tanah.

Energi potensial benda dihitung menggunakan rumus energi potensial gravitasi :

EP = m g h = (1,5 kg)(10 m/s²)(20 m) = 300 kg m²/s² = 300 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

2. Sebutir peluru bermassa 10 gram bergerak dengan kecepatan 100 m/s. Energi kinetik peluru tersebut adalah…..

A. 50 Joule

B. 1.000 Joule

C. 10.000 Joule

D. 50.000 Joule

Pembahasan

Diketahui :

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

Kecepatan peluru (v) = 100 meter/sekon

Ditanya : Energi kinetik peluru

Jawab :

Energi kinetik peluru dihitung menggunakan rumus energi kinetik :

EK = 1/2 m v²

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

Jawaban yang benar adalah A.

3. Mobil A dan mobil B memiliki massa yang sama. Kedua mobil bergerak dengan energi kinetik berbeda. Jika energi kinetik mobil A dibanding energi kinetik mobil B, 4 : 9, maka kecepatan mobil A dibanding kecepatan mobil B adalah….

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

Pembahasan

Diketahui :
Energi kinetik mobil A (EK_A) = 4
Energi kinetik mobil B (EK_B) = 9
Massa mobil A (m_A) = massa mobil B (m_B) = m
Ditanya : Kecepatan mobil A dibanding kecepatan mobil B
Jawab :

Andaikan massa mobil A = massa mobil B = m = 1
Energi kinetik mobil A :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_A = √(2)(4)
Energi kinetik mobil B :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
9 = ½ (1) v²
(2)(9) = v²
v_B = √(2)(9)
Perbandingan kecepatan mobil A dan mobil B :
v_A : v_B
√(2)(4) : √(2)(9)
2√2 : 3√2
2 : 3
Jawaban yang benar adalah A.

4. Dua benda A dan B memiliki massa sama. Benda A bergerak dengan energi kinetik 4 J dan B dengan energi kinetik 16 J. Perbandingan kecepatan benda A dengan B adalah….

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

Pembahasan
Diketahui :
Energi kinetik benda A (EK_A) = 4 Joule
Energi kinetik benda B (EK_B) = 16 Joule
Massa benda A (m_A) = massa benda B (m_B) = m
Ditanya : Perbandingan kecepatan benda A dengan kecepatan benda B
Jawab :
Andaikan massa benda A = massa benda B = m = 1
Energi kinetik benda A :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_A = √(2)(4)
Energi kinetik benda B :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
16 = ½ (1) v²
(2)(16) = v²
v_B = √(2)(16)
Perbandingan kecepatan mobil A dan mobil B :
v_A : v_B
√(2)(4) : √(2)(16)
2√2 : 4√2
2 : 4
1 : 2
Jawaban yang benar adalah A.

5. Dua buah benda dengan massa sama bergerak. Perbandingan energi kinetik benda pertama dan kedua adalah 1 : 4. Perbandingan kecepatan benda pertama dengan benda kedua adalah….
A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 2 : 1
D. 4 : 1
Pembahasan
Diketahui :
Energi kinetik benda pertama (EK₁) = 1
Energi kinetik benda kedua (EK₂) = 4
Massa benda pertama (m₁) = massa benda kedua (m₂) = m
Ditanya : Perbandingan kecepatan benda pertama dengan kecepatan benda kedua
Jawab :
Andaikan massa benda pertama = massa benda kedua = m = 1
Energi kinetik benda pertama :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
1 = ½ (1) v²
(2)(1) = v²
2 = v²
v_A = √2
Energi kinetik benda kedua :
EK = ½ m v² —-> Rumus energi kinetik
4 = ½ (1) v²
(2)(4) = v²
v_B = √(2)(4)
Perbandingan kecepatan mobil A dan mobil B :
v₁ : v₂
√2 : √(2)(4)
√2 : 2√2
1 : 2
Jawaban yang benar adalah A.

6. Sebuah balok meluncur pada sebuah permukaan miring dengan kelajuan tetap. Transformasi energi yang terjadi adalah…

A. energi potensial → energi kinetik

B. energi kinetik → energi potensial

C. energi potensial → energi termal

D. energi kinetik → energi termal

E. energi termal → energi kinetik

Pembahasan

Jika sebuah balok meluncur dari permukaan miring, atas ke bawah, maka energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik.

Jawaban yang benar adalah A.

Perhatikan rangkaian pada gambar.

7. Sebuah bandul matematis diberi simpangan awal kemudian berosilasi harmonik seperti diperlihatkan dalam gambar. Jika acuan pengukuran energi potensial adalah titik C, pernyataan manakah yang benar?

(1) Energi kinetik bandul di titik A’ sama dengan energi kinetik bandul di titik B’

(2) Energi potensial bandul di titik A’ sama dengan energi potensial bandul di titik B’

(3) Selisih energi kinetik bandul di titik A’ dan A sama dengan selisih energi potensial bandul di titik B’ dan B

(4) Kecepatan bandul di titik A’ sama dengan kecepatan bandul di titik B

Pembahasan

Pernyataan yang benar adalah 1, 2 dan 3.

8. Perhatikan gambar!

Energi kinetik benda di titik B = 100 J. Bila massa benda 2,5 kg, maka energi kinetik benda saat menyentuh tanah di titik C adalah…

A. 350 J

B. 250 J

C. 150 J

D. 100 J

Pembahasan

Energi kinetik benda saat tiba di titik B :

EP = m g h = (2,5)(10)(4) = 100 Joule

Energi kinetik benda saat tiba di titik C :

EP = m g h

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

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

EP = 250 Joule

Jawaban yang benar adalah B.

Sumber soal:

Soal UN IPA SMP/MTs

Soal SBMPTN Fisika