Rumus Hukum kekekalan energi mekanik Energi potensial pegas Pesawat sederhana

Contoh soal dan rumus Hukum kekekalan energi mekanik Energi potensial pegas Pesawat sederhana

Hukum kekekalan energi mekanik

1. Sebuah benda memiliki energi mekanik tetap, energi kinetik semakin besar, dan energi potensial gravitasi semakin kecil. Benda tersebut dalam keadaan….

1. diam
2. bergerak ke atas
3. bergerak ke bawah
4. bergerak ke atas dipercepat

Pembahasan
Energi kinetik semakin besar artinya kecepatan benda semakin besar dan energi potensial gravitasi semakin kecil artinya ketinggian benda dari permukaan tanah semakin kecil. Hal ini terjadi ketika benda bergerak dari ketinggian tertentu ke bawah menuju permukaan tanah.

Hubungan antara kecepatan dan energi kinetik ditunjukkan oleh rumus energi kinetik :
EK = ½ m v²
Keterangan rumus : EK = energi kinetik, m = massa, v = kecepatan

Hubungan antara ketinggian dan energi potensial gravitasi ditunjukkan oleh rumus energi potensial gravitasi :
EP = m g h
Keterangan rumus : EP = energi potensial gravitasi, m = massa, g = percepatan gravitasi, h = ketinggian
Jawaban yang benar adalah C.

Pesawat sederhana
2. Perbandingan panjang a dan b pada gambar skema pesawat sederhana adalah a : b = 1 : 2,2. Nilai minimum gaya F untuk mengangkat beban B yang beratnya 330 Newton adalah…. Newton

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Pembahasan
Diketahui :
Panjang a = lengan beban (l_B) = 1
Panjang b = lengan gaya (l_F) = 2,2
Gaya berat beban (w) = 330 Newton
Ditanya : Gaya ungkit (F)
Jawab :
Rumus keuntungan mekanis pesawat sederhana pengungkit :
KM = w / F = l_F / l_B
Keterangan :
KM = keuntungan mekanis, w = gaya berat, F = gaya ungkit, l_F = lengan gaya, l_B = lengan beban
 
w / F = l_F / l_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newton
Jawaban yang benar adalah B.

3. Perhatikan gambar di samping ini. Seorang siswa memindahkan benda dari titik A ke titik B dengan sebuah gaya F seperti pada gambar. Jika gesekan antara benda dengan papan diabaikan, maka keuntungan mekanik kegiatan itu adalah….

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Pembahasan
Diketahui :
Ketinggian bidang miring (y) = 4 meter – 1 meter = 3 meter
Panjang bidang datar (x) = 4 meter
Ditanya : Keuntungan mekanik (KM) bidang miring
Jawab :
Hitung panjang bidang miring menggunakan rumus Pythagoras :
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 meter
Keuntungan mekanik bidang miring :
KM = R / y
KM = 5 meter / 3 meter
KM = 5/3
Jawaban yang benar adalah B.

Energi Potensial Pegas

4. Sebuah arena loncat indah menggunakan alas berpegas sebagai pemberi gaya dorong ke atas terhadap terhadap atlit untuk memulai loncatan. Pada saat seorang atlit melompat ke atasnya dengan gaya 500 N, pegas memendek sepanjang 4 cm. Besar energi potensial yang diberikan pegas untuk mendorong atlit itu adalah….

1. 20 joule
2. 10 joule
3. 5 joule
4. 2 joule

Pembahasan
Diketahui :
Gaya (F) = 500 N
Perubahan panjang pegas (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Ditanya : Energi potensial pegas
Jawab :
Terlebih dahulu hitung konstanta elastisitas pegas menggunakan rumus hukum Hooke :
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Energi potensial elastis pegas adalah :
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 Joule
Jawaban yang benar adalah B.

Sumber soal:

Soal OSN Fisika SMP