Exempel på elastisk potentiell energi hos en fjäder

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 potentiell energi elastis pegas tersebut adalah… g = 10 m/s²
Diskussion
Det är känt :
Lastens massa (m) = 2 kg
Tyngdacceleration (g) = 10 m/s²
Berat beban (w) = m g = (2)(10) = 20 Newton
Pertambahan panjang pegas (x) = 4 cm = 0,04 meter
Frågade : Energi potensial elastis pegas
Jawab :
Formel Hookes lag 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 = allvar. 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)(0,0016) = 30 420 joule

Perubahan energi potensial elastis pegas juga dapat dihitung menggunakan sebuah rumus tunggal :
EP = ½ k x² = ½ (b / x) x² = ½ wx = ½ mgx
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…
Diskussion
Det är känt :
Pertambahan panjang pegas (x) = 10 cm = 0,1 meter
Kraft (F) = 50 Newton
Frågade : 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 joule.

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…

Diskussion
Det är känt :
Kraft (F) = 5 Newton
Pertambahan panjang pegas (x) = 2 cm = 0,02 meter
Frågade : energi potensial pegas jika pegas disimpangkan 10 cm atau 0,1 meter.
Jawab :
Konstanta pegas :
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 joule.

Energi Potensial Elastis
4. Sebuah pegas diberi beban 2 kg seperti gambar berikut. Jika pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm dan acceleration på grund av gravitationen bumi 10 m.s^-2, maka energi potensial elastis pegas tersebut adalah…
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Diskussion
Det är känt :
Pertambahan panjang (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Tyngdacceleration (g) = 10 m/s²
Lastens massa (m) = 2 kg
Berat beban (w) = m g = (2)(10) = 20 Newton
Frågade : Energi potensial karet ?
Jawab :
Terlebih dahulu hitung konstanta elastisitas pegas menggunakan rumus hukum Hooke :
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 Joule
Det rätta svaret är 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 Joule
B. 2 500 joule
Cirka 5 000 joule
D. 12 500 joule
E. 25 000 joule
Diskussion
Det är känt :
Pertambahan panjang (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Kraft (F) = 20 Newton
Frågade : EP pegas ketika pegas meregang sejauh 10 cm ?
Jawab :
Konstanta pegas :
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Energi potensial pegas ketika Δx = 10 cm = 0,1 meter :
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Det rätta svaret är A.