Soal Dan Pembahasan Energi - Fisika Dasar

misal Soal Energi

1. Seorang pembalap dan sepeda balapnya memiliki massa 100 kg, bergerak menanjak mendaki sebuah pegunungan dengan ketinggian 500 m, lalu menuruni sebuah lereng sejauh 7500 m. Tentukanlah :

1. Berapakah energi potensial dipuncak pegunungan dan ditempat pembalap berhenti dimana titik acuannya yakni ditempat sebelum pembalap menanjak ?
2. Berapakah perubahan energi potensial saat pembalap menuruni lereng hingga berhenti ?

Jawab :

Massa pembalap dan sepeda m = 100 kg

Percepatan gravitasi g = 9.8 m/s

Misalkan pada awal tanjakan titik A, puncak pegunungan titik B dan daerah berhenti titik C lihat gambar :

a. Titik A kita ambil sebagai acuan, artinya pada kedudukan A tingginya h_A = 0, ketinggian B dan C terhadap A yakni :

h_B = ± 500 m dan h_C = - 250 m

Maka energi potensial B dan C yakni :

EP_B = m.g.h_B = 100 x 9.8 x 500 = 490 000 J

EP_C = m.g.h_C = 100x9.8x(-250) = - 245 000 J

b. Perubahan energi potensial dari B ke C

∆EP = = EP_C - EP_B = -245 000 – 490 000 = - 735 000 J

Tanda minus menyatakan bahwa energi potensial berkurang sebesar 735 000 J saat pembalam menuruni lereng dari puncak pegunungan hingga beliau berhenti.

2. Sebuah roket memiliki massa 200 000 kg ditembakkan dengan kecepatan 1000 m/s. Berapakah energi potensial roket tersebut setelah mencapai ketinggian 2 km dari permukaan bumi ?

Jawab :

Massa m = 200 000 kg

Percepapatan gravitasi g = 9.8 m/s

Ketinggian dari muka bumi h = 2 km = 2000 m

E_P = m.g h = 200 000x9.8x2000

E_P = 392 000 000 J = 3.92 x 10⁸ J

3. Sebuah balok 1 kg berada diatas meja yang licin, pada ujungnya diikatkan sebuah pegas mendatar dengan k = 400 N/m. Pegas ditekan keposisi x = -5 cm dan dibebaskan sehingga bergerak bolak balik sepanjang meja licin. Hitunglah :

1. Usaha yang dilkukan pegas saat balok bergerak dari x=-5 cm ke x = +3cm
2. kecepatan balok pada x = +3 cm

Penyelesaian :

Diketahui :

x₁ = -5 cm = 0.05 m

x₂ = 3 cm = 0,03 m

k = 400 N/m

Jawab :

a. perjuangan yang dilakukan pegas untuk berpindah dari x=-5 cm ke x=3 cm :

W = - ∆Ep = - (Ep₂ - Ep₁ ) = - 1/2 k(x₂^{2 –} x x₁² )

W = - 1/2 (400).(0,005² – 0,003² )

W = - 200 ( -1,6x10^-3 ) = 0,32 Joule

b. Selain gaya pegas juga ada gaya berat, sehingga berlaku

Wres = ∆Ek =

Wres = W elastik

Pada x = -5, benda membisu v₁ = 0

Sehingga:

W elastik =

4. Sebuah kendaraan beroda empat bergerak dengan kecepatan 30 m/s, jikalau massa kendaraan beroda empat 750 kg, berapakah energi kinetik kendaraan beroda empat tersebut?. Ketika kendaraan beroda empat direm berapakah energi kinetik kendaraan beroda empat tersebut ?

Jawab :

Massa m = 750 kg

Kelajuan v = 30 m/s

E_k = 1/2 . mv² = 1/2 . 750 . (30)²

E_k = 337.500 joule

Ketika kendaraan beroda empat tersebut direm maka energi kinetiknya yakni nol alasannya kendaraan beroda empat diam, tapi energi kinetik tersebut tidak hilang begitu saja tetapi bermetamorfosis energi kalor dan energi bunyi

5. Sebuah kereta gerbong kereta api memiliki energi kinetik sebesar 600000 J, jikalau massa gerbong tersebut 1000 kg. Hitunglah kecepatan kendaraan beroda empat tersebut ?

Jawab :

Energi kinetik E_K = 600 000 J

Massa m = 1000 kg

Ek = 1/2 . mv²

Maka :

Bagikan Artikel ini