Energi Kinetik
Energi kinetik dimiliki oleh benda yang sedang bergerak.
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{EK} = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2}$$
\(\text{EK = energi kinetik (J)}\)
\(\text{m = massa (kg)}\)
\(\text{v = kecepatan (m/s²)}\)
Energi Potensial
Energi potensial dimiliki oleh suatu benda karena kedudukan atau posisinya.
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{EP} = m \cdot g \cdot h}$$
\(\text{EP = energi potensial (J)}\)
\(\text{m = massa (kg)}\)
\(\text{h = ketinggian (m)}\)
LATIHAN SOAL
Soal 01
Sebuah bola bermassa 800 gram tersangkut dahan pohon pada ketinggian 4 meter dari permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², energi potensial pada bola tersebut adalah…
(A) 30 J
(B) 32 J
(C) 36 J
(D) 38 J
Jawaban: B
Diketahui:
Massa bola (m) = 800 gram = \(\dfrac{800}{1000} \text{ kg} = 0,8 \text{ kg}\)
Ketinggian bola (h) = 4 m
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya: energi potensial pada bola (Ep)?
Penyelesaian:
\(\color{blue}\text{Ep} = m \cdot g \cdot h\)
\(\text{Ep} = 0,8 \cdot 10 \cdot 4\)
\(\text{Ep} = 32 \text{ Joule}\)
Jadi, energi potensial pada bola tersebut sebesar 32 J.
Soal 02
Sebuah buku diletakkan di atas rak pada ketinggian 3 meter di atas permukaan tanah. Jika energi potensial pada buku tersebut 15 Joule dan nilai percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², massa buku tersebut adalah…
(A) 350 gram
(B) 450 gram
(C) 500 gram
(D) 700 gram
Jawaban: C
\(\color{blue}\text{Ep} = m \cdot g \cdot h\)
\(15 = m \cdot 10 \cdot 3\)
\(15 = 30 \cdot m\)
\(m = \dfrac{15}{30} \text{ kg}\)
\(m = \dfrac{1}{2} \text{ kg}\)
\(m = 0,5\text{ kg}\)
\(m = 0,5 \times 1000 \text{ g}\)
\(m = 500 \text{ g}\)
Jadi, massa buku tersebut adalah 500 gram.
Soal 03
Sebuah antena TV dipasang pada ketinggian \(h\) di atas permukaan tanah menggunakan tiang bambu. Jika massa antena TV tersebut 1,2 kg, percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², dan energi potensial pada antena TV sebesar 120 Joule, nilai \(h = \dotso \text{ meter}\).
(A) 10
(B) 12
(C) 15
(D) 18
Jawaban: A
\(\color{blue}\text{Ep} = m \cdot g \cdot h\)
\(120 = 1,2 \cdot 10 \cdot h\)
\(120 = 12 \cdot h\)
\(h = \dfrac{120}{20} \text{ meter}\)
\(h = 10 \text{ m}\)
Jadi, ketinggian antena TV adalah 10 m di atas permukaaan tanah.
Soal 04
Perhatikan tabel berikut.
| Benda |
Massa (kg) |
Ketinggian (m) |
| P |
5 |
4 |
| Q |
8 |
3 |
| R |
6 |
5 |
Urutan benda yang memiliki energi potensial dari yang terbesar sampai yang terkecil adalah…
(A) benda Q, benda R, benda P.
(B) benda R, benda P, benda Q.
(C) benda P, benda Q, benda R.
(D) benda R, benda Q, benda P.
Jawaban: D
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{P}} = m \cdot g \cdot h\)
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{P}} = 5 \cdot 10 \cdot 4 = 200 \text{ J}\)
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{Q}} = m \cdot g \cdot h\)
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{Q}} = 8 \cdot 10 \cdot 3 = 240 \text{ J}\)
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{R}} = m \cdot g \cdot h\)
\(\color{blue}\text{Ep}_{\text{R}} = 6 \cdot 10 \cdot 5 = 300 \text{ J}\)
Urutan benda yang memiliki energi potensial dari yang terbesar sampai yang terkecil adalah benda R, benda Q, benda P.
Soal 05
Sebuah bola bermassa 4oo gram bergerak dengan kelajuan 20 m/s di atas lantai licin. Energi kinetik bola tersebut adalah…
(A) 50 J
(B) 60 J
(C) 70 J
(D) 80 J
Jawaban: D
Massa benda (m) = 400 gram = 0,4 kg
Kelajuan benda (v) = 20 m/s
\(\color{blue} \text{EK} = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\)
\(\text{EK} = \dfrac{1}{2} \cdot 0,4 \cdot 20^2\)
\(\text{EK} = \dfrac{1}{2} \cdot 0,4 \cdot 400\)
\(\text{EK} = 80 \text{ J} \)
Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 80 Joule.
Soal 06
Sebuah sepeda motor bermassa 150 kg bergerak dengan kelajuan \(v\) m/s. Jika energi kinetik sepeda motor tersebut 67,5 kJ, nilai \(v = \dotso\)
(A) 30
(B) 40
(C) 50
(D) 60
Jawaban: A
Energi kinetik (EK) = 67,5 kJ = 67,5 × 1000 J = 67.500 J
Massa = 150 kg
\(\color{blue} \text{EK} = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\)
\(67.500 = \dfrac{1}{2} \cdot 150 \cdot v^2\)
\(67.500 = 75v^2\)
\(v^2 = \dfrac{67.500}{75}\)
\(v^2 = 900\)
\(v = \sqrt{900}\)
\(v = 30 \text{ m/s}\)
Jadi, kelajuan sepeda motor tersebut adalah 30 m/s.
Soal 07
Sebuah bola bermassa 50 gram dilempar vertikal ke atas. Saat bola mencapai ketinggian maksimum, energi kinetik bola tersebut sebesar…
(A) 0 J
(B) 10 J
(C) 50 J
(D) 500 J
Jawaban: A
Pada saat mencapai ketinggian maksimum kelajuan bola sama dengan nol sehingga energi kinetik bola juga nol.
Soal 08
Dua benda A dan B memiliki massa yang sama namun bergerak dengan kecepatan yang berbeda. Jika kelajuan benda A dua kali kelajuan benda B, perbandingan energi kinetik benda A dan B adalah…
(A) 1 : 2
(B) 2 : 3
(C) 4 : 1
(D) 4 : 1
Jawaban: C
Massa benda A sama dengan massa benda B, \(\text{m}_{\text{A}} = \text{m}_{\text{B}}\)
Kelajuan benda A sama dengan dua kali kelajuan benda B, \(v_{\text{A}} = 2 \text{v}_{\text{B}}\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \dfrac{\dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v_{\text{A}}^2}{\dfrac{1}{2} \cdot m \cdot v_{\text{B}}^2}\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \dfrac{\cancel{\dfrac{1}{2} \cdot m} \cdot v_{\text{A}}^2}{\cancel{\dfrac{1}{2} \cdot m} \cdot v_{\text{B}}^2}\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \left( \dfrac{v_{\text{A}}}{v_{\text{B}}}\right)^2\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \left( \dfrac{ 2 \text{v}_{\text{B}}}{v_{\text{B}}}\right)^2\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \left( \dfrac{ 2 \cancel{\text{v}_{\text{B}}}}{\cancel{v_{\text{B}}}}\right)^2\)
\(\dfrac{\text{EK}_{\text{ A}}}{\text{EK}_{\text{ B}}} = \dfrac{4}{1}\)
Jadi, perbandingan energi kinetik benda A dan B adalah 4 : 1.
Soal 09
Sebuah mobil bermassa 1,2 ton bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Mobil tersebut kemudian dipercepat hingga kecepatannya berubah menjadi 30 m/s. Besar perubahan energi kinetik mobil tersebut adalah…
(A) 300.000 J
(B) 400.000 J
(C) 500.000 J
(D) 600.000 J
Jawaban: A
Massa mobil (m) = 1,2 ton = 1,2 × 1000 kg = 1.200 kg
Kecepatan awal \((v_1)\) = 20 m/s
Kecepatan akhir \((v_2)\) = 30 m/s
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot (\triangle v)^2\)
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = \dfrac{1}{2} \cdot m \cdot (v_2^2 \:-\: v_1^2)\)
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = \dfrac{1}{2} \cdot 1200 \cdot (30^2 \:-\: 20^2)\)
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = \dfrac{1}{2} \cdot 1200 \cdot (900 \:-\: 400)\)
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = \dfrac{1}{2} \cdot 1200 \cdot 500\)
Perubahan energi kinetik \((\triangle \text{ EK}) = 300.000 \)
Jadi, perubahan energi kinetik mobil tersebut adalah 300.000 J.
Soal 10
Faktor-faktor yang memengaruhi energi kinetik suatu benda adalah…
(A) massa dan berat benda
(B) percepatan dan kecepatan
(C) massa benda dan kecepatan
(D) percepatan gravitasi dan posisi benda
Jawaban: C
Faktor-faktor yang memengaruhi energi kinetik suatu benda adalah massa benda dan kecepatannya.
