Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Benda yang jatuh bebas akan mengalami perubahan energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Perhatikanlah Gambar 4.10. Suatu bola dilepaskan dari suatu ketinggian sehingga saat bola berada pada ketinggian  h1  dari permukaan tanah, bola itu memiliki v1 . Setelah mencapai ketinggian h2  dari permukaan tanah, kecepatan benda berubah menjadi v2. Saat bola benda berada di ketinggian h1 , energi potensial gravitasinya adalah EP1  dan energi kinetiknya EK1 . Saat benda mencapai ketinggian h2, energi potensialnya dinyatakan sebagai EP2  dan energi kinetiknya EK2. Anda telah mempelajari bahwa perubahan energi kinetik dan energi potensial benda adalah usaha yang dilakukan gaya pada benda. Dengan demikian, dapat dituliskan

gambar 4.10

 

  W = ΔEK = ΔEP

  EK₂ – EK₁ = EP₁ – EP₂ 

  EP₁ + EK₁ = EP₂ + EK₂

contoh

1. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi  g = 10 m/s² . Tentukan energi mekanik benda tersebut.

Jawab

Diketahui: v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10 m/s².

EM = EP + EK= mgh + ½ mv²

    = (5 kg)(10 m/s²)(0,8 m) + 0  = 40 joule

Jadi, energi mekanik benda yang diam akan sama dengan energi potensialnya karena energi kinetiknya nol.

2. Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 30 meter. Jika g = 10 m/s2, pada saat bola tersebut mencapai ketinggian 10 meter dari permukaan tanah,

tentukanlah:

a. kecepatannya,

b. energi kinetiknya, dan

c. energi potensialnya.

Latihan

1. Sebuah peluru dengan massa 100 gram ditembakkan vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan 80 m/s. Jika g = 10 m/s² , berapakah:

a. tinggi maksimum yang dicapai peluru;

b. energi peluru di titik tertinggi;

c. energi kinetik peluru pada ketinggian 40 m dari tanah;

2. Sebuah benda ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 53° dan dengan energi kinetik 1.000 J. Jika g = 10 m/s² , tentukanlah:

a. energi kinetik benda pada saat mencapai titik tertinggi, dan

b. energi potensial benda saat mencapai titik tertinggi.

3. Sebuah benda digantung bebas dengan tali yang panjangnya 75 cm, massa benda 100 gram, dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s². Kemudian, benda tersebut diayun sehingga tali dapat membentuk simpangan maksimum 37° terhadap sumbu vertikal. Berapakah:

a. energi potensialnya di titik tertinggi,

b. energi kinetiknya di titik terendah, dan

c. kecepatan maksimum benda.



||PETA KONSEP||USAHA||ENERGI||ENERGI KINETIK||ENERGI POTENSIAL||ENERGI MEKANIK||HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK|| DAYA||