Energi Kinetik - Energi Potensial - Energi Mekanik 8 SMP

Fisikastudycenter.com, contoh soal dan pembahasan jawaban energi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup energi kinetik benda, energi potensial dan energi mekanik hubungannya dengan massa, kecepatan dan tinggi.

Soal No. 1Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!

PembahasanEnergi kinetik suatu benda :Ek = 1/2 m v2Ek = 1/2 x 40 x 102Ek = 2000 joule

Soal No. 2Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan mengeluarkan energi kinetik sebesar 720 Joule. Tentukan Kecepatan sepeda tersebut!

PembahasanEk = 1/2 m v2720 = 1/2 x 40 x v2 720 = 20 x v2 720 / 20 = v2 36 = v2 v = 36 = 6 m/s

Soal No. 3Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s hingga memiliki energi kinetik sebesar 128 joule. Tentukan besarnya massa benda tersebut!

PembahasanEk = 1/2 m v2 128 = 1/2 x m x 82 128 = 1/2 x m x 64128 = 32 x mm = 128 /32 = 4 kg

Soal No. 4Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!

PembahasanEnergi potensial gravitasiEp = m x g x h Ep = 0,5 x 10 x 2 Ep = 10 joule

Soal No. 5Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan massa benda tersebut!

PembahasanEp = m x g x h 2500 = m x 10 x 5 2500 = 50 mm = 2500 / 50m = 50 kg

Soal No. 6Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg, tentukan:a) Energi kinetik burungb) Energi potensial burungc) Energi mekanik burung

Pembahasana) Ek = 1/2 mv2Ek = 1/2 x 2 x 102Ek = 100 joule

b) Ep = m g hEp = 2 x 10 x 10 Ep = 200 joule

c) EM = Ep + EkEM = 200 + 100 EM = 300 joule

Soal No. 7Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!

PembahasanDari rumus energi kinetikEk = 1/2 m v2Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12Ek2 : Ek1 = v22 : v12Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1

Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 vEk2 = (0,5 v / v)2 x 5000 jouleEk2 = 1/4 x 5000 joule Ek2 = 1250 joule

Soal No. 8Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda pertama!

PembahasanMisal m1 = 1m2 = 3v1 = 1v2= 2

Buat perbandingan:Ek2/Ek1 = m2/m1 x (v2/v1)2

Masukkan angka kita tadi:

Ek2/Ek1 = 3/1 x (2/1)2 = 3 x 4 = 12Sehingga Ek2 : Ek1 = 12 : 1

Soal No. 9Sebuah benda yang tidak diketahui massanya jatuh dari ketinggian tertentu. Saat tinggi dari atas tanah 50 m, kecepatannya adalah 20 m/s.

Tentukan perbandingan energi kinetik dan energi potensial benda pada saat itu, gunakan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2Pembahasan Datav = 20 m/sh = 50 mEk : Ep =........

Soal No. 10 Buah kelapa dengan massa 2 kg berada pada tangkainya setinggi 5 meter di atas tanah sedangkan buah nangka bermassa 3 kg berada pada 4 meter di atas tanah.

Tentukan perbandingan energi potensial yang dimiliki keduanya.

PembahasanPerbandingan energi potensialnya adalah 5 : 6

Hasil Diskusi Kelompok tentang Energi Mekanik

HASIL DISKUSI KELOMPOK 4 KELAS XI IA1ENERGI MEKANIK

ANGGOTAMUTIARA SARI WNAWANG KUSUMANITRIA DAMAYANTINURUL AYU ANURUL FAIZAH RISKA DEASY A.PROSSY ANITA S

PENDAHULUAN

A. Tujuan Memahami pengertian energi mekanik, mengetahui cara dan menghitung energi mekanik, serta memahami hubungan energi mekanik dengan cara : a. Melakukan penghitungan jumlah energi mekanik setiap saat.b. Mengetahui enegri kinetik, energi potensial serta mengetahui pula contoh aplikasi energi mekanik dalam kehidupan sehari hari.

B. Landasan Teori Dalam kehidupan kita sehari hari terdapat banyak sekali jenis energi, selain energi potensial dan energi kinetik pada benda-benda biasa ( skala makroskopis ) terdapat juga bentuk energi lain misalnya; energi mekanik, energi mekanik ini merupakan penjumlahan antara energi kinetik dengan energi potensial secara tidak kita sadari, energi mekanik sering juga diaplikasikan dalam kehidupan kita sehari-hari, contohnya kelapa jatuh dari pohonnya, ketika melempar bola keatas ,dan masih banyak lagi. Untuk lebih jelasnya, mari kita bahas bersama-sama mengenai energi makanik.

C. Permasalahan 1. Jelaskan pengertian energi mekanik ?2. Tuliskan rumus enegri mekanik, disertai keterangannya ?3. Bagaimana hubungan energi mekanik dengan a. Jumlah energi mekanik setiap saat ? dan, b. Energi kinetik dan energi potensial ?4. Sebutkan contoh aplikasi energi mekanik dalam kehidupan sehari-hari minimal tiga contoh ?a. Kerjakan soal-soal energi mekanik dari LKS fisika. b. Pertanyaan yang di buat sendiri, minimal 8 pertanyaan ?

D. Pembahasan 1. Pengertian Energi mekanik adalah energi yang di miliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

2. RumusEm = Ek+Ep Atau Ek1+Ep1 =Ek2+Ep2

m. V1 +M.g.h1 = m.V2 + m.g.h2

Keterangan : M : massa benda (kg)g : percepatan gravitasi ( M/s )h1 : ketinggian benda dari titik A sampai tanah(M)h2 : ketinggian benda dari titik B sampai tanah(M)V1 : kecepatan awal benda di titik A (m/s)V2 : kecepatan awal benda di titik B (m/s)

3. Energi Mekanika. Hubungan energi mekanik dengan jumlah energi mekanik setiap saat.Jumlah total energi potensial (Ep) dan energi kinetik (Ek) sama dengan energi mekanik (Em).Secara sistematis dapat ditulis :

Em = Ep + Ek

Ketika benda berada pada kedudukan awal (h1), energi mekanik benda adalah :Em1 = Ep1 + Ek1

Ketika benda berada pada kedudukan akhir (h2), energi mekanik benda adalah :

Em2 = Ep2 + Ek2

Apabila tidak ada gaya tak-konservatif yang bEkerja pada benda maka energi mekanik benda pada posisi awal sama dengan energi mekanik benda pada posisi akhir.Secara matematis kita tulis :Em1 = Em2

Jadi, energi mekanik sama dengan jumlah energi mekanik setiap saat, hal ini dikarenakan energi mekanik selalu bernilai tetap ( konstan ) meskipun jumlah energi kinetik dan energi pontesialnya berubah-ubah.

b. Hubungan energi mekanik dengan energi kinetik dan energi potensial.Jumlah total energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep) disebut energi mekanik (Em) ketika terjadi perubahan energi dari EP menjadi Ek atau Ek menjadi Ep, walaupun salah

satunya berkurang, bentuk energi lainnya bertambah, misalnya ketika EP berkurang, besarnya EK bertambah, demikian juga ketika EK berkurang, pada saat yang sama besar Ep bertambah total energinya tetap sama, yakni energi mekanik. energi mekanik (Em) selalu tetap alias kekal selama terjadi perubahan energi antara Ep dan Ek.

4. Contoh aplikasi energi mekanik dlam kehidupan sehari-hari a. Peristiwa jatuhnya buah mangga dari pohon.Buah mangga yang menggelayut di tangkai memiliki energi potensial pada saat buah jatuh, energi potensialnya berkurang sepanjang lintasan geraknya menuju ke tanah. Ketika mulai jatuh, energi potensial berkurang karena Ep berubah bentuk menjadi energi kinetik. Pada saat hendak mancapai tanah, energi kinetik menjadi sangat besar, sedangkan Ep sangat kecil, sedangkan energi mekaniknya tetap (konstan) semakin dekat dengan permukaan tanah, jarak buah mangga semakin kecil sehingga Ep-nya menjadi kecil, sebaliknya semakin mendekati tanah energi kinetik semakin besar karena gerakan mangga makin cepat akibat adanya percepatan gravitasi yang konstan ketika tiba di

permukaan tanah, energi potensial dan energi kinetik buah mangga hilang, karena tinggi (h) dan kecepatan (v) = 0.b. Lempar Tangkap Bola Pada Permainan Sirkus.Pada saat badut bermain lempar tangkap bola terjadi perubahan energi yaitu energi kinetik menjadi energi potensial dan sebaliknya. Ketika bola dilempar ini berarti badut memberikan energi kinetik pada bola sehingga bola akan naik ke atas bersamaan dengan naiknya bola energi kinetik berkurang sedangkan energi potensial bertambah. sampai di titik tertinggi semua energi kinetik berubah menjadi energi potensial ,kemudian bola mulai bergerak turun. Pada saat ini energi potensial bola mulai berkurang sedangkan energi kinetiknya bertambah namun energi mekaniknya selalu konstan ,ketika bola ditangkap kembali, energi potensial bola telah diubah seluruhnya menjadi energi kinetik. Besarnya energi kinetik saat bola mulai di lempar dengan saat di tangkap adalah sama .

c. Pelompat Galah Ketika Melewati Papan PerintangSeorang pelompat galah mula-mula berlari sambil membawa galah. Ketika dekat dengan tujuan dia menancapkan galah,

sehingga terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial galah ( energi kelenturan/elastisitas galah ) proses selanjutnya adalah perubahan energi potensial menjadi energi potensial gravitasi karena pelompat berada pada ketinggian tertentu dan energi kinetik untuk melepaskan pelompat dari peganganya dengan kecepatan awal tertentu.

d. Batu dan Ketapel yang Di renggangkanEnergi potensial yang tersimpan pada ketapel yang direnggangkan dapat berubah menjadi energi kinetik batu apabila ketapel kita lepas.

e. Melempar Benda Tegak Lurus Ke AtasKita melemparkan sebuah benda tegak lurus ke atas, setelah bergerak ke atas mencapai ketinggian maksimum, benda akan jatuh tegak lurus ke tanah .ketika dilemparkan ke atas benda tersebut bergerak dengan ketika dilemparkan ke atas ,benda tersebut bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga ia memiliki energi kinetik (Ek= mv ).selama pergerakan di udara ,tejadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial.

Semakin ke atas, kecepatan bola semakin kecil, sedangkan jarak benda dari tanah makin besar sehingga Ek benda menjadi kecil dan Ep-nya bertambah besar, ketika mencapai titik tertinggi kecepatan benda = 0, sehingga Ek juga bernilai nol. Ek benda seluruhnya berubah menjadi Ep, karena ketika benda mencapai ketinggian, kecepatan benda = 0, sehingga Ek juga bernilai nol. Ek benda seluruhnya berubah menjadi Ep, karena ketika benda bernilai maksimum (Ep = m g h ), karena pengaruh gravitasi benda tersebut kembali ke bawah .sepanjang lintasan terjadi perubahan Ep menjadi Ek semakin ke bawah Ep semakin berkurang, sedangkan Ek semakin bertambah. Ep berkurang karena ketika jaruh, ketinggian alias jarak vertikal makin kecil. Ek bertambah karena ketika bergerak ke bawah, kecepatan benda makin besar akibat adanya percepatan gravitasi yang bernilai tetap ,kecepatan benda bertambah secara teratur akibat adanya percepatan gravitas, benda kehilangan Ek selama bergerak ke atas, tetapi Ek diperoleh kembali ketika bargerak ke bawah.

5 . Pertanyaan dari LKS fisika a. Sebuah batu massa 100 gr di lemparkan dengan kecepatan awal 10 m/s condong ke atas terhadap horizontal.

Energi mekaniknya batu pada saat ketinggian 2m dari tanah adalah ..... (9=10 m/s)Penyelesaian Energi Mekanik sebelum di lempar akan sama dengan Energi Mekanik pada kedudukan 2m diatas tanah. Jadi Em awal = Em = Ek+EpEm = mv + mghEm = .0,1.10 +0,1.10.4 = 9 joule

b. Membuat Soal 1. sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Pada ketinggian 5 m, kecepatan bola menjadi 10 m/s .jika 9 = 10 m/s Penyelesaian : m : 0,2h : 5mv :10 m/sg : 10 m/sEm = Ek +EpEm = mv + mgh

Em = .0,2.10 +0,2.10.5Em = 20 joule2. Sebuah bola basket 0,5 kg di lempar dengan kecepatan 8 m/s tentukan energi kinetik bola tersebut !Penyelesaian :m : 0,5kgv : 8 m/sEk = mv Ek = . 0,5.8Ek = 16 joule

3. Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 5m, jika g : 10 m/s ,tentukan energi potensialnya !Penyelasaian :m : 2 kgh : 5 mg : 10 m/sEp = mghEp = 2.10.5Ep = 100 joule

4. Sebuah bola tennis yang bermassa 100 gr dilemparkan vertical ke atas pada ketinggian 7 m ,kecepat bola menjadi 5 m/s dan g = 10 m/s

Penyelesaian :m : 0,1 kg h : 7 m v : 5 m/sg : 10 m/sEm = Ek+EpEm = mv + mghEm = .0,1.5 + 0,1.10.7Em = 8,25 joule

5. Sebuah benda dengan massa 1 kg di dorong dari permukaan meja hingga kecepatan saat lepas dari meja 2 m/s. Jika g =10 m/s Tentukan energi mekanik benda pada saat tingginya dari tanah ini ?Penyelesaian :m : 1 kgVt : 2 m/s g : 10 m/s h : 1 mEm = Ek+EpEm = mv +mgh Em = .1.2 +1.10.1Em = 12 joule

6. Sebuah bermassa 5 kg di lempar dengan kecepatan 15 m/s dari ketinggian 25 m . tentukan besar energi mekaniknya ?Penyelesaian :m : 5 kg v : 15 m/s h : 2 m g : 10 m/s Em = Ek + EpEm = mv+mgh Em = .5.2 +5.10.2Em = 110 joule

7. Sebuah balok 5 kg di dorong bergerak ke atas dengan kecepatan awal balok barhenti setelah bergerak 3 m ada bidang miring yang membentuk terhadap energi potensial, tentukan :(sudut 30a. energi kinetik b. enegri potensial Penyelesaian :m = 5 kg Vo = 8 m/s s = 3 m =( (30a. Ek =mv Ek =.5.8 Ek=160 joule b. Ep = mgh)(Ep = mg ( s sin 30)(Ep = 5 .10 ( 3sin 30 Ep = 50 ( 3. )Ep = 50 .3/2 Ep = 75 joule

8. Sebuah bola besi bermassa 2 kg di dorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibior meja 4 m/s. Hitunglah energi mekanik partikel pada saat keringgian 1 meter dari tanah ( g =10 m/s) , jika tinggi meja 2 meter.Penyelesaian :Energi Mekanik di ujung permukaan meja akan sama dengan Energi Mekanik pada kedudukan 1 m di atas tanah.m: 2 kg v: 4 m/sg: 10 m/sh: 2 m Em = Ek+EpEm = m.V+mgh Em = .2.4+2.10.2Em = 56 joule .E. KESIMPULAN Dari uraian di atas,dapat kita simpulkan bahwa energi mekanik merupakan penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Ketika terjadi energi dari Ep menjadi Ek atau sebaliknya,walaupun salah satunya berkurang bentuk energi lainnya bertambah, meskipun Ep dan Ek berubah-ubah,namun total Em tetap sama (konstan).