Sonora.ID - Berikut ini adalah Contoh Soal Energi Mekanik Kelas 10 dengan Rumus dan Pembahasan yang bisa dipelajari untuk bekal menghadapi ujian.

Energi mekanik merupakan salah satu materi dalam mata pelajaran Fisika yang dipelajari pada kelas 10 SMA.

Sebelum melihat lebih jauh bagaimana contoh soalnya, ada baiknya jika kita memahami terlebih dahulu tentang energi mekani itu sendiri.

Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan (usaha). Menurut Soetyono Iskandar dan Djuanda (2017) dalam buku Konversi Energi, energi bersifat abstrak dan sukar dibuktikan tetapi dapat dirasakan keberadaannya.

Energi juga tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat berubah bentuk.

Baca Juga: Kunci Jawaban Bahasa Indonesia kelas 11 Halaman 34: Teks Berita

Contoh Soal Energi Mekanik Kelas 10 dengan Rumus dan Pembahasan

1.Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m dari atas tanah. Hitunglah:

a. Energi potensial setelah benda bergerak 1 sekon.
b. Usaha yang dilakukan gaya berat pada saatketinggian benda 10 m.

Jawaban:

Diketahui:
m = 2 kg
h1 = 20 m
h2 = 10 m
t = 1 s

a) Energi potensial benda:

∆ℎ = v0 . t + 1/2 g t2 = 0.1 s + 1/2 . 10 m/s2 . (1 s) 2 = 5 m

W = EP1 – EP2

EP2 = EP1 – W = m g h1 – m g ∆ℎ = m g (h1 - ∆ℎ) = 2 kg. 10 m/s2 (20 m – 5 m) = 300 J

b) Usaha sama dengan perubahan energi potensial:

W = ∆BC
= m g (h1 – h2)
= 2 kg. 10 m/s2 (20 m – 10 m)
= 200 J

2. Seorang atlet melontarkan bola tolak peluru bermassa 4,2 kg dengan kecepatan 12 m/s. Berapakah energi kinetik benda itu ? Berapakah usaha yang dilakukan atlet itu?

Jawaban:

Diketahui:
m = 4,2 kg
v = 12 m/s

a) Energi kinetik benda:

EK = 1/2 m v2
= 1/2 . (4,2 kg) . (12 m/s)2
= 302,4 J

b) Usaha sama dengan perubahan energi kinetik:

W = ∆EK
W = 302,4 J

Baca Juga: Kunci Jawaban Bahasa Indonesia Kelas 10 Halaman 58

3. Sebuah benda bermassa 2 kg dijatuhkan dari ketinggian 10 m. Berapakah energi mekanik benda ketika sesaat sebelum mencapai tanah?

Untuk menghitung energi mekanik benda saat sesaat sebelum mencapai tanah, kita perlu memperhitungkan energi potensial gravitasi dan energi kinetik benda.

Jawaban:

Energi potensial gravitasi (Ep) dapat dihitung menggunakan rumus:

Ep = m.g.h

Keterangan:
m adalah massa benda (2 kg),
g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s2),
h adalah ketinggian jatuh (10 m).

Ep = 2 kg x 9,8 m/s2 x 10 m
= 196 J

Energi kinetik (Ek) saat sesaat sebelum mencapai tanah akan sama dengan energi potensial gravitasi pada titik tersebut, karena seluruh energi potensial telah berubah menjadi energi kinetik.

Ek = Ep = 196 J

Jadi, energi mekanik benda saat sesaat sebelum mencapai tanah adalah 196 Joule.

4. Sebuah traktor digunakan untuk mengangkat benda seberat 1,2 x 104 N setinggi 9 m dalam waktu 15 s. Berapakah daya traktor itu?

Jawaban:

Diketahui: F = 1,2 x 104 N s = 9 m t = 15 s
P = w/t
= (F x s/t = 1,2 x 104 . 9m) : (15 s)
= 7,2 x 103 W
= 7,2 kW

Contoh Soal Energi Mekanik Kelas 10 dengan Rumus dan Pembahasan

5. Energi kinetik benda saat kecepatannya 2 m/s adalah 2,5 Joule. Berapa energi kinetik

benda yang sama ketika kecepatannya 6 m/s?

Jawaban:

Ek = 1/2 m.v2

Namun, karena ada dua keadaan, kita harus lakukan perbandingan

Ek1/Ek2 = m/m x v21/v22= 1/1 x (2/6)2 = 1/9

lakukan perkalian silang

Ek2 = 9 . Ek1 = 9 . 2,5 = 22,5 J

Berapa energi kinetik bola tenis (200 gram) yang jatuh dari ketinggian 4,05 meter pada saat menyentuh tanah?

Jawaban dan pembahasan:

Diketahui:
m = 200g = 0,2kg
h = 4,05m

Ditanya: Ek?

Dijawab:

Ek = 1/2 m.v2

Kecepatan jatuh bebas dihitung sebagai berikut

v = √2g.h = √2.10.4.05 = √81 = 9/m.s

Energi kinetik dapat dihitung sebagai berikut

Ek = 1/2 . 0,2 . 92 = 0,1 . 81 = 8,1 J

6. Benda A dan B bermassa sama. Benda A jatuh dari ketinggian h meter dan B jaruh dari 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar ....

Jawaban:

Kelajuan akhir benda B yang jatuh bebas dari ketinggian 2h adalah:

v2 = 2.g.(2h) = 4.g.h

Energi kinetik benda B adalah:

EK(B) = 1/2 m v2 = 1/2 m (4.g.h) = 2.m.g.h (persamaan 1)

Energi mekanik akhir benda B adalah energi kinetik = 1/2 m v2.

Hukum kekekalan energi mekanik:

m g h = 1/2 . m . v2

Karena m g h = 1/2 . m . v2, maka kita dapat menggantikan m g h pada persamaan 1 dengan 1/2 . m . v2

Energi kinetik benda B = 2 m.g.h = 2(1/2 . m . v2) = 1 m.v2

Baca Juga: Soal dan Kunci Jawaban IPA Kelas 8 Halaman 75 Kurikulum Merdeka

7. 200 liter air ada dalam tangki yang disimpan pada ketinggian 4,0 m. Berapa energi

potensial air dalam tangki?

Jawaban dan pembahasan:

Diketahui :
V = 200 Liter
h = 4,0 m
g = 10 m/s2

Ditanya : Ep = ?

Jawaban :

Ep = m.g.h, massa diperoleh dari volume aair dengan massa jenis air
ρ = 1 kg/Liter, maka m = 1 kg
Ep = 200.10.4 = 8000 Joule

9. Karet dengan konstanta 200 N/m diregangkan sejauh 20 cm. Berapa besar energi

potensial saat itu?

Jawaban dan pembahasan:

Diketahui :

k = 200 N/m

y = 20 cm = 0,2 m

Ditanya : Ep = ?

Jawaban : ???????? = 1/2 ????????2

???????? = 1/2 200. 0,22 = 100.0,04 = 4,0 Joule

10. Perhatikan gerak bola basket (m = 600 gram).

Saat pertama dilempar kecepatan bola 8 m/s, saat mencapai titik tertinggi kecepatannya 4 m/s, dan saat mencapai ring kecepatannya 7 m/s. Berapa energi mekanik pada tiga posisi tersebut?

Posisi awal saat dilempar V1 = 8 m/s, h1 = 2,0 m

Posisi saat di titik tertinggi V2 = 4 m/s, h2 = 4,4 m

Posisi saat di keranjang V3 = 7 m/s, h1 = 2,75 m

Jawaban dan pembahasan:

m = 600 gram = 0,6 kg

Posisi awal saat dilempar V1 = 8 m/s, h1 = 2,0 m

Posisi saat di titik tertinggi V2 = 4 m/s, h2 = 4,4 m

Posisi saat di keranjang V3 = 7 m/s, h1 = 2,75 m

Ditanya: Energi mekanik (Em) di tiap posisi?

Dijawab: Em = Ek + Ep

Posisi awal

???????? = 1/2 ????. ????2

= 1/2 0,6. 82 = 0,3.64 = 19,2 ????????????????????

???????? = ????????ℎ = 0,6.10.2 = 12 ????????????????????

Em = Ek + Ep = 19,2 + 12 = 31, 2 Joule

Posisi titik tertinggi

???????? = 1/2 ????. ????2

= 1/2 0,6. 42 = 0,3.16 = 4,8 ????????????????????

???????? = ????????ℎ = 0,6.10.4,4 = 26,4 ????????????????????

Em = Ek + Ep = 4,8 + 26,4 = 31, 2 Joule

Posisi di keranjang

???????? = 1/2 ????. ????2

= 1/2 0,6. 72 = 0,3.49 = 14,7 ????????????????????

???????? = ????????ℎ = 0,6.10.2,75 = 16,5 ????????????????????

Em = Ek + Ep = 14,7 + 16,5 = 31, 2 Joule