15 Contoh Soal Energi Mekanik dan Pembahasannya
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 6 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarContoh soal energi mekanik dan pembahasannya disajikan untuk membantu memahami konsep energi dalam fisika secara lebih mudah dan sistematis.
Energi mekanik merupakan gabungan dari energi kinetik dan energi potensial yang sering ditemui dalam berbagai peristiwa sehari-hari, sehingga penting untuk dipelajari melalui latihan soal.
15 Contoh Soal Energi Mekanik dan Pembahasannya
Dikutip dari situs ahmad.student.unja.ac.id, berikut adalah kumpulan contoh soal energi mekanik dan pembahasannya.
1. Contoh Soal 1
Sebuah balok dikenai tiga gaya, yaitu F₁ sebesar 20 N, F₂ sebesar 35 N, dan F₃ sebesar 55 N. Tentukan besar gaya resultan yang bekerja pada balok serta arah pergerakannya.
Resultan gaya diperoleh dari penjumlahan seluruh gaya yang bekerja:
ΣF = F₁ + F₂ + F₃
ΣF = (−20 N) + (−35 N) + 55 N
ΣF = 0 N
Karena resultan gaya bernilai nol, maka balok tidak mengalami percepatan atau tetap dalam keadaan diam, sesuai dengan Hukum Newton I yang menyatakan bahwa jika ΣF = 0, benda akan diam atau bergerak lurus beraturan.
2. Contoh Soal 2
Nanon merupakan seorang pegulat. Dalam suatu kondisi, ia memberikan gaya sebesar 82 N kepada lawannya sehingga lawannya berpindah sejauh 2,5 meter. Hitunglah besar usaha yang dilakukan oleh Nanon.
Diketahui:
F = 82 N
x = 2,5 meter
Ditanya:
Usaha (W)
Jawaban:
Rumus usaha:
W = F × x
W = 82 N × 2,5 meter
W = 205 Joule
Dengan demikian, usaha yang dilakukan Nanon adalah 205 Joule.
3. Contoh Soal 3
Sebuah bola bermassa 500 gram ditembakkan secara vertikal ke atas (membentuk sudut 90°) sejajar dengan sebuah tiang yang memiliki tinggi 50 meter, dengan kecepatan awal 2 m/s.
Bola tersebut ternyata hanya mampu mencapai setengah dari tinggi tiang sebelum akhirnya jatuh kembali. Tentukan energi potensial maksimum yang dimiliki bola pada peristiwa tersebut.
Jawaban:
Energi potensial dirumuskan sebagai:
Ep = m × g × h
Ep = 0,5 kg × 10 m/s² × (½ × 50 m)
Ep = 125 Joule
Jadi, energi potensial maksimum bola adalah 125 Joule.
4. Contoh Soal 4
Seorang penerbang jet sedang mengikuti latihan pendaratan dengan bantuan parasut. Pada awal latihan, ia melompat dari pesawat pada ketinggian 400 meter di atas tanah.
Instruktur menyarankan agar parasut dibuka saat penerbang telah mencapai setengah dari tinggi awal, dengan tujuan agar proses pendaratan menjadi lebih mudah dan aman.
Saran tersebut kemudian diikuti oleh pilot. Diketahui bahwa energi potensial yang dimiliki pilot pada saat itu sebesar 123000 Joule. Tentukan massa pilot tersebut!
Penyelesaian:
Ep = mgh
m = Ep / gh
m = 123000 Joule / (10 m/s² × ½ × 400 m)
m = 123000 Joule / (10 m/s² × 200 m)
m = 61,5 kg
5. Contoh Soal 5
Sebuah balok bermassa 90 kg digantung menggunakan tali dengan panjang 20 cm. Tentukan besar gaya tegangan yang bekerja pada tali tersebut!
Jawab:
T = m · g · sin 0
T = m · g (karena gaya bekerja searah)
T = 90 kg × 10 m/s²
T = 900 N
6. Contoh Soal 6
Seorang atlet voli melempar bola dengan massa 0,2 kg secara vertikal ke atas sejajar sumbu y. Bola tersebut kemudian kembali jatuh ke arah pemain dengan kecepatan 1,5 m/s ketika posisinya berada 7 meter di atas kepala pemain.
Jika tinggi badan pemain voli tersebut adalah 2,8 meter, tentukan perbandingan antara energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut!
Jawab:
Ep / Ek = mgh / ½mv²
Ep / Ek = (0,2 kg × 10 m/s² × (7 m + 2,8 m)) / (½ × 0,2 kg × (1,5 m/s)²)
Ep / Ek = 98 m²/s² / 1,125 m²/s²
Ep : Ek = 98 : 1,125
7. Contoh Soal 7
Sebuah benda bermassa 5 kg berada di atas meja dengan ketinggian 4 meter dari permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s², tentukan energi potensial benda tersebut!
Jawab:
Ep = mgh
Ep = 5 kg × 10 m/s² × 4 m
Ep = 200 Joule
8. Contoh Soal 8
Sebuah bola bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s. Hitunglah energi kinetik yang dimiliki bola tersebut!
Jawab:
Ek = ½mv²
Ek = ½ × 2 kg × (3 m/s)²
Ek = 9 Joule
9. Contoh Soal 9
Pak Harit mengalami mogok motor sehingga ia harus menuntunnya menuju bengkel. Saat mendorong motor tersebut, Pak Harit mengerahkan gaya sebesar 50 Newton.
Jika selama proses itu usaha yang dilakukan mencapai 7 × 10⁴ Joule, tentukan jarak bengkel dari titik awal motor didorong.
Penyelesaian:
W = F × s × cos 0°
7000 Joule = 50 N × s × cos 0°
7000 Joule = 50 N × s × 1
10. Contoh Soal 10
Sebuah benda bermassa 10 kg digantung diam menggunakan tali. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan besar tegangan tali yang menahan benda tersebut!
Jawab:
T = m · g
T = 10 kg × 10 m/s²
T = 100 N
11. Contoh Soal 11
Sebuah kursi dengan massa 5 kg digerakkan di atas lantai licin tanpa adanya gaya gesek. Kursi tersebut didorong dengan kecepatan 2 m/s menggunakan gaya sebesar 20 N. Tentukan besar energi potensial yang dimiliki kursi tersebut.
Penyelesaian:
Ep = m × g × h
Ep = 5 kg × 10 m/s² × 0 m
Ep = 0 Joule
12. Contoh Soal 12
Chimon berusaha memindahkan sebuah balok bermassa 43 kg sejauh 9 meter di atas bidang miring seperti yang ditunjukkan pada gambar. Balok tersebut ditarik dengan gaya sebesar 15 N membentuk sudut 30° terhadap bidang datar. Hitung besar usaha yang dilakukan Chimon.
Penyelesaian:
W = F × s × cos θ
W = 15 N × 9 m × cos 30°
W = 116,91 Joule
13. Contoh Soal 13
Seorang siswa menarik sebuah koper di lantai datar dengan gaya 40 N. Jika koper tersebut berpindah sejauh 12 meter searah dengan gaya tarik, tentukan besar usaha yang dilakukan siswa tersebut.
Jawab:
W = F × s × cos 0°
W = 40 N × 12 m × 1
W = 480 Joule
14. Contoh Soal 14
Sebuah benda bermassa 8 kg berada pada ketinggian 5 meter dari permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi yang digunakan adalah 10 m/s², hitunglah energi potensial gravitasi benda tersebut.
Jawab:
Ep = m × g × h
Ep = 8 kg × 10 m/s² × 5 m
Ep = 400 Joule
15. Contoh Soal 15
Perth mendorong sebuah peti dengan gaya sebesar 25 N pada bidang datar. Peti tersebut bergeser sejauh 6 meter dengan arah gaya sejajar permukaan. Tentukan usaha yang dilakukan oleh Perth.
Jawab:
W = F × s × cos 0°
W = 25 N × 6 m × 1
W = 150 Joule
Itulah kumpulan contoh soal energi mekanik dan pembahasannya. Contoh soal ini bisa dijadikan pembelajaran lanjutan di rumah untuk para siswa agar lebih memahami materinya. (IF)
Baca juga: 20 Soal Getaran dan Gelombang Kelas 8 untuk Latihan Siswa