Rumus Energi Kinetik dan Contoh Soalnya

Ilustrasi Rumus Energi Kinetik, Foto Unsplash/Jeswin Thomas

Energi kinetik merupakan salah satu materi yang sering muncul dalam mata pelajaran Fisika. Tidak sedikit siswa yang sering mencari rumus energi kinetik sebelum mengerjakan soal yang diberikan oleh gurunya.

Energi kinetik merupakan salah satu cabang ilmu Fisika yang juga terkait dengan energi mekanik. Energi kinetik mempunyai banyak kegunaan. Dalam kehidupan sehari-hari, energi kinetik bisa dijumpai dengan mudah.

Pengertian dan Rumus Energi Kinetik

Ilustrasi Rumus Energi Kinetik, Foto Unsplash/Antoine Dautry

Sebelum membahas rumus energi kinetik, terlebih dahulu perlu diketahui pengertian dari energi kinetik. Berdasarkan buku Teori Fisika, Darmawan Harefa, dkk., (2023:51), energi kinetik adalah energi yang dimiliki pada benda yang bergerak.

Suatu benda bisa bergerak disebabkan oleh adanya energi. Pergerakan benda terjadi karena energi, yang dihasilkan dari adanya kerja atau usaha. Sehingga, dapat diartikan bahwa energi merupakan kemampuan untuk melakukan suatu usaha.

Istilah kinetik ini berasal dari bahasa yunani yaitu "Kinetikos", yang artinya bergerak. Jadi benda yang bergerak pada kecepatan tertentu pasti mempunyai energi kinetik, sedangkan benda yang diam dan tidak bergerak tidak mempunyai energi kinetik.

Energi kinetik ini juga disebut energi gerak, dimana pergerakan suatu benda mampu menghasilkan energi lainnya misalnya, energi gerak bisa berubah menjadi energi listrik, sehingga energi listrik itu dapat dimanfaatkan oleh manusia. Keberadaan akan energi ini pertama kali ditemukan oleh para ilmuan pada abad ke-7.

Pada masa itu, ilmuan terus melakuan percobaan dan pada akhirnya menemukan berbagai kesimpulan. Di antaranya adalah Gottfried serta Johann Bernouli ilmuan tersebut menemukan kesimpulan bahwa energi ini dikategorikan sebagai gaya yang hidup.

Kemudian ilmu asal belanda bernama Willem Grafesande melakukan penelitian lagi dengan menjatuhkan beberapa blok tanah liat dari ketinggian berbeda. Hasil dari penelitian menunjukan bahwa jika setiap tanah liat memiliki kedalam benturan yang berbeda- beda. Jadi, ditemukan kesimpulan bahwa energi yang dihasilkan berbanding lurus dengan kuandrat kecepatan benda pada suatu benda ketika bergerak.

Rumus Energi Kinetik

Energi kinetik ini menjadi suatu bentuk energi yang dimiliki oleh benda yang sedang bergerak. Misalnya, mobil yang sedang berjalan, bola menggelinding, benda yang dilempar, mobil menabrak, dan lainnya. Energi kinetik ini diberi lambang Ek yang mana merupakan hasil kali dari ½ massa dan kecepatan kuadratnya (v2). Apabila ditulis dalam bentuk rumus, maka akan berupa:

EK = ½ mv2

Keterangan:

Berdasarkan rumus tersebut, massa benda akan diberikan dalam satuan kilogram (kg), kemudian pada kecepatan benda dalam satuan meter per detik (m/s), dan pada energi diberikan dalam satuan joule (j).

Energi kinetik itu akan berbanding lurus dengan massa benda (m) dan kuadrat kecepatannya. Apabila massa benda dilipatkan dua kali, maka energi kinetiknya pun juga menjadi dua kali. Sebuah benda dapat dikatakan memiliki energi kinetik apabila benda tersebut memang memiliki massa dan dalam keadaan bergerak atau memiliki kecepatan.

Contoh Soal Energi Kinetik

Ilustrasi Rumus Energi Kinetik, Foto Unsplash/JESHOOTS.COM

Berikut merupakan beberapa contoh soal energi kinetik beserta pembahasannya yang dapat dijadikan sebagai panduan belajar siswa di rumah.

Soal 1

Suatu benda dikatakan memiliki energi kinetik sebesar 200 J karena benda tersebut bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Perkirakan besar massa benda tersebut!

Jawaban:

Dik: Ek = 200 J; v = 36 km/jam = 10 m/s

Dit: m =...?

Ek = 1/2 m.v2

m = 2Ek/v2

m = 2 (200)/102

m = 4 kg

Jadi, massa yang terdapat pada benda tersebut adalah 4 kg.

Soal 2

Suatu benda bermassa 30 kg memiliki energi kinetik 500 J. Berapakah kecepatannya?

Jawaban:

Diketahui:

m = 30 kg

Ek = 500 J

Ditanya: Kecepatan (v) ?

Jawab:

Ek = ½ x mv²

500 J = ½ x 30 x v²

V² = 500/0,5 x 30

V² = 500/15

V² = 33,33 m²/s²

V = √ 33,33 m²/s²

V = 5,77 m/s

Jadi, kecepatan benda tersebut adalah 5,77 m/s.

Soal 3

Satu bola memiliki massa 2 kg jatuh dari ketinggian 30 m. Jika g = 10 m/s² dan kecepatan benda 20 m/s, hitunglah energi kinetik yang timbul!

Jawaban:

Diketahui:

m = 2 kg

h = 30 m

g = 10 m/s²

Ditanya: Ek ?

Jawab:

Ek = Ep

Ek = m x g x h

Ek = 2 x 10 x 30

Ek = 600 J

Jadi, besar energi kinetik benda tersebut adalah 600 J.

Soal 4

Satu truk dengan massa 800 kg sedang bergerak dengan kecepatan 25 m/s. Berapakah energi kinetik truk tersebut?

Ek = ½ m.v²

Diketahui:

m = 800 kg

v = 25 m/s

Jawab:

Ek = ½ m.v²

Ek = ½ . 800 kg . (25 m/s)²

Ek = ½ . 800 kg . 625 m²/s²

Ek = 25000 kg m²/s² = 25000 Joule (J)

Jadi, energi kinetik truk tersebut adalah 25,000 Joule.

Soal 5

Bola dengan massa 0,2 kg dilemparkan dengan kecepatan awal nol. Setelah dilemparkan, bola mencapai kecepatan 10 m/s. Berapakah energi kinetik bola tersebut?

Ek = ½ m.v²

Diketahui:

m = 0,2 kg

v = 10 m/s

Jawab:

Ek = ½ m.v²

Ek = ½ . 0,2 kg . (10 m/s)²

Ek = ½ . 0,2 kg . 100 m²/s²

Ek = 10 kg m²/s² = 10 Joule (J)

Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 10 Joule.

Soal 6

Suatu benda dengan 40 kg, dilemparkan dengan kelajuan awal sama dengan nol yang melaju 8 m/s. Hitunglah energi kinetiknya!

Jawab:

Ek = ½ m.v²

= ½ 40.8²

= ½ 2.560

= 1.280 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan sebuah tersebut adalah 1.280 Joule.

Soal 7

Diketahui satu unit mobil mempunyai massa 600 kg, yang melaju dengan kecepatan 30 m/s. Berapakah energi kinetik pada kecepatan laju mobil tersebut?

Jawab:

Ek = ½ m.v²

= ½ 600. 30²

= ½ 600. 900

= 270.000 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan pada kecepatan mobil tersebut adalah 270.000 Joule.

Soal 8

Suatu mobil bermassa 500 kg bergerak dengan kecepatan 25m/s. Hitung energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut?

Jawaban:

Diketahui

m= 500 kg

v= 25 m/s

Ek = 1/2.m.v2

= 1/2. 500. (25x25)

= 1/2.500.625

= 1/2.312500

Ek = 156.250 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan mobil dengan massa 500 kg yang bergerak 25 m/s sebesar 156.250 joule.

Soal 9

Satu sepeda dikayuh pada kecepatan 6,8 m/s. Massa total anak dan sepeda 60 kg. Berapa energi kinetik yang dihasilkan?

Jawaban:

Diketahui

m= 60 kg

v= 6,8 m/s

Ek = 1/2.m.v2

= 1/2. 60. (6,8 x 6,8)

= 1/2. 60. 46,24

= 1/2. 2774,4

Ek = 1.387,2 J

Jadi, energi kinetik yang dihasilkan dari sebesar 1.387,2 joule.

Soal 10

Suatu benda diketahui mempunyai energi kinetik 560.000 J. Massa benda ini adalah 800 kg. Hitung kecepatan benda saat bergerak?

Jawaban:

Diketahui

Ek= 560.000 J

m= 800 kg

v = √ 2Ek/m

= √2.560000/800

= √1120000/800

= √1400

= 37,4156739

v = 37,42 m/s

Jadi, kecepatan benda yang punya energi kinetik 560.000J dengan massa 800 kg adalah 37,42 m/s.

Soal 11

Suatu benda dikatakan memiliki energi kinetik sebesar 200 J karena benda tersebut bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Perkirakan besar massa benda tersebut!

Jawaban:

Dik: Ek = 200 J; v = 36 km/jam = 10 m/s

Dit: m =...?

Ek = 1/2 m.v2

m = 2Ek/v2

m = 2 (200)/102

m = 4 kg

Jadi, massa yang terdapat pada benda tersebut adalah 4 kg.

Soal 12

Suatu benda bermassa 30 kg memiliki energi kinetik 500 J. Berapakah kecepatannya?

Jawaban:

Diketahui:

m = 30 kg

Ek = 500 J

Ditanya: Kecepatan (v) ?

Jawab:

Ek = ½ x mv²

500 J = ½ x 30 x v²

V² = 500/0,5 x 30

V² = 500/15

V² = 33,33 m²/s²

V = √ 33,33 m²/s²

V = 5,77 m/s

Jadi, kecepatan benda tersebut adalah 5,77 m/s.

Soal 13

Sebuah bola memiliki massa 2 kg jatuh dari ketinggian 30 m. Jika g = 10 m/s² dan kecepatan benda 20 m/s, hitunglah kinetik yang timbul!

Jawaban:

Diketahui:

m = 2 kg

h = 30 m

g = 10 m/s²

Ditanya: Ek ?

Jawab:

Ek = Ep

Ek = m x g x h

Ek = 2 x 10 x 30

Ek = 600 J

Jadi, besar energi kinetik benda tersebut adalah 600 J.

Soal 14

Sebuah bola dengan massa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Berapa besar energi kinetik bola tersebut?

Jawaban:

Untuk mencari energi kinetik, dapat menggunakan rumus Energi Kinetik

(EK) = 1/2 mv².

Substitusi nilai yang diberikan ke dalam rumus:

EK = 1/2 * 0,5 kg * (10 m/s) ²

EK = 1/2 * 0,5 kg * 100 m^2/s ²

EK = 0,25 * 100 J

EK = 25 J

Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 25 Joule.

Soal 15

Sebuah mobil dengan massa 1.200 kg sedang bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika energi kinetik mobil tersebut adalah 240.000 J, berapakah massa mobil tersebut?

Jawaban:

Dalam soal ini, kita ditanya mengenai massa mobil. Kita dapat menggunakan rumus energi kinetik untuk mencari nilai massa. Rumus energi kinetik adalah

EK = 1/2 mv²

Substitusi nilai yang diberikan ke dalam rumus:

240.000 J = 1/2 * massa * (20 m/s) ²

240.000 J = 1/2 * massa * 400 m^2/s²

480.000 J = massa * 400 m^2/s²

Kemudian, kita dapat membagi kedua sisi persamaan dengan 400 m²/s ²

massa = 480.000 J / 400 m²/s ²

massa = 1.200 kg J

Jadi, massa mobil tersebut adalah 1.200 kg.

Itulah uraian dari pengertian dan rumus energi kinetik. Agar lebih memahami materi tersebut, siswa dapat mengerjakan banyak soal latihan. (Ria)

Baca juga: Bunyi Hukum Perbandingan Tetap dalam Kimia dan Penjelasannya