Contoh Soal Energi Kinetik
Contoh Soal Energi Kinetik - Benda apapun yang bergerak sepanjang sebuah garis, bidang dua dimensi atau tiga dimensi memiliki energi yang disebut dengan Energi Kinetik, KE. KE secara langsung proporsional dengan massa benda dan pangkat dua kecepatannya, atau dalam pengertian matematika:
Persamaan 1.
Maka, semakin cepat benda bergerak semakin besar energi yang dimilikinya. Lebih lanjut, definisi dari energi kinetik mengungkapkan bahwa dalam kasus dimana dua benda bergerak dengan kecepatan yang sama, maka benda dengan nilai energi kinetik yang lebih besar adalah yang memiliki massa lebih besar.
Perhatikan contoh berikut ini yang digambarkan pada Gambar 1 di bawah.
Sebuah bola pada awalnya tak bergerak, dengan v=0 pada posisi awalnya, x=0. Pada titik tertentu, anggap saja t, bola ini mendapatkan energi dari sebuah gaya yang membuatnya berjalan dengan kecepatan konstan sebesar 2 m/sek. Berapa besar energi kinetiknya jika kita asumsikan massanya sebesar 0.5 Kg?
Pertama-tama, kita perlu mencatat bahwa, secara umum, energi tidak diciptakan dari sesuatu yang tidak ada dan, oleh karena itu, tidak dapat dihancurkan atau hilang. Energi, yang memiliki makna yang sangat luas, selalu kekal dan sekedar berubah menjadi bentuk-bentuk yang berbeda-beda. Oleh karena itu, sebuah benda diam, tidak akan pernah mendapatkan energi kinetik kecuali benda tersebut sudah memiliki sejumlah energi potensial, misalnya jika dibiarkan jatuh dari ketinggian h, atau jika seseorang mengeluarkan gaya padanya. Meskipun begitu, ketika benda ini mulai bergerak dengan kecepatan kosntan kita dapat menggunakan persamaan 1 dan mencari nilai dari energi kinetiknya, yang dalam kasus kita ini:
Energi kinetik adalah besaran skalar, bukan besaran vektor, karena tidak memiliki arah. Untuk menjelaskan energi ini kita hanya perlu menyatakan besarnya saja menggunakan satuan-satuan yang tepat. Lebih lanjut, energi kinetik adalah besaran yang sangat relevan. Hal ini berarti, dan menurut relativitas, yang mengesampingkan fakta bahwa energi kinetik dapat memiliki nilai tertentu dalam sebuah sistem referensi, energi yang sama dapat berupa nol atau lainnya, tapi ini adalah topik yang akan kamu pelajari lebih lanjut nanti! Untuk sekarang kita tidak perlu membahas sejauh ini.
Yang terakhir, yang sangat penting adalah bahwa ada banyak bentuk energi kinetik. Bentuk yang paling sederhana, yang kita pelajari dalam topik ini, adalah karena gerakan dari sebuah benda pada sebuah bidang, atau melintasi sebuah garis, yang dijelaskan sebagai energi kinetik translasional. Namun, ada tipe-tipe lain dari energi kinetik karena rotasi (energi kinetik rotasional), atau bahkan karena getaran (energi kinetik getaran).
S1
Manakah dari nilai-nilai berikut ini yang TIDAK dapat diterima untuk energi kinetik?
S2
Sebuah massa m=10kg bergerak dengan kecepatan v=10 Km/jam. Berapkah nilai energi kinetiknya?
S3
Mari kita asumsikan bahwa kita memiliki tiga benda: Yang pertama memiliki massa m dan kecepatan v, yang kedua memiliki massa 2m dan kecepatan v/2, sedangkan yang ketiga, memiliki massa 3m dan kecepatan v/3. Manakah yang memiliki nilai energi kinetik terbesar ?
S4
Sebuah mobil memiliki kecepatan awal 10 m/sekon dan energi kinetik sebesar 50,000 Joule. Berapakah energi kinetiknya setelah t sekon ketika kecepatannya menurun menjadi 5 m/sekon?
S5
2 kereta bergerak dengan kecepatan 100 m/sek dan energi kinetik total adalah 10.000 J. Berapa masa dari tiap kereta jika kita asumsikan bahwa keduanya massanya sama?
S6
Misalnya sebuah benda bergerak dengan kecepatan konstan dan menempuh jarak 6 km dalam waktu 10 menit. Jika benda tersebut memiliki massa m=20 kg, berapa banyak energi kinetiknya?
S7
Kalian akan belajar dalam bab-bab selanjutnya bahwa perubahan di dalam energi kinetik dari benda adalah sama dengan kerja dari gaya-gaya yang beraksi padanya. Anggap sebuah benda yang memiliki massa m=10 kg dan kecepatan awal v1= 5 m/sek. Berapa kecepatan akhir jika total kerja net dari gaya-gaya tersebut adalah sama dengan 0 J?
S8
Anggap bahwa sebuah benda bergerak dengan kecepatan konstan U=10 m/sekon menurut gambar diatas. Benda tersebut mulai dari posisi A, dan berlanjut ke B, lalu ke , selanjutnya ke D dan akhirnya kembali pada posisi A. Jarak AB adalah sama dengan jarak CD, sedangkan DA sama dengan BC. Jika energi-energi kinetiknya adalah EAB= 2 J, EBC= 1 J, ECD= 2 J and EDA= 1 J, berapakaj perubahan total dari energi kinetik ketika benda tersebut melewati titik A lagi?
S9
Perubahan energi kinetik untuk sebuah bola yang bergerak pada garis lurus adalah 10 J. Anggap bahwa massa benda adalah 500 gram dan kecepatan awalnya adalah v=10 m/sekon, hitung kecepatan akhirnya.
S10
Perhatikan dua bola A dan B yang digambarkan di atas. Bola A memiliki energi kinetik sebesar 10 J dan bergerak tanpa apapun (tanpa ada gesekan dari tanah). Jika kita asumsikan bahwa bola B terbuat dari baja, maka begitu bola A menabrak bola B, akan terpental kembali dan akan ters bergerak (pada arah yang berlawanan) dengan kecepatan yang sama. Berapa perubahan energi kinetik bola A ketika melewati titik awalnya?