Energi Kinetik Contoh Soal dan Pembahasan

HusainAhmad.com Energi Kinetik (E_k)adalah merupakan salah satu bentuk energi yang dimiliki suatu objek yang sedang bergerak, yang nilainya dipengaruhi oleh massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar massa dan kecepatan maka semakin besar pula energi kinetik.

Persamaan Energi Kinetik

Secara sederhana E_k dituliskan dengan persamaan:

E_k=\frac{1}{2}mv^2

Dengan:

E_k = Energi Kinetik (Joule).

m = Massa (kg)

v = Kecepatan (m/s).

Persamaan diatas dapat diketahui bahwa satuan untuk E_k adalah kg. m². s^-2 atau sama dengan Joule, 1 Joule = 1 kg. m². s^-2

Hubungan Antara Usaha dan Energi Kinetik.

Usaha didefenisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Jika kita mendorong sebuah objek yang sedang diam dengan gaya F, kemudian objek tersebut berpindah sejauh s dan kecepatannya kemudian berubah dari keadaan diam menjadi v (Gambar 1). Maka kita dapat menurunkan persamaan E_k dari fakta bahwa usaha mengakibatkan perubahan energi. Sehingga,

W=F\ s\             (1)

\Delta E_k = W\           (2)

sebelum lebih jauh kita perlu mengingat kembali:

F= ma\        (3)

dan

s= v_ot+ \frac {1} {2} a t^2,\\karena\ v_o=0,\  Maka\\ s=\frac{1}{2}at^2\     (4)

Dari Hukum II Newton dan GLBB,

Dari Persamaan 1 dan 2 kita peroleh:

\Delta E_k = F\ s\      (5)

Dengan mensubtitusi persamaan 3 dan 4 ke persamaan 5 kita peroleh:

\Delta E_k = (m\ a)\ (\frac {1} {2}at^2)

\Delta E_k = \frac {1} {2} m\ a^2 t^2

dengan mengingat bahwa, untuk gerak GLBB dengan kecepatan awal nol, berlaku persamaan:

v^2=a^2\ t^2

Sehinggga kita peroleh persamaan akhir:

E_k = \frac {1} {2} m\ v^2

Dengan:

E_k = Energi Kinetik (Joule).

m = Massa (kg)

v = Kecepatan (m/s).

Contoh Soal

1. Benda bermassa 10 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 5 m/s, akibat suatu gaya tertentu yang bekerja searah dengan gerak benda mula-mula kecepatan benda berubah menjadi 10 m/s. Tentukanlah penambahan energi kinetik akibat gaya tersebut.
2. Mobil bermassa 1 ton sedang melaju dengan kecepatan 72 km/jam, ketika tiba-tiba pengendaranya melihat seorang anak yang sedang menyebrang jalan. Jika pengendara mengerem dan menghasilkan gaya sebesar 4000 N. Pada jarak berapakah sejak pengereman mobil berhenti.

Penyelesaian:

1. Dik: m = 10 kg. v₁ = 5 m/s; v₂= 10 m/s.

Dit: ΔE_k=…

ΔE_k = EK₂ – EK₁

\Delta\ E_k =\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2)\\=\frac{1}{2}\ 10\ (100-25)\\=375\ Joule

2. Untuk contoh soal No. 2 ini kita dapat menggunakan relasi antara energi kinetik dan usaha.

dari soal kita peroleh informasi, v = 72 km/jam= 20 m/s, m = 1000 kg, dan F = 4000 N

W=\Delta\ E_k\\
F\ s = \frac{1}{2}mv^2\\
s=\frac{mv^2}{2F}\\
s=\frac{(1000)\ (20^2)}{(2)\ (4000)}
s=\ 50\ m

Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, silahkan untuk membagikannya, memberi komentar, dan meng klik iklannya…. Hal ini dapat menjaga eksistensi website ini. Terima kasih