Contoh Soal dan Pembahasan Energi

 energi, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup energi kinetik benda, energi potensial dan energi mekanik hubungannya dengan massa, kecepatan dan tinggi.

Soal No. 1
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!

Pembahasan

Energi kinetik suatu benda :
Ek = 1/2 m v2
Ek = 1/2 x 40 x 102
Ek = 2000 joule

Soal No. 2
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan mengeluarkan energi kinetik sebesar 720 Joule. Tentukan Kecepatan sepeda tersebut!

Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
720 = 1/2 x 40 x v2
720 = 20 x v2
720 / 20 = v2
36 = v2
v = √36 = 6 m/s

Soal No. 3
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s hingga memiliki energi kinetik sebesar 128 joule. Tentukan besarnya massa benda tersebut!

Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
128 = 1/2 x m x 82
128 = 1/2 x m x 64
128 = 32 x m
m = 128 /32 = 4 kg

Soal No. 4
Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!

Pembahasan
Energi potensial gravitasi
Ep = m x g x h
Ep = 0,5 x 10 x 2
Ep = 10 joule

Soal No. 5
Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan massa benda tersebut!

Pembahasan
Ep = m x g x h
2500 = m x 10 x 5
2500 = 50 m
m = 2500 / 50
m = 50 kg

Soal No. 6
Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg, tentukan:
a) Energi kinetik burung
b) Energi potensial burung
c) Energi mekanik burung

Pembahasan
a) Ek = 1/2 mv2
Ek = 1/2 x 2 x 102
Ek = 100 joule

b) Ep = m g h
Ep = 2 x 10 x 10
Ep = 200 joule

c) EM = Ep + Ek
EM = 200 + 100
EM = 300 joule

Soal No. 7
Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!

Pembahasan
Dari rumus energi kinetik
Ek = 1/2 m v2
Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12
Ek2 : Ek1 = v22 : v12
Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1

Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v
Ek2 = (0,5 v / v)2 x 5000 joule
Ek2 = 1/4 x 5000 joule
Ek2 = 1250 joule

Soal No. 8
Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda pertama!

Pembahasan
Misal
m1 = 1
m2 = 3
v1 = 1
v2= 2

Buat perbandingan:
Ek2/Ek1 = m2/m1 x (v2/v1)2

Masukkan angka kita tadi:

Ek2/Ek1 = 3/1 x (2/1)2 = 3 x 4 = 12
Sehingga
Ek2 : Ek1 = 12 : 1

Soal No. 9
Sebuah benda yang tidak diketahui massanya jatuh dari ketinggian tertentu. Saat tinggi dari atas tanah 50 m, kecepatannya adalah 20 m/s.



Tentukan perbandingan energi kinetik dan energi potensial benda pada saat itu, gunakan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2

Pembahasan

Data
v = 20 m/s
h = 50 m
Ek : Ep =........

Soal No. 10

Buah kelapa dengan massa 2 kg berada pada tangkainya setinggi 5 meter di atas tanah sedangkan buah nangka bermassa 3 kg berada pada 4 meter di atas tanah.



Tentukan perbandingan energi potensial yang dimiliki keduanya.

Pembahasan
Perbandingan energi potensialnya adalah 5 : 6