Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik & pembahasan + jawaban

Postingan ini membahas contoh soal hukum kekekalan energi mekanik dan pembahasan atau penyelesaiannya + jawaban. Lalu apa itu hukum kekekalan energi mekanik ?. Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi potensial dengan energi kinetik yang dimiliki oleh sebuah benda. Karena energi bersifat kekal, maka penjumlahan energi potensial dengan energi kinetik tersebut nilainya tetap, yang disebut dengan hukum kekekalan energi mekanik. Secara matematis hukum kekekalan energi mekanik ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

EP = energi potensial (joule)
EK = energi kinetik (joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian (m)
v = kecepatan (m/s)

Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik

Contoh soal 1

Perhatikan gambar dibawah ini.

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggain 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka kecepatan benda saat berada 15 meter diatas tanah adalah…
A. 20 m/s
B. 15 m/s
C. 10 m/s
D. 5 m/s
E. 2 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

h1 = 20 m
h2 = 15 m
v = 0

Untuk menghitung keceptan benda menggunakan hukum kekekalan energi mekanik dibawah ini.

mgh1 + 1/2mv12 = mgh2 + 1/2 mv22
gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2v22
10 m/s2 . 20 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 15 m + 1/2v22
200 m2/s2 + 0 = 150 m2/s2 + 1/2 v22
1/2v₂² = 200 m2/s2 – 150 m2/s2 = 50 m2/s2
v₂² = 2 . 50 m2/s2 = 100 m2/s2
v₂ = √ 100 m/s= 10 m/s

Soal ini jawabannya C.

Contoh soal 2

Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 m adalah…
A. 700 joule
B. 600 joule
C. 500 joule
D. 400 joule
E. 300 joule

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

m = 1 kg
v1 = 40 m/s
h1 = 0
h2 = 20 m

Cara menghitung energi kinetik benda sebagai berikut:

mgh1 + 1/2mv2 = mgh2 + EK2
1 kg . 10 m/s2 . 0 + 1/2 . 1 kg . (40 m/s)2 = 1 kg . 10 m/s2 . 20 m + EK2
0 + 800 J = 200 J + EK2
EK2 = 800 J – 200 J = 600 J

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 3

Sebuah benda bermassa 0,5 kg digantung dengan benang (massa benang diabaikan) dan diayunkan hingga ketinggian 20 cm dari posisi awal seperti gambar dibawah ini.

Bila g = 10 m/s2, kecepatan benda dititik A adalah…
A. 4 m/s
B. 2 m/s
C. 0,2 m/s
D. 0,04 m/s
E. 0,02 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

h1 = 20 cm = 0,2 m
h2 = 0
v1 = 0

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2 v22
10 m/s2 . 0,2 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 0 + 1/2v22
2 m2/s2 = 1/2 v22
v22 = 2 . 2 m2/s2 = 4 m2/s2
v2 = √ 4 m/s = 2 m/s

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 4

Sebuah balok ditahan dipuncak bidang bidang miring seperti gambar dibawah ini.

Ketika dilepas balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Kecepatan balok ketika tiba dibidang dasar miring adalah…
A. 16 m/s
B. 12 m/s
C. 10 m/s
D. 8 m/s
E. 6 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

gh1 + 1/2v12 = gh2 + 1/2 v22
10 m/s2 . 5 m + 1/2 . 02 = 10 m/s2 . 0 + 1/2v22
50 m2/s2 = 1/2 v22
v22 = 2 . 50 m2/s2 = 100 m2/s2
v2 = √ 100 m/s = 10 m/s

Soal ini jawabannya C.

Contoh soal 5

Sebuah benda jatuh bebas dari posisi A seperti ditunjukkan gambar dibawah ini.

Perbandingan energi potensial dan energi kinetik benda ketika sampai di B adalah….
A. 1 : 3
B. 2 : 3
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

EPB = mghB = mg . /14 h = 1/4 mgh
mghA + 1/2mvA2 = mghB + EKB
mgh + 1/2m . 02 = mg . 1/4h + EKB
EKB = mgh – 1/4 mgh = 3/4 mgh

Jadi perbandingan energi potensial dan energi kinetik di titik B sebagai berikut:

EPB : EKB = 1/4 mgh : 3/4 mgh
EP : EK = 1 : 3

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal 6

Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti gambar dibawah ini.

Ketika sampai di B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah…
A. 30 m
B. 40 m
C. 60 m
D. 70 m
E. 80 m

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

m = 2 kg
vA = 0
EKB = 2 EPB

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

EPA + EKA = EPB + EKB
mghA + 1/2mvA2 = EPB + 2 EPB = 3EPB = 3 mghB
2 . 10 . 90 + 1/2 . 2 . 0 = 3 . 2 . 10 . hB
60 hB = 1800
hB = 1800/60 = 30 m

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal 7

Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar dibawah ini.

Jika kecepatan awal pemain ski = 0 dan percepatan gravitasi 10 m/s2, maka kecepatan pemain ski saat ketinggian B adalah…
A. 25 √ 2 m/s
B. 20 √ 2 m/s
C. 10 √ 2 m/s
D. 5 √ 2 m/s
E. √ 2 m/s

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

ghA + 1/2vA2 = ghB + + 1/2vB2
10 . 50 + 1/2 . 02 = 10 . 10 + 1/2 vB2
500 = 100 + 1/2 vB2
1/2vB2 = 500 – 100 = 400
vB2 = 2 . 400
v = √ 2 . 400 = 20 √ 2 m/s

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 8

Sebuah balok bermassa 2 kg dari keadaan diam, meluncur dari puncak bidang miring yang licin seperti ditunjukkan gambar dibawah ini.

Contoh soal hukum kekekalan energi mekanik nomor 8

Besar energi kinetik balok saat sampai dititik B adalah…
A. 10 J
B. 20 J
C. 30 J
D. 40 J
E. 80 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

mghA + 1/2mvA2 = mghB + EKB
2 . 10 . 4 + 0 = 2 . 10 . 2 + EKB
80 = 40 + EKB
EKB = 80 – 40 = 40 J

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 9

Bola A bermassa 2 kg dilepaskan dan menempuh lintasan licin seperti pada gambar.

Jika percepatan gravitasi 10 m/s², energi kinetik bola di B adalah…
A. 4 joule
B. 8 joule
C. 10 joule
D. 12 joule
E. 24 joule

Penyelesaian soal / pembahasan

Pada soal ini diketahui:

m = 2 kg
h_A = 120 cm + 120 cm = 240 cm = 2,4 m
h_B = 120 cm = 1,2 m
v_A = 0
g = 10 m/s2

Cara menentukan EKB menggunakan rumus hukum kekekalan energi mekanik dibawah ini.

mghA + 1/2mvA2 = mghB + EKB
2 . 10 . 2,4 + 0 = 2 . 10 . 1,2 + EKB
48 = 24 + EKB
EKB = 48 – 24 = 24 J

Soal ini jawabannya E.

Contoh soal 10

Sebuah bola bermassa 1 kg dilepas dan meluncur dari posisi A ke C melalui lintasan lengkung licin seperti gambar dibawah ini.

Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka energi kinetik bola saat berada di titik C adalah…
A. 25,0 joule
B. 22,5 joule
C. 20,0 joule
D. 12,5 joule
E. 7,5 joule

Penyelesaian soal / pembahasan

mghA + 1/2mvA2 = mghC + EKC
1 . 10 . 2 + 0 = 1 . 10 . 1,25 + EKC
20 = 12,5 + EKC
EKC = 20 – 12,5 = 7,5 J

Soal ini jawabannya E.