Materi Aturan Kekekalan Energi Mekanik Beserta Pola Soal
Energi mekanik ialah energi yang dihasilkan oleh benda alasannya ialah sifat geraknya. Energi mekanik merupakan jumlah energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Secara matematis dituliskan:
Em = Ep + Ek
(1)
Misalnya, sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian h di bawah dampak gravitasi, perhatikan gambar berikut!
Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada gerak jatuh bebas.
Pada ketinggian tersebut, benda mempunyai energi potensial Ep = m.g.h dan energi kinetik Ek = 0. Energi mekanik di titik A adalah:
Em A = EpA + EkA
EmA = m.g.h + 0 = m.g.h
(2)
Pada ketika benda bergerak jatuh, tingginya berkurang dan kecepatannya bertambah. Dengan demikian, energi potensialnya berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah. Tepat sebelum benda menyentuh tanah (di titik B), semua energi potensial akan diubah menjadi energi kinetik. Dapat dikatakan energi potensial di titik B.
EpB = 0
dan energi kinetiknya,
Sehingga energi mekanik pada titik tersebut adalah:
EmB = EpB + EkB
(3.a)
Berdasarkan persamaan pada gerak jatuh bebas, besarnya kecepatan di titik B adalah:
sehingga:
(3.b)
Berdasarkan persamaan (3.a) dan (3.b) ternyata energi mekanik di A dan B besarnya sama, EmA = EmB.
Dengan demikian, sanggup dikatakan bila hanya gaya gravitasi yang bekerja pada benda, maka energi mekanik besarnya selalu tetap. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik, yang dirumuskan:
EmA = EmB
EpA + EkA = EpB + EkB
(4)
Persamaan (4) berlaku bila benda dalam medan gaya gravitasi dan tidak ada gaya lain yang bekerja. Misalnya, pegas yang mengalami getaran serasi dalam ruang hampa (tidak ada tabrakan dengan udara) akan terus bergetar tanpa henti alasannya ialah energi mekaniknya tidak hilang.
Contoh Soal
Sebuah benda ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 30o dan dengan energi kinetik 400 J. Jika g =10 m/s2 , berapakah energi kinetik dan energi potensial benda ketika mencapai titik tertinggi?
Penyelesaian:
Diketahui:
α = 30o
EkA = 400 J
g = 10 m/s2
Ditanya:
EkB = ... ?
EpB = ... ?
Jawab:
Di titik tertinggi B, kecepatan benda:
EkA = 1/2 mv02 = 400 J
vB = vx = v0 .cos α = v0 .cos 30o = v0 ( 1/2 √ 3 )
EkB = 1/2 mv02 = 1/2 m( v0 1/2 √ 3) = 1/2 m . v02 3/4
Karena 1/2 mv02 = 400 J, maka:
EkB = 400. 3/4 = 300 J
Di titik A:
EpA = 0
EmA = EmB
EpA + EkA = EpB + EkB
0 + 400 = EpB + 300
EpB = 100 J
0 Response to "Materi Aturan Kekekalan Energi Mekanik Beserta Pola Soal"
Post a Comment