Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi Beserta Pembahasan Lengkap

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi – Hukum kekelakan energi ditemukanoleh seorang ilmuan asal Inggris yang bernama James Prescott Joule. Pada waktu itu, hukum kekekalan energi ini menjadi hukum pertama di dalam termodinamika.

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa jumlah energi yang berasal dari sistem tertutuptidak akan berubah atau tetap sama.

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi

Di bawah ini ada beberapa contoh soal hukum kekekalan energi yang bisa kamu pelajari.

1. Andi menjatuhkan sebuah batu dari ketinggian 20 meter sehingga batu bergerak jatuh bebas. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s², maka kecepatan batu setelah berpindah sejauh 5 meter dari posisi awalnya adalah ….

Pembahasan:

Diketahui : h₁ = 20 m, v₁ = 0, g = 10 m/s², h = 5 m, h₂ = 20 – 5 = 15 m

Ditanya : v₂ = … ?

Sesuai dengan hukum kekekalan energi mekanik:

⇒ Em₁ = Em₂

⇒ Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

⇒ m.g.h₁ + ½ m.v₁² = m.g.h₂ + ½m.v₂²

⇒ m. 10 (20) + 0 = m. 10 (15) + ½m.v₂²

⇒ 200 m = 150 m + ½m.v₂²

⇒ 200 = 150 + ½ v₂²

⇒ 200 – 150 = ½ v₂²

⇒ 50 = ½ v₂²

⇒ 100 = v₂²

⇒ v₂ = 10 m/s

2. Sebuah balok meluncur dari bagian atas bidang miring licin hinggat tiba di bagian dasar bidang miring tersebut. Jika puncak bidang miring berada pada ketinggian 32 meter diatas permukaan lantai, maka kecepatan balok saat tiba di dasar bidang adalah

Pembahasan:

h₁ = 32 m, v₁ = 0, h₂ = 0, g=10 m/s²
v₂ = ?

Menurut hukum kekekalan energi mekanik

Em₁ = Em₂
Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂
m.g.h₁ + ½ m.v₁² = m.g.h₂ + ½m.v₂²
m. 10 (32) + 0 = 0 + ½m.v₂²
320 m = ½m.v₂²
320= ½ v₂²
640= v₂²
v₂ = √640 m/s = 8 √10 m/s

3. Sebuah sepeda yang memiliki beban massa sebesar 10 kg sedang melaju dengan kecepatan 25 m/s. Hitunglah berapa besar energi kinetik pada laju bola yang jatuh tersebut?

Pembahasan:

Diketahui: massa 10 kg, kecepatan 25 m/s

Maka, Energi kinetik (Ek) = ½.10.25² = 3125 Joule

4. Bola pejal bermassa 1 kg dilempar vertikal ke atas dari tanah dengan kecepatan awal 40 m/s. Jika percepatan gravitasi di tempat itu adalah 10 m/s², maka besar energi kinetik bola saat bola mencapai ketinggian 20 meter adalah ….

Pembahasan:

Secara matematis, hukum kekekalan energi mekanik ditulis sebagai berikut:

⇒ Em₁ = Em₂

⇒ Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

⇒ m.g.h₁ + ½ m.v₁² = m.g.h₂ + ½m.v₂²

Keterangan :

Ep₁ = energi potensial benda pada kondisi pertama (J)

Ep₂ = energi potensial benda pada kondisi kedua (J)

Ek₁ = energi kinetik benda pada kondisi pertama (J)

Ek₂ = energi kinetik benda pada kondisi kedua (J)

h₁ = ketinggian mula-mula (m)

h₂ = ketinggian pada kondisi kedua (m)

v₁ = kecepatan benda pada kondisi awal (m/s)

v₂ = kecepatan benda pada kondisi kedua (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

m = massa benda (kg)

Pembahasan:

Diketahui : m = 1 kg, h₁ = 0, v₁ = 40 m/s,  g = 10 m/s², h₂ = 20 m

Ditanya : Ek₂ = … ?

---

Sesuai hukum kekekalan energi mekanik:

⇒ m.g.h₁ + ½ m.v₁² = m.g.h₂ + Ek₂

⇒ 1 (10) (0) + ½ 1 (40)² = 1 (10) (20) + Ek₂

⇒ 800 = 200 + Ek₂

⇒ Ek₂ = 800 – 200

⇒ Ek₂ = 600 J

5. Sebuah mobil sedang melaju dengan kecepatan tinggi 100 km/jam. Dimana jika mobil tersebut memiliki berat sebesar 500 kg, maka berapa jumlah energi kinetik yang dihasilkan oleh mobil tersebut?

Pembahasan:

Diketahui: massa 500kg, kecepatan 100 km/jam

Maka, energi kinetik (Ek) = ½ .500.100² = 5.000.000 Joule.

6. Sebuah batu memiliki massa 1 Kg dilempar secara vertikal ke atas. Saat ketinggiannya 10 meter dari permukaan tanah mempunyai kecepatan 2 m/s. Berapakah energi mekanik buah mangga pada saat tersebut? Jika g =10 m/s²

Penjelasan
m = 1 kg , h = 10 m, v = 2 m/s , g =10 m/s²

Menurut hukum kekekalan energi mekanik
E_M = E_P + E_K
E_M = m g h + ½ m v²
E_M = 1 . 10 . 10 + ½ . 1 . 2²
E_M = 100 + 2
E_M = 102 joule

Itulah beberapa contoh soal kekekalan energi yang perlu kamu pelajari. Sudah dilengkapi pembahasan untuk memudahkan.