Sebelum membahas panjang lebar tentang pengertian, rumus dan contoh soal energi mekanik, coba jawab dulu pertanyaan ini. Apa contoh dari energi mekanik? Brilliant, apakah kamu baru saja mengatakan “buah yang jatuh dari pohonnya”?
Yup, benar. Buah jatuh merupakan salah satu contoh energi mekanik. Pada saat buah tersebut menggantung di pohon, maka berlaku energi potensial. Kemudian, pada saat buah tersebut jatuh maka yang berlaku adalah energi kinetik. Bila digabungkan, maka kedua momen tersebut menghasilkan energi mekanik. Jadi, apa itu energi mekanik?
Pengertian dan Rumus Energi Mekanik
Secara sederhana, energi mekanik dapat diartikan sebagai gabungan antara energi potensial dan energi kinetik. Secara matematis digambarkan melalui rumus berikut.
Dengan keterangan berikut.
Em = Energi mekanik (satuan Joule)
Ep = Energi potensial (satuan Joule)
Ek = Energi kinetik (satuan Joule)
m = massa (satuan kg)
g = percepatan gravitasi (satuan m/s^2 => 9,8 m/s^2 atau 10 m/s^2)
h = ketinggian (satuan m), bila terdapat 2 informasi ketinggian maka digunakan deltah
v = kecepatan (satuan m/s)
Lalu, bagaimana penerapan rumus tersebut dalam soal? Yuk pelajari contoh soal energi mekanik juga pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal Energi Mekanik dan Pembahasannya
Contoh Soal Energi Mekanik 1
Sebuah bola dengan massa 0,6 kg menerima gaya sehingga bergerak dari permukaan meja yang tingginya 4 meter di atas permukaan tanah. Jika kecepatan bola itu pada saat lepas dari bibir meja adalah 20 m/s, maka berapakah energi mekanik bola pada saat ketinggian 2 meter dari tanah?
Pembahasan
Untuk mengerjakan soal ini maka kamu bisa menggunakan cara berikut. Sebelumnya tuliskan dulu apa yang diketahui dalam soal.
m = 0,6 kg
h = 4 meter (pada saat bola di meja)
v = 20 m/s
h = 2 meter (pada saat bola di ketinggian 2 meter)
Selanjutnya gunakan persamaan atau rumus berikut.
Em = Ep + Ek
Em = m . g . deltah + ½ . m . v^2
Kita menggunakan deltah, bukan h saja, karena terdapat 2 informasi ketinggian, yakni 4 m dan 2 m.
Em = 0,6 . 10 . (4 – 2) + ½ . 0,6 . 20^2
Hitung secara teliti, maka hasilnya:
Em = 12 + 120
Em = 132 Joule
Jadi, energi mekanik pada saat bola berada pada ketinggian 2 meter di atas tanah adalah 132 Joule.
Contoh Soal Energi Mekanik 2
Bila suatu benda jatuh secara bebas dan memiliki energi mekanik 168 Joule, maka berapakah besar energi kinetik pada saat energi potensialnya 68 J?
Pembahasan
Seperti yang tertera di soal, bahwa:
Em = 168 J
Ep = 68 J
Maka, untuk menghitung energi kinetik benda tersebut adalah:
Em = Ep + Ek
168 J = 68 J + Ek
Ek = 168 – 68
Ek = 100 J
Jadi, energi kinetik benda tersebut pada saat energi potensialnya 68 J = 100 J.
Contoh Soal Energi Mekanik 3
Bila suatu bola dengan massa 100 g melambung secara vertikal dengan kecepatan 40 m/s, maka berapakah energi potensial, energi kinetik dan energi mekanik bola pada saat berada:
- Di ketinggian 10 meter
- Di puncak lintasan (titik tertinggi)
Pembahasan
Seperti yang telah dijelaskan dalam soal bahwa:
m = 100 g atau sama dengan 0,1 kg
v = 40 m/s
a) Maka, untuk menghitung Ep, Ek dan Em bola pada saat berada di ketinggian 10 meter adalah:
Energi potensial
Ep = m . g . h
Ep . 0,1 . 10 . 10 = 10 Joule
Energi kinetik
Ek = ½ . m . v^2
Ek = ½ . 0,1 . 40^2 = 80 Joule
Energi mekanik
Em = Ep + Ek
Em = 10 + 80 = 90 Joule
Jadi, energi potensial, energi kinetik dan energi mekanik bola berturut-turut pada saat h = 10 meter adalah 10 J, 80 J dan 90 J.
b) Selanjutnya, untuk mencari energi potensal, energi kinetik dan energi mekanik bola pada saat berada di ketinggian maksimum maka kamu bisa mengikuti langkah berikut:
Mencari ketinggian maksimum
hmaks=v022g
hmaks = 40^2 / 2 . 10
hmaks = 1600 / 20 = 80 meter
Energi potensial
Ep = m . g . (h1 + hmaks)
Ep = 0,1 . 10 . (10 + 80) = 90 Joule
Energi kinetik
Perlu diketahui bahwa pada saat bola mencapai tinggi maks, maka kecepatannya (v) sama dengan nol m/s, sehingga:
Ek = ½ . m . v^2
Ek = ½ . 0,1 . 0^2 = 0 Joule
Energi mekanik
Em = Ep + Ek
Em = 90 + 0 = 90 Joule
Jadi, energi potensial, energi kinetik dan energi mekanik bola secara berturut-turut pada saat berada di ketinggian maksimum adalah 90 Joule, 0 Joule dan 90 Joule.
It’s A Wrap!
Nah soal di atas menjadi penutup artikel ini. Selamat ya, kamu sudah mempelajari pengertian, rumus hingga contoh soal energi mekanik. Energi mekanik juga punya nama lain lho, yakni energi gerak. Wah kamu sudah belajar banyak hari ini. Selanjutnya, mari pelajari Contoh Soal Energi dan Usaha berikut pembahasannya.
Mau belajar materi yang telah lalu? Boleh, langsung klik contoh soal Energi Potensial dan Energi Kinetik ya!
