Pokok bahasan bahan fisika kali ini akan menengahkan topik wacana Energi Mekanik, dimana kita akan mengdiskusikan wacana apa yang dimaksud dengan energi mekanis, kemudian kita menjajal merumuskan persamaan energi mekanik secara matematis. Setelah itu gres dilanjutkan dengan latihan soal yang dilengkapi dengan pembahasan secara terperinci.
Setelah kita menyinggung tentang energi memiliki peluang dan energi kinetik pada postingan bahan fisika sebelumnya, kini tibalah waktunya kita ketahui tentang energi mekanik yang merupakan penggabungan energi memiliki peluang dengan energi kinetik.
Bagi anda-anda yang memerlukan bahan bimbingan wacana energi potensial dan energi kinetik, dapat mengunjungi pada link bimbingan berikut ini :
Daftar Isi
Apa itu Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki suatu benda dimana merupakan penjumlahan antara energi potensial dengan energi kinetik. Dengan demikian mampu dibilang bahwa energi ini berkaitan dengan gerak dan posisi dari suatu benda.
Contoh dari penerapan energi mekanik mampu kita lihat di saat sebuah palu yang diangkat ke atas, kemudian diketokkan pada paku, dimana menyebabkan paku tersebut masuk ke dalam sebatang balok kayu. Berikut ini klarifikasi lebih lengkapnya wacana energi mekanik pada sebuah palu :
- Seperti yang dimengerti, sebuah benda yang diam menyimpan energi berpotensi. Begitu juga dengan suatu palu, apalagi ketika palu tersebut diangkat lebih tinggi, tentunya akan dihasilkan energi memiliki peluang yang lebih besar. Dengan demikian dalam hal ini suatu palu tidak mempunyai energi kinetik, hanya energi memiliki potensi.
- Agar paku masuk ke dalam balok kayu, pastinya mesti diangkat palu ke atas (ini mengembangkan energi potensialnya karena posisi nya menjadi lebih tinggi).
- Kemudian palu bergerak ke bawah dengan suatu kecepatan tertentu untuk mendorong paku masuk ke dalam balok tersebut(kini mempunyai energi kinetik menghantam paku) .
Usaha yang digunakan dengan memakai Palu memasukkan paku ke dalam sebuah balok kayu merupakan perpaduan energi berpotensi dan energi kinetik, dimana kita menyebutnya dengan energi mekanik.
Rumus Energi Mekanik
Seperti yang diuraikan di atas bahwa Energi Mekanik yakni hasil penjumlahan energi potensial dan energi kinetis, dimana secara matematis ditulis dengan persamaan :
Jika kita uraikan masing-masing rumus dari Energi Potensial (Ep) dan Energi Mekanik (Ek), maka Energi Mekanik dapat kita tulis dengan persamaan berikut :
m . v2
- Em yaitu Energi Mekanik (Joule)
- Ep yaitu Energi Potensial (Joule)
- Ek adalah Energi Kinetik (Joule)
- m ialah massa (kg)
- g adalah gravitasi (10 m/s2 atau 9,8 m/s2)
- h adalah tinggi (m)
- v yakni kecepatan (m/s)
Kekekalan Energi Mekanik
Energi itu kekal yang mempunyai arti bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak mampu dimusnahkan, dan cuma mampu berubah bentuk. Seperti halnya Kincir angin dari energi gerak menjadi energi listrik. Atau energi memiliki peluang menjadi energi kinetik dan sebaliknya.
Sehingga Energi mekanik permulaan akan sama dengan energi mekanik final, mirip yang ditunjukkan rumus berikut :
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
Contoh Soal Energi Mekanik
Soal No.1
Sebuah kelapa mempunyai massa 600 gram jatuh dari pohonnya pada ketinggian 10 meter. Jika g =10 m/s2, berapakah energi mekanik pada buah kelapa tersebut ?
Pembahasan
g =10 m/s2
h = 10 m
Em = Ep + Ek
Karena buah kelapa sudah jatuh dan tidak diketahui kecepatannya, maka Ek dikatakan nilainya nol. (Ek = 0)
Em = Ep
Em = m . g . h
Em = 0,6 . 10 . 10 = 60 Joule
Jadi energi mekanik pada buah kelapa yang jatuh tersebut yakni 60 J.
Soal No.2
Buah kelapa jatuh dari pohonnya pada ketinggian 4 meter, berapakah kecepatan buah kelapa di posisi B? dengan g =10 m/s2 (lihat gambar di bawah ini 🙂
Pembahasan
EPA + EKA = EPB + EKB
m . g . hA + 0 = m . g . hB +
m . VB2
m . VB2 = m . g . hB – m . g . hA
VB2 = g(hA – hB)
VB2 = 2g(hA – hB)
VB = √2g(hA – hB)
VB = √2 .10(4 – 2)
VB = √40
VB = 2√10 m/s
Soal No.3
Sebuah kotak yang mempunyai massa sebesar 1 kg jatuh dari lemari. Ketika dikala jatuh ke lantai, kecepatan kotak tersebut ialah 20 m/s. Berapakah ketinggian lemari tempat kotak jatuh tersebut (g = 10 m/s2 ?
Pembahasan
v = 20 m/s
g = 10 m/s2
EK1 = 0, karena buku belum bergerak
EP2 = 0, karena buku sudah jatuh di tanah dan tidak punya ketinggian
EK2 = maksimum
EM1 = EM2
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
m1 . g . h1 +
m . V12 = m1 . g . h2 +
m . V22
1 . 10 . h1 + 0 = 0 +
1 . 202
10h = 200
h =
= 20 meter
Jadi ketinggia lemari kawasan jatuhnya kotak tersebut ialah 20 meter.
Soal No.4
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak jatuh sehingga pada ketinggian 2 m di atas tanah kecepatannya 5 m/s, apabila g = 10 m/s2. Hitunglah energi mekanik benda tersebut ?
Pembahasan
h = 2 m
v = 5 m/s
g = 10 m/s2
Em = Ep + Ek
Em = m . g . h +
m . v2
Em = 2 . 10 . 2 +
2 . 52
Em = 40 +
2 . 25
Em = 40 + 25 = 65 Joule