Hukum Kekekalan Energi Mekanik

𝐸𝑀₁ = 𝐸𝑀₂ 𝐸𝐾₁+ 𝐸𝑃₁ = 𝐸𝐾₂+ 𝐸𝑃₂ 𝑣

𝑣₂ 𝑣₁

ℎ₂ ℎ₁

ℎ

ℎ₁ ℎ₂

𝑣₂ 𝑣₁

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 41 TRIK SUPERKILAT:

Menentukan 𝑬𝑲

Pahamilah dari konsep kekekalan 𝐸𝑀 bahwa saat mencari 𝐸𝐾 biasanya soal berkaitan dengan benda jatuh ke bawah. Jika benda jatuh bebas (kecepatan awal = 0), maka:

𝐸𝐾 = ∆𝐸𝑃

Menentukan 𝑬𝑷

Saat mencari 𝐸𝑃, biasanya soal berkaitan dengan benda naik ke atas dan ditanyakan 𝐸𝑃 di titik tertinggi (saat kecepatan akhir = 0). Jika benda dilempar dari dasar (ketinggian awal =0), maka

𝐸𝑃_{𝑚𝑎𝑘𝑠}= 𝐸𝐾_{𝑎𝑤𝑎𝑙}

Menentukan perbandingan 𝑬𝑷 𝐝𝐚𝐧 𝑬𝑲

Jika ditanyakan perbandingan 𝐸𝐾 dan 𝐸𝑃 di titik tertentu, maka:

𝐸𝐾 ∶ 𝐸𝑃 = ∆ℎ ∶ ℎ

Menentukan kecepatan

Jika kecepatan awal = 0, maka:

𝑣 = √2𝑔∆ℎ

Jika kecepatan awal ≠ 0, maka:

𝑣 = √𝑣₀² + 2𝑔∆ℎ

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 42 CONTOH SOAL

Menentukan energi kinetik

1. Buah kelapa bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah.

Apabila percepatan gravitasi bumi 10 ms^-2, energi kinetik yang dimiliki buah kelapa pada ketinggian 5 m di atas permukaan tanah adalah ....

A. 200 J B. 150 J C. 100 J D. 80 J E. 50 J

2. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 ms^-1 dari atap gedung setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 ms^-2, energi kinetik bola di ketinggian 2 m adalah ....

A. 6,8 J B. 4,8 J C. 3,8 J D. 3 J E. 2 J

3. Sebuah benda dengan massa 1 kg, dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Bila 𝑔 = 10 m/s², besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 meter adalah ....

A. 300 Joule B. 400 Joule C. 500 Joule D. 600 Joule E. 700 Joule

4. Benda massanya 5 kg jatuh bebas dari A seperti pada gambar. Jika 𝑔 = 10 ms^-2, maka besarnya energi kinetik benda pada saat berada di B adalah ....

A. 500 J B. 1000 J C. 1500 J D. 2000 J E. 2500 J

5. Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s, 𝑔 = 10 m/s², maka energi kinetik benda saat mencapai setengah ketinggian maksimumnya adalah ....

A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 640 J

6. Dua buah benda A dan B yang keduanya bermassa 𝑚 kg jatuh bebas dari ketinggian ℎ meter dan 2ℎ meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan 𝑣 m/s, benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar ....

A. 2𝑚𝑣²

Jika benda jatuh bebas, maka:

𝐸𝐾 = ∆𝐸𝑃

Jika benda jatuh bebas, maka:

𝐸𝐾 = ∆𝐸𝑃 𝐸𝐾 sebanding dengan ∆ℎ

Jadi, 𝐸𝐾 saat berada di ¹₂ℎ𝑚𝑎𝑘𝑠 adalah ¹₂𝐸𝐾𝑎𝑤𝑎𝑙 𝐸𝐾 sebanding dengan ∆ℎ

Jadi, 𝐸𝐾 saat berada di 2ℎ adalah 2𝐸𝐾𝑎𝑤𝑎𝑙

𝐸𝐾2= 2 × 𝐸𝐾1= 2 ∙1

2𝑚𝑣²= 𝑚𝑣²

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 43 Menentukan energi potensial

7. Sebuah bola bermassa 0,5 kg ditembakkan vertikal ke atas. Kecepatan bola saat ditembakkan sebesar 4 m/s. Besar energi potensial di titik tertinggi yang dicapai bola tersebut adalah ....

A. 2 J B. 4 J C. 8 J D. 12 J E. 20 J

8. Benda dengan massa 3 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s². Jika 𝑔 = 10 m/s², maka energi potensial benda saat mencapai titik tertinggi adalah ....

A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J

9. Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 ms^-2. Besarnya energi potensial di titik tertinggi yang dicapai benda tersebut adalah ....

A. 200 J B. 250 J C. 300 J D. 350 J E. 400 J

Menentukan energi mekanik

10. Sebuah benda dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja adalah 2 m/s.

Jika 𝑔 = 10 m/s², energi mekanik benda pada saat ketinggian dari tanah 1 m adalah ....

11. Sepotong kapur bermassa 20 gram jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas tanah. Jika gesekan antara kapur dengan udara diabaikan (𝑔 = 9,8 m/s²), energi mekanik yang dimiliki oleh kapur pada ketinggian 5 m adalah ....

A. 0,86 J B. 1,32 J C. 1,54 J D. 1,96 J E. 2,01 J

Menentukan ketinggian benda

12. Sebuah benda yang massanya 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Bila 𝑔 = 10 m/s², maka ketinggian benda saat energi potensialnya tiga perempat energi kinetik maksimumnya adalah ....

A. 1,5 m

Jika dilempar dari dasar, maka:

𝐸𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠= 𝐸𝐾𝑎𝑤𝑎𝑙

Jika dilempar dari dasar, maka:

𝐸𝑃_{𝑚𝑎𝑘𝑠}= 𝐸𝐾_{𝑎𝑤𝑎𝑙}

Jika dilempar dari dasar, maka:

𝐸𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠= 𝐸𝐾𝑎𝑤𝑎𝑙

𝐸𝑀 pada ketinggian 1 meter adalah sama dengan EK saat benda berada di ketinggian 2 m.

Ingat Energi mekanik itu KEKAL!!!

𝐸𝑀 = 𝐸𝐾 + 𝐸𝑃 = (1

2∙ 1 ∙ 2²) + (1 ∙ 10 ∙ 2) = 2 + 20 = 22 J

𝐓𝐑𝐈𝐊 𝐒𝐔𝐏𝐄𝐑𝐊𝐈𝐋𝐀𝐓

𝐸𝑀 pada ketinggian 5 meter adalah sama dengan EK saat benda berada di ketinggian 10 m.

Ingat Energi mekanik itu KEKAL!!!

𝐸𝑀 = 𝐸𝐾 + 𝐸𝑃 = 0 + (0,02 ∙ 9,8 ∙ 10) = 1,96 J

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 44 13. Sebuah batu dijatuhkan dari sebuah gedung dengan ketinggian ℎ dari permukaan tanah. Besar

energi kinetik akan sama dengan besar energi potensial pada ketinggian ....

A. ¹₂ℎ B. ¹₂√2 ℎ C. ¹₂√3 ℎ D. ℎ E. ¹₂√5 ℎ

Menentukan kecepatan benda

14. Perhatikan gambar di samping! Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s², kecepatan benda pada saat berada 15 m di atas tanah adalah ....

15. Sebuah balok ditahan di puncak bidang miring seperti gambar. Ketika dilepas, balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring.

Kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring adalah ....

A. 6 m/s B. 8 m/s C. 10 m/s D. 12 m/s E. 16 m/s

16. Sebuah benda bermassa 0,5 kg digantung dengan benang (massa benang diabaikan) dan diayunkan hingga ketinggian 20 cm dari posisi awal (lihat gambar). Bila 𝑔 = 10 m/s², kecepatan benda di titik A adalah ....

Menentukan perbandingan energi kinetik dan energi potensial 17. Sebuah balok bermassa 𝑚 kg dilepaskan dari puncak bidang

miring yang licin seperti pada gambar. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik balok ketika berada di titik M adalah ....

18. Sebuah benda jatuh dari posisi A seperti gambar. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik benda ketika sampai di B adalah ....

A. 3 : 2

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 45 Menentukan perbandingan kecepatan benda

19. Bola A yang massanya 1 kg dilepaskan menempuh lintasan seperti pada gambar! (𝑔 = 10 m/s²). Jika lintasan AB adalah seperempat lingkaran licin jejari 125 cm maka perbandingan kecepatan di titik B dan C adalah ....

A. √2 ∶ 1 B. 1 ∶ √2 C. √5 ∶ 1 D. 1 ∶ √5 E. 1 ∶ 5

Menentukan perbandingan ketinggian benda

20. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu. Jika energi kinetik di titik A adalah

seperempat kali energi kinetik di titik B, maka perbandingan tinggi benda saat di titik A dan B adalah ....

A. 1 : 4 B. 1 : 2 C. 2 : 1 D. 4 : 1 E. 8 : 1

21. Contoh soal lainnya menyusul ya... Segera diupdate... Kunjungi terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pak-anang.blogspot.com. Terima kasih.

TRIK SUPERKILAT

𝑣𝐵∶ 𝑣𝐶 = √2𝑔∆ℎ𝐵∶ √2𝑔∆ℎ𝐶 (coret √2𝑔)

= √∆ℎ_𝐵 ∶ √∆ℎ_𝐵

= √125 ∶ √250 (coret √125)

= 1 ∶ √2

𝐓𝐑𝐈𝐊 𝐒𝐔𝐏𝐄𝐑𝐊𝐈𝐋𝐀𝐓 𝐸𝐾𝐴=1

4𝐸𝐾𝐵 ⇒ 1

2𝑚𝑣𝐴2= 4 ∙1

2𝑚𝑣𝐵2 (coret1 2𝑚)

⇒ 𝑣𝐴2= 4𝑣𝐵2

⇔ 2𝑔ℎ𝐴= 4 ∙ 2𝑔ℎ𝐵 (coret 2𝑔)

⇔ ℎ_𝐴= 4ℎ_𝐵

⇔ ℎ𝐴: ℎ𝐵 = 4 ∶ 1

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 46 PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012

1. Sebuah benda bergerak dari titik A tanpa kecepatan awal. Jika selama gerakan tidak ada gesekan, kecepatan benda di titik terendah adalah ....

A. 08 m.s⁻¹ B. 12 m.s⁻¹ C. 20 m.s⁻¹ D. 24 m.s⁻¹ E. 30 m.s⁻¹

Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal 20November 2012 yang lalu.

Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.

Terimakasih, Pak Anang.

TRIK SUPERKILAT:

𝑣 = √2𝑔ℎ = √2 .10 . 20 = 20 ms⁻¹

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 47 2.7. Menentukan besaran-besaran fisis yang terkait dengan tumbukan, impuls atau hukum kekekalan

momentum.

Momentum Impuls

𝑝 = 𝑚𝑣 𝐼 = 𝐹 ∙ ∆𝑡

Benda memiliki kecepatan 𝑣 Gaya 𝐹 pada benda selama ∆𝑡

Hubungan antara

Impuls dan perubahan Momentum 𝑣_𝑡 = 𝑣₀+ 𝑎 ∆𝑡

𝑣_𝑡 = 𝑣₀+ 𝐹 𝑚 ∆𝑡 𝐹 ∙ ∆𝑡 = 𝑚(𝑣_𝑡− 𝑣₀)

𝐼 = ∆𝑝 𝐹 ∙ ∆𝑡 = 𝑚 ∙ ∆𝑣

𝑣₂

𝑣₁

bola menyentuh pemukul selama ∆𝑡

𝐹 𝑣 𝐹

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 48

Tumbukan