15 Contoh Soal Energi Kinetik untuk Bahan Belajar di Rumah
Dalam mata pelajaran Fisika, siswa akan mempelajari berbagai macam energi termasuk energi kinetik merujuk pada energi yang dimiliki oleh suatu benda karena gerakannya.
Mengutip buku Ensiklopedia Rumus Fisika SMA Kelas 1, 2, 3, energi kinetik merupakan energi gerak yang juga disebut sebagai energi dalam gerakan atau energi yang berhubungan dengan pergerakan suatu benda.
Besar kecilnya energi kinetik yang ada pada suatu benda tergantung dari massa dan kecepatan atau kelajuan benda tersebut.
Mengutip buku berjudul Energi dan Perubahannya yang diterbitkan PPPTK IPA karya Drs. Kandi, M.A., dan Drs. Yamin Winduono, M.Pd., energi kinetik suatu benda berbanding lurus dengan massa benda dan kecepatan kuadratnya.
Jika sebuah benda bergerak semakin cepat, maka energi kinetik dari benda tersebut akan semakin besar pula, begitu juga sebaliknya.
Energi kinetik dapat dicari dengan menerapkan sebuah rumus. Terdapat berbagai contoh soal energi kinetik yang bisa dipelajari agar lebih paham bagaimana menenerapkan rumusnya yang benar.
Berikut dibawah ini pembahasannya.
Rumus Energi Kinetik
Besar energi kinetik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
Rumus energi kinetik: Ek = ½ m.v²
Keterangan:
Ek = energi kinetik (joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Sementara itu, hubungan antara usaha (W) dan energi kinetik dapat diturunkan dari persamaan berikut:
∆Ek = ½ mv2² - ½ mv1² maka, rumus yang dapat dituliskan adalah W = ∆Ek
Contoh Soal Energi Kinetik
Berikut ini 15 contoh soal energi kinetik dari berbagai sumber yang bisa dijadikan bahan belajar.
Contoh Soal 1
Sebuah truk dengan massa 800 kg sedang bergerak dengan kecepatan 25 m/s. Berapakah energi kinetik truk tersebut?
Ek = ½ m.v²
Diketahui:
m = 800 kg
v = 25 m/s
Jawab:
Ek = ½ m.v²
Ek = ½ . 800 kg . (25 m/s)²
Ek = ½ . 800 kg . 625 m²/s²
Ek = 25000 kg m²/s² = 25000 Joule (J)
Jadi, energi kinetik truk tersebut adalah 25,000 Joule.
Contoh Soal 2
Sebuah bola dengan massa 0,2 kg dilemparkan dengan kecepatan awal nol. Setelah dilemparkan, bola mencapai kecepatan 10 m/s. Berapakah energi kinetik bola tersebut?
Ek = ½ m.v²
Diketahui:
m = 0,2 kg
v = 10 m/s
Jawab:
Ek = ½ m.v²
Ek = ½ . 0,2 kg . (10 m/s)²
Ek = ½ . 0,2 kg . 100 m²/s²
Ek = 10 kg m²/s² = 10 Joule (J)
Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 10 Joule.
Contoh Soal 3
Sebuah benda dengan 40 kg, dilemparkan dengan kelajuan awal sama dengan nol yang melaju 8 m/s. Hitunglah energi kinetiknya!
Jawab:
Ek = ½ m.v²
= ½ 40.8²
= ½ 2.560
= 1.280 J
Jadi, energi kinetik yang dihasilkan sebuah tersebut adalah 1.280 Joule.
Contoh Soal 4
Diketahui sebuah mobil mempunyai massa 600 kg, yang melaju dengan kecepatan 30 m/s. Berapakah energi kinetik pada kecepatan laju mobil tersebut?
Jawab:
Ek = ½ m.v²
= ½ 600. 30²
= ½ 600. 900
= 270.000 J
Jadi, energi kinetik yang dihasilkan pada kecepatan mobil tersebut adalah 270.000 Joule.
Contoh Soal 5
Sebuah mobil bermassa 500 kg bergerak dengan kecepatan 25m/s. Hitung energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut?
Jawaban:
Diketahui
m= 500 kg
v= 25 m/s
Ek = 1/2.m.v2
= 1/2. 500. (25x25)
= 1/2.500.625
= 1/2.312500
Ek = 156.250 J
Jadi, energi kinetik yang dihasilkan mobil dengan massa 500 kg yang bergerak 25 m/s sebesar 156.250 joule.
Contoh Soal 6
Sebuah sepeda dikayuh pada kecepatan 6,8 m/s. Massa total anak dan sepeda 60 kg. Berapa energi kinetik yang dihasilkan?
Jawaban:
Diketahui
m= 60 kg
v= 6,8 m/s
Ek = 1/2.m.v2
= 1/2. 60. (6,8 x 6,8)
= 1/2. 60. 46,24
= 1/2. 2774,4
Ek = 1.387,2 J
Jadi, energi kinetik yang dihasilkan dari sebesar 1.387,2 joule.
Contoh Soal 7
Sebuah benda diketahui mempunyai energi kinetik 560.000 J. Massa benda ini adalah 800 kg. Hitung kecepatan benda saat bergerak?
Jawaban:
Diketahui
Ek= 560.000 J
m= 800 kg
v = √ 2Ek/m
= √2.560000/800
= √1120000/800
= √1400
= 37,4156739
v = 37,42 m/s
Jadi, kecepatan benda yang punya energi kinetik 560.000J dengan massa 800 kg adalah 37,42 m/s.
Contoh Soal 8
Dik: Ek = 200 J; v = 36 km/jam = 10 m/s
Dit: m =...?
Ek = 1/2 m.v2
m = 2Ek/v2
m = 2 (200)/102
m = 4 kg
Jadi, massa yang terdapat pada benda tersebut adalah 4 kg.
Contoh Soal 9
Suatu benda bermassa 30 kg memiliki energi kinetik 500 J. Berapakah kecepatannya?
Jawaban:
Diketahui:
m = 30 kg
Ek = 500 J
Ditanya: Kecepatan (v) ?
Jawab:
Ek = ½ x mv²
500 J = ½ x 30 x v²
V² = 500/0,5 x 30
V² = 500/15
V² = 33,33 m²/s²
V = √ 33,33 m²/s²
V = 5,77 m/s
Jadi, kecepatan benda tersebut adalah 5,77 m/s.
Contoh Soal 10
Sebuah bola memiliki massa 2 kg jatuh dari ketinggian 30 m. Jika g = 10 m/s² dan kecepatan benda 20 m/s, hitunglah kinetik yang timbul!
Jawaban:
Diketahui:
m = 2 kg
h = 30 m
g = 10 m/s²
Ditanya: Ek ?
Jawab:
Ek = Ep
Ek = m x g x h
Ek = 2 x 10 x 30
Ek = 600 J
Jadi, besar energi kinetik benda tersebut adalah 600 J.
Contoh Soal 11
Sebuah bola dengan massa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Berapa besar energi kinetik bola tersebut?
Jawaban:
Untuk mencari energi kinetik, dapat menggunakan rumus Energi Kinetik
(EK) = 1/2 mv².
Substitusi nilai yang diberikan ke dalam rumus:
EK = 1/2 * 0,5 kg * (10 m/s) ²
EK = 1/2 * 0,5 kg * 100 m^2/s ²
EK = 0,25 * 100 J
EK = 25 J
Jadi, energi kinetik bola tersebut adalah 25 Joule.
Contoh Soal 12
Sebuah mobil dengan massa 1.200 kg sedang bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika energi kinetik mobil tersebut adalah 240.000 J, berapakah massa mobil tersebut?
Jawaban:
Dalam soal ini, kita ditanya mengenai massa mobil. Kita dapat menggunakan rumus energi kinetik untuk mencari nilai massa. Rumus energi kinetik adalah
EK = 1/2 mv²
Substitusi nilai yang diberikan ke dalam rumus:
240.000 J = 1/2 * massa * (20 m/s) ²
240.000 J = 1/2 * massa * 400 m^2/s²
480.000 J = massa * 400 m^2/s²
Kemudian, kita dapat membagi kedua sisi persamaan dengan 400 m²/s ²
massa = 480.000 J / 400 m²/s ²
massa = 1.200 kg J
Jadi, massa mobil tersebut adalah 1.200 kg.
Contoh Soal 13
Sebuah benda dengan massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Jika energi kinetik benda tersebut adalah 25 Joule, berapa kecepatan benda tersebut jika massa tetap namun energi kinetiknya menjadi 100 Joule?
Jawaban:
Kita dapat menggunakan rumus energi kinetik untuk mencari nilai kecepatan. Rumus energi kinetik adalah EK = 1/2 mv ²
Substitusi nilai yang diberikan ke dalam rumus:
25 J = 1/2 * 2 kg * (5 m/s)²
25 J = 1/2 * 2 kg * 25 m^2/s² 25
J = 25 kg m²/s²
Kemudian, kita dapat menggantikan nilai energi kinetik menjadi 100 Joule dan mencari nilai kecepatan:
100 J = 1/2 * 2 kg * kecepatan²
100 J = 1 kg * kecepatan²
kecepatan² = 100 J / 1 kg
kecepatan²= 100 m²/s ²
Kemudian, kita dapat mengakarkan kedua sisi persamaan untuk mencari nilai kecepatan:
kecepatan = √(100 m²/s²)
kecepatan = 10 m/s
Jadi, jika massa tetap namun energi kinetiknya meningkat menjadi 100 Joule, kecepatan benda tersebut akan menjadi 10 m/s.
Contoh Soal 14
Sebuah mobil memiliki massa 500 kg melaju dengan kecepatan 25 m/s. Hitung energi kinetik mobil pada kelajuan tersebut! Apa yang akan terjadi jika mobil direm secara mendadak?
Diketahui: Massa mobil (m) = 500 kg
Kecepatan mobil (v) = 25 m/s
Ditanyakan:
Energi kinetik dan kejadian jika mobil direm mendadak
Jawab:
Energi kinetik mobil sedan dapat dihitung sebagai berikut:
Ek = 1/2 . m v2
Ek = 1/2 . 500 . (25)2
Ek = 156.250 Joule
Ketika mobil direm, mobil akan berhenti. Energi kinetik akan berubah menjadi energi panas dan energi bunyi yang ditimbulkan oleh gesekan antara rem dengan gas roda dan ban mobil dengan jalan.
Contoh Soal 15
Sebuah mobil jip mempunyai energi kinetik sebesar 560.000 Joule. Jika mobil tersebut mempunyai massa sebesar 800 kg, maka kecepatan mobil jip tersebut adalah … J
awaban:
Diketahui:
Energi kinetik (Ek) = 560.000 J
oule Massa mobil (m) = 800 kg
Ditanya: Kecepatan mobil (v)?
Jawab:
Ek = 1/2 . m v2
v = √ 2 x Ek/m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m/s
Jadi kecepatan mobil jip adalah 37,42 m/s.
Itulah rangkuman 15 contoh soal energi kinetik yang bisa dijadikan bahan belajar.
