13 Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi dan Jawabannya untuk Bahan Belajar

3. Sebuah benda bermassa 1 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Dengan percepatan gravitasi 10 m/s², tentukan ketinggian benda ketika energi potensialnya bernilai tiga perempat dari energi kinetik maksimumnya.

Jawaban:

Energi kinetik maksimum terjadi saat benda berada di titik awal (ketinggian 0).
[EKmaks=12mv2=12(1)(202)=200 J]

Energi potensial yang diminta:
[EP=34EKmaks=34×200=150 J]

EP juga dirumuskan:
[EP=mgh=1·10·h=10h]

Setara dengan 150 J:
[10h = 150]
[h=15 meter]

Jadi, benda berada pada ketinggian 15 meter.

Baca Juga :

Kumpulan Contoh Soal Energi Potensial Gravitasi Kelas 10 dan Jawabannya

4. Sebuah mesin bermassa 40 kg dipercepat dari kecepatan awal 20 m/s hingga mencapai 40 m/s dalam selang waktu 5 detik. Bila efisiensi mesin tersebut adalah 85%, berapakah daya keluaran mesin?

Jawaban:

Perubahan energi kinetik:
[ΔEK=12m(v2-v02)]
[=12(40)(402-202)]
[=20(1600-400)=20×1200=24,000 J]

Daya teoritis:
[Pideal=24,0005=4,800 W]

Efisiensi 85% → daya nyata: [Pout=0,85×4800=4,080 W]

Jadi, daya yang dihasilkan mesin adalah 4.080 Watt.

5. Sebuah balok meluncur dari puncak sebuah bidang miring licin menuju bagian dasar. Jika titik tertinggi bidang miring berada pada ketinggian 3,2 meter dari lantai, tentukan kecepatan balok ketika mencapai dasar bidang.

Jawaban:

Karena bidang licin → energi potensial berubah seluruhnya menjadi energi kinetik.

[mgh=12mv2]

Sederhanakan:
[gh=12v2]
[10×3,2=12v2]
[32=12v2]
[v2=64]
[v=8 m/s]

Jadi, balok tiba di dasar dengan kecepatan 8 m/s.

6. Sekelompok orang mendorong sebuah mobil mogok dengan gaya sebesar F. Mobil tersebut bergeser sejauh 2 meter dalam waktu 10 detik, dan daya yang dihasilkan oleh dorongan tersebut sebesar 40 W. Berapakah besar gaya F?

Jawaban:

Daya:
[P=Wt=F·st]

Masukkan data:
[40=F·210]
[40=0,2F]
[F=200 N]

Jadi, gaya dorongnya adalah 200 N.

Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi dan Jawabannya

7. Dari ujung meja yang tingginya 2 meter, sebuah benda bermassa 1 kg didorong sehingga memiliki kecepatan awal 4 m/s. Setelah itu, benda bergerak membentuk lintasan setengah parabola seperti ilustrasi yang tersedia. Berapakah energi mekanik benda saat mulai bergerak?

Jawaban:

Energi mekanik = energi potensial + energi kinetik awal.

[EP=mgh=1×10×2=20 J]
[EK=12mv2=12(1)(42)=8 J]
[Emek=20+8=28 J]

Energi mekaniknya di titik awal adalah 28 J.

8. Sebuah mobil dipercepat dari kecepatan awal 10 m/s menjadi 20 m/s dalam selang waktu 10 detik. Jika massa kendaraan tersebut adalah 1 ton, hitung daya yang dibutuhkan untuk menghasilkan percepatan tersebut.

Jawaban:

Massa 1 ton = 1000 kg.
Perubahan energi kinetik:

[ΔEK=12m(v2-v02)]
[=12(1000)(202-102)]
[=500(400-100)=500×300=150,000 J]

Daya:
[P=ΔEKt=150,00010=15,000 W]

Daya yang dibutuhkan adalah 15.000 Watt (atau 15 kW).

9. Sebuah bandul bermassa 1 kg ditarik ke samping sehingga mencapai ketinggian maksimum 0,5 meter dari posisi terendah. Abaikan massa tali. Tentukan kecepatan bandul ketika kembali melewati titik B (titik terendah ayunan).

Jawaban:

Energi potensial di titik tertinggi berubah seluruhnya menjadi energi kinetik di titik B:

[mgh=12mv2]
[1·10·0,5=12v2]
[5=12v2]
[v2=10]
[v=10 m/s]

Kecepatan bandul di titik B adalah √10 m/s.