Soal Dan Pembahasan Aturan Kekekalan Energi Mekanik

Energi mekanik ialah jumlah energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda. Berikut beberapa topik terkait :

1. Hubungan Usaha dan Energi
2. Pembahasan Energi Kinetik
3. Pembahasan Energi Potensial
4. Energi Pada Gerak Parabola
5. Energi Potensial Pegas
6. Energi Pada Gerak Harmonis
7. Soal dan Pembahasan Usaha

Jika suatu benda dianggap bergerak atau berada pada sistem yang konservatif (spesialuntuk gaya gravitasi yang diperhitungkan), maka berlaku aturan keabadian energi mekanik. Energi mekanik dikatakan abadi kalau energi mekanik di setiap kedudukan ialah sama.

melaluiataubersamaini kata lain, jumlah energi kinetik dan energi potensial di tiruana posisi ialah sama besar. Seperti yang disebutkan di atas, energi mekanik ialah jumlah dari energi kinetik ditambah energi potensial yang secara matematis sanggup ditulis sebagai diberikut :

Em = Ep + Ek

Em = mgh + ½ mv²

melaluiataubersamaini :
Em = energi mekanik (J)
Ek = energi kinetik (J)
Ep = energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = perepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian diukur dari tanah (m)
v = kecepatan benda (m/s)

Berdasarkan rumus di atas, maka sanggup kita pahami bahwa setiap benda yang berada pada ketinggian h akan mempunyai energi potensial sebesar Ep dan setiap benda yang bergerak dengan kecepatan v mempunyai energi kinetik sebesar Ek.

Lalu bagaimana kalau benda tersebut bergerak dan mempunyai ketinggian? Sudah tentu benda mempunyai energi kinetik dan energi potensial.

Pada gambar di atas terlihat bahwa terdapat dua benda yang bergerak dalam arah vertikal. Jika posisi yang akan diamati sebagai perwakilan ialah titik A (titik tertinggi), titik T (tengah), dan titik B (titik terendah), maka energi mekanik di masing-masing posisi ialah sebagai diberikut :

1. Di titik tertinggi (A)
   Perhatikan gambar. Pada ketinggian A (ketinggian awal atau ketinggin maksimum) kecepatan benda sama dengan nol. Karena kecepatannya nol, maka benda tidak mempunyai energi kinetik (Ek = 0) sehingga energi mekanik benda sama dengan energi potensialnya.
   
   

   Em = Ep = mgh

   
   
2. Di titik tengah (T)
   Ketika benda bergerak dalam selang waktu tertentu sampai mencapai ketingian sebesar ht, maka selain mempunyai ketinggian benda juga mempunyai kecepatan. Oleh alasannya itu energi mekanik benda ialah jumlah energi kinetik dan energi potensialnya.
   

   
   

   Em = Ep + Ek
   
   
3. Di titik terendah (B)
   Pada titik terendah sempurna sebelum benda berhenti, benda tidak lagi mempunyai ketinggian dan energi potensial (Ep = 0) sehingga energi mekanik benda sama dengan energi kinetiknya.
   
   

   Em = Ek = ½ mv²

   
   

misal Soal :

1. Jika benda bermassa 2 kg dilempar ke atas dengan kecepatan awal 5 m/s, maka hitunglah energi mekanik benda dikala ketinggiannya 1 meter dari tanah.
   
   Pembahasan :
   Karena berlaku aturan keabadian energi mekanik, maka energi mekanik di tiruana posisi sama besar. Oleh alasannya itu kita sanggup menghitung besar energi mekanik di ketinggian 1 meter dengan menghitung energi mekanik pada posisi awalnya ketika ketinggian sama dengan nol (Ep = 0).
   
   Em = Ek
   ⇒ Em = ½ mv²
   ⇒ Em =  ½ (2) (5)²
   ⇒ Em = 25 Joule.
   Jadi, energi mekanik pada ketinggian 1 meter ialah 25 J.
   
   
2. Berdasarkan data pada tabel di bawah ini, tentukanlah nilai x dan y yang sesuai.

   h (m)	Ek (J)	Ep (J)
   10	0	2500
   7,5	625	1875
   5,5	1125	1375
   3,5	1625	875
   1,5	x	y

   
   Pembahasan : 
   Dari tabel di atas diperoleh nilai Em = 2500 J. Untuk menjawaban soal ibarat ini, gunakan posisi awal sebagai teladan yaitu ketika kecepatan benda sama dengan nol (Ek = 0). melaluiataubersamaini rumus energi potensial kita sanggup memilih massa benda.
   
   Ep = mgh
   ⇒ 2500 = m (10) (10)
   ⇒ 2500 = 100 m
   ⇒ m = 25 kg
   
   Selanjutnya kita sanggup menentuk nilai y dengan rumus energi potensial sebagai diberikut.
   Ep = mgh
   ⇒ Ep = 25 (10) (1,5)
   ⇒ Ep = 375 J
   
   Karena energi mekanik ialah energi potensial ditambah energi kinetik, maka energi kinetik atau nilai x sanggup dihitung dengan rumus :
   Em = Ek + Ep
   ⇒ Ek = Em - Ep
   ⇒ Ek = 2500 - 375
   ⇒ Ek = 2125 J
   
   Jadi, x = 2125 J dan y = 375 J.