Menentukan Energi Kinetik Benda yang Dilempar ke Atas
Soal ini membahas konsep energi mekanik, khususnya energi kinetik dan energi potensial. Kita diberikan massa benda (m = 1 kg), kecepatan awal (v₀ = 40 m/s), dan ketinggian benda saat energi kinetiknya dicari (h = 20 m). Untuk menyelesaikannya, kita perlu menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, yang menyatakan bahwa total energi mekanik (jumlah energi kinetik dan energi potensial) suatu sistem tetap konstan jika tidak ada gaya luar yang bekerja. Pada saat benda dilempar ke atas, energi mekaniknya terdiri dari energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Saat benda mencapai ketinggian 20 meter, sebagian energi kinetik awal telah berubah menjadi energi potensial gravitasi. Kita dapat menggunakan persamaan berikut: Energi Mekanik Awal = Energi Mekanik Akhir ½mv₀² + mgh₀ = ½mv² + mgh Dimana: * m = massa benda (1 kg) * v₀ = kecepatan awal (40 m/s) * h₀ = ketinggian awal (anggap 0 m karena kita mengukur dari tanah) * v = kecepatan benda pada ketinggian 20 m (yang ingin kita cari) * h = ketinggian benda (20 m) * g = percepatan gravitasi (anggap 10 m/s²) Karena h₀ = 0, persamaan menjadi: ½mv₀² = ½mv² + mgh Kita ingin mencari ½mv² (energi kinetik pada ketinggian 20 m). Dengan menyusun ulang persamaan: ½mv² = ½mv₀² - mgh Substitusikan nilai yang diketahui: ½mv² = ½(1 kg)(40 m/s)² - (1 kg)(10 m/s²)(20 m) = 800 J - 200 J = 600 J Jadi, besar energi kinetik benda pada ketinggian 20 meter adalah 600 Joule. Jawaban yang tepat adalah D. Kesimpulan: Pemahaman tentang hukum kekekalan energi mekanik sangat penting dalam menyelesaikan soal-soal fisika seperti ini. Dengan menerapkan prinsip ini secara tepat, kita dapat menentukan energi kinetik benda pada titik tertentu dalam lintasannya. Memahami konsep ini membantu kita untuk menganalisis dan memprediksi gerakan benda-benda di bawah pengaruh gravitasi. Ini merupakan contoh nyata bagaimana konsep fisika diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.