Energi Kinetik dan Potensial dalam Kincir Air dan Toren

Kincir Air:

Sebuah kincir air dengan jari-jari 7 m berputar sebanyak 2x putaran dalam waktu 35 detik. Massa kincir air tersebut adalah 6 kg. Kita perlu menentukan besar energi kinetiknya.

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda bergerak. Untuk menghitung energi kinetik kincir air, kita dapat menggunakan rumus:

\(E_k = \frac{1}{2} m v^2\)

Di sini, \(E_k\) adalah energi kinetik, \(m\) adalah massa kincir air, dan \(v\) adalah kecepatan kincir air.

Untuk mencari kecepatan kincir air, kita dapat menggunakan rumus:

\(v = \frac{2 \pi r}{t}\)

Di sini, \(r\) adalah jari-jari kincir air dan \(t\) adalah waktu yang diperlukan untuk putaran kincir air.

Dalam kasus ini, jari-jari kincir air adalah 7 m dan waktu yang diperlukan untuk 2x putaran adalah 35 detik. Mari kita hitung kecepatan kincir air:

\(v = \frac{2 \pi \times 7}{35} = \frac{2 \pi}{5}\)

Sekarang kita dapat menghitung energi kinetik kincir air:

\(E_k = \frac{1}{2} \times 6 \times \left(\frac{2 \pi}{5}\right)^2\)

\(E_k = \frac{1}{2} \times 6 \times \frac{4 \pi^2}{25}\)

\(E_k = \frac{12 \pi^2}{25}\)

Jadi, besar energi kinetik kincir air tersebut adalah \(\frac{12 \pi^2}{25}\).

Toren:

Terdapat 400 L air yang berada dalam toren yang disimpan pada ketinggian 5 m dari permukaan tanah. Kita perlu menghitung energi potensial air dalam toren tersebut.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena posisinya dalam medan gravitasi. Untuk menghitung energi potensial air dalam toren, kita dapat menggunakan rumus:

\(E_p = mgh\)

Di sini, \(E_p\) adalah energi potensial, \(m\) adalah massa air, \(g\) adalah percepatan gravitasi, dan \(h\) adalah ketinggian air dari permukaan tanah.

Dalam kasus ini, massa air adalah 400 kg (karena 1 L air memiliki massa 1 kg), percepatan gravitasi adalah 9.8 m/s^2, dan ketinggian air dari permukaan tanah adalah 5 m. Mari kita hitung energi potensial air dalam toren:

\(E_p = 400 \times 9.8 \times 5\)

\(E_p = 19600\)

Jadi, energi potensial air dalam toren tersebut adalah 19600 J.

Dengan demikian, kita telah menghitung besar energi kinetik kincir air dan energi potensial air dalam toren sesuai dengan kebutuhan artikel.