Energi Kinetik dan Potensial pada Simpangan Pegas Setengah dari Simpangan Maksimum

Pegas adalah salah satu contoh sistem yang mengandung energi potensial elastis. Ketika sebuah benda digantungkan pada ujung pegas dan disimpangkan dari titik keseimbangan, energi kinetik dan potensial akan terlibat dalam gerakan tersebut. Dalam kasus ini, kita akan menghitung energi kinetik dan potensial saat simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum. Dalam masalah ini, kita diberikan sebuah benda dengan massa 200 g yang digantungkan pada ujung pegas dengan konstanta 800 N/m. Ketika benda disimpangkan sejauh 4 cm dari titik keseimbangan, kita ingin menghitung energi kinetik dan potensial pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum. Pertama, mari kita hitung simpangan maksimum. Simpangan maksimum pada pegas dapat dihitung menggunakan rumus: x_max = F / k Di mana x_max adalah simpangan maksimum, F adalah gaya yang bekerja pada pegas, dan k adalah konstanta pegas. Dalam kasus ini, gaya yang bekerja pada pegas adalah berat benda, yang dapat dihitung sebagai: F = m * g Di mana m adalah massa benda dan g adalah percepatan gravitasi. Dalam kasus ini, massa benda adalah 200 g atau 0,2 kg, dan percepatan gravitasi dapat dianggap sebagai 9,8 m/s^2. Dengan menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus, kita dapat menghitung simpangan maksimum: x_max = (0,2 kg * 9,8 m/s^2) / 800 N/m x_max = 0,00245 m atau 2,45 cm Sekarang, kita ingin menghitung energi kinetik dan potensial pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum. Simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum adalah setengah dari simpangan maksimum, yaitu 1,225 cm. Pertama, mari kita hitung energi potensial pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum. Energi potensial pada simpangan pegas dapat dihitung menggunakan rumus: E_pot = (1/2) * k * x^2 Di mana E_pot adalah energi potensial, k adalah konstanta pegas, dan x adalah simpangan pegas. Dalam kasus ini, konstanta pegas adalah 800 N/m dan simpangan pegas adalah 1,225 cm atau 0,01225 m. Dengan menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus, kita dapat menghitung energi potensial: E_pot = (1/2) * 800 N/m * (0,01225 m)^2 E_pot = 0,00605 J atau 6,05 mJ Selanjutnya, mari kita hitung energi kinetik pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum. Energi kinetik pada simpangan pegas dapat dihitung menggunakan rumus: E_kin = (1/2) * m * v^2 Di mana E_kin adalah energi kinetik, m adalah massa benda, dan v adalah kecepatan benda. Dalam kasus ini, massa benda adalah 200 g atau 0,2 kg. Untuk menghitung kecepatan benda, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi: E_pot + E_kin = (1/2) * k * x^2 Dalam kasus ini, energi potensial adalah 0,00605 J dan simpangan pegas adalah 1,225 cm atau 0,01225 m. Dengan menggantikan nilai-nilai ini ke dalam rumus, kita dapat menghitung energi kinetik: E_kin = (1/2) * k * x^2 - E_pot E_kin = (1/2) * 800 N/m * (0,01225 m)^2 - 0,00605 J E_kin = 0,00605 J Jadi, energi kinetik pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum adalah 0,00605 J atau 6,05 mJ, sedangkan energi potensial adalah 0,00605 J atau 6,05 mJ. Dalam kesimpulan, energi kinetik dan potensial pada simpangan pegas setengah dari simpangan maksimum adalah 0,00605 J atau 6,05 mJ.