Menentukan Energi Kinetik saat Mencapai 1/4 Ketinggian Maksimum

KOMPAS.com - Energi kinetik dapat diperoleh menggunakan konsep hukum kekekalan energi mekanik. Bagaimanakah penerapannya dalam menyelesaiakan suatu kasus? Berikut akan kita bahas bersama.

Soal dan Pembahasan

Benda yang massanya 0,5 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Apabila percepatan gravitasi 10 m/s, tentukan energi kinetik benda saat mencapai 1/4 dari tinggi maksimum!

Energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, tetapi hanya diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Prinsip tersebut dikenal sebagai konservasi energi atau hukum pertama termodinamika. Dengan demikian, energi total alam semesta akan selalu tetap konstan.

Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan energi mekanik sebelum dan sesudah pada suatu sistem memiliki besar yang sama.

Adapun persamaan dalam menyatakan hukum kekekalan energi mekanik adalah:
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

Sekarang mari kita selesaikan permasalahan pada soal di atas.

Diketahui

Massa (m) = 0,5 kg,
kecepatan awal (v0) = 20 m/s,
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s,
Ketinggian (h) = 1/4 tinggi maksimum = 1/4 h'

Ditanyakan

Energi kinetik (Ek).

Penyelesaian

Langkah pertama adalah dengan menggunakan konsep hukum kekekalan energi mekanik:
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
0 + 1/2 mV0² = mgh + 0 (Ek = 0, karena kecepatannya sama dengan nol saat di ketinggian maksimum)
1/2 mV0² = mgh'
1/2 V0² = gh'
1/2 20² = 10h'
1/2 400 = 10h'
200 = 10h'
h' = 20 m (ketinggian maksimum)

Sehingga ketinggian maksimum benda tersebut adalah:
h = 1/4 h'
h = 1/4 20
h = 5 m

Kemudian kita gunakan kembali hukum kekekalan energi mekanik:
Epo + Eko = Ep1 + Ek1
0 + 1/2 mV0² = mgh + Ek1
1/2 mV0² = mgh1 + Ek1
1/2 (0,5)(20)² = (0,5)(10)(5) + Ek1
1/2 (0,5)(400) = 25 + Ek1
(0,5)(200) = 25 + Ek1
100 = 25 + Ek1
Ek1 = 75 joule

(Sumber: Kompas.com/[Risya Fauziyyah] I Editor: [Rigel Raimarda])