CONTOH SOAL GERAK LURUS MENENTUKAN ENERGI KINETIK BOLA

Edutafsi.com - Contoh soal dan pembahasan tentang gerak lurus, menentukan energi kinetik benda pada ketinggian tertentu. Contoh #3 : Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar secara mendatar dari atas gedung dengan kecepatan awal 6 m/s. Jika ketinggian atap gedung 5 m dan percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s², maka energi kinetik bola ketika ketinggiannya 2 m adalah ....
A. Ek = 6,8 Joule
B. Ek = 4,8 Joule
C. Ek = 3,6 Joule
D. Ek = 2,4 Joule
E. Ek = 2,0 Joule

Pembahasan :
Dik : m = 0,1 kg, vo = 6 m/s, h = 5 m, ht = 2 m, g = 10 m/s²
Dit : Ek = ..... ?

Untuk menyelesaikan soal ini, Sobat Tafsi harus memahami kembali konsep gerak lurus, baik itu gerak lurus beraturan dan glbb.

Ketika bola dilempar mendatar dari atas gedung, maka lintasan bola akan menyerupai setengah parabola. Jadi ada dua gerak lurus di sana.

Ingat bahwa gerak parabola adalah kombinasi dari gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

Gerak lurus beraturan adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya konstan. Kecepatan benda di sebarang titik adalah sama besar.

v = s/t

Keterangan :
v = kecepatan benda (m/s)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).

Gerak lurus berubah beraturan yang dilakukan bola dalam soal ini sama konsepnya dengan gerak jatuh bebas.

Gerak jatuh bebas adalah gerak vertikal yang kecepatan awalnya sama dengan nol. Ini termasuk gerak lurus berubah beraturan.

Konsep gerak lurus berubah beraturan untuk gerak vertikal adalah sebagai berikut:

vt = vo + gt vt2 = vo2 + 2gs s = vo.t + ½ gt2

Keterangan :
vt = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
vo = kecepatan mula-mula benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).

Nah, sekarang coba Sobat Tafsi perhatikan ilustrasi untuk gerak bola pada soal.


Dari gambar di atas dapat Sobat lihat bagaimana lintasan dari bola tersebut. Perhatikan bahwa ada dua jenis gerak lurus di sana.

Untuk menentukan energi kinetik di ketinggian 2 meter, kita harus menenetukan kecepatan benda di titik tersebut.

Nah, untuk menentukan kecepatan benda di ketinggian 2 meter, kita harus menganalisis masing-masing geraknya terlebih dahulu.

Untuk GLB:
Untuk yang gerak lurus beraturan, kecepatan awalnya sama dengan kecepatan mula-mula bola, yaitu 6 m/s. Maka kita peroleh:
⇒ vox = vo
⇒ vox = 6 m/s

Nah, ketika benda mencapai ketinggian 2 meter di atas tanah, maka kecepatan benda adalah tetap karena pada GLB kecepatannya konstan.

Maka kecepatan benda pada sumbu horizontal di ketinggian 2 meter adalah:
⇒ vx = vox
⇒ vx = 6 m/s

Untuk GLBB:
Untuk yang gerak lurus beruba beraturan, kecepatan awalnya adalah sama dengan nol, karena mula-mula bola dilempar mendatar.

Jadi, kecepatan awal dalam arah vertikal adalah:
⇒ voy = 0

Ketika bola mecapai ketinggian 2 meter di atas tanah, berarti bola telah melakukan perpindahan sejauh 3 meter.

Perpindahan bola:
⇒ s = h - ht
⇒ s = 5 - 2
⇒ s = 3 m

Kecepatan benda dalam arah vertikal di ketinggian 2 meter:
⇒ vy² = voy² + 2gs
⇒ vy² = 0² + 2(10)(3)
⇒ vy² = 60

Kecepatan benda pada ketinggian 2 meter adalah:
⇒ vt² = vx² + vy²
⇒ vt² = 6² + 60
⇒ vt² = 36 + 60
⇒ vt² = 96

Besar energi kinetik pada ketinggian 2 meter:
⇒ Ek = ½ m.vt²
⇒ Ek = ½ (0,1).(96)
⇒ Ek = 4,8 J

Jadi, energi kinetik bola saat ketinggiannya 2 m adalah 4,8 Joule.

Demikian pembahasan contoh soal tentang gerak lurus, yaitu menentukan besar energi kinetik benda pada ketinggian tertentu setelah bergerak.

Baca juga : Contoh Menentukan Jarak Bedasarkan Grafik.

Jika pembahasan ini bermanfaat, bantu edutafsi membagikannya kepada teman-teman Kalian melalui tombol share yang tersedia. Terimakasih.



Kalau Sobat Tafsi masih bingung atau belum paham dengan pembahasan di atas, bisa share pertanyaan kalian di komentar, kami akan coba jelaskan lagi.

Untuk pembahasan contoh soal tentang gerak lurus lainnya dapat Sobat lihat di menu contoh soal fisika atau melalui tombol kategori di bawah ini.