Dokumen tersebut membahas tentang energi mekanik yang terdiri dari energi potensial dan energi kinetik. Dijelaskan rumus-rumus untuk menghitung energi potensial gravitasi, energi potensial elastis, dan energi kinetik. Juga diberikan contoh soal dan penyelesaiannya untuk menghitung berbagai jenis energi mekanik.

1. ENERGI MEKANIK
Oleh:
Vina Fitri Yani Rahmawati
14708251013

2. ENERGI
Energi adalah suatu kemampuan
untuk melakukan kerja, kegiatan atau usaha.
Satuan energi dalam SI adalah Joule (J).
Energi Mekanik
Energi Panas
Energi Magnetik
Energi Listrik
Energi Kimia
Energi Bunyi
Energi Nuklir
Energi Cahaya
Energi Matahari
Energi Potensial

3. Energi Mekanik
merupakan energi total yang dimiliki benda sebagai penjumlahan
dari energi potensial dan energi kinetiknya.
Energi Potensial Energi Kinetik

4. Energi Potensial
merupakan energi yang dimiliki benda
karena kedudukannya,
misal berada pada ketinggian tertentu.
Seperti buah
yang jatuh pada ketinggian tertentu
akan memiliki energi potensial
yang sebanding dengan ketinggiannya.

5. Sebagai contoh sebuah batu
yang kita angkat pada ketinggian
tertentu memiliki energi potensial,
jika batu kita lepas maka batu akan
melakukan kerja yaitu bergerak ke
bawah atau jatuh. Jika jatuhnya batu
mengenai tanah lembek maka akan
terjadi lubang, batu yang kita angkat
lebih tinggi maka energi potensial
yang dimiliki batu lebih besar pula
sebagai akibat lubang yang terjadi
lebih dalam. Jika massa batu lebih
besar energi yang dimiliki juga lebih
besar, batu yang memiliki energi
potensial ini karena gaya gravitasi
bumi, energi ini disebut energi
potensial bumi.

6. Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi.
Dapat dirumuskan sebagai:
Keterangan:
Ep: Energi potensial (J)
m: massa benda (kg)
g: percepatan gravitasi (m/s2)
h: tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

7. Energi Potensial Elastis
Selain energi potensial gravitasi terdapat juga energi potensial elastis.
Energi potensial elastis tersimpan di dalam pegas yang direnggangkan
dapat dihitung dengan menemukan usaha yang diperlukan untuk
merenggangkan pegas tersebut sejauh x dari panjang asli pegas
sebelum direnggangkan.
Energi ini dimiliki benda yang memiliki sifat elastis,
misalnya karet, busur panah dan pegas.
Keterangan:
Ep: Energi potensial (J)
k : konstanta pegas (N/m²)
x : perpanjangan pegas (m)

9. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.
Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya
dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula
energi kinetik yang dimilikinya.
Secara matematis dapat dirumuskan:
Keterangan:
Ek: Energi kinetik (J)
m : massa benda (kg)
v : kecepatan benda (m/s)

10. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah energi dalam sistem mekanis,
atau kelompok benda yang berinteraksi
berdasarkan prinsip mekanik dasar.
Energi mekanik termasuk energi kinetik atau energi gerak,
dan energi potensial atau energi yang tersimpan karena posisi.
Biasanya, dalam sistem mekanis, gravitasi adalah satu-satunya
gaya luar utama yang perlu dipertimbangkan.
Sebaliknya, dalam sistem kimia, gaya antara molekul individual
dan atom semua harus diperhitungkan.

11. Jumlah energi mekanik dapat dihitung hanya dengan
menambahkan energi potensial dan kinetik dari sistem.
EM = EP +EK

12. KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
Energi itu kekal yang berarti bahwa energi tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dimusnahkan, dan hanya bisa berubah bentuk.
Seperti halnya Kincir angin dari energi gerak menjadi energi listrik.
Atau energi potensial menjadi energi kinetik dan sebaliknya.
Sehingga Energi mekanik awal akan sama dengan energi mekanik akhir,
seperti yang ditunjukkan rumus berikut:
EM1 = EM2
EP1+EK1=EP2+EK2

14. Penerapan Kekekalan Energi Mekanik
Gerak Parabola
Gerak Jatuh Bebas
Gerak Harmonik sederhana

15. Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya
setinggi 8 meter, jika massa durian 2 kg dan
percepatan gravitasi 10 N/kg,
berapa energi potensial yang dimiliki durian tersebut ?
Diketahui : h = 8 meter m = 2 kg g = 10 N/kg
Ditanyakan : Ep =… ?
Jawab :
Ep = m.g.h
Ep = 2 kg. 10 N/kg. 8 m
Ep = 160 Nm
Ep = 160 J
Jadi energi potensial yang dimiliki oleh buah durian adalah 160 joule.
a. 160J b. 1,6 J c. 1600 d. 16 J

16. Sebuah mobil yang massanya 1000 kg
bergerak dengan kecepatan 15 m/s.
Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut ?
Diketahui : m = 1000 kg v = 15 m/s Ditanyakan : Ek = ……… ?
Jawab :
Ek = ½ m.v2
Ek = ½ 1000 kg.(15 m/s)2
Ek = ½ 1000 kg.225 m2/s2 Ek = 112500 kg m2/s2
Jadi energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut adalah 112500 joule.
a 1125 J b. 112500 J c. 112,5 J d.11250 J

17. Jika energi potensial dari 5 kg bola bowling yang berada 3 m
di atas tanah adalah 147 joule, berapakah energi kinetik bola bowling
jika bola jatuh pada kecepatan 2m/s? hitunglah energi mekaniknya!
Diketahui : Ep = 147 joule h = 3m m = 5 kg v = 2 m/s
Ditanyakan : Ek dan Em= ……… ?
Jawab :
Ek = ½ m.v2
Ek = ½ 5 kg.(2 m/s)2
Ek = ½ 5 kg.4 m2/s2 Ek = 10 kg m2/s2
Em = Ep + Ek
Em = 147 J + 10 J = 157 J.
Jadi energi kinetik yang dimiliki oleh bola tersebut adalah 10joule
dan Energi Mekaniknya adalah 157 J.
a. 147 J b. 10 J c. 157 J d. 137 J

18. Sebuah benda yang massanya 0,8kg menggantung
pada ketinggian 1000cm di atas tanah. jika perepatan gravitasi bumi
sebesar 9,8m/s2, berapakah energi potensial benda tersebut?
Diketahui : m = 0,8 kg g = 9,8 m/s2 h = 1000cm
Ditanyakan : Ep= ……… ?
Jawab :
Ep = m.g.h
Ep = 0,8kg. 9,8m/s2. 10m
Ep = 78,4 J
Jadi energi potensial yang dimiliki oleh benda tersebut adalah 78,4 J.
a. 80 J b. 40 J c. 7,84J d. 78,4 J

19. Buah nangka bermassa 5 kg berada pada ketinggian tertentu dan
memiliki energi potensial 343 J. Jika g=9,8m/s2,
berapakah ketinggian buah nangka terhadap tanah?
Diketahui : m = 5 kg g = 9,8 m/s2 Ep = 343 J
Ditanyakan : h= ……… ?
Jawab :
Ep = m.g.h
343 J = 5kg. 9,8m/s2. h
h = 343 J / (5 kg. 9,8 m/s2)
h = 7m
Jadi ketinggian buah nangka terhadap tanah adalah 7m.
a. 10 m b. 14m c.20m d. 7m

20. Dua benda masing-masing memiliki massa 8kg dan 2kg serta memiliki
energi kinetik yang sama. jika benda yang bermassa 8kg bergerak
dengan kecepatan 10m/s,
berapakah kecepatan benda yang bermassa 2kg?
Diketahui : m1 = 8kg m2 = 2kg v1 = 10 m/s Ek1=Ek2
Ditanyakan : v2= ……… ?
Jawab :
Ek1 = Ek2
1/2 m (v1)2 = 1/2 m (v2)2
1/2. 8kg. (10m/s)2 = 1/2. 2kg. (v2)2
4kg. 100m2/s2 = 1kg. (v2)2
400 J = (v2)2
(v2) = 20 J
Jadi kecepatan benda yang bermassa 2kg adalah 20 J.
a. 20 J b. 40 J c. 400 Jd. 200 J

21. Sebuah batu yang massanya 600gram dijatuhkan dari puncak sebuah
menara pada ketinggian 5m dengan kecepatan 2m/s.
Apabila percepatan gravitasi 10m/s2, tentukan energi mekanik batu
tersebut!
Diketahui : m = 600 gram h = 5m v = 2 m/s
Ditanyakan : Em= ……… ?
Jawab :
Em = Ep + Ek
Em = m. g. h + 1/2 m. v2
Em = 0,6kg. 10m/s2. 5m + 1/2. 0,6kg.( 2m/s)2
Em = 30 J + 1,2 J
Em = 31,2 J
Jadi energi mekanik batu tersebut adalah 31,2 J.
a. 62,4 J b. 31,2 J c. 16,6 J d. 1,66 J

22. Dua buah benda yang massanya sama terletak pada suatu tempat
yang mempunyai harga percepatan gravitasi sama. benda pertama
terletak pada ketinggian 8meter dan benda kedua terletak pada
ketinggian 2meter. bagaimana perbandingan besarnya energi potensial
kedua benda tersebut?
Diketahui :m1=m2 g1=g2 h1 = 8m h2 = 2m
Ditanyakan : Ep1:Ep2= ……… ?
Jawab :
Ep1 : Ep2
m1. g1. h1 : m2. g2. h2
h1 : h2
8m : 2m
8 : 2
Jadi perbandingan energi potensial kedua benda tersebut adalah 8:2.
a. 1:2 b.2:1 c.8:2 d.2:8

23. Roket penelitian dari LAPAN dengan massa 30kg diluncurkan dengan
kecepatan 10m/s. Berapakah energi kinetik yang diimiliki roket
ketika meluncur?
Diketahui :m=30kg v=10m/s
Ditanyakan : Ek= ……… ?
Jawab :
Ek = 1/2 m.v2
Ek = 1/2 30kg.(10m/s)2
Ek = 1500 J
Jadi energi kinetik roket tersebut adalah 1500 J.
a. 15 J b. 150 J c. 1500 J d. 1,5 J

24. Sebuah benda massanya 2 kg berada pada ketinggian 8 m di atas tanah.
Vertikal di bawah benda tersebut terdapat meja yang tingginya 1 m.
Percepatan gravitasi di tempat itu sebesar 10 m/s2.
a. berapakah energi potensial gravitasi benda terhadap tanah?
b. berapakah energi potensial gravitasi benda terhadap meja?
Diketahui :m=2kg h1=8m h2=8-1= 7m
Ditanyakan : Ep= ……… ?
Jawab :
Ep = m. g. h
a. Ep benda terhadap tanah = 2kg. 10m/s2. 8m
= 160 J.
b. Ep benda terhadap meja = 2kg. 10m/s2. 7m
= 140 J.

25. Sebuah pegas diberi beban 2 kg dan digantung vertikal pada sebuah statif
Jika pegas bertambah panjang 4 cm maka perubahan energi potensial
elastis pegas tersebut adalah…
catatan: g = 10 m/s2
Diketahui :
m = 2 kg g= 10 m/s2 w= m g = (2)(10) = 20 Newton x = 4 cm = 0,04 meter
Ditanya : energi potensial elastis pegas=...?
Rumus hukum Hooke adalah F = k x, di mana F = gaya, k = konstanta pegas
dan x = pertambahan panjang pegas.
Jika disesuaikan dengan soal ini maka rumus hukum Hooke
diubah menjadi w = k x, di mana w = gaya berat.
Untuk menghitung konstanta pegas,
ubah rumus hukum Hooke menjadi k = w / x.
Jadi konstanta pegas adalah k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/meter.
Perubahan energi potensial elastis pegas adalah :
EP = ½ k x2 = ½ (500)(0,04)2 = (250)(0,0016) = 0,4 Joule
Perubahan energi potensial elastis pegas juga dapat dihitung menggunakan sebuah rumus tunggal:
EP = ½ k x2 = ½ (w / x) x2 = ½ w x = ½ m g x
Keterangan : w = gaya berat beban, m = massa beban, x = perubahan panjang pegas.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Joule.