Energi Kinetik: Penjelasan, Rumus, Penurunan, Contoh Soal dan Pembahasan

By a Guy Who Teaches Physics for Fun
Top Page

Penjelasan

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda akibat gerakannya. Semakin besar kecepatan benda maka semakin besar energi kinetik benda. Rumus energi kinetik adalah sebagai berikut.

Penurunan Rumus Energi Kinetik

Bagaimana rumus E_{k}=\frac{1}{2}mv^2 didapatkan?
Energi kinetik juga dapat dipahami sebagai usaha yang diperlukan benda yang diam untuk mencapai kecepatan tertentu. Mari kita buktikan.
Misalkan sebuah benda yang awalnya diam kemudian diberikan gaya F. Akhirnya benda tersebut menempuh jarak s serta memiliki kecepatan v_{t}. Perhatikan gambar di bawah.
Gambar penurunan rumus energi
Penurunan rumus
Usaha yang dialami oleh benda adalah
\begin{array}{l}W=F s \\ W=(m a) s \end{array}
Ingat rumus GLBB 2 a s=v_{t}^{2}-v_{o}^{2}, kita substitusikan
W=m \frac{\left(v_{t}^{2}-v_{o}^{2}\right)}{2}
Ingat kecepatan awal benda sama dengan 0, sehingga
\begin{array}{l}W=m \frac{\left(v_{t}^{2}\right)}{2} \\ W=\frac{1}{2} m v^{2} \\ W=E_{k} \end{array}
Dengan demikian terbukti sudah bahwa energi kinetik sebenarnya adalah usaha yang dibutuhkan sebuah benda diam untuk bergerak mencapai kecepatan v tertentu.
*Ingat ya, persamaan W= E_{k} hanya berlaku jika kecepatan awal benda v_{o}=0 alias diam. Jika kecepatan awalnya tidak sama dengan nol maka jangan pakai rumus ini.

Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik

Sekarang bayangkan sebuah benda awalnya memiliki kecepatan awal v_o(tidak diam). Kemudian benda tersebut mengalami gaya F dan berpindah sejauh s. Karena ada gaya, akhirnya benda tersebut mengalami penambahan kecepatan dan mencapai kecepatan akhir v_t. Bagaimanakah usaha yang benda tersebut alami?
Sama seperti sebelumnya, secara matematis kita dapat deskripsikan kasus ini sebagai berikut.
\begin{aligned} W=&F s \\ =&(m a) s\\ =&m \frac{\left(v_{t}^{2}-v_{o}^{2}\right)}{2} \end{aligned}
Pada kasus ini kita tidak bisa melakukan substitusi v_o dengan 0 m/s karena awalnya benda tidak diam alias sedang bergerak dengan kecepatan tertentu. Sehingga kelanjutan matematisnya adalah sebagai berikut.
\begin{aligned} W=&m \frac{\left(v_{t}^{2}-v_{o}^{2}\right)}{2}\\ =&\frac{1}{2}m{v_t}^2-\frac{1}{2}m{v_o}^2 \\ =&Ek_t-Ek_o \\ W=&\Delta Ek \end{aligned}
Ek_t adalah energi kinetik akhir benda. Ek_o adalah energi kinetik awal benda. \Delta Ek adalah perubahan energi kinetik benda.
Berdasarkan penurunan rumus di atas, kita temukan sebuah istilah baru yaitu perubahan energi kinetik \Delta Ek. Kesimpulannya, ketika benda mengalami usaha maka energi kinetik benda tersebut berubah.

Soal dan Pembahasan

  1. Sebuah mobil memiliki kecepatan v=15\; m/s dan massa 2000 kg. Hitunglah energi kinetik mobil tersebut.
Penyelesaian:
Kita langsung masukkan rumus
\begin{array}{l} E_{k}=\frac{1}{2} m v^{2}=\frac{1}{2}(2000)(15)^{2} \\ E_{k}=225000 \mathrm{~J} \end{array}
2. Sebuah benda bermassa m=5 kg mengalami perubahan kecepatan dari 5 m/s menjadi 10 m/s. Tentukan usaha yang benda tersebut alami.
Penyelesaian:
Kita sudah paham bahwa perubahan energi kinetik benda adalah usaha yang benda tersebut alami. Secara matematis kita tuliskan
\begin{aligned} W=&\Delta Ek\\ =&Ek_t-Ek_o\\ =&\frac{1}{2}m{v_t}^2-\frac{1}{2}m{v_o}^2\\ =&\frac{1}{2}(5)({10}^2)-\frac{1}{2}(5)({5}^2)\\ =&250-62,5\\ =&187,5 \; \text{J} \end{aligned}
Jangan lupa share ke teman Anda, supaya teman Anda juga paham dan bisa mengerjakan soal Energi Kinetik.
Jika Anda seorang guru, minta tolong sekalian share artikel ini ke murid Anda. Semoga bisa membantu pembelajaran di kelas Anda.
Bagikan ke Teman Anda
Share on whatsapp
Share on facebook
Share on twitter
Share on telegram
Pos Terkait

Tinggalkan Balasan