Sebuah batu jatuh bebas tanpa kecepatan awal, batu mencapai tanah dengan kecepatan 30 m/s. Tinggi menara tersebut adalah

Kelas: XI
Mata Pelajaran: Fisika 
Materi: Energi Kinetik

Kata Kunci: Energi Kinetik, Energi Potensial

 

Jawaban pendek:

 

Sebuah batu jatuh bebas tanpa kecepatan awal, batu mencapai tanah dengan kecepatan 30 m/s. Tinggi menara tersebut adalah 45 meter.

 

Jawaban panjang:

 

Pada saat suatu benda jatuh, terjadi perubahan atau konversi energi, dari energi potensial ke energi kinetik. Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda karena tingginya. Sementara energi kinetik dimiliki benda karena kecepatannya.

 

Saat benda jatuh dari ketinggian (h), benda akan mengalami percepatan graivitasi (g), hingga menumbuk tanah dalam kecepatan jatuh (v). Dan energi kinetik (Ek) akhir saat benda menumbuk tanah sama dengan energi potensial (Ep) saat di ketinggian.

 

Ek = Ep

 

Energi potensial benda bermassa m besarnya adalah:

 

Ep = m. g. h

 

Energi kinteik benda bermassa m besarnya adalah:

 

Ek = ½ m. v²  

 

Sehingga:

 

m. g. h = ½ m. v²  

 

Sehingga hubungan antara ketinggian dari mana benda tersebut jatuh (h) dengan kecepatan (v) serta percepatan gravitasi (g) ini dinyatakan dalam rumus:

 

m. g. h = ½ m. v²  

 

     g. h = ½ v²

 

         h = v² / 2g

 

Batu mencapai tanah dengan kecepatan 30 m/s. Jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s², ketinggian bisa dicari sebesar:

 

h = v² / 2g

 

  = (30)² / (2 x 10)

 

  = 900 / 20

 

  = 45 meter

 

KINEMATIKA
• Gerak Lurus

GJB → V₀ = 0
Gambaran permasalahan (lihat gambar terlampir — 1)

(1) ACUAN : tempat awal jatuh sebagai t = 0 dan h = 0.
Arah ke bawah diambil sebagai positif
h = ___?
g = 10 m/s², ke baeah
Vₜ = 30 m/s, ke bawah

Vₜ² = V₀² + 2 g h
30² = 0 + 2 • 10 • h
900 = 20 h
h = 900/20 = 45 m ✓ jawaban

(2) ACUAN tanah sebagai t = 0 dan h = 0.
Arah ke atas diambil sebagai positif
h₀ = ___?
hₜ = 0
g = -10 m/s² (ke bawah)
Vₜ = -30 m/s (ke bawah)

Vₜ² = V₀² + 2 g (hₜ - h₀)
(-30)² = 0 + 2 • (-10) (0 - h₀)
900 = 20 h₀
h₀ = 45 m ✓ jawaban

Lihat visualisasi terlampir — 2
(gif animated, mungkin harus di download)