contoh soal energi potensial

Berikut merupakan contoh soal energi potensial lengkap dengan kunci jawabannya. Sebelum melangkah lebih jauh alangkah baiknya kita ketahui dulu apa yg dimaksud dengan energi potensial.

 

Apa yang dimaksud dengan energi potensial ?

Menurut wikipedia, Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena posisi (ketinggian) benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut.

 

Rumus Energi potensial

Berikut merupakan rumus energi potensial dan penjelasannya:

Ep = m × g × h

Keterangan:

Ep = Energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = tinggi benda dari permukaan tanah (meter)

Jika membawa benda yang memiliki massa m yang pada awalnya setinggi yi sampai benda setinggi yf maka benda berpindah sejauh Δr=yf−yi. Maka minimal gaya yang dibutuhkan pada besarnya gaya luar adalah sebesar F=mg. Sehingga besar usaha W.

bisa dinyatakan sebagai berikut :

W =F × Δr
W = mgΔr
W = mgyf – mgyi

Contoh Soal Energi Potensial

Berikut merupakan beberapa contoh soal energi potensial gravitasi.

1. Bila terdapat sebuah kotak bermassa 10 kg dinaikkan ke lantai 7 sebuah gedung dengan energi potensial sebesar 2.000 J, maka berapakah tinggi lantai ke – 7 gedung tersebut? (gravitasi = 10 m/s^2)

Jawaban:

Karena elemen yang terterta di soal adalah massa, energi potensial dan ketinggian, maka kamu dapat menyimpulkan bahwa pertanyaan ini adalah contoh soal energi potensial gravitasi. Bagaimana cara mengerjakannya?

Bila kamu ingat, sebelumnya telah dibahas mengenai persamaan (rumus) energi potensial gravitasi. Seperti yang dijelaskan, persamaannya adalah Ep = mgh. Maka selanjutnya, kamu hanya perlu memasukkan nilai saja. Berikut contohnya.

Ep = m.g.h

2000 = 10 . 10 . h

2000 = 100h

Maka, h = 2000/100 = 20

Jadi, tinggi lantai ke 7 gedung tersebut adalah 20 meter.

2. Apabila diketahui massa pada sebuah kelapa 2 kg yang berada diketinggian 10 meter dari permukaan bumi. Jika diketahui gravitasi bumi ditempat itu adalah 10 m/s2, berapakah energi potensial yang dimiliki kelapa pada ketinggian itu?

Jawaban:

Jawab:

EP = m.g.h
EP = 2 x 10 x 10
EP = 200 Joule

3. Apabila telah diketahui massa pada bola 2 kg,yang ditaruh di atas almari dengan ketinggian 3 m. Maka berapakah jumlah energi potensial bola tersebut? (percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2)

Jawaban:

Diketahui :

m= 2kg

h= 3m

g=10m/s2
Rumus :
Ep = m g h

Jawab :

Ep=2kg x 10 m/s2 x 3 m.
Ep =60 joule.

Jadi Energi potensial dari bola adalah 60 joule.

Contoh soal energi potensial pegas

1. Terdapat sebuah pegas mempunyai beban 5 kg digantung vertikal. Pada saat siang hari, pegas tersebut bertambah panjang 7 cm, maka hitunglah energi potensial pegas tersebut.

Jawaban:

Gunakan persamaan berikut

Ep = ½ kx^2

Tapi sebelumnya cari dulu F-nya menggunakan persamaan F = mg.

F = 5 . 10 = 50 N.

Selanjutnya, cari k menggunakan persamaan : F = -kx (kamu bisa mengabaikan tanda minus). Adapun x dalam satuan meter, bukan cm.

F = -kx

50 = k . 0,07

Maka, k = 50/0,07 = 714,2.

Selanjutnya masukkan ke persamaan :

Ep= ½ kx^2

Ep = 1/2 . 714,2 . (0,07)^2

Maka, Ep = 1,749 Joule

Bila dibulatkan maka energi potensial pegas tersebut menjadi 1,75 Joule.

Contoh soal energi potensial listrik

1. Terdapat dua buah muatan A dan B memiliki jarak sebesar 2 meter. Muatan A mempunyai q sebesar +10 μC, sementara muatan B mempunyai q sebesar -4 μC. Maka berapakah perubahan energi potensial muatan B pada saat bergerak ke muatan A?

Jawaban:

diketahui bahwa muatan A = +10 x 10^-6 C dan muatan B = -4 x 10^-6 C. Jika kamu masih ingat, maka konstanta Coulomb adalah 9 x 10^9 Nm^2/C^2

Sehingga:
Ep = k (Q.q)/r

Ep = 9 x 10^9 (10 x 10^9 . 4 x 10^-6) / 2

 

Setelah dihitung maka:

Ep = 9 x 10^9 (40 x 10^3) / 2

Ep = 9 x 10^9 . 20 x 10^3 = 180 x 10^12 J

Maka, Energi Potensial Listrik muatan tersebut adalah 180 x 10^12 Joule.

Contoh soal energi potensial