Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Energi
Monday, 6 February 2017
gammafisblog.blogspot.com - kali ini saya kembali menyapa sahabat SMA yang ingin belajar tentang fisika. Baik pokok pembahasan kali ini mengenaik Hukum kekekalan energi mekanik, disini kita akan mempelajari tentang besaran-besaran fisis yang terkait dalam hukum kekekalan energi.
Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam ilmu fisika dan jiga di bidang ilmu lain. Konsep energi juga dapat menyelesaikan suatu permasalahan yang mungkit rumit diselesaikan dengan menggunakan Hukum Newton.
Energi ada di seluruh alam semesta ini. Setiap kejadian atau proses yang terjadi dialam semesta ini melibatkan energi baik itu tranvers energi ataupun transformasi energi.
Berbagai bentuk energi, yaitu : Energi Kinetik(Hasil transformasi Gerak Sistem), Energi Panas(Hasil transformasi Suhu Sistem), kimia(Hasil transformasi Zat Kimia Sistem), nuklir, gelombang, gravitasi dan energi elektromagnetik.
Kita tahu bahwa "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya bisa di transver ataupun dirubah (Transformasi) dari bentuk yang satu kebentuk yang lain".
Energi mekanik adalah jumlah antara perubahan energi suatu sistem akibat perubahan kecepatan (dEK) dan perubahan energi sistem akibat perubahan ketinggian (dU). Secara sederhana Energi mekanik adalah Hasil penjumlahan Energi Kinetik (dEK) dan Energi Potensial (dU). Hukum kekelan energi mekanik menyatakan bahwa Energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir (EMi = EMf)
Berikut adalah persamaan minimal untuk mempelajari Energi Mekanik.
Energi Potensial:
U = Mgh
∆U = M*g*[hf-hi]
Keterangan :
U adalah energi Potensial(J)
M adalah massa benda(Kg)
h adalh ketinggian suatu benda dari permukaan tanah(m)
Energi Mekanik:
K = 1/2 MV^2
Keterangan:
K adalah energi Kinetik
V adalh kecepatan benda atau sistem(m/s)
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui ; Maka Kf - Ki = -[Uf - Ui] sehingga diperoleh : ∆K = -∆U
Keterangan:
EMf adalah Energi Mekanik akhir (f, final)
EMi adalah Energi Mekanik awal (i, inersia)
Perlu dipahami konsep:
GLBB (persamaan ini sangat sering digunakan dalam menyelesaikan soal Ujian Nasional SMA)
Perbandingan Energi Kineti dan Potensial suatu benda pada titik tertentu untuk gerak jatuh bebas:
K/U = [1/2 M V^2] / [Mgh] = V^2 / 2gh
V^2 = V0^2 + 2g*dh; untuk benda jatuh bebas V0 = 0, maka di peroleh :
K : U = ∆h : h
Contoh Soal :
1. Sebuah kelapa bermassa 2 Kg yang jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas permukaan bumi. Apabila percepatan gravitasi adalah 10 m/s, tentukan energi kinetik yang dimiliki buah kelapa pada ketinggian 5m di atas permukaan tanah adalah : ...
A. 200 J
B. 150 J
C. 100 J
D. 80 J
E. 50 J
Jawaban : C
Solusi :
Diketahui :
M = 2 Kg
hi = 10 m
g = 10 m/s2
hf = 5 m
Ditanya EK pada ketinggian 5 m
Jawab :
Gunakan Persamaan Hubungan Energi Kinetik dan Energi Potensial.
∆K = - ∆E
Kf - Ki = -M*g*dh = -M*g*[hf-hi], karena buah kelapa jatuh bebas artinya Vi = 0, sehingga Ki = 0. jadi
Kf = -2*10[5-10] = 100 j
Jadi, EK pada ketinggian 5 m adalah 100 j
2. Dua buah benda A dan B yang keduanya bermassa m Kg jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar :...
A. 2MV^2
B. MV^2
C. 3/4 MV^2
D. 1/2 MV^2
E. 1/4 MV^2
Jawaban : B
Solusi :
diketahui:
Massa Benda : M
ha = h
hb = 2h
va = v
Ditanya : Benda B akan menyentuh tanah dengan Energi Kinetik sebesar = ...?
Jawab :
∆K= -∆U
Gunakan Konsep Perbandingan
Ka/Kb = ∆Ua/∆Ub = (M*g*ha) / (M*g*hb) = h / 2h = 1/2
Kb = 2Ka = 2*1/2 M V^2 = M V^2
Jadi Benda B akan menyentuh tanah dengan Energi Kinetik sebesar M V^2
3. Sebuah bola bermassa 0.1 Kg dilempar secara mendatar dengan kecapatan 6 m/s dari atap gedung setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut adalah 10 m/s2, tentukan energi kinetik bola pada ketinggian 2 m.
A. 6.8 J
B. 4.8 J
C. 3.8 J
D. 3.0 J
E. 2.0 J
Jawaban : B
Solusi :
Diketahui :
M = 0.1 Kg
Vi = 6 m/s
hi = 5 m
hf = 2 m
Ditannya : Kf = ...?
Gunakan Hukum Kekekalan Energi Mekanik
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui
Kf = Ki + [Ui - Uf]
Kf = 1/2 M*V^2 + mg[hi - hf] = 1/2 (0.1*6^2) + 0.1*10[5 - 2]
Kf = 1.8 + 3 = 4.8 J
Jadi Energi Kinetik Pada Ketinggian 2 m adalah 4.8 J
4. Benda bermassa 5 Kg jatuh bebas dari A seperti pada gambar. Jika g = 10 m/s, maka besarnya energi kinetik benda pada saat di B adalah :...
A. 500 J
B. 1000 J
C. 1500 J
D. 2000 J
E. 2500 J
Jawaban : C
Solusi :
Diketahui :
M = 5Kg
hi = 40 m
hf = 10 m
g = 10 m/s2
ditanya : Kb =...?
Gunakan persamaan hubungan energi kinetik dan potensial :
∆K = - ∆U ; Kerna benda jatuh bebas artinya Vi = 0 , maka Ki = 0, sehingga diperoleh:
Kf - Ki = - [Uf - Ui], dimana energi kinetik akhir (Kf = Kb), sehingga
Kb = - M*g [hf - hi] = -5*10[10 - 40]
Kb = 1500 J
Jadi, Besar energi kinetik di titik B adalah 1500 J
5. Sebuah bola bermassa 0.5 Kg ditembakkan vertikal keatas. Kecapatan bola saat ditembakka sebesar 4 m/s. Besarnya Energi potensial di titik tertinggi yang dicapai bola tersebut adalah :
A. 2 J
B. 4 J
C. 8 J
D. 12 J
E. 20 J
Jawaban : B
Jawab:
Diketahui:
M = 5 Kg
Vi = 4 M/s
Ditanya : Uf (Energi Potensial di titik tertinggi) = ...?
Gunakan Hukum Kekesalan Energi Mekanik :
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui
Uf = Ki-Kf + Ui
Konsep:
Perlu dipahami bahwa kecepatan benda saat berada pada posisi tertinggi adalah 0 (Vf = 0, maka Kf = 0) dan Ketingian awal benda hi = 0, maka Ui = 0, sehingga di peroleh:
Uf = Ki = 1/2 M*V^2 = 0.5*0.5*(4^2) = 4 J
Jadi Energi potensial di titik tertinggi Uf adalah 4 J
6. Sebuah benda dengan massa 1 Kg di doring dari permukkan meja hingga kecapatan benda saa lepas dari bibir meja adalah 2 m/s. Jika g = 10 m/s2, energi mekanik benda pada saat ketinggian dari tanah 1 meter adalah :...
A. 2 J
B. 10 J
C. 12 J
D. 22 J
E. 24 J
Jawaban : D
Solusi:
Diketahui:
M = 1 Kg
Vi = 2 M/s
g = 10 m/s2
hi = 2 m
hf = 1 m
Ditanya : EM =...?
Gunakan Persamaan Energi Mekanik.
Perlu diingat Bahwa Hukum kekekalan energi mekanik, menyatakan bahwa energi mekanik akhir sama dengan energi mekanik awal, jadi energi mekanik pada saat ketinggian 2 m sama dengan energi mekanik pada saat ketinggian 1 m. Sehingga di peroleh:
EM = Ki + Ui = 1/2 MVi^2 + M*g*hi = 0.5*1*2^2 + 1*10*2 = 2 + 20 = 22 J
Jadi, Energi mekanik sistem adalah 22 J.
Lebih lengkapnya teman teman dapat mendownload soalnya melalui link berikut :
Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Tahun 2015
Itulah artikel mengenai "Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Energi".Semoga artikel ini bermanfaat bagi teman teman. Jika ada pertanyan atau masih kurang jelas terhadap apa yang telah saya jelaskan silahkan bertanya. Dan Jangan lupa di like dan di share artilel ini ke teman temannya. Bagi sahabat SMA semoga berhasil Ujiannya.
Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Energi
Apa itu energi?Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam ilmu fisika dan jiga di bidang ilmu lain. Konsep energi juga dapat menyelesaikan suatu permasalahan yang mungkit rumit diselesaikan dengan menggunakan Hukum Newton.
Energi ada di seluruh alam semesta ini. Setiap kejadian atau proses yang terjadi dialam semesta ini melibatkan energi baik itu tranvers energi ataupun transformasi energi.
Berbagai bentuk energi, yaitu : Energi Kinetik(Hasil transformasi Gerak Sistem), Energi Panas(Hasil transformasi Suhu Sistem), kimia(Hasil transformasi Zat Kimia Sistem), nuklir, gelombang, gravitasi dan energi elektromagnetik.
Kita tahu bahwa "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya bisa di transver ataupun dirubah (Transformasi) dari bentuk yang satu kebentuk yang lain".
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik adalah jumlah antara perubahan energi suatu sistem akibat perubahan kecepatan (dEK) dan perubahan energi sistem akibat perubahan ketinggian (dU). Secara sederhana Energi mekanik adalah Hasil penjumlahan Energi Kinetik (dEK) dan Energi Potensial (dU). Hukum kekelan energi mekanik menyatakan bahwa Energi mekanik awal sama dengan energi mekanik akhir (EMi = EMf)
Berikut adalah persamaan minimal untuk mempelajari Energi Mekanik.
Energi Potensial:
U = Mgh
∆U = M*g*[hf-hi]
Keterangan :
U adalah energi Potensial(J)
M adalah massa benda(Kg)
h adalh ketinggian suatu benda dari permukaan tanah(m)
Energi Mekanik:
K = 1/2 MV^2
Keterangan:
K adalah energi Kinetik
V adalh kecepatan benda atau sistem(m/s)
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui ; Maka Kf - Ki = -[Uf - Ui] sehingga diperoleh : ∆K = -∆U
Keterangan:
EMf adalah Energi Mekanik akhir (f, final)
EMi adalah Energi Mekanik awal (i, inersia)
Perlu dipahami konsep:
GLBB (persamaan ini sangat sering digunakan dalam menyelesaikan soal Ujian Nasional SMA)
Perbandingan Energi Kineti dan Potensial suatu benda pada titik tertentu untuk gerak jatuh bebas:
K/U = [1/2 M V^2] / [Mgh] = V^2 / 2gh
V^2 = V0^2 + 2g*dh; untuk benda jatuh bebas V0 = 0, maka di peroleh :
K : U = ∆h : h
Contoh Soal :
1. Sebuah kelapa bermassa 2 Kg yang jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas permukaan bumi. Apabila percepatan gravitasi adalah 10 m/s, tentukan energi kinetik yang dimiliki buah kelapa pada ketinggian 5m di atas permukaan tanah adalah : ...
A. 200 J
B. 150 J
C. 100 J
D. 80 J
E. 50 J
Jawaban : C
Solusi :
Diketahui :
M = 2 Kg
hi = 10 m
g = 10 m/s2
hf = 5 m
Ditanya EK pada ketinggian 5 m
Jawab :
Gunakan Persamaan Hubungan Energi Kinetik dan Energi Potensial.
∆K = - ∆E
Kf - Ki = -M*g*dh = -M*g*[hf-hi], karena buah kelapa jatuh bebas artinya Vi = 0, sehingga Ki = 0. jadi
Kf = -2*10[5-10] = 100 j
Jadi, EK pada ketinggian 5 m adalah 100 j
2. Dua buah benda A dan B yang keduanya bermassa m Kg jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar :...
A. 2MV^2
B. MV^2
C. 3/4 MV^2
D. 1/2 MV^2
E. 1/4 MV^2
Jawaban : B
Solusi :
diketahui:
Massa Benda : M
ha = h
hb = 2h
va = v
Ditanya : Benda B akan menyentuh tanah dengan Energi Kinetik sebesar = ...?
Jawab :
∆K= -∆U
Gunakan Konsep Perbandingan
Ka/Kb = ∆Ua/∆Ub = (M*g*ha) / (M*g*hb) = h / 2h = 1/2
Kb = 2Ka = 2*1/2 M V^2 = M V^2
Jadi Benda B akan menyentuh tanah dengan Energi Kinetik sebesar M V^2
3. Sebuah bola bermassa 0.1 Kg dilempar secara mendatar dengan kecapatan 6 m/s dari atap gedung setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut adalah 10 m/s2, tentukan energi kinetik bola pada ketinggian 2 m.
A. 6.8 J
B. 4.8 J
C. 3.8 J
D. 3.0 J
E. 2.0 J
Jawaban : B
Solusi :
Diketahui :
M = 0.1 Kg
Vi = 6 m/s
hi = 5 m
hf = 2 m
Ditannya : Kf = ...?
Gunakan Hukum Kekekalan Energi Mekanik
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui
Kf = Ki + [Ui - Uf]
Kf = 1/2 M*V^2 + mg[hi - hf] = 1/2 (0.1*6^2) + 0.1*10[5 - 2]
Kf = 1.8 + 3 = 4.8 J
Jadi Energi Kinetik Pada Ketinggian 2 m adalah 4.8 J
4. Benda bermassa 5 Kg jatuh bebas dari A seperti pada gambar. Jika g = 10 m/s, maka besarnya energi kinetik benda pada saat di B adalah :...
A. 500 J
B. 1000 J
C. 1500 J
D. 2000 J
E. 2500 J
Jawaban : C
Solusi :
Diketahui :
M = 5Kg
hi = 40 m
hf = 10 m
g = 10 m/s2
ditanya : Kb =...?
Gunakan persamaan hubungan energi kinetik dan potensial :
∆K = - ∆U ; Kerna benda jatuh bebas artinya Vi = 0 , maka Ki = 0, sehingga diperoleh:
Kf - Ki = - [Uf - Ui], dimana energi kinetik akhir (Kf = Kb), sehingga
Kb = - M*g [hf - hi] = -5*10[10 - 40]
Kb = 1500 J
Jadi, Besar energi kinetik di titik B adalah 1500 J
5. Sebuah bola bermassa 0.5 Kg ditembakkan vertikal keatas. Kecapatan bola saat ditembakka sebesar 4 m/s. Besarnya Energi potensial di titik tertinggi yang dicapai bola tersebut adalah :
A. 2 J
B. 4 J
C. 8 J
D. 12 J
E. 20 J
Jawaban : B
Jawab:
Diketahui:
M = 5 Kg
Vi = 4 M/s
Ditanya : Uf (Energi Potensial di titik tertinggi) = ...?
Gunakan Hukum Kekesalan Energi Mekanik :
EMf = EMi
Kf + Uf = Ki + Ui
Uf = Ki-Kf + Ui
Konsep:
Perlu dipahami bahwa kecepatan benda saat berada pada posisi tertinggi adalah 0 (Vf = 0, maka Kf = 0) dan Ketingian awal benda hi = 0, maka Ui = 0, sehingga di peroleh:
Uf = Ki = 1/2 M*V^2 = 0.5*0.5*(4^2) = 4 J
Jadi Energi potensial di titik tertinggi Uf adalah 4 J
6. Sebuah benda dengan massa 1 Kg di doring dari permukkan meja hingga kecapatan benda saa lepas dari bibir meja adalah 2 m/s. Jika g = 10 m/s2, energi mekanik benda pada saat ketinggian dari tanah 1 meter adalah :...
A. 2 J
B. 10 J
C. 12 J
D. 22 J
E. 24 J
Jawaban : D
Solusi:
Diketahui:
M = 1 Kg
Vi = 2 M/s
g = 10 m/s2
hi = 2 m
hf = 1 m
Ditanya : EM =...?
Gunakan Persamaan Energi Mekanik.
Perlu diingat Bahwa Hukum kekekalan energi mekanik, menyatakan bahwa energi mekanik akhir sama dengan energi mekanik awal, jadi energi mekanik pada saat ketinggian 2 m sama dengan energi mekanik pada saat ketinggian 1 m. Sehingga di peroleh:
EM = Ki + Ui = 1/2 MVi^2 + M*g*hi = 0.5*1*2^2 + 1*10*2 = 2 + 20 = 22 J
Jadi, Energi mekanik sistem adalah 22 J.
Lebih lengkapnya teman teman dapat mendownload soalnya melalui link berikut :
Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Tahun 2015
Itulah artikel mengenai "Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Energi".Semoga artikel ini bermanfaat bagi teman teman. Jika ada pertanyan atau masih kurang jelas terhadap apa yang telah saya jelaskan silahkan bertanya. Dan Jangan lupa di like dan di share artilel ini ke teman temannya. Bagi sahabat SMA semoga berhasil Ujiannya.