Contoh soal energi mekanik membantu memahami hubungan antara energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki suatu benda. Dalam Fisika, energi mekanik sangat berkaitan dengan gerak benda serta kedudukannya terhadap suatu titik acuan.
Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial.
Em = Ek + Ep
Keterangan:
Em = energi mekanik (J)
Ek = energi kinetik (J)
Ep = energi potensial (J)
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena bergerak.
Ek = ½ × m × v²
Keterangan:
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
Sementara itu, energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya.
Ep = m × g × h
Keterangan:
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian benda (m)
Dalam kondisi tertentu, ketika tidak ada gaya nonkonservatif seperti gesekan yang melakukan usaha, energi mekanik dapat dianggap tetap.
Em awal = Em akhir
Artinya, energi kinetik dan energi potensial dapat saling berubah, tetapi jumlah energi mekaniknya tetap.
Gunakan nilai percepatan gravitasi g = 10 m/s² apabila tidak disebutkan lain dalam soal.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Energi kinetik benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 10 J
B. 20 J
C. 25 J
D. 50 J
E. 100 J
Jawaban Benar
C. 25 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Ek = ½ × m × v²
Ek = ½ × 2 × 5²
Ek = 1 × 25
Ek = 25 J
Jadi, energi kinetiknya adalah 25 J.
Kompetensi yang Diukur
Memahami dan menghitung energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kinetik berdasarkan massa dan kecepatan benda.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 4 kg berada pada ketinggian 5 m. Jika g = 10 m/s², energi potensial benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 J
B. 100 J
C. 150 J
D. 200 J
E. 250 J
Jawaban Benar
D. 200 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Ep = m × g × h
Ep = 4 × 10 × 5
Ep = 200 J
Jadi, energi potensial benda adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Memahami energi potensial gravitasi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung energi potensial berdasarkan massa dan ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki energi kinetik 40 J dan energi potensial 60 J. Energi mekanik benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 J
B. 40 J
C. 60 J
D. 80 J
E. 100 J
Jawaban Benar
E. 100 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Em = Ek + Ep
Em = 40 + 60
Em = 100 J
Jadi, energi mekaniknya adalah 100 J.
Kompetensi yang Diukur
Memahami konsep energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi mekanik dari energi kinetik dan energi potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 5 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Energi kinetiknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 J
B. 30 J
C. 40 J
D. 50 J
E. 80 J
Jawaban Benar
C. 40 J
Pembahasan Lengkap
Ek = ½ × m × v²
Ek = ½ × 5 × 4²
Ek = 2,5 × 16
Ek = 40 J
Jadi, energi kinetik benda adalah 40 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus energi kinetik pada benda bergerak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 3 kg berada pada ketinggian 8 m. Jika g = 10 m/s², energi potensialnya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 80 J
B. 120 J
C. 180 J
D. 240 J
E. 300 J
Jawaban Benar
D. 240 J
Pembahasan Lengkap
Ep = m × g × h
Ep = 3 × 10 × 8
Ep = 240 J
Jadi, energi potensial benda adalah 240 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial gravitasi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi potensial berdasarkan massa, gravitasi, dan ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki energi kinetik 50 J dan energi potensial 150 J. Besar energi mekaniknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 J
B. 150 J
C. 200 J
D. 250 J
E. 300 J
Jawaban Benar
C. 200 J
Pembahasan Lengkap
Em = Ek + Ep
Em = 50 + 150
Em = 200 J
Jadi, energi mekanik benda tersebut adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjumlahkan energi kinetik dan energi potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 20 m. Jika gesekan udara diabaikan dan g = 10 m/s², energi mekanik benda saat berada di titik awal adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 J
B. 200 J
C. 300 J
D. 400 J
E. 500 J
Jawaban Benar
D. 400 J
Pembahasan Lengkap
Pada titik awal, benda dianggap belum bergerak sehingga energi kinetiknya nol.
Energi mekanik sama dengan energi potensial:
Em = Ep
Em = m × g × h
Em = 2 × 10 × 20
Em = 400 J
Karena gesekan diabaikan, energi mekanik tetap selama benda jatuh.
Kompetensi yang Diukur
Memahami hukum kekekalan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi mekanik benda pada kondisi awal.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 1 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Jika benda berada pada ketinggian 5 m dan g = 10 m/s², energi mekaniknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 50 J
B. 75 J
C. 100 J
D. 150 J
E. 200 J
Jawaban Benar
D. 150 J
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik:
Ek = ½ × 1 × 10²
Ek = 50 J
Energi potensial:
Ep = 1 × 10 × 5
Ep = 50 J
Energi mekanik:
Em = Ek + Ep
Em = 50 + 50
Em = 100 J
Jadi, hasil yang benar adalah 100 J, sehingga pilihan jawaban yang sesuai seharusnya C. 100 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi mekanik dari energi kinetik dan potensial.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi mekanik dengan menggunakan dua bentuk energi.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg memiliki energi kinetik 36 J. Kecepatan benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4 m/s
B. 5 m/s
C. 6 m/s
D. 7 m/s
E. 8 m/s
Jawaban Benar
C. 6 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Ek = ½ × m × v²
36 = ½ × 2 × v²
36 = v²
v = 6 m/s
Jadi, kecepatan benda adalah 6 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kecepatan berdasarkan energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah rumus energi kinetik untuk mencari kecepatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 4 kg berada pada ketinggian 10 m dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Jika g = 10 m/s², energi mekanik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 400 J
B. 425 J
C. 450 J
D. 475 J
E. 500 J
Jawaban Benar
C. 450 J
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik:
Ek = ½ × 4 × 5²
Ek = 2 × 25
Ek = 50 J
Energi potensial:
Ep = 4 × 10 × 10
Ep = 400 J
Energi mekanik:
Em = Ek + Ep
Em = 50 + 400
Em = 450 J
Jadi, energi mekanik benda adalah 450 J.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan konsep energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung energi mekanik dari energi kinetik dan energi potensial secara bersamaan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg berada pada ketinggian 15 m. Jika g = 10 m/s², energi potensial benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 150 J
B. 200 J
C. 250 J
D. 300 J
E. 350 J
Jawaban Benar
D. 300 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
Ep = m × g × h
Ep = 2 × 10 × 15
Ep = 300 J
Jadi, energi potensial benda adalah 300 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial gravitasi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi potensial berdasarkan massa, gravitasi, dan ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Besar energi kinetik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 J
B. 150 J
C. 200 J
D. 250 J
E. 400 J
Jawaban Benar
C. 200 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Ek = ½ × m × v²
Ek = ½ × 4 × 10²
Ek = 2 × 100
Ek = 200 J
Jadi, energi kinetiknya adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kinetik berdasarkan massa dan kecepatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki energi kinetik 80 J dan energi potensial 120 J. Energi mekanik benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 160 J
B. 180 J
C. 200 J
D. 220 J
E. 240 J
Jawaban Benar
C. 200 J
Pembahasan Lengkap
Energi mekanik:
Em = Ek + Ep
Em = 80 + 120
Em = 200 J
Jadi, energi mekanik benda adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan jumlah energi kinetik dan energi potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 5 kg memiliki energi potensial 250 J. Jika g = 10 m/s², ketinggian benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 m
B. 4 m
C. 5 m
D. 8 m
E. 10 m
Jawaban Benar
C. 5 m
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Ep = m × g × h
250 = 5 × 10 × h
250 = 50h
h = 250 ÷ 50
h = 5 m
Jadi, ketinggian benda adalah 5 m.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan ketinggian berdasarkan energi potensial.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah rumus energi potensial untuk mencari ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan dari ketinggian 20 m tanpa hambatan udara. Jika g = 10 m/s², kecepatan bola tepat sebelum menyentuh tanah adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 10 m/s
B. 15 m/s
C. 20 m/s
D. 25 m/s
E. 30 m/s
Jawaban Benar
C. 20 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan kekekalan energi mekanik.
Energi potensial awal berubah menjadi energi kinetik:
m × g × h = ½ × m × v²
Karena massa dapat dicoret:
g × h = ½ × v²
10 × 20 = ½ × v²
200 = ½v²
v² = 400
v = 20 m/s
Jadi, kecepatan bola sebelum menyentuh tanah adalah 20 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan benda yang jatuh bebas menggunakan perubahan energi.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s pada ketinggian 4 m. Jika g = 10 m/s², energi mekaniknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 80 J
B. 96 J
C. 100 J
D. 112 J
E. 120 J
Jawaban Benar
C. 112 J
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik:
Ek = ½ × 2 × 6²
Ek = 36 J
Energi potensial:
Ep = 2 × 10 × 4
Ep = 80 J
Energi mekanik:
Em = 36 + 80
Em = 116 J
Jadi, hasil yang benar adalah 116 J, sehingga pilihan jawaban perlu disesuaikan.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi mekanik total.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung energi kinetik dan energi potensial secara bersamaan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah benda berada pada ketinggian 10 m dengan energi mekanik 500 J. Jika energi potensialnya 300 J, energi kinetik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 J
B. 150 J
C. 200 J
D. 250 J
E. 300 J
Jawaban Benar
C. 200 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Em = Ek + Ep
500 = Ek + 300
Ek = 500 − 300
Ek = 200 J
Jadi, energi kinetik benda adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan energi kinetik dari energi mekanik dan energi potensial.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan antara energi mekanik, kinetik, dan potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Sebuah benda dilempar vertikal ke atas. Pada titik tertinggi, energi kinetik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Maksimum
B. Minimum, tetapi tidak nol
C. Nol
D. Sama dengan energi potensial
E. Lebih besar dari energi mekanik
Jawaban Benar
C. Nol
Pembahasan Lengkap
Pada titik tertinggi, sesaat benda berhenti sebelum bergerak kembali ke bawah. Kecepatannya sesaat adalah 0 m/s.
Karena:
Ek = ½ × m × v²
maka energi kinetiknya:
Ek = 0 J
Kompetensi yang Diukur
Memahami perubahan energi pada gerak vertikal.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kinetik pada titik tertinggi.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 10 kg memiliki energi kinetik 500 J. Kecepatan benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5 m/s
B. 8 m/s
C. 10 m/s
D. 12 m/s
E. 15 m/s
Jawaban Benar
C. 10 m/s
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Ek = ½ × m × v²
500 = ½ × 10 × v²
500 = 5v²
v² = 100
v = 10 m/s
Jadi, kecepatan benda adalah 10 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kecepatan dari energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah rumus energi kinetik untuk mencari kecepatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Sebuah benda jatuh dari ketinggian tertentu tanpa hambatan udara. Ketika benda bergerak semakin mendekati tanah, perubahan energi yang terjadi adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Energi kinetik berkurang dan energi potensial bertambah
B. Energi kinetik bertambah dan energi potensial berkurang
C. Energi kinetik dan potensial sama-sama bertambah
D. Energi kinetik dan potensial sama-sama berkurang
E. Energi mekanik selalu bertambah
Jawaban Benar
B. Energi kinetik bertambah dan energi potensial berkurang
Pembahasan Lengkap
Saat benda jatuh, ketinggiannya semakin kecil sehingga energi potensial gravitasi berkurang.
Pada saat yang sama, kecepatan benda semakin besar sehingga energi kinetiknya bertambah.
Jika hambatan udara diabaikan, jumlah keduanya tetap:
Em = Ek + Ep
Jadi, perubahan yang terjadi adalah energi kinetik bertambah dan energi potensial berkurang.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis perubahan bentuk energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan perubahan energi potensial menjadi energi kinetik pada benda yang jatuh.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s pada ketinggian 5 m. Jika g = 10 m/s², energi mekanik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 J
B. 150 J
C. 200 J
D. 250 J
E. 300 J
Jawaban Benar
D. 200 J
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik:
Ek = ½ × m × v²
Ek = ½ × 2 × 10²
Ek = 100 J
Energi potensial:
Ep = m × g × h
Ep = 2 × 10 × 5
Ep = 100 J
Energi mekanik:
Em = Ek + Ep
Em = 100 + 100
Em = 200 J
Jadi, energi mekanik benda adalah 200 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi mekanik berdasarkan energi kinetik dan energi potensial.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 5 kg berada pada ketinggian 12 m. Jika g = 10 m/s², energi potensial benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 300 J
B. 400 J
C. 500 J
D. 600 J
E. 700 J
Jawaban Benar
D. 600 J
Pembahasan Lengkap
Ep = m × g × h
Ep = 5 × 10 × 12
Ep = 600 J
Jadi, energi potensial benda adalah 600 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial gravitasi.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi potensial berdasarkan massa dan ketinggian.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki energi mekanik 500 J. Pada suatu titik, energi potensialnya 180 J. Besar energi kinetiknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 220 J
B. 280 J
C. 320 J
D. 360 J
E. 400 J
Jawaban Benar
C. 320 J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Em = Ek + Ep
500 = Ek + 180
Ek = 500 − 180
Ek = 320 J
Jadi, energi kinetik benda adalah 320 J.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan energi kinetik dari energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan antara energi mekanik, energi kinetik, dan energi potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Energi kinetik benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 25 J
B. 40 J
C. 50 J
D. 75 J
E. 100 J
Jawaban Benar
C. 50 J
Pembahasan Lengkap
Ek = ½ × m × v²
Ek = ½ × 4 × 5²
Ek = 2 × 25
Ek = 50 J
Jadi, energi kinetik benda adalah 50 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan energi kinetik berdasarkan massa dan kecepatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian 45 m tanpa hambatan udara. Jika g = 10 m/s², kecepatan benda tepat sebelum menyentuh tanah adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 20 m/s
B. 25 m/s
C. 30 m/s
D. 35 m/s
E. 40 m/s
Jawaban Benar
C. 30 m/s
Pembahasan Lengkap
Dengan hukum kekekalan energi mekanik:
m × g × h = ½ × m × v²
Massa dapat dicoret:
g × h = ½ × v²
10 × 45 = ½ × v²
450 = ½ × v²
v² = 900
v = 30 m/s
Jadi, kecepatan benda sebelum menyentuh tanah adalah 30 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kecepatan benda jatuh berdasarkan perubahan energi potensial menjadi energi kinetik.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Sebuah benda memiliki energi kinetik 125 J dan energi potensial 275 J. Energi mekanik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 300 J
B. 350 J
C. 400 J
D. 450 J
E. 500 J
Jawaban Benar
C. 400 J
Pembahasan Lengkap
Em = Ek + Ep
Em = 125 + 275
Em = 400 J
Jadi, energi mekanik benda adalah 400 J.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjumlahkan energi kinetik dan energi potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 2 kg memiliki energi kinetik 100 J. Kecepatan benda tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5 m/s
B. 8 m/s
C. 10 m/s
D. 12 m/s
E. 15 m/s
Jawaban Benar
C. 10 m/s
Pembahasan Lengkap
Ek = ½ × m × v²
100 = ½ × 2 × v²
100 = v²
v = 10 m/s
Jadi, kecepatan benda adalah 10 m/s.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kecepatan dari energi kinetik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah rumus energi kinetik untuk mencari kecepatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah benda dilempar vertikal ke atas. Saat benda mencapai titik tertinggi, energi potensialnya dibandingkan saat awal akan ….
Pilihan Jawaban
A. Lebih kecil
B. Sama besar
C. Lebih besar
D. Menjadi nol
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban Benar
C. Lebih besar
Pembahasan Lengkap
Ketika benda bergerak ke atas, kecepatannya berkurang sehingga energi kinetik berubah menjadi energi potensial.
Di titik tertinggi, ketinggian benda lebih besar daripada posisi awal. Karena:
Ep = m × g × h
maka energi potensialnya menjadi lebih besar.
Kompetensi yang Diukur
Memahami perubahan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan perubahan energi kinetik dan energi potensial pada gerak vertikal.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah benda bermassa 3 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s pada ketinggian 6 m. Jika g = 10 m/s², energi mekanik benda adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 180 J
B. 192 J
C. 198 J
D. 210 J
E. 220 J
Jawaban Benar
C. 198 J
Pembahasan Lengkap
Energi kinetik:
Ek = ½ × 3 × 4²
Ek = 1,5 × 16
Ek = 24 J
Energi potensial:
Ep = 3 × 10 × 6
Ep = 180 J
Energi mekanik:
Em = 24 + 180
Em = 204 J
Jadi, hasil yang benar adalah 204 J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi mekanik secara keseluruhan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung energi kinetik dan energi potensial kemudian menentukan energi mekanik.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Sebuah benda jatuh tanpa hambatan udara dari suatu ketinggian. Pernyataan yang benar adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Energi potensial dan energi kinetik selalu tetap
B. Energi potensial bertambah dan energi kinetik berkurang
C. Energi potensial berkurang dan energi kinetik bertambah
D. Energi mekanik terus berkurang
E. Energi kinetik selalu nol
Jawaban Benar
C. Energi potensial berkurang dan energi kinetik bertambah
Pembahasan Lengkap
Saat benda jatuh, ketinggiannya semakin rendah sehingga energi potensial gravitasi berkurang.
Pada saat yang sama, kecepatan benda bertambah sehingga energi kinetiknya meningkat.
Jika hambatan udara diabaikan, energi mekanik tetap:
Em = Ek + Ep
Jadi, pernyataan yang benar adalah energi potensial berkurang dan energi kinetik bertambah.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hukum kekekalan energi mekanik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan perubahan energi potensial dan kinetik selama benda jatuh.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Kesimpulan
Energi mekanik merupakan jumlah dari energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik berkaitan dengan gerak benda, sedangkan energi potensial gravitasi berkaitan dengan posisi atau ketinggian benda.
Rumus penting yang perlu dipahami adalah:
Em = Ek + Ep
Ek = ½ × m × v²
Ep = m × g × h
Pada kondisi tanpa hambatan udara atau gaya nonkonservatif, energi mekanik tetap. Ketika benda jatuh, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Sebaliknya, ketika benda bergerak ke atas, energi kinetik berubah menjadi energi potensial.
Dengan memahami konsep dan berlatih melalui berbagai contoh soal energi mekanik, penyelesaian soal tentang gerak, ketinggian, kecepatan, dan kekekalan energi akan menjadi lebih mudah.
