Energi kinetik saat kelapa yang massanya 2 kg berada pada ketinggian 4 m dari tanah adalah

Buah kelapa jatuh dari pohon seperti gambar berikut!

Energi kinetik saat kelapa yang massanya 2 kg berada pada ketinggian 4 m dari tanah adalah …. (g = 10 m/s²)
A. 80 J
B. 180 J
C. 320 J
D. 480 J

Jawab: C

Besar energi mekanik di setiap titik adalah sama, dimana besarnya merupakan penjumlahan antara energi potensial (E_p) dan energi kinetik (E_k) di suatu titik yang sama. Rumus energi mekanik di setiap titik secara matematis adalah Em = Ep + Ek.

Pada kondisi awal (saat ketinggian h = 20 m), besar energi potensial adalah maksimal dan energi kinetik adalah nol (karena kecepatan awal benda sama dengan 0). Sedangkan saat benda di bawah (ketika h = 0), nilai energi potensial akan sama dengan 0 dan energi kinetik akan bernilai paling besar, di mana besarnya sama dengan energi potensial saat benda berada di ketinggian 20 m.

Dari soal dapat diketahui beberapa nilai berikut:

• m = 2 kg
• h_A = 20 m
• h_B = 4 m
• v_A = 0 m/s²
• g = 10 m/s²

Tanya:
Berpakah energi kinetik saat kelapa yang massanya 2 kg berada pada ketinggian 4 m dari tanah?

Besar energi mekanik di titik A (Em_A) sama dengan energi mekanik di titik B (Em_B): Em_A = Em_B
Ep_A + Ek_A = Ep_B + Ek_B
m × g × h_A + ½ × m × v_A² = m × g × h_B + Ek_B
2 × 10 × 20 + ½ × 2 × 0² = 2 × 10 × 4 + Ek_B
400 + 0 = 80 + Ek_B
Ek_B = 400 – 80 = 320 Joule

Jadi, energi kinetik saat kelapa yang massanya 2 kg berada pada ketinggian 4 m dari tanah adalah 320 J.