17 Contoh Soal Energi Potensial Lengkap dengan Pembahasannya
JAKARTA, iNews.id - Contoh soal energi potensial lengkap dengan jawabannya berikut ini bisa dijadikan sebagai bahan belajar para peserta didik sebelum menghadapi ujian.
Mengutip Surya (2011), pada bukunya yang berjudul IPA Fisika Gasing SMP/MTs Kelas VIII, energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya. Energi potensial disebut juga dengan energi diam sebab benda yang dalam keadaan diam bisa memiliki energi.
Rumus Energi Potensial
Adapun, energi potensial terbagi menjadi tiga jenis. Di antaranya, energi potensial gravitasi, energi potensial listrik, dan energi potensial elastis. Berikut rumus-rumusnya:
a. Rumus Energi Potensial Gravitasi:
Ep = m.g.h
Keterangan:
Ep = energi potensial
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m).
b. Rumus Energi Potensial Pegas (Elastis):
Ep = 1/2.k.x2
Keterangan:
Ep = energi potensial
k = konstanta coulomb
x = perubahan posisi (meter)
3. Rumus Energi Potensial Listrik:
Ep = Ep = [k.(Q1.Q2)]/r
Keterangan:
Ep = energi potensial
k = konstanta coulomb
Q1 dan Q2 = muatan listrik dua objek (dalam coulomb)
r = jarak antara dua objek (meter).
Contoh Soal Energi Potensial
Melansir berbagai sumber, Selasa (5/11/2024), berikut contoh soal energi potensial yang bisa dipelajari dan dipahami siswa.
1. Seorang buruh pelabuhan yang tingginya 1,5 meter mengangkat sekarung beras yang bermassa 50 kg dari permukaan tanah dan memberikan kepada seorang temannya yang berdiri di atas kapal. Jika orang tersebut tersebut berada 0,5 meter tepat di atas kepala buruh pelabuhan, hitung energi potensial karung berisi beras relatif terhadap:
a) permukaan tanah
b) kepala buruh pelabuhan
Jawaban:
Diketahui:
m = 50 kg
g = 10 m/s2
h = 1.5 m + 0.5
m = 2 m.
Ditanya: energi potensial terhadap (a) Permukaan tanah dan (b) Kepala buruh pelabuhan
Dijawab:
a) EP karung berisi beras relatif terhadap permukaan tanah. Ketinggian total karung beras dari permukaan tanah = 1,5 m + 0,5 m = 2 m.
EP = m,g.h
EP = 50.10.2
EP = 1000 Joule
Jadi, energi potensial karung berisi beras relatif terhadap permukaan tanah ialah 1000 J.
b) EP karung berisi beras relatif terhadap kepala buruh pelabuhan. Kedudukan karung beras diukur dari kepala buruh pelabuhan adalah 0,5 meter.
EP = m.g.h
EP = 50.10.0,5
EP = 250 Joule
Maka, energi potensial karung berisi beras relatif terhadap kepala buruh pelabuhan adalah 250 J.
2. Sebuah batu bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka energi kinetik batu setelah berpindah sejauh 5 meter dari posisi awalnya adalah…
Jawaban:
Diketahui:
m = 2 kg
ho = 20 m
h’ = ho-h = 20-5 = 15 m
Ditanya: Energi kinetik dari batu?
Dijawab:
Kecepatan batu setelah berpindah 5 meter:
Vt2 = 2.g.h
Vt2 = 2.(10.5)
Vt2 = 100
Energi kinetik batu pada ketinggian 15 meter:
Ek = ½.m. Vt2
Ek = ½.2.100
Ek = 100 Joule
Dengan demikian, energi kinetik batu setelah berpindah sejauh 5 meter dari posisi yang semula adalah 100 J.
3. Buah mangga ranum yang mengundang selera menggelayut di tangkai pohon mangga yang berjarak 10 meter dari permukaan tanah. Jika massa buah mangga tersebut 0,5 kg, percepatan gravitasi 10 m/s2, berapakah energi potensialnya?
Jawaban:
Diketahui:
m = 0.5
g = 10 m/s2
h= 10m
Ditanya: Berapa Energi Potensialnya?
Dijawab:
EP = m.g.h
EP = 0,5.10.10
EP = 50 Joule
Jadi, energi potensial buah mangga tersebut adalah 50 J.
4. Elektron pada tabung televisi ditembakkan ke layar dengan beda potensial 12.000 volt. Jika 0,5 energi yang diterima layar diubah menjadi panas, kalor yang diterima layar dari setiap elektron adalah…
Jawaban:
Diketahui:
energi = 0,5
Ep = 12.000 Volt
Ditanya: energi yang diterima layar?
Dijawab:
0,5 EP = Q
0,5 qΔV = Q
Q = 5.10-3 (1e) 12.000 V
Q= 60 V
5. Jika medan listrik antara dua plat paralel sebesar 2400 N/C dan jarak antar-kedua plat 0,5 cm, beda potensialnya adalah...
Jawaban:
Diketahui: E = 2400 N/C , d = 0.5 cm = 0.005 m
Ditanya: beda potensial (V)?
Dijawab:
V = E.d
V = 2400 N/C . 0.005 m
V = 12 V.
6. Untuk memindahkan muatan sebesar 10 C dari A ke B diperlukan usaha sebesar 250 Joule hitunglah potensial AB tersebut!
Jawaban:
Diketahui: Q = 10 C , W = 250 Joule
Ditanya: potensial AB (V) ?
Dijawab:
V = W/Q
V = 250 Joule / 10 C
V = 25 Volt.
7. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas k = 200 N/m yang ditarik sejauh 0,1 m dari posisi setimbangnya. Berapa energi potensial pegas yang tersimpan di dalamnya?
Jawaban:
Untuk menghitung energi potensial pegas bisa menggunakan rumus: Ep = 1/2.k.x².
Ep = 1/2 x 200 x (0,1²)
Ep = 1/2 x 200 x 0,01
Ep = 1 Joule
Jadi, energi potensial pegas yang tersimpan di dalam pegas tersebut adalah 1 J.
8. Sebuah bola bermassa 0,2 kg diangkat dari permukaan bumi setinggi 5 meter. Berapa energi potensial gravitasi bola saat berada pada ketinggian tersebut?
Jawaban:
Ep = m.g.h
Ep = 0,2 x 9,8 x 5
Ep = 0.2 x 49
Ep = 9,8 Joule
Jadi, energi potensial gravitasi dari bola saat berada pada ketinggian 5 m dari permukaan bumi adalah 9,8 J.
9. Sebuah kelapa memiliki massa 2 kg dan berada pada ketinggian 20 meter dari permukaan bumi. Jika diketahui gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, berapa energi potensial yang dimiliki kelapa pada ketinggian itu?
Jawaban:
EP = m.g.h
EP = 2.10.20
EP = 400 Joule
Jadi, energi potensialnya adalah 400 Joule.
10. Sebuah benda bermassa 5 kg memiliki energi potensial sebesar 1000 Joule pada ketinggian tertentu. Jika gravitasi di tempat itu adalah 10 m/s2, berapakah perkiraan ketinggian benda tersebut dari permukaan bumi?
Jawaban:
EP =m.g.h
h =Ep/(m.g)
h =1000/(5.10)
h =20
Jadi, ketinggiannya adalah 20 meter.
11. Jika diketahui energi potensial benda pada ketinggian 2 meter sebesar 7000 Joule, berapakah perkiraan massa benda jika diketahui percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 ?
Jawaban:
Nilai massa (m) benda dapat dihitung dengan memodifikasi persamaan energi potensial menjadi:
m = Ep/(g.h)
m = 7000/(2.10)
m = 7000/20
m = 350 kg
Jadi, jawaban untuk pertanyaan di atas adalah 350 kg.
12. Buah kelapa yang masih menggantung di pohon kira-kira massanya 2,5 kg. Jika ketinggian pohon kelapa tersebut 10 meter, berapa energi potensial buah kelapa tersebut? (g=10 m/s2)
Jawaban:
Diketahui:
m=2,5 kg
h=10 m
g=10 m/s2
Ditanya: Berapa energi potensial dari buah kelapa tersebut?
Dijawab:
Ep = m.g.h
Ep = 2,5 x 10 x 10
Ep = 250 Joule.
Maka, jawaban untuk pertanyaan di atas adalah 250 J.
13. Sebuah bola besi dengan massa 5 kg diletakkan di ketinggian 10 meter dari permukaan tanah. Berapakah energi potensial gravitasi yang dimiliki bola besi tersebut? (g = 9,8 m/s²)
Jawaban:
Energi potensial gravitasi (EP) dihitung dengan rumus EP = mgh.
EP = 5 kg × 9,8 m/s² × 10 m
Ep = 490 Joule.
Jadi, energi potensial gravitasi yang dimiliki bola besi adalah 490 Joule.
14. Sebuah buku dengan massa 1 kg jatuh dari meja setinggi 1,5 meter. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada buku tersebut selama jatuh? (g = 9,8 m/s²)
Jawaban:
Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi (W) sama dengan perubahan energi potensial gravitasi, yang dihitung dengan rumus W = mgh.
W = 1 kg × 9,8 m/s² × 1,5 m
W = 14,7 Joule.
Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada buku tersebut adalah 14,7 Joule.
15. Sebuah benda dengan massa 300 kg diletakkan di ketinggian 200 meter dari tanah. Jika percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s², hitunglah energi potensial gravitasi yang dimiliki benda tersebut.
Jawaban:
Untuk menghitung energi potensial gravitasi, kita dapat menggunakan rumus Ep = mgh.
Ep = 300 kg x 9,8 m/s² x 200 m
Ep = 588.000 joule.
Jadi, energi potensial gravitasi yang dimiliki benda tersebut adalah 588.000 J.
16. Suatu benda bermassa 5 kg memiliki energi potensial sebesar 1000 Joule pada ketinggian tertentu. Jika gravitasi di tempat itu adalah 10 m/s2, berapakah perkiraan ketinggian benda tersebut dari permukaan bumi?
Jawaban:
EP=m.g.h
h=Ep/(m.g)
h=1000/(5.10)
h=20
Jadi, ketinggiannya adalah 20 meter
17. Sebuah kelapa memiliki massa 2 kg dan berada pada ketinggian 20 meter dari permukaan bumi. Jika diketahui gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s2, berapa energi potensial yang dimiliki kelapa pada ketinggian itu?
Jawaban:
EP = m.g.h
EP = 2.10.20
EP = 400 Joule
Jadi, energi potensialnya adalah 400 Joule.
Demikian ulasan mengenai Contoh soal energi potensial. Selamat belajar!
