PENERAPAN ENERGI POTENSIAL DAN DAYA

Contoh beberapa soal tentang perhitungan rumus energi potensial dan daya. Soal ini lanjutan dari pembahasan rumus energi kinetik.

Soal Pertama

Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah, percepatan gravitasi 10 m/s². Hitunglah usaha yang dilakukan gaya berat sampai saat benda berada 5 meter di atas permukaan tanah.

Pembahasan:
Dari soal diatas, diketahui massa (m) = 2 kg, tinggi awal (h₁) = 20 m, tinggi akhir (h₂) = 5 m, dan percepatan gravitasi (g) = 10 m/s². Masalah yang kita hadapi ini berkaitan dengan energi potensial. Jadi Usaha = perubahan energi potensial dari ketinggian awal ke ketinggian akhir, sehingga akan kita hitung dengan rumus:

W = ΔEp
  = m.g.(h1-h2)
  = 2 . 10 . (20-5)
  = 20 . (15)
  = 300 joule

Jadi, usaha yang yang dilakukan dari ketinggian 20 m ke ketinggian5 meter adalah 300 joule.

Soal Kedua

Benda bermassa 20 kg yang sudah kita bahas di atas kini kita pindah ke bidang miring dengan sudut 30^o terhadap bidang horisontal. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s² dan benda tersebut bergeser 3 meter ke bawah. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya beratnya?

gambar ulustrasi untuk soal nomor dua

Pembahasan:
Untuk menyelesaiakan persoalan tersebut, kita bisa menggunakan rumus energi:

W = F . s
  = m . g . sin θ . s
  = 20 . 9,8 . 0,5 . 3
  = 294 joule

Soal Ketiga

Seseorang yang bermassa 50 kg menaiki tangga yang tingginya 20 m dalam waktu 5 menit. Jika g = 9,8 m/s² maka hitunglah daya yan dikeluarkan oleh orang tersebut untuk menaiki tangga.

Pembahasan:
Yang dipertanyakan dalam soal itu adalah daya yang dilakukan oleh orang tersebut. Untuk mencari daya (P), kita harus tahu usaha atau energi potensial yang dilakukan orang tersebut (W) kemudian dibagi dengan lama waktu yang digunakan (t) dalam satuan detik (5 menit = 300 detik). Sebagaimana rumus daya seperti berikut:

P = W/t

Pertama kita akan menghitung usaha yang dilakukan oleh orang itu bisa dihitung dengan rumusenergi potensial, kemudian dilanjutkan untuk menghitung dayanya:

W = Ep = m.g.h
  = 50 . 9,8 . 20
  = 9800 J

P = W/t
  = 9800 / 300
  = 32,67 Watt