Suatu benda bergetar dengan frekuensi 0,5 hz dan amplitudo 8 cm. Apabila percepatan di suatu titik berjarak y dari titik setimbang adalah 0,4 m/s^2, maka perbandingan energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut adalah … (π^2 = 10)
a. 1 : 3
b. 1 : 2
c. 3 : 1
d. 2 : 1
e. √3 : 3
Jawaban yang benar adalah A. 1 : 3.
Diketahui:
f = 0,5 Hz
A = 8 cm = 0,08 m
a = 0,4 m/s²
π² = 10
Ditanya:
EP : EK = …?
Jawab:
Konsep yang kita gunakan adalah analisis hubungan simpangan dengan percepatan pada gerak harmonik sederhana beserta energi pada getaran. Secara umum hubungan simpangan dengan percepatan dituliskan oleh:
a = ω² y,
dan energi mekanik, energi potensial, serta energi kinetik dituliskan masing-masing:
(i) EM = 1/2 x k x A²
(ii) EP = 1/2 x k x y²
(iii) EK = EM – EP = 1/2 x m x v²
dimana: k = m x ω².
dengan:
y = simpangan (m)
A = amplitudo (m)
ω = frekuensi sudut (rad/s)
a = percepatan (m/s²)
m = massa benda (kg)
k = tetapan pegas (N/m).
Tentukan simpangan benda dari persamaan percepatan.
a = ω² y
a = (2πf)² y
0,4 = (2π x 0,5)² x y
0,4 = π² x y
y = 0,4/10
y = 0,04 m.
Energi potensial benda adalah:
EP = 1/2 x k x y²
EP = 1/2 x m x ω² x y²
EP = 1/2 x m x (2π x 0,5)² x 0,04²
EP = m/125 J.
Energi mekanik benda yaitu:
EM = 1/2 x k x A²
EM = 1/2 x m x ω² x A²
EM = 1/2 x m x (2π x 0,5)² x 0,08²
EM = 4m/125 J.
Maka, energi kinetik benda adalah:
EK = EM – EP
EK = (4m/125) – (m/125)
EK = 3m/125 J.
Jadi, perbandingan energi potensial dan energi kinetik pada kondisi tersebut adalah:
EP : EK = (m/125) : (3m/125)
EP : EK = 1 : 3.
Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah A.
Rekomendasi lainnya :
- Seorang anak bermassa 12 kg bermain seluncuran… Seorang anak bermassa 12 kg bermain seluncuran sepertitampak pada gambar berikut. Supaya anak tidak jatuh langsung ketanah seluncuran diberikan lengkungan pada ujungnya. Lengkungan tersebut berjari-jari…
- Sebuah bola bermassa 2 kg meluncur tanpa kecepatan… perhatikan gambar di bawah ini: sebuah bola bermassa 2 kg meluncur tanpa kecepatan awal pada biang miring yang licin yang panjangnya 10 m dengan sudut…
- Persamaan simpangan suatu partikel yang bergetar… Persamaan simpangan suatu partikel yang bergetar harmonik adalah y = 18 sin 40 π t, y dalam centimeter dan t dalam sekon. Frekuensi simpangan partikel…
- Sebuah bola bermassa 400 gr dilempar ke bawah dari… Sebuah bola bermassa 400 gr dilempar ke bawah dari ketinggian 10 m. Percepatan gravitasinya adalah 10 m/s^2. Jika pada ketinggian 9 m bola memiliki kecepatan…
- Sebuah mangga yang massanya 250 g jatuh dari… sebuah mangga yang massanya 250 g jatuh dari pohonnya seperti tampak pada gambar di bawah ini. jika percepatan gravitasi bumi ditempat tersebut 10 m/s, maka…
- benda bermassa 0,5g digantung pada sebuah pegas dan… benda bermassa 0,5g digantung pada sebuah pegas dan bergetar harmonis dengan frekuensi 5 hz dan amplitudo 0,1 m. Tuliskan persamaan gerak benda , jika pada…
- Pejalan kaki yang massanya 65 kg mulai dari… Pejalan kaki yang massanya 65 kg mulai dari ketinggian 1500 m dan mendaki sampai puncak 3200 m. Berapa perubahan energi potensial pejalan kaki tersebut? Jawaban…
- Frekuensi kerja sebuah logam adalah 5 x 10^14 hz,… frekuensi kerja sebuah logam adalah 5 x 10^14 hz, ketika diberi cahaya berfrekuensi 8 x 10^14 hz. maka besar energi kinetik elektron yang keluar dari…
- 23. Benda A dan B massanya 5 kg dan 3 kg. Kedua… 23. Benda A dan B massanya 5 kg dan 3 kg. Kedua benda bergerak diatas bidang datar licin dengan kecepatan sama 4 mis dan saling…
- Sebuah benda menuruni bidang miring kasar. jika Δek… sebuah benda menuruni bidang miring kasar. jika Δek dan Δep berturut-turut adalah perubahan energi kinetik dan perubahan energi potensial, pernyataan berikut yang benar adalah... a.…
- Sebuah mangga bermassa 0,5 kg tergantung di… Sebuah mangga bermassa 0,5 kg tergantung di tangkainya setinggi 8 meter dari tanah, berapakah Energi Potensial yang terkandung pada mangga jika diukur dari tanah Jawaban…
- Sebuah benda melakukan gerak harmonik sederhana… Sebuah benda melakukan gerak harmonik sederhana dengan frekuensi 3 Hz dan amplitudo 12 cm. Kecepatan benda saat berada pada simpangan 4 cm adalah...cm/s Jawaban yang…
- Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan vertikal ke… Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Pada ketinggian 15 m, kecepatan bola menjadi 3 m/s jika g = 10 m/s² tentukan energi…
- Suatu berkas cahaya dengan energy 2,075 eV… Suatu berkas cahaya dengan energy 2,075 eV melemparkan elektron-elektron dari permukaan foto anoda. Energi kinetik maksimum elektron-elektron tersebut adalah 2,5 eV. Berapa frekuensi ambang dan…
- Sebuah jambu batu bermassa 100 gram jatuh ke tanah… Sebuah jambu batu bermassa 100 gram jatuh ke tanah dengan kecepatan 8 m/s. Tentukanlah Energi Kinetiknya! Jawaban yang tepat untuk pertanyaan di atas adalah 3,2…