Sebuah benda dijatuhkan secara bebas dari ketinggian 100 m. Ketinggian benda saat energi potensialnya bernilai 2 kali energi kinetiknya adalah … m.

Sebuah benda dijatuhkan secara bebas dari ketinggian 100 m. Ketinggian benda saat
energi potensialnya bernilai 2 kali energi kinetiknya adalah … m.

Jawaban yang benar adalah 66,7 m.

Persoalan ini dapat diselesaikan dengan konsep hukum kekekalan energi mekanik.

Energi mekanik adalah hasil penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial.
Energi mekanik pada semua posisi adalah tetap.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya terhadap suatu acuan.
Persamaannya adalah sebagai berikut :
EP = m g h
dengan :
EP = energi potensial (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian dari acuan (m)

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.
Rumus dari energi kinetik adalah :
EK = ½ m v²
dengan :
EK = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)

Diketahui :
h1 = 100 m
v1 = 0
EP2 = 2 EK2 → EK2 = ½ EP2

Ditanya :
h2 =…..?

Pembahasan :
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik :
EM1 = EM2
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
m g h1 + ½ m v1² = EP2 + ½ EP2
m g h1 + 0 = 3/2 EP2
m g h1 = 3/2 m g h2
h1 = 3/2 h2
h2 = 2/3 h1
h2 = 2/3 (100)
h2 = 66,7 m

Jadi ketinggian benda saat energi potensialnya bernilai 2 kali energi kinetiknya adalah 66,7 m.