Berikut pembahasan lengkap soal fisika: “Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam kemudian bergerak lurus dengan percepatan 3 m/s². Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 sekon adalah?” Soal ini menguji pemahaman kita tentang hubungan antara percepatan, kecepatan, dan energi kinetik.
Sebelum menghitung energi kinetik, kita perlu menentukan kecepatan benda setelah bergerak selama 2 detik. Karena benda awalnya diam, kecepatan awalnya (Vo) adalah 0 m/s. Kita dapat menggunakan persamaan gerak untuk mencari kecepatan akhir (Vt).
Mencari Kecepatan Akhir Benda
Persamaan yang relevan adalah Vt = Vo + at, di mana:
- Vt = kecepatan akhir
- Vo = kecepatan awal (0 m/s)
- a = percepatan (3 m/s²)
- t = waktu (2 s)
Substitusikan nilai-nilai tersebut ke dalam persamaan:
Vt = 0 + (3 m/s²) * (2 s) = 6 m/s
Jadi, kecepatan benda setelah 2 detik adalah 6 m/s.
Menghitung Energi Kinetik
Selanjutnya, kita dapat menghitung energi kinetik (Ek) menggunakan rumus Ek = 1/2 * mv², di mana:
- Ek = energi kinetik
- m = massa benda (4 kg)
- v = kecepatan (6 m/s)
Substitusikan nilai-nilai tersebut:
Ek = 1/2 * (4 kg) * (6 m/s)² = 72 Joule
Dengan demikian, energi kinetik benda setelah 2 detik adalah 72 Joule.
Konsep Usaha dan Energi Kinetik
Penting untuk memahami hubungan antara usaha dan energi kinetik. Usaha yang dilakukan pada benda sama dengan perubahan energi kinetiknya. Dalam kasus ini, usaha yang dilakukan menyebabkan benda yang awalnya diam menjadi bergerak, sehingga energi kinetiknya meningkat dari 0 Joule menjadi 72 Joule.
Usaha didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda dikalikan dengan jarak yang ditempuh benda searah dengan gaya tersebut. Karena kita sudah memiliki energi kinetik akhir, kita dapat menghitung usaha yang dilakukan dengan mencari perubahan energi kinetik (karena energi kinetik awal adalah 0).
Perhitungan Usaha
Perubahan energi kinetik = Energi kinetik akhir – Energi kinetik awal = 72 Joule – 0 Joule = 72 Joule.
Karena perubahan energi kinetik sama dengan usaha, maka usaha yang dilakukan pada benda adalah 72 Joule.
Kesimpulan
Jadi, jawaban dari soal tersebut adalah 72 Joule. Energi kinetik benda bermassa 4 kg yang bergerak dengan percepatan 3 m/s² setelah 2 detik adalah 72 Joule. Besarnya usaha yang dilakukan untuk mengubah energi kinetik benda juga sebesar 72 Joule.
Pembahasan ini menunjukkan langkah-langkah sistematis dalam menyelesaikan soal fisika yang berkaitan dengan gerak lurus beraturan (GLB) dan energi kinetik. Memahami konsep dasar dan rumus-rumus yang terkait sangat penting untuk menyelesaikan soal-soal serupa dengan tepat.
