Contoh energi kinetik rotasi dalam kehidupan sehari hari

ABUALFATIH.COM. Hai kawan! Bagaimana turbin dapat menghasilkan energi listrik pada PLTA? Apakah energi kinetik rotasi yang menyebabkan perubahan energi tersebut?

Table of Contents Show

• Menghitung Energi Kinetik Rotasi
• Energi Kinetik Pada Gerak Menggelinding
• Contoh Soal 1
• Penyelesaian
• Contoh Soal 2
• Penyelesaian
• Contoh soal energi kinetik rotasi
• Contoh soal menggelinding
• Video yang berhubungan

Mungkin inilah alasan kalian mencari artikel ini.

Sebelum membahas tentang perubahan energi yang menyebabkan energi gerak rotasi. Kita simak kembali konsep tentang energi!

Energi adalah kapasitas untuk melakukan pekerjaan atau usaha. Ada banyak jenis energi contohnya energi kinetik, energi potensial, energi panas, energi listrik dan lain sebagainya.

Hukum kekakalan energi menyatakan bahwa energi dapat dirubah, tetapi energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Satua energi dalam Sistem Internasional adalah Joule.

Energi kinetik rotasi adalah energi gerak yang disebabkan oleh gerakan rotasi benda. Contoh energi tersebut adalah energi planet mengelilingi matahari.

Contoh energi gerak rotasi yang lain adalah gerakan putaran roda ban mobil. Gerakan putaran turbin pada PLTA juga merupakan contoh energi gerak rotasi. Tidak hanya dalam skala besar energi gerak rotasi dapat terjadi, pada skala molekul dapat kita lihat pergerakan elektron mengelilingi inti atom.

gerakan elektron tersebut juga merupakan gerakan rotasi yang menghasilkan energi gerak rotasi. Jadi, begitu banyak contoh energi gerak rotasi dalam kehidupan sehari-hari yang dapat kita saksikan dan rasakan.

Energi gerak rotasi pada kincir angin PLTA tersebutlah yang nantinya dirubah menjadi energi listrik. begitulah proses perubahan energi pada PLTA.

Dari sekian banyak contoh energi gerak rotasi yang telah dipaparkan, semuanya merupakan contoh energi kinetik.

Nagh, bagaimana menghitung energi kinetik rotasi yang dihasilkan contoh gerak rotasi tersebut.

Menghitung Energi Kinetik Rotasi

Sebelum membahas energi kinetik rotasi, Ayo pahami dulu energi kinetik gerak lurus atau gerak linear.Pada gerak lurus energi kinetik dapat dihitung dengan E_{k}= \frac{1}{2}mv^{2} .

Massa pada gerak linear sepadan dengan momen inersia pada gerak rotasi, sedangkan kecepatan pada gerak lurus sepadan dengan kecepatan sudut pada gerak rotasi. Jika kedua besaran teru dipadankan maka:

Pada gerak turbin PLTA gerak yang terjadi cuma satu yaitu gerak rotasi, nagh beda halnya gerak pada ban mobil.

Energi Kinetik Pada Gerak Menggelinding

Gerak menggelinding merupakan gabungan dua buah gerak, gerak rotasi dan gerak lurus. Contoh gerak menggelinding adalah ban mobil yang berputar yang membuat mobil bergerak. Atau contoh lain Sebuah tabung yang bergerak pada bidang miring.

Bagaimana menghitung energi kinetik pada gerak menggelinding?

Energi pada gerak menggelinding dapat kita tentukan dengan menghitung energi gerak lurusnya dan energi gerak rotasinya. Kemudian menjumlahkan kedua energi tersebut.

Contoh Soal 1

Sebuah roda berputar pada sumbunya dengan kecepatan sudut 10 rad/s. jika roda tersebut berbentuk silinder pejal berjari-jari 20 cm dan bermassa 10 kg. Hitunglah energi kinetik yang dihasilkan dari gerak roda tersebut?

Penyelesaian

Diketahui:

\omega =10 rad/s

R = 20 cm = 0,2 m

M = 10 kg

Ditanya:

EK = ….. Joule?

Jawab:

EK = \frac{1}{2}I\omega^{2}

Momen Inersia benda

I = \frac{1}{2}MR^{2}

I = \frac{1}{2}10.0,2^{2}

I = 0,2 kgm^{2}

Maka

EK = \frac{1}{2}0,2.10^{2}

EK =10 Joule

Contoh Soal 2

Sebuah roda menggelinding dengan kecepatan 6 m/s tanpa slip. Roda tersebut bebrbentuk silinder pejal dengan massa 10 kg dan jari-jari 20 cm. Hitunglah energi kinetik roda tersebut?

Penyelesaian

Diketahui

v = 6 m/s

M = 10 kg

R = 20 cm = 0,2 m

Ditanya

Ek total = …..?

Penyelesaian

Ek = Ek_{Rotasi} + Ek_{Lurus}

Ek = \frac{1}{2}I\omega^{2} + \frac{1}{2}mv^{2}

Ek = \frac{1}{2}\frac{1}{2}MR^{2}(\frac{v}{r})^{2} + \frac{1}{2}mv^{2}

Ek = \frac{1}{2}I\omega^{2} + \frac{1}{2}mv^{2}

Ek = \frac{1}{4}MR^{2}(\frac{v}{r})^{2} + \frac{1}{2}mv^{2}

Ek = \frac{1}{4}Mv^{2} + \frac{1}{2}mv^{2}

Ek = \frac{3}{4}Mv^{2}

Ek = \frac{3}{4}10.6^{2}

Ek = 270 Joule

Demikian pembahasan kita tentang energi pada kinetik rotasi, semoga bermanfaat.

Postingan ini membahas contoh soal energi kinetik rotasi dan energi kinetik menggelinding yang disertai pembahasannya. Lalu apa itu energi kinetik rotasi ?. Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Pada saat berotasi, benda memiliki energi gerak yang disebut dengan energi kinetik rotasi. Rumus energi kinetik rotasi sebagai berikut.

Rumus energi kinetik rotasi

Untuk benda yang bergerak menggelinding, benda mengalami dua gerakan sekaligus yaitu gerak rotasi dan gerak translasi. Besarnya energi kinetik yang dimiliki benda yang menggelinding adalah jumlah dari energi kinetik rotasi dengan energi kinetik translasi. Secara matematis rumus energi kinetik menggelinding sebagai berikut.

Rumus energi kinetik menggelinding

Contoh soal energi kinetik rotasi

Contoh soal 1

Sebuah roda berbentuk silinder pejal berjari-jari 10 cm dan bermassa 5 kg. Jika roda tersebut diputar pada sumbunya dengan kecepatan sudut 5 rad/s, maka energi kinetiknya adalah …A. 0,3125 JB. 0,625 JC. 3,125 JD. 6,25 J

E. 31,25 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• R = 10 cm = 0,1 m
• M = 5 kg
• ω = 5 rad/s
• I = 1/2 MR2 = 1/2 . 5 kg . (0,1 m)2 = 0,025 kgm2

Cara menghitung energi kinetik rotasi dengan menggunakan rumus dibawah ini.

• EK = 1/2 . I . ω2
• Ek = 1/2 . 0,025 kgm2 . (5 rad/s)2
• Ek = 0,3125 J

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal 2

Batang homogen panjangnya 60 cm dan massanya 5 kg diputar melalui poros yang berada ditengah-tengah batang, seperti pada gambar. Besar kecepatan linear ujung batang adalah 6 m/s. Besar energi kinetik rotasi batang itu adalah …A. 15 JB. 30 JC. 45 JD. 60 J

E. 90 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• l = 60 cm = 0,6 m
• M = 5 kg
• v = 6 m/s
• ω = = = 20 rad/s
• I = M l2 = . 5 kg . (0,6 m)2 = 0,15 kgm2

Cara menghitung energi kinetik rotasi dengan menggunakan rumus dibawah ini.

• EK = 1/2 . I . ω2
• Ek = 1/2 . 0,15 kgm2 . (20 rad/s)2
• Ek = 30 J

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 3

Sebuah silinder pejal yang massanya 10 kg dan jari-jarinya 10 cm menggelinding dengan kecepatan 8 m/s. Energi kinetik silinder itu adalah …A. 320 JB. 480 JC. 1.380 JD. 1.600 J

E. 1.920 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• M = 10 kg
• R = 10 cm = 0,1 m
• v = 8 m/s

Dengan menggunakan rumus energi kinetik menggelinding diperoleh hasil sebagai berikut.

• Ek = 1/2 I ω2 + 1/2 M v2
• EK = 1/2 (1/2 MR2) + 1/2 M v2
• Ek = 1/4 M v2 + 1/2 M v2
• EK = 3/4 M v2
• Ek = 3/4 . 10 kg . (8 m/s)2
• Ek = 7,5 kg . 64 m2/s2 = 480 J

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal 4

Sebuah silinder pejal (I = 1/2 MR2) bermassa 8 kg menggelinding tanpa slip pada suatu bidang datar dengan kecepatan 15 m/s. Energi kinetik total silinder adalah …A. 1.800 JB. 1.350 JC. 900 JD. 450 J

E. 225 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

Cara menentukan energi kinetik menggelinding sebagai berikut:

• Ek = 1/2 I ω2 + 1/2 M v2
• EK = 1/2 (1/2 MR2) + 1/2 M v2
• Ek = 1/4 M v2 + 1/2 M v2
• EK = 3/4 M v2
• Ek = 3/4 . 8 kg . (15 m/s)2
• Ek = = 6 kg . 225 m2/s2 = 1.350 J

Jawaban soal ini B.

Contoh soal menggelinding

Contoh soal 1

Sebuah benda berbentuk silinder berongga (I = m r2) bergerak menggelinding tanpa tergelincir mendaki bidang miring kasar dengan kecepatan awal 10 m/s. Bidang miring itu memiliki sudut elevasi α dengan tan α = 0,75. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan kecepatan benda itu berkurang menjadi 5 m/s, maka jarak pada bidang miring yang ditempuh benda tersebut adalah …A. 12,5 mB. 10 mC. 7,5 mD. 5 m

E. 2,5 m

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

• v1 = 10 m/s
• v2 = 5 m/s
• h1 = 0 m

Hitung terlebih dahulu ketinggian awal silinder dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik rotasi sebagai berikut.

• mgh1 + 1/2 m v12 + 1/2 I ω12 = mgh2 + 1/2 mv22 + 1/2 I ω22
• mgh1 + 1/2 m v12 + 1/2 (m r2) (v1/r)2 = mgh2 + 1/2 m v22 + 1/2 (m r2) (v2/r)2
• gh1 + 1/2 v12 + 1/2 m v12 = gh2 + 1/2 v22 + 1/2 v22
• gh1 + v12 = gh2 + v22
• 10 m/s2 . 0 + (10 m/s)2 = 10 m/s2 . h2 + (5 m/s)2
• 0 + 100 m2/s2 = 10 m/s2 . h2 + 25 m2/s2
• 10 m/s2 . h2 = 100 m2/s2 – 25 m2/s2 = 75 m2/s2
• h2 = 75/10 m = 7,5 m

Selanjutnya menentukan jarak pada bidang miring (s) dengan cara dibawah ini.

Jawaban soal ini A.

Contoh soal 2

Sebuah silinder pejal (I = 1/2 mr2) dengan massa 3 kg bergerak menggelinding tanpa tergelincir mendekati bidang miring kasar yang mempunyai sudut elevasi α, dengan sin α = 0,6. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan kecepatan awal benda itu 10 m/s, maka panjang lintasan miring itu yang ditempuh benda sebelum berhenti adalah …A. 9,5 mB. 10,5 mC. 11,5 mD. 12,5 m

E. 13,5 m

Pembahasan / penyelesaian soal

Diketahui :

• m = 3 kg
• v1 = 10 m/s
• v2 = 0 m/s
• h1 = 0 m

Hitung ketinggian yang ditempuh silinder dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik rotasi dibawah ini.

• mgh1 + 1/2 m v12 + 1/2 I ω12 = mgh2 + 1/2 mv22 + 1/2 I ω22
• mgh1 + 1/2 m v12 + 1/2 (1/2 m r2) (v1/r)2 = mgh2 + 1/2 m v22 + 1/2 (1/2 m r2) (v2/r)2
• gh1 + 1/2 v12 + 1/4 m v12 = gh2 + 1/2 v22 + 1/4 v22
• gh1 + 3/4 v12 = gh2 + 3/4 v22
• 10 m/s2 . 0 + 3/4 (10 m/s)2 = 10 m/s2 . h2 + 3/4 (0 m/s)2
• 0 + 75 m2/s2 = 10 m/s2 . h2 + 0 m2/s2
• h2 = 75/10 m = 7,5 m

Selanjutnya menentukan panjang lintasan miring dengan cara dibawah ini.

Soal ini jawabannya D.

Contoh soal 3

Seorang anak bermain bola bowling (bola pejal) massanya 4 kg dan jari-jarinya 5 cm menggelinding diatas lantai kasar, mula-mula kecepatannya 6 m/s hingga berhenti setelah menempuh jarak 9 m. Gaya gesek yang bekerja pada bola adalah …A. 0,8 NB. 1,6 NC. 2,4 ND. 3,2 N

E. 9,6 N

Pembahasan / penyelesaian soal

Diketahui

• R = 5 cm = 0,05 m
• v1 = 6 m/s
• v2 = 0 m/s
• s = 9 m

Selanjutnya menentukan percepatan (a) dan momen inersia (I) bola bowling dengan cara dibawah ini.

Gaya gesek bola bowling ditentukan dengan menggunakan hukum II Newton rotasi dibawah ini.

Tanda negatif menunjukkan arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak bola bowling. Soal ini jawabannya D.