Beban bermassa m yang dikaitkan pada ujung kanan s...

Question

Beban bermassa m yang dikaitkan pada ujung kanan sebuah pegas dengan konstanta pegas k diletakkan pada lantai datar kasar. Ujung pegas sebelah kiri terikat pada dinding. Beban ditarik ke kanan sampai ke titik A yang berjarak a dari titik setimbang dan kemudian dilepaskan sehingga berosilasi. Setelah dilepaskan, beban bergerak ke kiri melewati titik setimbang dan berhenti sesaat pada jarak b di sebelah kiri titik setimbang. Andaikan lantai kasar dengan besar gaya gesek f, energi mekanik di titik setimbang adalah ... .
A. 1/2 ka^2
B. 1/2 ka^2 - fa
C. 1/2kb^2
D. 1/2 ka^2 + fa
E. 1/2kb^2 - fa

Y. Frando · Accepted Answer

Jawaban yang benar adalah B. 1/2 ka² - fa.

Diketahui:
Pegas berkonstanta k
Gaya gesek = f
Jarak ke kanan dari posisi setimbang = a
Jarak ke kiri dari posisi setimbang = b

Ditanya:
Energi mekanik di titik setimbang = EM = ...?

Jawab:
Konsep yang kita gunakan adalah usaha-energi. Pada sistem yang berlaku gaya non-konservatif, maka tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Maka dapat meninjau teorema usaha-energi yaitu:

W = ΔEM
W = ΔEP + ΔEK,

dengan:
W = usaha oleh gaya non-konservatif (J)
ΔEM = perubahan energi mekanik (J)
ΔEP = perubahan energi potensial (J)
ΔEK = perubahan energi kinetik (J).

Berdasarkan informasi pada soal, terdapat gaya gesek yang berperan sebagai gaya non-konservatif. Ini artinya di sepanjang lintasan energi mekanik sistem tidak lagi kekal. Misalkan titik O adalah titik kesetimbangan, maka berlaku teorema usaha-energi berikut:

EM di titik O = EP di titik A - W gesek

Dengan mensubstitusikan data pada soal maka energi mekanik di titik setimbang adalah:
EM = (1/2 x k x a²) - (f x a)
EM = 1/2 ka² - fa.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa