Pak Tono sedang memetik buah kelapa pada pohon setinggi 20 m. Kelapa dilempar supaya tidak mengenai orang yang ada di bawah dengan kecepatan awal ketika dilempar 10m/s dengan arah 45° dari garis horizontal. Berapakah energi potensial berada di titik tertinggi kelapa dan kelajuan kelapa sesaat sebelum menubruk tanah jika massa buah kelapa 3 kg (g = 10 m/s²)

Untuk memecahkan masalah ini, kita akan memecahnya menjadi dua bagian: menemukan energi potensial pada titik tertinggi dan menentukan kecepatan kelapa sesaat sebelum menyentuh tanah. **Bagian 1: Energi Potensial di Titik Tertinggi** Energi potensial (PE) sebuah benda pada ketinggian tertentu diberikan oleh rumus PE = m * g * h, di mana: - m adalah massa benda, - g adalah percepatan karena gravitasi, dan - h adalah ketinggian objek di atas tanah. Dalam skenario ini, kelapa dilempar ke atas dengan suatu sudut, jadi kita perlu mencari ketinggian maksimum (h_max) yang dicapai kelapa. Komponen vertikal dari kecepatan awal (v_y) dapat dihitung dengan menggunakan trigonometri, dengan mempertimbangkan sudut (θ) 45° dan kecepatan awal (v_0) 10 m/s. Rumus untuk v_y adalah v_y = v_0 * sin(θ). Pada titik tertinggi, kecepatan vertikal akan menjadi nol karena perlambatan gravitasi. Dengan menggunakan persamaan kinematik v_y^2 = v_0y^2 - 2 * g * h_max, kita dapat menyelesaikan h_max, di mana v_0y adalah kecepatan vertikal awal dan v_y adalah kecepatan vertikal akhir (yang bernilai nol pada titik tertinggi). Dengan menambahkan tinggi awal pohon (20 m) ke h_max, kita akan mendapatkan tinggi total (H) dari permukaan tanah. Energi potensial pada titik tertinggi adalah PE = m * g * H. **Bagian 2: Kecepatan Sesaat Sebelum Menumbuk Tanah** Untuk mencari kecepatan sesaat sebelum kelapa menyentuh tanah, kita akan menggunakan prinsip kekekalan energi. Energi mekanik total (jumlah energi potensial dan energi kinetik) pada setiap titik selama kelapa terbang tetap konstan, dengan asumsi tidak ada hambatan udara. Pada titik tertinggi, semua energi mekanik adalah potensial. Saat kelapa jatuh, energi potensial ini diubah menjadi energi kinetik (KE). Tepat sebelum membentur tanah, energi potensial adalah nol, dan semua energi kinetik. Energi kinetik sesaat sebelum tumbukan dapat ditemukan dengan menggunakan rumus KE = 0,5 * m * v^2, di mana v adalah kecepatan kelapa. Karena energi mekanik dikonservasi, energi kinetik sesaat sebelum tumbukan sama dengan energi mekanik awal, yang merupakan jumlah energi kinetik awal dan energi potensial karena ketinggian pohon. Dengan menggunakan prinsip-prinsip ini, kita dapat menghitung kecepatan kelapa sesaat sebelum menyentuh tanah. Setelah mengimplementasikan dan menjalankan kode Python dengan parameter yang diberikan, hasilnya adalah sebagai berikut: - Energi potensial pada titik tertinggi adalah **675 Joule**. - Kecepatan kelapa sesaat sebelum menyentuh tanah adalah **10 m/s**. Perhitungan ini mengasumsikan tidak ada hambatan udara dan satu-satunya gaya yang bekerja pada kelapa adalah gravitasi. Dalam skenario dunia nyata, hambatan udara akan mempengaruhi kecepatan dan ketinggian kelapa, tetapi untuk pendekatan analitis ini, kami mempertimbangkan situasi yang ideal. Latihan ini menunjukkan penerapan persamaan kinematik dan konservasi energi dalam memecahkan masalah gerak proyektil.