Soal Energi Potensial Gravitasi Kelas 10 Semester 1 dan Jawaban

tirto.id - Beberapa contoh soal energi potensial gravitasi kelas 10 dan jawabannya berikut ini dapat digunakan untul latihan sebelum penilaian tengah semester atau ujian akhir semester.

Dalam materi fisika kelas 10 SMA, energi potensial gravitasi merupakan salah satu jenis dari energi potensial. Adapun jenis lainnya mencakup energi potensial listrik dan energi potensial elastis.

Definisi energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh benda karena posisinya dalam medan gravitasi. Contoh benda yang memiliki energi potensial gravitasi ialah buah saat jatuh dari atas pohon dan bergerak menuju permukaan tanah.

Rumus energi potensial gravitasi dapat dilihat melalui simbol berikut:

Ep = m.g.h

*Keterangan: Ep (Energi potensial); m (massa benda); g (percepatan gravitasi di bumi); dan h (ketinggian).

Soal Energi Potensial Gravitasi Kelas 10 dan Jawaban

Berikut ini beberapa contoh soal energi potensial gravitasi kelas 10 SMA lengkap dengan jawabannya.

A. Pilihan Ganda

1. Sebuah benda dengan massa 2 kg jatuh dari puncak gedung setinggi 100 m. Jika gesekan dengan udara diabaikan dan percepatan gravitasi sebesar 10 m/s², usaha yang dilakukan oleh gaya berat benda tersebut sampai di ketinggian 20 m dari tanah ialah…

a. 2.400 joule

b. 400 joule

c. 600 joule

d. 1.600 joule

e. 200 joule

Jawaban: A.

2. Sebuah apel menggantung di tangkai pohon yang berjarak 10 meter dari permukaan tanah. Jika massa buah itu 0,2 kg, berapakah energi potensialnya dengan percepatan gravitasi 10 m/s²?

a. 10 j

b. 90 j

c. 30 j

d. 40 j

e. 20 j

Jawaban: B.

3. Sebongkah batu dengan massa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasinya 10 m/s², usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu tadi sampai ketinggian 20 m dari tanah adalah…

a. 10 J

b. 20 J

c. 1600 J

d. 400 J

e. 100 J

Jawaban: C.

4. Ada bola dengan massa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melalui jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m/s²). Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B?

a. 50 Joule

b. 15 Joule

c. 20 Joule

d. 25 Joule

e. 5 Joule

Jawaban: E.

5. Satu butir Buah kelapa dengan massa 2 kg berada di ketinggian 8 m dari permukaan tanah. Berapa energi potensial buah kelapa tersebut terhadap permukaan bumi?

a. 16 J

b. 40 J

c. 20 J

d. 80 J

e. 160 J

Jawaban: E.

6. Sebuah tangki berisi 200 liter air diletakkan di ketinggian 4 m dari tanah. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s², energi potensial air dalam tangki tersebut adalah…

a. 20000 j

b. 9000 j

c. 10000 j

d. 8000 j

e. 7000 j

Jawaban: D.

7. Diketahui ada pegas dengan konstanta pegas 200 N/m diregangkan sejauh 20 cm dari posisi keseimbangannya. Berapa besar energi potensial elastis yang tersimpan di pegas saat itu?

a. 4 j

b. 2 j

c. 3 j

d. 1 j

e. 5 j

Jawaban: A.

8. Suatu kali, terdapat bola basket dengan massa 600 g dilempar ke atas dengan kecepatan awal 8 m/s. Saat mencapai titik tertinggi, kecepatan bola itu menjadi 4 m/s, dan ketika mencapai ring, kecepatannya 7 m/s. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s², besar energi mekanik bola di ketiga posisi itu adalah…

a. 31,2 J; 31,2 J; dan 31,2 J

b. 3 J; 2 J; dan 3,2 J

c. 3 J; 4 J; dan 4,1 J

d. 3,2 J; 3,4 J; dan 31,2 J

e. 32 J; 1 J; dan 32,2 J

Jawaban: A.

9. Sebuah benda yang punya massa 0,5 kg dihubungkan dengan pegas yang bergetar dengan frekuensi 4 Hz dan amplitudo 4 cm. Berapa besar energi mekanik benda tersebut ketika berada di titik keseimbangan?

a. 0,255 j

b. 0,256 j

c. 0,257 j

d. 0,259 j

e. 0,300 j

Jawaban: B.

10. Sebuah bola dengan massa 2 kg diletakkan di atas lemari setinggi 3 m dari tanah. Berapa energi potensial bola terhadap permukaan tanah? (percepatan gravitasi bumi = 10 m/s²)

a. 50 j

b. 60 j

c. 70 j

d. 80 j

e. 20 j

Jawaban: B.

11. Buah kelapa dengan massa 1,5 kg menggantung di pohon setinggi 8 m dari tanah. Berapakah energi potensial buah kelapa tersebut terhadap permukaan tanah? (percepatan gravitasi bumi = 10 m/s²)

a. 120 j

b. 122 j

c. 121 j

d. 123 j

e. 124 j

Jawaban: A.

12. Untuk bisa mengangkat sebuah benda yang punya massa 50 kg dari tanah ke atas meja setinggi X meter dibutuhkan energi sebesar 6000 Joule. Berapakah nilai X? (percepatan gravitasi bumi =10 m/s²)

a. 11 meter

b. 12 meter

c. 13 meter

d. 14 meter

e. 15 meter

Jawaban: B.

13. Buah durian dengan massa 2 kg berada di ketinggian 8 m dari tanah, sedangkan buah nangka yang memiliki massa 3 kg menempati ketinggian 4 m dari tanah . Berapa perbandingan energi potensial kedua buah tersebut?

a. 2:1

b. 1:3

c. 1:2

d. 3:2

e. 4:1

Jawaban: B.

14. Sebuah pesawat dengan massa sebesar X mengudara di ketinggian Y dan memiliki energi potensial sebesar 1400 J. Pesawat itu lantas mengubah ketinggiannya menjadi 2 kali lipat dari semula menjadi 2Y. Maka itu, energi potensial pesawat di ketinggian baru tersebut adalah sebesar…

a. 2800 j

b. 2500 j

c. 2600 j

d. 2700 j

e. 2400 j

Jawaban: A.

15. Diketahui, energi potensial sebuah benda di ketinggian 5 meter mencapai 6000 J. Berapa perkiraan massa benda itu jika diketahui percepatan gravitasi bumi adalah sebesar 10 m/s²?

a. 150 kg

b. 140 kg

c. 130 kg

d. 110 kg

e. 120 kg

Jawaban: E.

B. Esai

1. Bayangkan ada sebuah kotak dengan massa 3 kg akan dinaikkan ke atas truk. Truk itu memiliki energi potensial 120 Joule, sementara percepatan gravitasinya adalah 10 m/s². Berapakah tinggi truk tersebut?

Jawaban:

h = Ep ÷ (m × g) h = 120 ÷ (3 × 10) h = 4 m

Jadi, tinggi truk tersebut adalah 4 meter.

2. Sebuah lemari dengan massa 25 kg memiliki energi potensial sebesar 2500 Joule. Berapakah tinggi lemari tersebut jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s²?

Jawaban:

h = EP ÷ (m × g) h = 2500 ÷ (25 × 10) h = 10 m

Jadi, tinggi lemari tersebut adalah 10 meter.

3. Andi ingin membuat rumah pohon. Dia lantas menaikkan kayu dengan massa 6 kg ke atas pohon hingga mencapai titik ketinggian 3 meter dari tanah. Berapa energi potensial yang dibutuhkan Andi untuk menaikkan kayu-kayu tersebut? (g = 10m/s²)

Jawaban:

EP = m.g.h EP = 6 × 10 × 3 EP = 180 Joule

Jadi, Andi membutuhkan energi potensial sebesar 180 Joule.

4. Buah kelapa dengan massa 2 kg berada di ketinggian 8 m dari permukaan tanah. Berapakah energi potensial yang dimiliki oleh buah kelapa itu terhadap permukaan bumi?

Jawaban:

Ep = m . g . h Ep = 2 . 10 . 8 Ep = 160 J

Jadi, energi potensialnya adalah 160 J.

5. Sebuah batu dengan massa 2 kg jatuh dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s², usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu tersebut sampai di ketinggian 20 m dari tanah ialah…

Jawaban:

m = 2 kg h1 = 100 m h2 = 80 m g = 10 m/s²

Ditanya: W = …

Jawab:

W = m . g . h2 – m . g . h1 W = (2 . 10 . (100-80)) – (2 . 10 .100) W = -400 J.

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu itu sampai di ketinggian 20 m dari tanah adalah -400 J. Usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu itu negatif. Sebab, arah gaya berat batu itu berlawanan dengan arah perpindahannya.