Dalam dunia fisika, kita kerap menghadapi permasalahan yang melibatkan konsep energi kinetik. Salah satu contoh soal yang relevan adalah mendiskusikan sebuah benda dengan massa 1 kg yang dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s, dan kita diminta untuk menghitung energi kinetik benda tersebut saat mencapai ketinggian 20 m dari tanah.
Energi kinetik, yang biasa dicantumkan sebagai variabel ‘Ek’, merupakan jenis energi yang dimiliki oleh suatu objek karena gerakannya. Energi kinetik dapat dihitung dengan rumus 1/2 mv^2, di mana ‘m’ adalah massa dan ‘v’ adalah kecepatan.
Sebelum mencapai energi kinetik pada ketinggian 20 m, kita harus mengetahui terlebih dahulu kecepatan benda pada ketinggian tersebut. Dalam hal ini, kita akan memanfaatkan hukum energi mekanik. Menurut hukum ini, energi mekanik total (energi kinetik dan energi potensial) dalam sistem tertutup akan selalu konstan tanpa adanya gaya luar non-konservatif.
Energi potensial gravitasi di pengaruhi oleh massa benda, percepatan gravitasi, dan ketinggian, yang dinyatakan dalam rumus Ep = mgh. Di sini, percepatan gravitasi (g) adalah sekitar 9.8 m/s^2 dan ketinggian (h) adalah 20 m.
Kita tahu bahwa energi total pada awal (saat dilemparkan) sama dengan energi total saat mencapai ketinggian 20 m, yang berarti Ek_awal + Ep_awal = Ek_20m + Ep_20m. Karena benda dilemparkan dari tanah, maka energi potensial awalnya adalah 0, sehingga Ek_awal = Ek_20m + Ep_20m.
Dengan menggunakan rumus-rumus di atas, kita dapat mencari dan menghitung kecepatan benda pada ketinggian 20 m, dan kemudian menggunakannya untuk menemukan energi kinetik pada ketinggian tersebut.
Dengan melakukan serangkaian perhitungan tersebut, kita akan dapat menentukan berapa besar energi kinetik benda 1 kg saat mencapai ketinggian 20 m dari tanah setelah dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s.
