Mari kita analisis masalah ini.

Diketahui:

• Massa pembalap dan sepeda: $m = 100 \, \text{kg}$
• Ketinggian gunung: $h = 500 \, \text{m}$
• Percepatan gravitasi: $g = 10 \, \text{m/s}^2$

Ditanyakan:

a. Besar energi potensial di puncak gunung dan di tempat pembalap berhenti, dengan titik acuan sebelum pembalap menanjak (artinya energi potensial di titik acuan $E_p = 0$).

b. Perubahan energi potensial saat pembalap menuruni lereng hingga berhenti.

a. Energi Potensial di Puncak Gunung

Energi potensial gravitasi di puncak gunung dapat dihitung dengan rumus:

$E_p = m \cdot g \cdot h$

Substitusi nilai-nilai yang diketahui:

$E_p = 100 \, \text{kg} \cdot 10 \, \text{m/s}^2 \cdot 500 \, \text{m}$ $E_p = 500.000 \, \text{Joule}$

Jadi, energi potensial di puncak gunung adalah $500.000 \, \text{Joule}$.

Jika pembalap berhenti di ketinggian yang sama dengan titik awalnya (misalnya di bawah gunung, atau pada posisi dengan ketinggian nol), maka energi potensial di tempat pembalap berhenti adalah:

$E_p = 0 \, \text{Joule}$

b. Perubahan Energi Potensial Saat Menuruni Lereng

Perubahan energi potensial ($\Delta E_p$) ketika pembalap menuruni lereng hingga berhenti adalah:

$\Delta E_p = E_{p_{akhir}} - E_{p_{awal}}$

Di puncak gunung, energi potensial awal adalah $E_p = 500.000 \, \text{Joule}$, dan ketika pembalap berhenti (di posisi rendah), energi potensial akhirnya $E_p = 0 \, \text{Joule}$.

Maka, perubahan energi potensial:

$\Delta E_p = 0 - 500.000 = -500.000 \, \text{Joule}$

Perubahan negatif ini menunjukkan bahwa energi potensial berkurang sebanyak 500.000 Joule saat pembalap menuruni lereng.

Kesimpulan:

a. Energi potensial di puncak gunung adalah $500.000 \, \text{Joule}$, dan di tempat pembalap berhenti adalah $0 \, \text{Joule}$.

b. Perubahan energi potensial saat pembalap menuruni lereng adalah $-500.000 \, \text{Joule}$.

Apakah Anda memerlukan penjelasan lebih lanjut atau ada pertanyaan?

Berikut adalah beberapa pertanyaan terkait yang mungkin membantu:

1. Bagaimana energi kinetik berubah saat menuruni lereng?
2. Bagaimana cara menghitung kecepatan pembalap di puncak dan dasar gunung?
3. Apa yang terjadi pada energi yang hilang ketika menuruni lereng?
4. Bagaimana cara kerja hukum kekekalan energi dalam kasus ini?
5. Jika ada gaya gesekan, bagaimana pengaruhnya terhadap energi total sistem?

Tip: Dalam sistem tanpa gesekan, perubahan energi potensial akan sepenuhnya berubah menjadi energi kinetik saat menuruni lereng.