SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI

Usaha dan Energi Beserta Pembahasannya - Usaha atau kerja adalah energi yang disalurkan gaya ke sebuah benda sehingga benda tersebut bergerak.Sedangkan Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha, energi sering kita sebut sebagai tenaga.

1. Sebuah benda bermassa 2 Kg diberi gaya 10 N pada lantai licin seperti pada gambar. Benda berpindah sejauh 5 meter. Besar usaha untuk memindahkan benda adalah ?
SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Besar usaha adalah hasil perkalian titik vektor gaya dan vektor perpindahan seperti tertulis pada persamaan di bawah ini
W=F.S
W=10x5
W=50J
Besar Usaha untuk memindahkan benda adalah W=50Joule

2. Sebuah benda bermassa 2 Kg diberi gaya 20 N pada lantai licin seperti pada gambar, gaya yang diberikan membentuk sudut terhadap garis horizontal. Benda berpindah sejauh 5 meter. Besar usaha untuk memindahkan benda adalah ?
SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI

Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Soal ini sama dengan nomor 1 bedanya gaya yang diberikan membentuk sudut terhadap garis horizontal
SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI
$\displaystyle \small \\W=F.S.cos \theta \\ W=20x5xcos60\\ W=50J$
Besar usaha untuk memindahkan benda adalah W=50Joule

3. Sebuah benda bermassa 4 Kg diberi gaya 20 N pada lantai kasar seperti pada gambar, gaya yang diberikan membentuk sudut terhadap garis horizontal. Benda berpindah sejauh 5 meter.
a. Besar usaha untuk memindahkan benda adalah ?
b. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya gesek ?
SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
a. Menentukan besar usaha untuk memindahkan benda
Besar gaya normal yang bekerja pada benda.
SOAL PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI

Setelah menggambar gaya-gaya yang bekerja pada benda kita bisa hitung besar gaya normal
$\displaystyle \small \\N=mg-F\sin 53^{o}\\N=40-20(0,8)\\N=24N$
Besar gaya normal yang bekerja pada benda adalah: N=24N

Selanjutnya bisa kita hitung besar usaha yang bekerja pada benda: $\displaystyle \small \\W=\sum F.S$
Pada soal terdapat gaya gesek yang berlawanan arah dengan arah gerak, maka gaya penyebab benda berpindah mendapat hambatan dari gaya gesek.
$\displaystyle \small \\W=(F\cos 53^{o}-f)S\\W=(F\cos 53^{o}-\mu .N)S\\W=(20(0,6)-0.2(24).5\\W=36N$
Maka besar usaha untuk memindahkan benda adalah W=36 Joule

b. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya gesek

\[\displaystyle \small \\W=\sum F.S\]
Karena yang ditanyakan besar usaha oleh gaya gesek maka gaya yang di hitung hanya besar gaya gesek saja.\[\\W_{ges}=f.x\\ W^{_{ges}}=4,8x5\\ W_{ges}=24J\]

4. Benda bermassa 2 Kg ditempatkan pada bidang miring licin pada titik A, kemudian benda meluncur ke titik B, tinggi bidang miring 30 cm dan panjang miring 50 cm. Tentukan :
a. Usaha dari A ke B
b. Besar kecepatan di titik B


Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
a. Menentukan besar usaha dari A ke B
Kita gambarkan terlebih dahulu gaya-gaya yang bekerja pada benda seperti pada gambar di bahwah ini

Untuk menghitung besar usaha bisa kita gunakan persamaan usaha juga adalah merupakan selisih energi potensial jika bidang licin berada pada keadaan lincin atau tanpa gesekan:
$\displaystyle \small \\W=E_{pA}-E_{pB}\\W=mgh_{A}-mgh_{B}\\W=mg(h_{A}-h_{B})\\W=mg\Delta h\\W=20(0,3)\\W=6J$
Usahanya adalah W=6 Joule

Cara lain:\[\displaystyle \small \\W=\sum F.S\]
Gaya yang digunakan adalah gaya penyebab gerak yang sejajar dengan vektor perpindahan:
$\displaystyle \small \\W=mg\sin \theta .S\\W=20x0,6x0,5\\W=6J$
Besar usaha  W= 6 Joule
b. Menentukan kecepatan di titik B
Kita gunakan persamaan usaha adalah merupakan selisih energi kinetik:
$\displaystyle \small \\W=E_{kB}-E_{kA}\\\\W=\frac{1}{2}mv_{B}^{2}-\frac{1}{2}mv_{A}^{2}\\\\W=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\\\6=\frac{1}{2}.2(v_{B}^{2}-0)\\\\v_{B}=\sqrt{6}m.s^{-2}$ 

Cara lain menentukan besar kecepatan
$\displaystyle \small \\v=\sqrt{2g. \Delta h}\\v=\sqrt{2.10.0,3}=\sqrt{6}m.s^{-1}$

5. Sebuah mobil bermassa 800 Kg berkecepatan 20 m/s berubah menjadi 10 m/s . Besar usaha untuk merubah kecepatan tersebut jika jark yang ditempuh 10 meter ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Kita bisa gunakan persamaan usaha adalah selisih besar energi kinetik:
$\displaystyle \small \\W=E_{kB}-E_{kA}\\\\W=\frac{1}{2}mv_{B}^{2}-\frac{1}{2}mv_{A}^{2}\\\\W=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})$
Usaha juga adalah perkalian titik antara vektor gaya dan perpindahan:
$\displaystyle \small \\F.S=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\\\F.10=\frac{1}{2}800(20^{2}-10^{2})\\\\F.10=400(300)\\\\F=12.000N$
Besar gaya untuk memperlambat mobil seperti yang disebutkan pada soal adalah F=12.000N

6. Sebuah peluru bermassa 10 gram berkecepatan 200 m/s ditembakan pada sebuah karung pasir. Peluru menembus karung pasir sampai kedalaman 20 cm. Besar tahanan karung pasir pada peluru adalah ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Kita gunakan persamaan usaha adalah selisih energi kinetik:
$\displaystyle \small \\F.S=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\\\F.\frac{2}{10}=\frac{1}{2}0,01(200^{2}-0^{2})\\\\F.=100N$ 
Besar gaya tahanan karung pasir adalah F=100N

Cari Artikel

50 SOAL JAWAB BERAGAM SOAL FISIKA bagian 2

Cara Cepat Pintar Fisika - Beberapa hari yang lalu, saya googling dan tertarik dengan sebuah judul artikel lalu membukanya. Saya dibawa ...