SOAL SOAL DAN PENYELESAIAN USAHA DAN ENERGI

Soal dan Penyelesaian Fisika SMA - 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 ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Besar usaha adalah hasil perkalian titik vektor gaya dan vektor perpindahan
$$\\W=F.S \\W=10\times 5 \\W=50J$$

---

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 ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:

$$\\ \\W=F.S.cos \theta \\ W=20x5xcos60\\ W=50J$$

---

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 ?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
a. usaha untuk memindahkan benda
Besar gaya normal yang bekerja pada benda.
gaya normal: $$\\ \\N=mg-F\sin 53^{o}\\N=40-20(0,8)\\N=24N$$

usaha yang bekerja pada benda: $$\\ \\W=\Sigma F.S\\ \\W=(F\cos 53^{o}-f)S\\W=(F\cos 53^{o}-\mu .N)S\\W=(20(0,6)-0.2(24).5\\W=36N$$

b. Usaha yang dilakukan oleh gaya gesek
$$\displaystyle \\W=\Sigma F.S\\\\W_{ges}=f.x\\ W^{_{ges}}=4,8x5\\ W_{ges}=24J$$

---

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

Usaha  adalah  selisih energi potensial: $$\begin{align*} W&=E_{pA}-E_{pB}\\W&=mgh_{A}-mgh_{B}\\W&=mg(h_{A}-h_{B})\\W&=mg\Delta h\\W&=20(0,3)\\W&=6J \end{align*}$$  Cara lain: $$\begin{align*} W&=\Sigma F.S \\W&=mg\sin \theta .S\\W&=20x0,6x0,5\\W&=6J \end{align*}$$   b. Menentukan kecepatan di titik B Usaha adalah merupakan selisih energi kinetik: $$\begin{align*}W&=E_{kB}-E_{kA}\\W&=\frac{1}{2}mv_{B}^{2}-\frac{1}{2}mv_{A}^{2}\\W&=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\6&=\frac{1}{2}(2)(v_{B}^{2}-0)\\v_{B}&=\sqrt{6}m.s^{-2} \end{align*}$$  Cara lain menentukan besar kecepatan $$\begin{align*}v&=\sqrt{2g. \Delta h}\\v&=\sqrt{2.10.0,3}\\v&=\sqrt{6}m.s^{-1}  \end{align*}$$  

---

5. Sebuah mobil bermassa 800 Kg berkecepatan 20 m/s berubah menjadi 10 m/s . Besar gaya untuk merubah kecepatan tersebut jika jarak yang ditempuh 10 meter?
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun: $$\begin{align*} W&=E_{kB}-E_{kA}\\W&=\frac{1}{2}mv_{B}^{2}-\frac{1}{2}mv_{A}^{2}\\F.S&=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\F.10&=\frac{1}{2}800(20^{2}-10^{2})\\F.10&=400(300)\\F&=12.000N\end{align*}$$  

---

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: $$\begin{align*} F.S&=\frac{1}{2}m(v_{B}^{2}-v_{A}^{2})\\F.(0,2)&=\frac{1}{2}(0,01)(200^{2}-0^{2})\\F&=1000N\end{align*}$$