Fisika

LEMBAR CONTOH DAN LATIHAN MATERI : USAHA, ENERGI DAN DAYA Soal No. 1 Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah horizontal.

Jika balok bergeser sejauh 10 m, tentukan usaha yang dilakukan pada balok! Pembahasan

Soal No. 2 Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin dipercepat dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s2.

Tentukan usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 sekon! Pembahasan Terlebih dahulu dicari kecepatan balok saat 5 sekon, kemudian dicari selisih energi kinetik dari kondisi awak dan akhirnya:

Soal No. 3 Benda 10 kg hendak digeser melalui permukaan bidang miring yang licin seperti gambar berikut!

Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!

Pembahasan Mencari usaha dengan selisih energi potensial :

Soal No. 4 Perhatikan grafik gaya (F) terhadap perpindahan (S) berikut ini!

Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12! Pembahasan Usaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapesium W = 1/2(12 + 9) x 6 W = 1/2 (21)(6) W = 63 joule Soal No. 5 Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam mendekati lampu merah.

Tentukan besar gaya pengereman yang harus dilakukan agar mobil berhenti di lampu merah yang saat itu berjarak 100 meter dari mobil! (72 km/jam = 20 m/s) Pembahasan

Soal No. 6 Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah 103 N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar menjadi rata dengan permukaan tanah adalah.... A. 4 kali B. 5 kali C. 6 kali D. 8 kali E. 10 kali (Soal UMPTN 1998)

Pembahasan Dua rumus usaha yang terlibat disini adalah: Pada martil : W=mgΔh Pada tanah oleh gaya gesekan: W=FS Cari kedalaman masuknya tongkat (S) oleh sekali pukulan martil: F S = mgΔh (103) S = 10 (10)(0,5) S=

50

/1000 = 5/100 m = 5 cm

Jadi sekali jatuhnya martil, tongkat masuk tanah sedalam 5 cm. Untuk tongkat sepanjang 40 cm, maka jumlah jatuhnya martil: n = 40 : 5 = 8 kali Soal No. 7 Sebuah balok berada pada sebuah bidang miring dengan koefisien gesekan 0,1 seperti diperlihatkan gambar berikut.

Balok turun ke bawah untuk tinjauan 5 meter. Tentukan: a) gaya-gaya yang bekerja pada balok b) usaha masing-masing gaya pada balok c) usaha total Gunakan g = 10 m/s2, sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6, W (huruf besar) untuk lambang usaha, dan w (kecil) untuk lambang gaya berat. Pembahasan a) gaya-gaya yang bekerja pada balok

gaya normal (N), gaya berat (w) dengan komponennya yaitu w sin 53° dan w cos 53°, gaya gesek Fges b) usaha masing-masing gaya pada balok Dengan bidang miring sebagai lintasan (acuan) perpindahan: -Usaha oleh gaya Normal dan komponen gaya berat w cos 53° Usaha kedua gaya bernilai nol (gaya tegak lurus lintasan) -Usaha oleh komponen gaya berat w sin 53° W = w sin 53° . S W = mg sin 53° . S W = (6)(10)(0,8)(5) = + 240 joule (Diberi tanda positif, arah mg sin 53° searah dengan pindahnya balok.)

-Usaha oleh gaya gesek Cari besar gaya gesek terlebih dahulu fges = μ N fges = μ mg cos 53° fges = (0,1) (6)(10)(0,6) = 0,36 N 3,6 N W = − fges S = − 3,6 (5) = − 18 joule (Diberi tanda negatif, arah gaya gesek berlawanan dengan arah pindahnya balok) c) usaha total Wtotal = +240 joule − 18 joule = + 222 joule Soal No. 8 Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada sebuah bidang miring kasar seperti diperlihatkan gambar berikut.

Balok didorong ke atas oleh gaya F = 25 N hingga bergeser ke atas untuk tinjauan sejauh 5 meter. Gaya gesek yang terjadi antara balok dengan bidang miring sebesar 3 N. Kemiringan bidang 53° terhadap horizontal. Tentukan beserta tanda positif atau negatifnya: a) usaha oleh gaya F b) usaha oleh gaya gesek c) usaha oleh gaya berat d) usaha total Pembahasan a) usaha oleh gaya F W = F . S = + 25 (5) = + 125 joule b) usaha oleh gaya gesek W = − f . S = − 3(5) = − 15 joule c) usaha oleh gaya berat W = − mg sin 53° . S = − (2)(10)(0,8)(5) = − 80 joule d) usaha total Wtotal = + 125 − 15 − 80 = 30 joule (Rintisan) Read more: http://fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/35-usaha-energi#ixzz2ILJaPS00

1) Perhatikan gambar berikut ini. Sebuah peluru bermassa m kilogram ditembakkan dengan kelajuan awal νo menenpuh lintasan parabolik.

Saat kedudukan peluru di titik A dan titik B: (1) energi potensial peluru di titik A sama dengan energi potensial di titik B (2) kelajuan peluru di titik A sama dengan kelajuan peluru di titik B (3) energi mekanik peluru di titik A sama dengan energi mekanik di titik B (4) besar momentum peluru di titik A sama dengan besar momentum di titik B Pernyataan yang benar adalah... A. 1, 2 dan 3 B. 1 dan 3 C. 2 dan 4 D. 4 E. 1, 2, 3 dan 4 2) Sebuah benda bermassa 25 kg terletak pada bidang miring tanpa gesekan dengan sudut 60° terhadap garis mendatar. Jika percepatan gravitasi 10 m.s−2 dan benda bergeser sejauh 2 meter ke arah bawah maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah.... A. 125 joule B. 125√3 joule C. 250 joule D. 250√3 joule E. 375 joule 3) Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas tanah. Jika Ep adalah energi potensial benda dan Ek adalah energi kinetik benda maka saat posisi benda 3 m di atas tanah berlaku.... A. Ep : Ek = 3 : 10 B. Ep : Ek = 10 : 3 C. Ep : Ek = 3 : 7 D. Ep : Ek = 7 : 3 E. Ep : Ek = 10 : 7 4) Budi menarik kotak dengan seutas tali seperti diperlihatkan gambar berikut ini.

Jika tegangan pada tali sebesar 200 N maka usaha yang dilakukan Budi untuk memindahkan benda sejauh 4 meter adalah.... A. 400 joule B. 800 joule C. 1200 joule D. 2000 joule E. 4000 joule 5) Sebuah benda dengan massa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m.s−1. Bila percepatan gravitasi g = 10 m.s−2, besar energi saat ketinggian benda mencapai 20 m adalah.... A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J

6) Besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda sesuai grafik berikut sejauh 12 meter adalah....

A. 26,25 joule B. 52,50 joule C. 78,75 joule D. 105 joule E. 131,25 joule 7) Sebuah benda yang bermassa 100 g jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk menghambat benda besarnya sekitar.... A. 30 N B. 50 N C. 60 N D. 90 N E. 100 N 8) Sebuah truk bermassa 5 ton sedang melaju di jalan raya pada kelajuan 8 m/s. Sopir truk melakukan pengereman dan truk berhenti setelah menempuh jarak 20 meter. Gaya rata-rata yang dihasilkan oleh rem truk tersebut adalah.... A. 4 kN B. 5 kN C. 6 kN D. 7 kN E. 8 kN 9) Sebuah gaya F = (4i + 6j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = (8i + aj) m dan vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan searah dengan sumbu x dan sumbu y pada koordinat kartesian. Bila usaha itu bernilai 36 J, maka nilai a sama dengan.... A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 10) Sebuah gaya F = (2i + 3j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = (6i + 5j) m dengan vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan searah dengan sumbu x dan sumbu y pada koordinat kartesian. Besar usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah....joule A. 10 B. 12 C. 15 D. 18 E. 27 11) Sebuah palu bermassa 2 kg dan berkecepatan 20 m/s menghantam sebuah paku sehingga paku ini masuk ke dalam kayu 5 cm. Besar gaya tahanan yang disebabkan kayu adalah.... A. 400 N B. 800 N C. 4000 N D. 8000 N E. 40000 N

12) Grafik berikut menyatakan gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 2 kg pada selang waktu 4 sekon.

Jika benda tersebut mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah....joule A. 50 B. 100 C. 200 D. 300 E. 400 Read more: http://fisikastudycenter.com/bank-soal-semester/262-sma-usaha-dan-energi#ixzz2ILKsDQ00