Usaha dan Energi

 

Contoh Soal 1: Usaha dan energi

Sebuah bola besi bermassa 5 kg terletak pada bidang datar yang licin dari keadaan diam, kemudian dipercepat 5 ms^{-2}   selama 4 sekon. Setelah itu, benda bergerak dengan kecepatan tetap selama 4 sekon, usaha yang dilakukan pada benda selama benda bergerak adalah …

Pembahasan:

Pada dasarnya soal tersebut adalah hubungan antara usaha dengan perubahan energi kinetik. Persamaan dasarnya adalah : W = \Delta E_{k}

W = \frac{1}{2} m (v_{1}^{2} -v_{o}^{2}) = \frac{1}{2}.5. (20^{2} - 0^{2}) = 1000 joule

 

Contoh Soal 2: Usaha dan energi

Palu bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s menghantam paku, sehingga masuk ke dalam kayu sejauh 5 cm. Besar gaya tahan kayu adalah ….

Pembahasan:

Pada dasarnya soal ini juga  merupakan hubungan antara usaha dengan perubahan energi kinetik.

Persamaan dasarnya adalah :

W = \Delta E_{k}

F.\Delta y = \frac{1}{2} m.(v_{1}^{2} - v_{o}^{2})

-F.(5 x 10^{-2}) = \frac{1}{2}.4.(0^{2} - 10^{2} )

maka besar gaya F = 16000 newton

 

 

Contoh Soal 3: Usaha dan energi

Sebuah balok kayu bermassa 20 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus pada bidang miring dengan sudut 30 derajat terhadap horisontal tanpa gesekan, dan menempuh jarak 10 meter sebelum sampai mencapai ujung bidang . Kecepatan balok kayu pada akhir bidang miring jika percepatan gravitasi g = 9,8 m/s2 adalah ….

 

Pembahasan:

Pada dasarnya soal ini juga  merupakan hubungan antara usaha dengan perubahan energi kinetik. Tetapi di sini usaha yang dimaksud berasal dari energi potensial.

Persamaan dasarnya adalah :

W = \Delta E_{k}

mg sin 30^{o} = \frac{1}{2}.m.(v_{t}^{2} - v_{0}^{2})

v_{t} = \sqrt{2.g.sin 30^{o}.s}= \sqrt{2.9,8.0,5.10} = 9,9 m/s

 

Contoh Soal 4: Usaha dan Energi

Lisa mengajak adiknya bermain ayunan di taman. pada mulanya ayunan  yang ditempati adiknya berketinggian 40 cm dar permukaan tanah. Jika ayunan tersebut barayun hingga ketinggian maksimal 1m, laju maksimal ayunan adalah sebesar ….

Penyelesaian:

Pada kasus ini terjadi hukum kekekalan energi ketika ayunan berada pada dasar (tanah) dan pada ketinggian maksimum. Lisa akan memberikan dorongan dengan kecepatan (energi kinetik) terbesar di tanah, dan pada tinggi maksimal energi kinetiknya akan minimal. Bila ditulis dalam hukum kekekalan energi mekanik, maka:

 

Contoh Soal 5: Usaha dan energi

Balok kecil bermassa 0,4 kg bergerak di atas lantai dengan kelajuan 2 m/s. Jika balok menumbuk pegas yang memiliki konstanta 3 x 10^3 N/m, energi kinetik balok ketika pegas tertekan 1 cm adalah ….

Penyelesaian:

Pada kasus ini terjadi perubahan energi kinetik dari balok yang bergerak menjadi usaha yang digunakan untuk menekan pegas, sehingga berlaku:

Jadi energi kinetik balok ketika pegas tertekan 1 cm adalah 0,65 joule.

 

Contoh soal: Usaha dan energi

Sebuah benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 15 dari permukaan tanah, energi kinetic benda saat mencapai ketinggian 10 m dari tanah adalah ….

Penyelesian:

 

Soal: Usaha dan Energi

Perhatikan gambar berikut:

Jika massa balok 3 kg, dan meluncur sejauh 2 meter, usaha yang dilakukan oleh balok adalah ….

A. 15 J

B. 30 J

C. 45 J

D. 60 J

E. 75 J

 

Soal : Usaha dan energi

Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak sepanjang garis lurus. Benda tersebut dipengaruhi gaya yang berubah-ubah terhadap posisi seperti grafik.

Besar usaha yang dilakukan gaya untuk memindahkan benda tersebut dari poisis awal sampai 5 meter adalah ….

A. 18 J

B. 20 J

C. 24 J

D. 30 J

E. 40 J

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.