(Kls X) Blog Fisika Pak Ahmad: Usaha dan Energi

Usaha merupakan energi yang disalurkan sehingga berhasil menggerakkan suatu benda dengan gaya tertentu, sedangkan

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Pernahkah kalian mendorong meja lalu meja tersebut tetap diam atau tidak bergerak? Jika sudah demikian, mungkin kalian akan meminta bantuan orang lain untuk mendorong meja tersebut?

Nah, saat kalian mendorong meja lalu mejanya diam, itu artinya usaha yang kalian berikan hanya sia-sia karena si meja tidak berpindah tempat. Meskipun sia-sia, kalian tetap membutuhkan energi, lho. Apakah bisa usaha bernilai sia-sia? Lalu, apa hubungannya dengan energi?

Lanjutan dari uraian di atas dapat kalian klik link berikut ini.

Hukum kekekalan energi mekanik.

Daya.

Kemudian beberapa soal & pembahasan usaha & energi juga dapat dipelajari di bawah ini.

SOAL DAN PEMBAHASAN USAHA DAN ENERGI SMA

1. Benda bermassa 10 kg bergerak diatas permukaan yang datar dan licin tanpa gaya gesek, jika benda di dorong dengan gaya100 N yang membentuk sudut 60° terhadap arah horisontal. Besar usaha jika perpindahan benda sejauh 5 m adalah … .

a. 100 J d. 250 J

b. 150 J e. 500 J

c. 200 J

jawab:

W = F.cosα.S = 100 . cos 60. 5 = 100.0,5.5 = 250 Joule

2. yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap benda sama dengan nol apabila arah gaya dengan perpindahan benda membentuk sudut sebesar … .

a. 0° d. 90°

b. 45° e. 180°

c. 60°

jawab: D

3. balok dengan massa 1.800 gram (g =10 m/s2) ditarik secara vertikal selama 4 sekon. Jika balok berpindah setinggi 2 m, daya yang dihasilkan adalah ... .

a. 3.600 W d. 36 W

b. 900 W e. 9 W

c. 225 W

jawab:

4. Massa benda A tiga kali massa B dan kelajuan benda A setengah kali B. nilai Perbandingan energi kinetik benda A dengan B adalah …

a. 3 : 4 c. 2 : 3 e. 1 : 1

b. 3 : 2 d. 2 : 1

5. dengan massa 3 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika g = 10 m/s², maka energi potensial benda saat mencapai titik tertinggi adalah … .

a. 300 J c. 500 J e. 700 J

b. 400 J d. 600 J

jawab:

6. Sebuah benda 1 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Besar energi kinetik benda pada saat mencapai ketinggian 20 m dari tanah sebesar … .

a. 100 J c. 400 J e. 800 J

b. 200 J d. 600 J

Jawab:

Ep₁+Ek₁= Ep₂+Ek₂

0+1/2m.v₂ = mgh+Ek₂

½.1.1600 = 1.10.20+Ek

Ek = 600 J

7. Benda yang bermassa 700 gram dilempar ke atas hingga mencapai ketinggian 9 m. Perubahan energi potensial benda ketika berada pada ketinggian 5 m sampai 9m adalah (g = 10 m/s²)... .

a. 28 J d. 54 J

b. 35 J e. 63 J

c. 42 J

jawab:

ΔEp = m.g. Δh = 0,7.10.4 = 28 J

8. Balok bermassa 10 kg berada di atas lantai licin seperti gambar. Balok ditarik dengan gaya F =25 N membentuk sudut 37° terhadap arah horizontal.

Setelah berpindah ke kanan 2 m besar usaha oleh gaya F sebesar ....

a. 30 joule d. 100 joule

b. 40 joule e. 200 joule

c. 50 joule

jawab:

W = F.cosα.S = 25 . cos 37. 2 = 25.0,8.2 = 40 Joule

9. Sebuah benda m = 3 kg bekerja gaya mendatar yang berubah terhadap jarak yang ditempuhnya, seperti grafik di bawah.

Jika arah gaya searah dengan perpindahannya. hitung usaha yang dilakukan hingga berpindah sejauh 7 m sebesar ....

a. 110 joule d. 170 joule

b. 135 joule e. 200 joule

c. 140 joule

jawab:

W = Luas trapesium dibawah grafik

W = ½ (a+b).tinggi = ½ (7+4) 20 = 110 Joule

10. Sebuah batu yang massanya 0,10 kg jatuh bebas dari ketinggian 2 m diatas tanah ke tumpukan pasirr. Jika benda itu masuk pasir 2 cm sebelum berhenti, gaya hambat rata-rata pasir yang dilakukan besarnya sekitar ....

a. 30 N d. 90 N

b. 50 N e. 100 N

c. 60 N

jawab:

W = F.S

W = ΔEp

ΣF.S = m.g.h

ΣF.0,02 = 0,1 . 10. 2

ΣF = 100 N

11. Sebuah balok bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s di atas lantai yang kasar. Karena kekasaran lantai tersebut, kecepatan balok bisa turun menjadi 5 m/s setelah menempuh jarak tertentu. Perubahan energi kinetik balok sebesar ....

a. turun 150 joule d. naik 50 joule

b. naik 150 joule e. naik 250 joule

c. turun 50 joule

jawab:

ΔEk = ½ m( v₁² – v₂²)

ΔEk = ½ 4( 10² – 5²)

ΔEk = 2( 75 ) = 150 (turun)

12. Sebuah mobil mainan bermassa 4 kg, mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan tetap 3 m/s². Usaha setelah 2 detik adalah ....

a. 6 J d. 48 J

b. 12 J e. 72 J

c. 24 J

v_t=v_o+at

v_t=0+3.2=6

Ek = ½ m v² = ½ 4.36 = 72 J
usaha sama dengan perubahan energi kinetik (usaha dirubah menjadi energi kinetik)
W = Ek

13. Air terjun setinggi 20 m digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Setiap detik air mengalir 10 m³. Jika efesiensi generator 55% dan percepatan gravitasi g = 10 m/s² maka daya rata-rata yang dihasilkan (dalam kW) ....

a. 110 c. 2.200 e. 5.500

b. 1.100 d. 2.500

jawab:

14. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian h dan pada suatu saat energi kinetiknya tiga kali energi potensialnya. Pada saat itu tinggi benda adalah ....

a. 1/4 h c. 1/2 h e. 3 h

b. 1/3 h d. 2 h

Ep₁+Ek₁ = Ep₂ + Ek₂

m.g.h + 0 = Ep₂ + 3Ep₂

mgh = 4 mgh₂

¼ h = h₂

18. batu dengan massa 500 gr dilemparkan lurus ke atas dengan kecepatan 20 m/s. besar Energi kinetik benda saat mencapai ketinggian ¼ dari tinggi maksimum adalah....

a. 25 J c. 50 J e. 100 J

b. 40 J d. 75 J

jawab:

v² = 2gh

400 = 20h

h = 20 m

EM₁ = EM₂

Ep₁+Ek₁ = Ep₂+Ek₂

0 + ½.0,5.400 = 0,5.10. ¼ .20 + Ek₂

Ek₂ = 100 – 25 = 75 J

20. Sebuah balok bermassa 1 kg menumbuk pegas yang posisinya mendatar seperti gambar.

Saat balok menumbuk pegas kecepatannya 1,5 m/s dan dapat menekan pegas sejauh 10 cm. Konstant pegas tersebut sebesar...

a. 2,25 N/m d. 15 N/m

b. 22,5 N/m d. 0,15 N/m

c. 225 N/m

jawab:

penyelesaian / pembahasan:

W = ΔEP = ΔEK = F.S

ΔEP_pegas = ΔEK

½ k.Δx² = ½ m.v²

k. 0,1² = 1. 1,5²

21. Suatu mesin melakukan usaha sebesar 3600 J setiap selang waktu 1 jam. Mesin tersebut memiliki daya sebesar....

a. 1 watt d. 10 kilowatt

b. 10 watt e. 900 kilowatt

c. 100 watt

jawab:

23. Sebuah balok bermassa 400 gram dijatuhkan dari ketinggian 2 m ke permukaan tanah. Jika pada permukaan tanah terdapat pegas dengan konstanta100 N/m maka pegas akan tertekan sebesar . . . .

a. 0,1 m c. 0,3 m e. 0,05 m

b. 0,2 m d. 0,4 m

jawab:

ΔEP_pegas = ΔEP

½ k Δx² = m.g.h

½ 100. Δx² = 0,4 . 10 . 2

Δx² = 8/50 = 0,16

Δx = 0,4

24. Sebuah motor bermassa 300 kg berhenti dari kelajuan 36 km/jam sejauh 5 m. Besar gaya pengereman yang dilakukan adalah . . . .

a. 1.000 N c. 3.000 N e. 5.000 N

b. 2.000 N d. 4.000 N

jawab: