(Kls X) Blog Fisika Pak Ahmad

Gerak lurus adalah gerak suatu obyek yang lintasannya berupa garis lurus. Jenis gerak ini disebut juga sebagai suatu translasi beraturan.
Gerak lurus dapat dikelompokkan menjadi gerak lurus beraturan (glb) dan gerak lurus berubah beraturan (glbb) yang dibedakan dengan ada dan tidaknya percepatan.

A. Gerak lurus beraturan

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu objek, di mana dalam gerak ini kecepatannya tetap dikarenakan tidak adanya percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu.
s = v.t
dengan arti dan satuan dalam SI:

s = jarak tempuh (m)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu (s)

B. Gerak lurus berubah beraturan

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu objek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap.

Akibat adanya percepatan, rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.

s=v_{0}\cdot t+{\frac {1}{2}}a\cdot t^{2}\!

dan kecepatan setelah rentang waktu tertentu dapat digunakan:

dengan arti dan satuan dalam SI:

v₀ = kecepatan mula-mula (m/s)
v_t = kecepatan akhir (m/s)
a = percepatan (m/s²)
t = waktu (s)
s = Jarak tempuh/perpindahan (m)

Contoh-Contoh GLBB

1. Gerak Jatuh Bebas

Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat.Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g) (besar g = 9,8 m/s² dan sering dibulatkan menjadi 10 m/s²)

2. Gerak Vertikal ke Bawah

Berbeda dengan jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah yang dimaksudkan adalah gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu. Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah. Sehingga persamaan-persamaannya sama dengan persamaan-persamaan pada gerak vertikal ke atas, kecuali tanda negatif pada persamaan-persamaan gerak vertikal ke atas diganti dengan tanda positif.

3. Gerak Vertikal ke Atas

Selama bola bergerak vertikal ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang menariknya ke bumi. Akhirnya bola bergerak diperlambat. Akhirnya setelah mencapai ketinggian tertentu yang disebut tinggi maksimum (h max), bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol (Vt = 0). Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada bola, menyebabkan bola bergerak turun. Pada saat ini bola mengalami jatuh bebas....

Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak GLBB diperlambat (a = - g) dengan kecepatan awal tertentu lalu setelah mencapai tinggi maksimum bola jatuh bebas yang merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol.

Pada saat benda bergerak naik berlaku persamaan :

vo = kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi

t = waktu (s)

vt = kecepatan akhir (m/s)

h = ketinggian (m)

Rangkuman GLB dan GLBB

Latihan Soal.

Buku 1

Buku 2

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: