SOAL USAHA :
Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut,
Sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton. Jika kotak berpindah 4 meter ke kanan, tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule
Soal No. 2
Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter
Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton
Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 + F2) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule
Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule
Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut
Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
120 = (36 − F2) x 5
120 / 5 = 36 − F2
24 = 36 − F2
F2 = 36 − 24
F2 = 12 Newton
Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.
Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!
Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule
Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!
Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :
P = W / t
dimana
W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!
W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule
Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt
Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!
Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik
P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt
Soal No. 10
Perhatikan gambar!
Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?
Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0
SOAL ENERGI :
Soal No. 1
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!
Pembahasan
Energi kinetik suatu benda :
Ek = 1/2 m v2
Ek = 1/2 x 40 x 102
Ek = 2000 joule
Soal No. 2
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan mengeluarkan energi kinetik sebesar 720 Joule. Tentukan Kecepatan sepeda tersebut!
Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
720 = 1/2 x 40 x v2
720 = 20 x v2
720 / 20 = v2
36 = v2
v = √36 = 6 m/s
Soal No. 3
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s hingga memiliki energi kinetik sebesar 128 joule. Tentukan besarnya massa benda tersebut!
Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
128 = 1/2 x m x 82
128 = 1/2 x m x 64
128 = 32 x m
m = 128 /32 = 4 kg
Soal No. 4
Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!
Pembahasan
Energi potensial gravitasi
Ep = m x g x h
Ep = 0,5 x 10 x 2
Ep = 10 joule
Soal No. 5
Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan massa benda tersebut!
Pembahasan
Ep = m x g x h
2500 = m x 10 x 5
2500 = 50 m
m = 2500 / 50
m = 5 kg
Soal No. 6
Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg, tentukan:
a) Energi kinetik burung
b) Energi potensial burung
c) Energi mekanik burung
Pembahasan
a) Ek = 1/2 mv2
Ek = 1/2 x 2 x 102
Ek = 100 joule
b) Ep = m g h
Ep = 2 x 10 x 10
Ep = 200 joule
c) EM = Ep + Ek
EM = 200 + 100
EM = 300 joule
Soal No. 7
Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!
Pembahasan
Dari rumus energi kinetik
Ek = 1/2 m v2
Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12
Ek2 : Ek1 = v22 : v12
Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1
Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v
Ek2 = (0,5 v / v)2 x 5000 joule
Ek2 = 1/4 x 5000 joule
Ek2 = 1250 joule
Soal No. 8
Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda pertama!
Pembahasan
Misal
m1 = 1
m2 = 3
v1 = 1
v2= 2
Buat perbandingan:
Ek2/Ek1 = m2/m1 x (v2/v1)2
Masukkan angka kita tadi:
Ek2/Ek1 = 3/1 x (2/1)2 = 3 x 4 = 12
Sehingga
Ek2 : Ek1 = 12 : 1
Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut,
Sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton. Jika kotak berpindah 4 meter ke kanan, tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule
Soal No. 2
Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter
Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton
Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 + F2) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule
Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule
Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut
Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!
Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
120 = (36 − F2) x 5
120 / 5 = 36 − F2
24 = 36 − F2
F2 = 36 − 24
F2 = 12 Newton
Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.
Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!
Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule
Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!
Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :
P = W / t
dimana
W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!
W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule
Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt
Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!
Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik
P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt
Soal No. 10
Perhatikan gambar!
Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?
Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0
SOAL ENERGI :
Soal No. 1
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut!
Pembahasan
Energi kinetik suatu benda :
Ek = 1/2 m v2
Ek = 1/2 x 40 x 102
Ek = 2000 joule
Soal No. 2
Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan mengeluarkan energi kinetik sebesar 720 Joule. Tentukan Kecepatan sepeda tersebut!
Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
720 = 1/2 x 40 x v2
720 = 20 x v2
720 / 20 = v2
36 = v2
v = √36 = 6 m/s
Soal No. 3
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s hingga memiliki energi kinetik sebesar 128 joule. Tentukan besarnya massa benda tersebut!
Pembahasan
Ek = 1/2 m v2
128 = 1/2 x m x 82
128 = 1/2 x m x 64
128 = 32 x m
m = 128 /32 = 4 kg
Soal No. 4
Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!
Pembahasan
Energi potensial gravitasi
Ep = m x g x h
Ep = 0,5 x 10 x 2
Ep = 10 joule
Soal No. 5
Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, tentukan massa benda tersebut!
Pembahasan
Ep = m x g x h
2500 = m x 10 x 5
2500 = 50 m
m = 2500 / 50
m = 5 kg
Soal No. 6
Seekor burung sedang melayang terbang pada ketinggian 10 m di atas tanah dengan kecepatan konstan sebesar 10 m/s. Jika massa burung adalah 2 kg, tentukan:
a) Energi kinetik burung
b) Energi potensial burung
c) Energi mekanik burung
Pembahasan
a) Ek = 1/2 mv2
Ek = 1/2 x 2 x 102
Ek = 100 joule
b) Ep = m g h
Ep = 2 x 10 x 10
Ep = 200 joule
c) EM = Ep + Ek
EM = 200 + 100
EM = 300 joule
Soal No. 7
Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!
Pembahasan
Dari rumus energi kinetik
Ek = 1/2 m v2
Ek2 : Ek1 = 1/2 m v22 : 1/2 m v12
Ek2 : Ek1 = v22 : v12
Ek2 = (v2 / v1)2 x Ek1
Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v
Ek2 = (0,5 v / v)2 x 5000 joule
Ek2 = 1/4 x 5000 joule
Ek2 = 1250 joule
Soal No. 8
Benda pertama memiliki massa m dan kecepatan v. Benda kedua memiliki massa 3 kali benda pertama dan kecepatan 2 kali benda pertama. Tentukan perbandingan energi kinetik yang dimiliki oleh benda kedua dan benda pertama!
Pembahasan
Misal
m1 = 1
m2 = 3
v1 = 1
v2= 2
Buat perbandingan:
Ek2/Ek1 = m2/m1 x (v2/v1)2
Masukkan angka kita tadi:
Ek2/Ek1 = 3/1 x (2/1)2 = 3 x 4 = 12
Sehingga
Ek2 : Ek1 = 12 : 1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar