Energi, Usaha dan Daya

Sebuah balok dengan massa 50 kg di atas lantai diangkat sampai ketinggian 8 m. Jika, g = 10 m/s², maka besarnya usaha yang dilakukan pada balok tersebut adalah ... joule.

(jawaban tanpa tanda pemisah apapun)

(a)  

Answer explanation

Diketahui:

m = 50 kg

g = 10 m/s²

s = 8 m

Ditanyakan: W = . . .?

Jawab, karena di angkat ke atas, maka F = w = m . g

W = F . s

= m . g . s

= 50 . 10 . 8

= 4.000 Joule

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan adalah 4.000 J.

Paku bermassa 5 g terlepas dari tangan seorang tukang kayu. Ketika paku menyentuh tanah, kelajuan 30 m/s. Jika gaya gesek paku terhadap tanah sebesar 45 N, maka kedalaman paku yang mencakup dalam tanah adalah ... cm.

(jawaban tanpa tanda pemisah apapun)

(a)  

Answer explanation

Diketahui:

m = 5 g

v₁ = 30 m/s

F = 45 N

Ditanya: s = . . .?

Jawaban:

s = 0,05 m (perhitungan lihat gambar)

karena di soal diminta dalam satuan cm, maka

s = 0,05 x 100 cm

s = 5 cm

Mula-mula, sebuah benda dengan massa 2 kg berada di permukaan tanah. Kemudian, benda itu dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah. Berapakah perubahan energi potensial benda tersebut? (g = 10 m/s²)

(jawaban dengan satuan lengkap dan spasi)

(a)  

Answer explanation

Diketahui:

m = 2 kg

h₂ = 1,25 m

g = 10 m/s²

Ditanya: ∆E_p = . . .?

Jawab :

Perubahan energy potensial benda,

∆E_p = mg (h₂ – h₁)

= (2 kg).(10 m/s² ).(1,25 m – 0 m)

= 25 Joule

 Jadi, perubahan energy potensialnya 25 Joule.

Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s dari ketinggian 1,5 m. percepatan gravitasi g = 10 m/s² . Berapakah ketinggian bola pada saat kecepatannya 5 m/s?

• 5 m

• 5,25 m

• 5,5 m

• 5,75 m

Answer explanation

Diketahui:

m = 0,2 kg

v_A = 10 m/s

h_A = 1,5 m

v_B = 5 m/s

Ditanya: h_B = . . .?

Ketinggian h_B dapat ditentukan dengan hukum kekekalan energy mekanik seperti berikut.

(lihat gambar)

Sebuah mangga yang massanya 0.5 kg menggantung pada tangkainya dan berada 40 m dari pemukaan tanah. Hitung usaha yang dilakukan mangga jika mangga jatuh bebas dari tangkainya !

(jawaban dengan satuan dan spasi)

(a)  

Answer explanation

Diketahui :

m = 0.5 kg

h₁ = 40

h₂ = 0 (diatas permukaan tanah)

g = 10 m/s²

ditanya L

Δw . . . ?

Jawab :

Δw = mgh₂ – mgh₁

Δw = mg (h₂ – h₁)

Δw = (0,5 kg)(10 m/s²)(0 m – 40 m)

Δw = 200 joule (usaha tidak boleh -)

Pasangkan setiap soal dengan jawaban yang tepat!

• 12.500 Joule

• Mobil remot kontrol bermassa 1 kg pada mulanya bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Sesaat kemudian benda itu bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Tentukan usaha total yang dikerjakan pada benda tersebut!

• 0,67 x 10⁵ Joule

• Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m s^–1. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah…

• 1.600 Joule

• Dua motor mempunyai daya keluaran rata-rata masing-masing 746 W dan 373 W. Berapakah selisih usaha yang dilakukan masing-masing motor dalam waktu 3 menit ?

• 63 Joule

• Sebuah benda massanya 2 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang tingginya 100 m. Apabila gesekan dengan udara diabaikan dan g = 10 m s^–2 maka usaha yg dilakukan oleh gaya berat sampai pada ketinggian 20 m dari tanah adalah…..

• 37,5 Joule

• 

Answer explanation

1. 1. Sebuah benda massanya 2 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang tingginya 100 m. Apabila gesekan dengan udara diabaikan dan g = 10 m s^–2 maka usaha yg dilakukan oleh gaya berat sampai pada ketinggian 20 m dari tanah adalah ...

2. Usaha, perubahan energi potensial gravitasi:

   W = mgΔ h

   W = 2 x 10 x (100 − 20)

   W = 1600 Joule

3. 2. Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m s^–1. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah …

4. Usaha perubahan energi kinetik benda:

   W = ½ m Δ(v²)

   W = ½ x 1000 x 5²

   W = 12500 joule

5. 3. (lihat gambar)

6. Usaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapesium

   W = ½ (12 + 9) x 6

   W = ½ (21)(6)

   W = 63 joule

7. 4. Mobil remot kontrol bermassa 1 kg pada mulanya bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Sesaat kemudian benda itu bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Tentukan usaha total yang dikerjakan pada benda tersebut!

8. W_total = Δ𝐸k

   W_total = ½ m(v_t² – v_o²)

   W_total = ½ (1) (10² – 5²)

   W_total = 0,5 ( 100 – 25)

   W_total = (0,5) (75)

   W_total = 37,5 J

9. 5. Dua motor mempunyai daya keluaran rata-rata masing-masing 746 W dan 373 W. Berapakah selisih usaha yang dilakukan masing-masing motor dalam waktu 3 menit ?

10. W₁= P₁ t

    W= (746 W) (180 s) = 1,34 x 10⁵ J

    W₂= P₂ t

    W= (373 W) (180 s) = 0,67 x 10⁵ J

11. ΔW = W₂ - W₁

12. ΔW = (1,34 x 10⁵) - (0,67 x 10⁵)

13. ΔW = 0,67 x 10⁵ Joule