Usaha dan Energi Berbasis HOTS

Fiky, Anisa, Atika, dan Devi yang sedang duduk dibangku SMP diberikan tugas oleh guru IPA mereka untuk memahami konsep usaha dalam fisika. Setelah memahami teorinya, mereka masing-masing mencoba melakukan beberapa aktivitas dan mencatat hasilnya.

Fiky memutuskan untuk mendorong sebuah meja di ruang kelas. Ia mendorong meja tersebut dengan gaya yang cukup kuat sehingga meja tersebut berpindah sejauh 1 meter.

Anisa berusaha keras mempelajari materi sistem pencernaan yang akan diujikan besok pagi. Ia belajar sepanjang malam, menghabiskan banyak waktu dan tenaga.

Atika mencoba mendorong mobil temannya yang mogok di parkiran sekolah. Meskipun ia berusaha sekuat tenaga, mobil tersebut tidak bergerak sama sekali.

Devi juga mencoba mendorong motor temannya yang mogok dengan menggunakan seluruh kekuatannya, namun motor tersebut tetap tidak bergerak.

Berdasarkan aktivitas di atas, mana yang termasuk usaha?

• Fiky mendorong meja dan berpindah sejauh 1 meter

• Anisa berusaha keras mempelajari materi sistem pencernaan yang akan diujikan besok pagi

• Atika berusaha keras mendorong mobil temannya yang sedang mogok tetapi tidak bergerak

• Devi mengerahkan seluruh tenaganya untuk mendorong motor temannya tetapi motor tidak bergerak

Inggita dengan kekuatannya yang tangguh mendorong gerobak dengan gaya sebesar 400 Newton. Dengan tekad yang kuat, ia menyalurkan energinya ke dalam gerobak tersebut, menyebabkan gerobak tersebut bergerak sejauh 8 meter ke arah yang ditentukan. Dalam proses ini, Inggita menghasilkan usaha. Sehingga, usaha yang dikerjakan oleh Inggita sebesar....

• 2.200 J

• 3.000 J

• 2.300 J

• 3.200 J

Suatu hari, Rizki sedang berada di atap gedung yang tingginya 80 meter dari permukaan tanah. Ia memutuskan untuk melakukan eksperimen fisika sederhana dengan menjatuhkan sebuah bola tanpa kecepatan awal. Rizki ingin mengetahui berapa lama waktu yang diperlukan bola tersebut untuk mencapai tanah jika gesekan udara diabaikan, maka pernyataan dibawah ini yang sesuai dengan aktivitas yang dilakukan oleh Rizki adalah ....

• energi kinetiknya bertambah

• energi kinetiknya berkurang

• energi potensialnya bertambah

• energi mekaniknya berkurang

Kanzul sedang bermain dengan sepeda barunya. Dia menaiki bukit ke atas dan mencapai titik tertinggi sebelum akhirnya turun kembali. Pada saat Kanzul berada di titik tertinggi, energi apa yang tersimpan dalam sepeda akibat kedudukan atau posisi sepeda Kanzul?

• Energi potensial

• Energi kinetik

• Energi mekanik

• Energi kimia

Dua buah kapal layar A dan B mempunyai layar yang sama besar dan melakukan perlombaan Bersama-sama. Massa kapal A sebesar m dan massa kapal B sebesar 2 m. Jarak yang ditempuh dua buah kapal layar sama sebesar s dan lintasannya berupa garis lurus. Jika dalam perjalanan kedua kapal mendapatkan gaya dorong dari angin yang nilainya sama, dapat disimpulkan bahwa .....

• Energi kinetik A = energi kinetik B

• Energi kinetik A <energi kinetik B

• Energi kinetik A > energi kinetik B

• Energi kinetik A setengah kali energi kinetik B

Grafik gaya (F) yang bekerja pada sebuah benda terhadap perpindahan benda (x) tampak seperti pada gambar tersebut. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah...

• 30 J

• 45 J

• 90 J

• 180 J

Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian h1 = 30meter. Jika g = 10 m/s2, pada saat bola tersebut mencapai ketinggian h2= 10 meter dari permukaan tanah, besarnya kecepatan pada ketinggian 10 meter sebesar ...

• 15 m/s
• 25 m/s
• 20 m/s
• 5 m/s

Disediakan alat dan bahan yaitu (1) mobil mainan, (2) papan luncur, (3) meteran, (4) stopwatch, (5) balok, dan (6) kayu penyangga. Dari alat dan bahan tersebut dirangkai menjadi suatu alat sederhana dan dilakukan sebuah percobaan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menyusun alat dan bahan seperti gambar di atas

2. Menandai garis start dan finish pada papan luncur

3. Menempatkan papan luncur pada balok penyangga pada posisi A

4. Lepaskan mobil mainan dari garis start,kemudian catatlah waktu yang diperlukan untuk mencapai garis finish

5. Ulangilah sebanyak tiga kali, kemudian hitunglah waktu rata-ratanya

6. Ulangilah langkah 3 - 5 untuk papan luncur pada balok penyangga pada posisi B dan C

Berdasarkan alat dan bahan serta langkah-langkah di atas, tujuan yang tepat untuk percobaan yang direncanakan adalah…

• Menentukan besar energi potensial dari benda yang meluncur. Besar energi potensial yang terjadi sebanding dengan gaya yang bekerja pada mobil

• Membuktikan perubahan energi potensial sama dengan perubahan energi kinetik suatu benda. besarnya perubahan energi mekanik pada kelereng sama dengan perubahan energi potensial kelereng

• Menentukan besar energi kinetik suatu benda yang meluncur. besar energi kinetik merupakan setengah dari massa dan kuadrat perubahan kecepatan

• Menentukan besar energi kinetik dari suatu benda yang meluncur. besar energi kinetik yang terjadi merupakan perbandingan massa dan perubahan kecepatan yang dialami oleh mobil

Sopir mobil sedan dengan cermat mengamati situasi di sekitarnya ketika ia ingin memarkir mobilnya di tempat yang telah ditetapkan. Dengan penuh perhitungan, ia merencanakan untuk memarkir mobilnya tepat 0,5 meter di depan mobil truk yang berjarak 10 meter dari posisi sedan. Meskipun tampak seperti tugas sederhana, namun untuk mencapai posisi yang diinginkan diperlukan keahlian dan ketelitian yang tinggi. Sopir sedan harus memperhatikan jarak, sudut, dan ruang yang tersedia di sekitar mobilnya serta harus memperhitungkan dengan teliti setiap gerakan yang dilakukannya. Setiap sentimeter yang ia majukan mobilnya harus dilakukan dengan kehati-hatian agar tidak menimbulkan benturan atau kerusakan pada mobilnya maupun mobil lain di sekitarnya. Dengan kesabaran dan ketelitian, sopir sedan akhirnya berhasil memarkir mobilnya dengan sempurna tepat di depan mobil truk dengan jarak yang telah ditentukan. Berapa usaha yang dilakukan oleh mobil sedan tersebut?

• 525 J

• 495 J

• 500 J

• 475 J

Dewa, dengan kekuatannya yang tangguh, menarik mainan berbentuk kereta dengan gaya sebesar 200 Newton. Dengan tekad yang kuat, ia menyalurkan energinya ke dalam mainan tersebut, menyebabkan mainan tersebut bergerak sejauh 15 meter di sepanjang jalur yang ditentukan. Dalam proses ini, Dewa menghasilkan usaha yang signifikan. Usaha, dalam fisika, diukur sebagai hasil perkalian antara gaya yang diterapkan pada benda dan perpindahan yang dilakukannya sepanjang jalur tersebut. Dalam hal ini, usaha yang dikerjakan oleh Dewa sebesar........

• 1.200 J

• 3.000 J

• 3.300 J

• 2.000 J