Besar usaha yang dilakukan anak tersebut adalah a 20 b 45 C 40 d 35

Lihat Foto

Table of Contents Show

Soal dan Pembahasan
Penyelesaian
1 – 10 Soal Usaha dan Energi dengan Pembahasan
11 – 20 Soal Usaha dan Energi dengan Pembahasan
Video yang berhubungan

Stephen Taylor

Sebuah bola di dorong dan merubah kedudukan nya adalah bentuk dari usaha.

KOMPAS.com - Besarnya usaha yang dilakukan suatu benda yang bergerak sebanding dengan selisih energi kinetik yang dialami benda tersebut. Bagaimanakah penerapannya dalam menyelesaiakan suatu kasus? Berikut akan kita bahas bersama.

Soal dan Pembahasan

Sebuah benda massanya 10 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s pada bidang datar. Akibat pengaruh gaya, kecepatannya berubah menjadi 9 m/s. Tentukan besar usaha selama benda bergerak!

Kerja atau usaha dalam fisika diartikan sebagai hasil perkalian antara gaya yang bekerja pada suatu benda dengan jarak perpindahan benda tersebut.

Adapun secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

W = F × s

Kemampuan melakukan usaha dikatakan bekerja, apabila sebuah gaya menyebabkan benda tersebut bergerak searah dengan arah gaya tersebut.

Baca juga: Menentukan Besarnya Usaha dari Diam Hingga Mencapai Kecepatan Tertentu

Energi kinetik merupakan energi yang disebabkan oleh gerak suatu massa. Energi ini disebut juga tenaga gerak.

Adapun persamaan dalam menentukan energi kinetik adalah:

Ek = 1/2 × m × v²

Sekarang mari kita selesaikan permasalahan di atas.

Diketahui

- Massa (m) = 10 kg,- Kecepatan awal (v1) = 4 m/s,

- Kecepatan kedua (v2) = 9 m/s.

Ditanyakan

Usaha selama benda bergerak (W).

Penyelesaian

W = ΔEkW = (1/2 × m × v2²) - (1/2 × m × v1²)W = 1/2 × m × (v2² - v1²) → karena yang berubah hanya kecepatan sajaW = 1/2 × 10 × (9² - 4²)W = 5 × (81 - 16)W = 5 x 65

W = 325 joule

Baca juga: Konsep Energi dan Kemampuan Melakukan Usaha

Sehingga besarnya usaha yang dibutuhkan selama benda tersebut bergerak adalah 325 joule.

(Sumber: Kompas.com/[Risya Fauziyyah] I Editor: [Rigel Raimarda])

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Contoh Soal Usaha dan Energi dan Kunci Jawaban beserta Pembahasan – Usaha merupakan besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Sedangkan Energi didefinisikan salah satu konsep paling penting dalam ilmu pengetahuan. Energi tidak dapat didefinisikan secara ringkas saja. Akan tetapi pada materi kali ini karena energi berhubungan dengan usaha, maka energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.

Kali ini Soalkimia.com merangkum Contoh Soal dan Pembahasan Usaha dan Energi dari berbagai penerbit buku untuk kamu pelajari dirumah.

Simak Juga Materi : Usaha, Energi dan Daya

1 – 10 Soal Usaha dan Energi dengan Pembahasan

1. Seekor burung terbang dengan kelajuan 25 m/s. Bila massa burung tersebut adalah 200 gram, maka hitunglah energi kinetik yang dimiliki burung?

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

v = 25 m/s

m = 200

g = 0,2 kg

Ditanya: Ek = . . .?

Jawab :

2. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 20 m. bila g = 10 m/s², hitunglah energi potensial benda pada ketinggian tersebut!

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

m = 0,5 kg

h = 20 m

g = 10 m/s²

Ditanyakan: Ep = . . .?

Jawab:

Ep = m g h

Ep = 0,5 . 10 . 20 = 100 J

Jadi, energy potensial yang dimiliki benda sebesar 100 J.

3. Sebuah mobil mainan ditarik seorang anak dengan gaya sebesar 20 N membentuk sudut 30° terhadap bidang datar. Jika mobil mainan bergerak sejauh 20 m, berapakah usaha yang dilakukan anak tersebut?

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

F = 20 N

s = 20 m

𝜃 = 30°

Ditanyakan: W = . . .?

Jawab:

Untuk mencari usaha, gunakan persamaan:

W = F. s . cos 𝜃

= 20 x 20 cos 30°

= 200 √3 J

Jadi, usaha yang dilakukan anak tersebut adalah 200 √3 J

4. Sebuah benda yang beratnya 10 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm. berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

W = 10 N

F = 20 N

s = 50 cm = 0,5 m

Ditanya: W= . . .?

W = F . s

W = (20 N).(0,5 m)

= 10 Joule

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

Jawaban :

Pembahasan :

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.

6. 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, hitunglah kedalaman paku yang mencakup dalam tanah!

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

m = 5 g

v1 = 30 m/s

F = 45 N

Ditanya: s = . . .?

7. Sebuah bola besi bermassa 20 kg jatuh bebas dari ketinggian 4 m di atas hamparan pasir. Sesampainya dipermukaan pasir bola besi tersebut bisa masuk sedalam 5 cm. berapakah gaya tahan pasir terhadap bola?

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

m = 20 kg

h = 4 m

s = 5 cm = 5 . 10-2 m

Ditanya: F = . . .?

Gerak bola besi itu dapat digambarkan seperti pada gambar di atas. Pada gerak AB terjadi perubahan energy potensial sehingga dapat melakukan usaha. Usaha itulah yang dapat diimbangi oleh usaha gaya tahan pasir sehingga berlaku seperti berikut :

W = ∆Ep

F . s = m g hA – m g hB

F . 5 . 10-2 = 20 . 10 . 4 – 20 . 10 . – 0

F = 16000 N

8. 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 :

Pembahasan :

Diketahui:

m = 2 kg

h2 = 1,25 m

g = 10 m/s2

Ditanya: ∆Ep = . . .?

Jawab :

Perubahan energy potensial benda,

∆Ep = mg (h2 – h1)

= (2 kg).(10 m/s2 ).(1,25 m – 0 m)

= 25 Joule

Jadi, perubahan energy potensialnya 25 Joule.

9. 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?

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

m = 0,2 kg

vA = 10 m/s

hA = 1,5 m

vB = 5 m/s

Ditanya: hB = . . .?

Ketinggian hB dapat ditentukan dengan hokum kekekalan energy mekanik seperti berikut.

10. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2 . Tentukan energy mekanik benda tersebut!

Jawaban :

Pembahasan :

Diketahui:

v = 0 m/s

h = 80 cm = 0,8 m

g = 10 m/s2

Ditanya: EM = . . .?

Jadi, energy mekanik benda yang diam akan sama dengan potensialnya karena energy kinetiknya nol.

11 – 20 Soal Usaha dan Energi dengan Pembahasan

11. Sebuah lemari dengan berat 50 kg di dorong dengan gaya 20 N. Hitung usaha yang bekerja pada lemari jika lemari berpindah sejauh 25 m !

Jawaban :

Pembahasan

Diketahui :

m = 50 kg

F = 20 N

S = 25 m

Ditanya : W . . . ?

Jawab :

W = F x S

W = 20 (25)

W = 500 j

12. Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 10 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu ?

Jawaban :

Diketahui :

m = 10 kg

F = 50 N

S = 8 m

α = 60°

Ditanya : W . . . ?

Jawab :

W = F cos α x s

W = 50 cos 60⁰ x 10

W = 50(0.5) x 10

W =250 j

13. Seorang anak yang massanya 40 kg berada di lantai3 sebah gedung pada ketinggian 15 m dari atas tanah. Hitung energi potensial anak jika sekarang anak tersebut berada di lantai 5 dan berada 25 m dari tanah !

Jawaban :

Diketahui :

m= 40 kg

h= 25 m

g = 10 m/s²

ditanya: Ep . . . ?

Jawab :

Ep = m x g x h

Ep = (40)(10)(25)

Ep = 10000 j

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

Jawaban :

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 -)

15. Peluru yang massanya 500 gram di tembakkan sehingga peluru bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan energi kinetik peluru tersebut !

Jawaban :

Diketahui :

m = 500 gram = 0.5 kg

v = 10 m/s

Ditanya : Ek . . . ?

Jawaban :

Ek = ½ m v²

Ek = ½ (0.5)(10)²

Ek = 25 j

16. Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Dengan mengabaikan gaya gesek yang ada pada benda. Tentukan perubahan energi kinetik jika kecepatan benda menjadi 30 m/s !

Jawaban :

Diketahui :

m= 10 kg

v1 = 20 m/s

v2 = 30 m/s

ditanya : ΔEk . . . ?

Jawab :

Δ Ek = Ek2-Ek1

Δ Ek = ½ m (v2²- v1²)

Δ Ek = ½ (10) (900-400)

Δ Ek = ½ (10)(500)

Δ Ek = 2500 j

Simak Juga : Soal Besaran dan Satuan

17. Sebuah benda massa 5 kg berada di bagian atas bidang miring yang licin.

Jawaban :

Cara pertama:

Usaha = selisih energi kinetik benda

Saat kecepatannya 2 m/s, energi kinetiknya adalah:

Ek = 1/2 mv2 = 1/2 (5)22 = 10 joule

Berikutnya harus tahu kecepatan benda saat tiba dibawah, cari dulu percepatannya

Percepatan benda pake hukum newton

ΣF = ma

mg sin 53° = ma

g sin 53° = a

10 × 4/5 = a

a = 8 m/s2

Kecepatan benda, rumus glbb:

Vt2 = Vo2 + 2aS

Vt2 = 22 + 2(8)(10)

Vt2 = 4 + 160 = 164 m/s

Di sini dibiarkan dalam bentuk Vt2 saja, karena nanti diperlukan Vt2 .

Saat sampai di bawah, energi kinetiknya adalah:

Ek = 1/2 mv2 = 1/2 (5)(164)= 410 joule

Sehingga,

Usaha = selisih energi kinetik benda

W = 410 − 10 = 400 joule

Cara kedua:

W = selisih energi potensial benda

W = mgΔh

W = 5(10)(10 sin 53°) W = 50 (10)(4/5) = 400 joule

Cara Ketiga :

W = F S (gaya dikali perpindahan)

yang jadi gaya F = mg sin 53°

perpindahannya S = 10 m

Jadinya

W = (mg sin 53°) S

W = 5 (10)(4/5)(10) = 400 joule

18. 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…..

A. 200 joule

B. 400 joule

C. 600 joule

D. 1.600 joule

E. 2.400 joule

Jawaban :

Pembahasan

Usaha, perubahan energi potensial gravitasi:

W = mgΔ h

W = 2 x 10 x (100 − 20)

W = 1600 joule

19. 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…

A. 1.000 joule

B. 2.500 joule

C. 5.000 joule

D. 12.500 joule

E. 25.000 joule

Jawaban :

Pembahasan

Usaha perubahan energi kinetik benda:

W = 1/2 m Δ(v2)

W = 1/2 x 1000 x 52

W = 12 500 joule

20. Perhatikan grafik gaya (F) terhadap perpindahan (S) berikut ini!