38 soal usaha dan energi untuk menghadapi ulangan harian (UH), ulangan akhir semester (UAS), ujian sekolah (US)

Sahabat fisioner, untuk lebih memahami materi fisika serta untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi ulangan harian (UH), ulangan akhir semester (UAS), ujian sekolah (US), seleksi nasional masuk perguruan tinggi negeri (SNMPTN), berikut akan diberikan contoh soal beserta tips dan trik pembahasannya. Bagaimana sudah siap? Ayo kita mulai!

Topik: Usaha dan energi

Soal-soal

1. Sebuah benda berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda mengalami perpindahan sejauh 2 m. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

F = 20 N

s = 2 m

Ditanyakan: W = ....?

Jawab:

W = F . s = 20 . 2 = 40 J

Jadi besar usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah 400 J.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Perhatikan gambar berikut!

Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 8 m. Jika α = 60⁰ dan gesekan antara balok dan lantai di abaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?

Penyelesaian

Diketahui:

m = 10 kg

F = 50 N

s = 8 m

α = 60⁰

Ditanyakan: w = ....?

Jawab:

Jadi besar usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah 200 J.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Berapakah energi potensial sebuah benda yang memiliki massa sebesar 10 kg yang berada pada ketinggian 1,2 m, jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s²?

Penyelesaian

Diketahui:

m = 10 kg

h = 1,2 m

g = 10 m/s²

Ditanyakan: Ep = ............?

Jawab:

Ep = m . g . h = 10 . 10 . 1,2 = 120 J

Jadi besar energi potensialnya adalah 120 J.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.Sebuah peluru memiliki massa 20 gram bergerak dengan kecepatan 50 m/s. Tentukan energi kinetik peluru pada waktu itu!

Penyelesaian

Diketahui:

m = 20 g = 2 . 10^-2 kg

v = 50 m/s

Ditanyakan: Ek = .........?

Jawab:

Ek = ½ mv² = ½ . 2 . 10^-2 . 50² = 25 J

Jadi besarnya energi kinetik peluru tersebut adalah 25 J

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Sebuah benda memiliki massa 4 kg mula-mula dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar yang licin. Kemudian pada benda tersebut bekerja sebuah gaya sehingga kecepatannya menjadi 8 m/s. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:

m = 4 kg

v_o = 0

v_t= 8 m/s

Ditanyakan: W = ...........?

Jawab:

W = ΔEk = ½ m (v₂² – v₁²) = ½ . 4 . (8² - 0²) = 128 J

Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah 128 J.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Sebuah benda bermassa 5 kg dalam keadaan diam berada pada ketinggian 40 cm dari permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s², tentukan besarnya energi mekanik benda tersebut!

Penyelesaian:

Dik: m = 5 kg

v = 0

h = 40 cm = 0,4 m

g = 10 m/s²

Dit: Em = .........?

Jawab:

Em = Ep + Ek = mgh + ½ mv²

= (5 . 10 . 0,4) + 0 = 20 J

Jadi besar energi mekaniknya 20 J.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. Sebuah benda dilemparkan ke atas secara vertikal dengan kecepatan awal 10 m/s. Tentukan tinggi maksimum benda jika percepatan gravitasi bumi di tempat itu 10 m/s²!

Penyelesaian:

Dik: h₁ = 0

v₁= 10 m/s

g = 10 m/s²

v₂ = 0 (di titik tertinggi)

Dit: h₂= .........?

Jawab:

Em₁ = Em₂

Ep₁ + Ek₁= Ep₂+ Ek₂

mgh₁ + ½ mv₁² = mgh₂+ ½ mv₂²

0 + ½ . m . 10² = m . 10 . h₂ + 0

50 = 10 h₂