Soal Dan Pembahasan Usaha & Energi
Soal 1
Sebuah apel bermassa 200 gr jatuh bebas dari ketinggian 10 meter dari pohonnya. Hitung energi potensial gravitasinya jika g = 10 m/s2 !
Diketahui :
m = 200 gr = 0,2 kg
h = 10 m
g = 10 m/s2
Ditanya :
EP = ?
Jawab :
EP = mgh
EP = 0,2 . 10 . 10
EP = 20 joule
Soal 2
Sebuah benda bermassa 2 kg, berada pada ketinggian 4 meter. Hitung usaha yang dilakukan benda pada ketinggian 2 meter !
Diketahui :
m = 2 kg
h1 = 4 m
h2 = 2 m
g = 10 m/s2
Ditanya :
W = ?
Jawab :
W = ∆EP
W = m.g (h1 – h2)
W = 2 . 10 ( 4 – 2 )
W = 20. (2)
W = 40 Joule
Soal 3
Sebuah benda bermassa 2 kg, mula-mula diam kemudian bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan menempuh jarak 10 meter karena pengaruh gaya dari luar yang bekerja searah dengan arah gerak benda. Hitung besarnya gaya tersebut !
Diketahui :
m = 2 kg
V1 = 0
V2 = 10 m/s
s = 10 m
Ditanya :
F = ?
Jawab :
W = ½.m (V22 – V12)
F.s = ½.m (V22 – V12)
F . 10 = ½ . 2 . (102 – 02)
F . 10 = 100
F = 100/10 → F= 10 N
Soal 4
Benda yang massanya 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 10 m/s diberi gaya hingga kecepatannya berubah. Jika usaha yang dilakukan 96 Joule, maka kecepatan setelah diberi gaya adalah…
Diketahui :
m = 2 kg
V1 = 10 m/s
W = 96 Joule
Ditanya :
V2 = ?
Jawab :
W = ∆EK
W = ½.m (V22 – V12)
96 = ½. 2 . (V22 – 102 )
96 = V22 – 100
V22 = 100 + 96
V22 = 196 → V2 = 14 m/s
Soal 5
Sebuah benda mula-mula diam, jika massa benda 2 kg dan kemudian benda bergerak lurus dengan percepatan 5 m/s2. Hitung besarnya Energi Kinetik setelah bergerak 4 sekon !
Diketahui :
V0 = 0
m = 2 kg
a = 5 m/s2
t = 4 sekon
Ditanya :
EK setelah bergerak selama 4 sekon
Jawab :
vt = vo + a.t
vt = 0 + 5.4
vt = 20 m/s
EK = ½ m.v2
EK = ½ . 2. (20)2
EK = 400 Joule
Soal 6
Sebuah pompa air dengan daya 400W digunakan untuk menaikkan air setinggi 10 meter. Jika ρ air = 1 gr/cm3 , g = 10 m/s2. Berapa liter air yang tertampung oleh pompa itu selama 10 menit!
Pembahasan:
ρ = 1 gr/cm3 = 1000 kg/m3
W = P.t = 400. 600 = 2,4 . 105 Joule
W = EP
EP = mgh
EP = ρV.gh
2,4 . 105 = 1000. V. 10. 10
V = 2,4 . 105/ 105
V = 2,4 m3 ↔ V = 2400 dm3 = 2400 liter
Soal 7
Sebuah mesin traktor yang tertulis 30 pk digunakan selama 3 jam. Berapakah energi yang telah dikeluarkan traktor selama itu?
Pembahasan :
Diketahui: P = 20 pk = 14920 watt; t = 2 jam
1 KW = 103 watt
1 pk = 746 watt
W = P . t
W = 14920 x 2 = 29840 WH
W = 29,840 KWH
Soal 8
Sepotong tembaga dijatuhkan dari ketinggian 500 meter di atas lantai. Kalor yang terjadi pada proses tumbukan dengan lantai 50%-nya diserap oleh tembaga untuk kenaikan suhunya. Jika kalor jenis tembaga = 420 J/kgoC, percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, maka berapa kenaikan suhu tembaga? (dalam oC)
Pembahasan :
“Energi dapat berubah bentuk tapi tidak dapat dimusnahkan.”
Q = 50% . Ep
m c Δt = 0,5 . m g h
420 . Δt = 0,5 . 10 . 500
Δt = 5,95 oC
Soal 9
Odi mengendarai mobil bermassa 4000 kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 ms-1. Karena meliat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobil berkurang secara teratur menjadi 15 ms-1. Usaha oleh gaya pengereman adalah ....
A. 200 kJ
B. 300 kJ
C. 400 kJ
D. 700 kJ
E. 800 kJ
Penyelesaian :
W = ΔEK
W = ½ m.Δv2
W = ½ . 4000 . (252 - 152)
W = 800.000 J
W = 800 kJ
Sebuah mobil bermassa 800 kg dari keadaan diam dipercepat 4 ms-2 selama 5 sekon, maka usaha yang dilakukan adalah ....
A. 40 kJ
B. 60 kJ
C. 80 kJ
D. 120 kJ
E. 160 kJ
Penyelesaian :
vt = vo + at
vt = 0 + 4 . 5
vt = 20 m/s
W = ΔEK
W = ½ m.Δv2
W = ½ . 800 . (202 - 02)
W = 160.000 J
W = 160 kJ
Soal 11
Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai llicin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s2. Besar usaha yang terjadi adalah ....
A. 20 joule
B. 30 joule
C. 60 joule
D. 180 joule
E. 360 joule
Penyelesaian :
vt = vo + at
vt = 0 + 2 . 3
vt = 6 m/s
W = ΔEK
W = ½ m.Δv2
W = ½ . 10 . (62 - 02)
W = 180 J
Soal 12
Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s dikenai gaya konstan sebesar 60 N searah dengan arah gerak benda selama 10 detik. Jika massa benda adalah 5 kg, usaha yang dilakukan pada benda adalah ....
A. 20,4 kJ
B. 27,6 kJ
C. 38,4 kJ
D. 38,6 kJ
E. 40,4 kJ
Penyelesaian :
Soal 13
Jika benda bermassa 3kg bergerak di lantai kasar (μk= 0,1) sejauh 3 m, gaya yang digunakan untuk menarik benda tersebut sebesar ....
B. 9 N
C. 10 N
D. 11 N
E. 12 N
Penyelesaian :
Soal 14
Sebuah benda massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 2 m s−1. Beberapa saat kemudian benda itu bergerak dengan kecepatan 5 m s−1. Usaha total yang dikerjakan pada benda adalah ....
A. 04 J
B. 09 J
C. 15 J
D. 21 J
E. 25 J
Penyelesaian :
Soal 15
Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 meter sampai pada ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi W = 10 m/s2, usaha yang harus dilakukan adalah ....
A. 1.750 J
B. 1.500 J
C. 1.000 J
D. 750 J
E. 250 J
Penyelesaian :
W = ∆EP
W = mg∆h
W = 5 ∙ 10 ∙ (20 − 5)
W = 750 J
Soal 16
Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu sampai ketinggian 20 m adalah ....
A. 10 joule
B. 20 joule
C. 100 joule
D. 400 joule
E. 1.600 joule
Penyelesaian :
W = ∆EP
W = mg∆h
W = 2 ∙ 10 ∙ (20 − 100)
W = −1.600 J
Soal 17
Sebuah benda bermassa 4 kg berada 50 meter di atas permukaan bumi. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut ke ketinggian 100 m diatas permukaan bumi sebesar ....
(g = 9,8 m/s2)
A. 1.000 J
B. 1.500 J
C. 1.750 J
D. 1.800 J
E. 1.960 J
Penyelesaian :
W = ∆EP
W = mg∆h
W = 4 ∙ 9,8 ∙ (100 − 50)
W = 1.960 J
UPDATING...!!!