menjelaskan materi fisika tentang usaha dan energi

2. Mengapa mobil jeep ini mampu menarik
sebuah beban yang sangat berat ?
Karena adanya….

3. Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F dengan
perpindahan s.
W  F cos s
Keterangan :
F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)
 = sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan (0)

4. Sebuah kereta mainan ditarik oleh seorang anak kecil dengan gaya
sebesar 15 N dengan arah membentuk sudut 30°. Jika kereta
mainan tersebut bergerak sejauh 10 m, berapakah usaha yang telah
dilakukan anak kecil tersebut?
Jawab:
W = Fs cos θ
= (15)(10) cos 30°
= 130 J

5. Energi kinetik dari suatu benda dengan massa m dan
laju v, diberikan oleh:
2
1
EK  mv
2
Keterangan :
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)

6. Sebuah benda bermassa m = 50 kg dilempar dengan kecepatan awal
sama dengan nol. Berapakah energi kinetik benda pada saat
kecepatannya 8 m/s?
Jawab:
EK = ½mv²
= ½(50)(8)²
= 1600 J

7. Ketika resultan gaya melakukan kerja W pada suatu benda,
energi kinetik dari benda tersebut berubah dari keadaan
awal EK0 ke keadaan akhir KEf, Perbedaan antara kedua nilai
ini sama dengan kerja yang dilakukan
2
0
2
1
1
W  EK f  EK  mv f  mv
0 2
2

8. Energi Potensial Gravitasi (EP) adalah energi yang dipunyai
oleh benda dengan massa m yang bergantung pada posisi
relatif terhadap permukaan bumi. Posisi benda tersebut
diukur pada ketinggian h yang relatif terhadap suatu titik
acuan
EP  mgh
Keterangan :
m = massa benda (kg)
g = kecepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian benda (m)

9. Sebuah benda bermassa 12 kg berada pada ketinggian 15 m di atas
tanah. Berapakah energi potensial gravitasinya? (g = 10 m/s²)
Jawab:
Jika dalam soal kita tidak diminta menghitung energi potensial
gravitasi terhadap bidang acuan tertentu, biasanya bidang acuan
yang digunakan adalah permukaan tanah
EP = mgh
= (12)(10)(15)
= 180 J

10. Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi telah
memberikan kesimpulan bahwa suatu benda dapat
mempunyai dua jenis energi: energi kinetik dan energi
potensial gravitasi.
Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal dengan energi
mekanik total E, sehingga:
E = EK + EP
Teorema kerja-energi dapat dituliskan dalam bentuk
energi mekanik total:
Wnc = Ef – E0

11. Sebuah batu bermassa 5 kg jatuh menggelinding pada suatu lereng
bukit dengan kecepatan awal nol. Hitung EP dan EK batu ketika
berada pada ketinggian 20 m, 15 m, 10 m, 5 m, dan di permukaan
datar.
Jawab:
Pada ketinggian h = 20 m, kecepatan batu sama dengan nol,
sehingga satu-satunya energi mekanik yang dimiliki batu adalah
energi potensialnya.
EP20 m = mgh20 m
= (5)(9,8)(20)
= 980 J

12. Energi kinetik EK20 m = 0 karena kecepatan batu sama dengan nol.
Berarti, pada ketinggian 20 m, energi mekanik batu adalah
EM = EP + EK
EM = 980 J
Pada ketinggian h = 15 m, energi potensial batu adalah
EP15 m = mgh15 m = (5)(9,8)(15) = 735 J
Energi kinetik EK15 m dapat kita hitung dengan menggunakan
persamaan umum untuk energi mekanik
EM = EP + EK
EK = EM − EP
Dengan demikian,
EK15 m = EM − EP15 m = 980 − 735 = 245 J

13. Dengan cara yang sama seperti di atas, kita akan peroleh tabel nilai
EP, EK, dan EM untuk masing-masing ketinggian sebagai berikut
h EP EK EM = EP + EK
20 m 980 J 0 J 980 J
15 m 735 J 245 J 980 J
10 m 490 J 490 J 980 J
5 m 245 J 735 J 980 J
0 m 0 J 980 J 980 J

14. Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan dari kerja W
yang dilakukan dan diperoleh dengan membagi W dengan
waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja tersebut
W
t
P 
Keterangan :
w = Usaha (J)
t = waktu (s)

15. Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran skalar,
maka daya juga merupakan besaran skalar.
Karena W = Fs maka daya rata-rata juga dapat dituliskan
sebagai berikut:
v F P 
Keterangan :
F = gaya (N)
v = kecepatan (m/s)

16. Sebuah mesin pergerak digunakan untuk mengangkat sebuah benda
bermassa 100 kg dengan kelajuan konstan 10 cm/s. Berapakah daya
yang dimiliki oleh mesin tersebut jika dinyatakan dalam satuan watt
dan hp?
Jawab:
P = Fv
= (100kg)(9,8 m/s²)(10 cm/s)
= (100 kg)(9,8 m/s²)(0,1 m/s)
= 98 W
Dengan faktor konversi 1 hp = 746 watt, maka
(98 )(1 )
 
P 0,13
hp
W hp
W
(746 )

17. 1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 50 N sewaktu
menarik beban seperti gambar pada sudut 45ºsejauh 10 m
adalah … (J)
a. 100
b. 150√2
c. 200 √2
d. 250 √2
e. 500

18. 2.Atlet angkat berat sedang mengangkat barbel dengan
berat 710 N. Pada gambar b ia mengangkat beban sejauh
0,65 m di atas dadanya. Pada gambar c ia menurunkannya
dedngan jarak yang sama. Beban dinaikkan dan diturunkan
dengan kecepatan yang sama. Besar usaha yang dilakukan
pada barbel ketika diangkat adalah …
a. 460 J
b. - 460 J
c. 300 J
d. -350 J
e. 280 J

19. 3. Berdasarkan soal no. 2 besar usaha yang dilakukan pada
barbel ketika diangkat adalah …
a. 460 J
b. - 460 J
c. 300 J
d. -350 J
e. 280 J