Usaha Yang Paling Besar Dilakukan Oleh Benda Nomor

Posted on

Usaha Yang Paling Besar Dilakukan Oleh Benda Nomor

Soal No. 1

Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin didorong dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s2.

Soal No. 2

Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37o
terhadap arah horizontal sehingga balok bergeser sejauh 10 m seperti pada gambar, tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya F pada balok

Pembahasan :

Soal No. 3

Benda 10 kg hendak digeser melalui permukaan bidang miring yang licin seperti gambar berikut!

Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!

Pembahasan

Mencari usaha dengan selisih energi potensial :

Soal No. 4

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

Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12!

Pembahasan

Usaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapesium

W =1/2(12 + 9) x 6
W =1/2 (21)(6)
W = 63 joule
(

Soal No. 5

Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam mendekati lampu merah.

Tentukan besar gaya pengereman yang harus dilakukan agar mobil berhenti di lampu merah yang saat itu berjarak 100 meter dari mobil! (72 km/jam = 20 m/s)

Pembahasan

Soal No. 6

Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah 103
N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar menjadi rata dengan permukaan tanah adalah….

Baca Juga:  Pada Masyarakat Suku Sunda Menggunakan Musik Angklung Pada Waktu Upacara

Pembahasan

Dua rumus usaha yang terlibat disini adalah:

Pada martil :
W = m g Δ h

Pada tanah oleh gaya gesekan:
W = F S

Cari kedalaman masuknya tongkat (S) oleh sekali pukulan martil:
F S = mgΔh
(103) S = 10 (10)(0,5)
S =50/1000 =5/100 m = 5 cm

Jadi sekali jatuhnya martil, tongkat masuk tanah sedalam 5 cm. Untuk tongkat sepanjang 40 cm, maka jumlah jatuhnya martil:
n = 40 : 5 = 8 kali

Soal No. 7

Sebuah balok berada pada sebuah bidang miring dengan koefisien gesekan 0,1 seperti diperlihatkan gambar berikut.



Balok turun ke bawah untuk tinjauan 5 meter.
Tentukan:
a) gaya-gaya yang bekerja pada balok
b) usaha masing-masing gaya pada balok
c) usaha total

Gunakan g = 10 m/s2, sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6,W (huruf besar) untuk lambang usaha, danw(kecil) untuk lambang gaya berat.

Pembahasan

a) gaya-gaya yang bekerja pada balok

gaya normal (N), gaya berat
(w)
dengan komponennya yaitu w sin 53° dan w cos 53°, gaya gesek Fges

b) usaha masing-masing gaya pada balok
Dengan bidang miring sebagai lintasan (acuan) perpindahan:
-Usaha oleh gaya Normal dan komponen gaya berat w cos 53°

Usaha kedua gaya bernilai nol (gaya tegak lurus lintasan)

-Usaha oleh komponen gaya berat w sin 53°

W = w sin 53° . S
W = mg sin 53° . S
W = (6)(10)(0,8)(5) = + 240 joule
(Diberi tanda positif, arah mg sin 53° searah dengan pindahnya balok.)

-Usaha oleh gaya gesek

Cari besar gaya gesek terlebih dahulu
fges = μ N
fges = μ mg cos 53°
fges = (0,1) (6)(10)(0,6) = 0,36 N 3,6 N
W = − fges S = − 3,6 (5) = − 18 joule
(Diberi tanda negatif, arah gaya gesek berlawanan dengan arah pindahnya balok)

c) usaha total

Wtotal = +240 joule − 18 joule = + 222 joule

Baca Juga:  Berikut Yang Bukan Fungsi Dari Gambar Teknik Adalah

Thanks to gita atas masukannya,..penempatan koma sudah diubah.

Soal No. 8

Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada sebuah bidang miring kasar seperti diperlihatkan gambar berikut.

Balok didorong ke atas oleh gaya F = 25 N hingga bergeser ke atas untuk tinjauan sejauh 5 meter. Gaya gesek yang terjadi antara balok dengan bidang miring sebesar 3 N. Kemiringan bidang 53° terhadap horizontal.
Tentukan beserta tanda positif atau negatifnya:
a) usaha oleh gaya F
b) usaha oleh gaya gesek
c) usaha oleh gaya berat
d) usaha total

Pembahasan

a) usaha oleh gaya F
W = F . S = + 25 (5) = + 125 joule

b) usaha oleh gaya gesek
W = − f . S = − 3(5) = − 15 joule

c) usaha oleh gaya berat
W = − mg sin 53° . S = − (2)(10)(0,8)(5) = − 80 joule

d) usaha total
Wtotal = + 125 − 15 − 80 = 30 joule

Soal No.9

Benda seberat 10 N berada pada bidang miring yang licin dengan sudut kemiringan 30°. Bila benda meluncur sejauh 1 m, maka usaha yang dilakukan gaya berat adalah….



Pembahasan

Usaha oleh gaya berat
W = mg sin θ

Dari soal telah diketahui bahwa (mg) = 10 Newton dan θ = 30°, sehingga
W = 10 sin 30° joule

Soal No.10

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…..
Pembahasan

Usaha, perubahan energi potensial gravitasi:
W = mgΔ h
W = 2 x 10 x (100 − 20)
W = 1600 joule

Soal No.11

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…

Pembahasan

Usaha perubahan energi kinetik benda:
W = 1/2 m Δ(v2)
W = 1/2 x 1000 x 52

W = 12 500 joule

Baca Juga:  Cara Membuat Aplikasi Kasir Di Excel

Catatan:

Jika diketahui dua buah kecepatan atau v, maka v nya dikuadratkan dulu baru dikurangkan, bukan dikurangkan terus dikuadratkan!.

Soal No.12

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


Jika kecepatan awal benda adalah 2 m/s tentukan usaha yang terjadi saat benda mencapai dasar bidang miring, gunakan percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2 dan sin 53o = 4/5!

Pembahasan

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:
Vt
2 = Vo2 + 2aS
Vt
2 = 22 + 2(8)(10)
Vt
2 = 4 + 160 = 164 m/s

Di sini dibiarkan dalam bentuk Vt
2 saja, karena nanti diperlukan Vt
2 .

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

Usaha Yang Paling Besar Dilakukan Oleh Benda Nomor

Sumber: https://aenul.wordpress.com/2020/04/16/soal-latihan-usaha-dan-energi/