Rangkuman Usaha & Energi, Contoh Soal & Pembahasannya

Admin

Rangkuman Materi Usaha & Energi

USAHA

Usaha terjadi ketika energi dipindahkan dari satu sistem ke sistem lainnya. Diartikan sebagai gaya (F) yang dilakukan untuk memindahkan benda sejauh perpindahannya (s). Usaha dapat ditulis sebagai berikut.

W = F.s

Keterangan:
W = Usaha
F = Gaya
s = perpindahan

Usaha adalah besaran skalar yang diperoleh dari hasil kali titik antara vektor gaya F dan vektor perpindahan s
usaha & energi

W = Fx . s = F.s cos

Keterangan :
W = usaha (joule )
F =gaya (N)
s = perpindahan (m)
θ = sudut antara gaya F dan perpindahan s

DOWNLOAD RANGKUMAN USAHA & ENERGI DALAM BENTUK PDF Klik Disini

Energi

Energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Contoh energi : energi panas, energi kinetik ,dan energi potensial, energi listrik.

Energi potensial

yaitu energi yang dimiliki benda karena keadaaan, kedudukan atau posisinya.Dinyatakan sebagai berikut:

Ep = mgh

Keterangan:
Ep = energi potensial (joule )
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)

Energi kinetik

Yaitu energi yang memiliki oleh benda karena gerakannya.Rumusannya dapat dinyatakan sebagai berikut:

Ek = 1/2 mv2

Keterangan :
Ek = energy kinetik (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)

Energi panas

Energi yang menimbulkan perubahan suhu pada suatu benda, rumusannya sebagai berikut:

Q = m c ΔT

Q = C ΔT

Keterangan :
Q = Energi panas/kalor
m = massa benda
c = kalor jenis benda
C = kapasitas kalor benda
T = Takhir – Tawal

Energi listrik

Ditentukan melalui rumusan sebagai berikut:

W = V I t

Keterangan :
W = energy listrik (joule )
V = beda potensial listrik (volt )
I = (kuat arus listrik ( ampere)
t = selang waktu (sekon)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

berlaku:

EM1 = EM2

EK1 +Ep1 = Ek 2 + Ep2

Daya

Daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. Dinyatakan sebagai berikut:

Keterangan :
P = daya (watt)
W = usaha yang dilakukan
T = waktu (s)

Efisiensi atau daya guna mesin

Yaitu hasil bagi daya keluaran dengan daya masukan, dinyatakan dengan rumusan sebagai berikut:
%

Contoh Soal & Pembahasan

Soal No.1 (UN 2013)
Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertical dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 ms .bila g = 10 m/s maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah …
  1. 2,5 j
  2. 5,0 j
  3. 25 j
  4. 50 j
  5. 500 j

PEMBAHASAN :
Diketahui
m =500 g =o,5 kg
v0 = 10 m/s
Benda bergerak vertikal ke atas sampai ketinggian maksimum benda akan diam maka vt = 0 Untuk menentukan usaha melalui rumusan berikut:
W = ΔEK
W = ½ M (vt2 –vo2)
W = ½ .0,5.(0 – 100 )
Maka usahanya = 25 joule
Jawaban : C

Soal No.2 (SPMB 2006)
Peluru senapan angin bermassa m dan kalor jenis c menumbuk sebuah plat baja dengan kelajuan v. Bila selama tumbukan 50% energi kinetik peluru berubah menjadi energi panas di dalam peluru, maka kenaikan temperatur peluru adalah…. (SPMB 2006)

PEMBAHASAN :
Di soal dijelaskan bahwa energi kinetik di ubah menjadi energi kalor, sehingga:
50% Ek = Q
50%(1/2 mv2) = mc∆T
∆T =
Jawaban : B

Soal No.3 (UN 2013)
Sebuah benda bermassa 4 kg mula –mula diam, kemudian benda diberi gaya 12 N sehingga benda berpindah sejauh 6 m .kecepatan gerak benda adalah …
  1. 4 ms-1
  2. 6 ms-1
  3. 18 ms-1
  4. 36 ms-1
  5. 38 ms-1

PEMBAHASAN :
Diketahui
m = 4 kg
vo = 0
F = 12 N
s = 6m
Disoal ini usaha merupakan perubahan energi kinetik, sehingga:
W = ∆EK
F.s = 1/2 m(vt2–v02)
12. 6 = 1/2.4(vt2-0)
vt = 6 m/s
Jawaban : B

Soal No.4 (UMB-PT 2009)
Sebuah kelereng dengan masa 10 g jatuh dari ketinggian 3 m ke timbunan pasir. Kelereng tembus ke pasir sedalam 3 cm sebelum berhenti. Besar gaya yang dimiliki pasir pada saat berinteraksi dengan kelereng adalah….
  1. 1 N
  2. 3 N
  3. 6 N
  4. 8 N
  5. 10 N

PEMBAHASAN :
Usaha yang terjadi merupakan akibat perubahan energi potensial yang terjadi karena perubahan kedudukan.
Diketahui Perpindahannya yaitu 3 cm = 3 x 10-2 m
Massa kelereng = 10 g = 10-2kg
W = ∆Ep
F.s = mg(h1-h2)
F. 3 x 10-2 = 10-2. 10 (3-0)
F = 10 N
Jawaban : E

Soal No.5 (UN 2008)
Sebuah balok bermassa 1,5 kg didorong ke atas oleh gaya konstan F= 15 N pada bidang miring seperti gambar

usaha & energi

Anggap percepatan gravitasi (g) 10 ms-2 dan gesekan antara balok dan bidang miring nol. Usaha total yang dilakukan pada balok adalah …
  1. 15 j
  2. 30 j
  3. 35 j
  4. 45 j
  5. 50 j

PEMBAHASAN :
Diketahui
m= 1,5 kg
F = 15 N
g = 10 m/s2
Usaha & energi
Resultan gaya
∑F = F – w sin θ
∑F = F – m g sin 30
∑F = 15 – 7,5
∑F = 7, 5 N
maka w = ∑F. s = 7,5.2 = 15 joule
Jawaban : A

Soal No.6 (UM-UGM 2006)
Benda dengan bobot 40 N diangkat dari permukaan tanah hingga mencapai ketinggian 10 meter kemudian dilepaskan. Energi kinetik benda itu ketika berada pada ketinggian 6 meter dari permukaan tanah bernilai sekitar….
  1. 40 J
  2. 100 J
  3. 160 J
  4. 240 J
  5. 400 J

PEMBAHASAN :
Pada soal ini berlaku hukum kekekalan energi mekanika
EM1 = EM2
Ek1 + EP1 = EK2 + EP2
Karena dilepaskan dengan kecepatan awal = 0 maka energi kinetik mula-mula
Ek1 = ½ m(0)2 = 0
0 + mgh1 = EK2 + mgh2
EK2 = mgh1 – mgh2
EK2 = mg (h1– h2)
EK2 = w (10-6)
EK2 = 40 N . 4 = 160 m/s
Jawaban : C

Soal No.7 (UN 2006)
Seseorang bermassa 50 kg memanjat sebuah pohon durian hingga ketinggian 4 meter. Untuk mencapai ketinggian itu orang tersebut memerlukan waktu 8 detik, maka daya yang dibutuhkan orang tersebut agar dapat memanjat pohon itu (g = 10 m/s) adalah….
  1. 20 watt
  2. 200 watt
  3. 250 watt
  4. 2.500 watt
  5. 25 watt

PEMBAHASAN :
Diketahui
m = 50 kg
h = 4m
t = 8 sekon
P = W/t
P = mgh/t
P = 50.10.4/8
P = 250 watt
Jawaban : C

Soal No.8 (SIPENMARU 1988)
Suatu partikel dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja = 2 m/s seperti pada gambar

Usaha & energi

Energi mekanik partikel saat ketinggiannya dari tanah = 1 meter adalah…. (g = 10 m/s2)
  1. 2 J
  2. 10 J
  3. 12 J
  4. 22 J
  5. 24 J

PEMBAHASAN :
Berlaku hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EM1 = EP2 + EK2
EM1 = mgh + ½ mv2
EM1 = 1. 10.2 + ½ .1.(4)2 = 22 J
Jawaban : C

DOWNLOAD RANGKUMAN USAHA & ENERGI DALAM BENTUK PDF Klik Disini

ARTIKEL TERKAIT

6 Komentar

  1. Jeriko Siahaan
    01/02/2016 at 2:49 pm

    sebuah bola di lempar ke atas dengan ketinggian 10m
    kecepatan 10 ms massa bola 2009.
    Tentukan energi potensialnya?

  2. putri niswa
    putri niswa
    17/09/2016 at 9:46 am

    makasih materi nya semoga bisa bermanfaat ya blog nya

  3. no name lho
    no name lho
    16/11/2016 at 4:34 pm

    tolong perbanyak soal dan pembahasan ya. thx

  4. elzahra
    elzahra
    27/11/2016 at 7:13 pm

    Bermanfaat sekali…wajib dilihat….Terima kasih.

  5. Arief
    Arief
    17/03/2017 at 2:23 pm

    bagus sekali… Maksih info rumusnya