Suatu benda ditarik dengan gaya 10 N sejauh 50 cm maka usaha yang dilakukan benda tersebut adalah

Fisika 

Satuan Pendidikan                 : SMA SHAFTA

Kelas                                      : X (Sepuluh)

Alokasi waktu                       : 3 jam pelajaran/minggu

KOMPETENSI DASAR

3.9.         Menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja) dan perubahan energi, hukum kekekalan energi, serta penerapannya dalam peristiwa sehari-hari

4.9.         Menerapkan metode ilmiah untuk mengajukan gagasan penyelesaian masalah gerak dalam kehidupan sehari-hari, yang berkaitan dengan konsep energi, usaha (kerja), dan hukum kekekalan energi

INDIKATOR

 USAHA DAN ENERGI

Pengertian usaha ialah merupakan suatu kegiatan yang memakai energi untuk memindahkan sebuah benda,dari suatu tempat ke tempat lain.

Maka kesimpulan definisi dari usaha sendiri yakni sebuah hasil kali antara gaya dan perpindahan, yang apabila di rumuskan akan menjadi seperti berikut ini :

W=F.s

Keterangan:

• W=usaha satuan nya(joule atau kg m2/s2)
• F=gaya satuan nya(newton)
• S=perpindahan satuan nya(m)

Kemudian ada juga keterangan tambahan seperti di bawah ini:

• 1 N=105dyne
• 1 m=102cm
• 1 Nm=107dyne cm
• 1 J=107erg
• Nm=J
• Dyne cm=erg

Maka apabila gaya yang bekerja pada benda lebih dari satu, maka usaha yang di kerjakan benda merupakan hasil dari resultan gaya. Lalu benda bermasa m di dorong oleh gaya F1 dan di tarik oleh gaya F2. Lalu apabila sebuah benda dan lantai terjadi gaya gesek F3. Maka akan mengakibatkan ketiga gaya tersebut atau benda akan berpindah sejauh s. Kemudian besar usaha yang telah di kerjakan pada benda yaitu :

Rumus usaha

W=W1+W2+W=F1s+F2s+(-F3)s

=(F1+F2–F3)s

=w=Rs

(R=resultan gaya yang bekerja pada benda)

Pengertian Energi

Pengertian dari energi sendiri ialah merupakan sesuatu  yang sangat penting dalam ilmu pengetahuan. Namun pada kali ini kita akan membahas soal energi yang berhubungan dengan usaha,Jadi energi bisa di definisikan suatu sumber penting guna melakukan suatu usaha.

Macam-Macam Energi

Energi Kinetik

Pengertian dari energi kinetik yakni merupakan suatu energi yang di terdapat pada sebuah benda atau objek karna gerak nya,berikutnya kata ini di ambil dari bahasa Yunani yakni kinetikos yang berarti gerak.

Rumus:EK=1/2m . v2

Keterangan:

• EK=energi kinetik(joule)
• m=massa(kg)
• v=kecepatan benda(m/s2)

Kemudian antar hubungan energi kinetik dan usaha di rumuskan berikut iniini:

W=EK=1/2m(v2/2–v1/2)

keterangan:

• W=usaha yang di lakukan benda(joule)
• EK=energi kinetik(joule)
• (v2/2–v1/2)=perubahan kecepatan(m/s2)

Energi Potensial

Pengertian dari energi potensial sendiri ialah merupakan suatu energi yang di terdapat pada sebuah benda karna posisinya atau bentuk maupun susunannya contoh nya seperti gravitasi.

Rumus:EP=m.g.h

Keterangan:

• EP=energi potensial(joule)
• m=massa(kg)
• g=percepatan gravitasi(m/s2)
• h=tinggi benda dari permukaan tanah(m)

Kemudian antar hubungan energi kinetik dan usaha di rumuskan berikut ini:

W=EP=m.g(h2–h1)

Keterangan:

• W=usaha yang di lakukan benda(joule)
• EP=energi potensial(joule)
• m=massa(kg)
• g=percepatan grativasi(m/s2)
• h2 dan h1=perubahan ketinggian(m)

Energi Mekanik

EM=Ek+Ep

Lalu ada juga yang di sebut Hukum kekekalan energi yang artinya energi mekanik yang di miliki suatu benda nilai nya selalu konstan atau tetap pada setiap titik lintasan benda. Dan yang terpenting adalah Energi tidak dapat diciptakan maupun di hancur kan, energi hanya bisa berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Δ=0

EM1=EM2=konstan

Ek1+Ep1=Ek2+Ep2

Keterangan:

• EM=energi mekanik
• Ek=energi kinetik
• Ep=energi potensial

Contoh Soal Usaha dan Energi

Contoh Soal.1

Perhatikan gambar dibawah ini!

Ada sepotong kayu yang diketahui mempunyai massa M  berada dibidang yang datar, kemudian kayu tersebut ditarik oleh gaya sebesar 30 N ke kanan. Apabila kayu tersebut pindah sejauh 50 cm jadi berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut!

Pembahasan:

Diketahui:

F = 30 N

s = 50 cm = 0,5 m

Ditanya: Usaha ( W )

Jawab:

W = F.s

W = 30 (0,5) = 15 Joule

Contoh Soal.2

Perhatikan gambar dibawah!

Sebuah benda dketuhui dengan massa 4 kg berada pada bidang datar. Pada benda di atas ditarik oleh gaya 50N yang membentuk sudut 60˚ terhadap suatu bidang horizontal (perhatikan gambar di atas). Apabila benda tersebut bergerak pindah berjarak 4 m Jadi berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya itu !

Pembahasan:

Diketahui:

m = 4 kg

F = 50 N

s = 4 m

Ditanya: Usaha (W)

Jawab:

Perhatikan pada gaya (F) di atas, gambar tersebut menunjukkan membentuk sudut θ terhadap perpindahan (s), maka gaya (F) harus diuraikan terhadap bidang yang mendatar (searah dengan perpindahan). Sehingga rumus usaha nya menjadi:

W = F cos α.s

Atau

W = F . s cos α

W = 50 . 4 cos 60˚

W = 200 (½) = 100 N

Contoh Soal.3

Terdapat suatu gaya F = (2i + 4j) N pada saat melakukan usaha titik tangkapnya berpindah menurut r = (5i + aj) m, vektor i dan j berturut-turut ialah vektor satuan yang lurus bertepatan pada X dan kemudian sumbu Y dikoordinat Cartesius.Apabila usaha tersebut mempunyai nilai 30 Joule, maka hitunglah nilai a!

Pembahasan:

Diketahui:

 F = (2i +4j) N

 r = (5i +aj) m

Ditanya: a = …?

Jawab:

Usaha ialah merupakan hasil dari perkalian titik (dot product) antara vektor gaya dengan vektor perpindahan.

 W = F .r

 30 = (2i + 4j) . (5i + aj)

30 = 10 + 4a

30 – 10 = 4a

4a = 20

a = 5

SOAL SOAL

1. Sebuah benda bermassa 4 kg, mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan          3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah ... .

1. Sebuah benda dengan massa 2,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 3 m terhadap lantai (g = 10 m/s2). Bila benda menumbuk lantai tidak lenting sama sekali, maka kalor yang ditimbulkan oleh benda adalah ... .
   1. 7,5 kalori
   2. 18 kalori
   3. 30 kalori
   4. 75 kalori
   5. 300 kalori

1. Besarnya usaha untuk menggerakkan mobil (massa mobil dan isinya adalah 1.000 kg) dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan          72 km/jam adalah (gesekan diabaikan) ... .
   1. 1,25 x 104 J
   2. 2,50 x 104 J
   3. 2,00 x 105 J
   4. 6,25 x 105 J
   5. 4,00 x 106 J

1. Sebuah benda dengan massa 1 kg, dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s. Bila g = 10 m/s2, besarnya energi kinetik saat ketinggian benda mencapai 20 m adalah ... .
   1. 300 J
   2. 400 J
   3. 500 J
   4. 600 J
   5. 700 J

1. Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan dengan sudut elevasi 30o dan dengan kecepatan 40 m/s. Jika gesekan dengan udara diabaikan, maka energi potensial peluru (dalam joule) pada titik tertinggi adalah ... .

1. Mobil massanya 1200 kg bergerak dengan kecepatan 18 km/jam. Setelah 12 sekon kecepatannya berubah menjadi 72 km/jam. Usaha yang dikerjakan selama waktu tersebut … .
   1. 2,5 x 105 joule
   2. 2,25 x 105 joule
   3. 3 x 104 joule
   4. 2,25 x 104 joule
   5. 2,5 x 104 joule

1. Sebuah gaya bekerja terhadap sebuah benda dan membentuk arah 60o terhadap lintasan gerak benda. Jika perpindahan yang dialami benda        10 meter, ternyata usaha yang dilakukan 100 joule, maka besar gaya tersebut adalah … .
   1. 10 N                                       D.    25 N
   2. 15 N                                       E.    30 N
   3. 20 N

1. Berat benda 150 N, besar gaya F = 100 N, sin a = dan tidak ada gesekan antara benda dengan alas. Besarnya usaha untuk memindahkan benda mendatar sejauh 50 m adalah … .

1. 1. 2 x 103 J
   2. 2,5 x 103 J
   3. 3 x 103 J
   4. 3,5 x 103 J
   5. 4 x 103 J

1. Sebuah balok dengan massa 2 kg didorong ke atas dengan gaya F sebesar 20 N.

Besar usaha berturut-turut yang dilakukan oleh gaya normal, gaya berat dan gaya dorong (g = 10 m/det2)…

1. 1. (0,60, 100) joule
   2. (0,80, 600) joule
   3. (0,120, 200) joule
   4. (200, 60, 0) joule
   5. (200, 80, 0) joule

1. Benda dengan massa 4 kg jatuh bebas dari ketinggian 8 m. Besar energi potensial dan energi kinetik saat benda berada 2 meter di atas tanah …
   1. 80 joule; 120 joule
   2. 80 joule ; 240 joule
   3. 240 joule; 120 joule
   4. 120 joule ; 240 joule
   5. 240 joule; 240 joule

1. Pesawat dalam posisi mendatar pada ketinggian 100 m dan dengan kecepatan 80 m/s menjatuhkan bom yang massanya 25 kg. Besar energi mekanik bom saat berada 50 meter di atas tanah adalah …
   1. 12,5 . 103 joule
   2. 52,5 . 103 joule
   3. 80,0 . 103 joule
   4. 92,5 . 103 joule
   5. 105 . 103 joule

1. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam kemudian bergerak lurus dengan percepatan          3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 sekon adalah….
   1. 6 joule
   2. 12 joule
   3. 24 joule
   4. 48 joule
   5. 72 joule

1. Sebuah benda bermassa 5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Energi kinetik benda tersebut adalah….
   1. 50 joule
   2. 75 joule
   3. 100 joule
   4. 150 joule
   5. 250 joule
2. Sebuah balok ditarik dengan tali oleh gaya 15 N hingga berpindah sejauh 4 meter. Jika tali membentuk sudut 60O dengan arah perpindahan balok, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah…
   1. 15 joule                                 D.    joule
   2. 30 joule                                 E.    60
   3.  joule

1. Massa benda A tiga kali massa benda B dan kecepatan benda A setengah kali kecepatan benda B. energi kinetik benda A dibandingkan dengan energi kinetik benda B adalah….
   1. 3 : 2                                        D.    2 : 1
   2. 2 : 3                                        E.    3 : 4
   3. 1 : 1