Soal usaha dan pembahasannya (bag I)

Soal 1
Perhatikan gambar berikut!
Jika benda berpindah sejauh 2,5 m, besar usaha yang dikerjakan pada benda adalah . . . .
A. 25 J
B. 37,5 J
C. 50 J
D. 62,5 J
E. 75 J

Jawab: E
Usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan gaya yang dilakukan pada benda dikali perpindahan benda tersebut atau W = F.s, dengan W = usaha, s = perpindahan dan F = gaya, maka
W = (25 N + 15 N – 10 N)(2,5 s) = 75 J

Soal 2
Jika gaya interaksi satelit dgn bumi pd orbit lingkaran adalah 10000 N, maka besar usaha yg dilakukan bumi terhadap satelit adalah . . . .
A. 10000 J
B. 5000 J
C. 2500 J
D. 1250 J
E. 0 J

Jawab: E
Usaha yang dilakukan bumi terhadap satelit adalah nol (muncul gaya sentriptal yang tegal lurus dengan perpindahan satelit)

Soal 3
Sebuah gaya F = (2i + 3j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r= (4i + aj) m dan vektor i dan j berturut turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu X dan sumbu Y pada koordinat Cartesian. Bila usaha itu bernilai 26 joule, maka nilai a sama dengan . . . .
A. 5
B. 6
C. 7
D.8
E. 12
Jawab: B
Konsep usaha dari soal nomor 1, kita peroleh
W = F.s
W = (2i + 3j)(4i + aj)
26 = 2 x 4 + 3 x a
18 = 3a
a = 6

Soal 4
Sebuah gaya F bekerja pada benda yang bergerak sepanjang sumbu x.
Usaha yang dikerjakan gaya Fx pada benda dari x = 2 sampai dengan x = 9 adalah . . . .
A. 2 J
B. 0 J
C. 8 J
D. –5 J
E. –3 J

Jawab:
Besar usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan luar grafik gaya versus waktu, maka dari grafik di atas, usaha yang dilakukan sepanjang sumbu x dari x = 2 m sampai dengan x = 9 m, adalah
W = luas trapesium + luas segi empat
W = ½ (5 + 2)(–2) + (2 x 2) = –3J

Soal 5
Vian mengendarai mobil bermassa 4000 kg, dijalan lurus dengan kecepatan 25 m/s. lantaran melihat kemacetan dari jauh, dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara teratur menjadi 15 m/s. Usaha oleh gaya pengereman adalah . . . .
A. 200 kJ
B. 300 kJ
C. 400 kJ
D. 700 kJ
E. 800 kJ

Jawab: E
Dari soal di atas kecepatan akhir mobil adalah v = 15 m/s, massa mobil, m = 4000 kg, kecepatan awal mobil v¬0 = 25 m/s, maka percepatan dan perpindahan mobil dapat diperoleh dengan menggunakan rumus GLBB, yaitu
v2 = v02 + 2as
(25 m/s)2 = (15 m/s)2 + 2as
as = 200 m2/s2
maka usaha yang dilakukan untuk mengurangi kecepatan mobil adalah
W = F.s = mas
W = (4000 kg)(200 m2/s2) = 800 kJ

Soal 6
Sebuah benda m = 1 kg mula-mula bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s. kemudian diberi gaya konstan 2 Newton selama 10 detik searah dengan arah gerak. Besarnya perubahan energi benda selama t = 10 detik adalah . . . .
A. 50 J
B. 200 J
C. 400 J
D. 450 J
E. 500 J

Jawab: C
Diketahui massa benda m = 1kg, kecepatan awal v0 = 10 m/s, gaya konstan F = 2 N, waktu t = 10 detik.
Percepatan yang dialami benda selama 10 detik adalah
a = F/m = 2 N/1kg = 2 N/kg, maka
kecepatan pada saat 10 detik adalah
v = v0 + at
v = 10 m/s + (2 N/kg)(10 s) = 30 m/s
maka usaha yang dilakukan pada benda tersebut adalah sama dengan perubahan energi kinetik benda
W = ΔEK
W = ½m(v2 – v02)
W = ½ (1 kg)[(30 m/s)2 – (10 m/s)2] = 400 J

Soal 7
Tiga kendaraan beroda empat mainan X, Y, dan Z bergerak menuruni lintasan yang bentuknya berbeda menyerupai ditunjukkan dibawah ini. ketiga kendaraan beroda empat bergerak pada waktu yang sama, dari ketinggian yang sama dan dari keadaan diam. abaikan goresan lintasan dan jambatan udara

Saat ketiga kendaraan beroda empat tiba di ujung lintasan kelajuan yang diukur adalah . . . .
A. X paling cepat
B. Y paling cepat
C. Z paling cepat
D. ketiga kendaraan beroda empat kira-kira sama
E. Tidak mampu ditentukan

Jawab: D
Jika lintasannya licin (tidak ada gaya non-konservatif) dan mobil X, Y dan Z dilepaskan dari keadaan diam dan pada posisi yang sama maka, ketiga mobil akan memiliki kecepatan yang sama pada ujung lintasan karena usaha yang dikerjakan pada ketiga mobil sama besar walaupun lintasannya berbeda karena permukaannya licin.

Soal 8
Dua orang membawa dua kotak identik masing masing beratnya 40N menaiki suatu bidang miring, panjang bidang miring 3 m dan tinggi vertikalnya 1.5 m. Orang pertama berjalan menaiki bidang dalam waktu 4 sekon, dan orang yang satunya selama 6 sekon. Selisih daya kedua orang untuk membawa kotak menaiki bidang miring adalah . . . .
A. 5 watt
B. 10 watt
C. 15 watt
D. 20 watt
E. 30 watt

Jawab: A
Daya yang dilakukan orang tersebut sama dengan usaha dibagi waktu, P = W/t, dengan usaha masih masing orang sama besar yaitu, W1 = W2 = 40 N x 1,5 m = 60 J, dan daya kedua orang tersebut adalah,
Daya orang pertama, P1 = W1/t1 = 60 J/4 s = 15 watt
Daya orang kedua, P2 = W2/t2 = 60 J/6 s = 10 watt
Maka selisih daya kedua orang tersbut adalah 5 watt

Soal 9Sebuah pegas menggantung dalam keadaan normal panjangnya 20 cm. Bila pada ujung pegas digantungkan sebuah benda yg mempunyai masa 50 gram, panjang pegas menjadi 25 cm, kemudian benda tersebut disimpangkan sejauh 4 cm, energi potensial yang terjadi pada sistem tersebut adalah . . . .
A. 0,008 J
B. 0,016 J
C. 0,2 J
D. 0,4 J
E. 2 J

Jawab: A
Energi potensial pada suatu benda sama dengan
EP = ½ kx2
Dengan x = 4 cm = 0,04 m, dan
konstanta pegas, k = F/Δx = (0,05 kg x 10 m/s2)/(0,25 m – 0,20 m) = 10 N/m
maka energi potensial pegas adalah
EP = ½ (10 N/m)(0,04 m)2 = 0,008 J

Soal 10
Massa 2 kg digantung pada pegas yang mempunyai tetapan gaya 1000 N/m, hingga mencapai keadaan setimbang. Usaha yang diperlukan untuk mengubah simpangan benda dari posisi seimbangnya dari 2 cm menjadi 8 cm adalah . . . .
A. 10 J
B. 8 J
C. 6 J
D. 4 J
E. 3 J

Jawab: C
Massa benda m = 2 kg dan konstanta pegas k = 1000 N/m, posisi x1 = 2 cm = 0,02 m dan x2 = 8 cm = 0,08 m, maka usaha yang dilakukan untuk mengubah simpangan benda adalah sama dengan perubahan energi potensial pegas
W = ½ k(x22 – x12)
W = ½ (1000 N/m)[(0,08 m)2 – (0,02 m)2] = 6 J

0 Response to "Soal usaha dan pembahasannya (bag I)"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel