Materi Fisika Usaha Dan Daya Dengan Contoh Soal

      Usaha

Usaha merupakan sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda yang menyebabkan

benda mengalami perpindahan atau bergerak.

W = F  . s

W = usaha dalam joule

S   = perpindahan dalam meter

o   Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak.

Energi kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus

dengan massa benda dan kuadrat kecepatannya.

Ek       = 1/2 Mv2

dengan,

 Ek = Energi kinetik   (joule)

m = massa benda    (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Usaha = perubahan energi kinetik.

W =  Ek = Ek2 – Ek1  

Usaha dari benda yang bergerak merupakan perubahan / selisih energi kinetik akhir dengan energi kinetik awal benda yang bergerak

o  Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu  benda karena pengaruh tempatnya (kedudukannya).

Ep = m.g.h

Dengan:

Ep = Energi potensial (joule)

W  = berat benda (N)

m  = massa benda  (kg)

g    = percepatan gravitasi (m/s²)

h  = tinggi benda (m)

Energi potensial gravitasi tergantung dari : percepatan gravitasi bumi 

dan kedudukan benda , massa benda

 Energi mekanik (Em) adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial suatu benda.

Daya

Daya (P) adalah usaha yang dilakukan tiap satuan waktu, secara matematis

didefinisikan sebagai berikut:

P   =  W/t              

dengan:

P = daya  (watt)

W = usaha  (joule) 

t =  waktu  (s)

Daya termasuk besaran skalar yang dalam satuan MKS  mempunyai

satuan watt atau J/s

Satuan lain adalah daya kuda atau haurse power  (hp)

1 hp = 1 DK = 1 PK = 746 watt

               hp = Horse power;  DK = daya kuda

   1 Kwh adalah satuan energi yang setara dengan = 3,6 .10⁶ watt.detik =  3,6 . 10⁶ joule 

    Soal 

1.      Usaha yang dilakukan Arifin untuk memindahkan buku sejauh 10 m jika gaya yang dilakukan Arifin 100 N adalah…

a.       250 J                      b.5000 J                 c. 750 J                        d. 1000J          e. 1500 J

2.      Satuan usaha sama dengan satuan energi, maka dimensi usaha juga sama dengan energi adalah…

a.    ML^-2T                      b. MLT^-2                           c. MLT²         d. ML²T^-2          e. M^-2L^-2T^-2

3.      Dedi 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/s2) adalah….

a.       20 watt                              b.25 watt               c. 200 watt      d. 250 watt      e.2500 watt

4.      Sebuah benda bermassa 5 kg, mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan 4/ms², usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 detik adalah…

a. 200 J                                  b.1600 J                    c. 120 J            d. 800 J           e. 400 J

5.      Seorang yang bermassa 60 kg menaiki tangga yang tingginya 15 m dalam waktu 2 menit. Jika g = 10 m/s², maka daya yang dikeluarkan orang tersebut adalah….

a. 75 watt         b. 150 watt                  c. 300 watt      d. 450 watt      e. 900 watt

6.      Kereta mainan diatas lantai yang licin ditarik sebuah tali sejauh 5 m dengan usaha 125 joule. Jika gaya yang diberikan kereta 50 N, maka besarnya sudut yang dibentuk oleh tali dengan lantai adalah…

a. 0⁰        b. 30⁰               c. 45⁰                   d. 60⁰                       e. 90⁰

7.      Buah kelapa dengan massa 1,5 kg jatuh dari ketinggian 5 m. Ketika berada 1 m dari permukaan tanah buah kelapa tersebut energi kinetiknya adalah….

a.       20 J                       b. 40 J                    c. 60 J              d. 80 J             e. 100 J

8.      Energi yang dimiliki benda karena kecepatannya adalah…

a.  Energi gravitasi

b.  Energi potensial

c.   Energi mekanik

d.   Energi pegas

e.   Energi kinetik

9.      Oleh suatu gaya 25 N benda bermassa 6 kg bergeser sejauh 10 m. Usaha yang dilakukan adalah…

a.       150 Joule                                             d. 1500 Joule

b.      60 Joule                                               e. 100 Joule

c.       250 Joule

10.  Sebuah benda massanya 8 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s, energi kinetik benda adalah…

a. 400 Joule                                             d. 40 Joule

b. 200 Joule                                             e. 20 Joule

c. 80 Joule

11.  Dari keadaan diam benda massa 4 kg setelah 2 detik kecepatannya menjadi 12 m/s. usaha yang dilakukan benda adalah….

a.   96 Joule                                                           d. 144 Joule

b.   48 Joule                                                            e. 288 Joule

c.  128 Joule                                 

12.  Seorang bermassa 50 kg menaiki tangga setinggi 20 m , selama 5 menit, maka usaha yang dilakukan orang g = 10 m/s²)….

a.       10³ Joule                                                          d. 10 Joule

b.      10² Joule                                                          e. 10^-1 Joule

c.       10⁴ Joule

13.  Suatu benda dipengaruhi gaya 150 N yang arahnya membentuk sudut 60 ⁰ terhadap arah pergeseran benda. Jika benda bergeser sejauh 40 m, maka besarnya usaha adalah….

a.       3000 Joule                                           d. 6000 Joule

b.      300 Joule                                             e. 4500 Joule

c.       600 Joule                                

14.  Besarnya daya rata-rata suatu mesin pengangkat dari benda 400 kg, setinggi 3 meter selama 2 menit( g = 10 m/s² ) adalah…

a.       140 watt                                                                      d. 80 watt                  

b.      120 watt                                                                      e. 70 watt      

c.       100 wat                                                                      

15.  Sebuah benda yang massanya 4 kg dari ketinggian 20 m dan tersangkut kemudian berhenti pada ketinggian 5 meter dari tanah. Jika g = 10m/s², maka besarnya perubahan energi potensial benda tersebut adalah…

a.       100 joule                                                                                   d. 400 joule              

b.      200 joule                                                                                   e. 500 joule   

c.       300 joule

                                                                                   

SOAl ESSAY

1.      Sebuah benda bermassa 5 kg, jatuh dari ketinggian 3 m di atas tanah (g = 10 m/s²) Berapa energi kinetik benda pada saat mencapai tanah?

2.      Sebuah benda bermassa m kg bergerak di atas papan kasar dengan kecepatan 10 m/s. Jika besarnya koefisien gesekan 0,25. Hitunglah waktu dan jarak yang ditempuh benda setelah benda berhenti (g = 10 m/s²)?

3.      Sebuah gaya yang besarnya 60 newton bekerja pada sebuah benda. Arah gaya membentuk sudut 30^o dengan bidang horisontal. Jika benda berpindah sejauh 50 m, berapa besarnya usaha?

4.      Sebuah gaya yang besarnya 60 newton menyebabkan benda yang massanya 15 kg berpindah horisontal sejauh 10 m. Berapa besarnya usaha dan besarnya perubahan energi potensial. (g = 10 m/s²)

5.      Berapa besar usaha oleh gaya penarik jika sebuah  elevator yang beratnya 2000 N dinaikkan setinggi 80 m? Berapa besar energi potensial elevator setelah dinaikkan hingga setinggi itu?