- Sebuah benda yang beratnya 10 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm.Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?
Jawab
Diketahui: W = 10 N, F = 20 N,
dan s = 50 cm.
W = Fs
W = (20 N)(0,5 m) = 10 joule
2. Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 8 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?
Jawab
Diketahui: F = 50 N, s = 8 m, dan α = 60°.
W = F cosα
s = (50 N)(cos 60°)(8 m)
= (50 N)( 12 )(8 m)
= 200 joule.
3. Massa seorang pengendara motor dan sepada motornya adalah 200 kg. Sepeda motor ini meluncur dengan kelajuan 40m/s.kemudian, motor direm hingga berhenti setelah 8 detik. Tentukan usaha yang dilakukan selama pengereman berlangsung!
Jawab.
Diketahui:
m = 200kg
v0 = 40 m/s
t = 8 detik
vt= 0
Ditanya: W =. . . . ?
vt = v0 + at
0 = 40 m/s + a (8 s)
a= -5 m/s^2
s = vo t + 1/2 at^2
=(40 m/s) (8s) +1/2 (-5m/s^2) (8 s)^2
= (320 -160 ) = 160 m
W = Fs (karena arah gaya sejajar . dengan perpindahan benda)
W = mas
= (200kg) (-5 m/s) (160s) = -160.000 J.
Jadi, usaha yang dilakukan selama pengereman adalah -160 KJ.
4. Mula-mula, sebuah benda dengan massa 2 kg berada di permukaan tanah. Kemudian, benda itu dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah.
Berapakah perubahan energi potensial benda tersebut? (g = 10 m/s2).
Jawab
Diketahui: m = 2 kg, h2
= 1,25 m, dan g = 10 m/s2.
Perubahan energi potensial benda:
ΔEP = mg (h2– h1)
= (2 kg) (10 m/s2) (1,25 m – 0 m) = 25 J
Jadi, perubahan energi potensialnya 25 joule.
5. Sebuah benda berada pada ketinggian 40 m dari tanah. Kemudian, benda itu jatuh bebas. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya berat hingga benda sampai ke tanah?Diketahui massa benda adalah 1,5 kg dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2
.
Jawab
Diketahui:
h1= 40 m, h2 = 0, m = 1,5 kg, dan g = 10 m/s2
.
W = mgh1– mgh2
W = mg (h1– h2)
W= (1,5 kg)(10 m/s2)(40 m – 0 m)
W= 600 joule
6. Sebuah pegas yang tergantung tanpa beban panjangnya 15 cm. Kemudian, ujung bawah pegas diberi beban 5 kg sehingga pegas bertambah panjang menjadi 20 cm.
Tentukanlah:
a. tetapan pegas, dan
b. energi potensial elastis pegas.
Jawab
Diketahui:
x 0 = 15 cm,
x 1= 20 cm = 0,2 m, dan m = 5 kg.
7. Sebuah peluru yang massanya 10 gram, bergerak dengan kecepatan 80 m/s.Tentukanlah energi kinetik peluru pada saat itu.
Jawab
Diketahui: m = 10 gram = 1 × 10^2 kg dan v = 80 m/s.
Energi kinetik peluru adalah
EK = 1/2 mv^2
= 1/2 (1 × 10^2 kg)(80 m/s)^2
= 32 joule.
8. Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar yang licin. Kemudian, pada benda tersebut bekerja sebuah gaya F = 20 N sehingga kecepatannya menjadi 10 m/s.
Tentukanlah:
a. usaha yang dilakukan oleh gaya F, dan
b. jarak yang telah ditempuh.
Jawab
Diketahui: mula-mula benda dalam keadaan diam, berarti v1 = 0, v2=10 m/s, dan massa benda m = 2 kg
a. Usaha yang dilakukan oleh gaya F:
W = 1/2 mv2^2 -1/2 mv2^2
= (1/2) (2kg) (10 m/s)^2 – 0
= 100 joule.
b. Jarak yang ditempuh:
W = Fs → 100 J = (20 N)(s)
s = 100 J/20N
s = 5 meter
9. Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2. Tentukan energi mekanik benda tersebut.
Jawab
Diketahui: v = 0 m/s, h = 80 cm = 0,8 m, dan g = 10 m/s2
.
EM = EP + EK
= mgh + 1/2 mv^2
= (5 kg)(10 m/s2)(0,8 m) + 0 = 40 joule
Jadi, energi mekanik benda yang diam akan sama dengan energi potensialnya
karena energi kinetiknya nol.
10. Sebuah benda jatuh dari ketinggian 6 meter dari atas tanah. Berapakah kecepatan benda tersebut pada saat mencapai ketinggian 1 meter dari tanah, jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2?
Jawab
Diketahui:
h1= 6 m, h2= 1 m, dan g = 10 m/s2
.
EP1 + EK1= EP2+ EK2
mgh1+1/ 2 mv1^2= mgh2 +1/ 2 mv2^2
gh1+ 1/2 v1^2= gh2+1/ 2v2^2
Benda jatuh bebas, berarti v1= 0 maka
gh1 = gh2 +1/2 v2^2
(10m/s^2) (6m) = ( 10 m/s^2) +(1m) + 1/2 v2^2
60 = 10 + 1/2 v2^2
50 = 1/2 v2^2
V2^2 = 100
v = 10 m/s