Soal Usaha dan Pembahasannya (bag 2)
Soal 1
Balok 20 N terletak di dasar miring yang licin seperti ditunjukkan pada gambar di samping. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan balok ke puncak bidang miring tersebut adalah . . . .
A. 10 J
B. 60 J
C. 80 J
D. 100 J
E. 125 J
Jawab: B
Soalh ini mudah diselesaikan dengan cukup menggunakan konsep usaha-energi yaitu, usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan perubahan energi potensial benda tersebut,
W = ΔEP = EP2 – EP1
W = mgh2 – 0 = –20 N x 3 m = –60 N
Soal 2
Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2 maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah . . . .
A. 6,8 J
B. 4,8 J
C. 3,8 J
D. 3 J
E. 2 J
Jawab: B
Pada saat di atap gedung energi potensial bola adalah EP1 = mgh1 = 0,1 x 10 m/s2 x 5 m = 5 J dan energi kinetiknya adalah EK1 = ½ mv02 = ½ (0,1 kg)(6 m/s)2 = 1,8 J,
Energi mekanik bola saat di atap gedung adalah EM1 = EK1 + EP2 = 6,8 J
Saat ketinggian 2 m, energi potensial bola adalah EP2 = mgh2 = 0,1 x 10 m/s2 x 2 m = 2 J dan energi kinetiknya adalah EK2, karena energi mekanik kekal, maka
Energi mekanik bola saat di atap gedung adalah
EM2 = EK2 + EP2 = 6,8 J
EK2 + 2 J = 6,8 J
EK2 = 4,8 J
Soal 3
Seorang anak melempar sebuah bola vertikal keatas. Waktu total bola di udara adalah T. Ketinggian maksimumnya adalah H. Jika hambatan udara diabaikan maka ketinggian bola setelah berada di udara selama waktu T/4 adalah . . . .
A. H/4
B. H/3
C. H/2
D. 2H/3
E. 3H/4
Jawab:
Soal 4
Sebuah benda bermassa m dilemparkan ke atas dari permukaan tanah dengan kelajuan awal vo. Selain mendapatkan gaya gravitasi mg, benda tersebut mendapat gaya gesekan udara yang besarnya 1/4 mg dan arahnya berlawanan dengan arah gerak. Kelajuan benda ketika mencapai permukaan tanah lagi adalah . . . .
A. v0
B. (3v0/4)1/2
C. (3v0/5)1/2
D. 3v0/4
E. 3v0/5
Jawab: D
Diketahui: gaya gravitasi, Fgrav = mg, gaya gesekan udara Fgesekan = mg/4, karena resultan gaya pada benda ketika benda bergerak turun adalah
F = Fgrav - Fges
ma = mg – mg/4
a = 3g/4
karena waktu yang diperlukan benda dari ketinggian maksimum sampai di tanah sama dengan waktu yang diperlukan benda dari tanah ke ketinggian maksimum adalah
v = v0 –gt atau t = v0/g, maka
v/t = 3g/4
v = 3v0/4
Soal 5
Sebuah peluru bermassa m = 100 gram ditembakkan dengan kecepatan awal 100 m/s dan sudut elevansinya 30° terhadap bidang horizontal. Jika g = 10m/s2, besar perbandingan energi potensial dengan energi mekanik setelah satu detik . . . .
A. 19/1000
B. 9/100
C. 19/100
D. 9/10
E. 10/19
Jawab: B
Kecepatan awal peluru v0 = 100 m/s dan sudut elevasinya θ = 300, maka
v0x = v0 cos 300 = 100 m/s cos 300 = 50√3 m/s
v0y = v0 sin 300 = 100 m/s sin 300 = 50 m/s
setelah 1 detik benda berada pada posisi,
y = y0 + v0yt – ½ gt2 = 0 + (50 m/s)(1 s) – ½ (10 m/s2)(1 s)2 = 45 m
setelah 1 detik benda memiliki kecepatan,
vy = v0y – gt = 50 m/s – (10 m/s2 x 1 s) = 40 m/s
vx = v0x = 50√3 m/s
v = (vx2 + vy2)1/2 = [(50√3)2 + (40)2]1/2 = √9100 m/s
maka perbandingan energi potensial dan energi mekanik benda saat 1 detik adalah
EP/EM = mgh/[mgh + ½ mv2 ]
= 45 x 10/[10 x 45 + ½ (√9100)2]
= 450/5000
EP/EM = 9/100
Soal 6
Sebuah peluru dengan massa 20 gr ditembakkan dengan sudut elevasi 300 dan dengan kecepatan 40 m/s. Jika gesekan di udara diabaikan, maka energi potensial peluru (dalam joule)pada titik tertinggi adalah . . . .
A. 2 J
B. 4 J
C. 5 J
D. 6 J
E. 8 J
Jawab: B
Kecepatan peluru adalah v0 = 40 m/s
ketinggian maksimum peluru adalah
ymaks = v02 sin2θ/2g = (40 m/s)2 sin2 (300)/2(10 m/s2) = 20 m
Energi potensial peluru pada titik tertinggi adalah EP = mgymaks = 0,02 kg x 10 m/s2 x 20 m = 4 J
Soal 7
Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan pelurunya. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan menekan pegas sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi g, maka konstanta pegas adalah . . . .
A. k = 2mgh/[x2 cos2 θ]
B. k = 2mgh/[x2 sin2 θ]
C. k = mgh/[x2 cos2 θ]
D. k = mgh/[x2 sin2 θ]
E. k = 2mgh/[x2 tan2 θ]
Balok 20 N terletak di dasar miring yang licin seperti ditunjukkan pada gambar di samping. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan balok ke puncak bidang miring tersebut adalah . . . .
A. 10 J
B. 60 J
C. 80 J
D. 100 J
E. 125 J
Soalh ini mudah diselesaikan dengan cukup menggunakan konsep usaha-energi yaitu, usaha yang dilakukan pada suatu benda sama dengan perubahan energi potensial benda tersebut,
W = ΔEP = EP2 – EP1
W = mgh2 – 0 = –20 N x 3 m = –60 N
Soal 2
Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2 maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah . . . .
A. 6,8 J
B. 4,8 J
C. 3,8 J
D. 3 J
E. 2 J
Jawab: B
Pada saat di atap gedung energi potensial bola adalah EP1 = mgh1 = 0,1 x 10 m/s2 x 5 m = 5 J dan energi kinetiknya adalah EK1 = ½ mv02 = ½ (0,1 kg)(6 m/s)2 = 1,8 J,
Energi mekanik bola saat di atap gedung adalah EM1 = EK1 + EP2 = 6,8 J
Saat ketinggian 2 m, energi potensial bola adalah EP2 = mgh2 = 0,1 x 10 m/s2 x 2 m = 2 J dan energi kinetiknya adalah EK2, karena energi mekanik kekal, maka
Energi mekanik bola saat di atap gedung adalah
EM2 = EK2 + EP2 = 6,8 J
EK2 + 2 J = 6,8 J
EK2 = 4,8 J
Soal 3
Seorang anak melempar sebuah bola vertikal keatas. Waktu total bola di udara adalah T. Ketinggian maksimumnya adalah H. Jika hambatan udara diabaikan maka ketinggian bola setelah berada di udara selama waktu T/4 adalah . . . .
A. H/4
B. H/3
C. H/2
D. 2H/3
E. 3H/4
Jawab:
Soal 4
Sebuah benda bermassa m dilemparkan ke atas dari permukaan tanah dengan kelajuan awal vo. Selain mendapatkan gaya gravitasi mg, benda tersebut mendapat gaya gesekan udara yang besarnya 1/4 mg dan arahnya berlawanan dengan arah gerak. Kelajuan benda ketika mencapai permukaan tanah lagi adalah . . . .
A. v0
B. (3v0/4)1/2
C. (3v0/5)1/2
D. 3v0/4
E. 3v0/5
Jawab: D
Diketahui: gaya gravitasi, Fgrav = mg, gaya gesekan udara Fgesekan = mg/4, karena resultan gaya pada benda ketika benda bergerak turun adalah
F = Fgrav - Fges
ma = mg – mg/4
a = 3g/4
karena waktu yang diperlukan benda dari ketinggian maksimum sampai di tanah sama dengan waktu yang diperlukan benda dari tanah ke ketinggian maksimum adalah
v = v0 –gt atau t = v0/g, maka
v/t = 3g/4
v = 3v0/4
Soal 5
Sebuah peluru bermassa m = 100 gram ditembakkan dengan kecepatan awal 100 m/s dan sudut elevansinya 30° terhadap bidang horizontal. Jika g = 10m/s2, besar perbandingan energi potensial dengan energi mekanik setelah satu detik . . . .
A. 19/1000
B. 9/100
C. 19/100
D. 9/10
E. 10/19
Jawab: B
Kecepatan awal peluru v0 = 100 m/s dan sudut elevasinya θ = 300, maka
v0x = v0 cos 300 = 100 m/s cos 300 = 50√3 m/s
v0y = v0 sin 300 = 100 m/s sin 300 = 50 m/s
setelah 1 detik benda berada pada posisi,
y = y0 + v0yt – ½ gt2 = 0 + (50 m/s)(1 s) – ½ (10 m/s2)(1 s)2 = 45 m
setelah 1 detik benda memiliki kecepatan,
vy = v0y – gt = 50 m/s – (10 m/s2 x 1 s) = 40 m/s
vx = v0x = 50√3 m/s
v = (vx2 + vy2)1/2 = [(50√3)2 + (40)2]1/2 = √9100 m/s
maka perbandingan energi potensial dan energi mekanik benda saat 1 detik adalah
EP/EM = mgh/[mgh + ½ mv2 ]
= 45 x 10/[10 x 45 + ½ (√9100)2]
= 450/5000
EP/EM = 9/100
Soal 6
Sebuah peluru dengan massa 20 gr ditembakkan dengan sudut elevasi 300 dan dengan kecepatan 40 m/s. Jika gesekan di udara diabaikan, maka energi potensial peluru (dalam joule)pada titik tertinggi adalah . . . .
A. 2 J
B. 4 J
C. 5 J
D. 6 J
E. 8 J
Jawab: B
Kecepatan peluru adalah v0 = 40 m/s
ketinggian maksimum peluru adalah
ymaks = v02 sin2θ/2g = (40 m/s)2 sin2 (300)/2(10 m/s2) = 20 m
Energi potensial peluru pada titik tertinggi adalah EP = mgymaks = 0,02 kg x 10 m/s2 x 20 m = 4 J
Soal 7
Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan pelurunya. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan menekan pegas sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Jika massa peluru adalah m dan percepatan gravitasi g, maka konstanta pegas adalah . . . .
A. k = 2mgh/[x2 cos2 θ]
B. k = 2mgh/[x2 sin2 θ]
C. k = mgh/[x2 cos2 θ]
D. k = mgh/[x2 sin2 θ]
E. k = 2mgh/[x2 tan2 θ]
){kind=link}
Post a Comment for "Soal Usaha dan Pembahasannya (bag 2)"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!