Contoh Soal Usaha dan Energi

Contoh Soal Usaha & Energi – Materi makalah pembahasan kali mengenaiusaha & energi : pemahaman, rumus, pola soal usaha & contoh soal energi. Namun pada pelajaran sebelumnya telah kami bahas perihal Contoh Soal Energi Kinetik & Rumus Energi Kinetik. Mari kita pelajari dgn seksama klarifikasi lengkapnya di bawah ini.

Pengertian Usaha

Pengertian perjuangan ialah merupakan suatu acara yg menggunakan energi untuk memindahkan sebuah benda,dari suatu tempat ke tempat lain.

Maka kesimpulan definisi dr usaha sendiri yakni suatu hasil kali antara gaya & perpindahan, yg apabila di rumuskan akan menjadi seperti berikut ini :

Maka apabila gaya yg melakukan pekerjaan pada benda lebih dr satu, maka perjuangan yg di jalankan benda merupakan hasil dr resultan gaya. Lalu benda bermasa m di dorong oleh gaya F1 & di tarik oleh gaya F2. Lalu apabila sebuah benda & lantai terjadi gaya gesek F3. Maka akan menimbulkan ketiga gaya tersebut atau benda akan berpindah sejauh s. Kemudian besar perjuangan yg telah di jalankan pada benda yakni :

Rumus usaha

Pengertian Energi

Pengertian dr energi sendiri merupakan merupakan sesuatu  yg sangat penting dlm ilmu wawasan. Namun pada kali ini kita akan membicarakan soal energi yg bekerjasama dgn usaha,Kaprikornus energi mampu di definisikan suatu sumber penting guna melaksanakan suatu usaha.

Macam-Macam Energi

Energi Kinetik

Pengertian dr energi kinetik yakni merupakan suatu energi yg di terdapat pada sebuah benda atau objek karna gerak nya,berikutnya kata ini di ambil dr bahasa Yunani yakni kinetikos yg memiliki arti gerak.

Rumus:EK=1/2m . v²

Keterangan:

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

Kemudian antar relasi energi kinetik & usaha di rumuskan berikut iniini:

W=EK=1/2m(v2/2–v1/2)

informasi:

• W=perjuangan yg di lakukan benda(joule)
• EK=energi kinetik(joule)
• (v2/2–v1/2)=pergeseran kecepatan(m/s²)

Energi Potensial

Pengertian dr energi memiliki peluang sendiri merupakan merupakan suatu energi yg di terdapat pada suatu benda karna posisinya atau bentuk maupun susunannya teladan nya seperti gravitasi.

Rumus:EP=m.g.h

Keterangan:

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

Kemudian antar kekerabatan energi kinetik & usaha di rumuskan berikut ini:

W=EP=m.g(h₂–h₁)

Keterangan:

• W=perjuangan yg di kerjakan benda(joule)
• EP=energi potensial(joule)
• m=massa(kg)
• g=percepatan grativasi(m/s²)
• h₂ dan h₁=pergantian ketinggian(m)

Energi Mekanik

EM=Ek+Ep

Lalu ada pula yg di sebut Hukum kekekalan energi yg artinya energi mekanik yg di miliki suatu benda nilai nya senantiasa konstan atau tetap pada setiap titik lintasan benda. Dan yg paling penting adalah Energi tak mampu diciptakan maupun di hancur kan, energi hanya bisa berubah bentuk dr satu bentuk ke bentuk yang lain.

Δ=0

EM₁=EM₂=konstan

Ek₁+Ep₁=Ek₂+Ep₂

Keterangan:

• EM=energi mekanik
• Ek=energi kinetik
• Ep=energi memiliki potensi

Contoh Soal Usaha & Energi

Contoh Soal.1

Perhatikan gambar dibawah ini!

Ada sepotong kayu yg dikenali mempunyai massa M  berada dibidang yg datar, kemudian kayu tersebut ditarik oleh gaya sebesar 30 N ke kanan. Apabila kayu tersebut pindah sejauh 50 cm jadi berapakah usaha yg dikerjakan 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 dgn massa 4 kg berada pada bidang datar. Pada benda di atas ditarik oleh gaya 50N yg membentuk sudut 60˚ terhadap suatu bidang horizontal (perhatikan gambar di atas). Apabila benda tersebut bergerak pindah berjarak 4 m Jadi berapakah usaha yg dikerjakan 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 memberikan membentuk sudut θ kepada perpindahan (s), maka gaya (F) mesti diuraikan terhadap bidang yg mendatar (searah dgn perpindahan). Sehingga rumus perjuangan 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 dikala melakukan perjuangan titik tangkapnya berpindah menurut r = (5i + aj) m, vektor i & j berturut-turut merupakan vektor satuan yg lurus bertepatan pada X & kemudian sumbu Y dikoordinat Cartesius.Apabila perjuangan 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 dr perkalian titik (dot product) antara vektor gaya dgn vektor perpindahan.

 W = F .r

 30 = (2i + 4j) . (5i + aj)

30 = 10 + 4a

30 – 10 = 4a

4a = 20

a = 5

Contoh Soal.4

Perhatikan gambar berikut!

Sebuah papan bermassa 50 gr bergerak sepanjang garis lurus pada permukaan mendatar balasan pengaruh gaya yg berubah-ubah kepada kedudukan mirip ditunjukkan pada gambar. Maka berapakah perjuangan untuk memindahkan papan  tersebut sejauh 14 m!

Pembahasan:

Usaha merupakan suatu luas pada kawasan dibawah grafik F-s (luas daerah yg diarsir)

      W = luas trapesium ABCD

Contoh Soal.5

Perhatikan gambar berikut!

Ada sebuah palu dikenali mempunyai massa 20 kg Kemudian jatuh meluncur ke bawah permukaan sepanjang bidang miring licin yg membentuk sudut 30˚kepada bidang horizontal. Apabila benda tersebut bergerak & bergeser berjarak 2 m, Jadi berapakah perjuangan yg dilaksanakan oleh gaya itu !

Pembahasan:

Diketahui:

m = 20 kg

s = 2 m

α = 30˚

Ditanya: perjuangan yg dijalankan oleh gaya berat!

Jawab:

Pada bidang miring ia jatuh meluncur kepermukaan, maka gaya yg melakukan usaha merupakan m.g sin 30˚

W = F.s

W = m.g sin 30˚.s

W = 20 . 10. (½). 2

W = 200 Joule

Contoh Soal.6

Apabila dimengerti suatu benda mempunyai massa 4 kg lalu kemudian  bergerak lurus dgn percepatan 3 m/s². Maka berapakah usaha yg dijalankan kemudian  berubah menjadi energi kinetik sesudah 3 detik!

Pembahasan:

Diketahui:

m = 4 kg

a = 3 m/s²

t = 3 detik

Ditanya: Usaha (W)

Jawab:

Hitung terlebih dahulu nilai v1 dan v2.

Dari soal  diatas yg pada awalnya benda tersebut membisu , sehingga v1 = 0. Kaprikornus v2 mampu peroleh dgn memakai rumus gerak lurus berganti beraturan (GLBB):

v2 = v1 + a.t

v2 = 0 + 3 (3) = 9 m/s

Selanjutnya kita dapat menghitung perjuangan (W) dgn rumus:

Contoh 7

Perhatikan gambar berikut!

Ada suatu benda yg dimengerti mempunyai massa 1 kg Lalu menggeluti bebas dr ketinggian 25 m mirip pada gambar. Hitunglah:

a. Energi kinetik dititik A

b. Energi kinetik benda dikala berada dititik B (10 m diatas tanah)!

Pembahasan:

a. Energi kinetik dititik A

Dari soal  diatas, yg mana benda tersebut mengalami gerak & kemudian menggeluti bebas sehingga vA = 0. Kaprikornus energi kinetik saat dititik A:

b. Energi kinetik pada saat dititik B

Contoh Soal.8

Terdapat suatu bola besi yg diketahui mempunyai massa sekitar 0,2 kg kemudian dilempar dengan-cara vertikal keatas. Lalu Energi memiliki peluang yg terdapat pada benda yg dilempar ketinggian maksimum tersebut merupakan 40 J. Apabila pada g = 10 m/s², Kaprikornus berapakah ketinggian maksimum yg diraih bola itu!

Pembahasan:

Diketahui:

Ep = 40 Joule

m = 0,2 kg

g = 10 m/s²

Ditanya: ketinggian maksimum (h)

Jawab:

Ep = m.g.h

40 = 0,2 (10). h

h = 40/2

h = 20 meter

Contoh Soal.9

Perhatikan gambar berikut!

Ada suatu benda yg menggeluti dengan-cara bebas hingga  jatuh dr posisi A mirip pada gambar diatas. Maka berapakah perbandingan dr energi memiliki potensi & kinetik pada ketika tiba di B!

Pembahasan:

Diketahui:

hA = h

vA = 0 m/s (gerak jatuh bebas)

Ditanya: EpB : EkB

Jawab:

a) Yang paling utama yakni pastikan energi berpeluang benda tatkala dititik B (EpB)

hB = 1/3 h

Maka:

EpB = m.g.hB = m.g.(1/3h) = 1/3 m.g.h

b) Selanjutnya memilih energi kinetik dititik B (EkB)

Maka akan dikenali perbandingan energi berpeluang & kinetik pada tatkala di titik B:

Contoh Soal.10

Apabila telah diketahui pada sebuah bola mempunyai massa 2 kg yg kemudian jatuh bebas dr posisi A mirip pada gambar.

Ketika hingga di B, energi kinetik bola tersebut 2 kali energi potensialnya. Hitunglah tinggi titik B dr permukaan tanah!

Pembahasan:

Diketahui:

m = 2 kg

h = 60 m

EkB = 2 EpB

Ditanya: tinggi titik B (hB)

Jawab:

Cara pertama:

Menggunakan aturan kekekalan energi mekanik:

Cara kedua:

Cari terlebih dulu kecepatan benda dikala dititik B.

Misal hB =x, maka hAB =60 – x (perhatikan gambar ini).

Maka:

Sehingga:

Contoh soal.11

Ada sebuah kayu yg ditahan diatas dipuncak pada bidang miring tatkala hendah jatuh mirip gambar berikut!

Ketika dilepas, balok meluncur sepanjang bidang miring. Hitunglah kecepatan balok tatkala tiba didasar bidang miring!

Pembahasan:

Diketahui:

vA’ = 0 (Merupakan kecepatan pada dikala meluncur bebas sama dgn nol)

hA = 5 m

hB = 0

Ditanya: kecepatan saat didasar bidang miring (vB)

Jawab:

Dengan memakai Hukum kekekalan energi mekanik:

Sehingga kecepatan benda saat didasar bidang miring yaitu 10 m/s

Contoh Soal.12

Sebuah benda dgn massa 1 kg digantung dgn benang (massa benang diabaikan) & diayunkan hingga ketinggian 20 cm dr posisi A (lihat gambar dibawah). Apabila pada g = 10 m/s², Kaprikornus berapakah jumlah kecepatan benda dikala di posisi A!

Pembahasan:

Diketahui:

hA = 0

vB. = 0 ( merupakan suatu kecepatan benda maksimum di ketinggian sama dgn nol)

hB = 20 cm = 0,2 m

Ditanya: kecepatan ketika A (vA)

Jawab:

Dengan menggunakan Hukum kekekalan energi mekanik:

Kaprikornus kecepatan benda dikala di A ialah 2 m/s