Contoh soal energi kinetik dan usaha fisika

5 Contoh soal energi kinetik dan usaha fisika

1. Mobil bermassa 5000 kg pada mulanya diam, sesaat kemudian bergerak dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan usaha total yang dilakukan pada mobil tersebut…
Pembahasan
Diketahui :
Massa (m) = 5000 kg
Kelajuan awal (v_o) = 0 m/s (pada mulanya mobil diam)
Kelajuan akhir (v_t) = 20 m/s
Ditanya : Usaha total
Jawab :
Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total sama dengan perubahan energi kinetik. Secara matematis :
Usaha total :
W_total = ½ m (v_t² – v_o²)
W_total = ½ (5000)(20² – 0²)
W_total = (2500)(400 – 0)
W_total = (2500)(400)
W_total = 1000.000
Usaha total adalah 1000.000 Joule.

2. Benda bermassa 10 kg pada mulanya bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Sesaat kemudian benda itu bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Tentukan usaha total yang dikerjakan pada benda tersebut.
Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 10 kg
Kelajuan awal (v_o) = 5 m/s
Kelajuan akhir (v_t) = 10 m/s
Ditanya : usaha total
Jawab :
Usaha total :
Usaha total adalah 375 Joule.

3. Sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kelajuan 10 m/s pada arah mendatar. Tiba-tiba pengemudi mengurangi kelajuan mobil menjadi 5 m/s. Usaha yang dilakukan pengemudi pada mobil adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa mobil (m) = 2000 kg
Kelajuan awal (v_o) = 10 m/s
Kelajuan akhir (v_t) = 5 m/s
Ditanya : usaha total
Jawab :
Usaha total :
Usaha total adalah 75.000 Joule.
Tanda negatif artinya resultan gaya yang bekerja pada mobil berlawanan arah dengan perpindahan mobil. Usaha negatif juga berarti energi kinetik mobil berkurang.

4. Sebuah mobil bermassa 1 ton pada mulanya diam. Sesaat kemudian bergerak dengan kelajuan 10 m/s. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah …
A. 1.000 Joule
B. 10.500 Joule
C. 15.000 Joule
D. 25.000 Joule
E. 50.000 Joule
Pembahasan :
Diketahui :
m = 1 ton = 1000 kg, v_o = 0 m/s, v_t = 10 m/s
Ditanya :
Usaha (W) ?
Jawab :
Usaha = perubahan energi kinetik

Perubahan energi kinetik :
= ½ m(v_t² – v_o²) = ½ (1000)(100 – 0) = ½ (1000)(100) = 50.000 kg m²/s² = 50.000 Joule
Jadi W = 50.000 Joule
Jawaban yang benar adalah E.

5. Sebuah meja bermassa 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin, lalu didorong selama 10 sekon sehingga bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s². Besar usaha yang terjadi adalah…
A. 2000 Joule
B. 3000 Joule
C. 6000 Joule
D. 8000 Joule
E. 9000 Joule
Pembahasan :
Diketahui :
m = 10 kg, t = 10 sekon, v_o = 0, a = 2 m/s², v_t = ?
Ditanya :
Usaha (W) ?
Jawab :
Hitung kelajuan akhir (v_t) :
v_t = v_o + a t = 0 + (2)(10) = 20 m/s

Usaha = perubahan energi kinetik

Perubahan energi kinetik :
= ½ m(v_t² – v_o²) = ½ (10)(400 – 0) = ½ (10)(400) = ½ (4000) = 2000 Joule
Jadi W = 2000 Joule
Jawaban yang benar adalah A.