የሥራ ፎርሙላ እና የሥራ-ኪኔቲክ ኢነርጂ ቲዎሪ

Contoh soal serta rumus Usaha dan Teorema usaha-energi kinetik

ንግድ

1. Seorang cucu mendorong kursi roda neneknya di sebuah taman yang berbentuk lingkaran dengan gaya 20 N, jari-jari taman tersebut 7 m, berapa besar usaha yang dilakukan si cucu untuk 2 kali putaran ?

1. 0 ጁል
2. 1400 ጁል
3. 1540 ጁል
4. 1760 ጁል

ውይይት
Rumus Usaha : ሥራ = ኃይል x መፈናቀል
Jika si cucu mendorong kursi roda sejauh 2 kali putaran maka si cucu dan kursi roda kembali ke posisi semula. Karena kembali ke posisi semula maka perpindahan bernilai nol.
Jadi usaha yang dilakukan si cucu adalah nol.
ትክክለኛው መልስ ሀ.

2. Seorang petugas kebersihan mendorong lemari di atas lantai dengan gaya 350 N. Lantai memberikan gaya gesek sebesar 70 N. Usaha yang dilakukan untuk memindahkan lemari tersebut sejauh 6 meter adalah :

1. 45 ጄ
2. 72 ጄ
3. 1680 ጄ
4. 2580 ጄ

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
የግፊት ኃይል (F) = 350 ኒውተን
የግጭት ኃይል (ኤፍ)_{ያንሸራትቱ}) = 70 ኒውተን
Perpindahan lemari (s) = 6 meter
የተጠየቀው፦ ቢዝነስ (ደብሊው)
መልስ፡
Terdapat dua gaya yang bekerja pada benda yakni gaya dorong (F) dan gaya gesek (F_{ያንሸራትቱ}).
Gaya dorong searah dengan perpindahan lemari karenanya gaya dorong melakukan usaha positif. Sebaliknya gaya gesek berlawanan arah dengan perpindahan lemari karenanya gaya gesek melakukan usaha negatif.
Usaha yang dilakukan gaya dorong :
ወ = ኤፍ ኤስ = (350 ኒውተን)(6 ሜትር) = 2100 የኒውተን ሜትር = 2100 ጁልስ
Usaha yang dilakukan gaya gesek :
ወ = – (ረ)_{ያንሸራትቱ})(s) = – (70 Newton)(6 meter) = – 420 Newton meter = – 420 Joule
ጠቅላላ ጥረት፦
W total = 2100 Joule – 420 Joule
ጠቅላላ ዋ = 1680 ጁል
ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

የሥራ-ኪነቲክ የኃይል ቲዎሪ

3. Suatu gaya konstan yang besarnya 8 N bekerja pada benda bermassa 16 kg. Jika benda pada awalnya diam, maka laju benda setelah gaya tersebut bekerja selama 4 detik adalah….

1. 0,5 ሜ / ሰ
2. 2 ሜ / ሰ
3. 4 ሜ / ሰ
4. 8 ሜ / ሰ

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
Gaya konstan (F) = 8 Newton
የነገሩ ክብደት (ሜ) = 16 ኪ.ግ
የነገሩ የመጀመሪያ ፍጥነት (v)_o) = 0 ሜ/ሰ
Selang waktu gaya bekerja pada benda (t) = 4 detik
የተጠየቀው፦ የነገሩ የመጨረሻ ፍጥነት (v)_t)
መልስ፡
Usaha = Perubahan energi kinetik
W = EK akhir – EK awal
ወ = ½ mv_t² – ½ mv_o²
ወ = ½ mv_t² - 0
ወ = ½ mv_t² —— Persamaan 1

ሥራ = ኃይል x መፈናቀል
ወ = ኤፍ ሰ
W = 8 s
Gunakan rumus GLBB untuk menghitung perpindahan (s)
s = v_o t + ½ በ²
Keterangan : s = perpindahan, v_o = kelajuan awal, t = waktu, a = percepatan
s = 0 + ½ a t² = ½ በ² —-> a = (v)_t - ቁ_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / ቲ) ቲ²
s = ½ (v_t) t
Gantikan perpindahan (s) pada persamaan usaha dengan perpindahan (s) pada persamaan ini :
W = 8 s
ወ = 8(1/2)(v_t)(ት)
ወ = (4)(v)_t)(t) —— Persamaan 2

Persamaan 1 = Persamaan 2
ወ = ወ
½ mv_t² = (4)(v)_t)(ት)
½ mv_t = (4)(ት)
½ (16)(v)_t) = 4(4)
8 ቁ_t = 16
v_t = 16/8
v_t = 2 meter/sekon
ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

4. Untuk meningkatkan laju sebuah benda menjadi 2 kali lajunya semula diperlukan usaha sebesar….

1. 4 kali energi kinetiknya mula-mula
2. 3 kali energi kinetiknya mula-mula
3. 2 kali energi kinetiknya mula-mula
4. 1 kali energi kinetiknya mula-mula

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
Andaikan massa benda (m) = 1 kg
Andaikan kelajuan awal (v_o) = 1 ሜ/ሰ
የመጨረሻ ፍጥነት (v)_t) = 2 x kelajuan awal = 2 x 1 = 2 m/s
የተጠየቀው፦ Usaha = … ?
መልስ፡
Energi kinetik awal :
EK awal = ½ m v_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
Energi kinetik akhir ketika laju benda menjadi 2 kali lajunya semula :
EK akhir = ½ m v_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

የሥራ-ኪነቲክ የኃይል ቲዎሪ፡
Usaha = Perubahan energi kinetik
Usaha = Energi kinetik akhir – Energi kinetik awal
Usaha = 2 – 0,5
Usaha = 1,5

Energi kinetik mula-mula = 0,5
Usaha = 3 x 0,5 = 1,5
Jadi untuk meningkatkan laju sebuah benda menjadi 2 kali lajunya semula diperlukan usaha sebesar 3 kali energi kinetiknya mula-mula.
ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

የጥያቄ ምንጭ፡

የጁኒየር ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የፊዚክስ ኦኤስኤን ጥያቄዎች