İş Düsturu və İş-Kinetik Enerji Teoremi

Contoh soal serta rumus Usaha dan Teorema usaha-energi kinetik

Səy

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 Joule
2. 1400 Joule
3. 1540 Joule
4. 1760 Joule

Müzakirə
Rumus Usaha : İş = Qüvvə x Yerdəyişmə
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.
Düzgün cavab A-dır.

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 J
2. 72 J
3. 1680 J
4. 2580 J

Müzakirə
Məlumdur ki:
İtələmə qüvvəsi (F) = 350 Nyuton
Sürtünmə qüvvəsi (F)_{sürüşdürmək}) = 70 Nyuton
Perpindahan lemari (s) = 6 meter
Soruşuldu: Biznes (Q)
Cavab:
Terdapat dua gaya yang bekerja pada benda yakni gaya dorong (F) dan gaya gesek (F_{sürüşdürmək}).
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 :
W = F s = (350 Nyuton)(6 metr) = 2100 Nyuton metr = 2100 Coul
Usaha yang dilakukan gaya gesek :
W = – (F_{sürüşdürmək})(s) = – (70 Newton)(6 meter) = – 420 Newton meter = – 420 Joule
Ümumi səy:
W total = 2100 Joule – 420 Joule
W total = 1680 Joule
Düzgün cavab C-dir.

İş-kinetik enerji teoremi

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 m / s
2. 2 m / s
3. 4 m / s
4. 8 m / s

Müzakirə
Məlumdur ki:
Gaya konstan (F) = 8 Newton
Cismin kütləsi (m) = 16 kq
Obyektin ilkin sürəti (v_o) = 0 m/s
Selang waktu gaya bekerja pada benda (t) = 4 detik
Soruşuldu: Cismin son sürəti (v_t)
Cavab:
Usaha = Perubahan energi kinetik
W = EK akhir – EK awal
W = ½ mv_t² – ½ mv_o²
W = ½ mv_t² - 0
W = ½ mv_t² —— Persamaan 1

İş = Qüvvə x Yerdəyişmə
W = F s
W = 8 s
Gunakan rumus GLBB untuk menghitung perpindahan (s)
s = v_o t + ½-də²
Keterangan : s = perpindahan, v_o = kelajuan awal, t = waktu, a = percepatan
s = 0 + ½ a t² = ½-də² —-> a = (v_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) t
Gantikan perpindahan (s) pada persamaan usaha dengan perpindahan (s) pada persamaan ini :
W = 8 s
W = 8(1/2)(v)_t)(t)
W = (4)(v)_t)(t) —— Persamaan 2

Persamaan 1 = Persamaan 2
W = W
½ mv_t² = (4)(v)_t)(t)
½ mv_t = (4)(t)
½ (16)(v)_t) = 4(4)
8 v_t = 16
v_t = 16/8
v_t = 2 meter/sekon
Düzgün cavab B-dir.

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

Müzakirə
Məlumdur ki:
Andaikan massa benda (m) = 1 kg
Andaikan kelajuan awal (v_o) = 1 m/s
Son sürət (v)_t) = 2 x kelajuan awal = 2 x 1 = 2 m/s
Soruşuldu: Usaha = … ?
Cavab:
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

Teorema usaha-energi kinetik :
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.
Düzgün cavab B-dir.

Sual mənbəyi:

Orta məktəb fizikası OSN sualları