Contoh soal usaha dan energi potensial gravitasi

1. Benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter hingga mencapai permukaan tanah. Tentukan :
Contoh-soal-usaha-dan-energi-potensial-gravitasi-1(a) Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada benda tersebut
(b) Perubahan energi potensial gravitasi
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Pembahasan
Diketahui :
Massa benda (m) = 1 kg
Ketinggian (h) = 10 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Jawab :
(a) Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi
Ketika benda jatuh bebas, arah gerakan benda ke bawah dan arah gaya gravitasi yang bekerja pada benda (gaya berat benda) juga ke bawah. Karena searah maka gaya gravitasi berhimpit atau membentuk sudut 0o dengan arah gerakan benda. Cos 0 = 1 dan setiap bilangan yang dikalikan dengan 1 sama dengan bilangan itu maka cos 0 tidak perlu dimasukan dalam rumus usaha.
Rumus usaha adalah W = F s, di mana W = usaha, F = gaya dan s = perpindahan. Jika disesuaikan dengan persoalan ini maka rumus usaha berubah menjadi W = w h = m g h, di mana W = usaha, w = gaya berat, h = perubahan ketinggian benda, m = massa benda, g = percepatan gravitasi.
Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah :
W = w h = m g h = (1)(10)(10) = 100 Joule

(b) Perubahan energi potensial gravitasi
Pada saat berada pada ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah, energi potensial gravitasi benda adalah 100 Joule. Selama bergerak ke bawah, ketinggian benda berkurang sehinga energi potensial gravitasi benda berkurang. Ketika mencapai permukaan tanah, di mana ketinggian benda adalah nol, energi potensial gravitasi benda adalah nol. Jadi energi potensial gravitasi benda berkurang sebanyak 100 Joule.

2. Benda seberat 10 Newton berada pada bidang miring yang licin dengan sudut kemiringan 30o. Panjang sisi miring adalah 2 meter. Usaha yang dilakukan gaya berat pada benda selama benda meluncur sepanjang sisi miring adalah…
Contoh-soal-usaha-dan-energi-potensial-gravitasi-2Pembahasan
Diketahui :
Gaya berat (w) = 10 Newton
wx = w sin teta = (10)(sin 30o) = (10)(0,5) = 5 Newton
Panjang sisi miring (s) = 2 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Ditanya : usaha yang dilakukan oleh gaya berat
Jawab :
Soal ini dapat diselesaikan menggunakan dua cara.
Cara pertama :
Rumus usaha adalah W = F s. Jika disesuaikan dengan soal ini maka rumus usaha berubah menjadi W = wx s. Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah W = wx s = (5)(2) = 10 Joule.
Cara kedua :
Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatif, misalnya gaya gravitasi, tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda tetapi bergantung pada perubahan ketinggian. Dengan demikian, untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh gaya berat, terlebih dahul hitung ketinggian benda.
Sin 30o = sisi tegak / sisi miring
0,5 = sisi tegak / 2
Sisi tegak = (0,5)(2)
Sisi tegak = 1 meter
Ketinggian benda adalah 1 meter.
Usaha yang dilakukan oleh gaya berat ketika benda bergerak ke bawah adalah W = w h = (10)(1) = 10 Joule.

Daftar Isi Pembahasan Soal :

  1. Contoh soal usaha (kerja)
  2. Contoh soal usaha dan energi kinetik
  3. Contoh soal usaha dan energi mekanik
  4. Contoh soal usaha dan energi potensial gravitasi
  5. Contoh soal energi potensial elastis pegas
  6. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak jatuh bebas
  7. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak vertikal
  8. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak di bidang miring
  9. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak di bidang lengkung
  10. Contoh soal penerapan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak parabola
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.