ਕੰਮ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਬਾਰੇ ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ

16 Contoh soal Usaha dan Energi

ਪ੍ਰਮੇਯ Usaha-Energi Kinetik

1. Sebuah gaya konstan 60 N bekerja selama 12 detik pada sebuah benda yang masanya 10 kg. Benda

mempunyai kecepatan awal 6 m/detik dengan arah yang sama dengan gaya itu.

(1) Kerja yang dilakukan pada benda adalah 30.240 joule

(2) Energi kinetik akhir benda itu adalah 30.240 joule

(3) Daya yang dihasilkan adalah 2.520 watt

(4) Pertambahan energi kinetik benda itu adalah 180 joule

ਸਹੀ ਕਥਨ ਹੈ…

ਏ. 1, 2 ਅਤੇ 3

ਅ. 1 ਅਤੇ 3

ਸੀ. 1 ਅਤੇ 4

ਡੀ. ਸਿਰਫ਼ 4

ਈ. ਸਾਰੇ ਸਹੀ ਹਨ।

ਚਰਚਾ

ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:

ਬਲ (F) = 60 N

Selang waktu (t) = 12 detik

ਵਸਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 10 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 6 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਪੁੱਛਿਆ: Pernyataan mana yang benar

ਉੱਤਰ:

Percepatan benda :

Έ�ਐਫ = ਮਾ

60 = 10 ਅ

a = 60 / 10 = 6 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

Kecepatan akhir :

v_t =v_o + 'ਤੇ

v_t = 6 + (6)(12)

v_t = 6 + 72

v_t = 78 ਮੀਟਰ/ਸ

Jarak tempuh selama 12 detik :

ਸ = ਵੀ_o ਟੀ + 1/2 ਵਜੇ²

s = (6)(12) + 1/2 (6)(12)²

s = 72 + (3)(144)

ਸ = 72 + 432

s = 504 ਮੀਟਰ

(1) Kerja yang dilakukan

W = F s = (60)(504) = 30.240 ਜੂਲ

(2) Energi kinetik akhir benda

EK = 1/2 m v_t² = 1/2 (10)(78)² = (5)(6084) = 30.420 ਜੂਲ

(3) Daya yang dihasilkan

P = W / t = 30.240 / 12 = 2.520 Joule/sekon

(4) Pertambahan energi kinetik

ΔEK = 1/2 m v_t² – 1/2 ਐਮਵੀ_o² = 1/2 ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = 1/2 (10)(78)² - 6²) = 5 (6084 –36) = 5 (6048)

ΔEK = 30.240 Joule

ਸਹੀ ਜਵਾਬ B ਹੈ।

2. Data perubahan kecepatan sebuah benda yang bergerak lurus disajikan seperti berikut. Usaha yang paling besar dilakukan oleh benda nomor….

ਏ. 1

B. 2

ਸੀ 3

D. 4

ਈ. 5

ਚਰਚਾ

Teorema usaha-energi kinetik :

Usaha total = perubahan energi kinetik

W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)

Usaha yang paling besar adalah :

W₁ = ½ (8)(4)² - 2²) = (4)(16 – 4) = (4)(12) = 48 ਜੂਲ

W₂ = ½ (8)(5)² -3²) = (4)(25 – 9) = (4)(16) = 64 ਜੂਲ

W₃ = ½ (10)(6)² - 5²) = (5)(36 – 25) = (5)(11) = 55 ਜੂਲ

W₄ = ½ (10)(4)² - 0²) = (5)(16 – 0) = (5)(16) = 80 ਜੂਲ

W₅ = ½ (20)(3)² - 3²) = (10)(9 – 9) = (10)(0) = 0 ਜੂਲ

ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

3. Odi mengendarai mobil bermassa 4000 kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 m/s. Karena melihat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara teratur menjadi 15 m/s. Usaha oleh gaya pengereman adalah….

A. 200 ਕਿਲੋਜੂਲ

ਅ. 300 ਕਿਲੋਜੂਲ

ਸੀ. 400 ਕਿਲੋਜੂਲ

ਡੀ. 700 ਕਿਲੋਜੂਲ

ਪੂਰਬੀ. 800 ਕਿਲੋਜੂਲ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

Massa mobil (m) = 4000 kg

Kecepatan awal mobil (v_o) = 25 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

Kecepatan akhir mobil (v_t) = 15 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਪੁੱਛਿਆ : Usaha (W) pada mobil ?

ਜਵਾਬ :

Teorema usaha-energi kinetik :

W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½(4000)(15)²-25²) = (2000)(225-625) = (2000)(-400) = -800.000 Joule = -800 kilo Joule.

ਸਹੀ ਜਵਾਬ E ਹੈ।

4. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah….

A. 6,8 ਜੇ

ਅ. 4,8 ਜੇ

ਸੀ. 3,8 ਜੇ

ਡੀ. 3 ਜੇ

ਈ. 2 ਜੇ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 0,1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

Perubahan ketinggian (h) = 5 m – 2 m = 3 meter

ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

ਪੁੱਛਿਆ : energi kinetik (EK) pada ketinggian 2 meter ?

ਜਵਾਬ :

Lintasan gerak bola seperti gambar di bawah.

Gerak parabola seperti gambar di atas merupakan perpaduan dari dua gerakan yang dapat dianalisis secara terpisah di mana gerakan pada arah horisontal berupa ਇਕਸਾਰ ਰੇਖਿਕ ਗਤੀ dan gerakan pada arah vertikal berupa ਮੁਫ਼ਤ ਡਿੱਗਣ ਦੀ ਗਤੀ.

Soal ini diselesaikan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik karenanya kita hanya meninjau gerakan pada arah vertikal berupa ਮੁਫ਼ਤ ਡਿੱਗਣ ਦੀ ਗਤੀ.

Setiap benda yang bergerak jatuh bebas tidak mempunyai kecepatan awal (v_o = 0) sehingga energi kinetik awal benda bernilai nol (EK = ½ m v² = 0). Sebaliknya, benda mulai bergerak dari ketinggian 5 meter di atas tanah sehingga benda mempunyai energi potensial gravitasi. Jadi energi mekanik awal bola adalah energi potensial gravitasi. Ketika bola mulai bergerak ke bawah, energi potensial gravitasi bola berubah bentuk menjadi energi kinetik. Energi potensial gravitasi yang berubah bentuk menjadi energi kinetik ketika bola bergerak dari ketinggian 5 meter di atas tanah hingga mencapai ketinggian 2 meter di atas tanah adalah : EP = m g h = (0,1)(10)(3) = 3 Joule. Ketika bola berada pada ketinggian 2 meter di atas tanah, energi kinetik bola adalah 3 Joule.

ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

5. Sebuah mobil dengan massa 1 ton, bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 ms^-1. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah…

A. 1000 ਜੂਲ

ਅ. 2.500 ਜੂਲ

C. 5.000 ਜੂਲ

ਡੀ. 12.500 ਜੂਲ

ਈ. 25.000 ਜੂਲ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

Massa (m) = 1 ton = 1000 kg

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0 (mobil bergerak dari keadaan diam)

ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 5 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਪੁੱਛਿਆ : Usaha (W) yang dilakukan oleh mesin mobil ?

ਜਵਾਬ :

Teorema usaha-energi kinetik :

W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)

Usaha yang dilakukan oleh mesin mobil adalah :

W_ਕੁੱਲ = ½ (1000)(5)² - 0²) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12.500 ਜੂਲ

ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

6. Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 ms^-2. Bila g = 10 ms^-2, maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah…

A. 2,5 ਜੇ

ਅ. 5,0 ਜੇ

ਸੀ. 25 ਜੇ

ਡੀ. 50 ਜੇ

ਈ. 500 ਜੇ

ਚਰਚਾ

Abaikan hambatan udara.

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

ਗੇਂਦ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 500 ਗ੍ਰਾਮ = 0,5 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 0. Pada ketinggian maksimum, benda diam sesaat sebelum berbalik arah.

ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

ਪੁੱਛਿਆ : Usaha (W) yang dilakukan oleh gaya berat bola

ਜਵਾਬ :

ਵਰਕ-ਗਤੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਮੇਯ :

Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total atau usaha yang dilakukan oleh resultan gaya pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Rumus teorema usaha-energi kinetik :

W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ਈਕੇ_t – ਈ.ਕੇ._o

W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀ.ਵ._t² – ½ ਮੀ.ਵੀ._o² = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)

ਜਾਣਕਾਰੀ:

EK_t = ਅੰਤਿਮ ਗਤੀ ਊਰਜਾ, EK_o = energi kinetik awal, m = massa benda, v_t = kecepatan akhir benda, v_o = kecepatan awal benda.

ਕੁੱਲ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ :

Usaha yang dilakukan oleh gaya berat bola sejak bola dilempar hingga bola mencapai ketinggian maksimum adalah :

W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (0,5)(0² - 10²)

W_ਕੁੱਲ = (0,25)(-100) = -25 ਜੂਲ

Tanda negatif menunjukan bahwa arah perpindahan bola berlawanan dengan arah gaya berat bola. Arah perpindahan bola ke atas, arah gaya berat bola ke bawah. Gaya berat melakukan usaha negatif pada bola artinya usaha yang dilakukan oleh gaya berat menyebabkan energi potensial gravitasi bola bertambah dan energi kinetik bola berkurang. Gaya berat melakukan usaha positif apabila arah gaya berat bola sama dengan arah perpindahan bola (bola bergerak ke bawah).

ਸਹੀ ਉੱਤਰ C ਹੈ।

7. Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m.s^-2). Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ?

A. 5 ਜੂਲ

ਅ. 15 ਜੂਲ

C. 20 ਜੂਲ

ਡੀ. 25 ਜੂਲ

ਈ. 50 ਜੂਲ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

ਗੇਂਦ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਉਚਾਈ (h) = 2,5 ਮੀਟਰ

ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

ਪੁੱਛਿਆ : Usaha total selama perpindahan bola

ਜਵਾਬ :

ਗੇਂਦ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t)

Bola jatuh tanpa kecepatan awal karenanya gerakan bola termasuk gerak jatuh bebas. Terlebih dahulu hitung kecepatan akhir bola menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui percepatan gravitasi (g) = 10 m/s², perubahan ketinggian bola (h) = 2,5 meter dan ditanyakan kecepatan akhir (v_t) karenanya gunakan rumus v_t² = 2 ਘੰਟਾ

v_t² = 2 ਘੰਟਾ = 2(10)(2,5) = 2(25)

v_t = √2(25) = 5√2

Jadi kecepatan akhir bola adalah 5√2 m/s

Usaha total = perubahan energi kinetik

W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (1){(5√2)² - 0²}

W_ਕੁੱਲ = ½ (25)(2) = 25 ਜੂਲ

ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

8. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km.jam^-1. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 km.jam^-1 ਅਤੇ (g = 10 ms^-2). Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah…

A. 20 ਜੇ

ਅ. 60 ਜੇ

ਸੀ. 1.200 ਜੇ

ਡੀ. 2.000 ਜੇ

ਈ. 2.400 ਜੇ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :

ਵਸਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 72 ਕਿਲੋਮੀਟਰ/ਘੰਟਾ = 20 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 144 ਕਿਲੋਮੀਟਰ/ਘੰਟਾ = 40 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਤੈਅ ਕੀਤੀ ਦੂਰੀ = 400 ਮੀਟਰ

ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²

ਪੁੱਛਿਆ : ਕੁੱਲ ਕੋਸ਼ਿਸ਼

ਜਵਾਬ :

Usaha total = perubahan energi kinetik

W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (2)(40² - 20²}

W_ਕੁੱਲ = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 ਜੂਲ

ਸਹੀ ਉੱਤਰ C ਹੈ।

9. Sebuah benda 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan 2 ms^-1. Pada benda dilakukan usaha 21 joule, maka kecepatan benda tersebut akan berubah menjadi …

A. 1 ਮਿ.ਸ.^-1

ਅ. 2 ਮਿ.ਸ.^-1

ਸੀ. 3 ਮਿ. ਸਕਿੰਟ^-1

ਡੀ. 5 ਮਿ. ਸਕਿੰਟ^-1

ਪੂਰਬੀ. 17 ਮਿ.ਸ.^-1

ਚਰਚਾ

ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:

ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ

ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 2 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ

ਕੰਮ (W) = 21 ਜੂਲ

ਪੁੱਛਿਆ: ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t)

ਉੱਤਰ:

Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda. Secara matematis :

Wtotal = ΔEK

Wtotal = 1/2 m v_t² -1/2 ਐਮਵੀ_o²

Wtotal = 1/2 m (v_t² - ਵੀ_o²)

21 = 1/2 (2) (v_t² - 2²)

21 = (v_t² - 2²)

21 = ਵੀ_t² - 4

v_t² = 21 + 4 = 25

v_t = √25

v_t = 5 ਮੀਟਰ/ਸ

ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

10. Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 ms^-2. Bila g = 10 ms^-2, maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah…

A. 2,5 ਜੇ
ਅ. 5,0 ਜੇ
ਸੀ. 25 ਜੇ
ਡੀ. 50 ਜੇ
ਈ. 500 ਜੇ

ਚਰਚਾ
Abaikan hambatan udara.
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਗੇਂਦ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 500 ਗ੍ਰਾਮ = 0,5 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 0. Pada ketinggian maksimum, benda diam sesaat sebelum berbalik arah.
ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
ਪੁੱਛਿਆ : Usaha (W) yang dilakukan oleh gaya berat bola
ਜਵਾਬ :

ਵਰਕ-ਗਤੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਮੇਯ :
Teorema usaha-energi kinetik menyatakan bahwa usaha total atau ਕਾਰੋਬਾਰ yang dilakukan oleh resultan gaya pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut. Rumus teorema usaha-energi kinetik :
W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ਈਕੇ_t – ਈ.ਕੇ._o
W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀ.ਵ._t² – ½ ਮੀ.ਵੀ._o² = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)
ਜਾਣਕਾਰੀ:
EK_t = ਅੰਤਿਮ ਗਤੀ ਊਰਜਾ, EK_o = energi kinetik awal, m = massa benda, v_t = ਕੇਸੇਪਟਨ akhir benda, v_o = kecepatan awal benda.
ਕੁੱਲ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ :
Usaha yang dilakukan oleh gaya berat bola sejak bola dilempar hingga bola mencapai ketinggian maksimum adalah :
W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (0,5)(0² - 10²)
W_ਕੁੱਲ = (0,25)(-100) = -25 ਜੂਲ
Tanda negatif menunjukan bahwa arah perpindahan bola berlawanan dengan arah gaya berat bola. Arah perpindahan bola ke atas, arah gaya berat bola ke bawah. ਗੁਰੂਤਾ melakukan usaha negatif pada bola artinya usaha yang dilakukan oleh gaya berat menyebabkan energi potensial gravitasi bola bertambah dan energi kinetik bola berkurang. Gaya berat melakukan usaha positif apabila arah gaya berat bola sama dengan arah perpindahan bola (bola bergerak ke bawah).
ਸਹੀ ਉੱਤਰ C ਹੈ।

11. Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m.s^-2). Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ?

A. 5 ਜੂਲ
ਅ. 15 ਜੂਲ
C. 20 ਜੂਲ
ਡੀ. 25 ਜੂਲ
ਈ. 50 ਜੂਲ

ਚਰਚਾ
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਗੇਂਦ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ
ਉਚਾਈ (h) = 2,5 ਮੀਟਰ
ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
ਪੁੱਛਿਆ : Usaha total selama perpindahan bola
ਜਵਾਬ :
ਗੇਂਦ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t)
Bola jatuh tanpa kecepatan awal karenanya gerakan bola termasuk gerak jatuh bebas. Terlebih dahulu hitung kecepatan akhir bola menggunakan rumus ਮੁਫ਼ਤ ਡਿੱਗਣ ਦੀ ਗਤੀ. Diketahui percepatan gravitasi (g) = 10 m/s², perubahan ketinggian bola (h) = 2,5 meter dan ditanyakan kecepatan akhir (v_t) karenanya gunakan rumus v_t² = 2 ਘੰਟਾ
v_t² = 2 ਘੰਟਾ = 2(10)(2,5) = 2(25)
v_t = √2(25) = 5√2
Jadi kecepatan akhir bola adalah 5√2 m/s
Usaha total = perubahan energi kinetik
W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (1){(5√2)² - 0²}
W_ਕੁੱਲ = ½ (25)(2) = 25 ਜੂਲ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

12. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km.jam^-1. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 km.jam^-1 ਅਤੇ (g = 10 ms^-2). Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu adalah…
A. 20 ਜੇ
ਅ. 60 ਜੇ
ਸੀ. 1.200 ਜੇ
ਡੀ. 2.000 ਜੇ
ਈ. 2.400 ਜੇ
ਚਰਚਾ
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਵਸਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ (ਮੀਟਰ) = 2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 72 ਕਿਲੋਮੀਟਰ/ਘੰਟਾ = 20 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ
ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 144 ਕਿਲੋਮੀਟਰ/ਘੰਟਾ = 40 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ
ਤੈਅ ਕੀਤੀ ਦੂਰੀ = 400 ਮੀਟਰ
ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
ਪੁੱਛਿਆ : ਕੁੱਲ ਕੋਸ਼ਿਸ਼
ਜਵਾਬ :
Usaha total = perubahan energi kinetik
W_ਕੁੱਲ = ΔEK = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²) = ½ (2)(40² - 20²}
W_ਕੁੱਲ = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 ਜੂਲ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ C ਹੈ।

ਵਰਕ-ਗਤੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਮੇਯ

13. Sebuah mobil dengan massa 1 ton, bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 ms^-1. ਵੱਡਾ ਕਾਰੋਬਾਰ yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah…

A. 1000 ਜੂਲ
ਅ. 2.500 ਜੂਲ
C. 5.000 ਜੂਲ
ਡੀ. 12.500 ਜੂਲ
ਈ. 25.000 ਜੂਲ

ਚਰਚਾ

ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
Massa (m) = 1 ton = 1000 kg
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0 (mobil bergerak dari keadaan diam)
ਅੰਤਿਮ ਵੇਗ (v_t) = 5 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ
ਪੁੱਛਿਆ : Usaha (W) yang dilakukan oleh mesin mobil ?
ਜਵਾਬ :

Teorema usaha-energi kinetik :
W_ਕੁੱਲ = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)
Usaha yang dilakukan oleh mesin mobil adalah :
W_ਕੁੱਲ = ½ (1000)(5)² - 0²) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12.500 ਜੂਲ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

Teorema Usaha-Energi Mekanik

14. Perhatikan gambar perpindahan benda di bawah !

Massa benda = 1 kg. Jika koefisien gesekan kinetis antara balok dan lantai adalah 0,2 maka nilai perpindahan benda (s) adalah… g = 10 m/s^2\

A. 10 ਮੀ.
ਅ. 15 ਮੀ.
ਸੀ. 20 ਮੀ.
ਡੀ. 25 ਮੀਟਰ
ਪੂਰਬੀ. 30 ਮੀ.
ਚਰਚਾ:
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਮੀਟਰ = 1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ, ਗ੍ਰਾਮ = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²ਵਿਚ_o = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ, v_t = 0
ਪੁੱਛਿਆ :
Besar perpindahan benda (s) ?
ਜਵਾਬ :
Teorema usaha – energi mekanik :
Usaha yang dilakukan oleh gaya non konservatif = perubahan energi mekanik benda.
W_NC = ਈ.ਐਮ.₂ – ਈ.ਐਮ.₁
W_NC = (EP + EK)₂ – (EP + EK)₁ —- Persamaan 1
Gaya non konservatif yang melakukan usaha pada benda adalah gaya gesek kinetis :
W_NC = f_k s  —- Persamaan 2
Rumus gaya gesek kinetis :

f ਨੂੰ ਬਦਲੋ_k ਸਮੀਕਰਨ 2 ਵਿੱਚ f ਨਾਲ_k ਸਮੀਕਰਨ 3 ਵਿੱਚ:
W_NC = f_k s = 2 s
Selama bergerak, benda mengalami perubahan energi kinetik (energi kinetik berkurang) sedangkan energi potensial gravitasi benda tidak berubah (perubahan energi potensial gravitasi bernilai nol).
W_NC = (EK)₂ – (EK)₁ = ½ ਮੀ.ਵ._t² – ½ ਮੀ.ਵੀ._o² = ½ ਮੀਟਰ (v_t² - ਵੀ_o²)
2 s = ½(1)(0² - 10²)
2 s = (0,5)(100)
2 ਸਕਿੰਟ = 50
s = 50 / 2 = 25 ਮੀਟਰ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ ਦੀ ਸੰਭਾਲ ਦਾ ਕਾਨੂੰਨ

15. Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar berikut :
Jika kecepatan awal pemain ski = nol dan percepatan gravitasi 10 ms^-2, maka kecepatan pemain pada ketinggian B adalah…

A. √2 ms^-1
B. 5√2 ms^-1
C. 10√2 ms^-1
D. 20√2 ms^-1
E. 25√2 ms^-1

ਚਰਚਾ
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0
ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
Perubahan ketinggian = 50 meter – 10 meter = 40 meter
ਪੁੱਛਿਆ : kecepatan pemain pada ketinggian B ?
ਜਵਾਬ :
ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ ਦੀ ਸੰਭਾਲ ਦਾ ਕਾਨੂੰਨ ਕਹਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ energi mekanik awal = energi mekanik akhir.
Ketika mulai bergerak dari titik A, kecepatan awal pemain ski = v_o = 0 sehingga energi kinetik awal = EK_o = ½ ਮੀ.ਵ._o² = 0. Sebaliknya ketika berada di titik A, pemain ski mempunyai energi potensial gravitasi awal = EP_o = m g h, di mana h = 50 meter. Jadi energi mekanik awal (EM_o) = energi potensial gravitasi awal (EP_o). Selama bergerak dari A ke B, ketinggian pemain ski berkurang sehingga energi potensial gravitasi berkurang. Energi potensial gravitasi tidak hilang tetapi berubah menjadi energi kinetik. Bertambahnya energi kinetik ditandai dengan meningkatnya kecepatan pemain ski. Jika pemain ski tiba di dasar bidang miring maka semua energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik. Pada dasar bidang miring, energi potensial gravitasi bernilai nol sedangkan energi kinetik bernilai maksimum. Jadi energi mekanik akhir (EM_t) = energi kinetik akhir (EK_t).

Bagaimana dengan energi potensial gravitasi dan energi kinetik di titik B ? Pada titik B, sebagian energi potensial gravitasi berkurang dan berubah menjadi energi kinetik. Tepatnya, energi kinetik di titik B = pengurangan energi potensial gravitasi jika benda diandaikan jatuh bebas setinggi 40 meter. Mengapa tidak digunakan panjang lintasan bidang miring tetapi ketinggian 40 meter ? Jika anda belum memahami hal ini, sebaiknya anda pelajari lagi materi gaya konservatif dan kaitannya dengan energi potensial ਅਤੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ ਦੀ ਸੰਭਾਲ ਦਾ ਕਾਨੂੰਨ.

Kecepatan pemain ski pada ketinggian B :
ਅੰਤਿਮ ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ = ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ
Energi kinetik di titik B = energi potensial gravitasi setinggi 40 meter
EK = EP
½ ਮੀ.ਵੀ._t² = ਐਮਜੀਐਚ
½ ਵੀ_t² = ਘ
½ ਵੀ_t² = (10)(50-10)
½ ਵੀ_t² = (10)(40)
½ ਵੀ_t² = 400
v_t² = (2)(400) = 800
v_t = √800 = √(2)(400) = 20√2 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।

16. Sebuah benda bergerak dari titik A tanpa kecepatan awal. Jika selama gerakan tidak ada gesekan, kecepatan benda di titik terendah adalah….
A. 8 ਮਿ.ਸ.^-1
ਅ. 12 ਮਿ.ਸ.^-1
ਸੀ. 20 ਮਿ.ਸ.^-1
ਡੀ. 24 ਮਿ.ਸ.^-1
ਪੂਰਬੀ. 30 ਮਿ.ਸ.^-1
ਚਰਚਾ
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
ਵਸਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ = m
ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵੇਗ (v_o) = 0
ਉਚਾਈ (h) = 20 ਮੀਟਰ
ਗੁਰੂਤਾ ਕਾਰਨ ਪ੍ਰਵੇਗ (g) = 10 ਮੀਟਰ/ਸੈਕਿੰਡ²
ਪੁੱਛਿਆ : kecepatan akhir (v_t)?
ਜਵਾਬ :
Energi mekanik awal (EM₁) = energi potensial gravitasi di A (EP_A) = mgh = (m)(10)(20) = 200 ਮੀਟਰ
Energi mekanik akhir (EM₂) = energi kinetik (EK) = ½ m v_t²
Kecepatan benda pada titik terendah atau kecepatan akhir benda v_t)?
ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ ਦੀ ਸੰਭਾਲ ਦਾ ਨਿਯਮ:
EM₁ = ਈ.ਐਮ.₂
200 ਮੀਟਰ = ½ ਮੀ.ਵ._t²
200 = ½ ਵੀ_t²
400 = ਵੀ_t²
v_t= 20 ਮੀਟਰ/ਸ
ਸਹੀ ਉੱਤਰ C ਹੈ।

 

ਸਵਾਲ ਸਰੋਤ:

ਸੀਨੀਅਰ ਹਾਈ ਸਕੂਲ/ਵੋਕੇਸ਼ਨਲ ਹਾਈ ਸਕੂਲ ਲਈ ਰਾਸ਼ਟਰੀ ਪ੍ਰੀਖਿਆ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਸਵਾਲ