Pembahasan soal usaha (kerja)

1. Soal UN 1999/2000

Sebuah benda massa 5 kg berada 10 meter di atas permukaan bumi. Percepatan gravitasi = 10 ms-2. Besar usaha untuk memindahkan benda tersebut ke atas ketinggian 15 meter dari permukaan bumi adalah …

A. . 75 Joule

B. . 250 Joule

C. . 500 Joule

D. . 750 Joule

E. 1.250 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda (m) = 5 kg

Ketinggian (h) = 10 meter

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Usaha untuk memindahkan benda ke ketinggian 15 meter

Jawab :

Usaha untuk memindahkan benda minimal sama dengan gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.

Rumus usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi :

W = w h = m g h

Keterangan : W = usaha, w = gaya berat, h = ketinggian, m = massa, g = percepatan gravitasi

Rumus usaha yang dilakukan adalah :

W = w h = m g h = (5 kg)(10 m/s2)(10 m) = 500 kg m2/s2 = 500 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN 2000/2001

Sebuah benda massa 2 kg bergerak pada suatu permukaan licin dengan kecepatan 2 m s–1 . Beberapa saat kemudian benda itu bergerak dengan kecepatan 5 m s–1 . Usaha yang dikerjakan pada benda selama selang waktu tersebut adalah …

A. 4 Joule

B. 9 Joule

C. 15 Joule

D. 21 Joule

E. 25 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda (m) = 2 kg

Kelajuan awal (vo) = 2 m s–1

Kelajuan akhir (vt) = 5 m s–1

Ditanya : Usaha yang dikerjakan pada benda selama selang waktu tersebut

Jawab :

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

W = ΔEK = EK2 – EK1 = 1/2 m vt2 – 1/2 m vo2 = 1/2 m (vt2 – vo2) = 1/2 (2)(52-22) = (1)(25-4) = 21 Joule

3. Soal UN 2008/2009 P45 No. 13

Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m.s−2. Besar usaha yang terjadi adalah…

A. 20 Joule

B. 30 Joule

C. 60 Joule

D. 180 Joule

E. 360 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Massa (m) = 10 kg

Kelajuan awal (vo) = 0 (pada mulanya meja diam)

Selang waktu (t) = 3 sekon

Percepatan (a) = 2 m/s2

Ditanya : usaha (W) ?

Jawab :

Terlebih dahulu hitung jarak tempuh menggunakan rumus GLBB :

s = vo t + ½ a t2 = (0)(3) + ½ (2)(3)2

s = 0 + (1)(9) = 9

Usaha yang dilakukan pada meja :

W = F s = (m a)(s) = (10)(2)(9) = 180 Joule

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN 2008/2009

Sebuah balok bermassa 1,5 kg didorong ke atas oleh gaya konstan F = 15 N pada bidang miring seperti gambar. Anggap percepatan gravitasi (g) 10 ms-2 dan gesekan antara balok dan bidang miring nol. Usaha total yang dilakukan pada balok adalah…

A. 15 JPembahasan soal usaha (kerja) 1

B. 30 J

C. 35 J

D. 45 J

E. 50 J

Pembahasan

Diketahui :

Massa balok (m) = 1,5 kg

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Berat balok (w) = m g = (1,5)(10) = 15 Newton

Gaya dorong (F) = 15 Newton

Ditanya : usaha total yang dilakukan pada balok (W) ?

Jawab :

Terdapat dua gaya melakukan usaha pada balok; gaya yang sejajar dengan perpindahan balok, yakni gaya dorong (F) dan gaya berat balok yang sejajar dengan permukaan bidang miring (wx).

Usaha yang dilakukan oleh gaya dorong adalah :

W1 = F s = (15 N)(2 m) = 30 N m = 30 Joule

Usaha yang dilakukan oleh gaya berat wx :

W2 = wx s = (w sin 30o)(2 m) = (15 N)(1/2)(2 m) = 15 N m = 15 Joule

Usaha total yang dilakukan pada balok :

Wtotal = W1 – W2 = 30 J – 15 J = 15 Joule

Jawaban yang benar adalah A.

Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung