Soal Fisika SMA Kelas 11 Tentang Usaha dan Energi

Berikut ini Soal-soal Fisika Tentang Usaha dan Energi disertai dengan pembahasannya:


Kumpulan Soal Fisika SMA

1. Sebuah benda mengalami gaya sebesar 50 N membentuk sudut 60° dengan sumbu X positif. Jika benda berpindah sejauh 4 m pada arah sumbu X positif. Hitunglah besarnya usaha yang dilakukan gaya tersebut!

Pembahasan:
Diketahui :
a. F = 50 N
b. a = 60°
c. s = 4 m
Ditanyakan : W = ...?
Jawab:
W = F · s cos a
= 50 · 4 · 0,5
= 100 J

2. Sebuah benda dengan massa 20 kg ditarik sejauh 15 m sepanjang lantai horizontal dengan gaya tetap 120 N dan membentuk sudut 37o terhadap arah mendatar. Jika gaya gesek terhadap lantai 60 N, maka tentukan usaha yang dilakukan terhadap balok tersebut!

Pembahasan:
Diketahui:
F = 120 N
a= 37o
Fges = 60 N
s = 15 m
Ditanya: W = ... ?
Jawab:
åFx = F.cos aFges
= 120 . cos 37o – 60 N
= 36 N

W = åFx . s
= 36 N x 15 m
= 540 J
                    
3. Seekor burung terbang dengan kelajuan 12 m/s. Bila massa burung tersebut adalah 150 gram, maka hitunglah energi kinetik yang dimiliki burung?
Diketahui :
v = 12 m/s
m = 150 g = 0,15 kg
Ditanyakan : Ek = .... ?
Jawab :
Ek = ½ x m x v2
= ½ x 0,15 x 122
= 10,8 J
Jadi, energi kinetik yang dimiliki burung sebesar 10,8 J.

4. Sebuah bola bermassa 40 gram dilempar vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 8 m. Bila g = 10 m/s2, hitunglah energi potensial benda pada ketinggian tersebut!

Diketahui :
m = 40 gram = 0,04 kg
h = 8 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan : Ep = .... ?
Jawab :
Ep = m g h
= 0,04 · 10 · 8
= 3,2 J
Jadi, energi potensial yang dimiliki benda sebesar 3,2 J.

5. Hitunglah usaha yang diperlukan untuk melontarkan batu yang memiliki massa 180 dari permukaan bumi sampai ketinggian 30 m, jika gravitasi bumi sebesar 10 m/s2
Pembahasan
Diketahui :
a. m = 180 g = 0,18 kg
b. h = 10 m
c. g = 30 m/s2
Ditanyakan : W = ... ?
Jawab:
W Ep
 = Ep akhir – Ep awal
= m g h – 0
= 0,18 × 10 x 30 - 0
= 54 J

6. Sebuah benda bermassa 3 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan 4 m/s2. Berapakah usaha yang diubah menjadi energi kinetik selama 8 sekon?

Diketahui :
m= 3 kg
a = 4 m/s2
t = 8 sekon
vo = 0
Ditanyakan : W = .... ?
Jawab :
vt = vo + a · t
= 0 + 4 m/s2 · 8 s
= 32 m/s

W = ∆ Ek
= Ek2 - Ek1
= ½ m vt2 - ½ m vo2
= ½ × 3 ×322 - ½ × 3 ×02
­= 1536 J

7. Diketahui sebuah benda yang mempunyai massa 600 g dan kelajuan tetap 2  m/s bergerak pada garis lurus. Jika pada benda tersebut diberikan gaya 9 N searah dengan perpindahannya dan dihilangkan setelah benda menempuh jarak 4 m, maka hitunglah usaha yang diakibatkan gaya tersebut!

Pembahasan
Diketahui :
m= 600 gram = 0,6 kg
F = 9 N
vo= 2 m/s
s = 4 m
Ditanyakan : W  = .... ?
Jawab :

Ek1 = ½ m x vo2
= ½ x 0,6 x 22
= 1,2 J

a = F / m = 9/0,6 = 15 m/s2

vt2 =  vo2 + 2a · s
= 22 + 2 x 15 x 4
 = 124 m2/s2

Ek2 = ½ m x vt2
= ½ x 0,6 x 124
= 37,2 j

W = ∆ Ek = Ek2 - Ek1
= 37,2 – 1,2
= 36 J

8. Sebuah mesin berdaya 16 pk digunakan selama 8 jam. Berapakah energi yang telah dikeluarkan traktor selama itu? (1 pk = 746 watt)

Pembahasan
Diketahui:
P = 16 pk = 11936 watt;
t = 8 jam
Ditanya: W?
Jawab:
W = P . t
= 11.936 x 8
= 95.488 wh
= 95,488 kwh

9. Sebuah benda yang massanya 10 kg dilepas dari ketinggian 25 m di atas tanah. Jika diketahui g = 10 m/s2, maka hitunglah kecepatan benda ketika berada diketinggian 5 meter dari tanah!
Diketahui :
m= 10 kg
g = 10 m/s2
hA= 25 m
hB = 5
Ditanyakan :
v ketika di ketinggian 5 m dari tanah (vB) = ...?
Jawab :

EmA = EmB
EkA + EpA = EkB + EpB
½ x m x vA2 + mghA = ½ x m x vB2 + mghB
0 + 10 x 10 x 20 = ½ x 10 x vB2 ­­+ 10 x 10 x 5
2500 = 5 vB2 + 500
5vB2 = 2000
vB2 = 400
vB = 20
Jadi kecepatan benda ketika berada di ketinggian 5 meter dari tanah adalah 20 m/s

10. Sebuah benda yang berada di atas tanah ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 60o dan dengan energi kinetik 400 J. Jika g =10 m/s2, berapakah energi kinetik dan energi potensial gravitasi benda saat mencapai titik tertinggi?

Pembahasan:
Diketahui:
Mula-mula = titik A
titik tertinggi = titik B
a = 60o
EkA= 800 J
g = 10 m/s2
Ditanya:
Energi kinetik di titik tertinggi = EkB = ... ?
Energi potensial di titik tertinggi= EpB = ... ?
Jawab:

EkA=1/2 mvA2 = 800 J
kecepatan benda di titik B:
vB = vx =  vA.cos a= vA.cos 60o = 0,5 vA

EkB=1/2 mvB2  = ½ m (0,5 vA)2 = ½ m vA2 x0,25
Karena ½ m x vA2  = 800 J, maka
EkB = 800 x 0,25 = 200 J

Di titik A, EpA = 0
EmA = EmB
EpA + EkA = EpB + EkB
0 + 800 = EpB + 200
EpB = 600 J

Jadi ketika benda berada di titik tertinggi, energi kinetiknya adalah 200 J dan energi potensial gravitasinya adalah 600 J

Baca kembali
Hubungan Usaha, Energi, dan Daya
Previous
Next Post »