Soal Usaha dan Energi

1. Bayu mendorong meja yang massanya 4 kg dgn percepatan 2m/s" sejauh 5 m. berapkah usahanya??

jawab:
W = Fs
= mas
= 4 kg 2 m/s" 5 m
= 40 joule

2. Sebuah sepeda yang massanya 40 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan besar energi kinetik sepeda tersebut! 

Jawab :

Energi kinetik suatu benda :
Ek = ¹/₂ m v²
Ek = ¹/₂ x 40 x 10²
Ek = 2000 joule


3. Buah pepaya bermassa 0,5 kg tergatung pada tangkainya yang berada pada ketinggian 2 m dari atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s² tentukan besar energi potensial yang dimiliki oleh buah pepaya tadi!

Jawab :
Energi potensial gravitasi
Ep = m x g x h
Ep = 0,5 x 10 x 2
Ep = 10 joule 

 

4. Sebuah benda berada pada ketinggian 5 m dari atas tanah. Jika energi potensial benda tersebut adalah 2500 joule dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², tentukan massa benda tersebut!
Jawab :
Ep = m x g x h
2500 = m x 10 x 5
2500 = 50 m
m = 2500 / 50
m = 50 kg

5. Sebuah benda memiliki energi kinetik sebesar 5000 Joule. Jika kecepatan benda tersebut dijadikan setengah dari kecepatan benda mula-mula, tentukan energi kinetiknya sekarang!
Jawab :
Dari rumus energi kinetik
Ek = 1/2 m v²
Ek₂ : Ek₁ = ¹/₂ m v₂² : ¹/₂ m v₁²
Ek₂ : Ek₁ = v₂² : v₁²
Ek₂ = (v₂ / v₁)² x Ek₁

Misal kecepatan mula-mula adalah v, sehingga kecepatan sekarang adalah 0,5 v
Ek₂ = (0,5 v / v)² x 5000 joule
Ek₂ = ¹/₄ x 5000 joule
Ek₂ = 1250 joule

6. Sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton. Jika kotak berpindah 4 meter ke kanan, tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!

Jawab :
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule

7. Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok!
Jawab:
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter

8. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!
Jawab :
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton 

9. Dua buah gaya masing-masing F₁ = 10 N dan F₂ = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!


Jawab :
W = (F₁ + F₂) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule

10. Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!
Jawab :
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai  berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt

Soal Tambahan
 

11. Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!
Jawab :
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik

P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt