USAHA DAN ENERGI

Assalamu'alaikum wr.wb.

Di hari yang berbahagia ini, mari kita kaji konsep fisika yang sangat menarik, yaitu USAHA DAN ENERGI.

A. USAHA

Usaha adalah besarnya energi yang diberikan oleh suatu gaya untuk merubah posisi suatu benda sehingga benda tersebut dikatakan bergerak.

Dalam fisika, usaha pada dilambangkan dengan huruf W, merupakan singkatan dari kata work yang artinya kerja. Secara sederhana, usaha merupakan hasil kali gaya dengan perpindahan, atau perubahan energi mekanik benda.

• Untuk benda yang mengalami perubahan gaya, jika Gaya dan perpindahan benda digambarkan grafik, maka Usaha adalah besar Luas di bawah grafik.

• Usaha oleh gaya konservatif (gaya berat, gaya gravitasi, dan gaya pegas) sama dengan negatif perubahan energi potensial.

• Usaha oleh gaya non konservatif (gaya gesekan, gaya mesin, gaya otot) sama dengan perubahan energi mekaniknya.

• Akibat dari gaya konservatif pada lintasan horizontal, Usaha sama dengan perubahan energi kinetiknya.

B. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

Jika pada suatu benda yang bekerja hanya gaya-gaya yang konservatif, maka berlaku hukum kekekalan energi mekanik

berikut ini beberapa contoh soal Usaha dan Energi.

EVALUASI PEMAHAMAN :

Untuk lebih memahami lagi konsep Usaha dan Energi, silakan dijawab beberapa pertanyaan berikut !
Jawaban diketik dengan Ms.Word font Arial ukuran 11, persamaan matematika menggunakan equation, lalu diemailkan ke : ruddy.albayan@gmail.com


SESI I

1.       Sebuah mobil bermassa 800 kg dari keadaan diam dipercepat 4 ms^-2 selama 5 sekon, maka usaha yang dilakukan adalah ....

2.       Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Akibat gaya gesekan antara benda dan lantai mengalami perlambatan 2 m/s². Besar usaha untuk mengatasi gaya gesekan selama 3 sekon adalah ....

3.       Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s dikenai gaya konstan sebesar 60  N searah dengan arah gerak benda selama 10 detik. Jika massa benda adalah 5 kg, usaha yang dilakukan pada benda adalah ....

4.       Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu sampai ketinggian 20 m adalah ....

5.       Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s, g = 10 m/s², maka energi kinetik benda saat mencapai setengah ketinggian maksimumnya adalah ....

SESI II

1.       Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai llicin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s². Besar usaha yang terjadi adalah ....

2.       Sepotong balok bermassa 20 kg berada dalam keadaan diam pada bidang horizontal yang licin. Kemudian balok dipukul hingga bergerak dengan percepatan 0,8 m/s². Usaha yang dilakukan balok pada 10 sekon pertama gerakannya adalah ....

3.       Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 meter sampai pada ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², usaha yang harus dilakukan adalah ....

4.       Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 ms^-1 dari atap gedung setinggi 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 ms^-2, energi kinetik bola di ketinggian 2 m adalah ....

5.       Benda dengan massa 3 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika g = 10 m/s², maka energi potensial benda saat mencapai titik tertinggi adalah ....

SESI III

1.       Sebuah mobil bermassa 2000 kg dari keadaan diam dipercepat 5 ms^-2 selama 8 sekon, maka usaha yang dilakukan adalah ....

2.       Sebuah benda bermassa m bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Akibat gaya gesekan antara benda dan lantai mengalami perlambatan 2 m/s². Besar usaha untuk mengatasi gaya gesekan selama 3 sekon adalah 200.000 Joule. Tentukan nilai m !

3.       Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal 5 m/s dikenai gaya konstan sebesar 100  N searah dengan arah gerak benda selama 5 detik. Jika massa benda adalah 2 kg, usaha yang dilakukan pada benda adalah ....

4.       Sebuah batu yang massanya 20 kg jatuh bebas dari ketinggian 8 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat batu sampai ketinggian 2 m adalah ....

5.       Sebuah benda bermassa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s, g = 10 m/s², maka energi kinetik benda saat mencapai seperempat ketinggian maksimumnya adalah ....

SESI IV

1.       Sebuah meja massanya 5 kg mula-mula diam di atas lantai llicin, didorong selama t sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s². Besar usaha yang terjadi adalah 40 joule. Besar t adalah ...

2.       Sepotong balok bermassa 5 kg berada dalam keadaan diam pada bidang horizontal yang licin. Kemudian balok dipukul hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s². Usaha yang dilakukan balok pada 10 sekon pertama gerakannya adalah ....

3.       Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 25 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 2 meter sampai pada ketinggian 5 meter. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², usaha yang harus dilakukan adalah ....

4.       Sebuah bola bermassa 800 gram dilempar mendatar dengan kecepatan 10 ms^-1 dari atap gedung setinggi 10 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 ms^-2, energi kinetik bola di ketinggian 5 m adalah ....

5.       Benda dengan massa 30 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Jika g = 10 m/s², maka energi potensial benda saat mencapai titik tertinggi adalah ....