Usaha

USAHA

Sebuah benda dikatakan melakukan usaha jika ada gaya yang dilakukan pada benda tersebut atau benda tersebut memberikan gaya yang menyebabkan benda tersebut berubah posisinya.Berikut ini gambar untuk menjelaskan usaha yang dilakukan terhadap benda yang arahnya horisontal.

 

Usaha (W) dapat dituliskan dalam bentuk matematis, yaitu hasil kali antara gaya (F) dan perpindahan (s).
W = F x s           W = Usaha, satuannya joule ( J )
                           F  = Gaya, satuannya newton ( N )
                           s   = jarak / perpindahan, satuannya meter
Contoh
Seseorang  mendorong meja dengan gaya 100 N. Meja tersebut bergeser sejauh 2 m. Hitunglah usaha yang dilakukan orang tersebut!
Jawab:
F = 100 N
s  = 2 m
W = …. ?
W = F × s
= 100 N × 2 m
= 200 Nm = 200 JouleSekarang, bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal?

Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat
ditulis sebagai berikut :
F = m . g
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.
W = F s
W = m g h
dengan: W = usaha (J)
m = massa (kg)
g  = percepatan gravitasi (N/kg)
h = perpindahan atau ketinggian (m)

Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 5 kg
h  = 2 m
g = 10 m/s2

Ditanyakan :
W= ….. ?
Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s2)(2 m)
W = 100 J
Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.


ENERGI

Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.  Bentuk-bentuk energi antara lain :
  1. energi nuklir
  2. energi kimia
  3. energi listrik
  4. energi cahaya
  5. energi bunyi, dan lain-lain.

Contoh perubahan energi antara lain sebagai berikut.

a. Energi  listrik   menjadi  energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder
listrik.
b. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian) aki.
d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.
Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.

Keterangan :
Em = Energi Mekanik
Ep = Energi Potensial
                                Ek = Energi Kinetik
Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang disebabkan oleh posisi benda.  Semakin besar ketinggian posisi suatu benda, maka energi potensial benda juga semakin besar.

Keterangan:

                               Ep = energi potensial (Joule)
                                m  = massa (kg)
                                g   = percepatan gravitasi (m/s2)h   = ketinggian (m)

Energi Kinetik
Energi kinetik dapat didefinisikan   sebagai energi yang dimiliki sebuah benda karena kelajuan-nya. Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

Ek = energi kinetik (Joule)

m = massa (kg)
 v = kelajuan (m/s)Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Untuk memahami hukum tersebut perhatikan gambar berikut ini. Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Rumus untuk menentukan kecepatan benda pada ketinggian tertentu setelah beberapa saat jatuh bebas karena dilepaskan  adalah :

Contoh soal :
1. Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari
ketinggian 7,25 m. Jika    diketahui  percepatan
gravitasi g = 10 m/s2,  maka  berapakah besar-
nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6m
dari tanah ?

Penyelesaian :

PREDIKSI SOAL UN

1.  Sebuah    peti    didorong   dengan  kekuatan 400 N berpindah sejauh 4 m, maka usaha
yang dilakukan terhadap peti adalah ….

      A.      100 J
      B.      396 J
      C.      404 J
            D.  1600 J

2.  Pada  sebuah  benda  bekerja  gaya F =  125  N  arah  ke  kanan serta gaya F2 = 75 N
dan F= 25 N   arah   ke   kiri   sehingga   benda   berpindah sejauh 2 m. Usaha yang di-
lakukan gaya-gaya itu adalah….

A.    25 J
B.    50 J
C.    200 J
D.    250 J

3.  Pada   saat   diadakan   lomba   tarik  tambang pada perayaan 17 Agustus 2011, regu A
dan  regu  B  memberikan   gaya   yang   saling  berlawanan masing masing 500 newton
ke  kanan dan  400 N ke kiri, sehingga terjadi perpindahan sejauh 2 meter, maka usaha
yang dilakukan oleh regu pemenang adalah… .
A.      50 joule
B.     100 joule
C.    200 joule
D.  1800 joule

4.   Perhatikan gambar berikut !
Besar usaha yang dilakukan oleh F1 dan F2 adalah….
A.    1000 joule
B.    600 joule
C.      400 joule
D.     200 joule

5.  Seorang   siswa   mendorong   benda   dengan gaya F, sehingga   berpindah  sejauh  S
seperti pada gambar berikut :

Jika  ia  mendorong  dengan gaya  2 F dan perpindahannya tidak berubah, maka usaha
yang dilakukannya menjadi ….
A.    seperempat kali usaha semula
B.     setengah kali usaha semula
C.     dua kali usaha semula
D.    empat kali usaha semula
6.  Usaha sebesar 500 joule dilakukan oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda dan berpindah ke kanan tampak seperti pada gambar berikut, ditunjukkan oleh….

7.  Sebuah   mobil   yang   sedang   melaju  kencang, tiba-tiba mobil tersebut kehilangan
kendali  sehingga   mobil   menabrak   tiang   listrik   ditepi   jalan. Urutan   perubahan
bentuk energi pada peristiwa tersebut adalah ….

A.  energi kimia ® energi kinetik ® energi kalor
B. energi kinetik ® energi kalor ® energi kimia
C.  energi kimia ® energi kalor ® energi bunyi
D. energi kinetik ® energi bunyi ® energi kalor

8.   Perhatikan gambar berikut ini !

Ali   yang   tubuhnya   bermassa   60 kg  ingin menaiki tangga dari lantai A ke lantai B
seperti  tampak  pada gambar.   Jika  percepatan   gravitasi  bumi di tempat tersebut
10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh Ali sebesar ….
A.  225 joule
B.  200joule
C.  300 joule
D.  450 joule
9.   Perhatikan gambar berikut ini !

Perubahan energi yang terjadi adalah . . .
A.    energi listrik ® energi kimia®
energi cahaya® energi panas
B.    energi kimia ® energi listrik ®
energi panas ® energi cahaya
D.   energi kimia ® energi cahaya ®
energi listrik ® energi panas
C.    energi listrik ®energi cahaya ®
energi kimia ® energi panas
10. Perhatikan gambar posisi seorang siswa akan meloncat berikut !

 Energi  potensial   yang  dimiliki siswa tersebut ketika siswa berada di A seperti pada
gambar adalah….
A.    1200 joule
B.    2400 joule
C.   4800 joule
D.   6000  joule

11. Energi mekanik terdiri dari ….
A.  energi kimia dan energi kinetik
B.  energi kimia dan energi potensial
C.  energi panas dan energi kimia
D.  energi kinetik dan energi potensial

12. Ketika bola dilempar ke atas terjadi perubahan energi ….
A.   kinetik menjadi potensial
B.  potensial menjadi kinetik
C.   kinetik menjadi kalor
D.  potensial menjadi kalor

13.Ketika kecepatan   sebuah   benda   menjadi  dua kali kecepatan semula maka energi
kinetiknya adalah ….
A.   1/4 kali semula
B.   ½ kali semula
C.   2 kali semula
D.  4 kali semula

14.  Sebuah benda jatuh dari menara setinggi 20 m.  Jika energi mekanik benda 2.000  J
dan g = 10 m/s2, massa benda tersebut adalah ….
A.  100 kg
B.    50 kg
C.    10 kg
D.      5 kg

15.  Pada saat benda jatuh bebas, maka besarnya energi adalah ….
A.  Energi potensial menurun, energi mekanik naik
B.  Energi potensial naik, energi mekanik turun
C.  Energi kinetik naik, energi mekanik tetap
D.  Energi kinetik turun, energi mekanik naik

16.  Sebuah  benda  dilempar  ke   atas   dengan kecepatan 10 m/s. Apabila g = 10 m/s2
dan massa 50 kg , maka kecepatan benda pada saat ketinggian 3,75 m adalah ….
A.   1,0 m/s
B.   2,5 m/s
C.    5,0  m/s
D.   7,5 m/s

17.  Energi sebuah benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 m/s adalah ….
A.   250 J
B.   500 J
C.   525 J
D.  625 J

18.  Sebuah   benda   dengan  massa 20 kg dijatuhkan bebas dari ketinggian 12 meter,
maka ketinggian benda saat kecepatannya 12 m/s adalah ….
A.   1,2 m
B.  2,4 m
C.  4,8 m
D.  9,6 m

19.Ketika mangga jatuh dari pohonnya terjadi perubahan energi ….
A.   energi potensial menjadi energi kinetik
B.  energi kinetik menjadi energi kalor
C.   energi potensial menjadi enrgi kimia
D.  energi kinetik menjadi energi potensial

20.Seorang   siswa   memiliki   massa   60   kg. Ia sedang berlari mengelilingi lapangan
dengan  kecepatan 10 m/s. Energi kinetik yang dimiliki siswa tersebut sebesar ….

            A.   3000 Joule
            B.      600 Joule
            C.          70 Joule
            D.          50 Joule

Read more: http://assesmentsainssatoe.blogspot.com/2012/01/materi-dan-soal-usaha-dan-energi-smp-8.html#ixzz2CcdgSFs9

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.