Kiriman Soal dari Faisal Foem tentang Usaha dan Energi

Mohon maaf sebelumnya kepada Mas Faisal karena belum terjawab seluruhnya pertanyaan anda ini. Mudah-mudahan sebagian kecil petunjuk Berikut dapat membantu menyelesaikan persoalan Usaha dan energi yang Anda kirimkan dua hari yang lalu ke blog ini (Dengan tidak mengurangi rasa hormat kepada Bapak atau Ibu Guru yang telah memberikan persoalan ini, semoga “sedikit” jawaban saya dapat dikoreksi atau dijadikan diskusi melalui sumbang saran perbaikan  dan pendapatnya)

Sebuah benda bergerak lurus diatas lantai horizontal ditarik oleh tali. Massa benda 5 kg dan koefisien geseknya 0,2. Akibat gaya yang bekerja benda bergerak dengan percepatan 2 m/s2.a. Berapa energi yang diberikan oleh orang menarik tali agar benda bergerak sejauh 20 m?
Petunjuk : hitung dahulu besar gaya gesek yang dialami benda ( 5 kg x 0,2 x 2 m/s2) selanjutnya akan diperoleh gaya gesek. Kemudian dikali dengan besar perpindahan yang dialami benda.
b. Berapa energi yang hilang karena gesekan? Energi yang hilang diperoleh dengan mengalikan gaya gesek dengan perpindahan yang dialami benda sejauh 20 meter. Menurut saya jawabannya sama seperti jawaban untuk bagian 1.a

Sebuah benda dilemparkan ke atas sepanjang bidang miring. Kecepatan di A adalah 10 cm/s, waktu sampai di B kecepatan tinggal 5 cm/s. Bila massa benda 2 kg, hitung:

a. Usaha yang dilakukan pada benda dari A ke B. hitung dengan perubahan energi kinetik dari mula-mula 10 cm/s menjadi 5 cm/s dan dikali dengan massa benda 2 kg (agar cocok massa benda diubah menjadi gram sehingga didapat 2000 gram yang nanti dikalikan dengan 5 cm/s – 10 cm/s dan jangan lupa kecepatannya dikuadratkan serta dikalikan dengan koefisien setengah atau 1/2 sebagai rumus energi kinetik 1/2 x m x v2
b. Usaha dilakukan oleh medan gravitasi. Besarnya usaha yang dilakukan medan gravitasi sama dengan jawaban yang dihasilkan dari jawaban nomor 2a tersebut
c. Koefisien gesekan lantai untuk pertanyaan ini tidak dapat diperhitungkan sebab tidak ada kemiringan sudutnya sehingga tidak dapat diasumsikan ketinggian yang dicapai benda, demikian pula tidak ada panjang tanjakan yang dialami oleh benda
Sebuah mobil 1200 kg melaju dengan kecepatan 30 m/s. Tiba-tiba rem diinjak hingga mobil slip dan akhirnya berhenti. Jika gesekan antara ban mobil dan permukaan jalan dalah 6000 N . Sejauh berapakah mobil itu slip ? Tentukan percepatan mobil dimaksud menggunakan hukum II Newton yaitu a = F/m selanjutnya gunakan persamaan vt2 = V02 + 2 a S untuk diperoleh perpindahannya.

  • Suatu elevator 2000 kg yang mula-mula diam di lantai bawah dapat naik setinggi 25 m melewati lantai ke empat dengan kecepatan 3 m/s. Gesekan dalam mesin elevator ternyata 500 N. Berapa usaha telah dikeluarkan mesin dalam mengangkut elevator setinggi itu ? Tentukan dahulu besar energi potensial hingga ketinggian 25 m hasilnya kemudian dikurang 500 N

  • Hitung daya rata-rata sebuah mesin yang dapat mengangkat beban 500 kg setinggi 20 m dalam waktu 60 detik ! Daya adalah usaha setiap satuan waktu, berarti ditentukan dahulu energi potensial setinggi 20 m kemudian dibagi dengan waktu sebesar 60 sekon
  • Sebuah balok didorong sejauh 20 m di atas sebuah lantai datar dengan kecepatan konstan oleh gaya yang membentuk sudut 30o di bawah horizontal. Koefisien gesekan antara balok dan lantai 0,25. Berapakah usaha yang dilakukan ? Proyeksikan dulu gayanya sebagai F cos 300 namun sayangnya tidak diketahui massa balok sehingga tidak dapat ditentukan besar gaya gesek yang menghambat gerakan tersebut. Dengan demikian soal ini tidak dapat diselesaikan
  • Sebuah balok didorong 4 m di atas sebuah permukaan horizontal tertentu dengan gaya horizontal 10 N. Gaya gesekan yang menghambat geraknya 2 N.a. Berapa besar usaha yang dilakukan oleh gaya 10 N. Hitung usaha dari 10 N dikalikan dengan perpindahan sejauh 4 meter maka akan diperoleh besar usaha oleh gaya 10 N. b. Berapa usaha gaya gesekan ? Hitung besar gaya 2 N dikali dengan perpindahan sejauh 4 meter

Hitung energi kinetik sebuah mobil 1800 N yang berjalan dengan kecepatan 30 km/jam. Berapa kali besar energi kinetik jika kecepatan diduakalikan ? ubah satuan kecepatan menjadi m/s dengan jalan dikalikan 5/18 m/s atau 30 km/jam x 5/18 m/s selanjutnya dikalikan 2 sebagaimana permintaan soal lalu dimasukkan ke persamaan energi kinetik 1/2 x m x v2.


Berapa energi potensial sebuah elevator yang beratnya 1600 N di tingkat paling atas gedung pencakar langit yang tingginya 1248 m di atas permukaan jalan ? Anggap energi potensial di muka jalan nol. Hitung saja energi potensial dengan mx g x h yang tersedia dari data
Berapa kenaikan energi potensial sebuah benda yang beratnya 1 kg apabila diangkat dari lantai ke atas meja yang tingginya 1 m ? petunjuk sama seperti nomor 9
Sebuah balok yang beratnya 16 N didorong sejauh 20 m di atas sebuah permukaan horizontal tanpa gesekan oleh gaya horizontal 8 N. Balok itu bergerak dari keadaan diam
a. Berapa usaha yang dilakukan ? Menjadi apakah usaha ini ? Ada soal sejenis pada nomor di atas yang dapat digunakan untuk menyelesaikannya
b. Periksalah jawaban anda dengan menghitung percepatan balok, kecepatan akhirnya dan energi kinetiknya.
c. Jika diumpamakan balok sudah punya kecepatan awal 10 m/s. Berapakah usaha yang dilakukan ?

  •  Sebuah balok yang beratnya 16 N diangkat vertikal dengan kecepatan konstan 10 m/s setinggi 20 m.a. Berapa besar gaya yang diperlukan ?b. Berapa usaha yang dilakukan ?

13. Sebuah balok beratnya 25 N didorong 100 m ke atas sebuah permukaan miring yang membentuk sudut 37o dengan horizontal dengan sebuah gaya konstan F = 32,5 N yang arahnya sejajar dengan bidang permukaan. Koefisien gesekan antara balok dan bidang 0,25. a. Berapa usaha gaya F ? b. Hitunglah kenaikan energi kinetik balok itu. c. Hitunglah kenaikan energi potensial balok itu. d. Hitunglah usaha yang dilakukan terhadap gaya gesekan.
14. Seseorang bermassa 70 kg berjalan naik tangga ke tingkat tiga sebuah gedung. Tinggi vertikal tingkat ini 12 m di atas jalan raya. a. Berapa usaha yang dilakukannya ? b. Berapa banyak ia telah menambah energi potensialnya ?
c. Jika ia naik tangga itu dalam 20 sekon, berpa usahanya ?

15. Kereta belanja dengan massa 18 kg didorong dengan kecepatan konstan sepanjang gang dengan gaya F = 12 N. Gaya yang diberikan bekerja pada sudut 20o terhadap arah horizontal. Hitung usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya pada kereta jika panjang gang 15 m.
16. Delapan buah buku, masing-masing dengan ketebalan 4,6 cm dengan massa 1,8 kg diletakkan mendatar di atas meja. Berapa kerja yang dibutuhkan untuk menumpuk satu di atas yang lainnya ?
17. Piano dengan massa 280 kg meluncur ke bawah sejauh 4,3 m pada bidang dengan kemiringan 30o dan ditahan untuk tidak memiliki percepatan oleh orang yang mendorongnya kembali sejajar dengan bidang miring. Koefisien efektif gesekan kinetik adalah 0,4. Hitung : a. Gaya yang diberikan oleh orang tersebut. b. Usaha yang dilakukan orang tehadap paiano. c. Usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan. d. Usaha yang dilakukan oleg gaya gravitasi. e. Usaha total yang dilakukan paino.
18. Pejalan kaki yang massanya 55 kg mulai dari ketinggian 1600 m dan mendaki sampai puncak yang tingginya 3100 m.
a. Berapa perubahan energi potensial pejalan kaki tersebut ? b. Berapa usaha minimum yang dibutuhkan orang itu ?
19. Sebuah benda bermassa 20 kg terletak pada bidang miring dengan sudut 30o terhadap bidang horizontal. Jika percepatan gravitas 10 m/s2 dan benda bergeser sejauh 3 meter ke arah bawah. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya berat ?
20. Sebuah benda massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m dari atas tanah.
Hitunglah: a. Energi potensial setelah benda bergerak 1 sekon. b. Usaha yang dilakukan gaya berat pada saat ketinggian benda 10 m
21. Sebuah benda jatuh dari ketinggian 6 meter dari atas tanah. Berapa kecepatan benda itu pada saat mencapai ketinggian 1 m dari tanah ?

22. Sebuah bola massanya 2 kg mula-mula diam, kemudian meluncur ke bawah pada bidang miring dengan sudut kemiringan bidang 30o dan panjangnya 10 m. Selama bergerak bola mengalami gaya gesekan 2 N. Hitunglah kecepatan bola saat sampai pada dasar bidang miring ! Gunakan kecepatan jatuh bebas untuk mendapatkan kecepatannya di dasar bidang miring atau lakukan perhitungan gaya tarik pada bidang miring dengan rumus m x g sin (theta) theta = sudut kemiringan bidang sebesar 300 lalu dikurang 2 N hasil selisihnya dikali dengan panjang perpindahan (10 m)

23. Sebuah trem mempergunakan daya 10 kW sehingga dapat bergerak dengan kecepatan tetap 8 m/s. Berapakah besar gaya penggeraknya ? Gaya sama dengan Daya dibagi dengan kecepatan

24. Seseorang yang massanya 60 kg menaiki tangga yang tingginya 20 m dalam selang waktu 2 menit. Berapakah daya yang dikeluarkan oleh orang itu ? hitung energi potensialnya kemudian dibagi 120 s ( 2 menit x 60 s)

25. Sebuah benda bergerak di atas bidang datar kemudian ditahan dengan gaya 60 N, ternyata benda berhenti pada jarak 180 m. Berapakah besar usaha pengereman benda itu? Kalikan gaya dengan perpindahan karena itu maksud pertanyaan ini