Kumpulan Soal Dan Pembahasan Perjuangan Dan Energi

Usaha umumnya ditetapkan sebagai besarnya hasil kali gaya dengan perpindahan. melaluiataubersamaini kata lain perjuangan ialah bemasukan yang digunakan untuk memindahkan suatu benda atau merubah kedudukan suatu benda. Bila berbicara terkena gaya dan perpindahan, maka tentu akan berafiliasi dengan energi. Oleh alasannya yaitu itu, perjuangan pada prinsipnya sangat berkaitan dengan energi.

Untuk itu, ada baiknya kalau kita memahami kembali prinsip-prinsip dasar energi untuk mempergampang penyelesaian dilema wacana perjuangan dan energi. Berikut beberapa soal dan pembahasan terkena perjuangan dan hubungannya dengan energi. Soal dikumpulkan dari soal ujian nasional dan beberapa tumpuan yang sering digunakan di sekolah.

Kumpulan Soal

1. Sebuah balok bermassa 4 kg berada di atas permukaan licin dalam keadaan diam. Jika balok tersebut mengalami percepatan 2 m/s² dalam arah horizontal, maka perjuangan yang dilakukan terhadap balok selama 5 detik adalah... 
   A. 400 Joule
   B. 200 Joule
   C. 360 Joule
   D. 300 Joule
   E. Tidak ada opsi yang benar
   
   Pembahasan :
   Bila pada soal diketahui kecepatan atau percepatan, maka umumnya soal mengacuh pada relasi perjuangan dengan energi kinetik. Adapun relasi perjuangan dengan energi kinetik yaitu sebagai diberikut :
   
   

   W =∆Ek = Ek - Eko = 1/2 m (v² - vo²)

   
   dengan :
   W = usaha
   v = kecepatan akhir
   vo = kecepatan mula-mula
   Ek = energi kinetik akhir
   Eko = energi kinetik mula-mula
   ∆Ek = perubahan energi kinetik
   
   Pada soal diketahui :
   vo = 0
   a = 2 m/s²
   t = 5 s
   m = 4 kg
   
   Tentukan terlebih lampau kecepatan selesai (kecepatan pada t 5 detik) memakai salah satu rumus GLBB yaitu :
   
   v² = vo² + at
   v² = 0 + 2(5)
   v² = 10 m/s
   
   Usaha :
   W = ∆Ek = 1/2. 4 (100 - 0)
   W = 200 Joule ---> opsi B
   
   
   
2. Tono menarikdanunik sebuah meja dengan kemienteng 37^o terhadap arah horizontal menyerupai gambar di bawah. Jika gaya Tono sebesar 100 N berhasil memindahkan meja tersebut sejauh 5 meter, maka perjuangan yang dilakukan Tono adalah...
   
   

   

   
   A. 400 Joule
   B. 300 Joule
   C. 355 Joule
   D. 250 Joule
   E. 500 Joule
   
   Pembahasan :
   Soal ini sanggup dibilang sederhana namun pada umumnya berhasil menjebak anakdidik. Kesalahan terjadi alasannya yaitu mereka menjawaban dengan rumus dasar W = F.s tanpa memperhatikan sudut yang dibuat oleh gaya. Untuk itu akan sangat memmenolong kalau kita menguraikan gaya tono ke dalam sumbu x dan sumbu y sebagai diberikut :
   
   

   

   
   Karena meja bergerak sejauh 5 meter dalam arah horizontal maka gaya yang kita tinjau yaitu gaya Toni pada sumbu x. Gaya vertikal tidak perlu ditinjau alasannya yaitu tidak sesumbu dengan arah gerak. melaluiataubersamaini demikian,
   
   W = Fx . s
   W = F cos 37^o . s
   W = 100 (4/5) (5)
   W = 400 Joule ---> opsi A
   
   Tips !!
   Sudut 37^o dan sudut 53^o ialah sudut istimewa yang sering muncul di soal. Oleh alasannya yaitu itu, akan sangat memmenolong bila kita menghafalnya.
   sin 37^o = 3/5 ---> cos 37^o = 4/5 ---> tan 37^o = 3/4
   Sebaliknya,
   sin 53^o = 4/5 ---> cos 53^o = 3/5 ---> tan 53^o = 4/3
   
    
3. Besar perjuangan yang dilakukan oleh mesin terhadap sebuah kendaraan beroda empat bermassa 1 ton yang mula-mula membisu sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s adalah...
   A. 1000 Joule
   B. 1500 Joule
   C. 5000 Joule
   D. 12.500 Joule
   E. 25.000 Joule
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   v = 5 m/s
   m = 1000 kg
   vo = 0
   
   Usaha :
   W = ∆Ek = 1/2. (1000) (25 - 0)
   W = 12.500 Joule ---> opsi D
   
   
   
4. Sebuah bola bermassa 200 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Pada titik maksimum perjuangan yang dilakukan oleh gaya berat adalah...
   A. 50 J
   B. 20 J
   C. 10 J
   D. 5 J
   E. 2,5 J
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   vo = 10 m/s
   v = 0 ---> pada ketinggian maksimum kecepatan benda sama dengan nol.
   m = 0,2 kg
   
   Usaha :
   W = ∆Ek = 1/2. (0,2) (0 - 100)
   W = -10 Joule ---> opsi C
   
   Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya berat berlawanan arah dengan arah perpindahan sehingga dalam hal ini perjuangan yang dilakukan gaya berat yaitu menghambat gerak.
   
   
   
5. Usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan sebuah benda bermassa 10 kg melalui bidang miring licin dengan kemienteng 53^o menyerupai gambar di bawah adalah...
   
   

   

   
   A. 1000 J
   B. 800 J
   C. 600 J
   D. 400 J
   E. 100 J
   
   Pembahasan :
   Soal ini sanggup dikerjakan dengan memakai relasi perjuangan dan energi potensial :
   W = mg ∆h
   
   

   

   
   Dari gambar terperinci terlihat bahwa ketinggian bidang miring, bidang datar, dan bidang miring membentuk segitiga siku-siku. Oleh alasannya yaitu itu berlaku :
   W = mg s sin 53 ---> dengan s yaitu sisi miring.
   W = 10 (10) (10) (4/5)
   W = 800 Joule ---> opsi B.
   
   
   
6. Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas gedung setinggi 2 m. Besar perjuangan selama perpindahan bola tersebut adalah...
   A. 50 J
   B. 30 J
   C. 25 J
   D. 20 J
   E. 10 J
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   m = 500 g = 0,5 kg
   ∆h = 2 m
   vo = 0
   
   Model soal menyerupai ini sanggup dikerjakan dengan dua cara yaitu melihat relasi perjuangan dengan energi kinetik atau dengan melihat relasi antara perjuangan dengan energi potensial. Hubungan energi potensial dengan perjuangan yaitu :
   
   W = ∆Ep = m g ∆h
   W = 0,5 (10) (2)
   W = 10 Joule ---> opsi E
   
   Jika melihat relasi perjuangan dengan energi kinetik terlebih dulu kita cari kecepatan jadinya dengan rumus GLBB :
   v = vo + 2gh
   v = 0 +2 (10) (2)= 40
   
   W = ∆Ek
   W = 1/2 (0,5) (40 - 0)
   W = 10 Joule ---> opsi E
   
   
   
7. Sebuah benda 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan 2 m/s. Jika pada benda dilakukan perjuangan sebesar 21 Joule, maka kecepatan benda tersebut akan berubah menjadi...
   A. 1 m/s
   B. 2 m/s
   C. 3 m/s
   D. 5 m/s
   E. 17 m/s
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   m = 2kg
   vo = 2 m/s
   W = 21 J
   
   Kecepatan selesai :
   W = ∆Ek
   21 = 1/2 (2) (v² - 4)
   v² = 25
   v = 5 m/s ---> opsi D
   
   
   
8. Suatu benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan awal 6 m/s. Besar perjuangan yang harus dilakukan untuk mengurangi kecepatan benda itu sampai menjadi sepertiganya adalah...
   A. 100 J
   B. 86 J
   C. 64 J
   D. 36 J
   E. 24 J
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   m = 4kg
   vo = 6 m/s
   v = 1/3 (6) = 2m/s
   
   Usaha :
   W = ∆Ek
   W = 1/2 (4) (4 - 36)
   W = -64 J ---> opsi C
   Tanda negatif menunjukkan perjuangan pengereman melawan arah gerak.
   
   
   
9. Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula membisu di atas lantai licin. Meja kemudian didorong selama 3 detik dan bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s^o. Besar perjuangan yang terjadi adalah...
   
   

   

   
   A. 180 J
   B. 360 J
   C. 90 J
   D. 45 J
   E. 36 J
   
   Pembahasan :
   Dari soal diketahui :
   m = 10 kg
   vo = 0
   t = 3 s
   a = 2 m/s²
   
   Kecepatan selesai
   v = vo + at = 0 + 2(3)
   v = 6 m/s
   
   Usaha :
   W = ∆Ek = 1/2 (10) (36 - 0)
   W = 180 J ---> opsi A
   
   
   
10. Sebuah kendaraan beroda empat bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 36 km/jam. Pada jarak 100 meter di depan kendaraan beroda empat terdapat sebuah pohon yang tumbang menghalangi jalan. Besar gaya pengereman yang dibutuhkan semoga truk tidak menabrak pohon tersebut adalah...
    
    

    

    
    A. 2.500 N
    B. 2.000 N
    C. 1.000 N
    D. 800 N
    E. 400 N
    
    Pembahasan :
    Dari soal diketahui :
    m = 5000 kg
    vo = 36 km/jam = 10 m/s
    v = 0 ---> berhenti
    s = 100 m
    
    Konsep Usaha :
    W = ∆Ek
    F . s = 1/2 (5000) (0 - 100)
    F = 250.000/s
    F = 250.000/100
    F = 2.500 N ---> opsi A