Pembahasan Soal Sbmptn Gaya, Perjuangan Dan Energi

1. Sebuah benda yang massanya 0,10 kg jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti, maka gaya rata-rata yang dilakukan pasir untuk menghambat benda besarnya sekitar ....

   A. 30 N	D. 90 N
   B. 50 N	E. 100 N
   C. 60 N

   
   
   Pembahasan :
   Dik : s = 2 cm = 0,02 m, h = 2m, m = 0,1 kg.
   
   Untuk menjawaban soal di atas, maka kita harus mengingat kembali kekerabatan antara gaya, usaha, dan energi. Secara matematis, kekerabatan ketiga bemasukan tersebut sanggup ditulis sebagai diberikut :
   

   W = F.s = ΔEP + ΔEK

   
   melaluiataubersamaini :
   W = perjuangan (Joule)
   F = gaya (N)
   s = perpindahan (m)
   EP = energi potensial (J)
   EK = energi  kinetik (J)
   
   melaluiataubersamaini memakai konsep tersebut, maka ada dua cara yang sanggup kita gunakan untuk menuntaskan soal di atas.
   
   Teknik Pertama :
   ⇒ W = EP
   ⇒ F.s = m.g.h
   ⇒ F (0,02) = 0,1(10)(2)
   ⇒ 0,02 F = 2
   ⇒ F = 100 N
   
   Teknik kedua :
   Teknik kedua ini kita akan melihat menurut kekerabatan perjuangan dengan energi kinetik. Untuk memilih energi kinetik kita harus mengetahui kecepatan benda. Karena kecepatan awal benda (jatuh bebas) sama dengan nol, maka kecepatan selesai benda sanggup dihitung dengan rumus diberikut :
   ⇒ v = √2gh
   ⇒ v² = 2gh
   ⇒ v² = 2(10)(2)
   ⇒ v² = 40
   
   Hubungan perjuangan dan energi kinetik :
   ⇒ W = ΔEK
   ⇒ F.s = ½m (v² - v_o²)
   ⇒ 0,02 F = ½(0,1) (40 -0)
   ⇒ 0,02 F = 2
   ⇒ F = 100 N
   

   Jawaban : E

2. Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah yaitu 1000 N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat biar menjadi rata dengan permukaan tanah yaitu ....

   4 kali tumbukan 5 kali tumbukan 6 kali tumbukan 8 kali tumbukan 10 kali tumbukan

   
   Pembahasan :
   Dik : l = 0,4 m; h = 0,5 m, F = 1000 N, m = 10 kg.
   
   Dalam bencana ini, besar perjuangan yang dilakukan oleh martil terhadap tongkat akan sama dengan energi yang hilang akhir ukiran antara tongkat dan tanah.
   ⇒ W = EP
   ⇒ F.s = m.g.h
   ⇒ 1000 s = 10 (10) (0,5)
   ⇒ 1000 s = 50
   ⇒ s = 0,05 m
   ⇒ s = 5 cm
   
   Berdasarkan perhitungan di atas, berarti setiap satu kali pukulan atau tumbukan, tongkat akan menancap sedalam 5 cm. Karena panjang tongkat 0,4 m, biar rata dengan tanah maka banyak tumbukan yang harus dilakukan yaitu :
   ⇒ n = ^L⁄_s
   ⇒ n = ^0,4⁄_0,05
   ⇒ n = ⁴⁰⁄₅
   ⇒ n = 8 kali tumbukan.
   

   Jawaban : D

3. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 37^o. Jika massa peluru 0,01 kg, maka perjuangan oleh gaya gravitasi pada peluru semenjak ditembakkan hingga jatuh ke tanah kembali yaitu ....

   A. 100 J	D. 10 J
   B. 40 J	E. 0
   C. 20 J

   
   Pembahasan :
   Dik : vo = 40 m/s, m = 0,01 kg.
   
   Ketika peluru bergerak ke atas hingga mencapat titik tertinggi, peluru mengalami perlambatan akhir percepatn gravitasi. Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi ini berlawanan arah dengan arah gerak (W₁ = -F.h)
   
   Ketika peluru bergerak turun dari titik tertinggi menuju permukaan tanah, peluru mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi. Dalam hal ini perjuangan yang dilakukan oleh gaya gravitasi searah dengan arah gerak peluru (W₂ = F.h)
   
   Karena dalam soal ditanya perjuangan total yang dilakukan oleh gaya gravitasi semenjak peluru ditembakkan hingga peluru kembali ke tanah, maka :
   ⇒ W = W₁ + W₂
   ⇒ W = -F.h + F.h
   ⇒ W = 0
   

   Jawaban : E