5 Contoh Soal Usaha Dan Energi

4 min read Jun 21, 2024
5 Contoh Soal Usaha Dan Energi

5 Contoh Soal Usaha dan Energi untuk Mengasah Pemahamanmu

Usaha dan energi merupakan konsep fundamental dalam fisika yang saling berkaitan erat. Pengertian usaha dalam fisika berbeda dengan makna sehari-hari. Usaha didefinisikan sebagai perubahan energi yang terjadi pada suatu benda akibat gaya yang bekerja padanya.

Berikut 5 contoh soal usaha dan energi untuk mengasah pemahamanmu:

1. Soal Usaha

Sebuah kotak dengan massa 5 kg didorong dengan gaya horizontal sebesar 20 N sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?

Pembahasan:

  • Usaha (W) = Gaya (F) x Jarak (s)
  • W = 20 N x 4 m = 80 Joule

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah 80 Joule.

2. Soal Energi Kinetik

Sebuah mobil dengan massa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah energi kinetik mobil tersebut?

Pembahasan:

  • Energi Kinetik (Ek) = 1/2 x massa (m) x kecepatan kuadrat (v²)
  • Ek = 1/2 x 1000 kg x (20 m/s)² = 200.000 Joule

Jadi, energi kinetik mobil tersebut adalah 200.000 Joule.

3. Soal Energi Potensial

Sebuah bola dengan massa 2 kg diangkat vertikal ke atas sejauh 5 meter. Berapakah energi potensial bola tersebut?

Pembahasan:

  • Energi Potensial (Ep) = massa (m) x percepatan gravitasi (g) x ketinggian (h)
  • Ep = 2 kg x 9,8 m/s² x 5 m = 98 Joule

Jadi, energi potensial bola tersebut adalah 98 Joule.

4. Soal Hukum Kekekalan Energi

Sebuah benda dengan massa 1 kg dilepas dari ketinggian 10 meter. Berapakah kecepatan benda tersebut saat menyentuh tanah? (abaikan gesekan udara)

Pembahasan:

  • Pada ketinggian 10 meter, benda memiliki energi potensial (Ep).
  • Saat menyentuh tanah, semua energi potensial berubah menjadi energi kinetik (Ek).
  • Ep awal = Ek akhir
  • mgh = 1/2 mv²
  • 1 kg x 9,8 m/s² x 10 m = 1/2 x 1 kg x v²
  • v² = 196 m²/s²
  • v = 14 m/s

Jadi, kecepatan benda saat menyentuh tanah adalah 14 m/s.

5. Soal Usaha dan Energi Mekanik

Sebuah mobil dengan massa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Mobil tersebut kemudian direm hingga berhenti. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya rem?

Pembahasan:

  • Energi mekanik (Em) awal = energi kinetik (Ek) awal = 1/2 x 1000 kg x (10 m/s)² = 50.000 Joule
  • Energi mekanik (Em) akhir = 0 (karena mobil berhenti)
  • Usaha (W) = perubahan energi mekanik (ΔEm) = Em akhir - Em awal = 0 - 50.000 Joule = -50.000 Joule

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya rem adalah -50.000 Joule. Tanda negatif menunjukkan bahwa usaha dilakukan oleh gaya yang berlawanan arah dengan gerak mobil.

Melalui contoh soal di atas, diharapkan kamu dapat memahami konsep usaha dan energi dengan lebih baik. Ingat, latihan yang konsisten akan membantu kamu menguasai materi ini dengan lebih mudah.