Post Views 958 Soal usaha dan energi beserta jawabannya – Temukan pengertian, contoh soal, dan hubungan usaha dan energi beserta contoh soal dalam kehidupan sehari-hari di fisika lengkap. Pelajari tentang usaha dan energi potensial gravitasi, kinetik, dan mekanik serta perubahan energi. Pengertian usaha dan energi Usaha adalah suatu upaya atau kegiatan yang dilakukan untuk melakukan perubahan pada suatu objek, baik itu dalam bentuk gerak atau bentuk lainnya. Sedangkan energi adalah kemampuan suatu objek untuk melakukan kerja. Dalam fisika, usaha dan energi saling terkait erat. Ketika suatu objek diberikan usaha, energi akan berpindah dan menyebabkan perubahan pada objek tersebut. Contohnya, ketika kita mengangkat barang yang berat, kita melakukan usaha dan memberikan energi untuk menggerakkan barang tersebut. Usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari Usaha dan energi memang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Dalam aktivitas sehari-hari, seperti berjalan, membawa barang, dan memasak, kita selalu menggunakan kedua konsep tersebut. Ketika kita berjalan, tubuh kita melakukan usaha untuk menghasilkan gerakan, dan energi yang digunakan berasal dari makanan yang kita konsumsi. Begitu juga ketika kita membawa barang, kita menggunakan energi untuk melakukan usaha agar barang tersebut dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain. Selain itu, dalam dunia teknologi, energi dan usaha juga sangat penting. Misalnya dalam pembangkit listrik, energi diubah menjadi usaha untuk menghasilkan listrik yang digunakan untuk menyediakan energi bagi rumah tangga dan industri. Begitu juga dengan mesin-mesin industri, seperti mesin pemotong kayu atau mesin pengemas, yang menggunakan energi untuk melakukan usaha dalam menghasilkan produk. Dengan memahami bagaimana konsep usaha dan energi bekerja dalam aktivitas sehari-hari dan dunia teknologi, kita dapat mengoptimalkan penggunaannya dan membantu menciptakan kehidupan yang lebih efisien dan berkelanjutan. Contoh Soal Nomor 1 Dimensi dari usaha adalah ….A. [M][L]-2[T]2B. [M][L][T]-3C. [M][L][T]-2D. [M][L]2[T]-3E. [M][L]2[T]-2 Pembahasan Persamaan usaha W = = x m = = = [M][L]2[T]-2 Jawaban E Contoh Soal Nomor 2 Besar usaha untuk menggerakkan mobil bermassa 2 ton dari keadaan diam hingga bergerak dengan kecepatan 72 km/jam jika jalan licin adalah ….A. 1,25 x 104 JB. 2,5 x 104 JC. 4 x 105 JD. 6,25 x 105 JE. 4 x 106 J Pembahasan Diketahui m = 2 ton = kgvo = 0 m/svt = 72 km/jam = 20 m/s Ditanyakan W = ? \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ &= Ek – Ek_o \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – \frac{1}{2}mv_o^2 \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – v_o^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot 20^2 – 0^2 \\ &= 400 \\ &= \quad \textrm{J} \\ &= 4\cdot 10^5 \quad\textrm{J} \end{align*} Jawaban C Contoh Soal Nomor 3 Benda bermasssa 5 kg diberi gaya vertikal ke atas 75 N, selama 4 s seperti gambar berikut. Besar usaha yang dilakukan gaya jika benda mula-mula diam adalah ….A. JB. JC. JD. JE. 375 J Pembahasan Mencari percepatan benda \begin{align*} \Sigma F &= ma \\ F – w &= ma \\ 75 – 50 &= 5a \\ 25 &= 5a \\ a &= 5 \quad\textrm{m/s}^2 \end{align*} Mencari kecepatan akhir benda \begin{align*} v_t &= v_o + at \\ &= 0 + 5\cdot 4 \\ &= 20 \quad\textrm{m/s} \end{align*} Besar usaha yang dilakukan gaya \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ &= Ek – Ek_o \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – \frac{1}{2}mv_o^2 \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – v_o^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot 5\cdot 20^2 – 0^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot 5\cdot 400 \\ &= \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban D Contoh soal usaha dan energi pada bidang miring Contoh Soal Nomor 4 Benda bermassa 5 kg dipindahkan ke atas melalui bidang miring licin sepanjang 10 m dan tinggi 7 m seperti gambar berikut. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda adalah ….A. 175 JB. 200 JC. 350 JD. 425 JE. 600 J Pembahasan \begin{align*} W &= \Delta Ep \\ &= \Delta mgh \\ &= m\cdot g\cdot \Delta h \\ &= 5\cdot 10 \cdot 7 \\ &= 350 \quad\textrm{J} \end{align*} Jawaban C Contoh Soal Nomor 5Sebuah balok ditahan di puncak bidang miring seperti gambar berikut. Ketika dilepas, balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring. Besar energi kinetik ketika balok tiba di dasar bidang miring adalah …. massa balok = 1 kgA. 50 JB. 37,5 JC. 25 JD. 12,5 JE. 6,25 J Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ mgh + 0 &= 0 + Ek_2 \\ 1\cdot 10 \cdot 5 &= Ek_2 \\ Ek_2 &= 50 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban A Contoh Soal Nomor 6 Sebuah balok bermassa m dilepaskan dari puncak bidang miring yang licin seperti gambar berikut. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik ketika balok berada di titik A adalah ….A. EP EK = 1 2B. EP EK = 1 3C. EP EK = 2 1D. EP EK = 2 3E. EP EK = 3 2 Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ mgh +0 &= mg\left \frac{1}{3}h \right + Ek_2 \\ mgh &= \frac{1}{3}mgh + Ek_2 \\ \frac{2}{3}mgh &= Ek_2 \end{align*} Perbandingan energi potensial dan energi kinetik ketika balok berada di titik A \begin{align*} \frac{Ep_2}{Ek_2} &= \frac{\frac{1}{3}mgh}{\frac{2}{3}mgh} \\ &= \frac{1}{2} \end{align*} Jawaban A Contoh soal usaha dan energi kelas 10 beserta jawabannya Contoh Soal Nomor 7 Sebuah meja bermassa 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin, kemudian didorong selama 3 s sehingga bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s2. Besar usaha yang terjadi adalah ….A. 20 JB. 30 JC. 60 JD. 180 JE. 860 J Pembahasan Diketahui m = 10 kgt = 3 sa = 2 m/s2 Ditanyakan W = ? – Pertama menentukan kecepatan akhir benda \begin{align*} v_t &= v_o + at \\ &= 0 + 2\cdot 3 \\ &= 6 \quad \textrm{m/s} \end{align*} – Maka usaha yang terjadi \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ &= Ek – Ek_o \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – \frac{1}{2}mv_o^2 \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – v_o^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot 10\cdot 6^2 – 0^2 \\ &= 5\cdot 36 \\ &= 180 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban D Contoh Soal Nomor 8 Sebuah bola bermassa 1 kg dilempar dari tanah vertikal ke atas dengan kecepatan 12 m/s. Besar energi kinetik yang dialami bola pada ketinggian 5 m dari tanah adalah ….a. 122 Jb. 71 Jc. 50 Jd. 22 Je. 20 J Diketahui m = 1 kgvo = 12 m/sh = 5 m Ditanyakan Ek = ? \begin{align*} Ep_o + Ek_o &= Ep + Ek \\ 0 + \frac{1}{2}mv_o^2 &= mgh + Ek \\ \frac{1}{2}\cdot 1\cdot 12^2 &= 1\cdot 10\cdot 5 + Ek \\ 72 &= 50 + Ek \\ Ek &= 22 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban D Contoh soal usaha dan energi kinetik Contoh Soal Nomor 9 Jika kecepatan sebuah benda dijadikan 2 kali semula, besar energi kinetiknya menjadi … kali 4B. 2C. 1D. ½E. ¼ Pembahasan Energi kinetik sebanding dengan kecepatan kuadrat EK ~ v2 \begin{align*} \frac{Ek}{Ek’} &= \frac{v^2}{v’^2} \\ \frac{Ek}{Ek’} &= \frac{v^2}{2v^2} \\ \frac{Ek}{Ek’} &= \frac{v^2}{4v^2} \\ \frac{Ek}{Ek’} &= \frac{1}{4} \\ Ek’ &= \frac{1}{4}Ek \end{align*} Jawaban E Contoh Soal Nomor 10 Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung setinggi 5 m. Jika g = 10 m/s2, besar energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah ….A. 6,8 JB. 4,8 JC. 3,8 JD. 3 JE. 2 J Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ mgh_1 +0 &= mgh_2 + Ek_2 \\ 0,1\cdot 10\cdot 5 &= 0,1\cdot 10\cdot 2 + Ek_2 \\ 5 &=2 + Ek_2 \\ Ek_2 &= 3 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban D Pembahasan soal fisika energi dan kinetik benda Contoh Soal Nomor 11 Sebuah mobil bermassa kg bergerak dengan kecepatan 25 m/s dalam arah horizontal. Tiba-tiba pengemudi mengurangi kecepatan mobil menjadi 10 m/s. Usaha yang dilakukan pengemudi selama proses tersebut adalah ….A. 1,225 x 105 JB. 1,025 x 105 JC. 7,25 x 105 JD. 6,25 X 105 JE. 5,25 x 105 J Pembahasan Diketahui m = kgv1 = 25 m/sv2 = 10 m/s Ditanyakan W = ? \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ &= Ek – Ek_o \\ &= \frac{1}{2}mv_2^2 – \frac{1}{2}mv_1^2 \\ &= \frac{1}{2}mv_2^2 – v_1^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot \cdot 25^2 – 10^2 \\ &= \cdot 525 \\ &= 525000 \quad \textrm{J} \\ &= 5,25 \cdot 10^5 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban E Contoh Soal Nomor 12 Sebuah benda bermassa 5 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan percepatan 3 m/s2. Besar usaha yang diubah menjadi energi kinetik selama 2 s adalah ….A. 15 JB. 30 JC. 45 JD. 60 JE. 90 J Pembahasan Diketahui m = 5 kga = 3 m/s2t = 2 s Ditanyakan W = ? \begin{align*} v_t &= v_o + at \\ &= 0 + 3\cdot 2 \\ &= 6 \quad \textrm{m/s} \end{align*} – Maka usaha yang terjadi \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ &= Ek – Ek_o \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – \frac{1}{2}mv_o^2 \\ &= \frac{1}{2}mv_t^2 – v_o^2 \\ &= \frac{1}{2}\cdot 5\cdot 6^2 – 0^2 \\ &= 5\cdot 18 \\ &= 90 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban E Contoh soal usaha dan energi potensial Contoh Soal Nomor 13 Sebuah benda bermassa 500 g jatuh bebas dari ketinggian 100 m di atas tanah. Besar energi kinetik benda pada ketinggian 50 m di atas tanah adalah ….A. 250 JB. 500 JC. 750 JD. JE. J Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ mgh_1 +0 &= mgh_2 + Ek_2 \\ 0,5\cdot 10\cdot 100 &= 0,5\cdot 10\cdot 50 + Ek_2 \\ 500 &=250 + Ek_2 \\ Ek_2 &= 250 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban A Contoh Soal Nomor 14 Sebuah palu bermassa 2 kg digunakan untuk menghantam sebuah paku dengan kecepatan 10 m/s pada sebuah balok kayu. Ternyata paku masuk ke dalam balok sedalam 0,5 m. Besar gaya yang dilakukan oleh palu adalah ….A. NB. 200 NC. 100 ND. 50 NE. 20 N Pembahasan \begin{align*} W &= \Delta Ek \\ Fs &= Ek – Ek_o \\ Fs&= \frac{1}{2}mv_t^2 – \frac{1}{2}mv_o^2 \\ Fs&= \frac{1}{2}mv_t^2 – v_o^2 \\ F\cdot 0,5&= \frac{1}{2}\cdot 2\cdot 10^2 – 0^2 \\ F\cdot 0,5&= 100 \\ F&= 200 \quad \textrm{N} \end{align*} Jawaban B Contoh soal usaha dan energi fisika Contoh Soal Nomor 15 Bola yang bermassa 600 g dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 30 m/s. Saat mencapai titik tertinggi, besar energi potensial bola adalah ….A. 120 JB. 240 JC. 270 JD. 540 JE. 780 J Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ 0 +\frac{1}{2}mv_1^2 &= Ep_2 + 0 \\ \frac{1}{2}\cdot 0,6 \cdot 30^2 &= Ep_2 \\ Ep_2 &= 270 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban C Contoh Soal Nomor 16 Sebuah benda bermassa 100 g jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 5 m dari permukaan tanah adalah ….A. 5 JB. 15 JC. 20 JD. 500 JE. J Pembahasan \begin{align*} Ep_1 + Ek_1 &= Ep_2 + Ek_2 \\ mgh_1 +0 &= mgh_2 + Ek_2 \\ 0,1\cdot 10\cdot 20 &= 0 + Ek_2 \\ Ek_2 &= 20 \quad \textrm{J} \end{align*} Jawaban C