Soal dan Pembahasan Usaha & Energi

Pasti Sobat Sekalian sudah paham bukan ? terkait konsep Usaha dan Energi.
Sebelum mengerjakan soal ini, sobat harus paham apa itu Energi Kinetik, apa itu Energi Potensial?
Juga harus paham tentang kekekalan Energi.
Kalau sudah paham, sobat boleh deh mengerjakan, eitsss tapi ingat jangan langsung lihat pembahasannya ya !!

1)      Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Bila g=10 ms^-2 , maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada saat mencapai tinggi maksimum adalah ...

     A.    2,5 J

     B.     5,0 J

     C.     25 J

     D.    50 J

     E.     500 J

     

    Pembahasan :

    Usaha yang dilakukan = Perubahan Energi Potensial

    W= Ep= mgh

     h= menggunakan ketinggian saat bola mencapai maksimum -> h= (Vo)^2/2g=(10)^2/2.10=5 meter
     sehingga, W=mgh=(0,5) (10) (5) = 25 J (Jawaban : C)

2)      Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar. (g=10 ms^-2).

Ketika sampai di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah adalah ...

     A.    80 m

     B.     70 m

     C.     60 m

     D.    40 m

     E.     30 m

    Pembahasan :

    Gunakan Kekekalan Energi , EmA=EmB , Juga saat di A , Va=0 , sehingga EkA( Energi kinetik  
    di A = 0 )
    Sehingga, EpA=EkB+EpB
                     EpA=2EpB+EpB
                     EpA=3EpB
                     mgha=3mghb
                          hb=ha/3=90/3=30 m (Jawaban: E)   

3)      Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 ms^-1 dari atap gedung yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi = 10 ms^-2. Maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah ...

     A.    6,8 joule

     B.     4,8 joule

     C.     3,8 joule

     D.    3 joule

     E.     2 joule

    
    Pembahasan :

    Gunakan Kekekalan Energi
    EkA+EpA=EkB+EpB
    EkB=EkA+(EpA-EpB)
    EkB=1/2 (0,1)(6)^2+(0,1)(10)(5-2)
    EkB=4,8 Joule (Jawaban: B)

4)      Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari ketinggian h meter di atas tanah seperti pada gambar.

Perbandingan energi potensial (Ep) dan energi kinetic (Ek) ketika berada di titik M adalah ...

     A.    1 : 3

     B.     1 : 2

     C.     2 : 1

     D.    2 : 5

     E.     3 : 7

    Pembahasan :

    EpM= mg(0,3h)
    Dengan Kekekalan energi diperoleh dan  (karna Vawal = 0) maka
    EkM= EpA-EpM= mgh - mg(0,3h)= mg(0,7h)
    Jadi, EpM : EkM = mg(0,3h) : mg(0,7h) = 3 : 7 (Jawaban : E)

5)      Balok bermassa M dijatuhkan vertikal menuju paku seperti gambar.

Anggap g = 10 ms^-2  dan gaya gesek udara terhadap balok diabaikan. Ketika balok besi dijatuhkan dan mengenai paku. Usaha yang dilakukan balok sampai paku masuk ke kayu seluruhnya adalah 8 J. Massa balok besi M adalah ….

      A.    1,5 kg

      B.     2,0 kg

      C.     3,5 kg

      D.    4,0 kg

      E.     5,0 kg

    
    Pembahasan :

    Energi Potensial Seluruhnya diubah menjadi Energi untuk menusuk paku kedalam kayu,
    Sehingga, Ep = 8 J
    Karena Ep= mgh, maka :
    8=m(10)(0,4)
    m= 2,0 kg (Jawaban: B)