Soal FIsika Tentang Usahaa

1. Sebuah benda dengan massa 50 kg ditarik sejauh 40 m sepanjang lantai horizontal dengan gaya tetap 100 N dan membentuk sudut 37^o terhadap arah mendatar. Jika gaya gesek terhadap lantai 50 N, maka tentukan usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya!

a.5.000 J        b.2.500 J        c.2.222 J      d.1.200 J    e.1.201 J

Diketahui: F = 100 N

α₁ = 37^o

F_y = 50 N

s = 40 m

Ditanya: W = … ?

Jawab:

Usaha yang dilakukan oleh F adalah:

W₁ = F₁.s.cos α₁

= 100 x 40 x cos 37o

= 3.200 J

Usaha yang dilakukan oleh gaya gesek F_y adalah:

W₂ = F_y.s.cos α₂

= 50 x 40 x cos 180^o = -2.000 J

W_t = W₁ + W₂

= 3.200 J – 2.000 J = 1.200 J

atau dengan cara:

ΣF_x = F.cos α₁ – F_y

= 100 . cos 37^o – 50 N = 30 N

W =  ΣF_x . s

= 30 N x 40 m = 1.200 J

Jawaban : D

2. Perhatikan grafik gaya F terhadap perpindahan s di samping.

Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gaya!

a.37 J        b.13 J       c.54 J      d.12 J     e.23 J

Usaha = luas daerah di bawah grafik

W₁ = luas trapesium

= (10 + 6) x ½ x 8 = 64 J

W₂ = luas segitiga = ½  x (-4) x 5

= -10 J

Besarnya usaha total:

W_tot = W₁ + W₂

= (64 – 10) J = 54 J

Jawaban : C

3. Sebuah benda bermassa 4kg, mula-mula diam kemudian begerak lurus dengan percepatan 3m/s2 usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 sekon adalah .............
         a. 6 J                c. 24 J          e. 72 J
         b. 12 J              d. 48 J

Diketahui :  V0 = 0 m/s
                     t = 2 detik
                     a = 3 m/s2
                    m = 4kg
 Jawab :  Vt = V0 + a . t
               Vt = 0 + 3. 2
               Vt = 6 m/s

          W = ½ m (V12 – V02)
          W = ½ 4 (36 – 0)
          W =72 J
 Jawaban : E

5. Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!
  a. 65 J        c. 75 J       e. 85 J
 b. 45 J         d.77 J

Diketahui : F1= 10 J
                   F2= 5 J
                   S  = 5 sekon

      Jawab :W = (F1 + F2) x S
                  W = (10 + 5) x 5
                  W = 15 x 5
                  W = 75 joule
Jawaban : C

6. Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm. Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan……
           a.  2,4 J          c. 24 J          e. 1,2 J
           d. 4,2 J           d. 18 J

 Diketahui :  m = 0,3 kg
                     g  = 10 m/s2
                     h2 = 0,8 m
                     h1 = 0 m

Jawab : W = Δ Ep
             W = m x g x (h2 – h1)
             W = 0,300 x 10 x (0,80 – 0)
             W = 2,4 joule
Jawaban : A

8. Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?
              a. 3 J              c. 5 J           e. 0 J
              b. 10 J            d. 9 J

Kotak  akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
        W = gaya x perpindahan = 0 J
Jawaban : E

9.  Sebuah balok bermassa 1 kg di atas lantai licin. Jika gaya mendatar 2 N digunakan untuk menarik balok, maka tentukan usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m! 

a.3 Joule        b.6 Joule        c.9 Joule       d.12 Joule    e.60 Joule

Penyelesaian:

Diketahui : W = F . s

                   W = 2 . 3

                   W = 6 joule

Jawaban : B

10. Sebuah benda diberi gaya dari 3 N hingga 8 N dalam 5 sekon. Jika benda mengalami perpindahan dari kedudukan 2 m hingga 10 m, seperti pada grafik, maka tentukan usaha yang dilakukan!

a. 33 Joule      b.37 Joule      c.44 Joule      d.54 Joule    e.74 Joule

Penyelesaian :

Usaha = luas trapesium

Usaha = jumlah garis sejajar x ½ . tinggi

Usaha = ( 3 + 8 ) x ½ . ( 10 – 2 )

Usaha = 44 joule

Jawaban : C