Contoh Pembahasan Soal Usaha

HermanAnis.com. Teman-teman semua, pada kesempatan ini kita masih pada Seri Fisika Dasar, di mana kita akan membahas tentang Pembahasan Soal Usaha.

Kumpulan Pembahasan Soal Usaha

1. Nomor 1

Balok massanya m berada pada pada bidang datar licin. Balok dalam keadaan diam di posisi (1) dan di tarik oleh gaya F sampai di posisi (2) dalam selang waktu t seperti gambar.

Dengan memvariasikan massa dan gaya di peroleh data:

Dari tabel di atas, usaha yang di lakukan benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah …..
A. 1, 4, 3, 2
B. 1, 3, 2, 4
C. 1, 3, 4, 2
D. 2, 3, 1, 4
E. 1, 2, 3, 4

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan soal ini, terlebih dahulu teman-teman harus memahami apa yang di ketahui dan di tanyakan dalam soal. Mari kita mulai, dari soal tersirat bahwa,

• Benda bergerak tanpa gesekan.
• Dari tabel di ketahui gaya yang bekerja, massa benda dan lamanya bekerja.
• Di tanyakan urutan besar usaha dari yang terbesar ke terkecil

Untuk menyelesaikan Contoh Soal Usaha nomor 1 ini, maka perlu mencari besar usaha pada setiap benda. Sebagaimana di ketahui bahwa, besar usaha oleh gaya F adalah

W = F x s

dimana:
W = Usaha (Joule)
F = besar gaya konstan yang bekerja (Newton)
s = besar perpindahan benda (meter)

Dari tidak di ketahui jarak atau perpindahan benda, untuk itu maka perlu di cari terlebih dahulu. Karena benda tidak mendapat gesekan, maka benda akan di percepat sebesar,

a= F/m

dan perpindahannya akan sebesar,

s = v₀.t +1/2 a.t²

Anggaplah benda bergerak dari keaddan diam, maka v₀= 0, maka untuk mendapatkan perpindahannya kita gunakan persamaan.

S= 1/2 a. t²

Dengan menggunakan persamaan-persaman tersebut dan data yang yang diberikan dalam tabel maka diperoleh:

Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa urutan usaha yang bekerja pada benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah 1, 2, 3, 4. Jadi jawaban yang benar adalah E.

2. Nomor 2

Perhatikan gambar berikut ini!

Jika benda mula-mula diam dan massa benda adalah 5 kg, maka besar besar percepatan rata-rata benda adalah…..(m/s²)

A. 5,25
B. 2, 5
C. 2
D. 1,05
E. 0,5

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan Contoh Soal Usaha nomor 2 ini, kita mulai dengan memahami data yang disajikan gambar. Dari gambar dalam soal ini kita dapat menentukan besar usaha total untuk memindahkan benda sejauh 12 meter dengan cara mencari luasan berwarna kuning.

Ingat: Jika pada soal disediakan grafik gaya F dengan perpindahan S, maka usaha dapat dicari dengan cara mencari luasan grafik (luasan diantara sumbu x ddengan di bawah grafik gaya terhadap perpindahan).

Berarti, usaha total untuk memindahkan benda sejauh 12 meter adalah:

W = L1 + L2 = [6N x (9-0)m] + 1/2 [6N x (12-9)m]

W = (54 Nm + 9 Nm} = 63 Nm = 63 J

Dari hasil ini kita dapat menentukan gaya rata-rata yang bekerja dengan menggunakan persamaan,

W = F x S atau F = W/S

Sehingga di peroleh gaya rata-rata yang bekerja adalah,

F = 63/12 N = 5,25 N

Dengan demikian maka percepatan rata-rata benda adalah

a = F/m = 5,25 /5 = 1,05 m/s²

Jadi jawaban yang benar adalah D.

Baca Juga: Contoh Penerapan Usaha dan Energi dalam Kehidupan Sehari hari

3. Pembahasan Soal Usaha Nomor 3

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Sepuluh detik kemudian kecepatan mobil itu menjadi tiga kali semula. Jika massa mobil itu 1.000 kg, hitunglah usaha yang telah di lakukan oleh mesin mobil itu?

Penyelesaian

Untuk menyelesaikan Contoh Soal Usaha nomor 3 ini, kita tuliskan dulu apa yang di ketahui. Dari soal di ketahui,

x_o = 0
v_o = 10 m/s
m = 1.000 kg
v_t = 3 v_o = 30 m/s
t = 10 s

dan di tanyakan, W = ?

Kita cari dulu percepatan a benda,

v_t = v_o + a.t
30 m/s = 10 m/s + a. 10 s
a = 2 m/s²

dari percepatan ini, maka perpindahan benda adalah,

s = x_o + v_o. t + 1/2 a.t²
s = 0 + 10.10 +1/2. 2 . (10)²
s = 200 m

Dari hasil yang di peroleh, maka gaya yang bekerja adalah,

F = m. a
F = 1000 kg . 2 m/s²
F = 2.000 N

Sehingga, usaha oleh gaya F yang bekerja adalah
W = F . S
W = 2.000 N . 200 m
W = 4. 10⁵ J

Baca Juga: Contoh Soal Pesawat Sederhana

4. Soal Nomor 4

Seseorang menarik sebuah vacuum cleaner dengan gaya 50 N dan gaya tersebut membentuk sudut 30° dengan arah perpindahannya. Perpindahan yang dialami oleh vacuum cleaner itu adalah 8 meter. Berapakah besar usaha yang dilakukan oleh orang itu? (abaikan kehadiran gaya gesekan!)

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan Contoh Soal Usaha nomor 4 ini, kita tuliskan dulu apa yang di ketahui. Dari soal di ketahui,

F = 50 N
α = 30°
∆x = 8 m

dan di tanyakan, W = ?

Sehingga akan di peroleh,

5. Latihan Soal Usaha Nomor 5

Seorang mahasiswi melakukan percobaan sederhana sebagai berikut.

Pada percobaan pertama, ia menarik benda dengan gaya F pada permukaan datar tanpa gesekan sehingga mempercepat benda dari diam sampai mencapai kelajuan v. Pada percobaan kedua, ia mempercepat dengan gaya yang sama sehingga ia mendapati bahwa perbandingan usaha yang di lakukan pada percobaan kedua terhadap percobaan pertama adalah 3 : 1. Dengan demikian pada percobaan kedua, ia mempercepat dari….

A. v menjadi 2v
B. v menjadi 3v
C. 2v menjadi 3v
D. 3v menjadi 4v
E. 2 v menjadi 4v

Silahkan di kerjakan, tulisan jawaban anda pada kolom komentar di bawah ini.

Ketika kita membicarakan tentang konsep usaha, penting bagi kita untuk memperjelas apakah usaha itu dilakukan oleh suatu benda atau usaha itu dikenakan pada suatu benda. Selain itu, juga penting bagi kita untuk memperjelas apakah usaha itu dilakukan oleh sebuah gaya pada sebuah benda atau dilakukan oleh gaya total (beberapa gaya) pada suatu benda.

Demikian, semoga bermanfaat.