XI LINTAS MINAT F (Sm1)

SMAN 3 – MP Fisika
File code: LM-XI-WS-Sm1
Nama : ………….…………..........
Kelas : …………
Worksheet F
(USAHA DAN ENERGI)
USAHA (WORK)
Usaha yang dilakukan suatu gaya didefinisikan sebagai hasil kali gaya dan
perpindahan disertai cos sudut apit antara gaya dan perpindahan tersebut.
dimana: W
F
s

=
=
=
=
usaha ( J)
besar gaya yang bekerja (N)
besar perpindahan (m)
besar sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan
Contoh:
F=6N
(a)
600
s=2m
Usaha yang dilakukan gaya F adalah:
W = ………
(b)
Sebuah bola menggelinding di atas lantai dari posisi A ke posisi B.
V
s
w
w
Usaha yang dilakukan gaya berat w adalah:
W = …………
1
(c)
s=2m
f=1N
Usaha yang dilakukan gaya gesek f adalah:
W = ………
ENERGI POTENSIAL (EP)
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya. Di antara
jenis-jenis energi potensial adalah:
(1) Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi suatu benda dapat ditulis sebagai:
Dengan g = percepatan gravitasi di permukaan bumi
(2) Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas ketika simpangannya x dari titik setimbang adalah:
Dimana k = konstanta pegas (N/m)
2
ENERGI KINETIK (EK)
Energi kinetik suatu benda bermassa m dan berkecepatan v adalah:
v
m
ENERGI MEKANIK (EM)
Energi mekanik suatu benda adalah jumlah dari energi potensial dan energi
kinetik benda tersebut.
EM = EP + EK
HUB. USAHA & ENERGI KINETIK
Usaha yang dilakukan suatu gaya pada suatu benda mengakibatkan
perubahan energi kinetik benda tersebut.
Catatan : Hubungan ini berlaku umum untuk semua gaya.
HUB. USAHA & ENERGI POTENSIAL
Usaha yang dilakukan suatu gaya pada suatu benda mengakibatkan minus
perubahan energi potensial benda tersebut.
Catatan: Hubungan ini tidak berlaku untuk jika ada gaya gesekan.
3
TEOREMA KONSERVASI ENERGI MEKANIK
EM
awal
 EM
akhir
EP
 EK
 .......... .......... .......... ....
awal
awal
(INGAT: rumus ini berlaku
jika tak ada gaya gesek!)
Soal Latihan
1. Sebuah balok bermassa 4 kg terletak di atas lantai yang kasar (dengan k =
0,5), ditarik dengan tali dengan gaya F sebesar 50 N dan membentuk sudut
370 terhadap arah horizontal. Balok bergeser dari A ke B yang berjarak 5
meter.
F = 50 N
370
s=5m
fk
A
B
Tentukan:
(a) besar usaha yang dilakukan gaya F untuk gerak dari A ke B.
(b) besar usaha yang dilakukan gaya gesek untuk gerak dari A ke B.
(c) besar usaha yang dilakukan gaya berat balok untuk gerak dari A ke B
(d) besar usaha yang dilakukan gaya normal untuk gerak dari A ke B
(e) kecepatan balok ketika berada di B
4
2. Balok bermassa 10 kg berada di atas lantai
licin. Balok diberi gaya F = 25 N membentuk
sudut 370 terhadap arah mendatar seperti
gambar. Setelah menggeser ke kanan sejauh 2
m maka usaha yang telah dilakukan gaya F
sebesar…. N
3. Sebuah berlian kecil dilempar dari tanah ke atas dengan kecepatan awal 40
m/s. Jika g = 10 m/s2, dengan menggunakan konservasi energi mekanik,
carilah:
a. ketinggian maksimum berlian
b. kecepatan berlian ketika berada pada ketinggian setengah ketinggian
maksimum
4. Suatu partikel bermassa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga
kecepatan pada saat lepas dari bibir meja = 2 m/s seperti pada gambar di
samping. Energi mekanik partikel pada saat ketinggiannya = 1 m adalah ....J
Anggap g = 10 m/s2.
5
5. Sebuah benda bermassa 4 kg, mulamula diam, kemudian bergerak lurus
dengan percepatan 3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah
2 detik adalah ....
A. 6 J
B. 12 J
C. 24 J
D. 48 J
E. 72 J
6. Sebuah balok bermassa 4 kg memiliki kecepatan 15 m/s. Kemudian
balok tersebut melewati bidang kasar sejauh 14,4 m sehingga kecepatannya
tinggal 9 m/s. Berapakah besar gaya yang bekerja pada balok tersebut?
7. Sebuah pistol mainan bekerja dengan prinsip pegas. Mula-mula pistol
dikokang, yakni peluru diletakkan pada ujung pegas dan ditekan sejauh x= 5
cm. Pegas yang digunakan mempunyai konstanta 500 N/m. Massa peluru 10
gram. Jika pistol ditembakkan, hitunglah kecepatan peluru keluar dari pistol!
6