21 Contoh soal energi terbarukan dan pembahasannya

Contoh soal energi terbarukan nomor 1

Balok bermassa 10 kg berada di atas lantai licin. Balok diberi gaya F = 25 N membentuk sudut 37^o terhadap arah mendatar seperti gambar.

Setelah menggeser ke kanan sejauh 2 m maka usaha yang telah dilakukan oleh gaya F sebesar …
A. 30 joule
B. 40 joule
C. 50 joule
D. 100 joule
E. 200 joule

Pembahasan

W = F . s . cos θ
W = 25 N . 2 m . cos 37^o
W = 50 . 0,8 joule
W = 40 joule

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal energi terbarukan nomor 2

Untuk memindahkan benda sejauh 10 m, gaya F melakukan usaha 250 joule. Besarnya gaya F adalah …
A. 5 N
B. 15 N
C. 25 N
D. 30 N
E. 50 N

Pembahasan

W = F . s . cos θ
250 joule = F . 10 m . cos 60^o
250 joule = F . 5 m
F = $\frac {250} {5}$ N = 50 N

Soal ini jawabannya E.

Contoh soal energi terbarukan nomor 3

Besarnya usaha yang diperlukan untuk mendorong suatu benda sejauh 10 m melalui lantai mendatar, apabila gaya gesekan yang harus ditentang 500 N (g = 10 m/s²) adalah …
A. 5000 joule
B. 1000 joule
C. 1500 joule
D. 2000 joule
E. 2500 joule

Pembahasan

W = F . s . cos θ
W = 500 N . 10 m . cos 0^o
W = 5000 . 1 joule
W = 5000 joule

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 4

Sebuah benda m = 3 kg bekerja gaya mendatar yang berubah terhadap jarak yang ditempuhnya, seperti grafik dibawah.

Dari posisi awal gaya tariknya nol kemudian naik menjadi 20 N saat menempuh jarak 3 m, setelah itu gaya yang bekerja tetap hingga S = 10 m. Jika arah gaya searah dengan perpindahannya maka usaha yang dilakukan gaya hingga menempuh jarak 7 m sebesar …
A. 110 joule
B. 135 joule
C. 140 joule
D. 170 joule
E. 200 joule

Pembahasan

W = luas trapesium
W = $\frac {1} {2}$ x jumlah sisi sejajar x tinggi
W = $\frac {1} {2}$ x (10 + 7) x 20 joule
W = 170 joule

Soal ini jawabannya D.

Contoh soal energi terbarukan nomor 5

Besarnya usaha untuk menggerakkan mobil (massa mobil dan isinya adalah 1.000 kg) dari keadaan diam hingga mencapai kecepatan 72 km/jam adalah … (gesekan diabaikan)
A. 1,25 x 10⁴ joule
B. 2,5 x 10⁴ joule
C. 2,00 x 10⁵ joule
D. 6,25 x 10⁵ joule
E. 4,00 x 10⁵ joule

Pembahasan

W = Ek₂ – Ek₁
W = $\frac {1} {2}$ mv₂² – $\frac {1} {2}$ mv₁²
W = $\frac {1} {2}$ m (v₂² – v₁²)
W = $\frac {1} {2}$ . 1000 kg ((20 m/s)² – (0 m/s)²)
W = 500 kg . 400 m²/s²
W = 200.000 joule = 2,0 x 10⁵ joule

Soal ini jawabannya C.

Contoh soal energi terbarukan nomor 6

Sebuah benda bermassa 4 kg, mula-mula 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

Pembahasan

v₁ = 0
v₂ = v₁ + at = 0 + 3 m/s² . 2 s = 6 m/s
W = $\frac {1} {2}$ m (v₂² – v₁²)
W = $\frac {1} {2}$ . 4 kg . ((6 m/s)² – (0 m/s)²)
W = 2 kg . 36 m²/s² = 72 J

Soal ini jawabannya E.

Contoh soal energi terbarukan nomor 7

Sebuah balok bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s diatas lantai yang kasar. Karena kekasaran lantai tersebut, kecepatan balok bisa turun menjadi 5 m/s setelah menempuh jarak tertentu. Perubahan energi kinetik balok sebesar …
A. turun 150 J
B. naik 150 J
C. turun 50 J
D. naik 50 J
E. naik 250 J

Pembahasan

W = Ek₂ – Ek₁
W = $\frac {1} {2}$ mv₂² – $\frac {1} {2}$ mv₁²
W = $\frac {1} {2}$ m (v₂² – v₁²)
W = $\frac {1} {2}$ . 4 kg kg ((5 m/s)² – (10 m/s)²)
W = 2 kg . (25 – 100) m²/s²
W = 2 kg . (-75) m²/s² = – 150 joule

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 8

Sebuah benda dengan massa 2 kg bergerak dengan energi kinetik 16 joule. Kecepatan benda tersebut adalah …
A. 4 m/s
B. 8 m/s
C. 32 m/s
D. 14 m/s
E. 10 m/s

Pembahasan

Ek = 1/2 m v²
16 joule = 1/2 . 2 kg . v²
16 joule = 1 kg . v²
v² = $\frac {16 joule} {1 kg}$ = 16 m²/s²
v = $\sqrt {16}$ m/s = 4 m/s

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 9

Mesin pengangkat (derek) digunakan untuk mengangkut sebuah benda yang massanya 1 ton sampai setinggi 5 meter (g = 10 m/s²). Usaha yang dilakukan oleh mesin untuk mengangkat benda tersebut adalah sebesar …
A. 5 kJ
B. 10 kJ
C. 15 kJ
D. 20 kJ
E. 50 kJ

Pembahasan

W = Ep₂ – Ep₁
W = mgh₂ – mgh₁
W = mg (h₂ – h₁)
W = 1.000 kg . 10 m/s² (5 m – 0 m)
W = 10.000 . 5 joule = 50.000 J = 5 kJ

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 10

Sebuah bola logam dengan massa 2 kg (g = 10 m/s²) dilemparkan ke atas dari ketinggian 2 m dari permukaan lantai. Besarnya energi potensial bola logam ketika usaha yang dilakukan gaya berat tepat sebesar 100 joule adalah …
A. 40 J
B. 60 J
C. 80 J
D. 100 J
E. 140 J

Pembahasan

W = Ep₂ – Ep₁
W = Ep₂ – mgh₁
100 J = Ep₂ – 2 kg . 10 m/s² . 2 m
100 J = Ep₂ – 40 J
Ep₂ = 100 J + 40 J = 140 J

Soal ini jawabannya E.

Contoh soal energi terbarukan nomor 11

Benda yang bermassa 700 gram dilemparkan ke atas hingga mencapai ketinggian 9 m. Perubahan energi potensial benda ketika berada pada ketinggian 5 m (g = 10 m/s²) adalah …
A. 28 J
B. 35 J
C. 42 J
D. 54 J
E. 63 J

Pembahasan

W = Ep₂ – Ep₁
W = mgh₂ – mgh₁
W = mg (h₂ – h₁)
W = 0,7 kg . 10 m/s² (9 m – 5 m)
W = 7 . 4 joule = 28 J

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 12

Suatu mesin melakukan usaha sebesar 3.600 J setiap selang waktu 1 jam. Mesin tersebut memiliki daya sebesar …
A. 1 watt
B. 10 watt
C. 100 watt
D. 10 kilowatt
E. 900 kilowatt

Pembahasan

P = $\frac {W} {t}$
P = $\frac {3.600 J} {3.600 s}$ = 1 watt

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 13

Sebuah balok dengan massa 1.800 gram (g = 10 m/s²) ditarik dengan gaya F = 18 N secara horizontal selama 4 sekon. Jika balok berpindah 2 m, daya yang dihasilkan adalah …
A. 3.600 W
B. 900 W
C. 225 W
D. 36 W
E. 9 W

Pembahasan

P = $\frac {W} {t}$
P = $\frac {F . s} {t}$
P = $\frac {18 N . 2 m} {4 s}$
P = 9 watt

Soal ini jawabannya E.

Contoh soal energi terbarukan nomor 14

Air terjun setinggi 20 m digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Setiap detik air mengalir 10 m³. Jika efisiensi generator 55% dan percepatan gravitasi = 10 m/s² maka daya rata-rata yang dihasilkan (dalam kW) adalah …
A. 110
B. 1100
C. 2200
D. 2500
E. 5500

Pembahasan

P = $\frac {\frac {55} {100} W} {t}$
P = $\frac {\frac {55} {100} mgh} {t}$
P = $\frac {\frac {55} {100} \rho Vgh} {t}$
P = $\frac {55} {100}$ . 1.000 kg/m³ . 10 m³ . 10 m/s² . 20 m
P = $\frac {55} {100}$ . 2.000.000 watt
P = 1.100.000 watt = 1.100 kW

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal energi terbarukan nomor 15

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 2 ^oC pada 0,5 gram air adalah …
A. 4 kal
B. 3 kal
C. 2 kal
D. 1 kal
E. 0,5 kal

Pembahasan

Q = m . c . ΔT
Q = 0,5 gram. 1 kal/g^oC . 2^oC
Q = 1 kal

Soal ini jawabannya D.

Contoh soal energi terbarukan nomor 16

Air sebanyak 100 gram yang memiliki temperatur 20 ^oC dipanaskan dengan energi 500 kalori. Jika kalor jenis air 1 kal/g^oC, temperatur air setelah pemanasan adalah …
A. 10 ^oC
B. 15 ^oC
C. 20 ^oC
D. 25 ^oC
E. 30 ^oC

Pembahasan

Q = m . c . ΔT
Q = m . c . (T₂ – T₁)
500 kal = 100 g . 1 kal/g^oC . (T₂ – 20 ^oC)
T₂ – 20 ^oC = $\frac {500} {100}$ ^oC = 5^oC
T₂ = 5 ^oC + 20 ^oC = 25 ^oC

Soal ini jawabannya D.

Contoh soal energi terbarukan nomor 17

Sebuah bola lampu listrik dibuat 220 V / 50 W, yang mana dari pernyataan-pernyataan berikut yang benar….
A. dayanya selalu 50 W
B. tegangan minimum diperlukan untuk menyalakan adalah 220 V
C. hambatannya 484 ohm
D. diperlukan aliran arus sebesar 5/22 ampere untuk menyalakannya
E. menghabiskan energi sebesar 50 joule dalam 1 detik bila dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V

Pembahasan

Soal ini jawabannya E, karena besar energi listrik sebagai berikut.

E = V . i . t
E = P . t
E = 50 watt . 1 s = 50 joule

Contoh soal energi terbarukan nomor 18

Suatu alat pemanas air dengan hambatan 5 Ohm digunakan untuk memanaskan air 0 ^oC sebanyak 1 dm³. Pemanas tersebut mampu mengubah 70% energi listrik menjadi energi kalor. Jika pemanas dihubungkan dengan sumber listrik 50 volt, maka waktu yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut, sehingga suhunya naik 50 ^oC adalah … sekon
A. 300
B. 600
C. 900
D. 1.200
E. 1.500

Pembahasan

70% energi listrik = energi kalor
$\frac {70} {100}$ $\frac {V^{2} . t} {R}$ = m . c . ΔT
$\frac {70} {100}$ $\frac {(50 volt)^{2} . t} {5 Ohm}$ = 1 kg . 4.200 J/kg^oC . 50 ^oC
350t = 210.000
t = $\frac {210.000} {350}$ s = 600 s

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal energi terbarukan nomor 19

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 40 m diatas tanah. Bila massa benda 2 kg dan g = 10 m/s², maka energi kinetik benda tepat 20 m diatas tanah adalah …
A. 400 J
B. 800 J
C. 1.600 J
D. 3.200 J
E. 1.400 J

Pembahasan

Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂
mgh₁ + 1/2 mv₁² = mgh₂ + Ek₂
2 . 10 . 40 + 1/2 . 2 . 02 = 2 . 10 . 20 + Ek₂
800 joule = 400 joule + Ek₂
Ek₂ = 800 – 400 = 400 joule

Soal ini jawabannya A.

Contoh soal energi terbarukan nomor 20

Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Besar energi potensial di titik tertinggi yang dicapai benda adalah …
A. 200 J
B. 250 J
C. 300 J
D. 350 J
E. 400 J

Pembahasan

Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂
mgh₁ + 1/2 mv₁² = Ep₂ + 1/2 mv₂²
5 . 10 . 0 + 1/2 . 5 . 10² = Ep₂ + 1/2 . 5 . 0²
0 + 250 = Ep₂ + 0
Ep₂ = 250 J

Soal ini jawabannya B.

Contoh soal energi terbarukan nomor 21

Sebuah partikel bermassa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja = 2 m/s seperti gambar dibawah.

Energi mekanik partikel pada saat ketinggiannya = 1 m adalah … (g = 10 m/s²)
A. 2 J
B. 10 J
C. 12 J
D. 22 J
E. 24 J

Pembahasan

Ep_A + Ek_A = Ep_B + Ek_B
mgh₁ + 1/2 mv₁² = EM_B
1 . 10 . 2 + 1/2 . 1 . 2² = EM_B
EM_B = 10 + 2 = 12 J

Soal ini jawabannya C.

21 Contoh soal energi terbarukan dan pembahasannya

Tinggalkan Balasan Batalkan balasan