);

Contoh soal usaha serta pembahasan

Postingan ini membahas contoh soal usaha serta pembahasannya atau penyelesaiannya. Usaha adalah hasil kali antara gaya searah perpindahan dengan besar perpindahan. Selain itu, usaha dapat dinyatakan sebagai perubahan energi potensial atau perubahan energi kinetik. Rumus yang berlaku pada usaha sebagai berikut:

  • W = F . s . cos θ
  • Wvertikal ke atas = +ΔEp = mgh2 – mgh1 = mg (h2 – h1)
  • Wjatuh bebas= -ΔEp = – mg (h2 – h1)
  • W = 1/2 mv22 – 1/2 mv12 = 1/2 m (v22 – v12)

Keterangan:

  • W = usaha (Joule)
  • F = gaya (N)
  • s = perpindahan
  • θ = sudut antara F dengan s
  • m = massa (kg)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
  • h = ketinggian (m)
  • v = kecepatan (m/s)

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dan pembahasan dibawah ini.

Contoh soal 1

Seorang anak menarik benda bermassa 2 kg dengan gaya 80 N dengan sepotong tali dan membentuk sudut 60° seperti gambar dibawah ini.

Benda ditarik dengan gaya F
Benda ditarik dengan gaya F

Usaha yang dilakukan anak tersebut untuk memindahkan benda sejauh 5 meter adalah…

A. 400 J

B. 200 J

C. 120 J

D. 80 J

E. 40 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 2 kg
  • F = 80 N
  • s = 5 m
  • θ = 60°

Cara menghitung usaha anak sebagai berikut:

  • W = F . s . cos
  • W = 80 N . 5 m . cos 60°
  • W = 400 N.m . 1/2 = 200 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 2

Sebuah mesin derek mengangkut sebuah mobil. Usaha yang dilakukan mesin derek sebesar 25.000 J. Tali penarik mobil membentuk sudut 45° dan mesin derek berhasil memindahkan mobil sejauh 100 m. Gaya yang dilakukan mesin derek pada mobil sebesar…
A. 100 2   N
B. 125 2   N
C. 150 2   N
D. 200 2   N
E. 250 2   N

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • W = 25.000 J
  • θ = 45°
  • s = 100 m

Cara menghitung gaya mesin derek pada mobil sebagai berikut:

→ W = F . s . cos θ
→ F =
W
s . cos 45°

→ F =
25.000 J
100 m . 1/2 2  
= 250 2   N

Soal ini jawabannya E.


Contoh soal 3

Untuk menarik balok dengan posisi seperti gambar diperlukan gaya 22 N.

Balok ditarik dengan gaya F
Balok ditarik dengan gaya F

Dengan diberi usaha 33 J, balok bergeser 3 m ke kanan. Sudut θ pada gambar tersebut adalah…
A. 60°
B. 57°
C.45°
D. 37°
E. 30°

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • F = 22 N
  • W = 33 J
  • s = 3 m

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

→ W = F . s . cos θ
→ cos θ =
W
F . s

→ cos θ =
33 J
22 N . 3 m
= 1/2
→ θ = 60°

Soal ini jawabannya A.


Contoh soal 4

Sebuah batu yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 100 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 maka usaha yang dilakukan gaya berat batu sampai ketinggian 80 m adalah…

A. 1600 J

B. 400 J

C. 100 J

D. 20 J

E. 10 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 2 kg
  • h1 = 100 m
  • h2 = 80 m
  • g = 10 m/s2

Cara menghitung usaha pada soal ini sebagai berikut:

  • W = – mg (h – h)
  • W = – 2 kg . 10 m/s (80 m – 100 m)
  • W = – 20 N . – 20 m = 400 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 5

Seorang pekerja menarik ember berisi air yang bermassa 5 kg yang diikat dengan tali, dari ketinggian 5 m sampai ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, usaha yang harus dilakukan pekerja adalah…

A. 250 J

B. 750 J

C. 1000 J

D. 1500 J

E. 1700 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • W = mg (h2 – h1)
  • W = 5 kg . 10 m/s2 (20 m – 5 m)
  • W = 50 N . 15 m = 750 Joule

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 6

Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A dilantai atas ke jendela B dilantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 m/s2). Berapa besar usaha untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut?.

A. 50 J

B. 25 J

C. 20 J

D. 15 J

E. 5 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • W = – mg (h – h)
  • W = – 1 kg . 10 m/s (- 2,5 m) = 25 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 7

Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam diatas lantai licin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s2. Besar usaha yang terjadi adalah…

A. 360 J

B. 180 J

C. 60 J

D. 30 J

E. 20 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 10 kg
  • t = 3 s
  • a = 2 m/s2
  • v1 = 0

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • v2 = v1 + a . t = 0 + 2 m/s2 . 3 s = 6 m/s
  • W = 1/2 m (v22 – v12)
  • W = 1/2 . 10 kg . (62 – 02) m2/s2
  • W = 180 J

Soal ini jawabannya B.


Contoh soal 8

Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s (g = 10 m/s2). Usaha yang dilakukan gaya berat pada saat mencapai ketinggian maksimum adalah…

A. 500 J

B. 50 J

C. 25 J

D. 2,5 J

E. 5,0 J

Pembahasan / penyelesaian soal

Pada soal ini diketahui:

  • m = 500 gr = 0,5 kg
  • v1 = 10 m/s
  • v2 = 0
  • g = 10 m/s2

Cara menjawab soal ini sebagai berikut:

  • W = – 1/2 m (v22 – v22)
  • W = – 1/2 . 0,5 kg (02 – 102) m2/s2
  • W = – 1/4 kg . – 100 m2/s2 = 25 J

Soal ini jawabannya C.

You cannot copy content of this page