Pada halaman ini akan dibahas mengenai Soal Konsep Usaha. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
Soal 1: 
Sebuah balok 2 kg didorong dengan gaya F = 40 N sejauh 2 m di sepanjang bidang miring dengan kemiringan 370. Jika permukaan kasar dan gaya gesek antara bidang miring dan balok adalah 10 N. Tentukan; (a) gaya F, (b) gaya normal, (c) gaya berat, (d) gaya gesek, dan (e) perubahan energi kinetik benda!
Jawab:
Gaya-gaya yang bekerja pada balok ditunjukkan seperti pada gambar di bawah ini!(a) Usaha oleh gaya F
WF = F.∆s cos θ = (40 N)(2 m) cos 00
WF = 80 J
(b) Usaha oleh gaya normal
N = mg cos 370 = 24 N
WN = N.∆s cos θ = (24 N)(2 m) cos 900 = 0 J
(c) Usaha oleh gaya berat
W = F.∆s cos θ
Wg = (w)(∆s) cos θ = (20 N)(2 m) cos 1270 = - 24 J
(d) Usaha oleh gaya gesek
W = F.∆s cos θ
Wf = (f)(∆s) cos 1800 = (20 N)(2 m) cos 1800 = - 40 J
(e) Perubahan energi kinetik,
∆EK = Wtotal= WF + Wf + Wg + WN = 80 J + (-40 J) + (-24 J) + 0 = 16 J
Solusi:
Usaha oleh gaya F;
WF = F.x = 20.5 = 100 joule
Usaha oleh gaya gesek
Wgesek = -Ff.x = -k.mg.x = -0,3.4.10.5 = -60 joule
Maka usaha total yang dikerjakan pada balok
Wtotal = Ftotal.x = (F-Ff).x = (20-0,3.4.10)5
Wtotal = 40 joule
Usaha oleh gaya F;
WF = F.x = 20.5 = 100 joule
Usaha oleh gaya gesek
Wgesek = -Ff.x = -k.mg.x = -0,3.4.10.5 = -60 joule
Maka usaha total yang dikerjakan pada balok
Wtotal = Ftotal.x = (F-Ff).x = (20-0,3.4.10)5
Wtotal = 40 joule
Soal 3: Grafik di bawah ini menunjukkan gaya yang bekerja pada sebuah balok versur perpindahan. Tentukan Usaha total yang dikerjakan pada balok!
Jawab:
Usaha merupakan lusa di bawah grafik F vs X!
usaha antara 0 - 5m:
W1 = 4.5 = 20 joule
Usaha antara 5 - 8m:
W2 = (6+4)/2.3 = 15 joule
Usaha antara 8 -11m:
W3 = 6.3/2 = 9 joule
Usaha antara 11-15m:
W4 = -5.4/2 = -10 joule
Wtotal = W1 + W2 + W3 + W4 = 20 + 15 + 9 + (-10)
Wtotal = 34 joule
Usaha merupakan lusa di bawah grafik F vs X!
usaha antara 0 - 5m:
W1 = 4.5 = 20 joule
Usaha antara 5 - 8m:
W2 = (6+4)/2.3 = 15 joule
Usaha antara 8 -11m:
W3 = 6.3/2 = 9 joule
Usaha antara 11-15m:
W4 = -5.4/2 = -10 joule
Wtotal = W1 + W2 + W3 + W4 = 20 + 15 + 9 + (-10)
Wtotal = 34 joule
Soal 4: Sebuah kotak 2 kg, dikerjakan gaya F1, F2 dan F3 dan berpindah sejauh 5 m. Dari ketiga gaya tersebut mana yang melakukan usaha?
Jawab:
Kotak berpindah dari A ke B, hanya F3 yang searah dengan perpindahan kotak, maka F3yang melakukan usaha sebesar
W3 = F3.x
W3 = 30.5 = 150 joule
Soal 4: Balok dengan massa 3 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s dari dasar bidang miring seperti gambar. Jika sampai titik B kecepatan balok menjadi 4 m/s. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya gesek.W3 = F3.x
W3 = 30.5 = 150 joule
Jawab:
Teorema usaha energy memberikan
EA = EB + Wgesek
Wgesek = 1/2.m.V2 - (mgh + 1/2mVL2)
Wgesek = 1/2.3.102 - (3.10.2+1/2.3.42)
Wgesek = 66 joule
Soal 5: Tiga gaya yang berbeda dikerjakan pada kotak dalam interval yang berbeda. Grafik di bawah ini menunjukkan energy kinetic yang diperoleh kotak dalam ketiga interval tersebut. Tentukan hubungan antara ketiga gaya itu!
dari grafik Ek vs posisi ditemukan bahwa
I. interval: F1 = (20 - 0)/(5 - 0) = 4N
II. interval: F2 = (30 - 20)/(10 - 5) = 2N
III. interval: F3 = (0 - 30)/(15 - 10) = -6N
Maka FIII>FI>FII
Soal 6: Sebuah balok dinaikan pada bidang miring 30o oleh 3 gaya seperti pada Gambar 7.2. F1 horisontal dan besarnya 40 N. F2 tegak lurus bidang miring dan besarnya 20 N serta F3 sejajar bidang miring dan besarnya 30N. Berapa kerja yang dilakukan setiap gaya bila balok naik sejauh 80 cm pada bidang miring.
Besar komponen F1 yang searah dengan arah perpindahan adalah
F1x= F1 cos 300 = (40 N)(cos 30) = 20√3 N,
Maka usaha yang dilakukan F1x adalah W = F1x.∆x cos 00(00 karena F1x searah dengan ∆x) = (20√3)(0,8) = 16√3 J
Usaha yang dilakukan oleh F2 adalah W2 = F2.∆x cos 900 = 0 J
Usaha yang dilakukan oleh gaya F3 adalah W3 = F3 ∆x cos 00 = (30 N)(0,8 m) = 24
Tidak ada komentar:
Posting Komentar