Rangkuman
Jawab
Diketahui: P = 1.800 watt, F = 1.200 N, s = 50 m, dan t = 20 s. Efisiensi: Energi keluaran 100%
Energi masukan η = × = 100% (1.800 watt)(20 s) 100% 60% (1.200 N)(50 m) Pt Fs× = × = .
Usaha, Energi, dan Daya 83 Setelah mempelajari bab Energi, Usaha, dan Daya, Anda dapat
menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari. Jika Anda belum mampu menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari, Anda belum menguasai
Kaji Diri
materi bab Energi, Usaha, dan Daya dengan baik. Rumuskan materi yang belum Anda pahami, lalu cobalah Anda tuliskan kata-kata kunci tanpa melihat kata kunci yang telah ada dan tuliskan pula rangkuman serta peta konsep berdasarkan versi Anda. Jika perlu, diskusikan dengan teman-teman atau guru Fisika Anda. Energi Energi Potensial terbagi atas berlaku perpaduannya
P e t a
Konsep
Energi KinetikEnergi Mekanik Hukum KekekalanEnergi Mekanik
Usaha Daya dipakai untuk melakukan per satuan waktu disebut
A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dan kerjakanlah pada buku latihan Anda.
1. Untuk menarik sebuah balok dengan posisi seperti terlihat pada gambar, Ujang memerlukan gaya sebesar 22 N.
a. 10.000 J d. 1.250 J b. 5.000 J e. 0 J c. 2.500 J
7. Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah, dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Apabila gaya tahan rata-rata tanah 103 N, banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar rata dengan permukaan tanah adalah ....
a. 4 kali d. 8 kali b. 5 kali e. 10 kali c. 6 kali
8. Sebuah benda digantung bebas dengan panjang tali 2 m. Massa benda 100 gram dan percepatan gravitasi Bumi g = 10 m/s2. Kemudian, benda
tersebut diayun sehingga tali dapat membentuk simpangan maksimum sebesar 60° terhadap sumbu vertikal. Ini menunjukkan energi yang diberikan pada benda adalah ....
a. 0,25 J d. 2,0 J b. 0,50 J e. 2,5 J c. 1,0 J
9. 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 bola terhadap meja tepat sebesar 100 joule adalah …. a. 40 J d. 10 J
b. 60 J e. 140 J c. 80 J
10. Jika diberikan usaha sebesar 33 joule, balok bergeser sejauh 3 m ke kanan. Sudut α pada gambar tersebut adalah ….
a. 30° d. 53° b. 37° e. 60° c. 45°
2. Sebuah gaya F = (2i + 3j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = (4i + aj) m dan vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada koordinat Cartesian. Apabila usaha itu bernilai 26 J, nilai a sama dengan ....
a. 5 d. 8
b. 6 e. 1 2 c. 7
3. Sebuah benda yang beratnya 10 newton berpindah dalam arah horizontal sejauh 100 cm. Usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah ....
a. 1.000 joule d. 0,1 joule b. 100 joule e. nol c. 10 joule
4. Mesin pengangkat (derek) digunakan untuk meng- angkut 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 d. 20 kJ b. 10 kJ e. 50 kJ c. 15 kJ
5. Atun memindahkan bola besi dari bawah ke atas dengan menaiki anak tang- ga, seperti terlihat pada gambar. Jika massa bola sebesar 2 kg, g = 10 m/s2,
usaha yang dilakukan Atun sebesar ....
a. 20 J d. 80 J b. 40 J e. 100 J c. 60 J
6 . Jika gaya interaksi satelit dan Bumi pada orbit lingkaran adalah 10.000 N, besarnya usaha yang dilakukan Bumi terhadap satelit adalah ....
F
α
4 m
3 m
Sebuah balok bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam. Kemudian, balok dilepaskan dari puncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari-jari R. Balok meluncur pada bidang datar dan berhenti di titik C. Jika bidang lengkung tersebut licin, dan gaya gesek antara balok dan bidang datar adalah sebesar 8 N maka besarnya R adalah ….
a. 0,2 m d. 1,5 m b. 0,5 m e. 1,6 m c. 1,2 m
11. Apabila hukum kekekalan energi mekanik berlaku untuk suatu sistem, dapat dikatakan ....
a. energi kinetik sistem tidak berubah b. energi potensial sistem tidak berubah
c. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu bertambah
B C
A
R
3 m
Usaha, Energi, dan Daya 85
d. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu berkurang
e. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu tetap
12. Apabila Siswo bersepeda menuruni bukit tanpa mengayuh pedalnya dan besar kecepatan sepeda tetap, terjadi perubahan energi dari ….
a. kinetik menjadi potensial b. potensial menjadi kinetik c. potensial menjadi kalor d. kalor menjadi potensial e. kinetik menjadi kalor
13. Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kecepatannya menjadi dua kali kecepatan semula, energi kinetiknya menjadi .… a. 1
2T d. 4 T
b. T e. 16 T c. 2 T
14. Benda bermassa 5 kg yang mula-mula diam, dipercepat oleh suatu gaya tetap sebesar 10 N. Setelah menempuh jarak 9 m, kelajuan benda tersebut menjadi ….
a. 118 m/s d. 4,5 m/s b. 36 m/s e. 3,6 m/s c. 6 m/s
15. Massa sebesar 2 kg digantung pada pegas yang mempunyai tetapan gaya 1.000 N/m sehingga mencapai keadaan diam setimbang. Usaha yang diperlukan untuk mengubah simpangan benda (dari posisi setimbangnya) dari 2 cm menjadi 8 cm adalah sebesar ….
a. 10 J d. 4 J b. 8 J e. 3 J c. 6 J
16. Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan peluru. Jika pistol yang sudah dalam keadaan terkokang, yaitu dengan menekan pegas pistol sejauh x, diarahkan dengan membuat sudut elevasi θ terhadap sumbu horizon- tal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Apabila massa peluru m dan percepatan gravitasi g, konstanta pegas adalah…
a. 2 2 2 cos mgh k x θ = d. 2 2 sin mgh k x θ = b. 2 2 2 sin mgh k x θ = e. 2 2 2 tg mgh k x θ = c. 2 2 cos mgh k x θ =
17. Air terjun yang tingginya 12 m menerjunkan air sebanyak 1.000 m3/s dan dimanfaatkan oleh Pem-
bangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Apabila percepatan gravitasi 9,8 m/s2 dan seluruh daya listrik terpakai
untuk memanaskan 1.000 m3 air, kenaikan suhu air
per sekon adalah .... (°C) a. 0,1 × 10–2
b. 2,8 × 10–2
c. 4,2 x 10–2
d. 28,0 × 10–2
e. 42,0 × 10–2
18. Sebuah mobil bermassa m memiliki mesin berdaya P. Jika pengaruh gesekan kecil, waktu minimum yang diperlukan mobil agar mencapai kecepatan v
dari keadaan diam adalah …. a. mv P b. 2 2P mv c. 2 P mv d. 2 2 mv P e. 2 mv P
19. Sebuah mesin pesawat terbang yang memiliki daya sebesar 7,5 MW mampu memberikan gaya dorong maksimum sebesar 25.000 N. Kecepatan maksimum pesawat terbang itu adalah ....
a. 200 m/s b. 250 m/s c. 300 m/s d. 325 m/s e. 350 m/s
20. Aliran air setinggi 20 m digunakan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Setiap sekon, air mengalir sebanyak 10 m3. Jika efisiensi generator
adalah 55% dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2,
daya rata-rata yang dihasilkan generator (dalam kW) adalah sebesar .... a. 110 b. 1.100 c. 2.200 d. 2.500 e. 5.500
1.
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan benar pada buku latihan Anda.
Grafik tersebut menyatakan besar gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 1 kg sehingga benda mengalami perpindahan sejauh 25 m. Jika benda mula-mula diam, berapakah besarnya kecepatan benda itu setelah berpindah sejauh 25 m?
2. Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan 4 m/s. Kemudian, benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30°. Apabila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, tentukanlah panjang lintasan bidang miring. 3. s(m) F(N) 10 0 15 25 A B C D
Benda bermassa 2 kg dilepaskan dari puncak seperempat lingkaran yang berjari-jari 2 m. Jika AB dan CD licin serta permukaan BC kasar dengan koefisien gesekan kinetik 0,2 m, tentukanlah: a. energi potesial benda di titik D;
b. posisi tertinggi yang dicapai benda pada lintasan AB;
c. berapa kali benda melintasi BC dan di mana benda akhirnya berhenti?
4. Sebuah benda jatuh bebas dari tempat yang tingginya 80 m. Jika energi potensial mula-mula besarnya 4.000 joule dan g = 10 m/s2, tentukan:
a. massa benda itu;
b. waktu benda sampai di tanah;
c. kecepatan benda tepat sebelum sampai di tanah;
d. energi kinetik benda tepat sebelum sampai di tanah.
5. Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di tanah. Benda itu ditarik secara vertikal ke atas dengan gaya 25 N selama 2 sekon, lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s2, berapakah energi kinetik
87 Pernahkah anda melihat seorang atlet golf yang memukul bola golf
dengan menggunakan tongkat sehingga bola tersebut terpental jauh sampai beberapa ratus meter? Seperti yang terlihat pada gambar, bola golf yang mulanya diam, akan bergerak dengan kecepatan tertentu, bukan? Peristiwa apa yang dialami bola golf tersebut? Tahukah Anda prinsip dasar yang menjelaskan peristiwa ini?
Peristiwa saat Anda memukul dan menendang benda, atau peristiwa tabrakan antara dua benda dapat dijelaskan dengan konsep Fisika, yaitu momentum dan impuls. Bagaimanakah konsep Fisika yang bekerja pada sebuah tabrakan mobil? Dalam hal apa sajakah konsep momentum dan impuls ini diterapkan?
Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, dalam bab ini akan dibahas materi momentum dan impuls, Hukum Kekekalan Momentum, serta aplikasi keduanya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
