Peserta didik yang berbahagia, bila Anda memiliki kesulitan dalam pembelajaran fisika, gunakanlah halaman ini untuk bertanya. Kami akan berusaha menjawab setiap pertanyaan Anda.
Pembahasan: Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik Energi mekanik untuk sistem selalu tetap atau kekal Jawaban: E Soal No. 2 Sebuah mobil melakukan kerja (usaha) sebesar 800.000 joule untuk menempuh jarak 1 km dengan kelajuan tetap. Besar gaya yang dilakukan mobil itu adalah ... A. 200 N B. 500 N C. 600 N D. 800 N E. 1500 N Pembahasan: $\begin{aligned} W &= \vec{F}\cdot \vec{s}\\ 800.\hspace{-.2em}\cancel{000} &= F\cdot 1\hspace{-.2em} \cancel{000}\\ F &= 800\ \mathrm{N} \end{aligned}$ Soal No. 3 Usaha yang dilakukan anak tersebut untuk memindahkan benda sejauh 4 meter adalah ... A. 60 J B. 65 J C. 70 J D. 75 J E. 80 J Pembahasan: $\begin{aligned} W&= \color{red}{\vec{F}}\cdot\vec{s}\\ W&= \color{red}{F}s\color{red}{\cos\theta}\\ &=40\cdot 4\cdot \cos{60{}^{\circ}}\\ &=160\cdot 1/2\\ &=\mathrm{80\ J} \end{aligned}$ Soal No. 4 E. 140 J Pembahasan: $\begin{aligned} W &= \Delta E_p\\ &= m\cdot g \cdot \Delta h\\ &= m\cdot g \cdot (h_2-h_1)\\ &= 2\cdot 10 \cdot (5,5)\\ &= 110\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Soal No. 5 E. 600 J Pembahasan: $\begin{aligned} W &= \Delta E_p\\ &= m\cdot g \cdot \Delta h\\ &= m\cdot g \cdot (h_2-h_1)\\ &= 80\cdot 10 \cdot (1,5)\\ &= 1200\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Question Difficulty Level: MediumSoal No. 1 E. 0 J Pembahasan: Hati-hati jebakan, yang ditanyakan adalah usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ke tanah kembali. $\begin{aligned} W &= Fs \cos \theta\\ &= F_{\mathrm{grav}} \cdot s \cdot \cos 90{}^{\circ}\\ &= F_{\mathrm{grav}} \cdot s \cdot 0\\ &= 0 \end{aligned}$ Soal No. 2 E. 4 W Pembahasan: Persamaan untuk usaha adalah $\begin{aligned} W = Fs \cos \theta \end{aligned}$ Misal kita asumsikan $F$ memiliki besar yang sama, maka: $\begin{aligned} &W \sim s\ \mathrm{(berbanding\ lurus)}\\[0.5em] &\frac{W_2}{W_1}=\frac{s_2}{s_1}\\[0.5em] &\frac{W_2}{W_1}=\frac{0,5}{1}\\[0.5em] &W_2=0,5W_1 \end{aligned}$ Soal No. 3 E. 960 Pembahasan: $\begin{aligned} W &= \Delta E_p\\ 4900 &= m\cdot g\cdot \Delta h\\ 4900 &= 50\cdot 9,8\cdot \Delta h\\ \Delta h &= 10 \end{aligned}$ Soal No. 4 E. 602 J Pembahasan: Usaha yang terjadi pada benda tersebut melibatkan energi kinetik, melalui hubungan $W = \Delta E_k$, untuk mencari energi kinetik ini kita membutuhkan kecepatan akhir dan awal dari benda. Benda mula-mula diam, ini artinya $v_0 = 0$. Bagaimana dengan kecepatan akhirnya $(v_t)$? Perhatikan bahwa pada soal 'benda didorong selama 4 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s' dari sini kita dapat mengetahui kecepatan akhir benda dari persamaan GLBB: $\begin{aligned} v_t &= v_0 + at\\ &= 0 + 2\cdot 4\\ &= 8\ \mathrm{m/s} \end{aligned}$ sehingga kita dapat memasukkannya ke dalam hubungan persamaan usaha dan energi kinetik berikut ini $\begin{aligned} W &= \Delta E_k\\ &= (1/2)\cdot m \cdot (v_2^2 - v_1^2)\\ &= (1/2)\cdot 14 \cdot (8^2-0^2)\\ &= 7\cdot 64\\ &= 448\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Soal No. 5 E. 72 J Pembahasan: Untuk mencari usaha yang diubah menjadi energi kinetik dapat dicari melalui hubungan $W=\Delta E_k$, dari soal tersebut kita belum mengetahui kecepatan akhir dari benda. Kita manfaatkan persamaan GLBB berikut ini: $\begin{aligned} v_t &= v_0 + at\\ &= 0 + 3 \cdot 2\\ &= 6\ \mathrm{m/s} \end{aligned}$ karena kita telah mengetahui kecepatan akhirnya, kita dapat menggunakan hubungan usaha dan energi kinetik berikut ini: $\begin{aligned} W &= \Delta E_k\\ &= (1/2) \cdot m \cdot (v_2^2-v_1^2)\\ &= (1/2) \cdot 4 \cdot (6^2-0^2)\\ &= 72\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Soal No. 6 Sebuah mobil yang massanya 250 kg mula-mula diam bergerak di jalan raya dengan kecepatan 20 m/s. Jika gaya gesekkan mobil dengan jalan 100 N dan mobil telah bergerak sejauh 50 m. Gaya yang dikerjakan oleh mesin mobil tersebut adalah ... A. 900 N B. 1000 N C. 1100 N D. 1200 N E. 1300 N Pembahasan: Gaya yang dikerjakan oleh mesin mobil dapat dicari tahu menggunakan Hukum Newton II, yaitu $\sum F=ma$. Namun, kita belum mengetahui berapa percepatan dari mobil tersebut. Mari kita gunakan persamaan GLBB untuk mencari tahu percepatan mobil tersebut, $\begin{aligned} v_t^2 &= v_0^2 + 2as\\ 20^2 &= 0^2 + 2a\cdot 50\\ 400 &= 100a\\ a &= 4\ \mathrm{m/s^2} \end{aligned}$ selanjutnya hasil ini dapat kita proses dengan menggunakan Hukum Newton II yang di dalamnya melibatkan gaya gesek yang berlawanan arah dengan arah gerak dari mobil tersebut. Misal arah kanan positif: arah $F$ dan $a$, dan arah kiri negatif: arah $f_{gesek}$. Berikut ini adalah penyelesaiannya: $\begin{aligned} \sum F &= ma\\ F-f_{gesek} &= ma\\ F-100 &= 250\cdot 4\\ F &= 1100\ \mathrm{N} \end{aligned}$ Soal No. 7 E. 700 J Pembahasan: Sebenarnya soalnya ini agak rancu, karena ketinggian awal dari benda bisa berapa saja. Untuk mengerjakan soal ini, saya asumsikan ketinggian awal benda $(h_0)$ adalah 0 meter. Selanjutnya dapat kita proses menggunakan Hukum kekekalan energi mekanik: $\begin{aligned} EM_t &= EM_0\\ Ek_t + Ep_t &= Ek_0 + Ep_0\\ Ek_t + mgh_t &= (1/2) m v_0^2 + mgh_0\\ Ek_t &= (1/2)mv_0^2 + mg(h_0-h_t)\\ &= (1/2)\cdot 1 \cdot 40^2+ 1\cdot 10\cdot(0-20)\\ &= 800 - 200\\ &= 600\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Soal No. 8 E. 300 watt Pembahasan: $\begin{aligned} P &= \frac{W}{t} = \frac{\Delta E}{t} = \frac{\Delta E_k + \Delta E_p}{t} = \frac{0 + \Delta E_p}{t}\\[0.5em] &= \frac{\Delta Ep}{t}\\[0.5em] &= \frac{mg(h_2-h_1)}{t}\\[0.5em] &= \frac{20\cdot 10 \cdot (3-0)}{25}\\[0.5em] &= 24\ \mathrm{watt} \end{aligned}$ Question Difficulty Level: HardSoal No. 1 E. $4\ PM$ Pembahasan: $\begin{aligned} P &= \frac{W}{t} = \frac{\Delta E}{t} = \frac{\Delta E_k + \Delta E_p}{t} = \frac{\Delta E_k + 0}{t}\\[0.5em] P &= \frac{\Delta E_k}{t}\\[0.5em] P &= \frac{(1/2)M(v_t^2-v_0^2)}{t}\\[0.5em] P &= \frac{(1/2)M(v_t^2-0^2)}{2}\\[0.5em] v_t^2 &=4P/M\\[0.5em] v_t &= 2\sqrt{P/M} \end{aligned}$ Soal No. 2 A. 60 J B. 65,3 J C. 294 J D. 300 J E. 588 J Pembahasan: Mari kita gambar terlebih dahulu diagram bebasnya: Dapat dilihat pada gambar di atas bahwa gaya berat $Z$ memiliki vektor perpindahan ke arah bawah sebesar $mg\sin \theta$ sehingga $\begin{aligned} W &= F_Z\cdot \Delta s\\ W &= mg\sin \theta\ \Delta s\\ W &= 20\cdot 9.8 \cdot \sin 30^{\circ} \cdot 3\\ W &= 294\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Soal No. 3 E. 0,6 m Pembahasan: Pertama-tama mari kita cari dahulu massanya: $\begin{aligned} W &= 40\ \mathrm{N}\\ mg &= 40\\ m\cdot 10 &= 40\\ m &= 4\ \mathrm{kg} \end{aligned}$ Kemudian kita gunakan Hukum kekekalan energi mekanik, dimana: Keadaan (I): balok akan menekan pegas $(E_k \neq 0, E_{p\ pegas} = 0)$ Keadaan (II): balok menekan pegas dan berhenti $(E_k = 0, E_{p\ pegas} \neq 0)$ $\begin{aligned} EM_t &= EM_0\\ Ek_t + Ep_t &= Ek_0 + Ep_0\\ Ek_t - Ek_0 &= Ep_0 - Ep_t\\ \cancel{(1/2)}m(v_t^2-v_0^2) &= \cancel{(1/2)}k(x_0^2-x_t^2)\\ 4\cdot(0^2-2^2) &= 100 \cdot (0-x_t^2)\\ -16 &= -100\cdot x_t^2\\[0.5em] x_t^2 &= \frac{4}{25}\\[0.5em] x_t &= 2/5 = 0,4\ \mathrm{m} \end{aligned}$ Soal No. 4 Sebuah benda bergerak dengan laju 10 m/s saat mulai melewati suatu bidang kasar dan kemudian benda berhenti setelah menempuh jarak 10 m, koefisien gesek kinetis bidang kasar dengan benda adalah ... A. 0,2 B. 0,3 C. 0,5 D. 0,6 E. 0,7 Pembahasan: $\begin{aligned} W &= \Delta E_k \rightarrow (E_p = 0)\\ -F_{gesek} \ \Delta s &= Ek_t - Ek_0\\ -\mu_k N\ \Delta s &= (1/2)m(v_t^2-v_0^2)\\ -\mu_k \cancel{m} g \ \Delta s &= (1/2)\cancel{m}(0^2-v_0^2)\\[0.5em] -\mu_k &= -\frac{v_0^2}{2g\ \Delta s}\\[0.5em] \mu_k &= \frac{\cancel{10^2}}{2\cdot \cancel{10}\cdot \cancel{10}}\\[0.5em] \mu_k &= 0,5 \end{aligned}$ Soal No. 5 A. 2 B. 4 C. 6 D. 8 E. 10 Pembahasan: $\begin{aligned} \mathrm{Usaha} &= \mathrm{luas\ di\ bawah\ grafik}\\ W &= \mathrm{luas\ trapesium}\\[0.5em] &= \frac{(7+3)\cdot 8}{2}\\[0.5em] &= 40\ \mathrm{J} \end{aligned}$ Kemudian kita gunakan hubungan persamaan usaha dan energi: $\begin{aligned} W &= \Delta E_k \rightarrow \Delta E_p = 0\\ W &= (1/2)m(v_t^2-v_0^2)\\ 40 &= (1/2)\cdot 20\cdot(v_t^2-0)\\ v_t^2 &= 4\\ v_t &= 2\ \mathrm{m/s} \end{aligned}$ Soal No. 6 Sebuah pompa air dapat menaikkan 15 liter air tiap menit dari sumur yang dalamnya 6 m. Air disemburkan oleh pompa ini dengan kecepatan 8 m/s. Daya pompa tersebut adalah ... A. 20 W B. 23 W C. 25 W D. 27 W E. 30 W Pembahasan: $\begin{aligned} P &= \frac{W}{t} = \frac{\Delta E}{t} = \frac{\Delta E_k + \Delta E_p}{t}\\[0.5em] &= \frac{(1/2)m(v_t^2-v_0^2) + mg(h_t-h_0)}{t}\\ \mathrm{\color{magenta}{note\hspace{-.2em}:}}&\\ \rho &= \frac{m}{V}\rightarrow m = \rho V\\ V &= 15\ \mathrm{liter} = 15\times 10^{-3}\ \mathrm{m^3}\\ \rho_{air} &= 1000\ \mathrm{kg/m^3}\\ t &= 1\ \mathrm{menit} = 60\ \mathrm{s}\\ \mathrm{\color{magenta}{Jadi\hspace{-.2em}:}}&\\ m &= 1000\cdot 15\times 10^{-3} = 15\ \mathrm{kg}\\ \mathrm{\color{magenta}{masukkan\hspace{-.2em}:}}&\\ P &= \frac{(1/2)\cdot 15\cdot (8^2-0^2) + 15\cdot 10\cdot(6-0)}{60}\\ P &= \frac{480 + 900}{60}\\ P &= 23\ \mathrm{watt} \end{aligned}$ Soal No. 7 Bandul mencapai ketinggian maksimum 0,5 m, jika massa tali diabaikan maka laju bandul di titik B adalah ... m/s A. 1 B. 2 C. 3 D. √10 E. √20 Pembahasan: $\begin{aligned} EM_A &= EM_B\\ Ek_A + Ep_A &= Ek_B + Ep_B\\ 0 + \cancel{m}gh_A &= (1/2)\cancel{m}v_B^2+0\\ v_B &= \sqrt{2gh_A}\\ &= \sqrt{2\cdot 10\cdot 0,5}\\ &= \sqrt{10}\ \mathrm{m/s} \end{aligned}$ Soal No. 8 E. 5500 Pembahasan: Kita cari terlebih dahulu massa airnya $\begin{aligned} \rho &= m/V\\ m &= \rho V =\rho_{air}V = 1000\cdot 10 = 10000\ \mathrm{kg} \end{aligned}$ Kemudian kita cari daya rata-ratanya $\begin{aligned} P &= \frac{W}{t} = \frac{\Delta E}{t} = \frac{\Delta E_p}{t} \rightarrow E_k=0\\[0.5em] &= \frac{mg\ \Delta h}{t}\\[0.5em] &= \frac{10000\cdot 10\cdot (20-0)}{1}\\[0.5em] &= 2.000.000\ \mathrm{watt} \end{aligned}$ ini adalah generator ideal (efisiensi 100%), sedangkan pada soal efisiensi generator tersebut adalah 55%, sehingga: $\begin{aligned} P &= 55\%\cdot 2.000.000\\ &= 1.100.000\ \mathrm{watt}\\ &= 1100\ \mathrm{kwatt} \end{aligned}$ Soal No. 9 Pembahasan: Daya yang hilang $(P_{loss})$ dalam mesin dapat dicari dengan mencari selisih antara daya yang masuk $(P_{in})$ dan daya yang keluar $(P_{out})$. Kita cari tahu dulu daya yang masuk dan keluarnya, $\begin{aligned} P_{in} &= \frac{W}{t} = \frac{50.000}{1} = 50.000\ \mathrm{watt}\\ \\ \eta &= \frac{P_{out}}{P_{in}}\cdot 100\%\\[.5em] 4\hspace{-.2em}\cancel{0\%} &= \frac{P_{out}}{50.00\hspace{-.2em}\cancel{0}}\cdot 1\hspace{-.2em}\cancel{0}\hspace{-.5em}\cancel{0\%}\\[.5em] P_{out} &= 20.000\ \mathrm{watt} \end{aligned}$ sehingga daya yang hilangnya adalah $\begin{aligned} P_{loss} &= P_{in} - P_{out}\\ &= 50.000 - 20.000\\ &= 30.000\ \mathrm{watt}\\ &= 3\times 10^4 \ \mathrm{watt} \end{aligned}$ Soal No. 10 E. 18,7 cm Pembahasan: Kita gambar terlebih dahulu ilustrasi dan diagram bebas dari benda tersebut, Kita gunakan Hukum kekekalan energi mekanik: $\begin{aligned} Em_t &= Em_0\\ Ep_t + Ep_{p_t} &= Ep_0 + Ep_{p_0}\\ 0 + (1/2)kx_t^2 &= mgh_0 + 0 \end{aligned}$ untuk mencari ketinggian mula-mula, kita dapat menggunakan rumus sinus, yaitu sin θ = depan/miring = Δh/s sehingga didapatkan Δh = h0 = s sin θ. Kita substitusi ke persamaan terakhir, $\begin{aligned} (1/2)kx_t^2 &= mgs\sin \theta\\[.5em] x_t^2 &= \frac{2mgs\sin \theta}{k}\\[.5em] x_t^2 &= \frac{2\cdot 1\cdot 10 \cdot 3 \cdot \sin 30^{\circ}}{900}\\[.5em] x_t &= 0,187\ \mathrm{m}\\ x_t &= 18,7\ \mathrm{cm} \end{aligned}$
Hi, salam kenal! Link ini mengenai saya. |