Materi Smp Kelas 7 Bab Vii (usaha Dan Energi)

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 119 MATERI FISIKA SMP

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd BAB VII USAHA DAN ENERGI Pembelajaran ini bertujuan agar Anda dapat : Menunjukkan hubungan usaha, gaya dan perpindahan Menjelaskan kaitan antara energi dan usaha Menunjukkan hubungan antara daya, kecepatan dan usaha Menunjukkan penerapan daya dalam kehidupan sehari-hari

Dalam konsep Fisika disebut ada usaha apabila ada resultan gaya tetap dan ada perpindahan pada arah garis kerja gaya. Sepeda motor pada gambar tidak melakukan usaha karena masih statis di tempat, sungguhpun mesinnya telah dihidupkan. Jika sepeda motor telah dikendarai menempuh perpindahan dan selama itu ada resultan gaya tetap dikatakan sepeda motor melakukan usaha. Namun bila dikendarai dengan kelajuan tetap, sungguhpun ada perpindahan dikatakan sepeda motor tidak melakukan usaha, karena resultan gaya bernilai nol atau tidak ada perubahan energi kinetik. Dalam bab ini akan dipahami tentang usaha dan energi.

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 120

A. Menunjukkan Hubungan Usaha, Gaya dan Perpindahan Usaha Oleh Resultan Gaya Tetap Ilmuwan menemukan bahwa energi berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya melalui tiga cara, yaitu usaha (kerja), kalor (panas), dan radiasi. Usaha/kerja dalam kehidupan sehari-hari adalah mengerjakan sesuatu. Usaha/kerja dalam fisika diartikan sebagai mengubah energi. Perubahan energi yang di dalamnya terdapat penerapan gaya itulah yang disebut usaha atau kerja. Usaha/kerja juga mempunyai satuan joule dalam sistem SI dan merupakan besaran skalar seperti halnya energi. Dalam setiap gejala fisis, kerja (work) adalah hasil kali resultan gaya (force) dan perpindahan (separation), dapat dirumuskan sebagai W=∑F.s Dalam hal ini resultan gaya dianggap selalu bernilai tetap, sehingga usaha yang dihasilkan adalah usaha yang ditimbulkan oleh gaya tetap Besar usaha dapat ditentukan melalui grafik hubungan F – s. Perhatikan grafik berikut ini, sumbu y menunjukkan besar gaya F dan sumbu x menunjukkan besar perpindahan s. F

S Usaha yang dilakukan oleh gaya tetap F adalah W = F.s, hal itu setara dengan luas bidangsegi empat yang dinaungi kurva/garis F. Pada grafik tersebut tampak bahwa W = Luas bidang Usaha dapat bernilai nol bila salah satu atau kedua variabelnya yaitu resultan gaya dan perpindahan bernilai nol. Sebagai contoh , orang yang mendorong almari yang sangat berat, tidak melakukan usaha bila almari tidak bergeser, sekuat apapun Ia mendorong. Gambar 7.1. Orang yang mendorong benda yang terlalu berat hingga tidak ada perpindahan benda yang didorong, dinyatakan bahwa usaha W = 0

Demikian pula pada orang yang mendorong tembok, karena tidak ada perpindahan atau s = 0 maka dapat dikatakan bahwa usaha W = 0. Usaha juga dapat bernilai nol pada kasus benda yang bergerak lurus beraturan (GLB). Misalnya sebuah kereta ekspres pada rentang waktu tertentu mempertahankan kecepatannya dengan kelajuan konstan (v = tetap). Walaupun kereta itu berpindah menempuh jarak tertentu dikatakan tidak melakukan usaha (W =0) karena resltan gaya nol (∑ F = 0). Usaha juga dapat bernilai nol apabila tidak ada gaya bekerja pada arah perpindahan. Misalnya, seorang atlet angkat besi yang sedang mengangkat beban, karena s = 0 maka dikatakan usaha yang dilakukan nol (W = 0). Seorang pedagang asongan di terminal bus yang berjalan sambil mengangkat barang dagangan dalam kotak, dikatakan W = 0 karena walaupun perpindahan kotak ada namun ∑ F yang searah perpindahan kotak bernilai 0, artinya hanya berlaku gaya berat ke bawah yang tidak memiliki proyeksi gaya searah perpindahan kotak.

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 121

Gambar 7.2. Pedagang asongan menjinjing kotak berisi dagangannya, pada arah perpindahan kotak dinyatakan bahwa usaha W = 0

Usaha Oleh Resultan Gaya Tidak Tetap Usaha yang ditimbulkan oleh gaya yang berubah-ubah dengan arah yang tetap dapat ditemukan pada kejadian balok yang diikat pada pegas kemudian ditarik ke bawah sejauh x dan dilepaskan. Pada saat tepat akan dilepaskan usaha pada kedudukan itu adalah W = ½ k x2 Bola akan bergerak keatas sampai pegas memampat maksimum dan akan bergerak kembali ke arah berlawanan sampai pegas meregang maksimum, begitu seterusnya.

Gambar 7.3. Usaha oleh gaya yang berubah pada sistem balok terikat pada pegas

Besar gaya pada pegas dapat dihitung dengan hukum Hooke yaitu F = k.y Usaha pada posisi balok tertentu dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut. W = ½ k y2 Dimana k adalah konstanta pegas, sedangkan x adalah simpangan maksimum dan y adalah pertambahan panjang pegas terhadap kedudukan seimbangnya (pada saat y = 0). UJI KOMPETENSI 1. Seseorang seberat 600 newton menaiki tangga sebuah bangunan yang berada 20 m di atas lantai. Berapa besar usaha yang harus dilakukan orang itu ? 2. Sebuah benda beratnya 10 N, berpindah dalam arah horisontal sejauh 100 cm, tentukan usaha yang dilakukan gaya berat ! 3. Sebuah gaya mendatar sebesar 100 N menarik sebuah gerobak di atas lantai tanpa gesekan. Berapa usaha yang dilakukan jika gerobak berpindah sejauh 5 meter ? 4. Seorang anak seberat 80 N berada di lantai, kemudian diangkat oleh Bapaknya sampai ketinggian 2 meter. Berapa usaha yang dilakukan pada anak tersebut ?

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 122 5. Grafik antara gaya F yang bekerja pada benda terhadap perpindahan s tampak seperti gambar berikut ini. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut? F(N) 6

0

5

8

s(m)

6. Manusia Laba-laba sedang merayap dinding gedung vertikal karena kehabisan sawang. Ia memulai merayap dari ketinggian 10 meter menuju ketinggian 60 meter. Bila massanya 75 kg, berapa usaha yang dilakukan oleh Manusia Laba-laba itu ? 7. Gaya sebesar 50 N diberikan kepada sebuah gerobak sehingga gerobak berpindah sejauh 20 meter. Hitunglah usaha yang dikenakan pada gerobak ! 8.

Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200 N/m ditarik dengan gaya 400 N. Berapa usaha yang diperlukan untuk maksud tersebut ?

9 . Mobil Karimun memiliki gaya mesin 5000 N bergerak sejauh 50 meter. Hitung usaha yang dilakukan mesin mobil !

10. Adik membantu Kakak mendorong peti kayu yang berat hingga peti dapat bergeser sejauh 10 meter. Bila gaya tarik Kakak 50N dan gaya dorong Adik 20 N, tentukan usaha yang dilakukan mereka terhadap peti.

B. Menjelaskan Kaitan Antara Energi dan Usaha Teorema usaha-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja dapat ditentukan sebagai berikut. W = F.s W = m a.s W = ½ m.2as 2 2 2 Karena v 2 = v 1 + 2as dan 2as = v 2 - v21 maka W = ½ m (v22 - v21) W = ½ m v22 - ½ m v21 W = ∆Ek Sedangkan teorema kerja-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi potensial gravitasi saja dapat ditentukan sebagai berikut.

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 123 W = ∆Ep W = mgh2 - mgh1 Sehingga dapat diberlakukan persamaan umum sebagai berikut; ∑ F . s = ∆Ek = ∆Ep

WARTA SAINS ROKET YANG DILUNCURKAN OLEH NEGARA-NEGARA YANG MAJU DALAM BIDANG TEKNOLOGI HARUS MENGAWALI PELUNCURANNYA DENGAN ESCAPE VELOCITY (KECEPATAN LEPAS) ATAU MENGGUNAKAN GAYA DORONG YANG SANGAT BESAR. HAL ITU MEMUNGKINKAN MELAWAN GRAVITASI BUMI SEHINGGA ROKET DAPAT BERGERAK VERTIKAL KE ATAS MENEMBUS LAPISAN ATMOSFER. PENDORONG ROKET DIBUAT BERTINGKAT AGAR ROKET DAPAT MELANJUTKAN PERJALANAN KE ORBIT YANG DITENTUKAN.

UJI KOMPETENSI 1. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s, kemudian pada benda bekerja gaya sebesar 10 N searah gerak benda, tentukan energi kinetic benda setelah menempuh jarak 5 meter ! 2. Sebuah benda bermassa 1 kg berada di atas meja yang tingginya 80 cm. Berapa perubahan energi potensial benda jika dinaikkan 50 cm dari atas meja? 3. Seseorang yang menaikkan batu bermassa 4 kg setinggi 6 meter. Hitunglah usaha yang dilakukan orang itu ! ( g = 10 m/s2 ) 4. Suatu mobil saat mulai direm kecepatannya 54 km/jam, hingga mobil bergerak diperlambat beraturan dengan perlambatan 25 ms-2. Tentukan jarak yang ditempuh mobil setelah berhenti ! 5. Sebuah benda bermassa 2 kg, mula-mula bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Setelah kecepatannya berubah menjadi 8 m/s, berapa usaha yang dilakukan benda? 6. Seorang pemain ski dengan berat 400 newton meluncur menuruni bukit es yang memiliki ketinggian 80 m dari dasar bukit. Jika g = 10 m/s 2, hitunglah besar kecepatan pemain ski saat sampai di dasar bukit ! 7. Sebuah benda bermassa 5 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m, berapa energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 5 meter dari atas tanah ?

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 124 8. Sebuah benda massanya 5 kg, mula-mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Kemudian ditarik dengan gaya berlawanan sampai berhenti pada jarak 100 m. Hitunglah gaya tarik tersebut ! 9. Buah kelapa jatuh bebas dari pohonnya setinggi 20 meter. Tentukan kecepatan sewaktu mencapai tanah (g = 10 m/s2) 10. Sebuah benda bermassa 5 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 meter. Berapa energi kinetik benda pada saat mencapai ketinggian 10 m, g = 10 m/s2. Pekerjaan Rumah 1. Carilah sedikitnya tiga peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang dapat dianggap sebagai contoh penerapan hukum kekekalan energi mekanik ! 2. Pesawat tempur sedang menukik dari ketinggian 5000 m ke ketinggian 3000 m dalam keadaan laju 1080 km/jam berubah menjadi 7200 km/jam. Berapa pengurangan energi mekanik pada posisi awal dan akhir ? 3. Seorang siswa berlari menuruni tangga dari ketinggian 6 m dengan kecepatan awal 30 m/s. Berapa kecepatannya saat tiba di lantai dasar ? 4. Seseorang terjun dari papan loncat ke permukaan air. Pada ketinggian 10 m di atas permukaan air, kecepatan orang itu 25 m/det. Percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/det m/det2. Berapa tinggi papan loncat tersebut dari permukaan air ? 5. Sebuah peluru dari tanah kita tembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal sebesar 10000 cm/det. Percepatan gravitasi di tempat itu adalah 980 cm/det2. Berapa tinggi yang dapat dicapai peluru tersebut ? 6. Sebuah bola besi kecil ditembakkan ke atas dengan kecepatan 20 m/det. Bila gaya gesekannya dengan udara diabaikan, berapa tinggi yang dicapai bola besi kecil itu ketika kecepatannya 8 m/det ? 7. seorang pemain ski meluncur menuruni bukit es yang tingginya 125 m dari lereng bukit. Bila g = 10 m/s2 dan dianggap tidak ada gesekan, tentukan kecepatan pemain ski pada saat tiba di lereng bukit ! 8. Sebongkah batu bermassa 2 kg jatuh dari ketinggian 10 m, berapa usaha yang dilakukan untuk mencapai ketinggian 4 meter ? 9. Sebuah peluru bermassa 300 g bergerak dengan kecepatan 500 m/det. Peluru itu mengenai kayu sehingga masuk ke dalam kayu itu sedalam 14 cm. berapa besar gaya peluru yang mengenai kayu tersebut ? 10. Suatu benda mula-mula diam, kemudian ditarik dengan gaya F, sehingga dalam waktu 5 detik kecepatan benda menjadi 12 m/s. Jika massa benda 2 kg, maka hitunglah usaha yang dilakukan !

C. Menunjukkan hubungan antara daya, kecepatan dan usaha Manusia belum puas dengan hasil teknologi yang telah diciptakan, seperti mesin-mesin industri, alat-alat transportasi, mesin-mesin produksi, alat-alat komunikasi dan sebagainya. Manusia ingin agar hasil-hasil temuannya itu dapat melakukan usaha dengan cepat. Cepat tidaknya suatu peralatan teknologi melakukan usaha disebut daya. Daya (Power) adalah usaha tiap satuan waktu. Daya atau sering disebut dengan kekuatan dapat dirumuskan sebagai berikut. W P= t Satuan daya dalam sistem SI adalah watt (W) atau J/s. Satuan watt mengabadikan nama ilmuwan James Watt yang menemukan mesin uap. Hubungan antara daya, kecepatan dan gaya dapat dijabarkan sebagai berikut. Karena

W = F. s maka diperoleh P =

Pada persamaan gerak diketahui bahwa

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

W F.s = t t v=

s t

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 125 Maka diperoleh persamaan akhir sebagai berikut. P=F.v Daya ternyata berbanding lurus dengan gaya dan kecepatan. UJI KOMPETENSI 1. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 36 km/jam. Bila gaya dorong mesin adalah 40 newton, berapa daya mesin mobil tersebut ? 2. Tentukan gaya dorong mesin sepeda motor yang melaju dengan kecepatan 30 m/s, sehingga menghasilkan daya 200 watt. 3. Amir berlari ke atas bukit dengan kecepatan 20 m/s. Gaya otot yang dikeluarkan Amir sebesar 520 N. Hitunglah daya Amir sewaktu berlari ! 4. Dengan kecepatan berapa sebuah pesawat terbang yang mempunyai gaya mesin 10000 N dan menghasilkan daya 2000 watt ? 5. Hitunglah daya dari sebuah traktor yang mendorong balok kayu dengan gaya 500 N, sehingga kayu bergerak dengan kecepatan 10 m/s. 6. Sebuah mesin melakukan usaha 3 x 1011 erg tiap 10 detik. Berapa daya mesin itu? 7. Sebuah mobil menggunakan daya 250 watt dengan kecepatan 108 km/jam. Berapa gaya mesin yang digerakkan mobil itu ? 8. Aris memanjat pohon kelapa yang tegak ke atas setinggi 8 m dalam waktu 15 detik. Berat Aris sama dengan 500 newton. Percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/det2. Berapa daya Aris selama memanjat pohon kelapa itu ? 9. Sebuah mesin dapat mengangkat beban seberat 3000 kgf setinggi 8 m dalam waktu 20 detik. Daya yang diberikan pada mesin tersebut adalah 13428 watt. • Berapa besar usaha yang dihasilkan mesin itu ? • Berapa besar daya yang dihasilkan mesin tersebut ? • Berapa besar efisiensi mesin tersebut ? 10. Dalam tiap detik, sebuah air terjun mengalirkan 200 m3 air. Tinggi air terjun 5 m. Percepatan gravitasi = 10 m/det2. Berapa daya air terjun itu dalam kilowatt ?

D. Menunjukkan penerapan daya dalam kehidupan sehari-hari Alat-alat teknologi, peralatan rumah tangga, peralatan listrik sering dinyatakan dayanya. Misalnya lampu 40 watt artinya lampu mengeluarkan usaha berupa energi panas 40 joule/detik. Radio berdaya 50 watt artinya untuk mengubah energi listrik menjadi energi suara radio memerlukan energi 50 joule per detik. James Watt dari Inggris pada jaman dulu mengukur daya menggunakan satuan Daya Kuda atau HP (horse power) atau dalam bahasa belanda PK (paarde kracht). Dengan demikian kemampuan mesin-mesin dinyatakan sebagai perbandingan dengan kuda, padahal kuda itu berbeda-beda kemampuannya ada yang kuat ada yang lemah.

Gambar 7.4. Kuda walaupun umur atau beratnya sama belum tentu memiliki kekuatan (daya) yang sama

Sehingga satuan HP tersebut hanya dipakai dalam sistem perdagangan dan teknik. Sedangkan dalam ilmu pengetahuan satuan daya kuda tidak dipergunakan. Untuk kesetaraannya digunakan 1 HP = 746 watt

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 126 Pemakaian daya listrik pada berbagai peralatan rumah tangga yang menggunakan energi listrik dari PLN seperti lampu pijar, lampu neon, televisi, komputer, radio, tape dan sebagainya, sudah dapat ditera pada meteran listrik melalui selisih skala penggunaan dalam rentang 1 bulan.

Gambar 7.5. Berbagai peralatan yang memerlukan energi listrik

Pihak PLN mencatat dan mengkalkulasi biaya yang dibebankan pada konsumen melalui perhitungan sesuai tarif yang ditetapkan. Misalnya biaya untuk energi listrik tiap 1 Kilowatt jam (KWh) = Rp. 300,- per hari. Dalam perhitungan 1 bulan tinggal dikalikan 30 hari. Kesetaraan satuan KWh ke dalam Sistem Internasional dapat dijabarkan sebagai berikut. 1 KWh = 1000 x 3600 watt. detik 1 KWh = 3.600.000 watt.detik 1 KWh = 3,6 x 106 joule UJI KOMPETENSI 1. Seorang yang massanya 70 kg naik tangga sebuah gedung bertingkat ke sebuah lantai yang berada 15 m di atas lantai yang paling bawah. Berapakah usaha yang dilakukannya ? 2. A mendorong sebuah mobil ke kanan dengan gaya 500 newton. B mendorong mobil itu ke kiri dengan gaya 200 newton. Jika mobil tersebut berpindah 5 meter, berapakah besarnya usaha yang dilakukan oleh A dan B bersama ? 3. Orang menaikkan sebuah beban yang beratnya 60 kgf setinggi 15 m dengan menggunakan sebuah katrol dalam waktu 1 menit. Berapa daya yang diperlukan untuk menaikkan beban tersebut ? 4. Berapakah daya tarik sebuah mesin yang dapat menggerakkan kereta api dengan gaya mesin 700.000 N dengan kecepatan 200 km/jam ? 5. Sebuah mesin dapat memompa 50 m3 air tiap jam ke dalam sebuah reservoir yang berada 25 m di atas sumber air. Berapa HP daya pemakaian mesin itu ? 6. Sebuah lokomotif yang berjalan dengan kecepatan 25 m/det mempunyai gaya tarik 10000 N. Berapa daya yang dihasilkan lokomotif itu ? 7. Mesin sebuah pesawat jet menimbulkan gaya dorong 15000 N pada kecepatan 500 m/det. Berapa daya yang ditimbulkan mesin itu ? 8. Sebuah mobil dengan massa 2000 kg dijalankan dari keadaan diam dengan percepatan tetap sebesar 2,5 m/det2 selama 20 det. Berapa daya yang digunakan mesin untuk menggerakkan mobil selama waktu itu ? 9. Berapa daya mesin yang diperlukan untuk menaikkan 250 ton batu bara tiap jam dari sebuah tambang yang dalamnya 75 m ? Anggap percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. 10. Berapakah besarnya usaha yang diperlukan untuk mendorong sebuah peti sejauh 10 m melalui lantai mendatar dengan gaya dorong 500 N dan gaya gesekan yang harus ditentang 300 N ? 11. Dalam sebuah rumah terdapat 2 lampu 25 W, 4 lampu neon 20 W, dan 1 lampu 100 W. Lampu-lampu tersebut menyala 8 jam tiap hari. Harga 1 KWh energi Rp. 200,Hitunglah energi yang dipakai selama 1 minggu, dan hitung pula biaya yang harus dibayarkan selama 1 bulan (30 hari). 12. Berapa joule energi yang digunakan selama pemakaian setrika listrik 125 watt bila digunakan selama 2 jam ?

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 127

PEKERJAAN RUMAH 1. Hafidz menarik meja dengan gaya 20 N selama 2 menit sehingga meja berpindah sejauh 10 meter. Berapakah usaha dan daya yang dilakukan oleh Hafidz ? 2. Mobil Derek mengangkat sebuah sedan mogok dengan daya 50 watt. Usaha yang dikeluarkan mobil derek sebesar 15.000 joule. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk menarik sedan mogok itu ?

3. Selama kurang lebih setengah jam Spiderman berayun dari satu gedung ke gedung yang lain untuk mencari obyek bagus yang akan difoto. Usaha yang telah dilakukan setara dengan 20.000 joule. Berapa daya Spiderman selama itu ? 4. Rizal naik sepeda dari rumah ke sekolah dalam waktu 10 menit. Daya Risal dalam perjalanan itu 120 watt. Hitunglah usaha yang telah dikeluarkan oleh Rizal !

5. Sebuah mobil telah susah payah melalui jalan berbatu dan bergelombang selama 20 menit. Jika gaya mesin mobil 6000 N dan jarak yang ditempuh 50 meter, Tentukan usaha dan daya yang dilakukan mobil itu.

6. Mobil balap beserta pengemudinya bermassa 800 kg. Melaju dari kecepatan 36 km/jam hingga mencapai kecepatan 108 km/jam dalam jarak tempuh 40 meter. Berapa gaya mesin mobil balap tersebut ? 7. Seorang anak mengayuh becak kecil dengan daya 50 N. Apabila anak tersebut melakukan usaha 15.000 joule, berapa menit waktu yang dibutuhkannya ? 8. Sepeda motor Pak Guru mempunyai gaya mesin 250 N. Pak Guru mengendarai dengan kecepatan 72 km/jam. Hitunglah daya mesin sepeda motor Pak Guru ? 9. Seekor kerbau menarik bajak sawah dengan gaya 1000 newton dalam waktu 15 menit dan menempuh jarak 600 meter. Tentukan daya kerbau tersebut ? 10. Tukang kebun memanjat pohon kelapa setinggi 20 meter dalam waktu 10 detik. Jika massanya 60 kg, berapa usaha dan daya yang dilakukan tukang kebun ?

RINGKASAN     

Usaha adalah hasil kali gaya dengan perpindahan. Usaha dirumuskan dengan W = F . s , dimana satuan usaha dalam SI adalah joule. Usaha pada teorema perubahan kecepatan adalah setara dengan perubahan energi kinetik, dirumuskan dengan W = ∆ Ek Usaha pada teorema perubahan kedudukan adalah setara dengan perubahan energi potensial, dirumuskan dengan W = ∆ Ep Daya adalah usaha tiap satuan waktu

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 128   

W , dimana satuan daya adalah watt (W). t Kesetaraan 1 HP = 746 watt. Semua peralatan teknologi biasanya mencantumkan kemampuan daya, misalnya pada peralatan listrik, peralatan teknik, peralatan komunikasi dan sebagainya. Daya dirumuskan P =

SOAL-SOAL KOMPETENSI BAB VII SOAL ESSAY 1. Berapakah daya tarik sebuah mesin yang dapat menggerakkan kereta api dari 400 ton metrik dengan kecepatan 75 km/jam ? 2. Tentukan gaya dorong mesin sepeda motor yang melaju dengan kecepatan 60 m/s, sehingga menghasilkan daya 400 watt. 3. Sebuah peluru dari tanah kita tembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal sebesar 4000 cm/det. Percepatan gravitasi di tempat itu adalah 980 cm/det 2. Berapa tinggi yang dapat dicapai peluru tersebut ? 4. Sebuah benda massanya 10 kg, mula-mula bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Kemudian ditarik dengan gaya berlawanan sampai berhenti pada jarak 200 m. Hitunglah gaya tarik tersebut ! 5. Berapa daya kuda mesin yang diperlukan untuk menaikkan 150 ton metric batu bara tiap jam dari sebuah tambang yang dalamnya 25 m ? 6. Seseorang yang menaikkan batu bermassa 6 kg setinggi 10 meter. Hitunglah usaha yang dilakukan orang itu ! ( g = 10 m/s2 ) 7. Sebuah benda bermassa 3 kg jatuh bebas dari ketinggian 15 m, berapa energi kinetik benda saat mencapai ketinggian 10 meter dari atas tanah ? 8. Sebuah benda bermassa 5 kg berada di atas meja yang tingginya 120 cm. Berapa perubahan energi potensial benda jika dinaikkan 30 cm dari atas meja? 9. Sebuah gaya mendatar sebesar 50 N menarik sebuah gerobak di atas lantai tanpa gesekan. Berapa usaha yang dilakukan jika gerobak berpindah sejauh 10 meter ? 10. Buah kelapa jatuh bebas dari pohonnya setinggi 15 meter. Tentukan kecepatan sewaktu mencapai tanah (g = 10 m/s2)

11.

Spiderman berayun dari gedung setinggi 60 meter tanpa kecepatan awal. Jika massa Peter Parker 75 kg dan percepatan gravitasi bumi di tempat itu 9,8 m/s2, tentukan kecepatan Spiderman pada saat mencapai ketinggian 40 meter. 12. Skala meteran listrik bulan lalu menunjukkan angka 12455, sedangkan bulan ini menunjukkan angka 12985. Jika tarif 1 KWh dari PLN sebesar Rp. 300,- hitunglah biaya yang harus disiapkan untuk membayar rekening listrik ! SOAL PILIHAN GANDA 1. Gaya sebesar 50 N menyebabkan benda bergeser sejauh 4 meter. Usaha yang dilakukan untuk menggeser benda tersebut adalah …joule a. 12,5 b. 50 c. 150 d. 200 2. Dua orang anak tarik tambang. Gaya A 200 N ke kanan dan gaya B 175 N ke kiri. Kedua anak bergeser 3 meter, maka besarnya usaha yang dilakukan adalah … joule a. 373 b. 200 c. 175 d. 75 3. Besarnya usaha yang dilakukan dalam waktu 1 sekon disebut … a. energi b. daya c. gaya d. usaha 4. Seseorang yang beratnya 500 N berjalan sejauh 300m dalam waktu 10 menit. Daya orang tersebut sebesar ….watt a. 15000 b. 2500 c. 250 d. 1000

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 129 5

Sebuah TV 100 Watt artinya … a. membutuhkan energi 100 watt setiap sekon b. membutuhkan energi 100 joule setiap menit c. membutuhkan energi 1 joule setiap 100 sekon d. membutuhkan energi 100 joule setiap sekon 6. Pada pesawat penerima radio yang menggunakan batu baterai, urutan perubahan energiya adalah … a. kimia – bunyi – mekanik c. kimia – listrik – bunyi b. listrik – mekanik – bunyi d. listrik – bunyi – listrik 7. Suatu benda berada padaa ketinggian 10 meter dari tanah. Bila energi potensialnya 200 joule dan percepatan gravitasi 10 m/s2 , maka massa benda tersebut adalah …kg a. 200 b. 100 c. 20 d. 2 8. Sebuah gerobak di dorong dengan gaya 450 N sehingga berpindah tempat. Berapakah jarak benda jika usaha yang diperlukan 2250 joule. a. 5 m b. 50 m c. 500 m d 2000m 9. Sebuah memiliki energi potensial 10 joule, jika energi mekanik benda 50 joule. Energi kinetik benda adalah …joule a. 60 b. 40 c. 5 d. 0,2 10. Gaya sebesar 50 N menyebabkan benda bergeser sejauh 4 meter. Usaha yang dilakukan untuk menggeser benda tersebut adalah …joule a. 12,5 b. 50 c. 150 d. 200 11. Bila g = 10 m/s2 dan energi yang dimiliki benda bermassa 1 kg adalah 1 joule maka ketinggian benda itu dari tanah adalah …. a. 0,1 b. 1 c. 2 d. 10 12. Suatu benda bermassa 1 kg bergerak di atas lantai dengan kecepatan awal 10 m/s 2. Gerak dimulai dari titik A dan beberapa saat kemudian sampai di titik B dengan kecepatan 5 m/s2. Maka usaha yang dilakukan pada jarak AB adalah …. a. 100 J b. 75 J c. 50 J d. 37,5 J 13. Sebuah air terjun memiliki debit aliran air 1000 liter/detik dengan ketinggian 15 meter akan memiliki daya sebesar …. a. 1500 KW b. 1000KW c. 150 KW d. 15 KW 14. Sebuah benda dengan massa 5 kg diangkat setinggi 2 meter dalam waktu 3 detik. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2 usaha yang dilakukan adalah…. a. 297 joule b. 98 joule c. 78 joule d. 14 joule 15. Sebuah mesin pompa di pertambangan memompa 1 m3 minyak dan mengangkatnya setinggi 15 meter. Massa jenis minyak 1060 kg/m3. Maka kerja yang dilakukan pompa adalah ....kilo joule (g = 9,8 m/s2) a. 158,82 b. 185,52 c. 155,82 d. 155,28 16. Gaya sebesar 20 N meregangkan pegas sepanjang 5 cm. Maka usaha yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas itu sepanjang 6 cm adalah …. a. 72 Nm b. 0,72 Nm c. 7,2 Nm d. 720 Nm 17. Buah mangga arum manis bermassa 2 kg jatuh bebas dar ketinggian 4 m. Besar energi potensial dan energi kinetik pada jarak 1 m dari tanah adalah…. a. 40 joule ; 40 joule b. 20 joule ; 40 joule c. 20 joule ; 60 joule d. 60 joule ; 20 joule 18. Sebuah mesin digunakan untuk mengangkat beban bermassa 60 kg setinggi 20 meter dalam waktu satu menit. Daya rata-rata yang dipergunakan sebesar …watt a. 9800 b. 980 c. 815 d. 200 19. Sebuah lemari ditarik bersama-sama oleh Eko dan Fafa dengan arah berlawanan. Eko menarik dengan gaya 15 N dan Fafa dengan gaya 30 N. Lemari bergeser sejauh 1,5 meter. Usaha yang dilakukan Eko dan Fafa adalah…. a. -45 J b. 22,5 J c. 25 J d. 45 J 20. Sebutir peluru yang massanya 2,5 gram ditembakkan pada sepotong kayu dengan kecepatan 300 m/s. Jika peluru menembus kayu sedalam 5 cm, maka gaya ratarata yang dilakukan oleh kayu untuk menghentikan peluru itu adalah …. a. 2000 N b. 2250 N c 2500 N 3000N

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd 130

Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd