Soal Ian Usaha Dan Energi

1. Seutas kawat baja vertikal memiliki panjang 3,14 cm dan diameter 0,100 cm. kawat itu di beri beban 8,50 kg. Hitung: a. Pertambahan panjang kawat b. Energy yang tersimpan dalam kawat Modulus elastis bahan 2,00 x 1011 N/m2. Jawaban: p = 3,14 cm = 3,14 x 10-2 m r = ½ diameter = ½ x 0,100 x 10-2 m = 0,05 x 10-2 m L= .r2 = 3,14 x (0,05 x 10-2)2 = 7,85 x 10-7 m = 8,5 kg E = 2,00 x 1011 N/m2 a. ∆x? F=mxg=W = 8,5 x 10 = 85 N E=F .XoA . ∆x 2x1011= 85 . 3,14 . 10-27,85.10-7. ∆x ∆x=1,7 . 10-5 m b. W=12kx2=12Fx=E =12 .85 .1,7 . 10-5 =7,225 . 10-4J

1. Sebuah batu kecil dijatuhkan dari ketinggian 12m di atas tanah. Tentukan kelajuan batu: a. Saat berada pada ketinggian 2,0 m di atas tanah: b. Sesaat sebelum menyentuh tanah. Jawaban: h1 = 12 m

h2 = 2 m

V1 = 0 m/s a. V2? Em2=Em1 Ep2+ Ek2=Ep1+Ek1 m.g.h2+12m.V22=m.g.h1+12m.V12

20+12V22=120+12 02 12V22=100 V22=200 V2=102 ms b. h3 = 0 m Em2=Em3 Ep2+ Ek2=Ep3+Ek3 m.g.h2+12m.V22=m.g.h3+12m.V32 20+12.200=0+12 V32 120=12V32 240= V32 V3=415 ms

1. Sebuah peluru dengan massa 200 gram ditembakkan vertikal ke atas dari

permukaan tanah dengan kecepatan 60 m/s. Hitunglah: a. Energy peluru di titik tertinggi b. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru c. Energy kinetic peluru pada ketingggian 40 m Jawaban: m = 200 gram = 200 . 10-3 kg V0 = 60 m/s h0 = 0 m a. Ek1? Jika V1 = 0 m/s ( titik tertinggi) Em1=Em0 Ep1+ Ek1=Ep0+Ek0 m.g.h1+12m.V12=m.g.h0+12m.V02 10h1+12.02=0+12. 602 10h1=12.3600 h1=180 m V2=102 ms

1. Sebuah bola meluncur dari tepi jurang, seperti ditunjukan pada gambar. Bola itu tidak berputar. Kelajuan horizontal bola saat meninggalkan tepi jurang adalah 20 m/s. jarak tepi jurang adalah 40 m di atas tanah. Berapa cepat bola itu sedang bergerak sesaat sebelum bola menyentuh tanah? 40 m 20m/s m/s

Jawaban: V1 = 20 m/s h1 = 40 m h2 = 0 Em2=Em1 Ep2+ Ek2=Ep1+Ek1 m.g.h2+12m.V22=m.g.h1+12m.V12 10 . 0+12V22=400+12 202 12V22=400+200

= 600 V22=1200 V2=203 ms 2. Dari ketinggian 90 m di atas tanah, sebuah roket diluncurkan dengan kelajuan 40

m/s membentuk sudut 37° terhadap horizontal. Gunakan hukum kekekalan energy mekanik untuk menghitung kelajuan roket: a. Pada saat ketinggiannya setengah dari ketinggian awalnya, b. pada saat menyentuh tanah. Jawaban: ho = 90 m Vo = 40 m/s Θ = 37 a. h1 = 45 m Em1=Em0 Ep1+ Ek1=Ep0+Ek0 m.g.h1+12m.V12=m.g.h0+12m.V02 450+12.V12=900+12. 402 V12=2 .(900+800-450)m/s V12= 2500 m/s V1=50 ms

b. h2 = 0 Em2=Em1

Ep2+ Ek2=Ep1+Ek1 m.g.h2+12m.V22=m.g.h1+12m.V12 10 . 0+12V22=450+12 502 12V22=450+1250

= 1700 V22=3400 m/s V2=1034 ms

1. Sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak menanjak (perhatikan gambar). Panjang lintasan dari A ke B adalah 40 m. kelajuan awal di A=20 m/s dan kelajuan di B = 5 m/s. berapa besar gaya gesekan yang di kerjakan permukaan jalan pada ban mobil selama geraknya? B0 m 8 4 A m

Jawaban m = 2000 kg s = 40 m VoA = 20 m/s VB = 5 m/s F gesek? Rumus: EkA=EpB+Wgesek , W gesek=F gesek .s 12 .2000.202=2000.10.8+Wgesek 400.000=160.000+Wgesek Wgesek=240.000 J Wgesek=Fgesek .s 240.000J=F gesek .40 F gesek=6000N

2. Sebuah balok bermassa 0,5 kg menumbuk pegas horizontal yang memiliki tetapan gaya 2,0 N/m. Balok menekan pegas sejauh 40 cm dari posisi

kendurnya. Bila gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah kelajuan balok pada saat mulai menumbuk pegas? Jawaban m = 0,5 kg k = 2 N/m s = 40 cm = 0.4 m Ek benda=Ep pegas 12mV2 =12kx2 12.0,5.V2=12.2.0,42 520.V2=0,16 V2=0,16 .205 V2=0,64 V=0,8 m/s

3. Sebuah balok bermassa 2 kg menumbuk pegas mendatar yang memiliki tetapan lantai adalah kasar dengan koefisien gesekan antara balok dan lantai adalah 0,20, berapakah kelajuan balok saat menumbuk pegas? Jawaban m = 2 kg k = 800 N/m s = x = 6 cm = 0,06 m  k = 0,2 Rumus: Ek benda=Ep pegas+W gesek , W gesek=F gesek.s F gesek= μk.N , N=m.g W gesek= μk.N.s W gesek=0,2 . 2 . 10 . 0,06 =0,24 J 12.2.V2=12.800.0,62 +0,24 J V2=144+0,24 V2=144,24 V=12,01 m/s