Aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik

121 Usaha dan Energi Rangkuman S oal Kompetensi 4.1 A B C 1,5 m 2,5 m T L awal akhir h = L - L cos T T L cos T mg 1. Apakah keuntungan dan kerugian dalam memecahkan soal-soal mekanika dengan menggunakan metode hukum kekekalan energi dibandingkan dengan menggunakan hukum Newton? 2. Perhatikan gambar di samping Sebuah benda bermassa 0,25 kg bergerak dengan kecepatan 5 ms di titik A . hitunglah kecepatan benda di titik C, jika g sebesar 10 ms 2 3. Perhatikan gambar disamping Sebuah bandul terdiri atas beban bermassa m yang diikat pada sebuah tali yang panjangnya L. Bandul ini ditarik ke samping sehingga tali mem- bentuk sudut a dan dilepas dari keadaan diam. Carilah kelajuan v didasar ayunan dan tegangan tali pada saat itu 1. Usaha adalah perkalian antara besaran gaya dengan perpindahan benda. 2. Persamaan usaha yang dilakukan gaya membentuk sudut sembarang adalah W = · cos F s a 3. Persamaan usaha oleh berbagai gaya secara serentak adalah 1 n xn n W F s = æ ö = S è ø . 4. Energi potensial dirumuskan E p = m g h 5. Persamaan yang menunjukkan hubungan antara usaha dengan energi potensial gravitasiadalah W = p E D . 6. Persamaan energi kinetik adalah E k = 2 1 2 mv . T 122 Fisika SMAMA Kelas XI I nfo Kita K olom Ilmuwan 7. Persamaan yang menunjukkan hubungan energi kinetik dengan usaha adalah D E k = W 8. Persamaan hukum kekekalan energi adalah E MA = E MB . 9. Gaya konservatif adalah gaya yang tidak bergantung pada lintasan, tapi ditentukan oleh keadaan awal dan akhir. Buatlah sebuah kincir air mini untuk menggerakkan dinamo sepeda. Anda dapat menggunakan air di ember yang ditempatkan di tempat yang tinggi sebagai air terjun buatan. Dengan mengubah- ubah ketinggian letak air dan debit air yang mengalir, amati tegangan yang dihasilkan. Karya Anda ini merupakan miniatur dari PLTA. PLTA merupakan salah satu sistem yang memanfaatkan hukum kekekalan energi mekanik. Buatlah kesimpulan dari kegiatan ini. Tulis kelebihan dan kekurangan kincir air buatan Anda Tangga Berjalan Eskalator Anda tentu pernah melihat tangga yang biasanya terdapat di pusat-pusat perbelanjaan. Berbeda dengan lift yang hanya dapat mengangkut beberapa orang sekali jalan, tangga berjalan eskalator dapat mengangkut 10 orang lebih banyak daripada lift. Sekitar 100 tahun yang lalu, orang-orang di Amerika Serikat menggunakan eskalator pertama di dunia. Alat ini ditemukan oleh Jesse W. Reno, pada tahun 1894. 123 Usaha dan Energi Bagaimana cara kerja eskalator tersebut? Di dalam motor listrik terdapat kekuatan untuk menggerakkan eskalator. Motor menyebabkan rantai terus berputar. Rantai tersebut tidak pernah berhenti, sehingga disebut rantai yang tidak terputus. Eskalator terbuat dari lempeng kayu kecil atau logam yang terus berputar pada rantai yang tidak terputus. Tiap lempeng memiliki roda kecil yang makin banyak di sepanjang rel yang ada di bawahnya. Saat eskalator naik, roda-rodanya akan meluncur di sepanjang rel untuk mendorong setiap lempeng ke pijakan. Rel akan memindahkan pijakan naik satu per satu, seperti tangga. Bagian paling atas tangga akan melebar dan pijakan menjadi rata. Tangga akan ke bawah menggunakan rantai. Pijakan masih tetap rata saat muncul dari bagian bawah eskalator. Rel pegangan yang Anda pegang juga selalu berputar, karena motor yang menjalankan rantai juga menjalankan rel pegangan. Rel pegangan bergerak dengan kecepatan yang sama dengan pijakan yang digerakkan oleh sistem katrol. Eskalator membawa orang dari lantai bawah ke lantai atas atau dari lantai atas ke lantai bawah. Pijakan yang bergerak sepanjang rantai dan tidak pernah berhenti, digerakkan oleh motor listrik. Roda katrol yang ada di bagian paling atas mempermudah eskalator untuk membawa orang naik atau turun. Dikutip seperlunya dari Cara Bekerjanya Gerakan,Mandira Jaya Abadi,1996 124 Fisika SMAMA Kelas XI P e l a t i h a n

A. Pilihlah jawaban yang tepat dengan menuliskan huruf a, b, c, d, atau e di dalam buku tugas Anda

1. Sebuah balok bermassa 3 kg bergerak ke atas pada bidang miring yang memiliki sudut 60°, dengan energi kinetik awal 18 J. Jika koefisien gesekannya 0,3, maka jarak terjauh yang dicapai balok pada saat meluncur pada bidang miring adalah .... a. 1 m d. 0,4 m b. 0,8 m e. 0,2 m c. 0,6 m 2. Jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk mempercepat gerak sebuah mobil dari keadaan diam menjadi kelajuan v adalah Q. Bila gesekan diabaikan, maka jumlah bahan bakar tambahan yang diperlukan untuk menaikkan kelajuan mobil tersebut dari v menjadi 2v adalah .... a. Q2 b. Q c. 2Q d. 3Q e. 4Q 3. Perhatikan gambar di samping Suatu partikel dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dari bibir meja sebesar 2 ms. Jika g = 10 ms 2 , maka energi mekanik partikel pada saat ketinggian- nya dari tanah 1 m adalah ... a. 2 J d. 22 J b. 10 J e. 24 J c. 12 J 4. Dua buah benda A dan B yang bermassa masing-masing m jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v ms, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar .... a. 2 3 2 mv d. 2 1 2 mv b. 2 mv e. 2 1 4 mv c. 2 3 4 mv m = 1 kg 2 m 1 m 125 Usaha dan Energi 5. Sebuah mobil bermassa m memiliki mesin berdaya P. Jika pengaruh gesekan kecil, maka waktu minimum yang diperlukan mobil agar mencapai kelajuan v dari keadaan diam adalah .... a. mv P b. P mv c. 2 2P mv d. 2 2 mv P e. 2 mv P 6. Perhatikan gambar grafik di samping Grafik di atas menyatakan gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 2 kg pada selang kurun waktu 4 sekon. Kalau benda tersebut mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah ... a. 50 J b. 100 J c. 200 J d. 300 J e. 400 J 7. Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal v di atas permukaan mendatar, berhenti setelah menempuh jarak s karena pengaruh gaya gesekan kinetis. Jika koefisien gesekan kinetis adalah k m dan percepatan gravitasi sama dengan g, maka besarnya v adalah .... a. g s k m b. 2 g s k m c. 3 g s k m d. 4 g s k m e. 5 g s k m F N t s 10 2 4