212
IPA SMPMTs Kelas VIII
Contoh soal:
Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak jatuh sehingga pada ketinggian 2 m di atas tanah kecepatannya 5 ms
-1
, apabila g = 10 ms
-2
berapakah: a.
Energi kinetik benda tersebut? b.
Energi potensial benda tersebut? c.
Energi mekanik benda tersebut? d.
Energi benda ketika menyentuh tanah? Penyelesaian:
a. EK =
mv
2
= × 2 × 5
2
= 25 joule
b. EP =
mgh =
2 × 10 × 2 =
40 joule c.
EM = EK + EP
= 25 + 40
= 65 joule
d. Energi benda ketika menyentuh tanah = energi mekanik benda tersebut ingat hukum
kekekalan energi. Jadi energi benda ketika menyentuh tanah = 65 joule.
4. Pengertian usaha
Anton mendorong almari, sehingga almari bergeser 2 m. Anton mendorong almari sama halnya Anton mengerjakan gaya pada almari, almari menggeser 2 m. Pergeseran 2 m disebut
perpindahan = jarak pergeseran pusat massa almari. Indri menaikkan buku yang beratnya 10 N dari lantai ke almari yang tingginya 1 m.
Dalam kegiatan ini Indri memberikan gaya pada buku minimal = berat buku = 10 N, sehingga buku titik beratnya bergeser 1 meter naik.
Dalam kasus tersebut di atas Anton dan Indri dikatakan melakukan usaha. Di dalam pelajaran fisika usaha timbul jika ada gaya yang menyebabkan perpindahan titik berat benda.
Atau dirumuskan sebagai berikut. W
= usaha Nm = joule F
= gaya dengan satuan N s
= perpindahan m = sudut antara gaya dengan perpindahan
o
Di unduh dari : Bukupaket.com
IPA SMPMTs Kelas VIII
213
60
o
Jika gaya F searah s sudut antara F dan s = 0
o
, cos 0
o
= 1 W = F × s
→ jika nilai W positif usaha positif Jika gaya F berlawanan arah dengan perpindahan s, sudut antara F dan s = 180
o
; cos 180
o
= –1 W = –F × s
→ nilai W negatif usaha negatif -
Usaha dapat bernilai positif dapat pula bernilai negatif. -
Usaha bernilai negatif, jika komponen gaya yang sejajar perpindahan berlawanan arah dengan perpindahan
- Usaha bernilai positif, jika komponen gaya yang sejajar perpindahan, searah
dengan perpindahan.
Contoh soal:
1. Sebuah balok kayu meluncur ke bawah
menuruni bidang miring yang licin, adakah usaha dalam perpindahan tersebut?
Penyelesaian: -
Benda mempunyai berat, berat benda balok itulah yang melakukan usaha.
Jadi dalam perpindahan tersebut terdapat usaha.
- Usaha yang ada pada balok tersebut
dilakukan oleh uraian komponen gaya berat yang sejajar bidang miring.
2. Seorang anak menarik mobil mainan dengan seutas benang sehingga mobil mainan
berpindah sejauh 10 m. Jika gaya penarik besarnya = 2 N dan benang bersudut 60
o
terhadap perpindahan, berapa usaha yang dilakukan anak tersebut? cos 60
o
= 0,5 Penyelesaian:
W = F
× s cos 60
o
= 2 × 10 × 0,5 = 10 joule
Jadi, anak tersebut melakukan usaha sebesar 10 joule.
w F
3
F
1
F
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
214
IPA SMPMTs Kelas VIII
3. Pada sebuah balok bekerja tiga buah gaya bersama-sama, besar F
1
= 10 N, F
2
= 5 N, dan F
3
= 4 N serta berat benda w = 15 N. Benda berpindah 3 m dengan arah perpindahan searah F
1
. Berapakah usaha yang dilakukan oleh F
1
, F
2
, F
3
, dan w dalam perpindahan tersebut?
Penyelesaian: Usaha yang dilakukan F
1
adalah W
1
W
1
= F
1
× s = 10 × 3
= 30 Nm = 30 J
Usaha yang dilakukan F
2
adalah W
2
W
2
= –F
2
× s = –5 × 3
= –15 Usaha yang dilakukan F
3
dan w = 0 sebab F
3
dan w tegak lurus perpindahan s.
5. Pengaruh usaha terhadap energi
