bahan ajar gisti vilara.pdf
TRANSCRIPT
-
jjjjj
BAHAN AJARUSAHA DAN ENERGI
GISTI VILARA1201419PENDIDIKAN FISIKA 2012
KELAS XI SMA
jjjjj
BAHAN AJARUSAHA DAN ENERGI
GISTI VILARA1201419PENDIDIKAN FISIKA 2012
KELAS XI SMA
jjjjj
BAHAN AJARUSAHA DAN ENERGI
GISTI VILARA1201419PENDIDIKAN FISIKA 2012
KELAS XI SMA
-
Sekolah : SMA N 1 Kota Solok
Mata Pelajaran : FisikaClass/Semester : XI IPA / I
Topic : Usaha dan Energi
Alokasi Waktu : 16 JP
I. Petunjuk Belajar
a) Bacalah doa sebelum memulai pelajaran!b) Pahami tujuan pembelajaran yang akan dicapai dalam materi ini!c) Bacalah materi dengan seksama dan tambah dengan sumber lain yang relevan!d) Kerjakan soal-soal yang terdapat dalam bahan ajar ini!
II. Kompetensi yang akan dicapai
Kompetensi IntiKI 1 : Memahami dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnyaKI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong
royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikapsebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektifdengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminanbangsa dalam pergaulan dunia.
KI 3 : Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural,dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi,seni, budaya, dan humaniora dan wawasan kemanusiaan, kebangsaan dan kenegaraan, danperadababan terkait penyebab fenomena dan kejadian serta menerapkan pengetahuanprosedural dalam bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untukmemecahkan masalah
KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait denganpengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektifdan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.
Kompetensi Dasar dan Indikator
1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagat raya melaluipengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya
-
12
1.1.1 Menyadari pentingnya agama dalam kehidupan1.1.2 Menerapkan ajaran agama dalam kehidupan sehari-hari1.1.3 Meningkatkan pengetahuan tentang agama yang telah dimiliki
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun;hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalamaktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan,melaporkan, dan berdiskusi2.1.1 Menyadari pentingnya bersikap jujur disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong,
kerjasama, toleransi, perdamaian), sopan, responsif dan pro-aktif dalam kehidupansehari-hari
2.1.2 Melatih disiplin jujur perilaku, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama,toleransi, perdamaian), sopan, responsif dan pro-aktif dalam kehidupan sehari-hari
2.1.3 Meningkatkan disiplin perilaku jujur, tanggung jawab, peduli (gotong royong,kerjasama, toleransi, perdamaian), sopan, responsif dan pro-aktif dalam kehidupansehari-hari
3.3 Menganalisis konsep energi, pekerjaan, hubungan kerja dan perubahan energi, dan hukumkekekalan energi untuk memecahkan masalah gerak dalam kejadian sehari-hari.3.3.1 Menjelaskan pengertian energi3.3.2 Menjelaskan pengertian dari energi kinetik3.3.3 Menjelaskan pengertian dari energi potensial3.3.4 Menjelaskan pengertian usaha3.3.5 Menyebutkan hukum kekekalan energi3.3.6 Menunjukkan hubungan antara usaha dan energi perubahan3.3.7 Menganalisis konsep energi
3.3.8 Menganalisis konsep usaha dalam kehidupan sehari-hari3.3.9 Menganalisis hukum kekekalan energi dalam kehidupan sehari-hari
4.3 Memecahkan masalah dengan menggunakan metode ilmiah yang terkait dengan konsep gaya,dan konservasi energi4.3.1 Tentukan jumlah energi kinetik dan energi potensial4.3.2 Menentukan jumlah usaha4.3.3 Menghitung jumlah perubahan energi
-
III. Peta Konsep
Energy
Energi potensial Energi kinetik Energi mekanik
ketinggian kecepatandipengaruhi
Hukum kekekalanenergi mekanik
usaha
III. PETA KONSEP
-
IV. ISI MATERI PEMBELAJARAN
A. USAHAa. Pengertian usaha
Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang tersebutdikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang yang mendorongdinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakantidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya tekan yangsangat besar, namun karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok, maka orangtersebut dikatakan tidak melakukan kerja.
Dari ilustrasi diatas maka, bisa disimpulkan bahwa usaha dalam fisika berkaitan dengangaya dan perpindahan. Usaha didefinisikan sebagai hasil kali scalar (dot product) antara gayadan perpindahan.
Rumus usaha
Jika gaya yang diberikan kepada benda searah, usaha dapat dirumuskan
Jika gaya yang diberikan membentuk sudut maka usaha dirumuskan
F
Awal Akhir
IV. ISI MATERI PEMBELAJARAN
A. USAHAa. Pengertian usaha
Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang tersebutdikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang yang mendorongdinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakantidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya tekan yangsangat besar, namun karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok, maka orangtersebut dikatakan tidak melakukan kerja.
Dari ilustrasi diatas maka, bisa disimpulkan bahwa usaha dalam fisika berkaitan dengangaya dan perpindahan. Usaha didefinisikan sebagai hasil kali scalar (dot product) antara gayadan perpindahan.
Rumus usaha
Jika gaya yang diberikan kepada benda searah, usaha dapat dirumuskan
Jika gaya yang diberikan membentuk sudut maka usaha dirumuskan
F
Awal Akhir
IV. ISI MATERI PEMBELAJARAN
A. USAHAa. Pengertian usaha
Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang tersebutdikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang yang mendorongdinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakantidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya tekan yangsangat besar, namun karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok, maka orangtersebut dikatakan tidak melakukan kerja.
Dari ilustrasi diatas maka, bisa disimpulkan bahwa usaha dalam fisika berkaitan dengangaya dan perpindahan. Usaha didefinisikan sebagai hasil kali scalar (dot product) antara gayadan perpindahan.
Rumus usaha
Jika gaya yang diberikan kepada benda searah, usaha dapat dirumuskan
Jika gaya yang diberikan membentuk sudut maka usaha dirumuskan
F
Awal Akhir
-
W = F x cos
Satuan usaha dalam SI adalah Newton meter. Satuanini juga disebut dengan Joule.
Dalam kehidupan sehari-hari usaha yang dilakukanbisa bernilai positif, negatif ataupun nol. Contoh usahayang bernilai adalah ketika seorang atlet mengerahkangaya ototnya untuk mengangkat barbell dari lantaikeatas kepalanya, dikarenakan barbell berpindah darilantai keatas kepalanya. Contoh usaha yang bernilai noladalah ketika kamu memegang buku yang berat danmempertahankan posisi buku tersebut agar tetapdidepan dada, meskipun kamu berjalan hilir mudiktetapi kamu tidak melakukan usaha pada buku karenabuku tersebut tidak berpindah.
Usaha sering dikatakansebagai kerjaUsaha bernilai positif berartimelakukan kerjaUsaha bernilai negatif berartimenerima kerja
KOMET(Kolom Mengingat )
Kolom Mengingat
Temukanlah beberapacontoh kegiatan dalamkeseharian dimanaorang/hewan dikatakantelah melakukan usaha,tetapi menurut fisika,gaya yang dilakukan olehotot orang/hewan tersbuttidak melakukan usaha
KOMEN(Kolom Menemukan )
Sebuah gaya F=50 N bekerja pada sebuah benda yang massanya 10 Kg sehingga bendaberpindah dalam arah horizontal sejauh 2 m. Gaya tersebut membentuk sudut 600terhadap arah perpindahannya. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya terhadapbenda ?
Jawab :
Dengan menggunakan persamaan W = F cos . s
W= (50N).(cos 600)(2 m) = 50 J.
Contoh Soal
-
B. ENERGIEnergi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja.
Beberapa energi yang akan dibahas dalam bab ini adalah sebagai berikut
1. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena pergerakannya. Contohenergi kinetik adalah anak panah yang lepas dari busurnya sehingga menancap padatarget.
Rumus energi Kinetik
Perhatikan sebuah benda bermassa m yang diam pada permukaan licin, ketika gaya Fdiberikan selama benda menempuh jarak s benda akan bergerak denga percepatan tetapa sampai kecepatan akhir v. usaha yang dilakukan benda seluruhnya diubah menjadienergi kinetik pada keadaan akhir. Jadi Ek=W.
Gunakan Persamaan kecepatan dari GLBB, 0 ,Gunakan persamaan perpindahan dari GLBB 12 , 0 12 , 12Gunakan persamaan kecepatan dari GLBB
Vo=0
B. ENERGIEnergi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja.
Beberapa energi yang akan dibahas dalam bab ini adalah sebagai berikut
1. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena pergerakannya. Contohenergi kinetik adalah anak panah yang lepas dari busurnya sehingga menancap padatarget.
Rumus energi Kinetik
Perhatikan sebuah benda bermassa m yang diam pada permukaan licin, ketika gaya Fdiberikan selama benda menempuh jarak s benda akan bergerak denga percepatan tetapa sampai kecepatan akhir v. usaha yang dilakukan benda seluruhnya diubah menjadienergi kinetik pada keadaan akhir. Jadi Ek=W.
Gunakan Persamaan kecepatan dari GLBB, 0 ,Gunakan persamaan perpindahan dari GLBB 12 , 0 12 , 12Gunakan persamaan kecepatan dari GLBB
Vo=0
B. ENERGIEnergi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja.
Beberapa energi yang akan dibahas dalam bab ini adalah sebagai berikut
1. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena pergerakannya. Contohenergi kinetik adalah anak panah yang lepas dari busurnya sehingga menancap padatarget.
Rumus energi Kinetik
Perhatikan sebuah benda bermassa m yang diam pada permukaan licin, ketika gaya Fdiberikan selama benda menempuh jarak s benda akan bergerak denga percepatan tetapa sampai kecepatan akhir v. usaha yang dilakukan benda seluruhnya diubah menjadienergi kinetik pada keadaan akhir. Jadi Ek=W.
Gunakan Persamaan kecepatan dari GLBB, 0 ,Gunakan persamaan perpindahan dari GLBB 12 , 0 12 , 12Gunakan persamaan kecepatan dari GLBB
Vo=0
-
= + , = 0 + , =Gunakan persamaan perpindahan dari GLBB = + 12 , = 0 + 12 , = 12Energi kinetik dapat ditulis= = 12 = 12 ( ) = 12
2. Energy potensial
Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadapsuatu titik acuan. Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuanketinggian suatu benda.
Misalkan sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.
Sebuah gaya sebesar 6 N bekerja pada sebuah balok bermassa 2 kgsecara horizontal selama 4 s. Hitunglah energi kinetik akhir yangdimiliki balok tersebut!Diketahui : a. F = 6 N
b. m = 2 kgc. t = 4 s
Ditanyakan : Ek = ...?
Jawab:
Berdasarkan hukum II Newton Anda peroleh percepatan yangdialami balok sebesar a = F/m = 6/2 = 3 m/s2 dan rumus gerak lurusberubah beraturan untuk kecepatan awal v0 = 0 adalah:v = a t = 3 4 = 12 m/sEnergi kinetik akhir yang dimiliki balok adalahEk = mv2= (2)(122) = 144 J
Contoh Soal
-
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:
Ep = m . g . h
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (joule)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian terhadap titik acuan (m)
Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial gravitasi. Disamping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial pegas yang mempunyaipersamaan:
12 12 Ep = energi potensial pegas (joule)
k = konstanta pegas (N/m)
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:
Ep = m . g . h
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (joule)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian terhadap titik acuan (m)
Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial gravitasi. Disamping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial pegas yang mempunyaipersamaan:
12 12 Ep = energi potensial pegas (joule)
k = konstanta pegas (N/m)
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:
Ep = m . g . h
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (joule)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian terhadap titik acuan (m)
Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial gravitasi. Disamping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial pegas yang mempunyaipersamaan:
12 12 Ep = energi potensial pegas (joule)
k = konstanta pegas (N/m)
-
x = pertambahan panjang (m)
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
Di samping energi potensial pegas, juga dikenal energi potensial gravitasi Newton, yangberlaku untuk semua benda angkasa di jagad raya, yang dirumuskan:
= Ep = energi potensial gravitasi Newton (joule) selalu bernilai negatif. Hal ini menunjukkanbahwa untuk memindahkan suatu benda dari suatu posisi tertentu ke posisi lain yang jaraknyalebih jauh dari pusat planet diperlukansejumlah energi (joule)
M = massa planet (kg)
m = massa benda (kg)
r = jarak benda ke pusat planet (m)
G = tetapan gravitasi universal = 6,672 x 10-11 N.m2/kg2
3. Energi mekanik
Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki benda, sehingga energi mekanik dapatdinyatakan dalam sebuah persamaan:
Em = Ep + Ek
C. USAHA DAN ENERGI KINETIK
Teorema usaha energy
Usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama denganperubahan energi kinetik yang dialami benda tersebut yaitu energi kinetik akhir dikurangenergi kinetik awal.
FV0 V2
-
= = = 2 = 2
= 12 12 = D. USAHA DAN ENERGI POTENSIAL
Disekitar suatu benda bermassa terdapat medan gravitasi. Benda yang bermassa m yangberada didekat permukaan bumi akan mengalami gaya gravitasi konstan.=Usaha yang dilakukan oleh gaya berat w ketika berpindah dari posisi 1 dengan ketinggian h1keposisi 2 dengan ketinggian h2 adalah = ( )
E. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
Bunyi hukum kekekalan energi mekanik
Jika pada suatu system bekerjagaya-gaya dalam yang bersifat konservatif maka energimekanik sistem pada posisi apa saja selalu tetap.
Menurunkan hukum kekekalan energi mekanik
Kita tinjau energi potensial gravitasi, andai pada sebuah benda hanya bekerja gaya beratnyasendiri dan F lain sama dengan nol. Benda tersebut kemuadian jatuh bebas tanpa gesekanudara maka:
Dari teorema usaha energi =
-
Sehingga = = + = +=Aplikasi hukum kekekalan energi mekanik
a. Buah jatuh bebas dari pohonnyaPada peristiwa ini saat buah jatuh energi potensialnya makin berkurang sedangenergi kinetiknya bertambah tetapi energi mekaniknya pada posisi apa sajaadalah konstan.
b. Lompat galahSaat pelompat berlari energi kimia dirubah menjadi energi kinetik, saatpelompat menancapkan galahnya energi kinetik disimpan sementara danmenjadi energi potensial. Ketika galah melurus sebagian energi potensialdirubah menjadi energi kinetik. Saat pelompat melepaskan pegangannya , iaakan menempuh lintasan parabola yang melengkung naik menyebabkan energikinetiknya berkurang menjadi energi potensial gravitasi, sampai pada titiktertinggi ia akan menempuh lintasan melengkung turun sehingga energi
potensial garvitasi berubah menjadi energi kinetik sesaat sebelum menyentuhtanah energi potensial telah dirubah seluruhnya menjadi energi kinetik.
-
JAMES PRESCOTT JOULEJAMES PRESCOTT JOULE
James Prescott Joule, seorang ilmuwan Inggris yang namanya diabadikan menjadi satuanenergi Joule ini lahir di Salford, Lancashire, Inggris pada 24 Desember 1818. James Prescott Joule
merumuskan Hukum Kekekalan , yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan." Ia
adalah anak seorang pengusaha bir yang kaya raya, namun sedikitpun ia tidak pernah merasakanpendidikan di sekolah hingga usia 17 tahun. Hal ini disebabkan karena sejak kecil ia selalu sakit-sakitan akibat luka di tulang belakangnya. Sehingga, ia terpaksa hanya tinggal di rumah sepanjanghari.
Karena itu, ayahnya sengaja mendatangkan guru privat ke rumahnya dan menyediakansemua buku yang diperlukan Joule. Tidak hanya itu, ayahnya bahkan menyediakan sebuah
laboratorium khusus untuk Joule. Meskipun begitu, Joule tidak hanya mengandalkan pelajaran yangia dapatkan dari guru privatnya. Joule tetap berusaha belajar sendiri sehingga sebagian besarpengetahuan yang dimilikinya diperoleh dengan cara belajar sendiri. Namun, ada satu pelajaranyang cukup sulit dipahaminya, yaitu Matematika. Setelah berusia 17 tahun Joule baru bersekolah
dan masuk ke Universitas Manchester dengan bimbingan John Dalton, seorang ahli kimia Inggrisyang begitu terkenal.
Joule dikenal sebagai siswa yang rajin belajar, rajin bereksperimen, dan juga rajin menulisbuku. Bukunya yang berjudul Tentang Panas yang Dihasilkan oleh Listrik terbit pada tahun 1840saat ia berusia 22 tahun. Tiga tahun kemudian tepatnya pada tahun 1843 bukunya mengenai
ekuivalen mekanik panas terbit. Lalu, empat tahun berikutnya (1847) ia juga menerbitkan bukumengenai hubungan dan kekekalan energi. Buku-buku hasil karyanya tersebut begitu menarik
perhatian Sir William Thomson atau dikenal dengan nama Lord Kevin. Sehingga, akhirnya Joulebekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek Joule-Thomson. Efek tersebut merupakanprinsip yang kemudian dikembangkan dalam pembuatan lemari es. Efek tersebut menyatakan
bahwa apabila gas dibiarkan berkembang tanpa melakukan kerja ke luar, maka suhu gas itu akanturun. Selain itu, Joule yang sangat taat kepada agama juga menemukan hukum kekekalan energibersama dengan dua orang ahli fisika dari Jerman, yaitu Hermann von Helmholtz dan Julius Von
Mayer. Hukum kekekalan energi yang mereka temukan menyatakan bahwa energi tidak dapat
diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi energi listrik, mekanik,atau kalor.
JAMES PRESCOTT JOULE
-
V. Latihan
1) Sebuah balok bermassa 1 kg di atas lantai licin. Jika gaya mendatar 2 N digunakan untukmenarik balok, maka tentukan usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m!
Penyelesaian:
W = F . s
W = 2 . 3
W = 6 joule
2) Sebuah balok bermassa 5 kg di atas lantai licin ditarik gaya 4 N membentuk sudut 60terhadap bidang horisontal. Jika balok berpindah sejauh 2 m, maka tentukan usaha yangdilakukan!
Penyelesaian:
W = F . s . cos 0
W = 4 . 2 . cos 60
W = 4 joule
3) Sebuah sepeda dan penumpangnya bermassa 100 kg. Jika kecepatan sepeda danpenumpannya 72 km/jam, tentukan energio kinetik yang dilakukan pemiliki sepeda!
Penyelesaian:
Ek = . m . v2 ( v = 72 km/jam = 72 x 1000 m / 3600s)
Ek = . 100 . 202
Ek = 20.000 joule
4) Sebuah batu dengan massa 5 kg mula-mula diam dipermukaan bumi kemudian dilemparvertical keatas pada ketinggian 1 meter dengan kelajuan 10 m/s. berapa usaha yang dilakukanbatu untuk mencapai titik tertinggi?
Penyelesaian
Diketahui m = 5 kg
-
h1 = 1 meter
v0 = 10 m/s
Ditanya W pada h2
Jawab
Waktu untuk mencapai tinggi maksimum
Saat dititik tertinggi Vt = 0
vt= v0 gt
0 = 10 10t
t = 1 s
Ketinggian maksimum
h = v0 t gt2
h = 10 (1)- 10 (1)2
H=10-5 m
h= 5 m
Usaha pada titik tertinggi
W =Ep = mg (h1-h2)
W = 5 kg 10 m/s(1-5 m)
W = 504
W = 200 J
5) Sebuah benda jatuh dari ketinggian 4 m, kemudian melewati bidang lengkung seperempatlingkaran licin dengan jari-jari 2 m. Tentukan kecepatan saat lepas dari bidang lengkungtersebut
-
Penyelesaian :
Bila bidang licin, maka sama saja dengan
gerak jatuh bebas buah kelapa, lintasan
dari gerak benda tidak perlu diperhatikan,
sehingga diperoleh :
m.g.h1 + . m v12 = m.g.h2 + . m . v22
g.h1 + .v12 = g.h2 + . v22
10.6 + .02 = 10 . 0 + .v22
60 + 0 = 0 + v22
v2 = 10,95 m/s
VI. Evaluasi
A. Pilihan GandaPilihlah satu jawaban yang tepat1. Berikut adalah pernyataan yang benar mengenai usaha, kecuali.
a. Usaha adalah hasil kali komponen gaya dengan perpindahanb. Gaya adalah besaran skalar dan perpindahan adalah besaran vektorc. Satuan Usaha dalam SI adalah Joule.d. Usaha terjadi jika benda yang diberi gaya berpindah.
Penyelesaian :
Bila bidang licin, maka sama saja dengan
gerak jatuh bebas buah kelapa, lintasan
dari gerak benda tidak perlu diperhatikan,
sehingga diperoleh :
m.g.h1 + . m v12 = m.g.h2 + . m . v22
g.h1 + .v12 = g.h2 + . v22
10.6 + .02 = 10 . 0 + .v22
60 + 0 = 0 + v22
v2 = 10,95 m/s
VI. Evaluasi
A. Pilihan GandaPilihlah satu jawaban yang tepat1. Berikut adalah pernyataan yang benar mengenai usaha, kecuali.
a. Usaha adalah hasil kali komponen gaya dengan perpindahanb. Gaya adalah besaran skalar dan perpindahan adalah besaran vektorc. Satuan Usaha dalam SI adalah Joule.d. Usaha terjadi jika benda yang diberi gaya berpindah.
Penyelesaian :
Bila bidang licin, maka sama saja dengan
gerak jatuh bebas buah kelapa, lintasan
dari gerak benda tidak perlu diperhatikan,
sehingga diperoleh :
m.g.h1 + . m v12 = m.g.h2 + . m . v22
g.h1 + .v12 = g.h2 + . v22
10.6 + .02 = 10 . 0 + .v22
60 + 0 = 0 + v22
v2 = 10,95 m/s
VI. Evaluasi
A. Pilihan GandaPilihlah satu jawaban yang tepat1. Berikut adalah pernyataan yang benar mengenai usaha, kecuali.
a. Usaha adalah hasil kali komponen gaya dengan perpindahanb. Gaya adalah besaran skalar dan perpindahan adalah besaran vektorc. Satuan Usaha dalam SI adalah Joule.d. Usaha terjadi jika benda yang diberi gaya berpindah.
-
2. Dalam fisika, definisi energi adalah..a. Kemampuan untuk melakukan usaha
b. Hasil kali antara gaya dengan peapindahanc. Energi yang dimiliki benda karena pergerakannyad. Ukuran kesukaran untuk meghentikan suatu benda
3. Berikut adalah peristiwa yang menghasilkan usaha, kecualia. Atlet menggerakkan ototnya untuk mengangkat barbel dari lantai keatas kepalanyab. Ani berusaha keras mendorong mobil tapi mobil tersebut tidak bergerakc. Traktor menarik kereta luncur pengngkut kayu menuju tepi sungaid. Andi menendang bola hingga bola tersebut mencapai gawang
4. Manakah yang termasuk kelompok energi..?a. Energi mekanik, energi kalor, energi fisik, energi elektromagnetik
b. Energi fisik, energi cahaya, energi listrik, energi megnetc. Energi mekanik, energi cahaya, energi kalor, energi fisik
d. Energi mekanik, energi elektromegnetik, energi nuklir, energi kalor.
5. Laju usaha yang dilakukan atau besar usaha persatuan waktu adalah definisi daria. Energi c. Perpidahanb. Usaha d. Daya
6. Dua mobil yang memiliki berat yang sama, mobil pertama mendaki bukit dengan waktu 5detik dan mobil kedua mendaki bukit dalam waktu 7 detik, pernyataan yang benarmengenai kedua mobil adalaha. Kedua mobil memiliki daya yang samab. Mobil pertama memiliki daya lebih besar dari mobil keduac. Mobil pertama memiliki daya lebih kecil dari mobil keduad. Kedua mobil tidak menghasilkan daya
7. Dua mesin jet pada pesawat boeing 767 masing-masing mampu memberikan gaya dorongpesawat sebesar 197.000 N. Jika pesawat itu terbang dengan kelajuan tetap 900 km/jamberapa daya mesin?a. 66.000 hpb. 77.000 hpc. 88.000 hpd. 99.000 hp
8. Energi potensial terdapat pada peristiwa berikut kecualia. Buah kelapa yang tergantung dipohonb. Buah kelapa yang sedang jatuh dari pohonc. Buah kelapa tepat akan jatuh ditanahd. Buah kelapa yang ditendang andi
-
9. Jika sebuah benda mula-mula berada pada ketinggian h1 kemudian benda tersebutbergerak hingga mencapai posisi pada ketinggian h2, maka hubungan antara energipotensial antara 2 keadaan benda tersebut adalaha. Ep2 Ep1 = mh(g2-g1)b. Ep2 Ep1 = mg(h1-h2)c. Ep2 Ep1 = gh(m2-m1)d. Ep2 Ep1 = mg(h2-h1) d
10. Sebuah benda bermassa 2 kg berada pada ketinggian 2 m pada acuan bidang tertentu.Kemudian benda tersebut dipindahkan pada ketinggian tertentu dengan perubahan energipotensial sebesar 60 j. Jika g= 10 m/s tentukan ketinggian benda sekaranaga. 3 mb. 4 mc. 5 m.d. 6 m
11. Energi kinetik didefinisikan sebagaia. Energi yang dimiliki benda karena pergerakannya.b. Energi yang dimiliki benda karena kedudukannyac. Energi yang tersimpan pada saat benda tersebut diamd. Usaha yang dilakukan benda persatuan waktu
12. Dari kasus dibawah ini, manakah yang energi kinetiknya mempunyai nilai nola. Buah kelapa yang dilempar keatasb. Buah kelapa yang ditarik dengan mobil yang melaju dengan kecepatan 30 m/sc. Buah kelapa yang tergantung dipohon.d. Buah kelapa yang jatuh dari pohon
13. Persamaan W = menunjukan hubungan antaraa. Usaha dan energi kinetikb. Usaha dan energi potensialc. Usaha dan energi pada pegasd. Usaha dan energi gravitasi
14. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam, kemudian bergerak lurus denganpercepatan 3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik selama 2 sekon samadengan Ea. 6 Jb. 12 Jc. 24 J
d. 48 Je. 72 J
-
15. Sebuah balok dengan massa 2 Kg mula-mula diam dipermukaan tanah. Selanjutnya balokitu ditarik dengan gaya 25 N selama 2 sekon lalu dilepaskan. Energi kinetik balok padasaat jatuh ditanah adalah Ba. 25 Jb. 50 Jc. 100 Jd. 125 Je. 150 J
16. Hukum kekekalan energi mekanik menyatakan bahwa, kecualia. Gaya yang bekerja berupa gaya konservatifb. Energi mekanik sistem pada posisi apa saja tetapc. Energi mekanik keadaan awal sama dengan energi mekanik keadaan akhird. Pada sistem bekerja gaya luar.
17. Apabila hukum kekekalan energi mekanik berlaku untuk suatu sistem, dapat dikatakan .a. energi kinetik sistem tidak berubahb. energi potensial sistem tidak berubahc. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu bertambahd. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu berkurange. jumlah energi kinetik dan energi potensial selalu tetap
18. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 15 m dengan kecepatan awal 15 m/s. jika g= 10m/s, hitunglah kecepatan bola sesaat sebelum menyentuh tanah!
a. 22,91 m/s.b. 21.91 m/sc. 20,91 m/sd. 19,91 m/s
19. Dari ketinggian 90 m diatas tanah sebuah roket diluncurka dengan kelajuan 40 m/smembentuk sudut 37o terhadap horizontal. Gunakan hukum kekekalan energi mekanikuntuk menghitung kelajuan roket pada saat ketinggiannya setengan dari ketinggian awalD . ..
a. 40.9Jb. 41.9Jc. 42.9Jd. 43.9Je. 44.9J
-
20.
Sebuah balok bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam. Kemudian, balok dilepaskan daripuncak bidang lengkung yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari-jari R. Balokmeluncur pada bidang datar dan berhenti di titik C. Jika bidang lengkung tersebut licin, dangaya gesek antara balok dan bidang datar adalah sebesar 8 N maka besarnya R adalah .A
a. 0,2 mb. 0,5 mc. 1,2 m
d. 1,5 me. 1,6 m
B. Uraian
1. Jelaskan pengertian usaha dan sebutkan contoh peristiwa yang menghasilkan usahadalam kehidupan sehari-hari!
2. Dua motor mempunyai daya keluaran rata-rata masing-masing 1 hp dan 0,5 hp
a. Berapakah usaha yang dilakukan masing-masing motor dalam waktu 3 menit?b. Berapapa lama waktu yang diperlukan masing-masing motor untuk melakukan
usaha sebesar 56kj?
3. Sebuah batu dengan massa 5 kg mula-mula diam dipermukaan bumi kemudian dilemparvertical keatas pada ketinggian 1 meter dengan kelajuan 10 m/s. berapa usaha yangdilakukan batu untuk mencapai titik tertinggi?
4. Sebuah pesawat terbang yang besar memiliki massa 105 kg dan mesin dapat mendorongpesawat dengan gaya 2 X 105 N. pesawat tersebut harus bergerak dari keadaan diam danharus mencapai kelajuan 10m/s supaya dapat lepas landas. Tentukan panjang landasanminimum.
-
5. Seorang peloncat indah dengan berat 640 N meloncat dari sebuah papan menara yangmemiliki ketinggian 10 m dari permukaan air. Jika peloncat mendorong papan luncursehinnga ia meninggalkan papan dengan kelajuan awal 2 m/s tentuan kelajuan peloncatitu saat berada pada ketinggian 5 m diatas permukaan air
VI. Respon Hasil EvaluasiA. Jawaban Soal pilihan ganda
1) B2) A3) B4) D5) D6) B7) A8) C9) D10) C11) A12) C13) A14) E15) B16) D17) E18) A19) D20) A
B. Jawaban soal uraian1. Usaha merupakan gaya yang diberikan pada suatu benda yang menyebabkan benda
tersebut berpindah.Contoh usaha: Andi mendorong mobil sehingga mobil melaju kedepan
Atlet mengangkat barbell dari lantai keatas kepalanya.2. Penyelesaian= 1 = 746 W= 0,5 = 373
-
t = 3 menit = 180 sW = 56 kj = 56.000 JJawab
a. W1 = = 746 180 = 1,34 10W2 = = (373 W) (180 s) = 0,67 x 105 J
b. = = = 75= = = 1503. Penyelesaian
Diketahui m = 5 kgh1 = 1 meter
v0 = 10 m/sDitanya W pada h2JawabWaktu untuk mencapai tinggi maksimum
Saat dititik tertinggi Vt = 0vt= v0 gt
0 = 10 10tt = 1 s
Ketinggian maksimum
h = v0 t gt2
h = 10 (1)- 10 (1)2
H=10-5 mh= 5 mUsaha pada titik tertinggiW =Ep = mg (h1-h2)W = 5 kg 10 m/s(1-5 m)W = 504W = 200 J
4. Diketahui
M=105 kgF=2 X 105 NV2= 10 m/Ditanya
SJawaban
-
W=Ek2-Ek1=1/2 m(V22-V02)W= F.s
JadiS=m/2F(V22-V02)S=105/2(2 X 105) (102)2-0)S=2500 m
5. DiketahuiW=640 NH2= 5 mH1 = 10 mV1=2 m/sDitanya
V2
Jawabm=w/g=640/10=64 kgEm1=Em2
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
mv12+mgh1=1/2 mv22+mgh2 (22)+10(10)=1/2 v22+10 (5)102=1/2 v22+50V22=104V2=10,2 m/s