1 BAB USAHA DAN ENERGI I. SOAL PILIHAN GANDA 01. Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya terhadap benda sama dengan nol apabila arah gaya dengan perpindahan benda membentuk sudut sebesar. A. 0 B. 5 C. 60 D. 90 E. 180 0. Sebuah balok ditarik dengan tali oleh gaya 15 N hingga berpindah sejauh meter. Jika tali membentuk sudut 60 dengan arah perpindahan balok, maka usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah A. 15 J B. 0 J C. 0 J D. 60 J E. 60 J 0. Suatu gaya F = 10 N, besar dan arahnya tetap. Titik tangkap gaya menggeser sepanjang garis lurus yang panjangnya 5 m. Gaya F membentuk sudut θ terhadap arah perpindahan. Ternyata gaya F melakukan usaha sebesar 5 Joule. Berapakah besar sudut θ? A. 0 B. 0 C. 7 D. 5 E. 60 0. Grafik gaya (F) yang bekerja pada sebuah benda terhadap perpindahan benda tersebut (x) tampak seperti pada gambar. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya itu? A. 0 J B. 5 J C. 90 J D. 180 J E. 00 J 05. Sebuah benda bermassa 5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tentukanlah energi kinetik benda tersebut! A. 50 J B. 75 J C. 100 J D. 150 J E. 50 J 06. Sebuah balok bergerak dengan kecepatan v serta memiliki energi kinetik E k, jika kecepatan balok dibuat menjadi v, maka energi kinetiknya menjadi A. E k B. E k C. E k D. E k E. 5 E k 07. Dua buah benda, masing-masing bermassa m 1 = 5 kg dan m = kg memiliki energi kinetik yang sama besar. Bila benda m 1 bergerak dengan laju 10 m/s, maka laju benda kedua adalah... A. 15 m/s B. 0 m/s C. 5 m/s D. 7,5 m/s E.,5 m/s 08. Massa benda A tiga kali massa benda B dan kecepatan benda A setengah kali kecepatan benda B. Energi kinetik benda A dibandingkan dengan energi kinetik benda B adalah. A. : B. : C. 1 : 1 D. : 1 E. :
09. Sebuah benda bermassa kg mula-mula diam, kemudian begerak lurus dengan percepatan m/s. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah sekon adalah. A. 6 J B. 1 J C. J D. 8 J E. 7 J 10. Sebuah mobil bermassa m memiliki mesin berdaya P. Jika pengaruh gesekan kecil, maka waktu minimum yang diperlukan mobil agar mencapai kecepatan v dari keadaan diam adalah. A. P P B. P C. D. P E. P 11. Sebuah mobil yang massanya 100 kg dijalankan dari keadaan diam dengan percepatan tetap 1,5 m/s selama 10 sekon. Berapa daya yang digunakan mesinnya untuk menggerakkan mobil selama selang waktu itu? A. 15 750 W B. 500 W C. 5 000 W D. 500 W E. 7 500 W 1. Sebuah palu bermassa kg dengan kecepatan 0 m/s menghantam sebuah paku, sehingga paku ini masuk sedalam 5 cm dalam kayu. Besar gaya tahan yang disebabkan oleh kayu adalah. A. 00 N B. 800 N C. 000 N D. 8000 N E. 0 000 N 1. Sebuah peluru bermassa gram bergerak mendatar mengenai dinding papan yang berdiri vertikal dengan kecepatan 00 m/s. Peluru menembus papan dan keluar dengan kecepatan 00 m/s. Jika selama dalam papan peluru mendapat gaya hambatan tetap sebesar 600 N, tentukanlah tebal papan tersebut. A. cm B. cm C. cm D. 5 cm E. 6 cm 1. Dua buah mobil mainan dengan massa masing-masing m 1 = kg dan m = 9 kg memiliki energi kinetik yang sama dan bergerak dalam arah yang sama pula. Jika kedua mobil mengalami gaya hambat yang sama, maka perbandingan jarak penghentian mobil m 1 dan m adalah. A. 9 : B. : 9 C. : D. : E. 1 : 1 15. Sebuah benda bermassa kg terletak di atas bidang miring seperti pada gambar. Jika panjang BC = 5 m, AC = m, dan percepatan gravitasi g = 10 m/s, tentukanlah energi potensial benda. A. 100 J B. 10 J C. 160 J D. 00 J E. 50 J 16. Sebuah bola besi bermassa 00 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari ketinggian 0 m di atas tanah. Jika g = 10 m/s dan gaya tahan tanah terhadap bola besi 10 5 N, berapa dalamkah bola besi itu masuk ke dalam tanah? A. 0,5 m B. 0, m C. 0, m D. 0, m E. 0,1 m
17. Sebuah balok dipindahkan dengan tiga cara seperti pada gambar. Bila permukaan licin, usaha yang diperlukan untuk memindahkan balok itu adalah A. W a > W b > W c B. W a < W b < W c C. W a = W b = W c D. W b > W a < W c E. W b < W a < W c 18. Sebuah gerobak dengan massa 0 kg terletak pada bidang miring yang sudut kemiringannya 0 terhadap bidang horizontal. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s dan gerobak bergeser sejauh meter ke arah bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah A. 60 J B. 60 J C. 150 J D. 00 J E. 00 J 19. Bila hukum kekekalan energi mekanik untuk suatu sistem berlaku, maka. A. energi kinetik sistem tidak berubah B. energi potensial sistem selalu bertambah C. jumlah energi kinetik dan energi potensial sistem adalah tetap D. jumlah energi kinetik dan energi potensial sistem selalu bertambah E. jumlah energi kinetik dan energi potensial sistem selalu berkurang 0. Hubungan antara energi kinetik (E k ) terhadap waktu (t) untuk benda jatuh bebas adalah. 1. Grafik hubungan antara energi potensial benda terhadap waktu dan sebuah benda yang dilemparkan vertikal ke atas kemudian kembali ke pelempar adalah... Dua buah benda A dan B yang bermassa masing-masing m,jatuh bebas dari ketinggian h meter dan h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar. A. 1 B. C. 1
D. E.. Sebuah benda jatuh bebas dan tempat yang tingginya 80 meter. Jika energi potensialnya mula-mula sebesar 000 joule dan g = 10 m/s, maka tepat sebelum sampai di tanah kecepatannya adalah. A. 10 m/s B. 0 m/s C. 5 m/s D. 0 m/s E. 0 m/s. Sebuah benda 10 kg mempunyai energi potensial 5000 joule. Jika kemudian benda tersebut jatuh bebas (g = 10 m/s ), maka dari pernyataan di bawah mi yang benar adalah. A. kecepatan benda saat akan tiba di tanah 100 m/s B. benda jatuh dan ketinggian 5 meter C. waktu yang diperlukan untuk sama di tanah 10 sekon D. energi kinetik benda saat tiba di tanah 500 J E. energi mekanik benda 5000 J 5. Sebuah benda bermassa kg jatuh bebas dari ketinggian 150 m. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s, maka kecepatan benda saat ketinggiannya 5 m dan tanah adalah. A. 5 m/s B. 5,6 m/s C. 0 m/s D. 50 m/s E. 75 m/s 6. Air terjun setinggi 8 m mengalirkan 10 m air setiap sekon. Massa jenis air 1000 kg/m dan percepatan gravitasi g = 10 m/s. Jika hanya 10% energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik, berapakah besar energi listrik yang dapat dihasilkan setiap sekon? A. 70 kj B. 75 kj C. 80 kj D. 90 kj E. 95 kj 7. Air terjun yang tingginya 100 m mengalirkan air sebanyak 100 m air tiap sekon. Tiga per empat energi kinetik air ketika jatuh diubah menjadi energi listrik oleh generator hidrolistrik. Jika g = 10 m/s, daya keluaran (output) generator tersebut adalah. A.,5 10 kw B. 9 10 kw C. 18 10 kw D.,5 10 5 kw E. 9 10 5 kw 8. Berat benda di bulan sama dengan berat benda di bumi. Seorang astronaut mampu melemparkan batu setinggi 15 m di bumi. Bila astronaut itu melemparkan batu yang sama di bulan, ketinggian yang dicapai adalah A. 15m B. 0 m C. 5 m D. 60 m E. 90 m 9. Sebuah peluru ditembakkan mengikuti gerak parabola dengan grafik E k (energi kinetik) dan E (energi potensial) seperti pada gambar. Apabila massa peluru 100 g, sudut pelemparannya adalah... (g = 10 m/s ) A. 0 B. 7 C. 5 D. 5 E. 60 0. Sebuah roket diluncurkan pada sudut 7 terhadap horizontal dan ketinggian 90 m dengan kelajuan 60 m/s. Percepatan gravitasi g = 10 m/s. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik, tentukanlah kelajuan roket pada saat ketinggiannya 5 m. A. 70 m/s B. 65 m/s C. 60 m/s D. 50 m/s E. 5 m/s 1. Sebuah benda dilemparkan dengan sudut elevasi tertentu ke atas sehingga membentuk lintasan parabola. Agar pada lintasan tertinggi benda memiliki perbandingan energi kinetik: energi potensial sebesar : 1,
5 maka sudut elevasi pelemparan benda adalah A. 0 B. 7 C. 5 D. 5 E. 60. Suatu partikel dengan massa 1 kg didorong dari permukaan meja hingga kecepatan pada saat lepas dan bibir meja = m/s seperti gambar di samping. Jika g = 10 m/s, maka energi mekanik partikel pada saat ketinggiannya dan tanah = 1 m adalah. A. J B. 10 J C. 1 J D. J E. J. AB adalah lintasan licin yang berupa busur seperempat lingkaran. Sebuah benda dilepas dan A tanpa kecepatan awal. OA horizontal dan OB vertikal. Jika R adalah jari-jari kelengkungan dan g adalah percepatan gravitasi, tentukanlah besar kecepatan benda pada saat meninggalkan B. A. gr B. gr C. gr D. gr E. 5 gr. Sebuah bola diikatkan pada seutas tali yang ujungnya ditahan tetap. Panjang tali 0, m. Bola ditarik ke pinggir sehingga tali membentuk sudut 60 terhadap vertikal seperti pada gambar. Percepatan gravitasi g = 10 m/s. Bila bola dilepaskan, maka kecepatan bola pada saat melalui titik terendah ayunan adalah. A. 1, m/s B. 1,7 m/s C. m/s D., m/s E. m/s 5. Sebuah benda bermassa kg tergantung pada seutas tali yang panjangnya 0, m. Kemudian benda diberi kecepatan awal mendatar m/s Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s, berapakah tegangan tali pada saat benda menempuh sudut 60 terhadap vertikal? A. 0 N B. 0 N C. 0 N D. 50 N E. 60 N 6. Jika pada soal nomor 5 kecepatan awal mendatar yang diberikan adalah m/s, berapakah sudut maksimum tali terhadap vertikal? A. 0 B. 5 C. 60 D. 90 E. 150 7. Besar kecepatan minimum sebuah benda di titik A agar dapat meluncur sampai di titik B di atas bidang licin sempurna AB jika g = 10 m/s adalah. A. 6 m/s B. 7 m/s C. 8 m/s D. 9 m/s E. 10 m/s 8. Sebuah bola yang mula-mula diam, dilepas dari titik A setinggi R melalui bidang licin AB yang disambung dengan lintasan berbentuk lingkaran vertikal yang licin dengan jari-jari R seperti pada gambar. Bila percepatan gravitasi adalah g, maka besar kecepatan bola di titik C sama dengan. A. gr B. gr C. gr D. gr E. 5 gr 9. Perhatikan gambar! Jan-jan kelengkungan R A = R B = 10 m, dan massa benda 0,5 kg. Jika benda bergerak dari A tanpa kecepatan awal dan percepatan gravitasi g = 10 m/s, tentukanlah besar gaya normal terhadap benda sewaktu melewati titik B.
6 A. 10 N B. 0 N C. 5 N D. 0 N E. 50 N 0. Seorang anak dengan massa m duduk di puncak sebuah gunung es yang berbentuk setengah lingkaran seperti pada gambar. Jika dia mulai meluncur dan keadaan diam dan permukaan es licin, maka anak itu akan meninggalkan gunung es di titik P dengan nilai sin θ sama dengan 1 A. B. 5 C. D. E. 5