Usaha Dan Energi (FISIKA)

Pada kesempatan kali ini saya akan membagikan sedikit pembelajaran mengenai usaha dan energi kelas 10, usaha dan energi kelas 11, dan kelas 12.

Mengingat pelajaran ini selalu masuk dalam kurikulum di sekolah, maka saya akan membahasnya kali ini, berikut materi mengenai usaha dan energi kelas xi

RINGKASAN MATERI USAHA DAN ENERGI
RINGKASAN MATERI

USAHA

Sebuah benda dikatakan melakukan usaha jika ada gaya yang dilakukan pada benda tersebut atau benda tersebut memberikan gaya yang menyebabkan benda itu berubah posisinya.

Berikut ini gambar untuk menjelaskan usaha yang dilakukan terhadap benda yang arahnya horizontal.

Usaha (W) dapat dituliskan dalam bentuk matematis, yaitu hasil kali antara gaya (F) dengan perpindahan (s).

W = F x s           

W = Usaha, satuannya joule ( J )
F  = Gaya, satuannya newton ( N )
s   = jarak / perpindahan, satuannya meter

Contoh
Seseorang sedang mendorong meja dengan gaya 100 N. Meja tersebut bergeser sejauh 2 m. Hitunglah usaha yang dilakukan orang tersebut!

Jawab:

F = 100 N
s  = 2 m
W = …. ?

W = F × s
= 100 N × 2 m
= 200 Nm
= 200 Joule

Sekarang bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda kearah vertikal?

Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat dari suatu benda.

Secara matematis gaya tersebut dapat ditulis sebagai berikut :
F = m . g

Karena perpindahan benda kearah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.

W = F s
W = m g h

dengan: W = usaha (J)
               m = massa (kg)
               g  = percepatan gravitasi (N/kg)
               h = perpindahan atau ketinggian (m)

Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, maka hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.

Penyelesaian:
Diketahui: 
m = 5 kg
h  = 2 m
g = 10 m/s2

Ditanyakan :
W= ….. ?

Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s2)(2 m)
W = 100 J

Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda keatas setinggi 2 m adalah 100 joule.

ENERGI

Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu usaha.

Bentuk-bentuk energy yaitu antara lain :
1. energi nuklir
2. energi kimia
3. energi listrik
4. energi cahaya
5. energi bunyi, dan lain-lain.

Contoh perubahan energi antara lain adalah sebagai berikut.
a. Energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, dan solder listrik.

b. Energi listrik menjadi energi cahaya, contohnya pada lampu.
c. Energi listrik menjadi energi kimia, contohnya pada penyetruman (pengisian) aki.
d. Energi cahaya menjadi energi kimia, contohnya pada fotosintesis.

Energi Mekanik

Energi mekanik yaitu energi yang dimiliki suatu benda yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanik ini terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.

Keterangan : 

Em = Energi Mekanik
Ep = Energi Potensial
Ek = Energi Kinetik              

Energi Potensial

Energi potensial yaitu energi yang disebabkan oleh posisi benda. Semakin besar ketinggian posisi suatu benda, maka energi potensial benda tersebut juga semakin besar.

Keterangan:
Ep = energi potensial (Joule)
m  = massa (kg)
g   = percepatan gravitasi (m/s2
h   = ketinggian (m)

Energi Kinektik

Energi kinetik dapat didefinisikan sebagai energi yang dimiliki sebuah benda karena kelajuan-nya. Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
Ek = energi kinetik (Joule)
m = massa (kg)
v = kelajuan (m/s)

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain.

Pernyataan tersebut dikenal dengan nama Hukum Kekekalan Energi. 
Untuk memahami hukum tersebut, maka perhatikan gambar berikut ini. 

Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, maka besar energi mekanik selalu tetap.

Dengan kata lain, maka jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Rumus untuk menentukan kecepatan benda pada ketinggian tertentu setelah beberapa saat jatuh bebas karena dilepaskan yaitu :

Contoh soal :   
1. Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari 
    ketinggian 7,25 m. Jika diketahui percepatan 
    gravitasi g = 10 m/s2,  maka berapakah besar-
    nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6m 
    dari tanah ?


 Penyelesaian :

                                                PREDIKSI SOAL UN

1.  Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 N berpindah sejauh 4 m, maka usaha yang dilakukan terhadap peti tersebut adalah ….

A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J

2. Pada sebuah benda bekerja gaya F1 = 125 N arah ke kanan serta gaya F2 = 75N dan F= 25 N arah ke kiri sehingga benda berpindah sejauh 2 m. Usaha yang dilakukan gaya-gaya itu adalah sebesar….

A.    25 J
B.    50 J
C.    200 J
D.    250 J

3. Pada saat diadakan lomba tarik tambang pada perayaan 17 Agustus 2011, regu A dan regu B memberikan gaya yang saling berlawanan masing-masing 500 newton ke kanan dan 400 N ke kiri, sehingga terjadi perpindahan sejauh 2 meter, maka usaha yang dilakukan oleh regu pemenang adalah…

A.      50 joule
B.     100 joule
C.    200 joule
D.  1800 joule

4.   Perhatikan gambar berikut !

Besar usaha yang dilakukan oleh F1 dan F2 adalah….

A.    1000 joule
B.    600 joule
C.    400 joule
D.   200 joule

5. Seorang siswa mendorong benda dengan gaya F, sehingga berpindah sejauh S seperti pada gambar berikut :

Jika ia mendorong dengan gaya 2F dan perpindahannya tidak berubah, maka usaha yang dilakukannya menjadi ….

A.    seperempat kali usaha semula
B.    setengah kali usaha semula
C.    dua kali usaha semula
D.    empat kali usaha semula

6. Usaha sebesar 500 joule dilakukan oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda dan berpindah ke kanan tampak seperti pada gambar berikut, ditunjukkan oleh….

7.  Sebuah mobil yang sedang melaju kencang, tiba-tiba mobil tersebut kehilangan kendali sehingga mobil menabrak tiang listrik ditepi jalan. Urutan perubahan bentuk energi pada peristiwa tersebut adalah ….

A.  energi kimia – energi kinetik – energi kalor
B. energi kinetik – energi kalor – energi kimia
C.  energi kimia – energi kalor – energi bunyi
D. energi kinetik – energi bunyi – energi kalor

8.   Perhatikan gambar berikut ini !

Ali yang tubuhnya bermassa 60 kg ingin menaiki tangga dari lantai A ke lantai B seperti  tampak pada gambar. Jika  percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut 10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh Ali yaitu sebesar ….

A.  225 joule

B.  200joule

C.  300 joule

D.  450 joule

9.   Perhatikan gambar berikut ini !



      Perubahan energi yang terjadi adalah . . . 
      A.    energi listrik ® energi kimia®
            energi cahaya ® energi panas  
      B.    energi kimia ® energi listrik ® 
            energi panas ® energi cahaya
      D.   energi kimia ® energi cahaya ®
            energi listrik ® energi panas                      
      C.    energi listrik ® energi cahaya ®
            energi kimia ® energi panas

10. Perhatikan gambar posisi seorang siswa akan meloncat berikut !

  

Energi potensial yang dimiliki siswa tersebut ketika siswa berada di A seperti pada gambar adalah….

A.    1200 joule

B.    2400 joule

C.   4800 joule

D.   6000  joule



11. Energi mekanik terdiri dari ….
      A.  energi kimia dan energi kinetik
      B.  energi kimia dan energi potensial
      C.  energi panas dan energi kimia
      D.  energi kinetik dan energi potensial

 12. Ketika bola dilempar ke atas terjadi perubahan energi ….
      A.   kinetik menjadi potensial
      B.  potensial menjadi kinetik
      C.   kinetik menjadi kalor
      D.  potensial menjadi kalor


13.Ketika kecepatan sebuah benda menjadi  dua kali kecepatan semula maka energi 
      kinetiknya adalah ….
      A.   1/4 kali semula
      B.   ½ kali semula
      C.   2 kali semula
      D.  4 kali semula


14. Sebuah benda jatuh dari menara setinggi 20 m. Jika energi mekanik benda 2.000  J 
      dan g = 10 m/s2, massa benda tersebut adalah ….
      A.  100 kg
      B.    50 kg
      C.    10 kg
      D.      5 kg

15.  Pada saat benda jatuh bebas, maka besarnya energi adalah ….
      A.  Energi potensial menurun, energi mekanik naik
      B.  Energi potensial naik, energi mekanik turun
      C.  Energi kinetik naik, energi mekanik tetap
      D.  Energi kinetik turun, energi mekanik naik


16.  Sebuah benda dilempar keatas dengan kecepatan 10 m/s. Apabila g = 10 m/s2
       dan massa 50 kg, maka kecepatan benda pada saat ketinggian 3,75 m adalah ….
      A.   1,0 m/s
      B.   2,5 m/s
      C.    5,0  m/s
      D.   7,5 m/s


17.  Energi sebuah benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 m/s adalah ….
      A.   250 J
      B.   500 J
      C.   525 J
      D.  625 J


18.  Sebuah benda dengan massa 20 kg dijatuhkan bebas dari ketinggian 12 meter, 
      maka ketinggian benda saat kecepatannya 12 m/s adalah ….
      A.   1,2 m
      B.  2,4 m
      C.  4,8 m
      D.  9,6 m


19.Ketika mangga jatuh dari pohonnya terjadi perubahan energi ….
     A.   energi potensial menjadi energi kinetik
     B.  energi kinetik menjadi energi kalor
     C.   energi potensial menjadi enrgi kimia
     D.  energi kinetik menjadi energi potensial 

20.Seorang siswa memiliki massa 60 kg. Ia sedang berlari mengelilingi lapangan dengan kecepatan 10 m/s. Energi kinetik yang dimiliki siswa tersebut sebesar ….

A.   3000 Joule
B.    600 Joule
C.   70 Joule
D.    50 Joule

Demikianlah yang dapat saya bagikan kali ini kepada teman-teman semua mengenai usaha dan energi kelas 10, materi usaha dan energi kelas xi kurikulum 2013, dan kelas 12.

Semoga dapat bermanfaat bagi kalian semua yang membaca dan jangan lupa untuk membaca artikel-artikel saya yang lainnya ya.

Related Post to Usaha Dan Energi (FISIKA)