06 10A - Fisika - Usaha dan Energi - A

Multiple Choice
Identify the choice that best completes the statement or answers the question.

____	1.	Jika gaya interaksi satelit dengan bumi pada orbit lingkaran adalah 10.000 N maka besarnya usaha yang dilakukan bumi terhadap satelit adalah…
a.	10.000 J	d.	1.250 J	
b.	5.000 J	e.	0	
c.	2.500 J	

____	2.	Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 370(tan 370 = 3/4). Jika massa peluru 0,01 kg, maka usaha oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan sampai jatuh ketanah kembali sebesar (g = 9,8 m/s2) …
a.	100 joule	d.	10 Joule	
b.	40 Joule	e.	0 Joule	
c.	20 Joule	

____	3.	Dua balok identik ditarik sepanjang jarak yang sama. Balok A ditarik dengan gaya F1 yang membentuk sudut q1 terhadap bidang datar dan balok B ditarik dengan gaya F2 yang membentuk sudut q2 terhadap bidang datar. Ternyata usaha yang dilakukan untuk memindahkan balok A lebih besar. Yang tidak menunjukkan peristiwa ini adalah...
a.	F1 > F2dan q1 < q2	d.	F1 = F2 dan q1 = q2	
b.	F1 > F2 dan q1 = q2	e.	q1 < q2 dan F1 > F2	
c.	F1 = F2 dan q1 < q2	

____	4.	Sebuah pesawat terbang bergerak dengan energi kinetik T. Jika kemudian kecepatannya menjadi dua kali semula, maka energi kinetiknya menjadi…
a.	1/2 T	d.	4T	
b.	T	e.	16 T	
c.	2T	

____	5.	Seorang anak bermain ayunan dari ketinggian 0,5 m hingga 2,5 m dari permukaan tanah. Laju maksimum anak itu sama dengan …
a.	2 m/s	d.	2Ö10 m/s	
b.	2Ö5 m/s	e.	5Ö2 m/s	
c.	Ö10 m/s	

____	6.	Sebuah batu besar berada pada jarak 25 m di depan sebuah kendaraan bermassa 500 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Agar tepat berhenti sebelum mengenai batu, maka kendaraan tersebut harus direm dengan gaya sebesar..
a.	250 N	d.	2000 N	
b.	500 N	e.	4000 N	
c.	1000 N	

____	7.	Sebuah bola sepak yang massanya 0,5 kg bergerak dengan laju 2 m/s. Pemain sepakbola menendang searah gerakan bola dengan gaya 50 N. Menempuh jarak berapakah sentuhan kaki pemain agar kelajuan bola menjadi 4 m/s?
a.	0,02 m	d.	0,06 m	
b.	0,03 m	e.	0,05 m	
c.	0,04 m	

____	8.	Benda A memiliki massa 4 kg dan kelajuannya 2 m/s. Benda B memiliki massa 2 kg dan kelajuannya 4 m/s. Kedua benda bergerak pada arah yang sama. Masing-masing benda kemudian menerima gaya sebesar F yang arahnya berlawanan dengan arah gerak kedua benda sampai masing-masing benda berhenti. Pernyataan dibawah ini yang benar adalah…
a.	Kedua benda menempuh jarak yang sama.	d.	Benda A menempuh jarak 4 kali lebih jauh dari benda B	
b.	Benda A menempuh jarak 2 kali lebih jauh dari benda B	e.	Benda B menempuh jarak 4 kali lebih jauh dari benda A	
c.	Benda B menempuh jarak 2 kali lebih jauh dari benda A	

____	9.	Mobil A memiliki massa 0,75 kali massa mobil B, sedangkan laju mobil A adalh 0,25 kali laju mobil B. Kedua mobil masing-masing diperlambat oleh gaya konstan yang sama F, sampai keduanya berhenti. Apabila jarak yang diperlukan untuk menghentikan mobil A adalah 3 meter, jarak untuk mobil B sampai berhenti adalah…
a.	64 meter	d.	8 meter	
b.	32 meter	e.	4 meter	
c.	16 meter	

____	10.	Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan percepatan v = 4 m/s dan kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30. Bila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur, maka panjang lintasan benda pada bidang miring adalah…
a.	40 cm	d.	120 cm	
b.	60 cm	e.	160 cm	
c.	80 cm	

____	11.	Konstanta pegas dari suatu pistol mainan anak-anak adalah 100 N/m. Sebelum ditembakkan dengan arah vertikal ke atas, peluru 10 gram mampu menekan pegas 20 cm. Ketinggian maksimum yang dicapai peluru setelah ditembakkan adalah..
a.	10 m	d.	60 m	
b.	20 m	e.	80 m	
c.	40 m	

____	12.	Perhatikan grafik. Usaha dilakukan benda yang mendapat gaya F sehingga berpindah sejauh 10 m adalah …. 

a.	50  joule 	d.	250 joule	
b.	200 joule 	e.	150 joule	
c.	100 joule	

____	13.	Besarnya usaha yang dilakukan gaya F, jika benda berpindah sejauh 20 m adalah ….. (lihat gambar)

a.	1000 joule	d.	1800  joule	
b.	1200 joule	e.	2000 joule	
c.	1600 joule	

____	14.	Benda massa m dan bergerak dengan kelajuan v maka benda dikatakan memiliki …..
a.	energi potensial 	d.	energi panas.	
b.	energi kinetik 	e.	energi gerak	
c.	energi total. 	

____	15.	Benda massa 100 gram digantungkan pada pegas, kemudian disimpangkan sejauh 10 cm. Jika konstanta pegas 2 N/m, maka  besarnya energi kinetik benda saat simpangannya 6 cm adalah 
...
a.	4 x 10-2 Joule	d.	4 x 10-1 Joule	
b.	2 x 102 Joule	e.	4 Joule	
c.	4 x 10-1 Joule	

____	16.	Sebuah balok bermassa 4 kg berada di atas permukaan licin dalam keadaan diam. Jika balok tersebut mengalami percepatan 2 m/s2 dalam arah horizontal, maka usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 detik adalah... 
a.	400 Joule	d.	300 Joule	
b.	200 Joule	e.	Tidak ada opsi yang benar	
c.	360 Joule	

____	17.	Tono menarik sebuah meja dengan kemiringan 37o terhadap arah horizontal seperti gambar di bawah. Jika gaya Tono sebesar 100 N berhasil memindahkan meja tersebut sejauh 5 meter, maka usaha yang dilakukan Tono adalah...

a.	400 Joule	d.	250 Joule	
b.	300 Joule	e.	500 Joule	
c.	355 Joule	

____	18.	Besar usaha yang dilakukan oleh mesin terhadap sebuah mobil bermassa 1 ton yang mula-mula diam sehingga bergerak dengan kecepatan 5 m/s adalah...
a.	1000 Joule	d.	12.500 Joule	
b.	1500 Joule	e.	25.000 Joule	
c.	5000 Joule	

____	19.	Sebuah bola bermassa 200 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Pada titik maksimum usaha yang dilakukan oleh gaya berat adalah...
a.	50 J	d.	5 J	
b.	20 J	e.	2,5 J	
c.	10 J	

____	20.	Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda bermassa 10 kg melalui bidang miring licin dengan kemiringan 53o seperti gambar di bawah adalah...

a.	1000 J	d.	400 J	
b.	800 J	e.	100 J	
c.	600 J	

____	21.	Sebuah bola bermassa 500 gram dijatuhkan dari atas gedung setinggi 2 m. Besar usaha selama perpindahan bola tersebut adalah... 
a.	50 J	d.	20 J	
b.	30 J	e.	10 J	
c.	25 J	

____	22.	Sebuah benda 2 kg bergerak pada permukaan licin dengan kecepatan 2 m/s. Jika pada benda dilakukan usaha sebesar 21 Joule, maka kecepatan benda tersebut akan berubah menjadi...
a.	1 m/s	d.	5 m/s	
b.	2 m/s	e.	17 m/s	
c.	3 m/s	

____	23.	Suatu benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan awal 6 m/s. Besar usaha yang harus dilakukan untuk mengurangi kecepatan benda itu hingga menjadi sepertiganya adalah...
a.	100 J	d.	36 J	
b.	86 J	e.	24 J	
c.	64 J	

____	24.	Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam di atas lantai licin. Meja kemudian didorong selama 3 detik dan bergerak lurus dengan percepatan 2 m/so. Besar usaha yang terjadi adalah...

a.	180 J	d.	45 J	
b.	360 J	e.	36 J	
c.	90 J	

____	25.	Sebuah mobil bermassa 5.000 kg sedang bergerak dengan kelajuan 36 km/jam. Pada jarak 100 meter di depan mobil terdapat sebuah pohon yang tumbang menghalangi jalan. Besar gaya pengereman yang dibutuhkan agar truk tidak menabrak pohon tersebut adalah... 

a.	2.500 N	d.	800 N	
b.	2.000 N	e.	400 N	
c.	1.000 N	

06 10A - Fisika - Usaha dan Energi - A
Answer Section

MULTIPLE CHOICE

	1.	ANS:	E
Pembahasan
W = F S cos q = F S cos 900 = 0 (karena F dengan S tegak lurus)
Jawaban: E

PTS:	1

	2.	ANS:	E
Pembahasan
W = F S cos q = F S cos 900 (karena F kebawah dan S mendatar jadi tegak lurus)
W = 0
Jawaban: E

PTS:	1

	3.	ANS:	D
Pembahasan
W = F S cos q
W akan besar bila F besar dan q kecil sehingga:

    F1 > F2 dan q1 < q2 (benar)
    F1 > F2 dan q1 = q2 (benar)
    F1 = F2 dan q1 < q2 (benar)
    F1 = F2 dan q1 = q2 (salah karena usahanya sama besar)

PTS:	1

	4.	ANS:	D
Pembahasan
EK1 = 1/2 mv12
EK2 = 1/2 mv22 = 1/2 m (2v1)2
EK2 = 4 (1/2 mv12) = 4T
Jawaban: D

PTS:	1

	5.	ANS:	D
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EP1 + EK1 = EP2 + EK2
mgh1 + 1/2 m v12 = mgh2 + 0
v22 = 2g (h2 – h1)
v22 = 2 . 10 (2,5 – 0,5) = 40
v2 = 2Ö10 m/s
Jawaban: D

PTS:	1

	6.	ANS:	C
Pembahasan
EK1 + Wges = EK2
1/2 mv12 – F S = 0
1/2 (500) (10)2 = F . 25
F = 1000 N
Jawaban: C

PTS:	1

	7.	ANS:	D
Pembahasan
EK1 + W = EK2
1/2 mv12 + F . S = 1/2 mv22
1/2 (0,5) (2)2 + 50 . S = 1/2 (0,5) (4)2
S = 0,06 m
Jawab : D

PTS:	1

	8.	ANS:	C

PTS:	1

	9.	ANS:	A

PTS:	1

	10.	ANS:	E
Pembahasan
EK = EP
1/2 mv12 = mgh
1/2 (4)2 = 10 . h
h = 0,8 m = 80 cm
Sin 30o = h / S
S = h / sin 30o = 80 / (1/2) = 160 cm
Jawaban: E

PTS:	1

	11.	ANS:	B
Pembahasan
EPpegas = EPgravitasi
1/2 kx2  = mgh
1/2 (100) (0,2)2 = (0,01) 10 . h
h = 20 m
Jawaban: B

PTS:	1

	12.	ANS:	C
 Penyelesaian :
Diketahui :   S1 =  5       F1= 20 N
                   S2 = 10      F2= 20 N
Ditanya : W....?
     W  =  w2 – w1  =  (20 x 10)  -  (20 x 5)
                            =  200 – 100  = 100 joule

PTS:	1

	13.	ANS:	C

PTS:	1

	14.	ANS:	B
Penyelesaian :

Diketahui rumus energi kinetik adalah  ; Ek = ½ m.v2
Jadi, jika benda memiliki massa (m) dan kelajuan (v) maka benda tersebut dikatakan memiliki energi kinetik.

PTS:	1

	15.	ANS:	A
 Penyelesaian :
Diketahui : m = 100 gr = 0,1 kg
                  k = 2 N/m
                 x = s=h= 10 – 6 = 4 cm = 0,04 m
Dtanya : energi kinetik : Ek ....
Ingat rumus hubungan usaha dengan energi adalah  W = Ep + Ek
Maka, Ek = W  - Ep
Dicari dulu Ep nya
Ep = m . g h 
     = 0,1 . 10 . 0,06 = 0,06 joule
Dicari W
W = ½ . k x  = ½ . 2 . 0,1 = 0,1 joule
 Ek = 0,1 joule – 0,06 joule = 0,04 joule = 4 .10-2

PTS:	1

	16.	ANS:	B
Bila pada soal diketahui kecepatan atau percepatan, maka umumnya soal mengacuh pada hubungan usaha dengan energi kinetik. Adapun hubungan usaha dengan energi kinetik adalah sebagai berikut :
W =?Ek = Ek - Eko = 1/2 m (v2 - vo2)

dengan :
W = usaha
v = kecepatan akhir
vo = kecepatan mula-mula
Ek = energi kinetik akhir
Eko = energi kinetik mula-mula
?Ek = perubahan energi kinetik

Pada soal diketahui :
vo = 0
a = 2 m/s2
t = 5 s
m = 4 kg 

Tentukan terlebih dahulu kecepatan akhir (kecepatan pada t 5 detik) menggunakan salah satu rumus GLBB yaitu :

v2 = vo2 + at
v2 = 0 + 2(5)
v2 = 10 m/s

Usaha :
W = ?Ek = 1/2. 4 (100 - 0)
W = 200 Joule ---> opsi B

PTS:	1

	17.	ANS:	A
Soal ini bisa dibilang sederhana namun pada umumnya berhasil menjebak murid. Kesalahan terjadi karena mereka menjawab dengan rumus dasar W = F.s tanpa memperhatikan sudut yang dibentuk oleh gaya. Untuk itu akan sangat membantu jika kita menguraikan gaya tono ke dalam sumbu x dan sumbu y sebagai berikut :

Karena meja bergerak sejauh 5 meter dalam arah horizontal maka gaya yang kita tinjau adalah gaya Toni pada sumbu x. Gaya vertikal tidak perlu ditinjau karena tidak sesumbu dengan arah gerak. Dengan demikian,

W = Fx . s
W = F cos 37o . s
W = 100 (4/5) (5)
W = 400 Joule ---> opsi A
Tips !!
Sudut 37o dan sudut 53o merupakan sudut istimewa yang sering muncul di soal. Oleh karena itu, akan sangat membantu bila kita menghafalnya.
sin 37o = 3/5 ---> cos 37o = 4/5 ---> tan 37o = 3/4
Sebaliknya,
sin 53o = 4/5 ---> cos 53o = 3/5 ---> tan 53o = 4/3

PTS:	1

	18.	ANS:	D
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
v = 5 m/s
m = 1000 kg
vo = 0

Usaha : 
W = ?Ek = 1/2. (1000) (25 - 0)
W = 12.500 Joule ---> opsi D

PTS:	1

	19.	ANS:	C
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
vo = 10 m/s
v = 0 ---> pada ketinggian maksimum kecepatan benda sama dengan nol.
m = 0,2 kg

Usaha :
W = ?Ek = 1/2. (0,2) (0 - 100)
W = -10 Joule ---> opsi C

Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya berat berlawanan arah dengan arah perpindahan sehingga dalam hal ini usaha yang dilakukan gaya berat adalah menghambat gerak

PTS:	1

	20.	ANS:	B
Pembahasan :
Soal ini dapat dikerjakan dengan menggunakan hubungan usaha dan energi potensial :
W = mg Dh

Dari gambar jelas terlihat bahwa ketinggian bidang miring, bidang datar, dan bidang miring membentuk segitiga siku-siku. Oleh karena itu berlaku :
W = mg s sin 53 ---> dengan s adalah sisi miring.
W = 10 (10) (10) (4/5)
W = 800 Joule ---> opsi B.

PTS:	1

	21.	ANS:	E
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
m = 500 g = 0,5 kg
Dh = 2 m
vo = 0 

Model soal seperti ini dapat dikerjakan dengan dua cara yaitu melihat hubungan usaha dengan energi kinetik atau dengan melihat hubungan antara usaha dengan energi potensial. Hubungan energi potensial dengan usaha yaitu :

W = DEp = m gDh
W = 0,5 (10) (2)
W = 10 Joule ---> opsi E

Jika melihat hubungan usaha dengan energi kinetik terlebih dulu kita cari kecepatan akhirnya dengan rumus GLBB :
v = vo + 2gh
v = 0 +2 (10) (2)= 40 

W = DEk
W = 1/2 (0,5) (40 - 0)
W = 10 Joule ---> opsi E

PTS:	1

	22.	ANS:	D
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
m = 2kg
vo = 2 m/s
W = 21 J

Kecepatan akhir :
W = ?Ek
21 = 1/2 (2) (v2 - 4)
v2 = 25
v = 5 m/s ---> opsi D

PTS:	1

	23.	ANS:	C
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
m = 4kg
vo = 6 m/s
v = 1/3 (6) = 2m/s

Usaha :
W = ?Ek
W = 1/2 (4) (4 - 36)
W = -64 J ---> opsi C
Tanda negatif menunjukkan usaha pengereman melawan arah gerak.

PTS:	1

	24.	ANS:	A
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
m = 10 kg
vo = 0
t = 3 s
a = 2 m/s2

Kecepatan akhir 
v = vo + at = 0 + 2(3)
v = 6 m/s

Usaha :
W = ?Ek = 1/2 (10) (36 - 0)
W = 180 J ---> opsi A

PTS:	1

	25.	ANS:	A
Pembahasan :
Dari soal diketahui :
m = 5000 kg
vo = 36 km/jam = 10 m/s
v = 0 ---> berhenti 
s = 100 m

Konsep Usaha :
W = ?Ek
F . s = 1/2 (5000) (0 - 100)
F = 250.000/s
F = 250.000/100
F = 2.500 N ---> opsi A

PTS:	1