- Sebuah benda yang massanya 0 ,10 kg jatuh bebas vertikal dari ketinggian 2 m ke hamparan pasir. Jika benda itu masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir sebelum berhenti , maka gaya rata-rata yang dijalankan pasir untuk menghalangi benda besarnya sekitar ….
A. 30 N D. 90 N B. 50 N E. 100 N C. 60 N Pembahasan :
Dik : s = 2 cm = 0 ,02 m , h = 2m , m = 0 ,1 kg.Untuk menjawab soal di atas , maka kita mesti mengingat kembali kekerabatan antara gaya , kerja keras , dan energi. Secara matematis , kekerabatan ketiga besaran tersebut sanggup ditulis selaku berikut :
W = F.s = ΔEP + ΔEK Dengan :
W = kerja keras (Joule)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
EP = energi berpotensi (J)
EK = energi kinetik (J)Dengan menggunakan desain tersebut , maka ada dua cara yang sanggup kita pakai untuk menyelesaikan soal di atas.
Cara Pertama :
⇒ W = EP
⇒ F.s = m.g.h
⇒ F (0 ,02) = 0 ,1(10)(2)
⇒ 0 ,02 F = 2
⇒ F = 100 NCara kedua :
Cara kedua ini kita akan menyaksikan menurut kekerabatan kerja keras dengan energi kinetik. Untuk menyeleksi energi kinetik kita mesti mengenali kecepatan benda. Karena kecepatan permulaan benda (jatuh bebas) sama dengan nol , maka kecepatan selesai benda sanggup dijumlah dengan rumus berikut :
⇒ v = √2gh
⇒ v2 = 2gh
⇒ v2 = 2(10)(2)
⇒ v2 = 40Hubungan kerja keras dan energi kinetik :
⇒ W = ΔEK
⇒ F.s = ½m (v2 – vo2)
⇒ 0 ,02 F = ½(0 ,1) (40 -0)
⇒ 0 ,02 F = 2
⇒ F = 100 NJawaban : E
- Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah merupakan 1000 N , maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dijalankan kepada tongkat biar menjadi rata dengan permukaan tanah merupakan ….
- 4 kali tumbukan
- 5 kali tumbukan
- 6 kali tumbukan
- 8 kali tumbukan
- 10 kali tumbukan
Pembahasan :
Dik : l = 0 ,4 m; h = 0 ,5 m , F = 1000 N , m = 10 kg.Dalam musibah ini , besar kerja keras yang dijalankan oleh martil kepada tongkat akan sama dengan energi yang hilang akhir goresan antara tongkat dan tanah.
⇒ W = EP
⇒ F.s = m.g.h
⇒ 1000 s = 10 (10) (0 ,5)
⇒ 1000 s = 50
⇒ s = 0 ,05 m
⇒ s = 5 cmBerdasarkan perkiraan di atas , mempunyai arti setiap satu kali pukulan atau tumbukan , tongkat akan menancap sedalam 5 cm. Karena panjang tongkat 0 ,4 m , biar rata dengan tanah maka banyak tumbukan yang mesti dijalankan merupakan :
⇒ n = L⁄s
⇒ n = 0 ,4⁄0 ,05
⇒ n = 40⁄5
⇒ n = 8 kali tumbukan.Jawaban : D
- Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan permulaan 40 m/s dan sudut elevasi 37o. Jika massa peluru 0 ,01 kg , maka kerja keras oleh gaya gravitasi pada peluru sejak ditembakkan hingga jatuh ke tanah kembali merupakan ….
A. 100 J D. 10 J B. 40 J E. 0 C. 20 J Pembahasan :
Dik : vo = 40 m/s , m = 0 ,01 kg.Ketika peluru bergerak ke atas hingga mencapat titik tertinggi , peluru mengalami perlambatan akhir percepatn gravitasi. Usaha yang dijalankan oleh gaya gravitasi ini bertentangan arah dengan arah gerak (W1 = -F.h)
Ketika peluru bergerak turun dari titik tertinggi menuju permukaan tanah , peluru mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi. Dalam hal ini kerja keras yang dijalankan oleh gaya gravitasi searah dengan arah gerak peluru (W2 = F.h)
Karena dalam soal ditanya kerja keras total yang dijalankan oleh gaya gravitasi sejak peluru ditembakkan hingga peluru kembali ke tanah , maka :
⇒ W = W1 + W2
⇒ W = -F.h + F.h
⇒ W = 0Jawaban : E
Salah seorang pakar dan konsultan pendidikan yang kini mengabdikan hidup menjadi guru di pedalaman nun jauh di pelosok Indonesia.
