Soal Dan Pembahasan Sbmptn Gaya| Usaha| & Energi

Pada soal diketahui bahwa efisiensi motor tersebut merupakan 60%. Artinya , energi yang digunakan untuk mengangkat benda cuma sebesar 60% dari energi yang dikeluarkan oleh motor. Energi yang dijalankan oleh motor listrik merupakan energi listrik yang harganya bergantung pada besar tegangan , arus , dan waktu.

Dengan :
W = energi listrik (J)
V = tegangan listrik (V)
I = mempunyai pengaruh arus (A)
t = waktu (s)

Berdasarkan rumus di atas , maka kita dapatkan :
⇒ W = V.I.t
⇒ W = 12 ,5 (1 ,5) t
⇒ W = 18 ,75 t

Karena motor listrik melakukan pekerjaan untuk mengangkat benda , maka benda mendapatkan energi. Energi yang diterima benda sama dengan energi berpotensi benda.⇒ E = Ep
⇒ E = m.g.h
⇒ E = 1 ,5 (10) (3)
⇒ E = 45 Joule

Perpindahan benda terjadi alasannya merupakan adanya jerih payah dai motor listrik. Dengan begitu energi yang diterima benda sama dengan besar energi yang diberikan oleh motor listrik. Nah , alasannya merupakan efisiensi motor listrik cuma 60% , maka berlaku :
⇒ E = 60% W
⇒ 45 = 0 ,6 W
⇒ 45 = 0 ,6 (18 ,75 t)
⇒ 45 = 11 ,25 t
⇒ t = 4 sekon
Jadi , waktu yang diperlukan motor listrik untuk mengangkat benda setinggi 3 m merupakan 4 detik.

Soal ini sanggup kita kaji menurut rancangan kekekalan energi. Untuk memudahkan , kita perlu menggambar denah untuk menyaksikan lintasan gerak benda tersebut. Berdasarkan soal dongeng tersebut , gambar lintasan benda kurang lebih menyerupai gambar di bawah ini.

Dari gambar di atas terang terlihat bahwa saat benda bergerak pada bidang datar , benda tidak punya energi potensial. Dengan estimasi bahwa kecepatan benda di bidang datar tetap , maka kecepatan benda di titik A akan sama dengan kecepatan permulaan benda yakni 4 m/s.

Selanjutnya benda bergerak ke atas bidang miring dengan kecepatan permulaan 4 m/s hingga berhenti (dari titik A ke titik B). Nah , panjang lintasan benda di bidang miring dari A ke B itulah yang hendak kita hitung.

Karena yang ditanya panjang lintasan pada bidang miring , maka kita cuma perlu menyaksikan bidang miring sepanjang titik A dan B. Dalam hal ini berlaku aturan kekekalan energi mekanik. Dengan kata lain , energi mekanik di titik A akan sama dengan energi mekanik di titik B.

Energi mekanik merupakan jumlah dari energi berpotensi dan energi kinetik yang dimiliki oleh benda. Secara matematis sanggup ditulis :

Dengan :
EM = energi mekanik benda (J)
EP = energi berpotensi (J)
EK = energi kinetik (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian (m)
v = kecepatan benda (m/s)

Berdasarkan kekekalan energi mekanik , maka :
⇒ EM_A = EM_B
⇒ EP_A + EK_A = EP_B + EK_B
⇒ 0 + EK_A = EP_B + 0
⇒ EK_A = EP_B
⇒ ½ m.v² = m.g.h
⇒ v² = 2gh
⇒ 4² = 2(10) h
⇒ 16 = 20 h
⇒ h = ⅘ m

Keterangan :
Eenergi berpotensi di titik A sama dengan nol alasannya merupakan ketinggian di titik A sama dengan nol. Sedangkan energi kinetik di titik B sama dengan nol alasannya merupakan di titik B benda berhenti sehingga kecepatannya nol.

Karena ketinggian bidang miring telah kita dapatkan , maka panjang lintasan atau panjang bidang miringnya sanggup kita hitung dengan menggunakan prinsip trigonometri (Perhatikan gambar di atas). Hubungan antara tinggi , panjang bidang miring , dan sudut kemiringan merupakan :

⇒ s =1 ,6 meter
⇒ s = 160 cm