Mempelajari contoh soal usaha dan energi bisa meningkatkan pemahaman kamu terkait dua konsep ini. Selain itu, hal ini dapat membantu kamu agar lebih lihai dalam memecahkan masalah yang berkaitan dengan usaha dan energi. Seperti apa contoh soalnya? Yuk, masuk!
Apa Itu Usaha?
Sebelum melompat ke pengertian usaha, kamu perlu mengetahui apa itu gaya. Ringkasnya, gaya adalah sebuah cara untuk membuat benda berhenti atau bergerak. Nah, gaya ini memiliki hubungan yang sangat erat dengan usaha. Itu karena usaha adalah gaya yang dilakukan untuk membuat benda berpindah sejauh jarak perpindahannya.
Persamaan Usaha
Berikut adalah persamaan atau rumus usaha, yakni:
W = F . s
Berikut keterangannya:
Work (W) = Usaha (satuan Joule)
Forces (F) = Gaya (satuan Newton)
Shift (S) = Perpindahan (satuan meter)
Agar lebih memahami usaha, maka kamu bisa mengerjakan contoh soal usaha dan energi, tetapi pahami dulu pengertian energi.
Apa Itu Energi?
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Itulah mengapa energi dan usaha sering dikaitkan satu sama lain. Hubungan usaha dan energi bahkan dapat dijumpai pada konsep energi potensial maupun energi kinetik.
Misalnya, pada saat kamu mengangkat benda ke atas (vertikal) maka ketinggian benda tersebut berubah. Dengan demikian, besar usaha yang kamu lakukan adalah sama dengan perubahan energi potensial benda tersebut.
Begitu pula pada saat sebuah mobil melaju, maka besar usaha yang dilakukan adalah sama dengan perubahan energi kinetik mobil tersebut. Yuk, kerjakan contoh soal usaha dan energi berikut ini agar lebih paham!
Contoh Soal Usaha dan Energi
1. Baki menarik sebuah benda yang memiliki massa 2 kg menggunakan sebuah tali. Gaya yang dilakukan adalah 80 N dan tali membentuk sudut 60 derajat seperti gambar berikut.
Jika benda dipindahkan sejauh 5 meter, maka berapakah usaha yang dilakukan Baki?
2. Sebuah benda memiliki massa 700 gram dilempar ke atas sampai setinggi 9 meter. Jika sekarang benda berada di ketinggian 5 meter, maka berapakah perubahan energi potensial benda? (g = 10 m/s^2)
3. Sebuah benda memiliki massa 10 kg. Pada mulanya, benda tersebut diam lalu didorong selama 3 detik sehingga bergerak lurus dengan percepatan 2 m/s^2. Jika gaya gesek diabaikan, maka berapakah besar usaha yang terjadi?
Pembahasan
Pembahasan Contoh Soal Usaha dan Energi 1
Seperti yang tertera di soal dan gambar, bahwa:
m = 2 kg
F = 80 N
s = 5 meter
θ = 60°
Maka, untuk menghitung usaha yang dilakukan Baki dapat melalui cara berikut.
W = F . s . cos θ
Masukkan nilainya sehingga:
W = 80 . 5 . cos 60°
W = 80 . 5 . ½ = 200 J
Jadi, usaha yang dilakukan Baki adalah sebesar 200 Joule.
Pembahasan Contoh Soal Usaha dan Energi 2
Untuk mengerjakan soal ini, maka kamu bisa menggunakan rumus:
W = m . g . h2 – m . g . h1
Seperti yang tertera di soal, bahwa:
m = 700 gram atau sama dengan 0,7 kg
h2 = 9 meter
h1 = 5 meter
g = 10 m/s^2
Jadi, alur pengerjaannya adalah sebagai berikut.
W = 0,7 . 10 . 9 – 0,7 . 10 . 5
W = 63 – 35 = 28 J
Jadi, jawabannya adalah 28 Joule.
Pembahasan Contoh Soal Usaha dan Energi 3
Untuk mengerjakan soal ini, maka kamu bisa menggunakan rumus:
W = ½ . m . [(v2)^2 – (v1)^2]
Tetapi, sebelumnya tuliskan dulu apa saja yang diketahui dalam soal, yakni:
m = 10 kg
t = 3 detik
a = 2 m/s^2
v1 = 0 karena pada mulanya benda diam
Perhatikan bahwa dalam soal tidak diketahui v2, padahal untuk menggunakan rumus ini: W = ½ . m . [(v2)^2 – (v1)^2], kamu perlu mengetahui v2. Maka, kamu perlu mencarinya menggunakan cara berikut.
vt = vo + a . t atau sama dengan v2 = v1 + a . t
Masukkan nilainya sehingga:
v2 = 0 + 2 . 3
v2 = 6 m/s
Sekarang sudah lengkap semuanya, maka kamu bisa masukkan nilainya ke dalam rumus usaha.
W = ½ . m . [(v2)^2 – (v1)^2]
W = ½ . 10 . [6^2 – 0^2]
Maka,
W = 5 . 36
W = 180 Joule
Jadi, usaha yang terjadi adalah sebesar 180 Joule.
Itulah beberapa contoh soal usaha dan energi dan pembahasannya. Untuk mendalami materi Energi, selanjutnya maka kamu bisa mengerjakan contoh soal energi potensial dan energi kinetik berikut.
