Usaha, Energi dan Daya
Usaha dan Energi
Fisika SMA — Usaha, Energi, Daya, Efisiensi, dan Soal Literasi Interaktif
Daftar Isi
A. Usaha
Bayangkan situasi ini:
"Bayangkan di dalam kelas ini ada sebuah lemari kayu yang besar dan berat, serta sebuah kursi belajar yang ringan.Andi diminta untuk menggeser kedua benda tersebut. Saat mendorong lemari besar sekuat tenaga, lemari tersebut hanya bergeser sedikit (misal 5 sentimeter). Sedangkan saat mendorong kursi, dengan tenaga yang biasa saja kursi tersebut langsung bergeser jauh sejauh 2 meter"
Pertanyaan Apersepsi:
"Berdasarkan peristiwa tersebut, pada benda manakah Andi melakukan Usaha menurut ilmu fisika? Apakah pada lemari saja, pada kursi saja, atau pada kedua-duanya?"
Andi melakukan Usaha pada kedua-duanya (baik lemari maupun kursi). Namun, nilai usaha yang dilakukan bisa berbeda tergantung kombinasi gaya dan perpindahannya.
Penjelasan Mudahnya:
"Bayangkan di dalam kelas ini ada sebuah lemari kayu yang besar dan berat, serta sebuah kursi belajar yang ringan.Andi diminta untuk menggeser kedua benda tersebut. Saat mendorong lemari besar sekuat tenaga, lemari tersebut hanya bergeser sedikit (misal 5 sentimeter). Sedangkan saat mendorong kursi, dengan tenaga yang biasa saja kursi tersebut langsung bergeser jauh sejauh 2 meter"
"Berdasarkan peristiwa tersebut, pada benda manakah Andi melakukan Usaha menurut ilmu fisika? Apakah pada lemari saja, pada kursi saja, atau pada kedua-duanya?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Andi melakukan Usaha pada kedua-duanya (baik lemari maupun kursi). Namun, nilai usaha yang dilakukan bisa berbeda tergantung kombinasi gaya dan perpindahannya.
Penjelasan Mudahnya:
- Kedua Benda Mengalami Usaha: Dalam ilmu fisika, syarat utama terjadinya usaha adalah adanya gaya (dorongan) dan benda tersebut berpindah tempat. Karena lemari bergeser sedikit dan kursi bergeser jauh, maka kedua benda tersebut sama-sama mengalami perpindahan. Jadi, Andi melakukan usaha pada kedua benda tersebut.
- Hubungan dengan Rumus Fisika: Momen ini bisa Anda gunakan untuk mengenalkan konsep bahwa Usaha (\(W\)) dipengaruhi oleh Gaya (\(F\)) dan Perpindahan (\(s\)).Pada lemari: Gayanya sangat besar (\(F\) besar), tetapi perpindahannya sangat kecil (\(s\) kecil).Pada kursi: Gayanya kecil (\(F\) kecil), tetapi perpindahannya besar (\(s\) besar).
Definisi Usaha:
Usaha adalah hasil kali gaya dengan perpindahan benda searah dengan gaya. Usaha merupakan besaran skalar.
Usaha adalah hasil kali gaya dengan perpindahan benda searah dengan gaya. Usaha merupakan besaran skalar.
\[
W = F \times s \times \cos \theta
\]
- \(W\) = usaha (Joule / J)
- \(F\) = gaya yang bekerja (N)
- \(s\) = perpindahan benda (m)
- \(\theta\) = sudut antara gaya dan perpindahan
Kasus Khusus Usaha:
- Jika \(\theta = 0°\) (gaya searah perpindahan): \(W = F \times s\)
- Jika \(\theta = 90°\) (gaya tegak lurus perpindahan): \(W = 0\)
- Jika \(\theta = 180°\) (gaya berlawanan arah perpindahan): \(W = -F \times s\)
Contoh Usaha dalam Kehidupan Sehari-hari
Mendorong Troli
Tangan memberi gaya searah dengan gerak troli
Mengangkat Beban
Gaya angkat searah dengan perpindahan ke atas
Mengayuh Sepeda
Gaya kayuhan menghasilkan usaha untuk bergerak
Mobil Melaju
Mesin melakukan usaha untuk menggerakkan mobil
Mendorong Tembok
Usaha = 0 karena tidak ada perpindahan
Membawa Ember
Jika berjalan horizontal, usaha = 0 (gaya tegak lurus perpindahan)
B. Energi
Bayangkan situasi ini:
"Saat kita belum sarapan di pagi hari, kita merasa lemas dan tidak bersemangat untuk berlari atau belajar."
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa saat kita belum sarapan di pagi hari, kita merasa lemas dan tidak bersemangat untuk berlari atau belajar? Berasal dari manakah kekuatan tubuh kita untuk melakukan aktivitas?"
Manusia membutuhkan energi untuk beraktivitas, dan energi tersebut berasal dari makanan yang kita makan (energi kimia). Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Tanpa asupan makanan, tubuh kekurangan energi, sehingga kita tidak punya kemampuan untuk melakukan aktivitas fisik maupun berpikir.
"Saat kita belum sarapan di pagi hari, kita merasa lemas dan tidak bersemangat untuk berlari atau belajar."
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa saat kita belum sarapan di pagi hari, kita merasa lemas dan tidak bersemangat untuk berlari atau belajar? Berasal dari manakah kekuatan tubuh kita untuk melakukan aktivitas?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Manusia membutuhkan energi untuk beraktivitas, dan energi tersebut berasal dari makanan yang kita makan (energi kimia). Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Tanpa asupan makanan, tubuh kekurangan energi, sehingga kita tidak punya kemampuan untuk melakukan aktivitas fisik maupun berpikir.
Definisi Energi:
Energi adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran skalar dan satuannya Joule (J).
Energi adalah kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran skalar dan satuannya Joule (J).
1. Energi Potensial (\(EP\))
Energi Potensial Gravitasi:
Energi yang dimiliki benda karena posisi atau ketinggiannya.
Energi yang dimiliki benda karena posisi atau ketinggiannya.
\[
EP = m \times g \times h
\]
- \(m\) = massa benda (kg)
- \(g\) = percepatan gravitasi (m/s²)
- \(h\) = ketinggian benda (m)
2. Energi Kinetik (\(EK\))
Energi Kinetik:
Energi yang dimiliki benda karena gerakan atau kecepatannya.
Energi yang dimiliki benda karena gerakan atau kecepatannya.
\[
EK = \frac{1}{2} \times m \times v^2
\]
- \(m\) = massa benda (kg)
- \(v\) = kecepatan benda (m/s)
3. Energi Mekanik (\(EM\))
Energi Mekanik:
Jumlah dari energi potensial dan energi kinetik suatu benda.
Jumlah dari energi potensial dan energi kinetik suatu benda.
\[
EM = EP + EK
\]
4. Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Bunyi Hukum Kekekalan Energi Mekanik:
"Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem (seperti gesekan), maka energi mekanik sistem adalah konstan."
\[ EM_1 = EM_2 \] \[ EP_1 + EK_1 = EP_2 + EK_2 \]
"Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem (seperti gesekan), maka energi mekanik sistem adalah konstan."
\[ EM_1 = EM_2 \] \[ EP_1 + EK_1 = EP_2 + EK_2 \]
Contoh Energi dalam Kehidupan Sehari-hari
Energi Potensial
Buah di pohon memiliki energi potensial karena ketinggiannya
Energi Kinetik
Pelari memiliki energi kinetik karena bergerak
Energi Mekanik
Roller coaster mengubah energi potensial menjadi kinetik
Kekekalan Energi
Bola yang jatuh: EP berkurang, EK bertambah, EM tetap
C. Daya
Bayangkan situasi ini:
"Ada dua orang siswa dengan berat badan yang sama, yaitu Budi dan Andi. Mereka berdua menaiki tangga yang sama untuk menuju kelas di lantai dua. Budi berjalan santai dan tiba dalam waktu 1 menit, sedangkan Andi berlari dan tiba dalam waktu 20 detik. "
Pertanyaan Apersepsi:
"Siapakah yang mengeluarkan 'Daya' lebih besar?"
Andi yang berlari. Karena berat badan dan tinggi tangga sama, usaha yang mereka lakukan sebenarnya sama besar. Namun, daya berkaitan dengan seberapa cepat usaha itu dilakukan. Andi membutuhkan waktu yang lebih singkat (lebih cepat), sehingga daya yang dikeluarkan Andi jauh lebih besar daripada Budi yang berjalan santai.
"Ada dua orang siswa dengan berat badan yang sama, yaitu Budi dan Andi. Mereka berdua menaiki tangga yang sama untuk menuju kelas di lantai dua. Budi berjalan santai dan tiba dalam waktu 1 menit, sedangkan Andi berlari dan tiba dalam waktu 20 detik. "
Pertanyaan Apersepsi:
"Siapakah yang mengeluarkan 'Daya' lebih besar?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
Andi yang berlari. Karena berat badan dan tinggi tangga sama, usaha yang mereka lakukan sebenarnya sama besar. Namun, daya berkaitan dengan seberapa cepat usaha itu dilakukan. Andi membutuhkan waktu yang lebih singkat (lebih cepat), sehingga daya yang dikeluarkan Andi jauh lebih besar daripada Budi yang berjalan santai.
Definisi Daya:
Daya adalah usaha yang dilakukan per satuan waktu. Daya mengukur seberapa cepat usaha dilakukan.
Daya adalah usaha yang dilakukan per satuan waktu. Daya mengukur seberapa cepat usaha dilakukan.
\[
P = \frac{W}{t}
\]
\[
P = F \times v
\]
- \(P\) = daya (Watt / W)
- \(W\) = usaha (J)
- \(t\) = waktu (s)
- \(F\) = gaya (N)
- \(v\) = kecepatan (m/s)
Satuan Daya:
\(1 \text{ Watt} = 1 \text{ J/s}\)
\(1 \text{ HP (Horse Power)} = 746 \text{ Watt}\)
\(1 \text{ kWh} = 3,6 \times 10^6 \text{ J}\) (untuk energi listrik)
\(1 \text{ Watt} = 1 \text{ J/s}\)
\(1 \text{ HP (Horse Power)} = 746 \text{ Watt}\)
\(1 \text{ kWh} = 3,6 \times 10^6 \text{ J}\) (untuk energi listrik)
Contoh Daya dalam Kehidupan Sehari-hari
Lampu
Lampu 10 W lebih terang dari lampu 5 W
Mobil
Mobil sport memiliki daya besar untuk akselerasi cepat
Atlet
Atlet melakukan usaha lebih cepat daripada orang biasa
Kipas Angin
Kipas 50 W menghasilkan angin lebih kencang daripada 20 W
Mesin
Mesin dengan daya besar dapat mengangkat beban lebih cepat
Setrika Listrik
Setrika 300 W lebih cepat panas daripada 150 W
D. Efisiensi atau Daya Guna Pengubah Energi
Definisi Efisiensi:
Efisiensi adalah perbandingan antara energi keluaran (yang berguna) dengan energi masukan (total) dikali 100%.
Efisiensi adalah perbandingan antara energi keluaran (yang berguna) dengan energi masukan (total) dikali 100%.
\[
\eta = \frac{E_{keluar}}{E_{masuk}} \times 100\%
\]
\[
\eta = \frac{P_{keluar}}{P_{masuk}} \times 100\%
\]
- \(\eta\) = efisiensi (%)
- \(E_{keluar}\) = energi yang berguna (J)
- \(E_{masuk}\) = energi total yang diberikan (J)
Perhatikan:
- Efisiensi selalu < 100% karena selalu ada energi yang hilang (gesekan, panas, dll)
- Semakin tinggi efisiensi, semakin baik alat tersebut
- Contoh: Motor listrik (90%), Lampu LED (80%), Mesin bensin (25%)
Contoh Efisiensi dalam Kehidupan Sehari-hari
Lampu LED
Efisiensi ~80% (20% hilang sebagai panas)
Mesin Mobil
Efisiensi ~25% (75% hilang sebagai panas)
Panel Surya
Efisiensi ~15-20%
PLTA
Efisiensi ~90% (sangat efisien)
Motor Listrik
Efisiensi ~90%
Kompor Gas
Efisiensi ~60-70%
E. Contoh Soal Literasi
Literasi:
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep usaha dan energi dalam kehidupan nyata.
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep usaha dan energi dalam kehidupan nyata.
Soal Literasi 1 (Usaha Mendaki Gunung)
Cerita:
Seorang pendaki dengan massa 60 kg mendaki gunung setinggi 500 m. (\(g = 10\) m/s²)
a. Berapa energi potensial pendaki di puncak?
b. Berapa usaha yang dilakukan pendaki untuk mencapai puncak?
Seorang pendaki dengan massa 60 kg mendaki gunung setinggi 500 m. (\(g = 10\) m/s²)
a. Berapa energi potensial pendaki di puncak?
b. Berapa usaha yang dilakukan pendaki untuk mencapai puncak?
J
J
Jawaban Benar:
\(EP = 300.000\) J | \(W = 300.000\) J
Penyelesaian:
a. \(EP = m \times g \times h = 60 \times 10 \times 500 = 300.000\) J
b. Usaha = perubahan energi potensial = \(300.000\) J
\(EP = 300.000\) J | \(W = 300.000\) J
Penyelesaian:
a. \(EP = m \times g \times h = 60 \times 10 \times 500 = 300.000\) J
b. Usaha = perubahan energi potensial = \(300.000\) J
Soal Literasi 2 (Daya Lampu)
Cerita:
Sebuah lampu 40 W digunakan selama 5 jam setiap hari.
a. Berapa energi listrik yang digunakan dalam 1 hari?
b. Jika tarif listrik Rp 1.500 per kWh, berapa biaya listrik selama 1 hari?
Sebuah lampu 40 W digunakan selama 5 jam setiap hari.
a. Berapa energi listrik yang digunakan dalam 1 hari?
b. Jika tarif listrik Rp 1.500 per kWh, berapa biaya listrik selama 1 hari?
J
Rp
Jawaban Benar:
\(E = 720.000\) J | Biaya = Rp 300
Penyelesaian:
a. \(E = P \times t = 40 \times (5 \times 3600) = 40 \times 18.000 = 720.000\) J
atau \(40 \times 5 = 200\) Wh = 0,2 kWh
b. Biaya = \(0,2 \times 1.500 = 300\) Rupiah
\(E = 720.000\) J | Biaya = Rp 300
Penyelesaian:
a. \(E = P \times t = 40 \times (5 \times 3600) = 40 \times 18.000 = 720.000\) J
atau \(40 \times 5 = 200\) Wh = 0,2 kWh
b. Biaya = \(0,2 \times 1.500 = 300\) Rupiah
F. Latihan Soal Interaktif
Kerjakan soal-soal berikut dengan mengisi kotak jawaban,
lalu klik Cek Jawaban untuk mengetahui kebenarannya!
Panduan Menambahkan Soal Baru & Gambar:
1. Menambahkan Gambar:
Ganti URL gambar pada tag
Ganti URL gambar pada tag
<img src="URL_GAMBAR_ANDA" alt="Deskripsi Gambar">
2. Menambahkan Soal Baru:
Copy blok
Copy blok
<div class="soal-interaktif" id="soalX">, ganti X dengan nomor soal,
dan tambahkan fungsi JavaScript sesuai pola.
Skor Anda
0 / 19
1 Usaha Gaya Mendatar
Sebuah benda yang beratnya 10 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut
bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm.
Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?
✅ Jawaban Benar: 10 J
Penyelesaian: W = F × s = 20 N × 0,5 m = 10 J
Penyelesaian: W = F × s = 20 N × 0,5 m = 10 J
2 Usaha dengan Vektor
Sebuah gaya F = (3i + 4j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah
menurut r = (5i + 5j) m dan vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang
searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada koordinat Cartesian. Berapakah usaha
yang dilakukan gaya tersebut?
✅ Jawaban Benar: 35 J
Penyelesaian: W = F · r = (3×5) + (4×5) = 15 + 20 = 35 J
Penyelesaian: W = F · r = (3×5) + (4×5) = 15 + 20 = 35 J
3 Usaha dengan Sudut
Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh
8 m. Jika α = 60° dan gesekan antara balok dan lantai diabaikan, berapakah usaha
yang dilakukan gaya itu?
✅ Jawaban Benar: 200 J
Penyelesaian: W = F · s · cos α = 50 × 8 × cos 60° = 50 × 8 × 0,5 = 200 J
Penyelesaian: W = F · s · cos α = 50 × 8 × cos 60° = 50 × 8 × 0,5 = 200 J
4 Perubahan Energi Potensial
Mula-mula, sebuah benda dengan massa 2 kg berada di permukaan tanah. Kemudian,
benda itu dipindahkan ke atas meja yang memiliki ketinggian 1,25 m dari tanah.
Berapakah perubahan energi potensial benda tersebut? (g = 10 m/s²).
✅ Jawaban Benar: 25 J
Penyelesaian: ΔEP = m × g × Δh = 2 × 10 × 1,25 = 25 J
Penyelesaian: ΔEP = m × g × Δh = 2 × 10 × 1,25 = 25 J
5 Usaha oleh Gaya Berat
Sebuah benda berada pada ketinggian 40 m dari tanah. Kemudian, benda itu jatuh
bebas. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya berat hingga benda sampai ke tanah?
Diketahui massa benda adalah 1,5 kg dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s²
✅ Jawaban Benar: 600 J
Penyelesaian: W = m × g × h = 1,5 × 10 × 40 = 600 J
Penyelesaian: W = m × g × h = 1,5 × 10 × 40 = 600 J
6 Pegas dan Energi Potensial Elastis
Sebuah pegas yang tergantung tanpa beban panjangnya 15 cm. Kemudian, ujung
bawah pegas diberi beban 5 kg sehingga pegas bertambah panjang menjadi 20 cm.
Tentukanlah:
a. tetapan pegas (N/m), dan
b. energi potensial elastis pegas (J).
a. tetapan pegas (N/m), dan
b. energi potensial elastis pegas (J).
✅ Jawaban Benar:
a. k = 1000 N/m
b. EP = 1,25 J
Penyelesaian: Δx = 20-15 cm = 0,05 m; k = F/Δx = 50/0,05 = 1000 N/m; EP = ½ k Δx² = ½ × 1000 × (0,05)² = 1,25 J
a. k = 1000 N/m
b. EP = 1,25 J
Penyelesaian: Δx = 20-15 cm = 0,05 m; k = F/Δx = 50/0,05 = 1000 N/m; EP = ½ k Δx² = ½ × 1000 × (0,05)² = 1,25 J
7 Energi Potensial Elastis dari Grafik
Perhatikan grafik hubungan gaya (F) dan pertambahan panjang pegas (Δx) berikut.
Titik awal (0,0) titik akhir (2m, 50N). Tentukan energi potensial elastis pegas
pada saat pegas ditarik dengan gaya 50 N.
✅ Jawaban Benar: 50 J
Penyelesaian: EP = ½ × F × Δx = ½ × 50 × 2 = 50 J
Penyelesaian: EP = ½ × F × Δx = ½ × 50 × 2 = 50 J
8 Energi Kinetik Peluru
Sebuah peluru yang massanya 10 gram, bergerak dengan kecepatan 80 m/s.
Tentukanlah energi kinetik peluru pada saat itu.
✅ Jawaban Benar: 32 J
Penyelesaian: EK = ½ × m × v² = ½ × 0,01 × 80² = 32 J
Penyelesaian: EK = ½ × m × v² = ½ × 0,01 × 80² = 32 J
9 Usaha dan Jarak
Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam pada sebuah bidang datar
yang licin. Kemudian, pada benda tersebut bekerja sebuah gaya F = 20 N sehingga
kecepatannya menjadi 10 m/s.
Tentukanlah:
a. usaha yang dilakukan oleh gaya F (J), dan
b. jarak yang telah ditempuh (m).
Tentukanlah:
a. usaha yang dilakukan oleh gaya F (J), dan
b. jarak yang telah ditempuh (m).
✅ Jawaban Benar:
a. W = 100 J
b. s = 5 m
Penyelesaian: W = ΔEK = ½ × 2 × 10² = 100 J; s = W/F = 100/20 = 5 m
a. W = 100 J
b. s = 5 m
Penyelesaian: W = ΔEK = ½ × 2 × 10² = 100 J; s = W/F = 100/20 = 5 m
10 Energi Mekanik
Sebuah benda berada dalam keadaan diam pada ketinggian 80 cm dari permukaan
tanah. Massa benda 5 kg dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s². Tentukan
energi mekanik benda tersebut.
✅ Jawaban Benar: 40 J
Penyelesaian: EM = EP = m × g × h = 5 × 10 × 0,8 = 40 J
Penyelesaian: EM = EP = m × g × h = 5 × 10 × 0,8 = 40 J
11 Gerak Jatuh Bebas
Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 30 meter. Jika g = 10 m/s²,
pada saat bola tersebut mencapai ketinggian 10 meter dari permukaan tanah,
tentukanlah:
a. kecepatannya (m/s),
b. energi kinetiknya (J), dan
c. energi potensialnya (J).
a. kecepatannya (m/s),
b. energi kinetiknya (J), dan
c. energi potensialnya (J).
✅ Jawaban Benar:
a. v = 20 m/s
b. EK = 400 J
c. EP = 200 J
Penyelesaian: v = √(2g(30-10)) = √(2×10×20) = 20 m/s; EK = ½ × 2 × 20² = 400 J; EP = 2 × 10 × 10 = 200 J
a. v = 20 m/s
b. EK = 400 J
c. EP = 200 J
Penyelesaian: v = √(2g(30-10)) = √(2×10×20) = 20 m/s; EK = ½ × 2 × 20² = 400 J; EP = 2 × 10 × 10 = 200 J
12 Kecepatan saat Ketinggian Tertentu
Sebuah benda jatuh dari ketinggian 6 meter dari atas tanah. Berapakah kecepatan
benda tersebut pada saat mencapai ketinggian 1 meter dari tanah, jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s²?
✅ Jawaban Benar: 10 m/s
Penyelesaian: v = √(2g(6-1)) = √(2×10×5) = 10 m/s
Penyelesaian: v = √(2g(6-1)) = √(2×10×5) = 10 m/s
13 Daya
Seorang petugas PLN yang massanya 50 kg menaiki tangga sebuah tower yang
tingginya 30 m dalam waktu 2 menit. Jika g = 10 m/s², berapakah daya yang
dikeluarkan petugas PLN tersebut? (dalam watt)
✅ Jawaban Benar: 125 W
Penyelesaian: P = W/t = (mgh)/t = (50×10×30)/(2×60) = 125 W
Penyelesaian: P = W/t = (mgh)/t = (50×10×30)/(2×60) = 125 W
14 Daya Mesin Pesawat
Sebuah mesin pesawat terbang mampu memberikan gaya dorong sebesar 20.000 N.
Berapakah daya yang dihasilkan mesin ketika pesawat mengangkasa dengan kecepatan 250 m/s?
✅ Jawaban Benar: 5.000.000 W
Penyelesaian: P = F × v = 20.000 × 250 = 5.000.000 W
Penyelesaian: P = F × v = 20.000 × 250 = 5.000.000 W
15 Efisiensi Motor
Sebuah motor yang memiliki daya 1.800 watt mampu mengangkat beban sebesar
1.200 N sampai ketinggian 50 m dalam waktu 20 sekon. Berapakah efisiensi motor itu?
✅ Jawaban Benar: 83,33%
Penyelesaian: η = (Pout/Pin) × 100% = ((F×h/t)/1800) × 100% = ((1200×50/20)/1800) × 100% = 83,33%
Penyelesaian: η = (Pout/Pin) × 100% = ((F×h/t)/1800) × 100% = ((1200×50/20)/1800) × 100% = 83,33%
16 Daya PLTA
Aliran air setinggi 8 m digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Setiap sekon air
mengalir sebanyak 10 m³. Jika efisiensi generator 60% dan percepatan gravitasi g = 10 m/s²,
berapakah daya rata-rata yang dihasilkan (dalam kW)?
✅ Jawaban Benar: 480 kW
Penyelesaian: P = η × ρ × g × Q × h = 0,6 × 1000 × 10 × 10 × 8 = 480.000 W = 480 kW
Penyelesaian: P = η × ρ × g × Q × h = 0,6 × 1000 × 10 × 10 × 8 = 480.000 W = 480 kW
17 Efisiensi Generator
Air terjun yang ketinggiannya 60 m mengalirkan air sebanyak 10 m³ setiap sekon sehingga turbin
berputar dan generator menghasilkan daya sebesar 300 MW. Hitunglah efisiensi generator tersebut.
✅ Jawaban Benar: 50%
Penyelesaian: η = (Pout/Pin) × 100% = (300×10⁶)/(1000×10×10×60) × 100% = 50%
Penyelesaian: η = (Pout/Pin) × 100% = (300×10⁶)/(1000×10×10×60) × 100% = 50%
18 Usaha untuk Mobil
Besarnya usaha yang diperlukan untuk menggerakkan mobil (massa mobil dan isinya adalah 1.000 kg) dari
keadaan diam hingga mencapai kecepatan 72 km/jam.
✅ Jawaban Benar: 200.000 J
Penyelesaian: W = ΔEK = ½ × m × v² = ½ × 1000 × (20)² = 200.000 J (72 km/jam = 20 m/s)
Penyelesaian: W = ΔEK = ½ × m × v² = ½ × 1000 × (20)² = 200.000 J (72 km/jam = 20 m/s)
19 Gerak di Bidang Lengkung dan Datar
Sebuah balok bermassa 2 kg berada dalam keadaan diam. Kemudian, balok dilepaskan dari puncak
bidang lengkung (titik A) yang berbentuk seperempat lingkaran dengan jari-jari R. Balok meluncur pada sampai titik bawah lingkaran Titik B dan
terus bergerak pada bidang datar dan berhenti di titik C. jarak BC = 3m. Jika bidang
lengkung tersebut licin, dan gaya gesek antara balok dan bidang datar adalah sebesar 8 N, tentukan besarnya R.
✅ Jawaban Benar: 1,2 m
Penyelesaian: EP di A = W gesek di BC → mgh = f × s → 2 × 10 × R = 8 × 3 → R = 24/20 = 1,2 m
Penyelesaian: EP di A = W gesek di BC → mgh = f × s → 2 × 10 × R = 8 × 3 → R = 24/20 = 1,2 m
20 Gerak di Bidang Miring
Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan 4 m/s. Kemudian, benda naik
pada bidang miring dengan kemiringan 30°. Apabila tidak ada gesekan antara benda dan bidang luncur,
tentukanlah panjang lintasan bidang miring.
✅ Jawaban Benar: 1,6 m
Penyelesaian: ½ mv² = mgh → h = v²/2g = 16/20 = 0,8 m; s = h/sin 30° = 0,8/0,5 = 1,6 m
Penyelesaian: ½ mv² = mgh → h = v²/2g = 16/20 = 0,8 m; s = h/sin 30° = 0,8/0,5 = 1,6 m
Komentar