Soal Usaha/Kerja dan Pembahasan

1. Sebuah balok ditarik dengan gaya sebesar 100 N dan membentuk sudut 60°. Jika berpindah sejauh 15 m, berapakah usaha yang dilakukan?

Pembahasan:

Gaya, F = 100 N

Perpindahan, s = 15 m

Sudut, α = 60°

Maka, usaha

W = F.s cosα 

W = (100)(15) cos 60° 

W = 750 J

 

2. Sebuah balok bermassa 4 kg berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 N yang membentuk sudut 60° terhadap bidang horizontal seperti ditunjukkan gambar.

Jika balok bergeser sejauh 10 m, tentukan besar usaha yang diberikan oleh gaya! 

Pembahasan

Massa, m = 4 kg

Gaya, F = 40 N

Sudut 60°

Bergeser, s = 10 m

Maka, usaha

W = F cos 60° . s

W = 40 (½)10

W = 200 J

 

3. Sebuah benda massa m = 5 kg ditarik dengan gaya F = 30 N pada suatu bidang miring sehingga benda mengalami perpindahan searah bidang miring sebesar 2 meter seperti tampak gambar berikut.

Jika α= 30° dan percepatan gravitasi g = 10 m/s² maka besar usaha yang dilakukan benda adalah . . .

Pembahasan

Massa, m = 5 kg

Gaya, F = 30 N

Jarak, s = 2 m

Sudut, α = 30°

Percepataan gravitasi, g = 10 m/s²

Maka, usaha

W = F.s sin α 

W = (30)(2)(sin 30°) 

W = 30 J

 

4. Berikut ini adalah tabel barang-barang yang harus dibawa seorang tukang ke lantai 2 sebuah gedung yang sedang direnovasi.

 

Seorang tukang mampu melakukan usaha sebesar 2000 joule dengan membawa benda ke lantai dua setinggi 4 m di sebuah bangunan. Benda yang dapat dibawa oleh tukang dalam sekali usaha adalah …. 

A. 25 batu bata 

B. 4 ember cat 

C. 1 sak semen 

D. 1 karung pasir

Pembahasan

Usaha, W = 1000 J

Ketinggian, h = 4 m

Gunakan rumus usaha

W = F.s

W = m.g.s

1000 = m (10)(4)

m = 25 kg

Maka, benda yang dapat dibawa dalam sekali usaha adalah 1 karung pasir.

 

5. Seorang anak menarik timba dengan usaha 250 joule. 

Jika g = 10 m/s², pada sumur sedalam 10 m, gaya yang dikeluarkan anak untuk menarik tali timba sebesar. . .

Pembahasan

Usaha, W = 250 Joule

Kedalaman, h = 10 m

Gaya, F =?

Dengan rumus usaha:

W = F.h

250 = F.10

F = 25 N

 

6. Usaha untuk memindahkan beban 1000 N dari tanah hingga ke bak mobil sebesar. . .

Pembahasan

Berat, w = 1000 N

Perpindahan, s = 4 m

Sudut = 37°

Usaha, W = w.s sin 37°

W = (1000)(4)(0,6)

W = 2400 J

 

 

7. Motor yang memiliki massa 250 kg berjalan dengan keccepatan awal 5 m/s. Kemudian laju motor dipercepat 2 m/s² selama 5 sekon. Hitunglah usaha yang dilakukan motor selama proses tersebut?

 

Pembahasan

Massa, m = 250 kg
Kecepatan awal, Vo = 5 m/s
Percepatan, a = 2 m/s²
Waktu, t = 5 s

Pertama, cari dulu jarak dengan persamaan GLBB
S = Vo.t + ½.a.t²
S = 5.5 + ½.2.5²
S = 25 + 25
S = 50 m

Maka, usahanya
W = F.s
W = m.a.s
W = (250)(2)(50)
W =  25000 joule

8. Petugas PLN bermassa 70 kg sedang menaiki tangga untuk memperbaiki jaringan listrik pada sebuah tiang listrik. Jika tangga berdiri dari 30 anak tangga dan panjang setiap tangga adalah 30 cm (g = 9,8 m/s²), besar usaha yang telah dilakukan adalah . . .

Pembahasan:

Massa, m = 70 kg

Percepatan gravitasi, g = 9,8m/s²

Perpindahan, s = 30 × 30 cm = 900 cm = 9 m

Usaha, W =?

 

Berdasarkan rumusan usaha

W = F . s

W = m.g.s

W = (70)(9,8)(9)

W = 6174 J

 

Jadi, usaha yang telah dilakukan adalah 6174 J

Share :