01 Sebuah benda yang massanya 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas tanah, gravitasi di daerah tersebut adalah 10 m s–2 Usaha yang dilakukan gaya berat sampai saat benda berada 2 m di atas tanah adalah … A. 20 joule D. 80 joule B. 40 joule E. 100 joule C. 60 joule

02 Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 40 m di atas tanah. Bila massa benda 2 kg dan g = 10 m s–2

maka energi kinetik tepat 20 m di atas tanah adalah … A. 400 joule D. 3200 joule B. 800 joule E. 3600 joule C. 1600 joule

03 Benda massanya 5 kg jatuh bebas dari A seperti pada gambar. Jika g = 10 m s–2, hitunglah energi kinetic benda pada saat berada di B, dengan menggunakan hukum energi mekanik.

A. 500 J B. 1000 J C. 1500 J D. 2000 J E. 2500 J

04 Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m s–1. Besarnya energi potensial di titik tertinggi yang dicapai benda adalah … (g = 10 m s–2) A. 200 J B. 250 J C. 300 J D. 350 J E. 400 J

05 Sebuah benda massanya 2 kg jatuh bebas dari puncak gedung bertingkat yang tingginya 100 m. Apabila gesekan dengan udara diabaikan dan g = 10 m s–2 maka usaha yg dilakukan oleh gaya berat hingga benda sampai pada ketinggian 20 m dari tanah adalah … A. 200 joule B. 400 joule C. 600 joule D. 1600 joule E. 2400 joule

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

06 Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 ms–1.Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah … A. 1.000 joule B. 2.500 joule C. 5.000 joule D. 12.500 joule E. 25.000 joule

07 Sebuah batu bergerak dari titik (1) sampai ke titik (5) seperti gambar. Jika titik (1) sebagai titik acuan energy potensial, maka benda mempunyai energi potensial negatif, pada saat benda berada pada titik … A. (1) B. (2) C. (3) D. (4) E. (5)

08 Energi 4900 joule digunakan untuk mengangkat vertikal benda bermassa 50 kg. Benda akan naik setinggi … (g = 9.8 m s–2) A. 0,1 m B. 10 m C. 98 m D. 245 m E. 960 m

09 Sebuah balok ditahan dipuncak bidang miring seperti gambar.

Ketika di lepas, balok meluncur tanpa gesekan sepanjang bidang miring, Kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring adalah… A. 6 ms-1 B. 8 ms-1 C. 10 ms-1 D. 12 ms-1 E. 16 ms-1

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

10 Sebuah meja massanya 10 kg mula-mula diam diatas lantai licin, didorong selama 3 sekon bergerak lurus dengan percepatan 2 ms-2. Besar usaha yang terjadi adalah …. A. 20 joule B. 30 joule C. 60 joule D. 180 joule E. 360 joule

11 Sebuah benda yang massanya 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Bila g = 10 m/s2, maka ketinggian benda pada saat energy potensialnya tiga perempat energi kinetik maximumnya adalah .... A 1,5 m B 10,0 m C 15,0 m D 20,0 m E 30,0 m

12

Sebuah partikel dengan massa 1 kg di dorong dari permukaan meja hingga percepatan pada saat lepas dari bibir meja = 2 m/s seperti pada gambar. Energi mekanik partikel pada saat ketinggiannya dari tanah 1 m adalah .... A. 2 J C. 12 J E. 24 J B. 10 J D. 22 J

13 Sebuah kotak yang massanya 10 kg mula-mula diam kemudian bergerak turun pada bidang miring yang membuat sudut 30o terhadap arah horizontal tanpa gesekan, menempuh jarak 10 m sebelum sampai ke bidang mendatar. Kecepatan kotak pada akhir bidang miring jika percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s2,adalah .... (A) 4,43 m/s (B) 44,3 m/s (C) 26,3 m/s (D) 7 m/s (E) 9,9 m/s

14 Sebuah benda bermassa 1 kg ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s dari tanah. Jika g = 10 m/s2, maka energi kinetik benda pada ketinggian 20 m di atas tanah adalah .... (A) 400 J (B) 600 J (C) 800 J (D) 1000 J (E) 1200 J

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

15 Sebuah benda massa 1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s, g = 10 m/s2, maka energi kinetik benda saat mencapai setengah ketinggian maksimunya adalah .... Joule. (A) 300 (B) 400 (C) 500 (D) 600 (E) 640

LATIHAN

01 Benda bermassa 10 kg berada di atas bidang datar

licin dipengaruhi gaya 100 N yang membentuk sudut

60o terhadap horizontal. Usaha yang dilakukan gaya

saat benda berpindah 5 m adalah … . A. 100 J D. 250 J

B. 150 J E. 500 J

C. 200 J

02 Massa benda A tiga kali massa benda B dan kecepatan benda A setengah kali kecepatan benda B.

Perbandingan energi kinetik benda A dengan energi

kinetik benda B adalah … A. 3 : 4 D. 2 : 1

B. 3 : 2 E. 1 : 1

C. 2 : 3

03 Benda dengan massa 3 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika g = 10 m/s

2,

maka energi potensial benda saat mencapai titik

tertinggi adalah … . A. 300 J D. 600 J

B. 400 J E. 700 J

C. 500 J

04 Sebuah balok dengan massa 1.800 gram (g =10 m/s2) ditarik secara horizontal selama 4 sekon. Jika

balok berpindah 2 m, daya yang dihasilkan adalah ...

A. 3.600 W D.. 36 W

B. 900 W E. 9 W

C. 225 W

05 Sebuah balok dengan massa 1.800 gram (g =10

m/s2) ditarik secara horizontal selama 4 sekon. Jika balok berpindah 2 m, daya yang dihasilkan adalah ...

A. 3.600 W D.. 36 W

B. 900 W E. 9 W

C. 225 W

06 Dua buah benda A dan B masing-masing bermassa

m, jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 4h meter.

Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi

kinetik sebesar ... .

A. 4m.v 2 D. 1/2 m.v

2

B. 2m.v 2 E.1/4 m.v

2

C. 3/4 m.v 2

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

07 Benda dengan massa 1 kg didorong dari permukaan

meja hingga kecepatan pada saat lepas dari meja 2

m/s seperti pada gambar.

Energi mekanik benda pada saat ketinggian 1 meter dari tanah adalah … . (g = 10 m/s2)

A. 2 J D. 22 J

B. 10 J E. 24 J C. 12 J

08 Sebuah batu dengan massa 1 kg dilemparkan

vertikal ke atas dengan kecepatan 40 m/s. Energi

kinetik batu pada saat mencapai ketinggian 20 m adalah … .

A. 100 J D. 600 J

B. 200 J E. 800 J C. 400 J

09 Sebuah benda massa 5 kg berada 10 meter di atas permukaan bumi. Percepatan gravitasi = 10 m s-2. Besar usaha untuk memindahkan benda tersebut ke atas ketinggian 15 meter dari permukaan bumi adalah A. 75 joule B. 250 joule C. 500 joule D. 750 joule E. 1250 joule

10 Sebuah benda m = 3 kg bekerja gaya mendatar yang berubah terhadap jarak yang ditempuhnya, seperti grafik dibawah.

Dari posisi awal gaya tariknya nol kemudian naik menjadi 20 N saat menempuh jarak 3 m setelah itu gaya yang bekerja tetap hingga S = 10 m. Jika arah gaya searah dengan perpindahannya maka usaha yang dilakukan gaya hingga menempuh jarak 7 m sebesar .... A. 110 joule B. 135 joule C. 140 joule D. 170 joule E. 200 joule

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

11 Untuk menarik balok dengan posisi seperti gambar diperlukan gaya sebesar 22 N. Dengan diberi usaha 33 J, balok bergeser 3 m ke arah kanan. Sudut α pada gambar tersebut adalah … A. 60o B. 57o C. 45o D. 37o E. 30o

12 Benda yang bermassa 700 gram dilempar ke atas hingga mencapai ketinggian 9 m. Perubahan energi potensial benda ketika berada pada ketinggian 5 m (g = 10 m/s2) adalah ... . A. 28 J D. 54 J B. 35 J E. 63 J C. 42 J

13 Air terjun setinggi 20 m digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Setiap detik air mengalir 10 m3. Jika efisiensi generator 55% dan percepatan gravitasi g = 10 m/s2, maka daya rata-rata yang dihasilkan (dalam kW) adalah .... A. 110 D. 2500 B. 1100 E. 5500 C. 2200

14 Suatu mesin melakukan usaha sebesar 3600 J setiap selang waktu 1 jam. Mesin tersebut memiliki daya sebesar .... A. 1 watt D. 10 kilowatt B. 10 watt E. 900 kilowatt C. 100 watt

15 Perhatikan gambar di bawah!

Sebuah balok bermassa 25 kg semula diam di titik A. Gaya F sebesar 120 N bekerja pada benda tersebut sehingga benda bergerak terus menaiki bidang miring. Ternyata besar kecepatan benda ketika melalui titik C adalah 2 m/s. Jika diketahui BC = 3 m dan AC = 20 m, maka besar gaya gesekan yang bekerja pada balok adalah .... A. 40 N D. 75 N B. 50 N E. 80 N C. 64 N

KAJI LATIH UN 2011 SMA DWIWARNA (Boarding School ) TOTO SURYO SUPRAPTO, S.Si

1 Energi

Energi adalah kemampuan untuk

melakukan usaha. Energi dapat diubah dari

satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi

merupakan besaran skalar yang dalam

sistem internasional satuannya (Joule).

1.1 Energi Kinetik

Benda yang bergerak memiliki energi

karena geraknya yang disebut energi kinetik.

Besarnya energi kinetik didefinisikan:

2

21 mvEk

1.2 Energi Potensial

Benda akan memiliki energi karena posisinya terhadap tempat keseimbangannya. Ada dua jenis energi potensial,:

1. Energi potensial gravitasi yaitu: energi

yang dimiliki benda karena posisinya

terhadap bumi.

hgmEp . .

2. Energi Potensial Pegas yaitu energi yang

dimiliki pegas bila mengalami

perubahan panjang

2

21 kxEp

2 Usaha

Usaha didefinisikan sebagai perkalian

antara gaya yang segaris perpindahan

dengan perpindahannya.

2.1 Usaha oleh Sebuah gaya

S

F F W = F . S

1.

2.

S

F F

W = F . cos . S

F cos

Jika = 90 (F S)

maka:

W = F . cos . s

W = F . cos 90 . S W = 0

Jika tumpul, maka cos = Θ

sehingga: W = –F cos . S

Catatan:

Usaha yang dilakukan sebuah gaya

sama dengan luas daerah yang

dibatasi grafik sumbu F dan sumbu S,

seperti berikut:

2.3 Usaha sebagai Perubahan Energi Kinetik

F . S = Eka – Ek0

W = Ek = Eka – Ek0

2.4 Usaha sebagai Perubahan Energi

Potensial

W = Ep = EpA – EpB = m g ( hA – hB )

2.5 Energi Mekanik

EM = Ep +Ek

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

EpA + EkA = EpB + EkB

Jika gesekan udara diabaikan

3 Daya (Power = P)

Daya didefinisikan usaha yang dilakukan tiap-

tiap sekon.

P = t

W

s

J = Watt

BAB -05

USAHA & ENERGI