Materialatau benda yang digunakan pada proses industri memiliki tingkat kekerasan yang berbeda-beda. Nilai kekerasan merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk menentukan kualitas material. Secara definisi dalam dunia industri, kekerasan adalah parameter pada material atau benda yang berupa nilai ketahanan terhadap deformasi yang ContohSoal Usaha dan Energi dan Kunci Jawaban beserta Pembahasan - Usaha merupakan besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya. Sedangkan Energi didefinisikan salah satu SatuJoule adalah besar usaha yang dilakukan oleh gaya satu newton untuk memindahkan benda sejauh satu meter. Balok bermassa 20 kg dinaikkan dari dasar ke puncak bidang miring yang panjangnya 5 m, dan ketinggiannya 4 m. Bila permukaan licin berapa usaha yang 4 m dilakukan oleh sebuah gaya yang sejajar dengan bidang miring agar balok Jadi usaha yang dilakukan Danu saat memindahkan kotak itu adalah 100 Joule. B. Usaha yang Dilakukan Gaya Miring W = F cos θ . s Keterangan : W = usaha yang dilakukan (J) F = besar gaya yang diberikan (N) θ = besar sudut yang dibentuk F dengan bidang s = besar perpindahan (m). Rumus Usaha Pada Bidang Miring A. Bidang Miring Licin W = w sin θ . s Satujoule ( 1 J ) adalah besar usaha yang dilakukan oleh gaya satu newton untuk memindahkan suatu benda searah gaya sejauh satu meter. Dalam kehidupan sehari-hari satuan usaha yang sering digunakan ialah erg dan kalori. 3 Kegiatan Belajar 1 Mari Mengamati Orientasi Pada Masalah Gambar 4. Usaha untuk menarik kotak Sumber : docplayer.info Jikagaya yang dikeluarkan Pak Budi sebesar 100 Newton dan Pak Andi sebesar 200 Newton, berapa total usaha yang diperlukan untuk memindahkan lemari itu? Penyelesaian: W1 = (100 N) (5 m) = 500 J W2 = (200 N) (5 m) = 1.000 J Wtotal = W1 + W2 = 500 J + 1.000 J = 1.500 J ADVERTISEMENT Jadi, usaha yang diperlukan adalah 1.500 Joule. 2. Rumus Energi Usahayang dilakukan untuk memindahkan benda ke puncak, yaitu : Jadi, usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda adalah 800 Joule. Mau dijawab kurang dari 3 menit? Coba roboguru plus! 1rb+ 5.0 (3 rating) Pertanyaan serupa E70Nu. Pernahkah kamu berusaha mendorong tembok? Apakah tembok tersebut bergerak? Meskipun kamu merasa lelah dan berkeringat, namun saat kamu mendorong tembok tersebut, dikatakan bahwa kamu tidak melakukan usaha sama sekali atau usahanya bernilai nol. Mengapa demikian? Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Berdasarkan pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha W ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda F dan besar perpindahan s. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut. Keterangan Westward = usaha joule F = gaya newton due south = perpindahan meter Laju energi atau daya P adalah besar energi yang dipergunakan dalam setiap detik , sehingga dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha West dengan selang waktunya t, atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut Keterangan P = daya watt Due west = usaha joule t = waktu sekon Berikut ini merupakan laba penggunaan pesawat dalam kehidupan sehari-hari Mengubah energi Mengubah arah gaya Mengurangi gaya Menambah usaha A. 1, two, dan iii B. ii, 3, dan 4 C. 1 dan 3 D. 2 dan 4 Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok! A. 15 meter B. sixteen meter C. 17 meter D. 18 meter Sobat pintar, pada saat kita melakukan aktivitas, kita selalu berupaya agar dapat melakukan usaha dengan mudah. Oleh karena itu, kita menggunakan alat bantu pesawat sederhana untuk membantu melakukan aktivitas. Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya. Secara umum, alat-alat ini bisa disebut sebagai mekanisme paling sederhana yang memanfaatkan keuntungan mekanik untuk menggandakan gaya. Sebuah pesawat sederhana menggunakan satu gaya kerja untuk bekerja melawan satu gaya beban. Dengan mengabaikan gaya gesek yang timbul, maka kerja yang dilakukan oleh beban besarnya akan sama dengan kerja yang dilakukan pada beban. Kerja yang timbul adalah hasil gaya dan jarak. Jumlah kerja yang dibutuhkan untuk mencapai sesuatu bersifat konstan, walaupun demikian jumlah gaya yang dibutuhkan untuk mencapai hal ini dapat dikurangi dengan menerapkan gaya yang lebih sedikit terhadap jarak yang lebih jauh. Dengan kata lain, peningkatan jarak akan mengurangi gaya yang dibutuhkan. Rasio antara gaya yang diberikan dengan gaya yang dihasilkan disebut keuntungan mekanik. Sobat pintar, terdapat beberapa jenis pesawat sederhana diantaranya Katrol Tahukah kamu bagaimana seseorang dapat mengambil air dari sumur yang dalam dengan menggunakan timba. Ini karena orang tersebut memanfaatkan katrol tetap yang berfungsi untuk mengubah arah gaya . Jika tali yang terhubung pada katrol ditarik ke bawah, maka secara otomatis timba yang berisi air akan terkerek ke atas. Keuntungan mekanis katrol tetap sama dengan 1. Karena pada katrol tetap tunggal, gaya kuasa yang digunakan untuk menarik bebas sama dengan gaya beban. Berbeda dengan katrol tetap, kedudukan katrol bebas berubah dan tidak dipasang di tempat tertentu. Perhatikan gambar di bawah Roda Berporos Kamu tentunya sudah tidakasing lagi dengan sepeda, bahkan sebagian besar di antara kamu pasti pernah menggunakannya. Roda gigi gear dan ban pada sepeda adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang tergolong roda berporos. Roda gigi berfungsi sebagai pusat pengatur gerak roda sepeda yang terhubung langsung dengan roda sepeda , sedangkan roda sepeda menerapkan prinsip roda berporos untuk mempercepat gaya saat melakukan perjalanan. Gambar dibawah menunjukkan roda gigi pada sepeda motor sebagai contoh roda berporos. Selain roda sepeda, contoh penerapan pesawat sederhana jenis roda berporos adalah pada kursi roda, mobil, dan sepatu roda. Bidang Miring Bidang miring merupakan bidang datar yang diletakkan miring atau membentuk sudut tertentu sehingga dapat memperkecil gaya kuasa . Contoh penerapan bidang miring adalah tangga, sekrup, dan pisau. Keuntungan mekanis bidang miring dapat dihitung sebagai berikut. Karena segi tiga yang besar sebangun dengan segitga yang kecil, maka sehingga, KM bidangmiring = l/h Keterangan KM = keuntungan mekanis FB = gaya beban FK = gaya kuasa fifty = panjang bidang miring h = tinggi bidang miring Pengungkit Pengungkit merupakan salah satu jenis pesawat sederhana yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari . Contoh alat-alat yang merupakan pengungkit antara lain gunting, linggis, jungkat-jungkit, pembuka botol, pemecah biji kenari, sekop, koper, pinset, dan sebagainya. Pengungkit dapat memudahkan usaha dengan cara menggandakan gaya kuasa dan mengubah arah gaya . Agar kita dapat mengetahui besar gaya yang dilipatgandakan oleh pengungkit maka kita harus menghitung keuntungan mekanisnya. Cara menghitung keuntungan mekanisnya adalah dengan membagi panjang lengan kuasa dengan panjang lengan beban. Panjang lengan kuasa adalah jarak dari tumpuan sampai titik bekerjanya gaya kuasa. Panjang lengan beban adalah jarak dari tumpuan sampai dengan titik bekerjanya gaya beban. Agar kamu mudah memahaminya, perhatikan gambar berikut! Karena syarat kesetimbangan tuas adalah FB × LB = FK × LK maka KMtuas = LB/LK Diketahui Ditanya Jawab Usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda ke puncak, yaitu Jadi, usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda adalah 800 Joule. Siapa di antara Squad yang mau mendekor ulang kamarnya saat liburan sekolah nanti? Sadar nggak Squad, kalau nanti mau dekor ulang kamar kamu, tanpa disadari ada banyak prinsip fisika di dalam ruangan itu. Misalnya, karena bosan, kamu ingin memindahkan meja belajar ke posisi yang baru. Berhubung meja belajarnya berat, mau tidak mau kamu harus mendorongnya. Nah, dorongan yang kamu berikan itu termasuk usaha, Squad. Lalu, seperti apa sih konsep usaha dalam fisika? Simak artikel ini yuk untuk memahaminya. Sebelum memahami tentang usaha, kamu harus terlebih dulu tahu tentang gaya. Eh, bukan gaya-gayaan, ya. Jadi, gaya itu apa? Gaya adalah cara untuk membuat benda bergerak ataupun berhenti. Terus, bedanya dengan usaha? Usaha adalah gaya yang dilakukan untuk memindahkan benda sejauh perpindahannya. Usaha terjadi ketika energi dipindahkan dari suatu sistem ke sistem yang lainnya. Untuk menghitung usaha, kamu bisa menggunakan rumus berikut Rumus itu berlaku ketika gaya yang diberikan pada benda, datar. Lain lagi jika gaya yang diberikan memiliki sudut miring. Anggap balok sebagai benda dan ditarik dengan tali yang membentuk sudut. Baca juga Mengenal Energi dalam Fisika Setelah memahami konsep usaha dalam fisika, kita coba pahami yang lebih kompleks, ya. Ada yang disebut dengan grafik gaya terhadap perpindahan. Grafik akan terbentuk ketika usaha yang dilakukan oleh gaya itu terjadi, maka akan ada area tempat usaha tersebut terjadi. Hal tersebut dapat kamu lihat pada grafik berikut ini Grafik gaya terhadap perpindahan. Usaha bernilai positif jika luas daerah yang diarsir berada di atas sumbu “s”, dan akan bernilai negatif jika luas daerah yang diarsir berada di bawah sumbu “s”. Hubungan Usaha dengan Energi Potensial Apabila sebuah benda berada pada ketinggian tertentu dan diangkat hingga ketinggiannya berubah, maka besar usaha yang dilakukan adalah sebesar perubahan energi potensial benda tersebut. Ilustrasi usaha dan energi potensial. Adapun rumusnya adalah Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik Apabila sebuah benda mengalami perubahan kelajuan maka besar usaha yang dilakukan sebesar perubahan energi kinetik yang terjadi pada benda tersebut. Ilustrasi usaha dengan energi kinetik. Untuk mengetahui besaran usahanya, dapat menggunakan rumus berikut Nah, setelah tahu rumus-rumus di atas, kita coba latihan soal, yuk, Squad! Sebuah balok bermassa 50 gr bergerak sepanjang garis lurus pada permukaan mendatar akibat pengaruh gaya yang berubah-ubah terhadap kedudukan seperti ditunjukkan pada gambar. Usaha yang dilakukan gaya tersebut untuk memindahkan balok sejauh 14 m adalah… A. 40 J B. 50 J C. 60 J D. 70 J E. 80 J Jawaban C Usaha adalah luas daerah yang diarsir. Usaha W = luas trapesium ABCD. Sudah paham dong sekarang dengan konsep usaha dalam fisika? Gimana, udah tepat belum perhitungan kamu untuk mindahin meja belajar kamu? Hehe. Kalau masih belum tepat, mungkin kamu masih harus latihan soal lagi di RuangUji biar makin jago fisikanya. Berikut berbagai macam contoh soal dan pembahasan tentang usaha dan energi untuk meningkatkan pemahaman Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah horizontal seperti pada gambar. Jika balok bergeser sejauh 10 m, tentukan usaha yang dilakukan pada balok!Pembahasan2. Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin dipercepat dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/ usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 s!PembahasanTerlebih dahulu dicari kecepatan balok saat 5 s, kemudian dicari selisih energi kinetik dari kondisi awal dan akhirnya3. Benda 10 kg hendak digeser melalui permukaan bidang miring yang licin seperti gambar berikut!Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut!PembahasanMencari usaha dengan selisih energi potensial 4. Perhatikan grafik gaya F terhadap perpindahan S di bawah!Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12!PembahasanUsaha = Luasan antara garis grafik F-S dengan sumbu S, untuk grafik di atas luasan berupa trapesiumW = 1/212 + 9 x 6 W = 1/2 216 W = 63 joule5. Sebuah mobil bermassa kg sedang bergerak dengan kelajuan 72 km/jam mendekati lampu besar gaya pengereman yang harus dilakukan agar mobil berhenti di lampu merah yang saat itu berjarak 100 meter dari mobil! 72 km/jam = 20 m/sPembahasan6. Sebuah tongkat yang panjangnya 40 cm dan tegak di atas permukaan tanah dijatuhi martil 10 kg dari ketinggian 50 cm di atas ujungnya. Bila gaya tahan rata-rata tanah 103 N, maka banyaknya tumbukan martil yang perlu dilakukan terhadap tongkat agar menjadi rata dengan permukaan tanah adalah….PembahasanDua rumus usaha yang terlibat disini adalahPada martil W = m g Δ hPada tanah oleh gaya gesekanW = F SCari kedalaman masuknya tongkat S oleh sekali pukulan martilF S = mgΔh103 S = 10 100,5S = 50/1000 = 5/100 m = 5 cmJadi sekali jatuhnya martil, tongkat masuk tanah sedalam 5 cm. Untuk tongkat sepanjang 40 cm, maka jumlah jatuhnya martiln = 40 5 = 8 kali7. Sebuah balok berada pada sebuah bidang miring dengan koefisien gesekan 0,1 seperti diperlihatkan gambar turun ke bawah untuk tinjauan 5 gaya-gaya yang bekerja pada balokb usaha masing-masing gaya pada balokc usaha total Gunakan g = 10 m/s2, sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6, W huruf besar untuk lambang usaha, dan w kecil untuk lambang gaya gaya-gaya yang bekerja pada balokgaya normal N, gaya berat w dengan komponennya yaitu w sin 53° dan w cos 53°, gaya gesek Fgesb usaha masing-masing gaya pada balokDengan bidang miring sebagai lintasan acuan perpindahan-Usaha oleh gaya Normal dan komponen gaya berat w cos 53°Usaha kedua gaya bernilai nol gaya tegak lurus lintasan-Usaha oleh komponen gaya berat w sin 53°W = w sin 53° . SW = mg sin 53° . SW = 6100,85 = + 240 jouleDiberi tanda positif, arah mg sin 53° searah dengan pindahnya balok.-Usaha oleh gaya gesekCari besar gaya gesek terlebih dahulufges = μ Nfges = μ mg cos 53°fges = 0,1 6100,6 = 0,36 N 3,6 NW = − fges S = − 3,6 5 = − 18 jouleDiberi tanda negatif, arah gaya gesek berlawanan dengan arah pindahnya balokc usaha totalWtotal = +240 joule − 18 joule = + 222 joule8. Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada sebuah bidang miring kasar seperti diperlihatkan gambar didorong ke atas oleh gaya F = 25 N hingga bergeser ke atas untuk tinjauan sejauh 5 meter. Gaya gesek yang terjadi antara balok dengan bidang miring sebesar 3 N. Kemiringan bidang 53° terhadap beserta tanda positif atau negatifnyaa usaha oleh gaya Fb usaha oleh gaya gesekc usaha oleh gaya beratd usaha totalPembahasana usaha oleh gaya FW = F . S = + 25 5 = + 125 jouleb usaha oleh gaya gesekW = − f . S = − 35 = − 15 joulec usaha oleh gaya beratW = − mg sin 53° . S = − 2100,85 = − 80 jouled usaha totalWtotal = + 125 − 15 − 80 = 30 jouleSoal Benda seberat 10 N berada pada bidang miring yang licin dengan sudut kemiringan 30°. Bila benda meluncur sejauh 1 m, maka usaha yang dilakukan gaya berat adalah….PembahasanUsaha oleh gaya beratW = mg sin θDari soal telah diketahui bahwa mg = 10 Newton dan θ = 30°, sehinggaW = 10 sin 30° joule10. 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 sampai pada ketinggian 20 m dari tanah adalah…..PembahasanUsaha, perubahan energi potensial gravitasiW = mgΔ hW = 2 x 10 x 100 − 20W = 1600 joule11. Sebuah mobil dengan massa 1 ton bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m s–1. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah…PembahasanUsaha perubahan energi kinetik bendaW = 1/2 m Δv2W = 1/2 x 1000 x 52W = 12 500 joule12. Sebuah benda massa 5 kg berada di bagian atas bidang miring yang kecepatan awal benda adalah 2 m/s tentukan usaha yang terjadi saat benda mencapai dasar bidang miring, gunakan percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2 dan sin 53o = 4/5!PembahasanCara pertama Usaha = selisih energi kinetik bendaSaat kecepatannya 2 m/s, energi kinetiknya adalahEk = 1/2 mv2 = 1/2 522 = 10 jouleBerikutnya harus tahu kecepatan benda saat tiba dibawah, cari dulu percepatannyaPercepatan benda pake hukum newtonF = mamg sin 53° = mag sin 53° = a10 × 4/5 = aa = 8 m/s2 Kecepatan benda, rumus glbbVt2 = Vo2 + 2aSVt2 = 22 + 2810Vt2 = 4 + 160 = 164 m/s Di sini dibiarkan dalam bentuk Vt2 saja, karena nanti diperlukan Vt2 .Saat sampai di bawah, energi kinetiknya adalahEk = 1/2 mv2 = 1/2 5164= 410 jouleSehingga,Usaha = selisih energi kinetik bendaW = 410 − 10 = 400 jouleCara kedua W = selisih energi potensial bendaW = mgΔhW = 51010 sin 53° W = 50 104/5 = 400 jouleCara ketiga W = F S gaya dikali perpindahan yang jadi gaya F = mg sin 53°perpindahannya S = 10 mJadinyaW = mg sin 53° SW = 5 104/510 = 400 joule13. Sebuah kotak ditarik sepanjang lantai dengan gaya tetap P = 50 N dengan cos a = 0,8 dengan arah gerak. Gaya lain pada kotak adalah berat w, gaya normal h oleh lantai dan gaya gesek fk = 15 usaha yang dilakukan bila kotak bergerak sepanjang lantai ke kanan sejauh s = 20 m?PenyelesaianP cos a = 50 x 0,8 = 40 NF total = Ptotal - Fk = 40 N - 15 N = 25 NW = F toal x s = 25 N x 20 m = 500 NmJadi, Usaha yang dibutuhkan untuk menggerakkan kotak sepanjang 20 m adalah 500 Berapa banyak usaha energi yang dibutuhkan untuk mempercepat mobil dengan massa 1000 kg dari 20 m/s menjadi 30 m/s?Penyelesaianm = 1000 kgv1 = 20 m/sv2 = 30 m/sW = = 1/ - 1/ = 1/ v22 - v12 = 1/2 . 1000 . 302 - 202 = 500 . 900 - 400 = 500 x 500 = 25000 Nm15. Seorang anak yang massanya 40 kg berada di lantai3 sebah gedung pada ketinggian 15 m dari atas tanah. Hitung energi potensial anak jika sekarang anak tersebut berada di lantai 5 dan berada 25 m dari tanah !Jawaban Diketahui m= 40 kgh= 25 mg = 10 m/s²ditanya Ep . . . ?Jawab Ep = m x g x hEp = 401025Ep = 10000 j RUANGGURU HQJl. Dr. Saharjo Manggarai Selatan, Tebet, Kota Jakarta Selatan, Daerah Khusus Ibukota Jakarta 12860

berapa usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda ke puncak