Dokumen ini menjelaskan konsep usaha, energi kinetik, dan energi potensial, serta hubungan antara kerja dan energi dalam konteks fisika. Beberapa contoh soal diberikan untuk menghitung usaha, energi kinetik, dan energi potensial pada berbagai kondisi. Selain itu, dokumen membahas cara menghitung daya rata-rata yang dihasilkan oleh gaya dalam melakukan kerja.

2. Mengapa mobil jeep ini mampu menarik
sebuah beban yang sangat berat ?
Karena adanya….

3. Usaha adalah hasil kali antara gaya konstan F dengan
perpindahan s.
W  F cos s
Keterangan :
F = gaya (N)
s = perpindahan yang dilakukan (m)
 = sudut yang dibentuk oleh gaya dan perpindahan (0)

4. Sebuah kereta mainan ditarik oleh seorang anak kecil dengan gaya
sebesar 15 N dengan arah membentuk sudut 30°. Jika kereta
mainan tersebut bergerak sejauh 10 m, berapakah usaha yang telah
dilakukan anak kecil tersebut?
Jawab:
W = Fs cos θ
= (15)(10) cos 30°
= 130 J

5. Energi kinetik dari suatu benda dengan massa m dan
laju v, diberikan oleh:
2
1
EK  mv
2
Keterangan :
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)

6. Sebuah benda bermassa m = 50 kg dilempar dengan kecepatan awal
sama dengan nol. Berapakah energi kinetik benda pada saat
kecepatannya 8 m/s?
Jawab:
EK = ½mv²
= ½(50)(8)²
= 1600 J

7. Ketika resultan gaya melakukan kerja W pada suatu benda,
energi kinetik dari benda tersebut berubah dari keadaan
awal EK0 ke keadaan akhir KEf, Perbedaan antara kedua nilai
ini sama dengan kerja yang dilakukan
2
0
2
1
1
W  EK f  EK  mv f  mv
0 2
2

8. Energi Potensial Gravitasi (EP) adalah energi yang dipunyai
oleh benda dengan massa m yang bergantung pada posisi
relatif terhadap permukaan bumi. Posisi benda tersebut
diukur pada ketinggian h yang relatif terhadap suatu titik
acuan
EP  mgh
Keterangan :
m = massa benda (kg)
g = kecepatan gravitasi (m/s²)
h = ketinggian benda (m)

9. Sebuah benda bermassa 12 kg berada pada ketinggian 15 m di atas
tanah. Berapakah energi potensial gravitasinya? (g = 10 m/s²)
Jawab:
Jika dalam soal kita tidak diminta menghitung energi potensial
gravitasi terhadap bidang acuan tertentu, biasanya bidang acuan
yang digunakan adalah permukaan tanah
EP = mgh
= (12)(10)(15)
= 180 J

10. Konsep dari kerja dan teorema kerja-energi telah
memberikan kesimpulan bahwa suatu benda dapat
mempunyai dua jenis energi: energi kinetik dan energi
potensial gravitasi.
Jumlahan dari kedua jenis energi ini dikenal dengan energi
mekanik total E, sehingga:
E = EK + EP
Teorema kerja-energi dapat dituliskan dalam bentuk
energi mekanik total:
Wnc = Ef – E0

11. Sebuah batu bermassa 5 kg jatuh menggelinding pada suatu lereng
bukit dengan kecepatan awal nol. Hitung EP dan EK batu ketika
berada pada ketinggian 20 m, 15 m, 10 m, 5 m, dan di permukaan
datar.
Jawab:
Pada ketinggian h = 20 m, kecepatan batu sama dengan nol,
sehingga satu-satunya energi mekanik yang dimiliki batu adalah
energi potensialnya.
EP20 m = mgh20 m
= (5)(9,8)(20)
= 980 J

12. Energi kinetik EK20 m = 0 karena kecepatan batu sama dengan nol.
Berarti, pada ketinggian 20 m, energi mekanik batu adalah
EM = EP + EK
EM = 980 J
Pada ketinggian h = 15 m, energi potensial batu adalah
EP15 m = mgh15 m = (5)(9,8)(15) = 735 J
Energi kinetik EK15 m dapat kita hitung dengan menggunakan
persamaan umum untuk energi mekanik
EM = EP + EK
EK = EM − EP
Dengan demikian,
EK15 m = EM − EP15 m = 980 − 735 = 245 J

13. Dengan cara yang sama seperti di atas, kita akan peroleh tabel nilai
EP, EK, dan EM untuk masing-masing ketinggian sebagai berikut
h EP EK EM = EP + EK
20 m 980 J 0 J 980 J
15 m 735 J 245 J 980 J
10 m 490 J 490 J 980 J
5 m 245 J 735 J 980 J
0 m 0 J 980 J 980 J

14. Daya rata-rata adalah rata-rata perubahan dari kerja W
yang dilakukan dan diperoleh dengan membagi W dengan
waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja tersebut
W
t
P 
Keterangan :
w = Usaha (J)
t = waktu (s)

15. Karena kerja, energi dan waktu merupakan besaran skalar,
maka daya juga merupakan besaran skalar.
Karena W = Fs maka daya rata-rata juga dapat dituliskan
sebagai berikut:
v F P 
Keterangan :
F = gaya (N)
v = kecepatan (m/s)

16. Sebuah mesin pergerak digunakan untuk mengangkat sebuah benda
bermassa 100 kg dengan kelajuan konstan 10 cm/s. Berapakah daya
yang dimiliki oleh mesin tersebut jika dinyatakan dalam satuan watt
dan hp?
Jawab:
P = Fv
= (100kg)(9,8 m/s²)(10 cm/s)
= (100 kg)(9,8 m/s²)(0,1 m/s)
= 98 W
Dengan faktor konversi 1 hp = 746 watt, maka
(98 )(1 )
 
P 0,13
hp
W hp
W
(746 )

17. 1. Usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 50 N sewaktu
menarik beban seperti gambar pada sudut 45ºsejauh 10 m
adalah … (J)
a. 100
b. 150√2
c. 200 √2
d. 250 √2
e. 500

18. 2.Atlet angkat berat sedang mengangkat barbel dengan
berat 710 N. Pada gambar b ia mengangkat beban sejauh
0,65 m di atas dadanya. Pada gambar c ia menurunkannya
dedngan jarak yang sama. Beban dinaikkan dan diturunkan
dengan kecepatan yang sama. Besar usaha yang dilakukan
pada barbel ketika diangkat adalah …
a. 460 J
b. - 460 J
c. 300 J
d. -350 J
e. 280 J

19. 3. Berdasarkan soal no. 2 besar usaha yang dilakukan pada
barbel ketika diangkat adalah …
a. 460 J
b. - 460 J
c. 300 J
d. -350 J
e. 280 J