CONTOH SOAL USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

Setelah mempelajari materi Usaha dan pesawat sederhana, tentunya kurang pas kalau tidak diuji dengan beberapa latihan soal. Berikut ini adalah beberapa latihan soal dengan pembahasan yang dapat anda pelajari :

1.     1.  Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat sampai pada ketinggian 2 meter. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², tentukanlah usaha untuk memindahkan benda tersebut!

Diketahui :

m = 5 kg

h₁ = 0 meter

h₂ = 2 meter

g = 10 m/s²

Ditanyakan W = …. ?

Jawaban :

W = Ep₂ – Ep₁

W = mgh₂ – mgh₁

W = 5 x 10 x 2 – 5 x 10 x 0

W = 100 – 0

W = 100 Joule

 

2.     2. Seorang anak yang massanya 50 kg berlari dengan kecepatan 6 m/s. Berapakah energi kinetic yang dimiliki anak tersebut?

Diketahui :

m = 50 kg

v = 6 m/s

Ditanya Ek = …?

Jawaban :

Ek = ½ m v²

Ek = ½ .50. 6²

Ek = ½ .50 . 36

Ek = 50. 18

Ek = 900 Joule

 

3.  3. Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di atas bidang licin dalam keadaan diam. Benda tersebut kemudian mengalami percepatan sebesar 2 m/s² selama 3 detik. Dan selanjutnya bergerak dengan kecepatan konstan selama 4 detik. Tentukan besar usaha yang dilakukan benda selama bergerak!

 

Ada 2 gerakan yang terjadi dalam soal ini.

1.       Gerakan benda dipercepat dari kecepatan 0 m/s (diam), dengan percepatan 2 m/s² selama 3 detik, sehingga benda berpindah sejauh S1. Gerakan ini disebabkan oleh gaya sebesar F = m x a = 2 x 2 = 4 Newton

Sedangkan perpindahan yang terjadi adalah

S1 = Vo.t + ½ a .t²

S1 = 0.3 + ½ .2 . 3²

S1 = 0 + 9

S1 = 9 meter

Sehingga usaha untuk gerakan pertama adalah :

W= F x s

W = 4 x 9

W = 36 Joule

2.       Sedangkan Gerakan kedua adalah gerakan dengan kecepatan tetap selama 4 detik. Karena kecepatannya tetap artinya gaya yang bekerja pada benda adalah nol. Sehingga usahanya pun nilainya adalah 0.

Dengan demikian usaha yang dilakuakn adalah usaha untuk melakukan gerakan 1 + usaha untuk melakukan gerakan 2 = 900 + 0 = 900 Joule.

 

4.      4. Dalam kegiatan beres beres kelas, Dito telah berhasil menggeser sebuah lemari sejauh 10 meter dibantu dua orang temannya Budi dan Anto. Jika gaya yang diberikan Dito adalah 10 N, Budi sebesar 20 N dan Anto 40 N, berapakah usaha yang mereka lakukan?

Diketahui :

S = 10 meter

Fdito = 10 N

Fbudi = 20 N

Fanto = 40 N

Ditanya W = …?

Jawaban :

Kita hitung dulu jumlah gayanya. Karena ingin memindahkan lemari kita asumsikan arah gayanya sama. Maka :

SF = Fdito + Fbudi + Fanto

SF = 10 + 20 + 40

SF = 70 N

 

W = SF x S

W = 70 x 10

W = 700 Joule

 

5.     5. Seorang bermassa 60 kg menaiki tangga yang tingginya 20 meter selama 2 menit. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², hitunglah daya yang dihasilkan!

Diketahui :

m = 50 kg

h = 20 meter

t = 2 menit = 2 x 60 = 120 detik

Ditanyakan P = ….?

Jawaban :

Kita hitung dulu usahanya dengan energi potensial

Ep = m x g x h

Ep = 60 x 10 x 20

Ep = 12.000 Joule

 

P = Ep / t

P = 12.000/120

P = 100 Watt

Jadi daya yang dihasilkan adalah 100 Watt

 

6.  6. Sebuah linggis yang panjangnya 2 meter digunakan untuk mencabut paku yang tertancap di sebuah tembok. Linggis ditumpu pada jarak 20 cm dari paku yang akan dicabut. Untuk melepaskan paku tersebut diperlukan gaya sebesar 2 x 10⁴ N. Berapakah gaya lekat paku pada tembok. Berapa keuntungan mekanisnya?

Diketahui :

L = 2 meter = 200 cm

Lb = 20 cm

F = 2 x 10⁴ N

Ditanyakan :

a.       Gaya lekat pada tembok (W)?

b.       Keuntungan mekanis (KM)?

Jawaban :

Kita hitung dulu lengan kuasanya. Karena panjang totalnya 200 cm dan lengan kuasnya 20 cm, maka lengan bebannya adalah :

Lk = L – Lb

Lk = 200 – 20

Lk = 180 cm

a.       Gaya lekat pada tembok

F x Lk = W x Lb

2 x 10⁴  x 180 = W x 20

W = 2 x 10⁴  x 180 / 20

W = 2 x 10⁴  x 9

W = 18 10⁴  Newton

W = 1,8 10⁵  Newton

 

b.       Keuntungan mekanis

KM = Lk/Lb = 180 / 20 = 9

Jadi KM nya adalah 9

 

7.       7. Perhatikan gambar berikut

 

            Jika panjang tuas adalah 3 meter. Maka keuntungan mekanisnya adalah ….?

Pembahasan:

Karena panjang totalnya adalah 3 meter dan lengan kuasanya adalah 2,5 meter, maka lengan bebannya adalah :

Lb = L = Lk

Lb = 3 – 2,5

Lb = 0,5 meter

Dengan demikian KM nya adalah :

KM = Lk/Lb = 2,5 / 0,5 = 5 kali

Jadik KM = 5 kali

8.      8. Sebuah benda seberat 200 N digantung pada katrol ganda yang bergerak 4 buah. Berapakah keuntungan mekanisnya?

Pembahasan :

Jika katrol bebas yang menggantung beban ada 4, maka KM nya juga 4.

9.    9. Seorang pria mendorong sebuah drum ke atas truk menggunakan papan yang panjangnya 2  meter. Jika jarak permukaan tanah dengan bak truk adalah 0,5 meter, maka hitunglah keuntungan mekanis penggunaan papan tersebut!

Diketahui :

Panjang papan = s = 2 meter

Tinggi bidang miring = h = 0,5 meter

Ditanyakan KM = ….?

Jawaban :

KM = s/h

KM = 2/0,5

KM = 4

Jadi KM nya adalah 4

 

1010. Seorang pekerja hendak menaikan balok besi ke bak belakang truk seperti pada gambar berikut ini.

 

             Jika massa balok besi 200 kg, dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², tentukan :

a.    Gaya minimal yang diperlukan untuk menaikkan balok besi ke truk

b.    Keuntungan mekanik bidang miring.

Diketahui :

Massa benda = m = 200 kg

Gravitasi bumi = g = 10 m/s²

Panjang bidang mirng = s = 2m

Tinggi bidang miring = h = 0,5 m

Ditanyakan :

a.    Gaya minimal F = ….?

b.    KM = …?

Jawaban :

a.    Kita hitung dulu beratnya

W = m x g

W = 200 x 10

W = 2000 N

Kita tantukan F nya :

F x s = W x h

F x 2 = 2000 x 0,5

F x 2 = 1000

F = 1000/2

F = 500 Newton

Jadi gaya minimal untuk mengangkat balok adalah 500 N

b.    Keuntungan mekanis ..?

KM = s/h

KM = 2/0,5

KM = 4

Jadi keuntungan mekanisnya adalah 4

Materi usaha dan Pesawat Sederhana dapat anda lihat pada link berikut ini.

          Materi Usaha dan Pesawat Sederhana

Selamat belajar!

 

 CONTOH SOAL GAYA DAN GERAK BENDA

Contoh soal merupakan hal penting yang harus kita berikan kepada siswa setelah penyampaian materi. Apalagi dalam masa pandemi covid 19 seperti saat ini. Siswa yang belajar dari rumah tanpa interaksi langsung dengan guru, akan dimudahkan jika kita memberikan beberapa contoh soal dan cara penyelesaiannya. Berikut ini adalah beberapa contoh soal dengan penyelesaiannya terkait materi gaya dan gerak benda. 

1. Yudi berjalan lurus ke utara dari A ke B sejauh 60 meter, dan kemudian berbalik arah berjalan dari B ke C sejauh 20 meter. Tentukanlah jarak dan perpindahan Yudi … 

Pembahasan : 

Jarak merupakan panjang semua lintasan yang dilalui sehingga jarak yang ditempuh adalah 60 + 20 = 80 meter Perpindahan merupakan perubahan posisi awal dan akhir. Posisi awal benda adalah di A dan posisi akhir adalah di C. Panjang garis lurus yang menghubungkan A dengan C adalah 60 – 20 = 40 meter

2. Sebuah kelapa yang massanya 2 kg jatuh bebas dari pohonnya. Selama bergerak kelapa mengalami gaya gesekan sebesar 2 Newton. Jika percepatan gravitasi dianggap 10 m/s2 , maka percepatan benda adalah …. 

Pembahasan :

Benda yang jatuh bebas memiliki percepatan ke bawah sebesar percepatan gravitasi bumi yaitu 10 m/s2. Jika ada gaya gesekan, maka akan menyebabkan percepatan ke bawah berkurang. 

Besarnya pengurangan itu tergantung gaya gesek dan massa benda. 

Rumus gaya F = m x a, sehingga untuk mencari a, 

maka a = F/m 

a = percepatan / perlambatan (m/s2 ) 

F= gaya (Newton) 

m = massa benda (kg) 

Sehingga a = F/m = 2/2 = 1 m/s2 

Sehingga percepatan benda jatuh ke bawah adalah 10 – 1 = 9 m/s2 . 

3. Sebuah benda yang massanya 2 kg memiliki laju awal 10 m/s dan setelah menempuh jarak 200 meter lajunya menjadi 20 m/s. Jika benda bergerak dengan percepatan konstan, maka resultan gaya yang bekerja adalah … 

Diketahui : 

V1 = 10 m/s 

V2 = 20 m/s 

m = 2 kg 

s = 200 meter 

ditanya F = …..? 

Untuk menghitung F maka terlebih dahulu kita harus mencari percepatan benda dengan persamaan …

dengan demikian besarnya gaya yang bekerja dapat kita hitung denga F = m x a = 2 x 0,75 = 1,5 Newton

4. Sebuah sampan yang massanya 30 kg terdorong oleh arus sungai yang percepatannya 3 m/s² . Jika sampan tersebut di dorong oleh mesin dengan gaya 120 N dengan arah tegak lurus sungai, maka percepatan yang dialami oleh sampan tersebut adalah …. 

Jawaban : 

Besarnya percepatan yang dialami sampan disebabkan oleh 2 hal, yang pertama adalah percepatan akibar arus sungai sebesar 3 m/s² dan yang kedua adalah percepatan akibat mesin sampan yang gayanya 120 N mendorong sampan yang massanya 30 kg tegak lurus dengan arus sungai.

Kita hitung dulu percepatan oleh mesin sampan dengan persamaan :

F = m x a

a_mesin = F/m

a_mesin = 120 / 30 = 4 m/s².

Jadi percepatan oleh mesin adalah a_mesin = 4 m/s². Dan percepatan oleh arus sungai a_sungai = 3 m/s².

Karena keduanya tegak lurus, maka total gabungan keduany dicari dengan menggunakan persamaan phytagoras sehingga:

Jadi percepatan total yang dialami perahu adalah 5 m

5. Sebuah gerobak yang mula mula diam diisi sejumlah kelapa. Massa gerobak sama dengan massa 5 butir kelapa. Gerobak kemudian ditarik dengan gaya 100 Newton sehingga bergerak dengan percepatan 2 m/s². Di tengah perjalanan tanpa sengaja 5 butir kelapa jatuh, sehingga percepatan gerobak menjadi 2,5 m/s². Jumlah kelapa di dalam gerobak mula mula adalah ….

Jawaban :

Kita misalkan jumlah kelapa di gerobak mula mula adalah sejumlah n kelapa dengan massa 1 butir kelapa adalah k kilogram.

 

n = jumlah kelapa mula mula

k = massa kelapa

massa gerobak = 5 butir kelapa = 5k

 

Dengan demikian massa gerobak dan massa kelapa ketika baru berangkat adalah :

massa = (n.k + 5k )kg

Gerobak ini ditarik dengan gaya 100 Newton dan menghasilkan percepatan 2 m/s². Sehingga menjadi :

F = m x a …………… ganti m dengan (n.k + 5k )

100 = (n.k + 5k ) x 2

100/2 = (n.k + 5k )

50 = (n.k + 5k )……………….. persamaan 1

 

Kemudian lima butir kelapa (massanya 5k) jatuh sehingga massa gerobak dan kelapa menjadi:

 

Massa akhir = massa awal – massa kelapa yang jatuh

Massa akhir = (n.k + 5k ) – 5k

Massa akhir = n.k + 5k – 5k

Massa akhir = n.k

Massa akhir ini menyebabkan percepatan gerobak menjadi 2,5 m/s². Maka menjadi :

F = m x a

100 = n.k . 2,5

100/2,5 = n.k

40 = n.k……………………………… persamaan 2.

 

Nah kita sudah punya 2 persamaan yaitu

50 = (n.k + 5k )……………….. persamaan 1

Dan

40 = n.k……………………………… persamaan 2

Dari persamaan 2 kita tahu bahwa n.k = 40, maka kita ganti n.k pada persamaan 1 dengan 40, maka

50 = (n.k + 5k )……………….. ganti n.k dengan 40

50 = 40 + 5k

50 – 40 = 5k

10 = 5k

k = 10/5 = 2 kg.

jadi massa satu butir kelapa adalah 2 kg. Untuk jumlah kelapa kita masukkan k = 2kg pada persaman 2, sehingga:

40 = n.k …………ganti k dengan 2 kg

40 = n.2

40/2 = n

n = 20 butir.

Jadi jumlah kelapa di dalam gerobak mula mula adalah 20 butir kelapa.

1.   6. Sebuah sepeda motor dengan kecepatan 72 km/jam di rem sehingga berhenti. Waktu yang diperlukan dari mulai mengerem sampai sepeda motor berhenti adalah 10 detik. Panjang lintasan yang dilalui sepeda motor dari mulai di rem sampai berhenti adalah ….
 

Jawaban :

Kecepatan awal sepeda motor adalah 72 km/jam. Kita harus mengubah kecepatan ini menjadi satuan m/s. caranya adalah dengan membaginya dengan 3,6. Sehingga kecepatan awal sepeda motor adalah 72/3,6 = 20 m/s

Sepeda motor di rem sampai berhenti. Karena berhenti maka kecepatan akhir sepeda motor adalah 0 m/s.

Maka :

Diketahui :

V_awal = 20 m/s

V_akhir = 0 m/s

t = 10 detik

ditanyakan : panjang lintasan (S) = ….?

Pertama tama kita hitung dulu percepatan sepeda motor dengan persamaan

tanda min (-) pada angka 2 menyatakan bahwa sepeda motor diperlambat.

Selanjutnya kita hitung lintasan yang ditempuh sepeda motor dari saat mulai di rem sampai berhenti :

S = Vo.t + ½ a. t²

S= 20.10 + ½ .(-2).10²

S = 200 + ½ . (-2).100

S= 200 -100

S = 100 meter

Jadi panjang lintasan yang ditempun sepeda motor dari mulai di rem sampai berhenti adalah 100 meter.

 

USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA

Usaha merupakan upaya untuk melakkan sesuatu. Kita dikatakan melakukan usaha apabila ada Gaya yang kita kerahkan, dan gaya tersebut menghasilkan perpindahan pada benda yang diberikan usaha. Usaha dilambangkan dengan huruf (W) berasal dari kata work. Secara matematis usaha dituliskan dengan persamaan berikut ini. 

Perlu diingat bahwa s pada rumus di atas adalah perpindahan, dan bukan jarak. Jarak merupakan panjang semua lintasan yang dilalui benda ketika bergerak. Namun perpindahan adalah garis lurus yang menunjukkan perubahan posisi awal dan posisi akhir benda (tanpa memperhatikan lintasan gerak benda).

Pada saat kita mendorong benda yang sangat berat, dan benda tersebut tidak bergerak sama sekali, maka kita dikatakan tidak melakukan usaha, walaupun tenaga kita terkuras habis. Pada saat kita lari keliling lapangan dari posisis awal dan berhenti di posisi awal yang sama, kita dikatakan tidak melakukan usaha, karena perpindahan kita nol (start di posisi awal dan finish di posisi awal). 

Usaha juga bisa diberikan pada benda secara vertikal (ke atas). Besarnya gaya yang diberikan pada benda untuk melakukan usaha ke atas sama dengan berat benda, dan perpindahannya sama dengan tinggi benda ketika terangkat. 

W = F x s,  karena F = berat = massa x gravitas = m xg, maka

W = m x g x s, karena s sama dengan tinggi terangkatnya benda maka,

W = m x g x h

Keterangan :

W =  Usaha (Joule)

m = massa benda (kg)

g = gravitasi benda (10 m/s2)

h = tinggi benda (m)

Untuk lebih lengkapnya, materi Usaha dan Pesawat Sederhana dapat anda klik pada link berikut ini:

Materi Bagian 1. Usaha dan Pesawat Sederhana

Untuk pertemuan kedua, materinya dapat anda klik pada link berikut ini.

Materi Bagian 2. Usaha dan Pesawat Sederhana

Untuk mempelajari latihan soal Usaha dan Pesawat Sederhana, silahkan klik link berikut ini.

Latihan soal Usaha dan Pesawat Sederhana

Selamat Belajar !

 SITOSKELETON : RANGKA PADA SEL

Pada umunya jka kita mendengar tentang sel, terutama sel hewan dan makhluk uniseluler, maka pikiran kita kan membayangkan bahwa sel adalah sejenis makhluk lunak yang mudah berubah bentuk, seperti halnya amoeba. Namun hal lain menyatakan bahwa sel sel uniseluler tersebut ternyata memiliki "rangka' yang disebut dengan sitoskeleton.

Sama halnya dengan sebuah bangunan 'rumah'. Rumah tersusun atas rangk rangka besi, beton, kayu, rangka penopang dan sebagainya agar rumah tersebut tetap tegak dan tidak runtuh. Hal yang sama juga terjadi pada sel. Sitoskeleton tetap menjaga sel sel tidak runtuh ke dalam seperti rumah yang penyangganya lemah. 

Sitoskeleton merupakan jejaring serat serat protein yang menyebar di sekujur sitoplasma. Sitoskeleton berperan sebagai rangka sekaligus "otot" bagi sel, berfungsi dalam penopangan dan pergerakan. Serat protein yang menyusun sitoskeleton akan membentuk mikrotubulus (tabung tabung berongga yang terbuat dari protein). Jenis lain serat sitoskeleton adalah filamen, intermidiet, dan mikrofilemen. Akan tetapi jenis lain tersebut lebih tipis dan padat daripada mikrotubulus. 

Sitoskeleton pada sel. Menjaga sel tidak runtuh ke dalam.

Berikut ini adalah fungsi dari sitoskeleton pada sel antara lain :

1. Membantu menjaga posisi organel organel di dalam sel. Sitoskeleton menjadi tempat tambatan dan penguat bagi banyak organel di dalam sel. 
2. Sebagai penopang sel supaya sel tidak runtuh ke dalam
3. Jalur gerakan beberapa organel. Misalnya lisosom mungkin mencapai vakula makanan dengan cara menluncur di sepanjang jalur mikrotubulus. 
4. Memandu pergerakan kromosom ketika sel membelah

Sitoskeleton sel bersifat dinamis artinya sitoskeleton sel bisa dibongkar dengan cepat di salah satu bagian sel dengan menyingkirkan subunit subunit protennya dan membentuk ulang di lokasi baru dengan merekatkan lagi subunit subunit tersebut. 

Penataan ulang semacam itu dapat memberikan kekakuan di lokasi yang baru, mengubah bentuk sel, atau menyebabkan keseluruhan sel atau bagiannya bergerak. Proses inilah yang terjadi pada saat gerakan amoeboid pada protista amoeba dan sebagian sel darah putih kita. 

BAHAN AJAR BERBASIS SWAY PADA MATERI USAHA DAN PESAWAT SEDERHANA IPA KELAS 8 KURIKULUM 2013

Usaha secara matematis dirumuskan sebagai hasil kali antara Gaya (F) dengan perpindahan (s) pada suatu benda. Usaha dilambankan dengan hurup (W) berasal dari bahasa inggris Work. Satuan usaja adalah joule (J). Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut ini. 

Besarnya usaha pada gambar di atas secara matematis dituliskan sebagai :

W = F x s, dimana

W = usaha (Joule)

F = gaya (Newton)

s = perpindahan ( meter).

Untuk lebih memahami materi tentang usaha pesawat sederhana, kalian bisa klik link bahan ajar berikut ini. 

Materi bagian 1 Usaha dan Pesawat sederhana

Materi bagian 2. Usaha dan pesawat sederhana

Demikianlah materi untuk usaha dan pesawat sederhana. Untuk membagikan materi ini bisa klik lin tersebut, setelah terbuka klik share pada pojok kanan atas dan dapatkan/copy link yang bisa dibagikan. 

Selamat belajar.