Question 1

Ropik baru saja keluar dari bandara sambil menarik sebuah koper yang cukup berat. Saat melewati lantai bandara yang licin Ropik dapat menarik koper tersebut dengan mudah dan hanya mengeluarkan sedikit usaha. Namun ketika sampai di halaman bandara yang lantainya kasar Ropik merasa lebih kesulitan sehingga harus mengeluarkan usaha yang lebih besar. Berdasarkan informasi tersebut identifikasilah makna perbedaan usaha yang dialami Ropik ketika menarik koper pada lantai licin dan lantai kasar dengan memperhatikan kondisi permukaan lantai!

Accepted Answer

Perbedaan usaha yang dialami Ropik saat menarik koper di lantai licin dan lantai kasar disebabkan oleh perbedaan gaya gesek antara koper dan permukaan lantai. Lantai licin memiliki koefisien gesek kecil sehingga gaya gesek yang menghambat gerak koper juga kecil. Akibatnya Ropik hanya perlu memberikan gaya kecil untuk memindahkan koper sehingga usaha yang dilakukan lebih kecil. Lantai kasar memiliki koefisien gesek lebih besar sehingga gaya gesek yang timbul lebih besar dan menghambat gerak koper secara signifikan. Oleh karena itu Ropik harus memberikan gaya yang lebih besar agar koper tetap bergerak sehingga usaha yang dilakukan lebih besar.

Question 2

Terdapat tiga titik yang diamati pada kincir air bermassa m kg, yaitu titik A, B, dan C. Pada titik A aliran air memberikan dorongan sehingga kincir air tersebut dapat berputar dengan kecepatan v_a sebesar 2 m/s. Analisislah bagaimana perubahan energi yang terjadi pada kincir air pada posisi A, B, dan C!

Accepted Answer

Posisi A

Kondisi Fisis

Ketinggian minimum (h = 0)

Kecepatan terbesar

Aliran air memberikan dorongan langsung pada kincir

Analisis Energi

Energi potensial (EP) minimum (mendekati nol)

Energi kinetik (EK) maksimum karena kecepatan paling besar

Energi mekanik (EM) seluruhnya didominasi oleh energi kinetik

Posisi B

Kondisi Fisis

Ketinggian bertambah

Kecepatan berkurang dibandingkan di A

Kincir bergerak naik melawan gravitasi

Analisis Energi

Energi potensial (EP) meningkat karena ketinggian bertambah

Energi kinetik (EK) menurun karena sebagian energi digunakan untuk melawan gravitasi

Energi mekanik (EM) tetap sama seperti di posisi A

Posisi C

Kondisi Fisis

Ketinggian maksimum

Kecepatan minimum

Kincir berada pada posisi tertinggi lintasan

Analisis Energi

Energi potensial (EP) maksimum

Energi kinetik (EK) minimum karena kecepatan melambat melawan gravitasi

Energi mekanik (EM) tetap konstan

Question 3

Sebuah bola besi bermassa 5 kg dijatuhkan dari atas apartemen setinggi 200 m tanpa hambatan udara. Diketahui bahwa usaha yang dilakukan bola mencapai 7.500 Joule pada suatu titik. Berdasarkan data tersebut bagaimana posisi bola dari permukaan tanah saat usaha mencapai nilai tersebut? ( $g=10\$ m/s²)

Accepted Answer

Diketahui

$m=5\ kg$

$h_0=200\ m$

$g\ =\ 10\$ m/s²

$W=7500\ J$

Ditanya

ketinggian pada saat besar usaha 7500 J?

Jawab

$W=\ mg\left(h_0-h
ight)$

$7500=5 imes10 imes\left(20-h
ight)$

$7500=50\ \left(200-h
ight)$

$200-h=\frac{7500}{50}$

$200-h=150$

$h=200-150$

$h=50\ m$

Jadi etinggian posisi bola dari permukaan tanah saat usaha mencapai 7500 Joule adalah 50 meter dari permukaan tanah.

Question 4

Putra tengah bermain mobil-mobilan bersama dengan teman-temannya. Mobil-mobilan tersebut ditarik menggunakan tali sehingga tali membentuk sudut 60° dengan sumbu x positif. Jika mobil-mobilan tersebut bermassa 200 gram dan ditarik dengan gaya sebesar 30 N evaluasilah kebenaran klaim bahwa usaha yang digunakan untuk menarik mobil-mobilan sejauh 5 m adalah sebesar 60 Joule berdasarkan perhitungan usaha!

Accepted Answer

Diketahui

$m=200\ g\ =0,2\ kg$

$F=30\ N$

$s\ =\ 5\ m$

$heta\ =\ 60\degree$

Ditanya

Usaha yang dilakukan gaya tarik untuk menarik mobil-mobilan sejauh 5 m?

Jawab

$W=F imes s\ \cos heta$

$W=30 imes5\ \cos\ 60\degree$

$W=\ 150 imes0,5$

$W=75\ J$

Klaim tersebut tidak benar, karena berdsarkan hasil perhitungan besar usaha yang dilakukan untuk menarik mobil-mobilan sejauh 5 m adalah 75 Joule bukan 60 Joule.

Question 5

Anggi dan Dina masing-masing mengendarai mobil sedan yang memiliki massa sama yaitu m kg. Perbandingan kecepatan mobil Anggi dan mobil Dina adalah 2: 1. Tentukan perbandingan energi kinetik mobil Anggi dan mobil Dina dan jelaskan mengapa energi kinetik mobil Anggi lebih besar daripada energi kinetik mobil Dina dengan dengan mengaitkannya pada persamaan energi kinetik yaitu $g=10\$ !

Accepted Answer

Energi kinetik suatu benda dirumuskan sebagai

$E_k=\ \frac{1}{2\ }mv^2$

Massa mobil Anggi dan Dina sama sehingga faktor yang membedakan besar energi kinetik keduanya hanyalah kecepatan.

Perbandingan kecepatan mobil Anggi dan Dina adalah

$g\ =\ 10\$

Karena energi kinetik sebanding dengan kuadrat kecepatan maka

$E_{kA}\ :\ E_{kD}\ =\ v_A^2\ :\ v_D^2$

$E_{kA}\ :\ E_{kD}\ =\ 2^2\ :\ 1^2$

$E_{kA}\ :\ E_{kD}\ =\ 4\ :\ 1$

Energi kinetik mobil Anggi lebih besar karena kecepatannya lebih besar dan energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatan bukan hanya pada kecepatan itu sendiri.

Question 6

Pernyataan berikut disampaikan oleh seorang siswa

Ketika sebuah benda jatuh dari ketinggian tertentu berkurangnya energi potensial benda tersebut diikuti oleh bertambahnya energi kinetik.

Sebab

Karena energi kinetik yang dimiliki benda saat jatuh hanya ditentukan oleh lamanya waktu benda bergerak.

Tinjau kembali pernyataan tersebut. Apakah alasan yang diberikan sudah tepat untuk mendukung pernyataan? Jika tidak jelaskan letak kekeliruannya dan perbaiki alasan yang benar!

Accepted Answer

Pernyataan awal menyatakan bahwa berkurangnya energi potensial benda yang jatuh diikuti oleh bertambahnya energi kinetik. Pernyataan ini benar karena pada gerak jatuh bebas terjadi perubahan energi potensial gravitasi menjadi energi kinetik sesuai hukum kekekalan energi mekanik.

Namun alasan yang diberikan tidak tepat karena menyatakan bahwa energi kinetik hanya ditentukan oleh lamanya waktu benda bergerak. Energi kinetik sebenarnya ditentukan oleh massa dan kecepatan benda sedangkan kecepatan meningkat karena pengaruh percepatan gravitasi dan ketinggian jatuh bukan semata-mata karena waktu.

Alasan baru yang benar

Energi kinetik benda yang jatuh bertambah karena energi potensial gravitasi berubah menjadi energi kinetik akibat percepatan gravitasi sehingga kecepatan benda meningkat seiring berkurangnya ketinggian. Pada setiap titik gerak, besar energi mekanik benda tetap sama karena energi mekanik bersifat kekal.

Related quizzes

Related quizzes