SKL 06
UN IPA SMP/MTS 2013
Kompetensi : Mendeskripsikan dasar-dasar mekanika (gerak, gaya,usaha, dan energi) serta penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari.
Kompetensi : Mendeskripsikan dasar-dasar mekanika (gerak, gaya,usaha, dan energi) serta penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator UN IPA yang ke-6 adalah menentukan besaran fisis pada usaha atau energi
RINGKASAN MATERI
USAHA
Sebuah benda dikatakan melakukan usaha jika ada gaya yang dilakukan pada benda tersebut atau benda tersebut memberikan gaya yang menyebabkan benda tersebut berubah posisinya.Berikut ini gambar untuk menjelaskan usaha yang dilakukan terhadap benda yang arahnya horisontal.
Usaha (W) dapat dituliskan dalam bentuk matematis, yaitu hasil kali antara gaya (F) dan perpindahan (s).
W = F x s W = Usaha, satuannya joule ( J )
F = Gaya, satuannya newton ( N )
s = jarak / perpindahan, satuannya meter
Contoh
Seseorang mendorong meja dengan gaya 100 N. Meja tersebut bergeser sejauh 2 m. Hitunglah usaha yang dilakukan orang tersebut!
Jawab:
F = 100 N
s = 2 m
W = .... ?
W = F × s
= 100 N × 2 m
= 200 Nm = 200 Joule
Sekarang, bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke atas ( vertikal ) ?
Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat
ditulis sebagai berikut :
F = m . g
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut :
W = F s
W = m g h
dengan: W = usaha (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (N/kg)
h = perpindahan atau ketinggian (m)
Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 5 kg
h = 2 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan :
W= ..... ?
Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s2)(2 m)
W = 100 J
Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.
ENERGI
Sekarang, bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke atas ( vertikal ) ?
ditulis sebagai berikut :
F = m . g
Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), diperoleh usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut :
W = F s
W = m g h
dengan: W = usaha (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (N/kg)
h = perpindahan atau ketinggian (m)
Contoh Soal :
Sebuah benda yang massanya 5 kg diangkat vertikal sampai ketinggian 2 m. Apabila percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, hitunglah besarnya usaha untuk memindahkan benda tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 5 kg
h = 2 m
g = 10 m/s2
Ditanyakan :
W= ..... ?
Jawab:
W = m.g.h
W = (5 kg)(10 m/s2)(2 m)
W = 100 J
Jadi, besarnya usaha untuk memindahkan benda ke atas setinggi 2 m adalah 100 joule.
ENERGI
Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Bentuk-bentuk energi antara lain :
- energi nuklir
- energi kimia
- energi listrik
- energi cahaya
- energi bunyi, dan lain-lain.
a. Energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrika listrik, kompor listrik, dan
solder listrik.
solder listrik.
b. Energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
c. Energi listrik menjadi energi kimia, misalnya pada penyetruman (pengisian) aki.
d. Energi cahaya menjadi energi kimia, misalnya fotosintesis.
Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang berkaitan dengan gerak. Energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.
Keterangan :
Em = Energi Mekanik
Ep = Energi Potensial
Ek = Energi Kinetik
Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang disebabkan oleh posisi benda. Semakin besar ketinggian posisi suatu benda, maka energi potensial benda juga semakin besar.
Keterangan: Ep = energi potensial (Joule)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian (m)
Energi Kinetikh = ketinggian (m)
Energi kinetik dapat didefinisikan sebagai energi yang dimiliki sebuah benda karena kelajuan-nya. Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
Ek = energi kinetik (Joule)m = massa (kg)
v = kelajuan (m/s)
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Untuk memahami hukum tersebut perhatikan gambar berikut ini. Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik.
Rumus untuk menentukan kecepatan benda pada ketinggian tertentu setelah beberapa saat jatuh bebas karena dilepaskan adalah :
Contoh soal :
1. Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari
ketinggian 7,25 m. Jika diketahui percepatan
gravitasi g = 10 m/s2, maka berapakah besar-
nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6 m
dari tanah ?
Jawab :
Jadi, kecepatan saat ketinggiannya 6 meter adalah 5m/s
2. Sebuah benda yang sedang bergerak mempunyai energi kinetik 500 Joule. Benda
PREDIKSI SOAL UN
2. Pada sebuah benda bekerja gaya F1 = 125 N arah ke kanan serta gaya F2 = 75 N
dan F3 = 25 N arah ke kiri sehingga benda berpindah sejauh 2 m. Usaha yang di-
lakukan gaya-gaya itu adalah....
3. Pada saat diadakan lomba tarik tambang pada perayaan 17 Agustus 2011, regu A
dan regu B memberikan gaya yang saling berlawanan masing masing 500 newton
ke kanan dan 400 N ke kiri, sehingga terjadi perpindahan sejauh 2 meter, maka usaha
yang dilakukan oleh regu pemenang adalah… .
A. 50 joule
B. 100 joule
C. 200 joule
D. 1800 joule
5. Seorang siswa mendorong benda dengan gaya F, sehingga berpindah sejauh S
seperti pada gambar berikut :
7. Seseorang bersepeda pada malam hari dan menyalakan lampu yang bersumber
dari dinamo. Urutan perubahan bentuk energi pada peristiwa tersebut adalah ....
8. Perhatikan gambar berikut ini !
9. Perhatikan gambar berikut ini !
Perubahan energi yang terjadi adalah . . .
A. energi listrik ® energi kimia® energi cahaya® energi panas
B. energi kimia ® energi listrik ® energi panas ® energi cahaya
D. energi kimia ® energi cahaya ® energi listrik ® energi panas
C. energi listrik ®energi cahaya ® energi kimia ® energi panas
10. Perhatikan gambar posisi seorang siswa akan meloncat berikut ! 
11. Energi mekanik terdiri dari ....
A. energi kimia dan energi kinetik
B. energi kimia dan energi potensial
C. energi panas dan energi kimia
D. energi kinetik dan energi potensial
12. Ketika bola dilempar ke atas terjadi perubahan energi ….
A. kinetik menjadi potensial
B. potensial menjadi kinetik
C. kinetik menjadi kalor
D. potensial menjadi kalor
13.Ketika kecepatan sebuah benda menjadi dua kali kecepatan semula maka energi
kinetiknya adalah ….
A. 1/4 kali semula
B. ½ kali semula
C. 2 kali semula
D. 4 kali semula
14. Sebuah benda jatuh dari menara setinggi 20 m. Jika energi mekanik benda 2.000 J
dan g = 10 m/s2, massa benda tersebut adalah ....
A. 100 kg
B. 50 kg
C. 10 kg
D. 5 kg
15. Pada saat benda jatuh bebas, maka besarnya energi adalah ….
A. Energi potensial menurun, energi kinetik naik
B. Energi potensial naik, energi kinetik turun
C. Energi kinetik naik, energi potensial tetap
D. Energi kinetik turun, energi potensial naik
16. Sebuah benda dilempar ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Apabila g = 10 m/s2
dan massa 50 kg , maka kecepatan benda pada saat ketinggian 3,75 m adalah ....
A. 1,0 m/s
B. 2,5 m/s
C. 5,0 m/s
D. 7,5 m/s
17. Energi sebuah benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 m/s adalah ....
A. 250 J
B. 500 J
C. 525 J
D. 625 J
18. Sebuah benda dengan massa 20 kg dijatuhkan bebas dari ketinggian 12 meter,
maka ketinggian benda saat kecepatannya 12 m/s adalah ....
A. 1,2 m
B. 2,4 m
C. 4,8 m
D. 9,6 m
19.Ketika mangga jatuh dari pohonnya terjadi perubahan energi ….
A. energi potensial menjadi energi kinetik
B. energi kinetik menjadi energi kalor
C. energi potensial menjadi energi kimia
D. energi kinetik menjadi energi potensial
20.Seorang siswa memiliki massa 60 kg sedang berlari mengelilingi lapangan
dengan kecepatan 10 m/s. Energi kinetik yang dimiliki siswa tersebut sebesar ....
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Untuk memahami hukum tersebut perhatikan gambar berikut ini. Apabila benda selama bergerak naik dan turun hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, besar energi mekanik selalu tetap. Dengan kata lain, jumlah energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Pernyataan itu disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Rumus untuk menentukan kecepatan benda pada ketinggian tertentu setelah beberapa saat jatuh bebas karena dilepaskan adalah :
Rumus untuk menentukan kecepatan benda setelah dilempar ke atas dan telah mencapai ketinggian tertentu adalah :
Contoh soal : 1. Sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari
ketinggian 7,25 m. Jika diketahui percepatan
gravitasi g = 10 m/s2, maka berapakah besar-
nya kecepatan pada saat ketinggian benda 6 m
dari tanah ?
Jawab :
Jadi, kecepatan saat ketinggiannya 6 meter adalah 5m/s
2. Sebuah benda yang sedang bergerak mempunyai energi kinetik 500 Joule. Benda
tersebut dipercepat hingga energi kinetiknya 600 Joule. Hitunglah usaha yang
dilakukan benda tersebut!
Jawab:
Ek1 = 500 Joule
Ek2 = 600 Joule
W = .... ?
W = E2 – E1
= 600 – 500 = 100 Joule
Jadi, usaha yang dilakukan untuk benda tersebut adalah 100 Joule.
3. Sebuah mobil massanya 1.500 kg bergerak dengan kelajuan 72 km/jam. Pengemudi
melihat ada kemacetan di depan maka rem diinjak sehingga kelajuan mobil menjadi
melihat ada kemacetan di depan maka rem diinjak sehingga kelajuan mobil menjadi
36 km/jam. Selama pengereman, mobil menempuh jarak 20 m. Hitunglah gaya yang
dilakukan rem pada roda!
Jawab:
m = 1.500 kg
v1 = 72 km/jam = 20 m/s
v2 = 36 km/jam = 10 m/s
s = 20 m
F = .... ?
Energi mobil adalah energi kinetik.
Jadi, gaya yang dilakukan rem pada roda adalah –11.250 N.
PREDIKSI SOAL UN
1. Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 N berpindah sejauh 4 m, maka usaha
yang dilakukan terhadap peti adalah ....
yang dilakukan terhadap peti adalah ....
A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J
2. Pada sebuah benda bekerja gaya F1 = 125 N arah ke kanan serta gaya F2 = 75 N
dan F3 = 25 N arah ke kiri sehingga benda berpindah sejauh 2 m. Usaha yang di-
lakukan gaya-gaya itu adalah....
A. 25 J
B. 50 J
C. 200 J
D. 250 J
3. Pada saat diadakan lomba tarik tambang pada perayaan 17 Agustus 2011, regu A
dan regu B memberikan gaya yang saling berlawanan masing masing 500 newton
ke kanan dan 400 N ke kiri, sehingga terjadi perpindahan sejauh 2 meter, maka usaha
yang dilakukan oleh regu pemenang adalah… .
A. 50 joule
B. 100 joule
C. 200 joule
D. 1800 joule
4. Perhatikan gambar berikut !
Besar usaha yang dilakukan oleh F1 dan F2 adalah....
A. 1000 joule
B. 600 joule
C. 400 joule
D. 200 joule
5. Seorang siswa mendorong benda dengan gaya F, sehingga berpindah sejauh S
seperti pada gambar berikut :
Jika ia mendorong dengan gaya 2 F dan perpindahannya tidak berubah, maka usaha
yang dilakukannya menjadi ….
yang dilakukannya menjadi ….
A. seperempat kali usaha semula
B. setengah kali usaha semula
C. dua kali usaha semula
D. empat kali usaha semula
6. Usaha sebesar 500 joule dilakukan oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda dan berpindah ke kanan tampak seperti pada gambar berikut, ditunjukkan oleh....
7. Seseorang bersepeda pada malam hari dan menyalakan lampu yang bersumber
dari dinamo. Urutan perubahan bentuk energi pada peristiwa tersebut adalah ....
A. energi kinetik ® energi listrik ® energi kalor + cahaya
B. energi kimia ® energi kinetik ® energi listrik
C. energi kimia ® energi kalor ® energi bunyi
D. energi kinetik ® energi bunyi ® energi kalor
8. Perhatikan gambar berikut ini !
Ali yang tubuhnya bermassa 60 kg ingin menaiki tangga dari lantai A ke lantai B
seperti tampak pada gambar. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut
10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh Ali sebesar ….
seperti tampak pada gambar. Jika percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut
10 m/s2, maka usaha yang dilakukan oleh Ali sebesar ….
A. 225 joule
B. 200 joule
C. 300 joule
D. 450 joule
9. Perhatikan gambar berikut ini !
Perubahan energi yang terjadi adalah . . .
A. energi listrik ® energi kimia® energi cahaya® energi panas
B. energi kimia ® energi listrik ® energi panas ® energi cahaya
D. energi kimia ® energi cahaya ® energi listrik ® energi panas
C. energi listrik ®energi cahaya ® energi kimia ® energi panas
10. Perhatikan gambar posisi seorang siswa akan meloncat berikut !
Energi potensial yang dimiliki siswa tersebut ketika siswa berada di A seperti pada
gambar adalah....
gambar adalah....
A. 1200 joule
B. 2400 joule
C. 4800 joule
D. 6000 joule
11. Energi mekanik terdiri dari ....
A. energi kimia dan energi kinetik
B. energi kimia dan energi potensial
C. energi panas dan energi kimia
D. energi kinetik dan energi potensial
A. kinetik menjadi potensial
B. potensial menjadi kinetik
C. kinetik menjadi kalor
D. potensial menjadi kalor
13.Ketika kecepatan sebuah benda menjadi dua kali kecepatan semula maka energi
kinetiknya adalah ….
A. 1/4 kali semula
B. ½ kali semula
C. 2 kali semula
D. 4 kali semula
14. Sebuah benda jatuh dari menara setinggi 20 m. Jika energi mekanik benda 2.000 J
dan g = 10 m/s2, massa benda tersebut adalah ....
A. 100 kg
B. 50 kg
C. 10 kg
D. 5 kg
A. Energi potensial menurun, energi kinetik naik
B. Energi potensial naik, energi kinetik turun
C. Energi kinetik naik, energi potensial tetap
D. Energi kinetik turun, energi potensial naik
16. Sebuah benda dilempar ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Apabila g = 10 m/s2
dan massa 50 kg , maka kecepatan benda pada saat ketinggian 3,75 m adalah ....
A. 1,0 m/s
B. 2,5 m/s
C. 5,0 m/s
D. 7,5 m/s
17. Energi sebuah benda bermassa 50 kg ketika kecepatannya 5 m/s adalah ....
A. 250 J
B. 500 J
C. 525 J
D. 625 J
18. Sebuah benda dengan massa 20 kg dijatuhkan bebas dari ketinggian 12 meter,
maka ketinggian benda saat kecepatannya 12 m/s adalah ....
A. 1,2 m
B. 2,4 m
C. 4,8 m
D. 9,6 m
19.Ketika mangga jatuh dari pohonnya terjadi perubahan energi ….
A. energi potensial menjadi energi kinetik
B. energi kinetik menjadi energi kalor
C. energi potensial menjadi energi kimia
D. energi kinetik menjadi energi potensial
dengan kecepatan 10 m/s. Energi kinetik yang dimiliki siswa tersebut sebesar ....
A. 3000 Joule
B. 600 Joule
C. 70 Joule
D. 50 Joule
Tidak ada komentar:
Posting Komentar