Contoh Soal dan Pembahasan Usaha dan Daya

usaha dan daya, materi fisika SMP Kelas 8 (VIII), tercakup rumus-rumus usaha, daya, perubahan energi, serta hubungannya dengan gaya-gaya, perpindahan dan waktu.

Soal No. 1
Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton.

Kotak berpindah 4 meter ke kanan dari posisi semula.

Tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!

Pembahasan

Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 12 x 4
W = 48 joule

Soal No. 2
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!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
680 = 40 x S
S = 680 / 40
S = 17 meter

Soal No. 3
Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!

Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
15,6 = F x 13
F = 15,6 / 13
F = 1,2 Newton

Soal No. 4
Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F1 + F2) x S
W = (10 + 5) x 5
W = 15 x 5
W = 75 joule

Soal No. 5
Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
W = (15 − 7) x 6
W = 8 x 6
W = 48 joule

Soal No. 6
Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut


Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2!

Pembahasan
W = (F1 − F2) x S
120 = (36 − F2) x 5
120 / 5 = 36 − F2
24 = 36 − F2
F2 = 36 − 24
F2 = 12 Newton

Soal No. 7
Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.



Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan!

Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule

Soal No. 8
Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!

Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt

Soal No. 9
Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut!

Pembahasan
Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik

P = W/t
P = 3000 / 120
P = 25 watt

Soal No. 10
Perhatikan gambar!



Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?

Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0

Soal No. 11
Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut?
A. 100 J
B. 396 J
C. 404 J
D. 1600 J
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
W = F x s
W = 400 x 4
W = 1600 joule

Soal No. 12
Perhatikan gambar berikut!



Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah...
A. 70 joule
B. 90 joule
C. 190 joule
D. 7000 joule
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
W = 50 X 1,4 = 70 joule

.
Topik: #Materi 8