Bluedevils

Welcome to Blue Zone



Momentum dan Impuls

Pengantar

Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan ? kalo belum, silahkan mencoba ;) sstt… jangan diikuti. Berbahaya bagi kesehatan jiwa dan raga-mu :) apa yang terjadi ketika dua kendaraan bertabrakan ? mungkin pengendara atau penumpangnya babak belur dan langsung digiring ke rumah sakit. Kondisi mobil atau sepeda motor mungkin hancur berantakan… Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. masa sich ? serius… terus momentum tu apa ? sebelum berkenalan dengan momentum, pahami penjelasan gurumuda berikut ini terlebih dahulu.

Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear dan momentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Dirimu jangan bingun ketika membaca buku pelajaran fisika yang hanya menulis “momentum”. Yang dimaksudkan buku itu adalah momentum linear. Seperti pada gerak lurus, kita seringkali hanya menyebut kecepatan linear dengan “kecepatan”. Tetapi yang kita maksudkan sebenarnya adalah “kecepatan linear”. Momentum linear merupakan momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus, sedangkan momentum sudut dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan melingkar. Btw, pengertian momentum tu apa ? terus apa hubungannya dengan tabrakan alias tumbukan dan impuls ? nah, sekarang tarik napas panjang sepuas2nya…. Seperti biasa, kita akan bergulat lagi dengan ilmu fisika. Kali ini kita bertarung dengan momentum, tumbukan dan impuls. Santai saja… gurumuda akan berusaha menjelaskan dengan bahasa yang sederhana sehingga dirimu cepat paham. Selamat belajar ya, semoga dahimu tidak berkerut2… :)

Momentum itu apa sich ?

Ssttt… momentum yang kita maksudkan di sini adalah momentum linear… jangan lUpA yA ?. Dalam fisika, momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut. Secara matematis ditulis :

p = mv

p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan benda. Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar alias nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Terus arah momentum bagaimana-kah ? arah momentum sama dengan arah kecepatan. Misalnya sebuah mobil bergerak ke timur, maka arah momentum adalah timur, tapi kalau mobilnya bergerak ke selatan maka arah momentum adalah selatan. Bagaimana dengan satuan momentum ? karena p = mv, di mana satuan m = kg dan satuan v = m/s, maka satuan momentum adalah kg m/s. Nama lain dari kg m/s adalah gurumuda. He2…. Cuma canda. Tidak ada nama khusus untuk satuan momentum.

Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga momentum sebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah benda, maka momentum benda tersebut juga bertambah besar. Perlu anda ingat bahwa momentum adalah hasil kali antara massa dan kecepatan. Jadi walaupun seorang berbadan gendut, momentum orang tersebut = 0 apabila dia diam alias tidak bergerak. Jadi momentum suatu benda selalu dihubungkan dengan massa dan kecepatan benda tersebut. kita tidak bisa meninjau momentum suatu benda hanya berdasarkan massa atau kecepatannya saja.

Contohnya begini, sebut saja mobil gurumuda dan mobil gurutua. Apabila kedua mobil ini bermassa sama tetapi mobil gurumuda bergerak lebih kencang (v lebih besar) daripada mobil gurutua, maka momentum mobil gurumuda lebih besar dibandingkan dengan momentum mobil gurutua. Contoh lain, misalnya mobil gurumuda memiliki massa besar, sedangkan mobil gurutua bermassa kecil. Apabila kedua mobil ini kebut2an di jalan dengan kecepatan yang sama, maka tentu saja momentum mobil gurumuda lebih besar dibandingkan dengan momentum mobil gurutua. Sampai di sini dirimu paham khaen ? kalo belum, dibaca kembali perlahan-lahan ya…. masa dirimu kalah bertarung dengan momentum :)

Hubungan Momentum dan tumbukan tu gimana ?

Pada pembahasan di atas, gurumuda sudah menjelaskan panjang lebar kepada dirimu mengenai pengertian momentum dalam ilmu fisika. Nah, kali ini kita akan melihat hubungan antara momentum dengan tumbukan. Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan beroda di jalan ? apa yang dirimu amati ? yang pasti penumpangnya babak belur dan digiring ke rumah sakit dalam tempo yang sesingkat2nya… tapi maksud gurumuda, bagaimana kondisi kendaraan tersebut ? kendaraan tersebut mungkin hancur lebur dan mungkin langsung digiring ke bengkel khan ? paling singgah bentar di kantor polisi :)

Sekarang coba dirimu bandingkan, bagaimana akibat yang ditimbulkan dari tabrakan antara dua sepeda motor dan tabrakan antara sepeda motor dengan mobil ? anggap saja kendaraan tersebut bergerak dengan laju sama. Tentu saja tabrakan antara sepeda motor dan mobil lebih fatal akibatnya dibandingkan dengan tabrakan antara dua sepeda motor. Kalo ga percaya silahkan buktikan :) Massa mobil jauh lebih besar dari massa sepeda motor, sehingga ketika mobil bergerak, momentum mobil tersebut lebih besar dibandingkan dengan momentum sepeda motor. Ketika mobil dan sepeda motor bertabrakan alias bertumbukan, maka pasti sepeda motor yang terpental. Bisa anda bayangkan, apa yang terjadi jika mobil bergerak sangat kencang (v sangat besar) ?

Kita bisa mengatakan bahwa makin besar momentum yang dimiliki oleh sebuah benda, semakin besar efek yang timbulkan ketika benda tersebut bertumbukkan. Kalo dirimu kurus, coba aja bertabrakan dengan temanmu yang gendut… sebaiknya jangan dicoba, karena pasti ntar dirimu yang terpental dan meringis kesakitan… :)

Sebelum kita melihat hubungan antara momentum dan impuls, terlebih dahulu kita pahami hukum II Newton dalam bentuk momentum.

Hukum II Newton

Lho, kok tiba2 eyang Newton muncul ?

Pada pokok bahasan Hukum II Newton, kita telah belajar bahwa jika ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Jika dirimu masih bingun dengan Hukum II warisan eyang Newton, sebaiknya segera meluncur ke TKP dan pelajari dulu. Nah, apa hubungan antara hukum II Newton dengan momentum ? yang benar, bukan hubungan antara Hukum II Newton dengan momentum tetapi hubungan antara gaya total dengan momentum. Sekarang pahami penjelasan gurumuda berikut ini.

Misalnya ketika sebuah mobil bergerak di jalan dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Nah, untuk mengurangi kecepatan mobil pasti dibutuhkan gaya (dalam hal ini gaya gesekan antara kampas dan ban ketika mobil direm). Ketika kecepatan mobil berkurang (v makin kecil), momentum mobil juga berkurang. Demikian juga sebaliknya, sebuah mobil yang sedang diam akan bergerak jika ada gaya total yang bekerja pada mobil tersebut (dalam hal ini gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin). Ketika mobil masih diam, momentum mobil = 0. pada saat mobil mulai bergerak dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Jadi kita bisa mengatakan bahwa perubahan momentum mobil disebabkan oleh gaya total. Dengan kata lain, laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Ini adalah hukum II Newton dalam bentuk momentum. Eyang newton pada mulanya menyatakan hukum II newton dalam bentuk momentum. Hanya eyang menyebut hasil kali mv sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.

Secara matematis, versi momentum dari Hukum II Newton dapat dinyatakan dengan persamaan :

Catatan = lambang momentum adalah p kecil, bukan P besar. Kalau P besar itu lambang daya. p dicetak tebal karena momentum adalah besaran vektor.

Dari persamaan ini, kita bisa menurunkan persamaan Hukum II Newton “yang sebenarnya” untuk kasus massa benda konstan alias tetap.

Sekarang kita tulis kembali persamaan di atas :

Gampang khan ? ini adalah persamaan Hukum II eyang Newton untuk kasus massa benda tetap, yang sudah kita pelajari pada pokok bahasan Hukum II Newton. Gurumuda menyebutnya di atas sebagai Hukum II Newton “yang sebenarnya”.

Terus apa bedanya penggunaan hukum II Newton “yang sebenarnya” dengan hukum II Newton versi momentum ? Hukum II Newton versi momentum di atas lebih bersifat umum, sedangkan Hukum II Newton “yang sebenarnya” hanya bisa digunakan untuk kasus massa benda tetap. Jadi ketika menganalisis hubungan antara gaya dan gerak benda, di mana massa benda konstan, kita bisa menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya”, tapi tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Ketika kita meninjau benda yang massa-nya tidak tetap alias berubah, kita tidak bisa menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya” (F = ma). Kita hanya bisa menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Contohnya roket yang meluncur ke ruang angkasa. Massa roket akan berkurang ketika bahan bakarnya berkurang atau habis. Paham khan ?

Nah, sekarang mari kita jalan-jalan menuju Impuls…

Hubungan antara Momentum dan Impuls

Pernahkah dirimu dipukul teman anda ? kok ngajak berantem sih… :) coba lakukan percobaan impuls dan momentum berikut… pukul tangan seorang temanmu menggunakan jari anda. Tapi jangan yang keras ya… gurumuda tidak mengajarkan dirimu untuk melakukan kekerasan. Gunakan ujung jari anda. Coba tanyakan kepada temanmu, mana yang lebih terasa sakit; ketika dipukul dengan cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat) atau ketika dipukul lebih lambat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul lebih lambat). Kalau dilakukan dengan benar (besar gaya sama), biasanya yang lebih sakit adalah ketika tanganmu dipukul dengan cepat. Ketika dirimu memukul tangan temanmu, tangan dirimu dan tangan temanmu saling bersentuhan, dalam hal ini saling bertumbukan.

Ketika terjadi tumbukan, gaya meningkat dari nol pada saat terjadi kontak dan menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat. Setelah turun secara drastis menjadi nol kembali. Ini yang membuat tangan terasa lebih sakit ketika dipukul sangat cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat).

Hukum II Newton versi momentum yang telah kita turunkan di atas menyatakan bahwa laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Besar gaya yang bekerja pada benda yang bertumbukan dinyatakan dengan persamaan :

Ingat bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya ketika ronaldinho menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan cepat.

Penerapan Konsep Impuls dalam kehidupan sehari-hari

Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini sebenarnya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit. Semakin cepat gaya impuls bekerja, bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu sangat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. Karenanya, penerapan konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls makin lama, maka rasa sakit menjadi berkurang, bahkan tidak dirasakan.

Beberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :

1. Sarung Tinju

Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang dipakai oleh para petinju itu berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls. ketika petinju memukul lawannya, pukulannya tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja juga makin kecil. Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi berkurang… ya, lumayan… untuk memperpanjang hidup para petinju :)

2. Palu alias pemukul

Mengapa palu tidak dibuat dari kayu saja, kok malah dipakai besi atau baja ? tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya impuls yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar maka paku, misalnya, akan tertanam lebih dalam

3. Matras

Matras sering dipakai ketika dirimu olahraga atau biasa dipakai para pejudo. Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang waktu bekerjanya gaya impuls, sehingga tubuh kita tidak terasa sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika dirimu dibanting atau berbenturan dengan lantai… sakit khan ? hal itu disebabkan karena waktu kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat. Tapi ketika dirimu dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama, dengan demikian gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.

4. Helm

Kalau anda perhatikan bagian dalam helm, pasti anda akan melihat lapisan lunak. Kaya gabus atau spons… lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat sehingga walaupun memakai helm, anda akan pusing-pusing ketika terbentur aspal.

Ini hanya beberapa contoh saja. Sisanya dipikirkan sendiri ya …. :)

Sekian ya… ada yang dahinya berkerut ? ;)

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Kanginan, Marthen, 2000, Fisika 2000, SMU kelas 1, Caturwulan 2, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Materi Impuls dan momentum :

  1. Impuls dan momentum
  2. Hukum kekekalan momentum
  3. Tumbukan

Postingan yang berkaitan :



Search terms :

impuls dan momentum, momentum dan impuls, momentum dan impuls dalam kehidupan sehari-hari, implus dan momentum, konsep impuls dan momentum, impuls momentum, impuls fisika, penerapan konsep impuls, penerapan impuls dan momentum dalam kehidupan sehari-hari, momentum dan implus, momentum fisika, materi impuls dan momentum, momentum dalam fisika, pengertian momentum, soal impuls momentum dan pembahasannya, fisika momentum, PENGERTIAN AC, momentum dan impuls#ppt, soal fisika tentang momentum, momentum dan impuls fisika, soal tumbukan dan jawabannya, impus momentu gerak tranlasi, soal - soal momentum dan impuls dan pembahasan, percobaan impuls dan momentum, momentum olahraga, penerapan impuls dan momentum, contoh momentum, pengertian impuls dan momentum, pengertian impuls dalam fisika, pengertian fisis momentum dan impuls


Usaha, Energi, dan Daya - Document Transcript

  1. USAHA, ENERGI & DAYA (Rumus) Gaya dan Usaha F = gaya s = perpindahan W = usaha Θ = sudut Total Gaya yang Berlawanan Arah Total Gaya yang Searah Energi Kinetik Energi Potensial Energi Mekanik Daya Effisiensi (Contoh Soal Usaha) 1. Suatu gaya horisontal 25 N menarik sebuah kotak sepanjang permukaan meja. Berapa usaha yang harus dilakukan oleh gaya itu untuk memindahkan kotak sejauh 80 cm? Jawab: 2. Untuk menggeser sebuah meja pada bidang datar, Santi mengeluarkan usaha sebesar 15 J. Jika meja bergeser sejauh 20 cm, hitunglah gaya dorong Santi! Jawab: 3. Sebuah gaya F = 50 N bekerja pada sebuah benda yang massanya 10 kg sehingga benda berpindah dalam arah horizontal sejauh 2 m. Gaya tersebut membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahannya. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya terhadap benda? Jawab: © Aidia Propitious 1
  2. 4. Tentukan usaha yang harus dilakukan orang untuk membawa ransel (massa = 15 kg) di punggungnya saat mendaki bukit setinggi 10 m. Anggap orang itu mendaki bukit dengan kecepatan tetap! Jawab: 5. Sebuah peti 20 kg ditaruh di lantai, kemudian ditarik dengan gaya horizontal P shingga bergerak. Koefisien gesekan antara permukaan lantai dan peti adalah 0,4 dan 0,6. Hitunglah usaha yang dilakukan oleh gaya gesek jika peti telah berpindah sejauh 3 m! Jawab: (Soal Usaha) 1. Seorang murid mendorong sebuah bangku dengan gaya mendatar 80 N sehingga bangku berpindah sejauh 1,5 m. Berapa usaha yang dilakukan murid itu? 2. Sebuah gerobak ditarik oleh seekor kuda dengan gaya 100 N. Berapa usaha yang dilakukan kuda untuk menarik gerobak horisontal sejauh 80 m? 3. Hitunglah usaha yang dilakukan untuk menaikkan sebuah peti yang massanya 30 kg sampai ketinggian 10 m! ( g= 9,8 m/s2) 4. Berapa usaha yang harus dilakukan melawan gaya berat untuk mengangkat benda 3 kg setinggi 40 cm? 5. Sebuah gaya F = 50 N bekerja pada sebuah benda bermassa 10 kg yang terletak pada bidang datar. Gaya tersebut membentuk sudut 60° terhadap bidang horizontal. Tentukanlah usaha yang dilakukan oleh gaya setelah benda berpindah sejauh 20 m! 6. Sebuah balok massanya 2 kg ditempatkan pada sebuah bidang datar. Sebuah gaya dalam arah mendatar bekerja pada balok yang besarnya berubah-ubah sepanjang posisi balok. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya pada balok setelah balok berpindah sejauh 4 m! Gambar No. 6 Gambar No. 7 © Aidia Propitious 2
  3. 7. Grafik menunjukkan besar gaya F yang dibutuhkan untuk memindahkan benda sejauh 5 m. Hitunglah usaha yang dilakukan gaya tersebut! 8. Kereta dinamik yang massanya 0,5 kg meluncur pada lintasan lurus dengan kelajuan awal 4 m/s dan berhenti setelah menempuh jarak 1 m. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan antara permukaan lintasan dan kereta? 9. Sebuah balok 20 kg ditarik ke atas pada bidang miring kasar dengan gaya konstan 150 N searah bidang miring dengan sudut kemiringan bidang terhadap horizontal 37°. Jika balok berpindah sejauh 10 m dan koefisien gesekan kinetis 0,1, tentukan: a. Gaya normal b. Gaya gesek c. Gaya gravitasi sejajar bidang miring d. Usaha total pada balok 10. Sebuah peti 6 kg ditarik dengan gaya tetap 50 N yang arahnya 37° terhadap horizontal (sin 37° = 0,6). Sebuah gaya gesekan 10 N menghambat gerakan peti itu. Peti berpindah sejauh 3 m ke kanan. a. Hitung usaha yang dilakukan oleh setiap gaya yang bekerja pada peti b. Hitung usaha total yang dilakukan pada peti (Contoh Soal Energi Potensial) 1. Sebuah benda bermassa 2 kg, berada di ketinggian 2 m dari bidang acuan tertentu. Kemudian benda itu dipindahkan sehingga memiliki ketinggian 5 m dari acuan yang sama. Jika g = 10 m/s 2, tentukan perubahan energi potensial benda! Jawab: (Soal Energi Potensial) 11. Tiga balok yang massanya sama, yaitu 5 kg, masing-masing menempati kedudukan A, B dan C,tentukan energi potensial gravitasi masing-masing balok jika: a. Kedudukan A digunakan sebagai acuan b. Kedudukan B digunakan sebagai acuan c. Kedudukan C digunakan sebagai acuan Gambar No. 11 Gambar No. 12 12. Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 5 m. Jika g = 10 m/s2, tentukan: a. Perubahan energi potensial b. Usaha yang dilakukan oleh gaya berat 13. Sebuah buku massanya 100 gram jatuh dari sebuah meja yang tingginya 80 cm ke lantai. Jika g = 10 m/s2, berapakah perubahan energi potensial buku? Berapa usaha yang dibutuhkan untuk mengembalikan buku tersebut ke atas meja? © Aidia Propitious 3
  4. 14. Seorang anak yang beratnya 250 N sedang bermain ayunan. Jika diukur dari lantai, kedudukan tertinggi dan terendah dari anak tersebut saat berayun adalah 160 cm dan 40 cm. Tentukan energi potensial maksimum dan minimum anak saat berayun! 15. Sebuah kursi bermassa 5 kg berada di atas lantai. Jika g = 10 m/s 2, tentukan besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan kursi ke atas meja yang tingginya 80 cm! 16. Sebuah bidang miring licin memiliki sudut kemiringan 37° terhadap bidang horizontal. Dari puncak bidang miring yang pajangnya 10 m dilepaskan benda bermassa 1 kg tanpa kecepatan awal. Jika g = 10 m/s2, tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya berat agar benda tiba di dasar bidang miring! Gambar No. 16 Gambar No. 17 17. Sebuah balok bermassa 2 kg berada pada bidang miring dengan sudut kemiringan 30° terhadap horizontal. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk menurunkan balok itu sejauh 4 m! 18. Benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 m. Tentukanlah perubahan energi potensial benda pada saat benda mencapai ketinggian 2 m dari tanah! 19. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilepaskan dari kedudukan A sehingga dapat melalui lintasan ABC. Jika g = 10 m/s2, tentukan: a. Energi potensial pada kedudukan A dan B terhadap kedudukan C! b. Perubahan energi potensial bola dari kedudukan A ke C! 20. Hitunglah besar energi potensial 1 m3 air yang letaknya 100 m d atas turbin ditinjau terhadap turbin itu! Berapakah energi potensial terhadap dasar sungai yang terletak 120 m di bawahnya? (Contoh Soal Energi Kinetik) 1. Sebuah bola baseball 0,5 kg dilempar dengan kecepatan 8 m/s. Tentukan: a. Energi kinetik bola tersebut! b. Usaha yang harus dilakukan untuk mencapai kelajuan tersebut dari keadaan diam! Jawab: © Aidia Propitious 4
  5. 2. Berapa besar usaha yang diperlukan untuk mempercepat sebuah mobil bermassa 1000 kg dari 20 m/s menjadi 30 m/s? Jawab: 3. Sebuah pesawat terbang penumpang yang besar memiliki massa 1 x 10 5 kg dan mesinnya dapat mendorong pesawat dengan gaya 2 x 105 N. Pesawat itu harus bergerak dari keadaan diam dan harus mencapai kelajuan 1 x 102 m/s supaya dapat lepas landas. Tentukan panjang landasan minimum yang diperlukan! Jawab: (Soal Energi Kinetik) 21. Sebuah mobil bermassa 1400 kg sedang bergerak dan memiliki energi kinetik 70 kJ. Hitunglah kelajuan rata-rata mobil itu! 22. Seorang anak mengendarai motor dengan kecepatan tetap 12 m/s. Jika massa total anak dan motor 170 kg. Hitunglah energi kinetiknya! 23. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan tetap 5 m/s. Akibat pengaruh gaya luar sebesar 15 N yang bekerja searah dengan arah gerak benda, kecepatan benda tersebut berubah. Tentukan kecepatan benda setelah menempuh jarak 5 m! 24. Sebuah balok dengan massa 2 kg bergerak pada bidang datar dengan kecepatan 1,2 m/s. Setelah beberapa saat, kecepatan balok menjadi 2 m/s. Hitunglah besar usaha yang dikerjakan pada balok! 25. Sebuah benda dengan massa 800 gram bergerak pada suatu bidang datar dengan kecepatan 0,6 m/s. Setelah bergeser sejauh 80 cm, benda itu berhenti. Hitunglah gaya yang menghambat gerak benda! 26. Sebuah mobil bermassa 2000 kg bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Kemudian, mobil direm dan berhenti setelah menempuh jarak 4 m. Tentukan: a. Usaha untuk mengerem mobil b. Gaya rem yang bekerja pada mobil 27. Palu bermassa 0,5 kg dipakai untuk memukul sebuah paku sehingga dengan sekali pukul, paku tertanam pada kayu sedalam 4 cm. Jika kecepatan palu saat memukul paku 10 m/s, tentukan besar gaya tahan paku terhadap palu! 28. Sebuah mobil bermassa 1600 kg membutuhkan waktu 10 s untuk bergerak dengan kecepatan 72 km/jam dari keadaan diam. Tentukan besar usaha dan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan mobil tersebut! 29. Berapakah energi kinetik benda-benda berikut ini? a. Peluru yang massanya 20 g dan kecepatannya 400 m/s © Aidia Propitious 5
  6. b. Mobil mini yang massanya 750 kg dan kecepatannya 72 km/jam 30. Sebuah motor bergerak dari keadaan diam hingga mencapai kelajuan 16 m/s. Jika gaya dorong mesin motor untuk mencapai kelajuan tersebut adalah 90 N dan massa total pengendara dan motor 180 kg, hitunglah panjang lintasan yang ditempuh! (Contoh Soal Daya & Effisiensi) 1. Seseorang yang massanya 60 kg menaiki tangga yang tingginya 15 m dalam waktu 2 menit. Hitung daya yang dikeluarkan orang tersebut! Jawab: 2. Sebuah mesin pesawat terbang mampu mendorong dengan gaya 15000 N. Ketika pesawat sedang mengangkasa dengan kelajuan 300 m/s, berapa daya yang dihasilkan mesin? Jawab: 3. Air terjun yang memiliki ketinggian 40 m mengalirkan air sebanyak 150000 kg tiap menit. Turbin berputar dan generator menghasilkan daya 525 kW. Hitung effisiensi generator tersebut! Jawab: Input  Output  (Soal Daya & Effisiensi) 31. Seorang anak massanya 40 kg memanjat sebuah pohon mangga hingga ketinggian 3 m. Untuk mencapai ketinggian itu, anak tersebut membutuhkan waktu 5 s. Tentukanlah daya yang dibutuhkan anak agar dapat memanjat pohon mangga tersebut! 32. Sebuah pompa air bertenaga listrik memiliki daya 2 hp. Tentukanlah energi listrik yang digunakan oleh pompa tersebut jika pompa dioperasikan selama 1 jam! 33. Anton mendorong sepeda motornya yang kehabisan bensin dengan gaya dorong sebesar 200 N. Pada suatu saat kecepatan dorong Anton 0,75 m/s. Tentukanlah besarnya daya yang dibutuhkan Anton untuk mendorong motor pada saat itu! 34. Hitunglah daya listrik yang diperlukan oleh sebuah pompa air, jika pompa tersebut dapat menyedot 120 kg air per menit dari sumber yang berada 12 m dibawahnya dan efisiensi mesin pompa air 80%! 35. Sani memiliki bidang miring dengan sudut kemiringan 30°. Diketahui massa Sani 45 kg dan g = 10 m/s2. Jika jarak yang ditempuh Sani 8 m dan waktu yang diperlukan Sani untuk mencapai puncak bidang miring 0,75 menit, hitunglah daya yang diperlukan Sani! © Aidia Propitious 6
  7. 36. Andi menaiki bom-bom car di suatu taman hiburan. Bom-bom car tersebut bergerak dari keadaan diam, kemudian dipercepat 1 m/s. Jika massa Andi dan bom-bom car 150 kg, tentukan daya oleh bom-bom car setelah bergerak 2 s! 37. Sebuah mobil memiliki daya 1600 hp. Hitunglah energi listrik yang digunakan mobil jika mobil tersebut bergerak selama 30 menit! 38. Air terjun setinggi 20 m digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Setiap sekon mengalir air sebanyak 10 m3. Jika efisiensi generator 55% dan g = 10 m/s 2, hitunglah daya rata-rata yang dihasilkan! 39. Sebuah pompa air memompa 100 kg air dalam waktu 5 s sehingga mencapai ketinggian 10 m. Jika effisiensi mesin 60%, hitung daya masukan mesin tersebut, nyatakan dalam kW! 40. Sebuah motor dengan effisiensi 65% mengangkat beban 1200 N sampai mencapai ketinggian 50 m. Jika motor tersebut melakukannya dalam waktu 20 s, hitunglah daya motor tersebut! (Contoh Soal Energi Mekanik) 1. Andi melempar sebuah bola 0,2 kg vertikal ke atas dengan kecepatan 24,5 m/s. Dengan mengabaikan gesekan udara, berapa ketinggian yang dapat dicapai bola tersebut? Jawab: 2. Sebuah mobil berada pada sebuah puncak bukit, yang tingginya 40 m dari dasar. Hitung: a. Kecepatan mobil ketika sampai di dasar b. Ketinggian mobil pada saat kecepatannya setengah point a Jawab: © Aidia Propitious 7
  8. Sehingga kecepatan mobil tiba di dasar adalah: Misalkan: Sehingga ketinggian bukit jika v3 = ½ v2 adalah: (Soal Energi Mekanik) 41. Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan vertikal ke atas. Pada ketinggian 5 m, kecepatan bola menjadi 10 m/s. Jika g = 10 m/s2, tentukan energi mekanik bola pada saat itu! 42. Sebuah kelapa jatuh bebas dari ketinggian 8 m. Jika massa buah kelapa 4 kg dan g = 10 m/s 2, tentukan kecepatan buah kelapa saat mencapai ketinggian 3 m dari tanah, dan energi kinetik kelapa sesaat sebelum mencapai tanah! 43. Sebuah bola dengan massa 100 gram ditendang dari lapangan rumput dengan kecepatan awal 20 m/s dan lintasannya berbentuk parabola. Energi kinetik bola di titik puncak lintasan 10 J. Tentukan tinggi maksimum yang dapat dicapai bola! 44. Sebuah balok kayu dilepaskan dari puncak bidang miring dengan ketinggian 1,25 m. Sudut kemiringan bidang terhadap horizontal 45°. Jika g = 10 m/s2, tentukan kecepatan balok saat tiba di ujung bawah bidang miring, untuk: a. Bidang miring licin b. Bidang miring kasar dengan koefisien gesekan kinetis 0,2 45. Sebuah balok dengan massa 1 kg jatuh bebas mengikuti bidang miring licin dengan sudut kemiringan 30°. Jika panjang bidang miring 4 m, tentukan energi kinetik balok saat mencapai ujung bawah bidang miring! 46. Sebuah bidang miring kasar memiliki kemiringan 37° dan koefisien gesekan kinetis 0,2. Dari alas bidang miring didorong sebuah balok dengan kecepatan awal 10 m/s. Tentukan panjang lintasan maksimum yang dapat ditempuh balok pada bidang miring! 47. Sebuah benda massanya 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 m di atas tanah . Tentukanlah: a. Kecepatan benda saat tiba di tanah b. Usaha oleh gaya berat selama perpindahan 48. Sebuah balok bermassa 1 kg dilempar tegak lurus ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan energi potensial benda di kedudukan tertinggi! 49. Sebuah benda bermassa 2 kg dilemparkan vertical ke atas dari puncak sebuah gedung yang tingginya 10 m dengan kecepatan 10 m/s. Setelah benda jatuh kembali, tentukan energi kinetik benda sesaat sebelum tiba di tanah! 50. Sebuah peluru ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 60° dan energi kinetik 125 J. Jika g = 10 m/s2, tentukan energi kinetik dan energi potensial benda pada saat mencapai titik tertinggi