A. Usaha
1. Konsep Usaha dan Daya
Dalam kehidupan sehari-hari, kata 'usaha' sering diartikan sebagai kerja
keras atau upaya. Namun, dalam Fisika, Usaha terjadi hanya jika ada Gaya
(tarikan atau dorongan) yang menyebabkan sebuah benda Berpindah tempat.
Rumus Usaha:
W = F × s
Keterangan:
W = Usaha (Joule atau J)
F = Gaya (Newton atau N)
s = Perpindahan (Meter atau m)
Sedangkan Daya adalah seberapa cepat sebuah usaha dilakukan. Orang atau
mesin yang bisa melakukan usaha besar dalam waktu singkat dikatakan memiliki
daya yang besar.
Rumus Daya:
P = W / t
Keterangan:
P = Daya (Watt atau W)
W = Usaha (Joule)
t = Waktu (detik atau sekon)
2. Usaha Positif, Negatif, dan Nol
Ternyata, usaha bisa bernilai positif, negatif, bahkan nol lho!
• Usaha Positif: Jika arah dorongan atau tarikan kita SEARAH dengan arah
bergeraknya benda. Contoh: Kamu mendorong troli belanja ke depan, dan troli
maju ke depan.
• Usaha Negatif: Jika arah gaya BERLAWANAN dengan arah bergeraknya benda.
Contoh: Gaya gesek ban sepeda saat kamu mengerem. Sepeda maju ke depan, tapi
gaya gesek rem menarik ke belakang agar sepeda berhenti.
• Usaha Nol: Jika kamu mengeluarkan gaya tapi benda TIDAK BERPINDAH, atau arah
gayamu TEGAK LURUS dengan arah gerak benda. Contoh: Kamu mendorong tembok beton
(tidak berpindah), atau kamu berjalan mendatar ke depan sambil menggendong tas
(gaya angkat ke atas tegak lurus dengan gerak maju ke depan).
3. Contoh Soal Usaha dan Daya
·
Contoh Soal Usaha:
Diketahui:
Budi mendorong meja dengan gaya (F) = 50 N. Meja berpindah sejauh (s) =
2 m searah dorongan.
Ditanya:
Berapa usaha (W) yang dilakukan Budi?
Dijawab:
W = F × s
W = 50 N × 2 m
W = 100 Joule.
Jadi, usaha Budi adalah 100 Joule.
·
Contoh Soal Daya:
Diketahui:
Sebuah mesin melakukan usaha (W) sebesar 600 Joule dalam waktu (t) = 10
detik.
Ditanya:
Berapa daya (P) mesin tersebut?
Dijawab:
P = W / t
P = 600 / 10
P = 60 Watt.
Jadi, daya mesin adalah 60 Watt.
B. Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Tanpa energi, kita tidak
bisa memberikan gaya dan membuat benda berpindah.
1. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena GERAKANNYA.
Semua benda yang bergerak pasti punya energi kinetik. Semakin berat dan semakin
cepat benda bergerak, energi kinetiknya semakin besar.
Rumus Energi Kinetik:
Ek = ½ × m × v²
Keterangan:
Ek = Energi Kinetik (Joule)
m = Massa benda (kg)
v = Kecepatan benda (m/s)
Contoh Soal Energi Kinetik:
Diketahui:
Massa sepeda dan pengendara (m) = 40 kg. Kecepatan (v) = 5 m/s.
Ditanya:
Energi kinetik (Ek)?
Dijawab:
Ek = ½ × m × v² = ½ × 40 × (5)² = 20 × 25 = 500 Joule.
2. Hubungan Usaha dan Energi Kinetik
Usaha yang diberikan pada sebuah benda sama dengan perubahan energi
kinetik benda tersebut. Misalnya mobil yang awalnya pelan, didorong hingga
melaju kencang.
W = ΔEk = Ek_akhir - Ek_awal
Contoh Soal:
Diketahui:
Mobil mainan 2 kg dipercepat dari kecepatan 2 m/s menjadi 4 m/s.
Ditanya:
Berapa usaha (W) yang bekerja pada mobil?
Dijawab:
Ek_awal = ½ × 2 × (2)² = 4 Joule
Ek_akhir = ½ × 2 × (4)² = 16 Joule
W = Ek_akhir - Ek_awal = 16 - 4 = 12 Joule.
3. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang tersimpan pada benda karena
KETINGGIANNYA. Benda yang ada di tempat tinggi punya energi potensial untuk
jatuh.
Rumus Energi Potensial:
Ep = m × g × h
Keterangan:
Ep = Energi Potensial (Joule)
m = Massa benda (kg)
g = Gravitasi (biasanya 10 m/s²)
h = Ketinggian dari tanah (meter)
Contoh Soal Energi Potensial:
Diketahui:
Kelapa massanya 2 kg ada di pohon setinggi 5 meter. Gravitasi (g) = 10
m/s².
Ditanya:
Energi potensial (Ep)?
Dijawab:
Ep = m × g × h = 2 × 10 × 5 = 100 Joule.
4. Hubungan Usaha dan Energi Potensial
Usaha yang kita lakukan untuk mengangkat benda sama dengan perubahan
energi potensial benda tersebut.
W = ΔEp = Ep_akhir - Ep_awal
Contoh Soal:
Diketahui:
Buku 1 kg diangkat dari lantai (h1 = 0 m) ke atas meja (h2 = 1 m). g =
10 m/s².
Ditanya:
Usaha untuk mengangkat buku?
Dijawab:
Ep_awal = 1 × 10 × 0 = 0 Joule
Ep_akhir = 1 × 10 × 1 = 10 Joule
W = 10 - 0 = 10 Joule.
5. Energi Mekanik & Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik adalah gabungan dari energi kinetik dan energi potensial
(Em = Ek + Ep).
Hukum Kekekalan Energi Mekanik menyatakan: Jika tidak ada gaya luar yang
memengaruhi benda (seperti gesekan udara), maka Energi Mekanik benda selalu
SAMA di posisi manapun.
Contoh sederhana: Buah apel jatuh dari pohon.
• Saat masih menempel di dahan (posisi tertinggi): Ep maksimal, Ek nol (karena
diam).
• Saat melayang jatuh (di tengah): Ep mulai berkurang, Ek mulai bertambah
(semakin cepat).
• Tepat saat menyentuh tanah (posisi terendah): Ep nol (karena ketinggian 0),
Ek maksimal.
Contoh Soal Energi Mekanik:
Diketahui:
Burung sedang terbang memiliki Ek = 20 Joule dan Ep = 50 Joule.
Ditanya:
Energi mekanik (Em)?
Dijawab:
Em = Ek + Ep = 20 + 50 = 70 Joule.
C. Pesawat Sederhana
Pesawat sederhana adalah alat bantu yang meringankan pekerjaan manusia.
Pesawat sederhana tidak mengurangi besarnya 'usaha', tetapi membuat gaya yang
harus kita keluarkan menjadi lebih kecil.
1. Tuas (Pengungkit)
Tuas adalah alat berbentuk batang yang punya titik tumpu, titik kuasa
(tempat kita memberi gaya), dan titik beban. Ada 3 jenis tuas:
• Tuas Golongan 1 (Titik Tumpu di tengah): Gunting, jungkat-jungkit, tang.
• Tuas Golongan 2 (Beban di tengah): Gerobak dorong roda satu, pemecah kemiri,
pembuka tutup botol.
• Tuas Golongan 3 (Kuasa di tengah): Pinset, sapu, staples, lengan tangan kita
saat mengangkat barbel.
Contoh
Soal Tuas:
Diketahui: Berat batu (w) = 600 N, lengan beban (Lb) = 1 m, lengan kuasa
(Lk) = 3 m.
Ditanya: Gaya dorong (F)?
Dijawab: W × Lb = F × Lk --> 600 × 1
= F × 3 --> F = 600 / 3 = 200 Newton.
2. Bidang Miring
Permukaan datar yang sengaja dibuat miring untuk menaikkan benda dengan
gaya lebih kecil. Contoh di rumah: pisau (ujungnya miring), sekrup, paku,
tangga rumah.
Contoh
Soal Bidang Miring:
Diketahui: Berat beban (w) = 1000 N, tinggi bidang miring (h) = 2 m,
panjang lintasan (s) = 5 m.
Ditanya: Gaya dorong (F)?
Dijawab: W × h = F × s --> 1000 × 2 = F × 5 --> 2000 = F × 5 --> F =
400 Newton.
3. Katrol Tetap
Katrol yang posisinya diam. Fungsinya HANYA mengubah arah gaya, gaya
tariknya sama dengan berat beban. (Keuntungan mekanis = 1). Contoh: Katrol
tiang bendera, kerekan sumur.
Contoh
Soal Katrol Tetap:
Diketahui: Menarik air dari sumur seberat 50 N memakai katrol tetap.
Ditanya: Gaya tarik (F)?
Dijawab: F = W = 50 N. (Hanya mempermudah posisi menarik ke bawah).
4. Katrol Bergerak
Katrolnya ikut naik turun bersama beban. Keuntungannya gaya jadi
setengah dari berat beban. (Keuntungan mekanis = 2). Contoh: Alat pengangkat
peti di pabrik (crane).
Contoh
Soal Katrol Bergerak:
Diketahui: Beban 100 N diangkat pakai 1 katrol bergerak.
Ditanya: Gaya (F)?
Dijawab: F = 1/2 × W = 1/2 × 100 = 50 Newton.
5. Sistem Katrol (Katrol Majemuk)
Gabungan beberapa katrol. Keuntungan mekanisnya dilihat dari berapa
banyak tali yang menahan beban.
Contoh
Soal Sistem Katrol:
Diketahui: Sistem katrol menggunakan 4 tali penyangga mengangkat benda
400 N.
Ditanya: Gaya (F)?
Dijawab: F = W / (jumlah tali) = 400 / 4 = 100 Newton.
D. Ujian Sumatif (Pilihan Ganda)
Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat (A, B, C, atau D) pada
soal-soal di bawah ini.
1.
Pernyataan di bawah ini yang menunjukkan terjadinya suatu usaha menurut ilmu
fisika adalah...
A. Budi kelelahan setelah menahan beban yang sangat berat di atas
kepalanya tanpa bergerak.
B. Andi mendorong mobil yang mogok, tetapi mobil sama sekali tidak
bergeser.
C. Seekor kuda menarik delman hingga delman berpindah sejauh 10 meter.
D. Siti membaca buku cerita sambil duduk di kursi tamunya.
2. Rumus
untuk menghitung besarnya usaha adalah...
A. W = F + s
B. W = F / s
C. W = F × s
D. W = F - s
3. Seorang
anak berlari membawa tas punggung dengan lintasan lurus dan mendatar. Usaha
yang dilakukan anak tersebut terhadap tasnya bernilai...
A. Positif
B. Negatif
C. Nol
D. Tidak menentu
4. Daya
adalah kemampuan untuk...
A. Memberikan gaya paling kuat.
B. Melakukan usaha dalam kurun waktu tertentu.
C. Memperpanjang jarak perpindahan.
D. Memusnahkan energi.
5. Satuan
dari Usaha dan Daya dalam Sistem Internasional (SI) berturut-turut adalah...
A. Joule dan Watt
B. Newton dan Joule
C. Watt dan Joule
D. Newton dan Meter
6. Andi
mendorong rak buku dengan gaya 100 N sejauh 3 meter ke depan. Berapa usaha yang
dilakukan Andi?
A. 30 Joule
B. 100 Joule
C. 300 Joule
D. 3000 Joule
7. Mesin
pemotong rumput melakukan usaha 1200 Joule dalam waktu 1 menit. Besarnya daya
mesin tersebut adalah...
A. 1200 Watt
B. 120 Watt
C. 20 Watt
D. 12 Watt
8. Saat
Budi mengerem sepedanya, sepeda perlahan berhenti. Usaha yang dilakukan oleh
gaya gesek rem terhadap pergerakan sepeda bernilai...
A. Positif
B. Negatif
C. Nol
D. Maksimal
9. Benda
yang sedang bergerak selalu memiliki...
A. Energi Potensial
B. Energi Kimia
C. Energi Listrik
D. Energi Kinetik
10. Energi
yang dimiliki sebuah benda karena posisi atau ketinggiannya disebut...
A. Energi Kinetik
B. Energi Potensial
C. Energi Kalor
D. Energi Mekanik
11. Total
penjumlahan antara Energi Kinetik dan Energi Potensial disebut...
A. Energi Listrik
B. Energi Pegas
C. Energi Mekanik
D. Usaha Total
12. Jika
sebuah benda tidak bergerak (diam), maka energi kinetiknya adalah...
A. Nol
B. Maksimal
C. Setengah maksimal
D. Sebesar massa benda
13. Kucing
bermassa 4 kg berlari dengan kecepatan 3 m/s. Energi kinetik kucing tersebut adalah...
A. 12 Joule
B. 18 Joule
C. 24 Joule
D. 36 Joule
14. Sebuah
vas bunga bermassa 1 kg berada di atas rak setinggi 2 meter dari lantai. Jika
percepatan gravitasi bumi 10 m/s², energi potensial vas tersebut adalah...
A. 2 Joule
B. 10 Joule
C. 20 Joule
D. 200 Joule
15. Gaya
yang diperlukan untuk mengangkat sebuah kotak sehingga energi potensialnya
bertambah 150 Joule dengan ketinggian angkat 3 meter adalah...
A. 50 N
B. 100 N
C. 150 N
D. 450 N
16. Seekor
burung bermassa 0,5 kg terbang pada ketinggian 10 meter dengan kecepatan 4 m/s.
Berapa energi mekanik burung tersebut? (g = 10 m/s²)
A. 50 Joule
B. 4 Joule
C. 54 Joule
D. 100 Joule
17. Mobil
mainan bermassa 2 kg yang diam di lantai licin didorong dengan gaya tetap,
sehingga kecepatannya menjadi 5 m/s. Berapa besar usaha pendorongnya?
A. 5 Joule
B. 10 Joule
C. 25 Joule
D. 50 Joule
18. Benda
seberat 50 N (w=m.g) diangkat vertikal setinggi 2 meter ke atas. Usaha yang
dilakukan gaya angkat adalah...
A. 25 Joule
B. 50 Joule
C. 100 Joule
D. 200 Joule
19. Hukum Kekekalan
Energi Mekanik menunjukkan bahwa saat sebuah mangga jatuh dari pohon...
A. Energi potensialnya bertambah, energi kinetiknya bertambah.
B. Energi potensialnya berkurang, energi kinetiknya bertambah, namun
jumlah keduanya tetap.
C. Energi potensial dan energi kinetik sama-sama berkurang.
D. Energi mekaniknya makin lama makin besar saat mendekati tanah.
20. Sebuah
bola basket dijatuhkan dari ketinggian tertentu tanpa kecepatan awal. Saat bola
mencapai pertengahan lintasan jatuh...
A. Energi potensial bola nol.
B. Energi kinetik bola nol.
C. Energi potensial sama besar dengan energi kinetiknya.
D. Energi mekaniknya setengah dari semula.
21. Fungsi
utama pesawat sederhana bagi manusia adalah...
A. Mengurangi besarnya usaha yang diperlukan.
B. Memperbesar usaha dan mengecilkan gaya.
C. Mempermudah pekerjaan dengan memperkecil gaya atau mengubah arah
gaya.
D. Menciptakan energi baru untuk memindahkan barang.
22.
Peralatan berikut yang prinsip kerjanya memakai tuas (pengungkit) golongan
pertama (titik tumpu di tengah) adalah...
A. Gerobak roda satu
B. Gunting
C. Pinset
D. Sekrup
23.
Gerobak pasir beroda satu (wheelbarrow) termasuk dalam jenis tuas...
A. Golongan pertama
B. Golongan kedua
C. Golongan ketiga
D. Bidang miring
24. Lengan
kita saat digunakan untuk mengangkat barbel/buku termasuk pesawat sederhana
jenis...
A. Tuas golongan pertama
B. Tuas golongan kedua
C. Tuas golongan ketiga
D. Katrol majemuk
25.
Sekrup, paku, dan pisau adalah contoh peralatan rumah tangga yang menggunakan
prinsip...
A. Tuas
B. Bidang miring
C. Katrol tetap
D. Katrol bergerak
26. Katrol
yang posisinya tidak berubah saat digunakan untuk menarik beban disebut...
A. Katrol tetap
B. Katrol bebas
C. Katrol ganda
D. Roda berporos
27. Tujuan
penggunaan katrol tetap pada kerekan air di sumur adalah...
A. Melipatgandakan gaya tarik kita menjadi 2 kali lipat.
B. Mengubah arah gaya, dari menarik ke atas menjadi menarik ke bawah
agar lebih mudah.
C. Memperkecil usaha yang diperlukan.
D. Memperbesar gaya berat air.
28. Jika
kita ingin gaya untuk mengangkat benda menjadi setengah dari berat bendanya,
kita sebaiknya menggunakan...
A. Katrol tetap
B. Katrol bergerak
C. Bidang miring yang sangat curam
D. Tuas dengan lengan kuasa sangat pendek
29.
Seorang anak menggunakan linggis sepanjang 2 meter untuk mengungkit batu
seberat 800 N. Jika titik tumpu diletakkan 0,5 meter dari batu, maka gaya yang
harus diberikan anak tersebut adalah...
A. 100 N
B. 200 N
C. 266,7 N
D. 400 N
30. Untuk
menaikkan drum minyak seberat 600 N ke atas bak truk setinggi 1 meter,
digunakan papan miring sepanjang 3 meter. Gaya dorong yang dibutuhkan
sebesar...
A. 100 N
B. 200 N
C. 300 N
D. 1800 N
31.
Keuntungan Mekanis (KM) pada bidang miring soal sebelumnya (no. 30) adalah...
A. 1
B. 2
C. 3
D. 6
32. Sebuah
sistem takal (sistem katrol) menggunakan 4 buah tali penahan beban. Untuk
mengangkat balok kayu seberat 1000 N, gaya tarikan minimal yang dibutuhkan
adalah...
A. 100 N
B. 250 N
C. 500 N
D. 1000 N
33. Sebuah
tuas berada dalam keadaan seimbang. Jika lengan kuasa diperpanjang menjadi 2
kali lipat panjang awalnya, dan berat beban tetap, maka gaya yang harus
diberikan agar tetap seimbang menjadi...
A. Setengah dari gaya semula
B. Dua kali lipat gaya semula
C. Sama dengan gaya semula
D. Empat kali lipat gaya semula
34. Budi
dan Andi bermassa sama. Budi menaiki tangga setinggi 3 meter dalam waktu 10
detik. Andi menggunakan bidang miring dengan ketinggian akhir 3 meter, namun
lintasannya sepanjang 6 meter dan memakan waktu 15 detik. Peryataan yang benar
mengenai USAHA melawan gravitasi yang dilakukan keduanya adalah...
A. Usaha Andi dua kali lipat Usaha Budi.
B. Usaha Budi dua kali lipat Usaha Andi.
C. Usaha keduanya sama besar.
D. Tidak dapat dibandingkan karena lintasannya berbeda.
35. Dari
soal Budi dan Andi di atas, perbandingan DAYA yang dikeluarkan Budi dan Andi
adalah...
A. Sama besar
B. Daya Budi lebih besar dari Daya Andi
C. Daya Andi lebih besar dari Daya Budi
D. Daya Andi 1,5 kali Daya Budi
36.
Kombinasi penggunaan tuas dan roda berporos bisa kita temukan pada peralatan sederhana
berikut...
A. Pemotong kuku
B. Pisau potong
C. Roda gigi (gear) pada sepeda
D. Gunting kertas
37. Jalan
berkelok-kelok yang dibangun di daerah pegunungan memanfaatkan prinsip kerja
pesawat sederhana, yaitu...
A. Tuas jenis 1
B. Bidang miring
C. Katrol majemuk
D. Roda berporos
38. Sebuah
pegas yang tertekan akan melontarkan peluru mainan. Saat peluru baru saja
terlontar, energi yang terjadi adalah...
A. Energi potensial pegas berubah menjadi energi kinetik peluru.
B. Energi kinetik pegas berubah menjadi energi potensial gravitasi.
C. Energi potensial gravitasi berubah menjadi energi listrik.
D. Energi kinetik berubah menjadi usaha negatif.
39. Apa
yang membedakan keuntungan katrol bebas dengan keuntungan katrol majemuk dengan
tiga katrol?
A. Katrol bebas melipatgandakan gaya 3 kali, katrol majemuk 2 kali.
B. Katrol bebas tidak memiliki keuntungan mekanis.
C. Katrol bebas membagi gaya beban menjadi 2, sementara katrol majemuk
dengan 3 tali pendukung membagi gaya beban menjadi 3.
D. Keduanya sama persis manfaatnya.
40.
Seorang teknisi harus mengangkat blok mesin 1200 N secara aman dengan sistem
alat angkat (hoist) sehingga dia hanya perlu menarik tali dengan gaya 200 N.
Berapa jumlah tali penopang beban yang ada pada hoist tersebut?
A. 2 tali
B. 4 tali
C. 6 tali
D. 12 tali
E. Kunci Jawaban dan Pembahasan
Nomor 1
Kunci: C
Pembahasan: Syarat terjadinya usaha
adalah ada gaya dan ada perpindahan. Pada pilihan C, kuda memberi gaya dan
delman berpindah.
Nomor 2
Kunci: C
Pembahasan: Usaha (W) dirumuskan dengan
gaya (F) dikalikan dengan perpindahan (s).
Nomor 3
Kunci: C
Pembahasan: Gaya untuk menahan tas
arahnya ke atas, sedangkan gerak anak mendatar (tegak lurus). Gaya tegak lurus
dengan arah gerak menghasilkan usaha nol.
Nomor 4
Kunci: B
Pembahasan: Daya adalah seberapa
besar usaha yang dapat dilakukan tiap satu satuan waktu (P = W/t).
Nomor 5
Kunci: A
Pembahasan: Satuan usaha adalah
Joule, dan satuan daya adalah Watt (Joule/sekon).
Nomor 6
Kunci: C
Pembahasan: W = F × s = 100 N × 3 m
= 300 Joule.
Nomor 7
Kunci: C
Pembahasan: Waktu (t) harus dalam
detik. 1 menit = 60 detik. P = W / t = 1200 / 60 = 20 Watt.
Nomor 8
Kunci: B
Pembahasan: Arah gaya gesek
berlawanan dengan arah gerak sepeda, sehingga usahanya bernilai negatif.
Nomor 9
Kunci: D
Pembahasan: Energi yang dimiliki
benda karena gerakannya disebut energi kinetik.
Nomor 10
Kunci: B
Pembahasan: Energi potensial
gravitasi berkaitan dengan ketinggian benda dari permukaan acuan.
Nomor 11
Kunci: C
Pembahasan: Energi mekanik (Em)
merupakan hasil tambah energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep).
Nomor 12
Kunci: A
Pembahasan: Karena benda diam
kecepatannya v = 0. Maka Ek = 1/2 m (0)^2 = 0.
Nomor 13
Kunci: B
Pembahasan: Ek = 1/2 × m × v^2 = 1/2
× 4 × (3)^2 = 2 × 9 = 18 Joule.
Nomor 14
Kunci: C
Pembahasan: Ep = m × g × h = 1 × 10
× 2 = 20 Joule.
Nomor 15
Kunci: A
Pembahasan: Usaha untuk mengangkat
benda sama dengan perubahan
Ep. W = 150 J. W = F × s -> 150 = F × 3 -> F = 50 N.
Nomor 16
Kunci: C
Pembahasan: Ep = 0,5 × 10 × 10 = 50
J. Ek = 1/2 × 0,5 × 4^2 = 1/2 × 0,5 × 16 = 4 J.
Em = Ep + Ek = 50 + 4 = 54 Joule.
Nomor 17
Kunci: C
Pembahasan: Usaha = perubahan Ek. Ek
awal = 0. Ek akhir = 1/2 × 2 × 5^2 = 25 J.
W = 25 - 0 = 25 Joule.
Nomor 18
Kunci: C
Pembahasan: W = ΔEp = berat (m.g) ×
perubahan tinggi = 50 N × 2 m = 100 Joule.
Nomor 19
Kunci: B
Pembahasan: Makin dekat ke tanah
(ketinggian berkurang) Ep berkurang. Tapi karena makin cepat, Ek bertambah.
Jumlah total (Em) tetap konstan.
Nomor 20
Kunci: C
Pembahasan: Di tengah lintasan
(h/2), Ep tinggal setengah dari total awal. Sisa setengahnya sudah berubah
menjadi Ek. Jadi Ep = Ek.
Nomor 21
Kunci: C
Pembahasan: Pesawat sederhana
mempermudah kerja dengan memperkecil gaya atau mengubah arah gaya, BUKAN
memperkecil usaha (usaha tetap sama).
Nomor 22
Kunci: B
Pembahasan: Pada gunting,
poros/engsel di tengah berfungsi sebagai titik tumpu, berada di antara pegangan
(kuasa) dan mata pisau (beban).
Nomor 23
Kunci: B
Pembahasan: Pada gerobak roda satu,
beban (pasir) berada di antara titik tumpu (roda depan) dan kuasa (pegangan
tangan di belakang).
Nomor 24
Kunci: C
Pembahasan: Otot bisep yang menarik
lengan bertindak sebagai kuasa dan posisinya berada di antara siku (tumpuan)
dan telapak tangan (beban).
Nomor 25
Kunci: B
Pembahasan: Ujung pisau yang runcing
atau ulir pada sekrup merupakan modifikasi dari bidang miring untuk membelah
atau masuk menembus kayu.
Nomor 26
Kunci: A
Pembahasan: Sesuai namanya, katrol
tetap diam di tempat (contohnya di tiang bendera).
Nomor 27
Kunci: B
Pembahasan: Keuntungan mekanis
katrol tetap adalah 1. Ia tidak memperkecil gaya tarik, melainkan hanya
mengubah arah gaya.
Nomor 28
Kunci: B
Pembahasan: Katrol bergerak memiliki
keuntungan mekanis 2, sehingga gaya kuasa yang diperlukan setengah dari berat
beban (F = W/2).
Nomor 29
Kunci: C
Pembahasan: Lengan beban (Lb) = 0,5
m. Lengan kuasa (Lk) = panjang linggis - Lb = 2 - 0,5 = 1,5 m.
W × Lb = F × Lk -> 800 × 0,5 = F × 1,5 -> 400 = 1,5 F -> F =
266,7 N.
Nomor 30
Kunci: B
Pembahasan: W × h = F × s -> 600
× 1 = F × 3 -> 600 = 3 F -> F = 200 N.
Nomor 31
Kunci: C
Pembahasan: KM = s / h = 3 m / 1 m =
3.
Nomor 32
Kunci: B
Pembahasan: Pada sistem katrol
majemuk, KM sama dengan jumlah tali penahan.
F = W / tali = 100 / 4 = 250 N.
Nomor 33
Kunci: A
Pembahasan: Berdasarkan F = (W × Lb)
/ Lk. Jika Lk membesar 2 kali lipat dan posisi beban tetap, maka nilai F
menjadi 1/2 dari gaya awal.
Nomor 34
Kunci: C
Pembahasan: Usaha mengubah energi
potensial gravitasi hanya bergantung pada perubahan ketinggian awal dan akhir
(W = m.g.Δh), tidak peduli lintasan mana yang dipilih (selama tidak ada
gesekan). Karena ketinggian akhir sama, usaha keduanya sama besar.
Nomor 35
Kunci: B
Pembahasan: Daya adalah Usaha dibagi
Waktu. Usaha sama, tapi waktu Budi (10s) lebih singkat dari Andi (15s). Karena
pembaginya lebih kecil, hasil baginya (Daya) Budi lebih besar dari Andi.
Nomor 36
Kunci: C
Pembahasan: Gir (gear) dan pedal
sepeda menggabungkan prinsip roda berporos untuk menghasilkan gerak kayuh yang
meneruskan ke roda belakang.
Nomor 37
Kunci: B
Pembahasan: Jalan dibuat berkelok-kelok
untuk melandaikan lintasan pegunungan. Ini memanjangkan lintasan (s) sehingga
gaya (F) tarikan mesin mobil lebih kecil.
Nomor 38
Kunci: A
Pembahasan: Pegas yang ditekan
menyimpan Energi Potensial Pegas (atau elastis). Saat dilepas, energi itu
berubah wujud menjadi gerakan peluru (Energi Kinetik).
Nomor 39
Kunci: C
Pembahasan: Katrol bebas (bergerak)
menopang beban dengan 2 untai tali (KM=2). Sistem majemuk yang tali
penarik/penopangnya ada 3 memiliki KM=3.
Nomor 40
Kunci: C
Pembahasan: F = W / jumlah tali
-> 200 = 1200 / tali -> Tali = 1200 / 200 = 6 tali.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar