CONTOH SOAL USAHA MENENTUKAN USAHA OLEH GAYA PENGEREMAN

Posted by on 12 February 2019 - 11:03 AM

Edutafsi.com - Seorang pria mengendarai sebuah mobil sport yang bermassa 4.000 kg dengan kecepatan 25 m/s di jalanan yang lurus. Ketika melihat kemacetan jauh di depannya, pria tersebut mengerem mobilnya sehingga kecepatannya berkurang menjadi 15 m/s. Selama proses tersebut, usaha yang dilakukan oleh gaya pengereman adalah .....
A. 800 kJ
B. 700 kJ
C. 400 kJ
D. 300 kJ
E. 200 kJ

Pembahasan :
Dik : m = 4.000 kg, vo = 25 m/s, vt = 15 m/s
Dit : W = .... ?

Untuk menjawab soal ini, Sobat Tafsi dapat menggunakan konsep usaha dan hubungannya dengan energi khususnya energi kinetik.

Secara sederhana, usaha adalah energi yang dialirkan kepada benda sehingga benda bergerak sejauh s meter dari posisi awalnya.

Dengan kata lain, usaha adalah besarnya energi yang dibutuhkan untuk memindahkan sebuah benda dari suatu titik ke titik lainnya.

Secara matematis, besar usaha yang dilakukan oleh suatu benda atau gaya sama dengan hasil kali gaya dengan perpindahan benda.
W = F . s

Keterangan :
W = besar usaha yang dilakukan (J)
F = gaya yang diberikan pada benda (N)
s = besar perpindahan benda (m).

Dari rumus di atas dapat dilihat bahwa usaha adalah hasil perkalian titik dua vektor sehingga usaha merupakan besaran skalar.

Akan tetapi, karena gaya dan perpindahan adalah besaran vektor, maka kita sebaiknya tetap memperhatikan arah keduanya dalam perhitungan.

Karena di dalam soal tidak diketahui besar gaya yang bekerja dan perpindahan yang dihasilkan, maka kita dapat memanfaatkan konsep perubahan energi kinetik.

Berdasarkan hubungan usaha dan energi, besar usaha yang dilakukan oleh suatu gaya akan sama dengan perubahan energi kinetik benda.

Jadi, ketika sebuah gaya menyebabkan kecepatan benda berubah, maka usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik benda.
W = Δ Ek

Keterangan :
W = usaha yang dilakukan (J)
ΔEk = perubahan energi kinetik benda (J).

Nah, berdasarkan rumus di atas, maka kita peroleh:
⇒ W = ΔEk
⇒ W = ½ m.vt2 - ½ m.vo2
⇒ W = ½ m (vt2 - vo2)
⇒ W = ½ (4.000) (152  - 252)
⇒ W = 2.000 (225 - 625)
⇒ W = 2.000 (-400)
⇒ W = -800.000 J
⇒ W = -800 kJ

Dari hasil perhitungan, diperoleh usaha sebesar 800 kJ. Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya pengereman adalah 800 kJ.
Jawaban : A

Kalau Sobat Tafsi perhatikan, pada perhitungan di atas, nilai usaha (W) bertanda negatif. Tanda negatif ini menandakan bahwa usahanya adalah usaha negatif.

Usaha negatif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang bekerja dengan arah berlawanan dengan arah gerak benda.

Pada kasus mobil direm, gaya rem bekerja melawan gerakbenda sehingga arah gaya rem berlawanan dengan arah gerak benda.

Itu sebabnya, usaha yang dilakukan oleh gaya pengereman adalah usaha negatif dan bernilai negatif pada perhitungan.

Tips Cepat Edutafsi:
Untuk menyelesaikan soal ini, sobat tafsi sebenarnya bisa menghemat waktu dengan melakukan perhitungan kasar.

Coba perhatikan kembali soal berikut!

Seorang pria mengendarai sebuah mobil sport yang bermassa 4.000 kg dengan kecepatan 25 m/s di jalanan yang lurus. Ketika melihat kemacetan jauh di depannya, pria tersebut mengerem mobilnya sehingga kecepatannya berkurang menjadi 15 m/s. Selama proses tersebut, usaha yang dilakukan oleh gaya pengereman adalah .....
A. 800 kJ
B. 700 kJ
C. 400 kJ
D. 300 kJ
E. 200 kJ

Anggaplah dalam hal ini, Sobat Tafsi sudah paham bahwa usaha yang dilakukan gaya pengereman sama dengan perubahan energi kinetik benda.

Pada perubahan energi kinetik, yang berubah adalah kuadrat kecepatannya:
⇒ W = ½ m (vt2 - vo2)
⇒ W = ½ m . Δv2

Jadi, Sobat Tafsi bisa fokus pada perhitungan selisi kuadrat kecepatannya saja.
⇒ Δv2 = 152 - 252
⇒ Δv2 = 225 - 625
⇒ Δv2 = -400

Nah, karena selisih kuadrat kecepatannya adalah 400 dan ada faktor pengalinya ½ m yang nilainya di atas 1000, maka jawabannya sudah pasti lebih besar dari 400 kJ.

Dengan demikian, jawaban C, D, dan E tereliminasi.

Selanjutnya tinggal lihat berapa faktor pengalinya. Karena massanya 4.000 kg, maka ambil angka 4-nya saja. 4 dikali ½ sama dengan 2.

Karena pengalinya 2 dan selisih kuadrat kecepatannya 400, maka sudah pasti jawaban yang benar adalah 800 kJ.

Demikian pembahasan contoh soal usaha yaitu menentukan usaha oleh pengereman yang dapat edutafsi bagikan, Semoga bermanfaat.

Jika pembahasan dan tips di atas berguna, bantu edutafsi membagikannya kepada teman-teman Kalian melalui tombol share sosial media.



Edutafsi.com adalah blog bahan belajar sekolah yang ditujukan untuk membantu murid belajar. Dukung edutafsi untuk terus berkembang dengan like laman facebook edutafsi, follow IG Tafsi Junior, dan subscribe youtube Tafsi Video. Terimakasih telah berkunjung ke blog ini. Semoga bermanfaat.

Advertisements

0 comments :

Post a Comment