Soal Dan Pembahasan Perjuangan - Fisika Dasar

Jawablah Soal perihal Usaha berikut dengan baik dan benar!

1. Sebuah benda bermassa m terletak pada bidang datar licin dan pada benda bekerja gaya F = 5 newton yang searah bidang tersebut. Akibat gaya tersebut, benda sanggup berpindah dari A melalui B terus ke kanan (lihat gambar). Berapakah perjuangan yang dilakukan oleh gaya F dari A ke B, kalau jarak AB = 4 meter?

Jawab:

Pada benda bekerja beberapa gaya yaitu gaya berat mg gaya normal N (N = mg) dan gaya F (lihat gambar). Akibat gaya F benda bergerak, dan arah perpindahannya dari A ke B. Pertanyaannya yaitu perjuangan oleh gaya F dari A ke B

Usaha :

W = F_s . s

Dengan F_s yaitu komponen gaya pada arah perpindahan, dengan demikian F_s = F = 5 newton. Maka besar perjuangan oleh gaya F untuk bergerak dari A ke B

W = 5 newton . 4 newton

= 20 newton . meter

= 20 joule

Dengan menggunankan rumus :

W = F s cos α

Kerena gaya yang melaksanakan perjuangan (F) searah dengan vektor perpindahannya, maka sudut yang dibuat antara kedua vektor 0° dengan demikian maka besar perjuangan tersebut :

W = F s cos α

W = 5 newton . 4 meter . cos 0°

= newton . 4 meter . 1

= 20 newton . meter

= 20 joule

2. Sebuah benda bermassa m terletak pada bidang datar licin pada benda bekerja gaya F = 5 newton yang membentuk sudut α = 60° terhadap arah perpindahan. Akibat gaya tersebut, benda sanggup berpindah dari A melalui B terus ke kanan (lihat gambar). Berapakah perjuangan yang dilakukan oleh gaya F dari A ke B, kalau jarak AB = 4 meter?

Jawab:

Dengan memakai :

W = F s cos α

= 5 newton . 4 m . cos 60^o

= 20 newton . meter . 0,5

= 10 joule

3. Apabila kita mendorong sebuah kendaraan beroda empat dengan gaya F, tetapi kendaraan beroda empat tersebut tidak bergerak (artinya tidak ada perpindahan), maka berdasarkan fisika, gaya tersebut tidak melaksanakan perjuangan pada benda dengan kata lain, perjuangan yang dilakukan gaya dorong orang tersebut terhadap kendaraan beroda empat sama dengan nol.

Jawab:

Jika sebuah benda membisu di atas sebuah meja. Pada benda ada gaya berat dan juga gaya normal. Gaya normal maupun gaya berat tidak menjadikan perpindahan, oleh akhirnya perjuangan oleh gaya tersebut sama dengan nol

4. Benda dengan massa 5 kg berada pada bidang datar dikenai gaya sebesar 60 newton. Gaya tersebut membentuk sudut 37° dengan arah horisontal (lihat gambar). Pada keadaan gerak, benda mengalami gaya friksi 5 newton dengan arah melawan gerak. Setelah beberapa saat, benda menempuh jarak 10 meter. Jika percepatan gravitasi g = 9,8 m/s²

Benda bermassa m ditarik dengan gaya F membentuk sudut 37° dan mengalami gaya gesek maka :

a. Gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda

b. Usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya

c. Usaha yang dilakukan oleh sistem gaya-gaya

Jawab :

a. Gaya- gaya yang bekerja pada benda gaya berat (F_W), gaya normal (F_N), gaya gesek (f_s)

W = mg = 5 kg x 9,8 m/s² = 49 newton

F = 60 newton

F_x = F cos 37° = 60 . (0,8) = 48 newton

F_y = F sin 37° = 60 . (0.6) = 36 newton

f _s = 5 newton

Karena F_x > f_s , maka benda sanggup bergerak ke kanan. Jika F_y lebih kecil dari W, maka benda masih menyentuh lantai (N > 0). Jika F_y sama dengan W, maka benda sempurna tidak menyentuh lantai (N = 0). Jika F_y lebih besar dari W, maka benda bergerak lepas dari lantai (N < 0). Pada kasus di atas F_y < W, oleh alasannya yaitu itu benda masih menyentuh lantai/ menekan lantai

N + F_y = W

N = W – F_y = 49 newton – 36 newton = 13 newton

b. Usaha oleh masing-masing gaya

Usaha memiliki rumus umum W = F s cos α

- Usaha oleh gaya normal N

W_N = N . s cos α = 13 newton x 10 meter x cos 90°

W_N = 13 newton x 10 meter x 0 = 0 joule

- Usaha oleh gaya F_y

W_Fy = F_y s cos α = 36 newton x 10 meter x cos 90°

W_Fy = 36 newton x 10 meter x 0 = 0 joule

- Usaha oleh gaya berat benda W_B

W_B = W s cos α = 36 newton x 10 meter x cos 90°

W_B = 36 newton x 10 meter x 0 = = 0 joule

- Usaha oleh gaya F_x

W_Fx = F_x s cos α = 48 newton x 10 meter x cos 0°

W_Fx = 480 newton meter x 1 = 480 joule

Usaha oleh gaya friksi f_s

W_f = f_s . s cos α = 5 newton x 10 meter x cos 180°

W_f = 50 newton meter x (-1) = -50 joule

c. Usaha yang dilakukan oleh sistem gaya-gaya

Usaha yang dilakukan oleh sistem gaya-gaya, merupakan jumlah skalar dari semua perjuangan gaya-gaya yang ada.

Usaha oleh sistem gaya-gaya

W = W_N + W_Fy + W_B + W_Fx + W_f = 0 + 0 + 0 + 480j + -50j

W = 430 joule

Usaha ini sanggup dicari dengan cara mencari resultan gaya-gayanya terlebih dahulu, yaitu jumlah gaya-gaya pada arah vertikal sama dengan nol.

Jumlah gaya-gaya pada arah horisontal

∑F = F x – f = 48 newton – 5 newton

∑F = 43 newton, arahnya searah perpindahan

W = ∑F . s cos α = 430 newton x 10 newton x cos 0°

Share this post