Pembahasan Soal UN Fisika SMA tentang Usaha dan Energi

#Pembahasan Fisika Sekolah Asik

Kode: A/B UN 2015
1. Perhatikan gambar berikut:

Balok meluncur pada bidang miring yang bernafsu dengan koefisien goresan 0,4. Kecepatan balok pada saat sampai di kaki bidang miring yaitu .... (g = 10 $m/s^2$)
A. $2\sqrt5$ m/s
B. $2\sqrt7$ m/s
C. $2\sqrt11$ m/s
D. $2\sqrt13$ m/s
E. $2\sqrt14$ m/s
Penyelesaian:
Perhatikan gambar berikut:

dari gambar diperoleh:

$sin\, \theta =\frac610$

$cos\, \theta =\frac810$

Pada bidang miring besar gaya gesek dirumuskan:

$f=\mu\, . \,m\, . \,g\, .\,cos\, \theta$

$f=0,4\, . \,m\, . \,10\, . \,0,8$

$f=3,2\, . \,m$

Benda di A memiliki energi potensial, $E_k_A=0$
Benda di B memiliki energi kinetik, $E_k_B=\frac12\, . \,m\, . v^2$

Besar usaha yang dialami benda:
$W=(m\, , \,g\, . \,sin\, \theta-f)\, . \, s$
$W=E_k_B-E_k_A$
$(m\, . \,g\, . \,sin\, \theta-f)\, . \, s=W=E_k_B-E_k_A$
$(m\, . \,g\, . \,sin\, \theta-3,2\, . \,m)\, . \, s=\frac12\, . \,m\, . v^2-0$
$(g\, . \,sin\, \theta-3,2)\, . \, s=\frac12\, . \,v^2$
$(10\, . \,0,6-3,2)\, . \, 10=\frac12\, . \,v^2$
$(2,8)\, . \, 10=\frac12\, . \,v^2$
$28=\frac12\, . \,v^2$
$56=v^2$
$v=\sqrt56$
$v=2\sqrt14$
Jawaban: (E)

Kode: A/G/H/N/P UN 2013
2. Sebuah bola bermassa 500 gram dilempar vertikal ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Bila g = 10 $m/s^2$, maka usaha yang dilakukan gaya berat bola pada ketika mencapai tinggi maksimum ialah ....
A. 2,5 J
B. 5,0 J
C. 25 J
D. 50 J
E. 500 J
Penyelesaian:
Pada gerak vertikal ke atas, tinggi maksimum dirumuskan:
$h_max=\fracv_0\,^22g$
$h_max=\frac10^22\, . \,10$
$h_max=5$ m
Usaha oleh gaya berat:
$W=m\, . \,g\, . \,h_max$
$W=0,5\, . \,10\, . \,5$
$W=25\, J$
Jawaban: (C)

Kode: C/J/S UN 2013
3. Sebuah bola bermassa 1 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari atas gedung melewati jendela A di lantai atas ke jendela B di lantai bawah dengan beda tinggi 2,5 m (g = 10 $m/s^2$). Berapa besar perjuangan untuk perpindahan bola dari jendela A ke jendela B tersebut ?
A. 5 Joule
B. 15 Joule
C. 20 Joule
D. 25 Joule
E. 50 Joule
Penyelesaian :
Usaha untuk berpindah dari jendela A ke jendela B sebesar perubahan energi potensialnya:
$W=m\, . \,g\, . \,\Delta h$
$W=1\, . \,10\, . \,2,5$
$W=25\, Joule$
Jawaban: (D)

Kode: F/T/M UN 2013
4. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Setelah bergerak sejauh 400 m, kecepatan benda menjadi 144 km/jam dan g = 10 $m/s^2$. Usaha total yang dilakukan benda pada saat itu ialah ....
A. 20 J
B. 60 J
C. 1.200 J
D. 2.000 J
E. 2.400 J
Penyelesaian:
Benda mengalami perubahan kecepatan dari $v_1$ ke $v_2$, maka besar perjuangan yang dilakukan benda ialah:
$W=\frac12\, m\, (v_2\,^2-v_1\,^2)$
$v_1=72\, km/jam = 20\, m/s$
$v_2=144\, km/jam = 40\, m/s$

$W=\frac12\, 2\, (40^2-20^2)$

$W=1.200\, J$

Jawaban: (C)

Kode: A/B/C/D UN 2015
5. Pada musim acuh taacuh di negara Swedia diadakan perlombaan ski es di kawasan pegunungan. Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seakan-akan pada gambar.

Jika kecepatan awal pemain ski = nol, dan percepatan gravitasi = 10 $m/s^2$, maka kecepatan pemain ski pada saat ketinggian B adalah ....
A. $\sqrt2\, m/s$
B. $5\sqrt2\, m/s$
C. $10\sqrt2\, m/s$
D. $20\sqrt2\, m/s$
E. $25\sqrt2\, m/s$
Penyelesaian:
$E_p_A+E_k_A=E_p_B+E_k_B$
$m\, . \,g\, . \,h_A+0=m\, . \,g\, . \,h_B+\frac12\, . \,m\, . \,v_B\,^2$
semua ruas dibagi m, maka
$g\, . \,h_A+0=g\, . \,h_B+\frac12\, . \,v_B\,^2$
$10\, . \,50 =10\, . \,10 +\frac12\, . \,v_B\,^2$
$500=100+\frac12\, . \,v_B\,^2$
$400=\frac12\, . \,v_B\,^2$
$800=v_B\,^2$
$v_B=\sqrt800$
$v_B=20\sqrt2$

Cara singkat:
Jika tidak ada gaya luar yang bekerja, maka berlaku:
$v_B=\sqrt2\, . \,g\, .\,\Delta h$
$v_B=\sqrt2\, . \,10\, .\,40$
$v_B=\sqrt800$
$v_B=20\sqrt2$

Jawab: (D)

Kode: J/K/L UN 2014
6. Benda bermassa m mula-mula berada di puncak bidang miring dan mempunyai energi potensial $E_p_0$.

Benda lalu meluncur dan hingga di titik P. Energi kinetik dimiliki benda saat di titik P ialah ....
A. $4\,E_p_0$
B. $2\,E_p_0$

C. $\frac43\,E_p_0$

D. $\frac34\,E_p_0$

E. $\frac14\,E_p_0$

Penyelesaian:

Berdasarkan aturan kekekalan energi mekanik, diperoleh rumus energi kinetik:

$E_k_P=m\, . \,g\, . \,\Delta h$

$E_k_P=m\, . \,g\, . \,\frac34\,h_0$

$E_k_P=\frac34\, .\,m\, . \,g\, . \,h_0$

$E_k_P=\frac34\, .\,E_p_0$

Jawaban: (D)

Kode: C/D/H/Q UN 2014
7. Sebuah bola bermassa 1 kg dilepas dan meluncur dari posisi A ke posisi C melalui lintasan lengkung yang licin seperti gambar di bawah

Jika percepatan gravitasi = 10 $m/s^2$, maka energi kinetk $(E_k)$ bola pada ketika berada di titik C ialah ....

A. 25,0 J

B. 22,5 J

C. 20,0 J

D. 12,5 J

E. 7,5 J

Penyelesaian:

Berdasarkan aturan kekekalan energi mekanik, diperoleh rumus energi kinetik:

$E_k_C=m\, . \,g\, . \,\Delta h$
$E_k_C=1\, . \,10\, . \,0,75$
$E_k_C=7,5\,J$
Jawaban: (E)

Kode: A s.d. T UN 2013
8. Sebuah bola yang massanya 2 kg jatuh bebas dari posisi A seakan-akan pada gambar (g = 10 $m/s^2$)

Ketika hingga di titik B besar energi kinetik sama dengan 2 kali energi potensial, maka tinggi titik B dari tanah ialah ....
A. 80 m
B. 70 m
C. 60 m
D. 40 m
E. 30 m
Penyelesaian:
Pada kasus seakan-akan di atas (Gerak Jatuh Bebas), kalau energi kinetik = n kali energi potensial, maka ketinggian dari tanah dirumuskan:
$h=\frac1n+1\, . \,h_0$
$h=\frac12+1\, . \,90$
$h=30\, m$
Jawaban: (E)

Share this post