Soal Dan Pembahasan Usaha Dan Pesawat Sederhana [PDF]

Citation preview

Sabtu, 19 september 2020



Soal dan usaha dan pembahasan pesawat sederhana



1. Semua peralatan sederhana yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan manusia disebut … A. pesawat rumit B. pesawat sederhana C. pesawat antariksa D. perkakas rumah tangga Jawaban : B Pembahasan : Pesawat sederhana adalah alat mekanik yang dapat mengubah arah atau besaran dari suatu gaya.



2. Berikut ini yang merupakan keuntungan menggunakan pesawat sederhana adalah …. A. memperbesar gaya B. menambah energi C. memperkecil usaha D. mengubah bentuk Jawaban : C Pembahasan karena dapat menghemat tenaga sebab di bantu oleh pesawat sederhana.



3. Berikut ini yang bukan termasuk jenis pesawat sederhana adalah …. A. tuas B. katrol



C. roda berporos D. roda berputar Jawaban : D Pembahasan Contoh Pesawat Sederhana : Bidang miring. Roda dan gandar. Tuas. Katrol. Baji. Sekrup. Roda Berporos.



4. Gaya yang dikeluarkan untuk memindahkan beban disebut … A. kuasa B. usaha C. tenaga D. daya Jawaban : A Pembahasan Gaya yang dikeluarkan untuk memindahkan beban disebut dengan kuasa



5. Perhatikan gambar berikut!



soal pesawat sederhana no 5 Pernyataan yang benar tentang sistem kerja pengungkit sesuai gambar di atas adalah …. A. (A) titik kuasa dan (BC) lengan kuasa B. (B) titik kuasa dan (AB) lengan kuasa C. (C) titik kuasa dan (AB) lengan beban D. (D) lengan beban dan (BC) lengan kuasa Pembahasan Pernyataan yang benar mengenai sistem kerja pengungkit berdasarkan gambar diatas adalah (C) titik kuasa dan (AB) lengan beban. Pada gambar diatas untuk A merupakan titik beban, B titik tumpu dan C adalah titik kuasa, sedangkan AB adalah lengan beban dan BC adalah lengan kuasa. Nah berdasarkan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa pernyataan yang benar mengenai sistem kerja pengungkit berdasarkan gambar diatas adalah jawabannya C. (C) titik kuasa dan (AB) lengan beban. Jawaban : C



6. Kuasa yang dibutuhkan untuk mengangkat beban pada pengungkit akan menjadi lebih kecil, apabila titik tumpu diletakkan …. A. di antara beban dan kuasa B. di tengah-tengah beban dan gaya C. menjauhi beban D. mendekati beban Jawaban : D Pembahasan



Tuas atau pengungkit adalah merupakan salah satu contoh pesawat sederhana, yang menggunakan prinsip fisika untuk memudahkan pekerjaan. Jarak antara beban dengan titik penumpu disebut dengan “lengan beban”, sementara jarak antara kuasa dengan titik penumpu disebut dengan “lengan kuasa” Pada tuas ketika terjadi kesetimbangan, berlaku rumus: w Lb = F Lk Di mana: w = beban (dalam satuan Newton) Lb = lengan beban (dalam satuan meter, cm) F = gaya kuasa yang bekerja (dalam satuan Newton) Lk = lengan kuasa (dalam satuan meter, cm) Di sini terlihat bahwa dengan lengan kuasa (Lk) yang besar), gaya kuasa (F) kecil dapat mengangkat beban (w) besar. Sehingga, kuasa yang dibutuhkan untuk mengangkat beban menjadi lebih kecil, bila titik tumpu diletakkan mendekati beban (agar besar lengan kuasa bertambah).



7. Berikut ini yang merupakan contoh tuas golongan ketiga adalah …. A. gunting B. tang C. gerobak roda satu D. penjepit roti Jawaban : D Pembahasan Tuas jenis ini merupakan tuas yang posisi kuasa-nya berada di antara titik tumpu dan beban. Contoh peralatan yang termasuk tuas jenis ini ialah lengan tangan kita, sekop pasir, pinset, penjepit roti, penjepit es, dan lain-lain.



8. Pasangan jenis tuas dan contohnya yang benar adalah …. A. tuas golongan pertama : pemotong kertas



B. tuas golongan kedua :strappler C. tuas golongan kedua : pemecah kemiri D. tuas golongan ketiga :jungkat-jungkit Jawaban : C



9. Seorang anak sedang mengungkit batu seperti terlihat pada gambar berikut.



Besarnya kuasa yang diperlukan anak untuk dapat mengungkit batu adalah …. A. 20 Newton B. 30 Newton C. 40 Newton D. 60 Newton Jawaban : C Pembahasan Diketahui: W= 360N Lk= 180cm Lb= 20cm Ditanya: F= …? Dijawab: W/F = Lk/Lb 360N/F = 180cm/20cm



180F= 7200N/180



F= 40N



10. Pada saat kita pergi ke pegunungan, maka jalan menuju ke pegunungan dibuat berkelok-kelok. Pembuatan jalan berkelok ini menggunakan prinsip …. A. bidang miring B. katrol C. tuas D. roda berporos Jawaban : A



11. Perhatikan gambar beberapa peralatan berikut!



Alat-alat yang bekerjanya berdasarkan prinsip bidang miring ditunjukkan oleh nomor …. A. (1) dan (2) B. (2) dan (3) C. (2) dan (4) D. (1) dan (3) Jawaban : D Pembahasan



2 dan 4 merupakan tuas, karena ada bagian beban, kuasa, dan titik tumpu. Beberapa jenis tuas lainnya adalah jungkat jungkit, gunting, pemotong kertas, dsb.



12. Perhatikan gambar bidang miring berikut!



Sebuah balok yang beratnya 150 Newton ditarik di atas bidang miring dengan gaya F seperti pada gambar. Besarnya gaya F adalah …. A. 60 Newton B. 90 Newton C. 200 Newon D. 250 Newton Jawaban : B Pembahasan Diketahui : W = 150 N alas bidang miring = 4 m tinggi bidang miring (h) = 3 m Ditanya : F = ….. ? Jawab : Panjang bidang miring (s) = √4² + 3² =√25 =5m



13. Sebuah drum dengan beban 100 Newton akan dinaikkan ke dalam bak truk dengan gaya 50 Newton menggunakan bidang miring. Besarnya keuntungan mekanik yang didapatkan adalah …. A. 1 B. 2 C. 4 D. 5 Jawaban : B Pembahasan Dik W = 100 N F = 50 N Dit : K. M. = … ? K. M. = W / F K. M = 100 / 50 K. M = 2



14. Fungsi utama dari katrol tetap adalah …. A. memperkecil gaya B. merubah arah gaya C. memperbesar gaya D. merubah bentuk gaya Jawaban : C



15. Perhatikan gambar berikut!



soal pesawat sederhana no 15 Sebuah beban seberat 40 Newton ditarik ke atas dengan katrol tetap seperti pada gambar. Jika gesekan tali dan berat katrol diabaikan, maka gaya kuasa minimum yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut adalah …. A. 12 Newton B. 15 Newton C. 30 Newton D. 40 Newton Jawaban : D Pembahasan Gaya kuasa minumum yang diperlukan untuk mengangkat adalah 40 N F = w = 40 karena katrol tetap memiliki keuntungan mekanik KM = 1



16. Berikut ini yang termasuk katrol dengan keuntungan mekanik 2 adalah ….



Jawaban : B 17. Keuntungan mekanik pada katrol majemuk ditentukan oleh …. A. jumlah katrol B. besarnya beban C. besarnya kuasa D. panjang lengan beban Jawaban : C



18. Penggunaan gear sepeda motor merupakan salah satu contoh dari penerapan prinsip …. A. bidang miring B. roda berporos C. tuas D. katrol Jawaban : B



19. Berikut ini bukan merupakan alat yang bekerjanya menggunakan prinsip roda berporos adalah …. A. sepatu roda B. gear sepeda



C. kursi roda D. kerekan bendera Jawaban : D



20. Di bawah ini yang merupakan contoh roda bersinggungan adalah …. A. roda sepeda yang dihubungkan rantai B. roda pada mobil truk C. mesin pada jam tangan D. roda pada bus Jawaban : C



Rabu, 23 september 2020



Soal No. 21 Cermati gambar bidang miring berikut ini.



Jika besar gaya F dalah 60 Newton, tentukan: a) keuntungan mekanik bidang miring b) berat beban Pembahasan a) keuntungan mekanik bidang miring KM = S/h S belum diketahui, temukan dengan pythagoras S =√(42 + 32) = √25 = 5 meter sehingga KM = 5/3 = 1,67



b) berat beban W = KM x F = 60 x 5/3 = 100 Newton



Soal No. 22



Seorang pekerja hendak menaikkan sebuah almari besi ke bak belakang truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar.



Jika massa almari 120 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s2, tentukan: a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari b) keuntungan mekanik bidang miring Pembahasan a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari F = h/S x W dimana h = tinggi bidang miring S = panjang sisi miring W = berat beban (Newton) Temukan berat almari lebih dulu W = m x g = 120 x 10 = 1200 N Sehingga F = h/S x W F = 1/2 x 1200 = 600 Newton Newto b) keuntungan mekanik bidang miring KM = W/F = 1200/600 = 2 atau bisa juga KM = S/h = 2/1 = 2 Soal No. 3



Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikkan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut



Tentukan: a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring Pembahasan a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok F = h/S x W F = 3/5 x 1200 = 720 Newton Gaya F kemudian dibagi ke dua buah tali, satu dipegang anak dan satu lagi terikat pada tonggak, sehingga F untuk anak saja adalah: Fanak = F : 2 =720 : 2 = 360 Newton b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring KM = W : Fanak = 1200 : 360 = 3,33



Soal No. 4



Seorang pekerja pada bangunan menaikkan pasir dengan cara seperti terlihat pada gambar berikut:



Tentukan gaya yang dikeluarkan oleh pekerja untuk beban seberat 50 N, dan keuntungan mekanik dari katrol! Pembahasan Katrol tetap seperti gambar diatas mempunyai KM = 1, sehingga F=W F = 50 N Keterangan : Kalo gaya yang diperlukan sama saja dengan berat benda yang diangkat, lantas dimana untungnya menggunakan katrol tetap? Katrol tetap seperti gambar diatas berfungsi untuk mengubah arah gaya, sehingga beban bisa naik ke atas dengan tarikan ke arah bawah. Di lapangan, menarik beban ke arah bawah melalui katrol terasa lebih mudah dari menarik beban langsung ke arah atas.



Soal No. 5 Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan seperti gambar berikut



Tentukan gaya yang diperlukan untuk menaikkan beban seberat 120 Newton! Pembahasan Perhatikan beban (katrol warna merah), 2 tali yang menariknya, sehingga F = W : 2 = 120 : 2 = 60 Newton



Soal No. 6 Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu.



Tentukan gaya yang diperlukan anak! Pembahasan Rumus untuk pengungkit atau tuas: F x Lk = W x Lb Dimana: Lk = panjang lengan kuasa atau lengan gaya, dihitung dari titik kerja gaya ke tumpu Lb = panjang lengan beban, dihitung dari titik beban hingga tumpu



sehingga: F x Lk = W x Lb



F x 180 = 360 x 20 F = 40 Newton



Soal No. 7 Perhatikan tuas di bawah ini.



Untuk menahan beban 600 Newton agar berada pada posisi seimbang, tentukan besar gaya F yang harus diberikan! Pembahasan Data dari soal: Lb = 1/2 meter Lk = 2 meter, perhatikan bukan 1 1/2 meter F x Lk = W x Lb F x (2) = 600 x (1/2) F = 150 Newton



Soal No. 8 Lihat gambar disamping!



Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban? A. 10 B. 20 N C. 30 N D. 40 N Pembahasan Perhatikan katrol warna merah tepat di atas beban, ada 3 tali yang menarik beban, sehingga F=W:3 F = 60 : 3 F = 20 Newton



Soal No. 9 Perhatikan gambar di samping!



Besar kuasa (F) adalah.... A. 200 N



B. 250 N C. 500 N D. 2000 N Pembahasan F x Lk = W x Lb F x (2) = 1000 x (0,5) F = 500 : 2 = 250 Newton



Soal No. 10 Perhatikan gambar!



Keuntungan mekanis dari tuas tersebut adalah.... A. 1 B. 1,5 C. 2,5 D. 10 Pembahasan Keuntungan mekanik dari sebuah tuas atau pengungkit bisa dicari dari dua cara sebagai berikut: KM = W/F atau dari rumus lainnya KM = Lk/Lb Jadi KM = W/F = 75/7,5 = 10 atau KM = Lk/Lb = 50/5 = 10 juga hasilnya,....



Soal No. 11 Seorang pegawai ingin memindahkan kotak yang beratnya 500 N ke atas truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar di bawah.



Bila tinggi truk 1,5 m, berapa besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak tersebut? A. 125 N B. 250 N C. 500 N D. 1500 N Pembahasan Data: w = 500 N h = 1,5 m s=3m



F =..... Menentukan gaya yang diperlukan pada bidang miring:



Soal No. 12 Suatu peti peralatan berat akan dinaikkan dengan menggunakan papan sebagai bidang miring seperti pada gambar berikut.



Agar gaya dorong setengah dari berat peti sesungguhnya, harus disediakan papan dengan panjang..... A. 5,0 m B. 7,5 m C. 10,0 m D. 12,5 m Pembahasan Data: h = 2,5 m F = 0,5 W s =..... dengan rumus bidang miring:



Sabtu, 26 september 2020



Soal No. 1 Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 12 Newton.



Kotak berpindah 4 meter ke kanan dari posisi semula. Tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut! Pembahasan Usaha = gaya x perpindahan W=FxS W = 12 x 4 W = 48 joule



Soal No. 2 Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya kepada balok adalah 680 joule, hitunglah besar perpindahan balok! Pembahasan Usaha = gaya x perpindahan W=FxS 680 = 40 x S S = 680 / 40 S = 17 meter



Soal No. 3 Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah benda dalam lintasan mendatar sejauh 13 meter sebesar 15,6 joule. Tentukan besar gaya yang harus diberikan pada benda!



Pembahasan Usaha = gaya x perpindahan W=FxS 15,6 = F x 13 F = 15,6 / 13 F = 1,2 Newton



Soal No. 4 Dua buah gaya masing-masing F1 = 10 N dan F2 = 5 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 5 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan W = (F1 + F2) x S W = (10 + 5) x 5 W = 15 x 5 W = 75 joule



Soal No. 5



Dua buah gaya masing-masing F1 = 15 N dan F2 = 7 N bekerja pada sebuah benda yang terletak pada suatu permukaan lantai. Jika benda berpindah ke kanan sejauh 6 meter, tentukan usaha yang dilakukan pada benda oleh kedua gaya tersebut!



Pembahasan W = (F1 − F2) x S W = (15 − 7) x 6 W=8x6 W = 48 joule



Soal No. 6 Usaha total yang dilakukan oleh dua buah gaya F1 dan F2 pada sebuah benda adalah 120 joule. Perhatikan gambar berikut



Jika perpindahan benda adalah 5 meter, tentukan besarnya gaya F2! Pembahasan W = (F1 − F2) x S 120 = (36 − F2) x 5 120 / 5 = 36 − F2 24 = 36 − F2 F2 = 36 − 24



F2 = 12 Newton



Soal No. 7 Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm.



Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan! Pembahasan Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian W = Δ Ep W=mxgxh W = 0,300 x 10 x 0,80 W = 2,4 joule



Soal No. 8



Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut! Pembahasan Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) : P=W/t dimana W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga! W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule Dengan demikian : P = W/t P = 1350 / 6 P = 225 watt



Soal No. 9 Dalam 2 menit sebuah lampu menggunakan energi listrik sebanyak 3000 joule. Tentukan daya lampu tersebut! Pembahasan Ubah menit menjadi detik, 2 menit = 120 detik P = W/t P = 3000 / 120 P = 25 watt



Soal No. 10



Perhatikan gambar!



Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak? Pembahasan Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol W = gaya x perpindahan = 0



Soal No. 11 Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut? A. 100 J B. 396 J C. 404 J D. 1600 J Pembahasan W=Fxs W = 400 x 4 W = 1600 joule



Soal No. 12



Perhatidangambar berikut!



Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah... A. 70 joule B. 90 joule C. 190 joule D. 7000 joule Pembahasan W = 50 X 1,4 = 70 joule