Bank Soal Fisika SMA Usaha, Energi, dan Daya

Diketahui:

Massa $m=2$ kg

Waktu $t=6$ s

Perpindahan $s=4$ m

Koefisien gesek kinetis $\mu_k=0,3$

Ditanya:

Usaha oleh gaya gesek $W_{\text{ges}}=?$

Dijawab:

Daya merupakan besaran vektor yang memiliki nilai dan arah. Daya dapat di definisikan sebagai usaha yang bekerja pada satuan waktu. Usaha suatu benda merupakan hasil kali dari gaya dengan perpindahan yang ditempuh oleh benda tersebut. Usaha merupakan besaran skalar yang hanya memiliki nilai dan tidak memiliki arah. Namun usaha dapat bernilai positif maupun negatif. Usaha akan bernilai positif jika arah gaya searah dengan arah perpindahan. Sebaliknya, usaha akan bernilai negatif jika arah gaya berlawanan dengan arah perpindahan.

Untuk menjawab soal tersebut, kita harus mengetahui gaya gesek yang dialami oleh balok tersebut.

$F_{\text{ges}}=N\mu_k$

Untuk bidang yang datar, nilai gaya normal $N$ sama dengan gaya beratnya $w$. Gaya berat suatu benda dapat dicari menggunakan persamaan $w=mg$, sehingga persamaannya dapat diganti menjadi $F_{\text{ges}}=mg\mu_k$.

$F_{\text{ges}}=mg\mu_k$

$F_{\text{ges}}=\left(2\right)\left(10\right)\left(0,3\right)$

$F_{\text{ges}}=6$ N

Kemudian kita cari usaha yang dilakukan oleh gaya gesek menggunakan persamaan usaha.

$W_{\text{ges}}​=-Fs$ (negatif karena arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah perpindahan benda.

$W_{\text{ges}}​=-\left(6\right)\left(4\right)$

$W_{\text{ges}}​=-24$ J

Kemudian kita cari daya yang dilakukan oleh gaya gesek menggunakan persamaan daya.

$P_{\text{ges}}=\frac{W_{\text{ges}}}{t}$

$P_{\text{ges}}=-\frac{24}{6}$

$P_{\text{ges}}=-4$ J/s (negatif menandakan bahwa arahnya berlawanan dengan arah perpindahan benda).

Jadi, besar daya yang dilakukan gaya gesek selama balok tersebut berpindah adalah $4$ J/s.