Bank Soal Fisika SMA Energi Potensial dan Gaya Konservatif

Diketahui:

Sistem yang diketahui.

Gaya $F=F$

Massa $m=5$ kg

Koefisien gesek $\mu=0,1$

Percepatan gravitasi $g=10$ m/s²

Ditanya:

Pernyataan yang benar $=?$

Dijawab:

Usaha suatu benda merupakan hasil kali dari gaya dengan perpindahan yang ditempuh oleh benda tersebut. Sehingga persamaannya dapat dituliskan seperti berikut.

$W=Fs$

1) Usaha dari titik A.

Kita gambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut jika dipindahkan dari titik A.

Untuk menghitung usaha suatu benda, arah gaya dan arah perpindahan harus pada sumbu yang sama. Jadi, dapat kita hitung seperti berikut.

$W=Fs$

$W=\left(f_{ges}+w\sin\theta\right)s$

Gaya gesek dapat dihitung dengan mengalikan koefisien gesek dengan gaya normalnya. Sehingga persamaannya dapat dituliskan menjadi seperti berikut.

$W=\left(N\mu+w\sin\theta\right)s$

Pada gambar gaya-gaya yang bekerja, kita tahu bahwa nilai gaya normal ($N$) sama dengan nilai $w\cos\theta$. Maka persamaannya menjadi seperti berikut.

$W=\left(w\cos\theta\mu+w\sin\theta\right)s$

$W=\left(mg\cos\theta\mu+mg\sin\theta\right)s$

$W=\left(\left(5\right)\left(10\right)\left(\frac{8}{10}\right)\left(0,1\right)+\left(5\right)\left(10\right)\left(\frac{6}{10}\right)\right)\left(10\right)$

$W=\left(4+30\right)\left(10\right)$

$W=\left(34\right)\left(10\right)$

$W=340$ J

2) Usaha dari titik B.

Kita gambarkan gaya yang bekerja pada sistem tersebut jika dipindahkan dari titik B.

Untuk menghitung usaha suatu benda, arah gaya dan arah perpindahan harus pada sumbu yang sama. Jadi, dapat kita hitung seperti berikut.

$W=Fs$

$W=ws$

$W=mgs$

$W=\left(5\right)\left(10\right)\left(6\right)$

$W=300$ J

Kita hitung selisihnya.

$\text{selisih}=W_{\text{A}}-W_{\text{B}}$

$\text{selisih}=340-300$

$\text{selisih}=40$ J

Jadi, pernyataan yang benar adalah selisih usaha yang dikerjakan untuk memindahkan balok dari posisi A ke puncak bidang miring dan usaha yang dikerjakan untuk memindahkan balok dari posisi B ke puncak bidang miring sebesar 40 J.