USAHA DAN ENERGI, DINAMIKA PARTIKEL, FLUIDA DINAMIS, DAYA

1. Sebuah air terjun setinggi 100 m menumpahkan air melalui sebuah pipa dengan luas penampang 1,3 m². Laju aliran air yang melalui pipa adalah 2 m/s. Tentukan energi yang dihasilkan air terjun tiap sekon yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin di dasar air terjun!  

2. Sebuah benda meluncur pada permukaan datar dengan kecepatan v = 4 m/s. kemudian benda naik pada bidang miring dengan kemiringan 30°. Bila tidak ada ukiran antara benda dan bidang luncur, tentukan panjang lintasan benda pada bidang miring!

3. Seseorang yang bermassa 60 kg menaiki tangga selama 4 sekon. Apabila ketinggian vertikal tangga tersebut adalah 4 meter, hitunglah daya orang itu dalam satuan watt dan besarnya energi yang dibutuhkan untuk menaiki tangga! (g = 10 m/s²)  

4. Perhatikan gambar berikut! Sebuah benda jatuh bebas dari posisi A seperti pada gambar di atas. Hitunglah perbandingan energi potensial dan energi kinetik ketika sampai di B.

5. Sebuah balok ditahan di puncak pada bidang miring seperti gambar di samping. Ketika dilepas, balok meluncur sepaniang bidang miring. Hitunglah kecepatan balok ketika tiba di dasar bidang miring!

————————

1 ]

h = 100 m

A = 1,3 m²

v = 2 m/s

ρ = 1000 kg/m³

g = 10 m/s²

W/t = __ ?

energi per detik

W/t = Q ρ g h

W/t = A v ρ g h

W/t = 1,3 × 2 × 1000 × 10 × 100

W/t = 2.600.000 J/s ✔

atau

W/t = 2.600 kJ/s ✔

2 ][

v₀ = 4 m/s

θ = 30° ➡ sin θ = ½

g = 10 m/s²

h₀ = 0

vₜ = 0 (saat di puncak bidang miring)

S = __ ?

Hukum kekekalan energi mekanik

Em₀ = Em₁

0 + Ek₀ = Ep₁ + 0

½ m v₀² = m g h₁

½ v₀² = g h₁

½ × 4² = 10 × h₁

h₁ = 0,8 m

panjang lintasan

S = h₁ / sin θ

S = 0,8 / ½

S = 1,6 m ✔

3 ][

m = 60 kg

g = 10 m/s²

h = 4 m

t = 4 s

P = __ ?

daya orang tsb

P = W / t

P = m g h / t

P = 60 × 10 × 4 / 4

P = 600 W ✔

4 ][

hA = h

hB = ⅓ h

vA = 0

g = 10 m/s²

Em A = Em B

Ep A + Ek A = Ep B + Ek B

m g hA + 0 = m g hB + EkB

Ek B = m g (hA - hB)

Ek B = 10 m (hA - ⅓ h)

Ek B = ²⁰/₃ mh  

Ep B = m g hB

Ep B = 10 m (⅓ h)

Ep B = ¹⁰/₃ mh

Ep B : Ek B = __ ?

perbandingan energi potensial dan kinetik di titik B

Ep B : Ek B = ¹⁰/₃ mh : ²⁰/₃ mh  

Ep B : Ek B = 1 : 2 ✔

5 ][

h₀ = 5 m

v₀ = 0

h₁ = 0

g = 10 m/s²

v₁ = __ ?

kecepatan di dasar bidang miring

Em₀ = Em₁

mgh₀ + 0 = 0 + ½ m v₁²

g h₀ = ½ v₁²

10 × 5 = ½ × v₁²

v₁² = 100

v₁ = 10 m/s ✔