Jawaban:

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan prinsip energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Kita dapat menghitung perubahan energi kinetik dan perubahan energi potensial gravitasi, dan kemudian menjumlahkannya untuk mendapatkan usaha yang terjadi pada benda saat mencapai dasar bidang miring.

Pertama, kita akan menghitung kecepatan benda saat mencapai dasar bidang miring. Karena tidak ada gaya gesek kinetik yang bekerja pada benda, energi mekanik benda (yang terdiri dari energi kinetik dan energi potensial gravitasi) akan tetap konstan sepanjang pergerakan benda.

Maka:

Energi kinetik awal = Energi kinetik akhir + Energi potensial gravitasi akhir

1/2 * m * v_awal^2 = 1/2 * m * v_akhir^2 + m * g * h

Kita ingin mencari v_akhir. Kita tahu bahwa v_awal = 2 m/s, g = 10 m/s^2, h = 0. Sehingga:

1/2 * m * (2 m/s)^2 = 1/2 * m * v_akhir^2 + m * 10 m/s^2 * 0

m * 2^2/2 = 1/2 * m * v_akhir^2

v_akhir = sqrt(2 * 2^2) = 2 * sqrt(2) m/s

Kemudian, kita dapat menghitung perubahan energi kinetik dan perubahan energi potensial gravitasi:

ΔEK = 1/2 * m * v_akhir^2 - 1/2 * m * v_awal^2

ΔEP = m * g * h

Substitusi nilai-nilai yang diketahui:

ΔEK = 1/2 * 1kg * (2 * sqrt(2) m/s)^2 - 1/2 * 1kg * (2 m/s)^2

ΔEK = 4J

ΔEP = 1kg * 10 m/s^2 * 0

ΔEP = 0J

Jadi, usaha yang terjadi pada benda saat mencapai dasar bidang miring adalah ΔEK + ΔEP = 4J + 0J = 4J.