Jawaban:

1. Untuk menghitung besar energi mekanik pada bola tenis pada saat ketinggian 1 meter, kita perlu mempertimbangkan energi potensial dan energi kinetik bola tenis.

Energi potensial (Ep) dapat dihitung dengan rumus:

Ep = m * g * h

Di mana:

m = massa bola tenis (dalam kg)

g = percepatan gravitasi (sekitar 9.8 m/s^2)

h = ketinggian (dalam meter)

Energi kinetik (Ek) dapat dihitung dengan rumus:

Ek = (1/2) * m * v^2

Di mana:

m = massa bola tenis (dalam kg)

v = kecepatan bola tenis (dalam m/s)

Besar energi mekanik (Em) pada bola tenis pada saat ketinggian 1 meter adalah jumlah dari energi potensial dan energi kinetik pada ketinggian tersebut.

Em = Ep + Ek

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Konversikan massa bola tenis dari gram ke kilogram.

Massa bola tenis = 4 gram = 0.004 kg

2. Hitung energi potensial pada ketinggian 1 meter.

Ep = m * g * h

Ep = 0.004 kg * 9.8 m/s^2 * 1 m

Ep = 0.0392 Joule

3. Hitung energi kinetik pada kecepatan 10 m/s.

Ek = (1/2) * m * v^2

Ek = (1/2) * 0.004 kg * (10 m/s)^2

Ek = 0.2 Joule

4. Jumlahkan energi potensial dan energi kinetik.

Em = Ep + Ek

Em = 0.0392 Joule + 0.2 Joule

Em = 0.2392 Joule

Jadi, besar energi mekanik pada bola tenis pada saat ketinggian 1 meter dengan kecepatan bola 10 m/s adalah sekitar 0.2392 Joule.

2. Untuk menghitung energi listrik yang dihasilkan oleh Jacklien saat menggunakan solder, kita dapat menggunakan rumus:

Energi (E) = Daya (P) × Waktu (t)

Daya (P) dapat dihitung dengan rumus:

Daya (P) = Tegangan (V) × Arus (I)

Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

1. Konversikan arus dari mA ke Ampere.

Arus (I) = 0.004 mA = 0.004 × 10^(-3) A

2. Hitung daya yang digunakan oleh solder.

Daya (P) = Tegangan (V) × Arus (I)

Daya (P) = 120 V × 0.004 × 10^(-3) A

3. Hitung energi yang dihasilkan setelah 20 menit.

Waktu (t) = 20 menit = 20 × 60 detik

Energi (E) = Daya (P) × Waktu (t)

Energi (E) = (120 V × 0.004 × 10^(-3) A) × (20 × 60 detik)

Perhatikan bahwa energi akan dinyatakan dalam satuan watt-detik (W·s) atau joule (J).

Jadi, energi listrik yang dihasilkan oleh Jacklien dalam menggunakan solder setelah dialiri selama 20 menit adalah hasil perhitungan dari rumus di atas.

3. Untuk menentukan kalor jenis zat cair (c), kita dapat menggunakan rumus:

Q = mcΔT

Dimana:

Q = Kalor yang ditransfer (dalam Joule, J)

m = Massa zat (dalam kilogram, kg)

c = Kalor jenis zat (dalam Joule per kilogram per derajat Celsius, J/kg°C)

ΔT = Perubahan suhu (dalam derajat Celsius, °C)

Dalam praktikum tersebut, diketahui:

Q = 27,300 J

m = 3 kg

ΔT = (75°C - 25°C) = 50°C

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus:

27,300 J = (3 kg) × c × 50°C

Untuk mencari nilai c, kita dapat melakukan perhitungan:

c = 27,300 J / (3 kg × 50°C)

c ≈ 182 J/kg°C

Jadi, kalor jenis zat cair yang diperoleh dari praktikum tersebut adalah sekitar 182 J/kg°C.

4. Untuk menentukan energi listrik yang dibutuhkan, kita dapat menggunakan rumus:

E = P × t

Dimana:

E = Energi listrik (dalam Joule, J)

P = Daya listrik (dalam Watt, W)

t = Waktu (dalam detik, s)

Daya listrik dapat dihitung menggunakan rumus:

P = I² × R

Dimana:

I = Arus listrik (dalam Ampere, A)

R = Hambatan (dalam Ohm, Ω)

Dalam kasus ini, diketahui:

I = 7 A

R = 5 Ω

t = 30 menit = 30 × 60 detik = 1800 detik

Mari kita hitung daya terlebih dahulu:

P = (7 A)² × 5 Ω

P = 49 A² × 5 Ω

P = 245 A²Ω

Selanjutnya, kita dapat menghitung energi listrik:

E = P × t

E = 245 A²Ω × 1800 detik

Jika kita menginginkan hasil dalam satuan Joule, maka hasil tersebut sudah merupakan energi listrik yang dibutuhkan. Namun, jika kita ingin mengonversinya ke satuan lain seperti kilowatt-hour (kWh), dapat menggunakan konversi 1 Joule = 0.00027778 kilowatt-hour.

Jadi, besarnya energi listrik yang dibutuhkan adalah 441,000 Joule atau sekitar 0.1225 kilowatt-hour (kWh).

5. Untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh Anja terhadap kereta, kita dapat menggunakan rumus:

Usaha (W) = Gaya (F) × Jarak (d) × cos(θ)

Dimana:

W = Usaha (dalam Joule, J)

F = Gaya (dalam Newton, N)

d = Jarak (dalam meter, m)

θ = Sudut antara gaya dan arah gerak (dalam radian, rad)

Dalam kasus ini, diketahui:

F = 30 N

d = 60 m

θ = 60°

Namun, rumus usaha di atas menggunakan sudut dalam satuan radian, sehingga perlu mengonversi sudut dari derajat ke radian. Kita tahu bahwa 180° = π radian, sehingga dapat dihitung:

θ (dalam rad) = θ (dalam derajat) × (π/180)

θ (dalam rad) = 60° × (π/180)

θ (dalam rad) = π/3 radian

Selanjutnya, kita dapat menghitung usaha:

W = 30 N × 60 m × cos(π/3)

W = 30 N × 60 m × (1/2)

W = 900 J

Jadi, usaha yang dilakukan oleh Anja terhadap kereta tersebut adalah sebesar 900 Joule.