1. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
BAB 5
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
BAB 5 ENERGI, USAHA, DAN DAYA
STANDAR KOMPETENSI : Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan
mekanika benda titik KOMPETENSI DASAR • Setelah pembelajaran, kamu dapat
menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan
energi mekanik • Setelah pembelajaran, kamu dapat menerapkan hukum kekekalan
energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari
•
Sepeda motor memerlukan bahan bakar bensin untuk dapat bergerak di jalan.
Setelah mesin dihidupkan gaya mesin mendorong sepeda motor bergerak. Selama
berpindah tempat dikatakan sepeda motor melakukan usaha. Usaha sepeda motor
adalah perubahan energi kinetik yang dilakukan sepeda motor. Busur yang
terentang mengandung energi potensial. Ketika anak panah dilepaskan, energi
potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik yang dipakai anak panah untuk
bergerak. Hukum kekekalan energi mekanik dipenuhi oleh anak panah selama
bergerak. Energi dan usaha adalah besaran yang belum terukur waktunya. Daya
sudah menyertakan kuantitas waktu karena daya adalah energi tiap satuan waktu.
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
1

2. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd. Gerbang
Tujuan mempelajari usaha dan energi adalah agar kalian dapat membedakan konsep
energi, usaha, dan daya serta mampu mencari hubungan antara usaha dan perubahan
energi, sehingga dapat bermanfaat bagi kehidupan sehari-hari.
Matahari sebagai sumber energi utama sangat dibutuhkan bagi segala kehidupan di
bumi. Energi matahari dapat ditangkap secara langsung oleh solar sel. Aliran
konveksi udara dapat menyebabkan angin yang dapat memutarkan kincir angin.
Energi putaran kincir dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin-mesin penggilingan
atau bahkan turbin pembangkit listrik. Di Indonesia yang kaya akan gunung api
dapat memanfaatkan energi panas bumi (geotermal) yang melimpah untuk mencukupi
kebutuhan energinya .
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
2

3. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
A.
Usaha
Perhatikanlah gambar orang yang sedang menarik balok sejaruh d meter! Orang
tersebut dikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Namun perhatikan pula orang
yang mendorong dinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding
tembok dikatakan tidak melakukan usaha atau kerja. Meskipun orang tersebut
mengeluarkan gaya tekan yang sangat besar, namun karena tidak terdapat
perpindahan kedudukan dari tembok, maka orang tersebut dikatakan tidak melakukan
kerja.
Gambar: Usaha akan bernilai bila ada perpindahan
Kata kerja memiliki berbagai arti dalam bahasa sehari-hari, namun dalam fisika
kata kerja diberi arti yang spesifik untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan
gaya ketika gaya itu bekerja pada suatu benda. Kata  kerja  dalam fisika
disamakan dengan kata usaha. Kerja atau Usaha secara spesifik dapat juga
didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang
sejajar dengan perpindahan. Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh s,
maka gaya F melakukan usaha sebesar W, yaitu F α
x
F cos α
s Persamaan usaha dapat dirumuskan sebagai berikut. W = ΣF . s W F s = usaha
(joule) = gaya yang sejajar dengan perpindahan (N) = perpindahan (m)
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
3

4. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Jika suatu benda melakukan perpindahan sejajar bidang horisontal, namun gaya
yang diberikan membentuk sudut α terhadap
perpindahan, maka besar usaha yang dikerjakan pada benda adalah : W = F . cos α
. s Kerja Mandiri 1. Sebuah benda meluncur di atas papan kasar sejauh 5 m,
mendapat perlawanan gesekan dengan papan sebesar 180 newton. Berapa besarnya
usaha dilakukan oleh benda tersebut. 2. Gaya besarnya 60 newton bekerja pada
sebuah gaya. Arah gaya membentuk sudut 30o dengan bidang horizontal. Jika benda
berpindah sejauh 50 m. Berapa besarnya usaha ? Lalu bagaimana menentukan
besarnya usaha, jika gaya yang diberikan tidak teratur. Sebagai misal, saat 5
sekon pertama, gaya yang diberikan pada suatu benda membesar dari 2 N menjadi 8
N, sehingga benda berpindah kedudukan dari 3 m menjadi 12 m. Untuk menentukan
kerja yang dilakukan oleh gaya yang tidak teratur, maka kita gambarkan gaya yang
sejajar dengan perpindahan sebagai fungsi jarak s. Kita bagi jarak menjadi
segmen-segmen kecil  s. Untuk setiap segmen, rata-rata gaya ditunjukkan dari
garis putus-putus. Kemudian usaha yang dilakukan merupakan luas persegi panjang
dengan lebar  s dan tinggi atau panjang F. Jika kita membagi lagi jarak
menjadi lebih banyak segmen,  s dapat lebih kecil dan perkiraan kita mengenai
kerja yang dilakukan bisa lebih akurat. Pada limit  s mendekati nol, luas
total dari banyak persegi panjang kecil tersebut mendekati luas dibawah kurva.
Jadi usaha yang dilakukan oleh gaya yang tidak beraturan pada waktu memindahkan
sebuah benda antara dua titik sama dengan luas daerah di bawah kurva. Pada
contoh di samping : W = ½ . alas . tinggi W = ½ . ( 12   3 ) . ( 8   2 ) W
= 27 joule
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
4

5. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Kerja Kelompok Lakukan diskusi tentang besar usaha yang dilakukan suatu benda,
jika lintasan tempuh yang dilakukan benda berbeda-beda! Buatlah argumen yang
dapat menunjukkan alasanalasan yang dikemukaan, baik dalam bentuk narasi maupun
dalam bentuk diagram dan gambar!
B.
Energi
Energi merupakan salah satu konsep yang penting dalam sains. Meski energi tidak
dapat diberikan sebagai suatu definisi umum yang sederhana dalam beberapa kata
saja, namun secara tradisional, energi dapat diartikan sebagai suatu kemampuan
untuk melakukan usaha atau kerja. Untuk sementara suatu pengertian kuantitas
energi yang setara dengan massa suatu benda kita abaikan terlebih dahulu, karena
pada bab ini, hanya akan dibicarakan energi dalam cakupan mekanika klasik dalam
sistem diskrit. Cobalah kalian sebutkan beberapa jenis energi yang kamu kenal !
Apakah energienergi yang kalian kenal bersifat kekal, artinya ia tetap ada namun
dapat berubah wujud ? Jelaskanlah salah satu bentuk energi yang kalian kenali
dalam melakukan suatu usaha atau gerak! Beberapa energi yang akan dibahas dalam
bab ini adalah sebagai berikut. 1. Energi Potensial Energi potensial adalah
energi yang berkaitan dengan kedudukan suatu benda terhadap suatu titik acuan.
Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuan ketinggian suatu
benda. Misalkan sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.
m g
h
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan: Ep = m . g . h Ep m g h = energi
potensial (joule) = massa (joule) = percepatan gravitasi (m/s2) = ketinggian
terhadap titik acuan (m) 5
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

6. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Persamaan energi seperti di atas lebih tepat dikatakan sebagai energi potensial
gravitasi. Di samping energi potensial gravitasi, juga terdapat energi potensial
pegas yang mempunyai persamaan: Ep = ½ . k.  x2 Ep = k =  x = F= (N) atau
Ep = ½ . F .  x
energi potensial pegas (joule) konstanta pegas (N/m) pertambahan panjang (m)
gaya yang bekerja pada pegas
Gambar: Mobil mainan memanfaatkan energi pegas diubah menjadi energi kinetik
Di samping energi potensial pegas, juga dikenal energi potensial gravitasi
Newton, yang berlaku untuk semua benda angkasa di jagad raya, yang dirumuskan:
Ep =   G Ep M .m r
= energi potensial gravitasi Newton (joule) selalu bernilai negatif. Hal ini
menunjukkan bahwa untuk memindahkan suatu benda dari suatu posisi tertentu ke
posisi lain yang jaraknya lebih jauh dari pusat planet diperlukan sejumlah
energi (joule)
M m r G 2.
= massa planet (kg) = massa benda (kg) = jarak benda ke pusat planet (m) =
tetapan gravitasi universal = 6,672 x 10-11 N.m2/kg2 Energi Kinetik
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
6

7. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerakan suatu benda. Jadi,
setiap benda yang bergerak, dikatakan memiliki energi kinetik. Meski gerak suatu
benda dapat dilihat sebagai suatu sikap relatif, namun penentuan kerangka acuan
dari gerak harus tetap dilakukan untuk menentukan gerak itu sendiri. Persamaan
energi kinetik adalah : Ek = ½ m v2 Ek m v = energi kinetik (joule) = massa
benda (kg) = kecepatan gerak suatu benda (m/s)
Gambar: Energi kimia dari bahan bakar diubah menjadi energi kinetik oleh mobil
3.
Energi Mekanik Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki benda, sehingga
energi mekanik
dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan: Em = Ep + Ek Energi mekanik sebagai
energi total dari suatu benda bersifat kekal, tidak dapat dimusnahkan, namun
dapat berubah wujud, sehingga berlakulah hukum kekekalan energi yang dirumuskan:
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 Mengingat suatu kerja atau usaha dapat terjadi manakala
adanya sejumlah energi, maka perlu diketahui, bahwa berbagai bentuk perubahan
energi berikut akan menghasilkan sejumlah usaha, yaitu: W= W= W= W= W= W= F.s m
g (h1   h2) Ep1   Ep2 ½ m v22   ½ m v12 ½ F  x ½ k  x2 7
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

8. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Keterangan : W F m g = usaha (joule) = gaya (N) = massa benda (kg) = percepatan
gravitasi (umumnya 10 m/s2 untuk di bumi, sedang untuk di planet lain dinyatakan
dalam persamaan g = G h1 h2 v1 v2 k  x = ketinggian awal (m) = ketinggian
akhir (m) = kecepatan awal (m) = kecepatan akhir (m) = konstanta pegas (N/m) =
pertambahan panjang (m) M ) r2
Ep1 = energi potensial awal (joule) Ep2 = energi potensial akhir (joule) Dengan
mengkombinasi persamaan-persamaan di atas, maka dapat ditentukan berbagai nilai
yang berkaitan dengan energi. Di samping itu perlu pula dicatat tentang
percobaan James Prescott Joule, yang menyatakan kesetaraan kalor   mekanik.
Dari percobaannya Joule menemukan hubungan antara satuan SI joule dan kalori,
yaitu : 1 kalori = 4,185 joule atau 1 joule = 0,24 kalor
Tugas Mandiri
Carilah berbagai bentuk energi dan sumber-sumbernya beserta contoh-contohnya.
Presentasikan di depan kelas beberapa bentuk energi yang ada di alam semesta.
Kemukakan pula cara memanfaatkan energi tersebut dan uraikan kelebihan serta
kekurangan dari bentuk energi yang kamu presentasikan!
C. Kaitan Antara Energi dan Usaha
Teorema usaha-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja
dapat ditentukan sebagai berikut. W = F.s W = m a.s W = ½ m.2as Karena v22 =
v21 + 2as dan 2as = v22 - v21 maka W = ½ m (v22 - v21)
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
8

9. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
W = ½ m v22 - ½ m v21 W =  Ek Sedangkan teorema kerja-energi apabila dalam
sistem hanya berlaku energi potensial gravitasi saja dapat ditentukan sebagai
berikut. W =  Ep W = mgh2 - mgh1 Sehingga dapat diberlakukan persamaan umum
sebagai berikut;   F . s =  Ek =  Ep Untuk berbagai kasus dengan beberapa
gaya dapat ditentukan resultan gaya sebagai berikut. • Pada bidang datar vo fk
S
- fk . s = ½ m (Vt2   Vo2)
vo α fk F cos α - fk . s • Pada bidang miring S = ½ m (Vt2   Vo2) F
vo
w sin α
N
S
fk
α w w cos α
- w sin α - fk . s Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
= ½ m (Vt2   Vo2) 9

10. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
F vo
w sin α
N
β F cos β
S
fk
α w w cos α
(F cos β - w sin α - fk) . s Kerja Mandiri
= ½ m (Vt2   Vo2)
1. Gaya besarnya 80 newton bekerja pada benda massanya 50 3 kg. Arah gaya
membentuk sudut 30o dengan horizontal. Hitung kecepatan benda setelah berpindah
sejauh 10 m.
D.
Daya
Daya adalah kemampuan untuk mengubah suatu bentuk energi menjadi suatu
bentuk energi lain. Sebagai contoh, jika terdapat sebuah lampu 100 watt yang
efisiensinya 100 %, maka tiap detik lampu tersebut akan mengubah 100 joule
energi listrik yang memasuki lampu menjadi 100 joule energi cahaya. Semakin
besar daya suatu alat, maka semakin besar kemampuan alat itu mengubah suatu
bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Kerja Kelompok Percobaan Tujuan:
Menunjukkan adanya perubahan suatu bentuk energi menjadi energi lain. Metode
pelaksanaan: Tempelkan sebuah pegas pada balok yang cukup besar, kemudian di
ujung pegas diberi bola kecil. Semua benda di lantai, maka saat bola kecil
ditarik dan kemudian dilepaskan, selidikilah perubahan energi apa saja yang
terjadi dalam percobaan tersebut. Jika seluruh energi yang masuk diubah menjadi
energi dalam bentuk lain, maka dikatakan efisiensi alat tersebut adalah 100 %
dan besar daya dirumuskan: P= P W t = daya (watt) 10
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

11. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
W t = usaha (joule) = waktu (s) Namun mengingat dalam kehidupan sehari-hari
sukar ditemukan kondisi ideal, maka dikenallah konsep efisiensi. Konsep
efisiensi yaitu suatu perbandingan antara energi atau daya yang dihasilkan
dibandingkan dengan usaha atau daya masukan. Efisiensi dirumuskan sebagai
berikut. η η = Wout x 100 % Win atau η= Pout x 100 % Pin
= efisiensi (%)
Wout = usaha yang dihasilkan (joule) Win = usaha yang dimasukkan atau diperlukan
(joule) Pout Pin = daya yang dihasilkan (watt) = daya yang dimasukkan atau
dibutuhkan (watt)
Kerja Mandiri Selesaiakan permasalahan berikut ini! Berilah gambaran singkat
tentang ilustrasi berikut ini! Bergantung pada faktor apa sajakah usaha bangsa
Mesir primitif dalam membengun piramid? Berapa daya yang dibutuhkan? Jelaskan
pula efisiensinya!
F
 x
F
Perhatikan contoh-contoh soal berikut! Contoh: 1) Sebuah balok bermassa 1 kg di
atas lantai licin. Jika gaya mendatar 2 N digunakan untuk menarik balok, maka
tentukan usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m!
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
11

12. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Penyelesaian: W W W = =2 . 3 = 6 joule F.s
2) Sebuah balok bermassa 5 kg di atas lantai licin ditarik gaya 4 N membentuk
sudut 60° terhadap bidang horisontal. Jika balok berpindah sejauh 2 m, maka
tentukan usaha yang dilakukan! Penyelesaian: W W W = F . s . cos α = 4 . 2 .
cos 60° = 4 joule
3) Sebuah benda diberi gaya dari 3 N hingga 8 N dalam 5 sekon. Jika benda
mengalami perpindahan dari kedudukan 2 m hingga 10 m, seperti pada grafik, maka
tentukan usaha yang dilakukan! Penyelesaian: Usaha = luas trapesium Usaha =
jumlah garis sejajar x ½ . tinggi Usaha = ( 3 + 8 ) x ½ . ( 10   2 ) Usaha =
44 joule 4) Buah kelapa bermassa 2 kg berada pada ketinggian 8 m. Tentukan
energi potensial yang dimilikibuah kelapa terhadap permukaan bumi! Penyelesaian:
Ep = m . g . h Ep = 2 . 10 . 8 Ep = 160 N 5) Sebuah sepeda dan penumpangnya
bermassa 100 kg. Jika kecepatan sepeda dan penumpannya 72 km/jam, tentukan
energio kinetik yang dilakukan pemiliki sepeda! Penyelesaian: Ek = ½ . m . v2
Ek = ½ . 100 . 202 Ek = 20.000 joule 6) Sebuah pegas dengan konstanta pegas 200
N/m diberi gaya sehingga meregang sejauh 10 cm. Tentukan energi potensial pegas
yang dialami pegas tersebut! Penyelesaian: Ep = ½ . k .  x2 ( v = 72 km/jam =
72 x 1000 m / 3600s)
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
12

13. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Ep = ½ . 200 . 0,12 Ep = ½ joule 7) Suatu benda pada permukaan bumi menerima
energi gravitasi Newton sebesar 10 joule. Tentukan energi potensial gravitasi
Newton yang dialami benda pada ketinggian satu kali jari-jari bumi dari
permukaan bumi! Penyelesaian: E p2 E p1 E p2 E p1 E p2 10 M .m r22 = M .m ∈G 2
r1 ∈G = = r12 r22 r12 (2r1 ) 2 10 = 2,5 joule 4
E p2 =
8) Buah kelapa 4 kg jatuh dari pohon setinggi 12,5 m. Tentukan kecepatan kelapa
saat menyentuh tanah! Penyelesaian: Kelapa jatuh memiliki arti jatuh bebas,
sehingga kecepatan awalnya nol. Saat jatuh di tanah berarti ketinggian tanah
adalah nol, jadi: m.g.h1 + ½ . m v12 = m.g.h2 + ½ . m . v22 jika semua ruas
dibagi dengan m maka diperoleh : g.h1 + ½ .v12 = g.h2 + ½ . v22 10.12,5 + ½ .
02 = 10 . 0 + ½ .v22 125 + 0 = 0 + ½ v22 v2 = 250
v2 = 15,8 m/s
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
13

14. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
9) Sebuah benda jatuh dari ketinggian 4 m, kemudian melewati bidang lengkung
seperempat lingkaran licin dengan jari-jari 2 m. Tentukan kecepatan saat lepas
dari bidang lengkung tersebut! Penyelesaian : Bila bidang licin, maka sama saja
dengan gerak jatuh bebas buah kelapa, lintasan dari gerak benda tidak perlu
diperhatikan, sehingga diperoleh : m.g.h1 + ½ . m v12 = m.g.h2 + ½ . m . v22
g.h1 + ½ .v12 = g.h2 + ½ . v22 10.6 + ½ .02 = 10 . 0 + ½ .v22 60 + 0 = 0 +
½ v22 v2 = 120 v2 = 10,95 m/s 10) Sebuah mobil yang mula-mula diam, dipacu
dalam 4 sekon, sehingga mempunyai kecepatan 108 km/jam. Jika massa mobil 500 kg,
tentukan usaha yang dilakukan! Penyelesaian: Pada soal ini telah terdapat
perubahan kecepatan pada mobil, yang berarti telah terjadi perubahan energi
kinetiknya, sehingga usaha atau kerja yang dilakukan adalah : W W W = ½ m v22
∈ ½ m v12 = ½ . 500 . 303 ∈ ½ . 500 . 02 = 225.000 joule ( catatan : 108
km/jam = 30 m/s)
11) Tentukan usaha untuk mengangkat balok 10 kg dari permukaan tanah ke atas
meja setinggi 1,5 m! Penyelesaian: Dalam hal ini telah terjadi perubahan
kedudukan benda terhadap suatu titik acuan, yang berarti telah terdapat
perubahan energi potensial gravitasi, sehingga berlaku persamaan: W W W = m g
(h1 ∈ h2) = 10 . 10 . (0 ∈ 1,5) = ∈ 150 joule
Tanda (∈ ) berarti diperlukan sejumlah energi untuk mengangkat balok tersebut.
12) Sebuah air terjun setinggi 100 m, menumpahkan air melalui sebuah pipa dengan
luas penampang 0,5 m2. Jika laju aliran air yang melalui pipa adalah 2 m/s, maka
tentukan energi yang dihasilkan air terjun tiap detik yang dapat digunakan untuk
menggerakkan turbin di dasar air terjun! Penyelesaian:
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
14

15. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Telah terjadi perubahan kedudukan air terjun, dari ketinggian 100 m menuju ke
tanah yang ketinggiannya 0 m, jadi energi yang dihasilkan adalah : W = m g (h1
∈ h2) (Q = debit air melalui pipa , A = luas penampang , v = laju Untuk
menentukan massa air terjun tiap detik adalah: Q = A.v aliran air) Q = 0,5 . 2 Q
= 1 m3/s Q= 1 = V t V 1 m V = = m 1 1000 kg (V = volume, t = waktu, dimana t = 1
detik)
V = 1 m3 ψ = (ψ = massa jenis air = 1000 kg/m3, m = massa air)
1000 m W W W
= m g (h1 ∈ h2) = 1000 . 10 . (100 ∈ 0) = 1.000.000 joule
13) Sebuah peluru 20 gram ditembakkan dengan sudut elevasi 30° dan kecepatan
awal 40 m/s. Jika gaya gesek dengan udara diabaikan, maka tentukan energi
potensial peluru pada titik tertinggi! Penyelesaian: Tinggi maksimum peluru
dicapai saat vy = 0 sehingga : vy 0 t y y y Ep Ep Ep = = =2 s = vo . sin α . t
∈ ½ . g . t2 = 40 . sin 30° . 2 ∈ ½ . 10 . 22 = 20 m =m . g . h = 0,02 .
10 . 20 = 4 joule 15 (y dapat dilambangkan h, yang berarti ketinggian) (20 gram
= 0,02 kg) vo sin α ∈ g .t 40 . sin 30° ∈ 10 . t
Sehingga tinggi maksimum peluru adalah :
Jadi energi potensialnya :
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

16. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
14) Sebuah benda bermassa 0,1 kg jatuh bebas dari ketinggian 2 m ke hamparan
pasir. Jika benda masuk sedalam 2 cm ke dalam pasir kemudian berhenti, maka
tentukan besar gaya rata-rata yang dilakukan pasir pada benda tersebut!
Penyelesaian: Terjadi perubahan kedudukan, sehingga usaha yang dialami benda: W
W W W = m g (h1 ∈ h2) = 0,1 . 10 . (2 ∈ 0) = 2 joule =- F . s ( 2 cm = 0,02
m)
2 = - F . 0,02 F = - 100 N
tanda (-) berarti gaya yang diberikan berlawanan dengan arah gerak benda! 15)
Sebuah mobil bermassa 1 ton dipacu dari kecepatan 36 km/jam menjadi berkecepatan
144 km/jam dalam 4 sekon. Jika efisiensi mobil 80 %, tentukan daya yang
dihasilkan mobil! Penyelesaian: Terjadi perubahan kecepatan, maka usaha yang
dilakukan adalah: W
m/s)
= ½ m v22 ∈ ½ m v12 (1 ton = 1000 kg, 144 km/jam = 40 m/s, 36 km/jam = 10 =
½ 1.000 .(40)2 ∈ ½ 1.000 . (10 )2 = 750.000 joule = = W t 750.000 4 Pout Pin
Pout 187.500
W W P P P η
= 187.500 watt =
80 % = Pout
= 150.000 watt
Soal-soal Ulangan 5
Soal-soal Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang paling tepat!
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
16

17. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
1. Sebuah balok ditarik di atas lantai dengan gaya 25 N mendatar sejauh 8 m.
Usaha yang dilakukan pada balok adalah ... . a. 25 joule b. 50 joule c. 100
joule 2. Gaya 40 N digunakan untuk menarik sebuah benda pada lantai datar. Jika
tali yang digunakan untuk menarik benda membentuk sudut 45°, sehingga benda
berpindah sejauh 4∈2 m, maka besar usaha yang dilakukan adalah ... . a. 40
joule b. 120 joule c. 160 joule 3. Sebuah mobil mainan mempunyai kedudukan yang
ditunjukkan oleh grafik pada gambar berikut. d. 210 ∈2 joule e. 450 ∈2 joule
d. 200 joule e. 250 joule
Usaha yang dilakukan mobil mainan untuk berpindah dari titik asal ke kedudukan
sejauh 8 meter adalah ∦ . a. 30 joule b. 44 joule c. 45 joule 4. Sebuah balok
bermassa 3 kg didorong ke atas bidang miring kasar. Jika gaya dorong 24 N ke
atas sejajar bidang miring dengan kemiringan 37° dan gaya gesek balok dan
bidang miring 3 N, sehingga balok berpindah sejauh 2 m, maka usaha total pada
balok adalah ... . a. 6 joule b. 7 joule c. 8 joule 5. Sebuah bola bemassa 1 kg
menggelinding dengan kecepatan tetap 4 m/s, maka energi kinetik bola
adalah ... . a. 1 joule b. 2 joule c. 3 joule 6. Energi potensial benda bermassa
6 kg pada ketinggian 5 meter adalah ... . a. 150 joule b. 200 joule d. 450 joule
e. 600 joule 17 d. 4 joule e. 8 joule d. 9 joule e. 10 joule d. 46 joule e. 98
joule
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

18. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
c. 300 joule 7. Usaha untuk memindahkan balok bermassa 0,25 kg dari ketinggian 1
m ke ketinggian 6 m adalah ... . a. - 12,5 joule b. - 8,25 joule c. - 6 joule 8.
Usaha untuk menggerakkan sepeda bermassa 100 kg dari keadaan diam menjadi
berkecepatan 18 km/jam adalah ... . a. 12.500 joule b. 18.000 joule c. 18.500
joule 9. Kelereng dilempar ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan 8 m/s.
Kecepatan kelereng saat ketinggiannya 2 m saat bergerak ke atas adalah ... . a.
3∈6 m/s b. 2∈6 m/s c. 2 m/s 10. Sebuah balok bermassa 400 gram dijatuhkan
dari ketinggian 2 m ke permukaan tanah. Jika di permukaan tanah terdapat pegas
dengan konstanta 100 N/m, maka pegas akan tertekan sebesar ... . a. 0,1 m b. 0,2
m c. 0,3 m 11. Agar sebuah motor bermassa 300 kg berhenti dari kecepatan 36
km/jam sejauh 5 m, maka besar gaya pengereman yang perlu dilakukan adalah ... .
a. 1.000 N b. 2.000 N c. 3.000 N 12. Sebuah mesin dapat menurunkan benda 10 kg
dari ketinggian 4 m ke permukaan tanah dalam 2 sekon. Daya dari mesin tersebut
adalah ... . a. 125 watt b. 200 watt c. 250 watt 13. Sebuah mobil mempunyai
mesin dengan kekuatan 1000 daya kuda. Jika 1 hp = 746 watt, maka daya keluaran
mesin dengan efisiensi mesin 90 % adalah ... . a. 7,460 . 105 watt b. 7,460 .
104 watt c. 7,460 . 103 watt d. 6,714 . 105 watt e. 6,714 . 104 watt d. 275 watt
e. 300 wat d. 4.000 N e. 5.000 N d. 0,4 m e. 0,5 m d. ∈8 m/s e. ∈6 m/s d.
19.500 joule e. 20.500 joule d. 8,25 joule e. 12,25 joule
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
18

19. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
14. Air terjun pada ketinggian 40 m mengalirkan air sebanyak 150.000 kg/menit.
Jika efisiensi generator 50 %, maka daya yang dihasilkan generator adalah ... .
a. 525 kW b. 500 kW c. 475 kW 15. Benda bermassa 840 gram jatuh dari ketinggian
10 m. Jika seluruh energi potensial benda dapat diubah menjadi kalor (1 kalori =
4,2 joule), maka energi kalor yang terjadi (dalam kalori) adalah ... . a. 5 b.
10 c. 15 16. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 125 m. Jika energi
potensial awalnya 2500 joule, maka : (1) massa benda 2,5 kg (2) benda sampai di
tanah setelah 6,25 sekon (3) kecepatan saat mencapai tanah adalah 50 m/s (4)
tepat saat menyentuh tanah energi kinetiknya 1250 joule Dari pernyataan di atas
yang benar adalah ... . a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) 17.
Sebuah motor dengan kecepatan 18 km/jam dalam waktu 5 sekon diberhentikan. Jika
massa motor 100 kg, maka: (1) perlambatan motor sebesar 1 m/s2 (2) usaha yang
diperlukan untuk menghentikan motor adalah   1.250 joule (3) gaya rem untuk
menghentikan gerak motor sebesar   100 N (4) motor berhenti setelah menempuh
jarak 12,5 m Dari pernyataan di atas yang benar adalah.... a. (1), (2) dan (3)
b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) 18. Sebuah pegas yang digetarkan, maka pada titik
setimbangnya berlaku : (1) Energi kinetik maksimum (2) Energi potensial minimum
(3) percepatan nol (4) energi potensial nol Dari pernyataan di atas yang benar
adalah.... a. (1), (2) dan (3) d. (4) saja 19 d. (4) saja e. semua benar d. (4)
saja e. semua benar d. 20 e. 30 d. 450 kW e. 400 kW
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

20. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) 19. Saat sebuah peluru ditembakkan vertikal ke
atas dari permukaan tanah, maka berlaku ... (1) di permukaan tanah energi
kinetik minimum (2) di permukaan tanah energi potensial maksimum (3) di titik
tertinggi energi kinetik maksimum (4) di titik tertinggi energi potensial
maksimum Dari pernyataan di atas yang benar adalah.... a. (1), (2) dan (3) b.
(1) dan (3) c. (2) dan (4) 20. Saat sebuah benda mengalami gerak jatuh bebas
dari ketinggian h, maka berlaku ... (1) di titik tertinggi energi kinetiknya
maksimum (2) di titik tertinggi energi kinetiknya minimum (3) di titik terendah
energi potensialnya maksimum (4) di titik terendah energi potensialnya minimum
Dari pernyataan di atas yang benar adalah.... a. (1), (2) dan (3) b. (1) dan (3)
c. (2) dan (4) Jawablah dengan singkat dan jelas! 1. 2. 3. 4. 5. Sebuah balok
dengan massa 5 kg ditarik gaya mendatar 6 N. Tentukan usaha untuk memindahkan
balok sejauh 3 m! Jika balok ditarik gaya 7 N, dan gaya gesek yang menghambat
gerak balok 2 N, sehingga balok berpindah 2 m, maka tentukan usaha yang
dilakukan! Tentukan usaha untuk memindahkan buku 200 gram yang terletak di
permukaan tanah, agar dapat diletakkan di atas meja setinggi 1,25 m! Buah apel
bermassa 100 gram jatuh dari ketinggian 2 m. Tentukan kecepatan buah apel saat
menyentuh tanah! Tentukan besar usaha yang diperlukan, jika balok bermassa 10 kg
di atas lantai licin ditarik gaya 20 N membentuk sudut 63° terhadap horisontal,
sehingga balok berpindah sejauh 5 m! 6. 7. Tentukan energi potensial benda
bermassa 2,5 kg pada ketinggian 3 m! Tentukan energi kinetik benda 3 kg
berkecepatan 18 km/jam ! 20 d. (4) saja e. semua benar d. (4) saja e. semua
benar e. semua benar
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.

21. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
8. 9. Benda 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 6,25 m. Tentukan kecepatan benda
saat mencapai tanah! Pada puncak bidang miring licin dengan kemiringan 37°
sebuah balok diam dilepaskan. Jika panjang bidang miring 2 m, dan massa balok
0,5 kg, tentukan kecepatan balok di dasar bidang miring! 10. Sebuah mobil dengan
rem blong dan berkecepatan 36 km/jam menaiki tanjakan dengan kemiringan 37°.
Berapa besar gaya gesek roda dan jalan tanjakan itu sehingga mobil berhenti? 11.
12. Akmal menaiki tangga setinggi 4 m dalam waktu 5 sekon. Tentukan daya yang
dimiliki Akmal! Sebuah balok 200 gram dengan kecepatan 2 m/s bergerak di atas
lantai datar licin. Jika di depan balok terdapat pegas dengan konstanta 200 N/m,
maka tentukan berapa besar pegas akan tertekan hingga balok tersebut berhenti!
13. Jika benda 2 kg yang bergerak dengan kecepatan 2 m/s dilewatkan pada bidang
kasar sehingga berhenti dalam 0,5 m, maka tentukan gaya gesek yang menghentikan
balok tersebut! 14. Jika kelereng 100 gram dilempar Hafidz dengan kecepatan awal
10 m/s, maka tentukan energi potensial kelereng saat ketinggiannya ½ dari
ketinggian maksimalnya! 15. Sebuah peluru bermassa 40 gram ditembakkan Kopral
Joko dengan sudut elevasi 53° dan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan energi total
peluru di titik tertinggi!
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
21

22. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Rangkuman
1. Usaha adalah hasil kali resultan gaya dengan perpindahan, dirumuskan sebagai
berikut:
W = F cos α   s
2.
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda bergerak, dirumuskan sebagai
berikut: 1 E = mv2 k2
3.
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya, dirumuskan
sebagai berikut: E = m g h p
4.
Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi mekanik, dirumuskan
sebagai berikut: E m = E +E p k
5.
Usaha pada arah mendatar sama dengan perubahan energi kinetik W = ΀E k
6.
Usaha pada arah vertikal sama dengan perubahan energi potensial W = ΀E p
7.
Hukum Kekekalan Energi Mekanik Ek1 + Ep1 = Ek 2 + Ep2
8.
Daya adalah energi tiap satuan waktu P = W/t
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
22

23. Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
Glosarium
• • • • • • • • • • • Daya = energi tiap satuan waktu
Energi = kemampuan untuk melakukan usaha Energi kinetik = energi yang dimiliki
benda karena kecepatannya. Energi mekanik = energi total yang dimiliki benda.
Energi potensial = energi yang dimiliki benda karena kedudukannya. Energi
potensial gravitasi = energi yang dimiliki benda karena ketinggian dari pusat
bumi. Energi potensial pegas = energi yang dimiliki oleh pegas Gaya = tarikan
atau dorongan oleh sumber gaya pada suatu benda. Efisiensi = prosentase
perbandingan antara nilai keluaran dengan nilai masukan. Perubahan energi =
energi hanya dapat berubah bentuk, tidak bisa hilang dan tidak dapat diciptakan.
Usaha = hasil kali antara gaya dan perpindahan.
Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd.
23