9 Contoh Soal tentang Usaha dan Energi beserta Jawabannya, Cocok untuk Bahan Belajar

Soal 6

Dua buah benda A dan B masing-masing memiliki massa m_A = 2 kg dan m_B = 8 kg. Jika kedua benda bergerak dengan energi kinetik yang sama besar dan kecepatan benda A adalah 12 m/s, kecepatan benda B adalah…
A. 3 m/s
B. 6 m/s
C. 12 m/s
D. 36 m/s
E. 48 m/s

Jawaban: B
Pembahasan:
Diketahui:
Ek_A = Ek_B
m_A = 2 kg
v_A = 12 m/s
m_B = 8 kg
Ditanyakan:
Kecepatan benda B (v_B) = …?
Rumus:
Ek = ½ × m × v²
½ × m_A × v_A² = ½ × m_B × v_B²
Langkah penyelesaian:
m_A × v_A² = m_B × v_B²
2 × (12)² = 8 × v_B²
2 × 144 = 8 × v_B²
288 = 8 × v_B²
v_B² = 288 / 8 = 36
v_B = √36 = 6 m/s
Kesalahan umum: Menganggap kecepatan berbanding terbalik langsung dengan massa, padahal v² yang berbanding terbalik dengan m.

Baca Juga :

25 Contoh Soal Usaha dan Energi Kelas 10 beserta Jawabannya

Soal 7

Sebuah pegas yang digantung vertikal bertambah panjang sejauh 5 cm ketika diberi beban bermassa 2 kg. Jika g = 10 m/s², berapakah energi potensial pegas yang tersimpan saat pegas dalam keadaan setimbang?
A. 0,5 J
B. 1 J
C. 10 J
D. 50 J
E. 5.000 J

Jawaban: A
Pembahasan:
Diketahui:
x = 5 cm = 0,05 m
m = 2 kg
g = 10 m/s²
Ditanyakan:
Energi potensial pegas (Ep_pegas) = …?
Rumus:
F = m × g
k = F / x
Ep_pegas = ½ × k × x²
Langkah penyelesaian:
Hitung gaya berat beban (F):
F = 2 × 10 = 20 N
Hitung konstanta pegas (k):
k = 20 / 0,05 = 400 N/m
Hitung energi potensial pegas:
Ep_pegas = ½ × 400 × (0,05)² = 200 × 0,0025 = 0,5 Joule
Kesalahan umum: Tidak mengubah satuan pertambahan panjang pegas (x) dari cm ke meter.

Soal 8

Bola bermassa 0,5 kg dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari ketinggian 20 m. Jika hambatan udara diabaikan dan g = 10 m/s², kecepatan bola saat berada pada ketinggian 15 m dari tanah adalah…
A. 5 m/s
B. 7,1 m/s
C. 10 m/s
D. 17,3 m/s
E. 20 m/s

Jawaban: C
Pembahasan:
Diketahui:
m = 0,5 kg
h₁ = 20 m
h₂ = 15 m
v₁ = 0
g = 10 m/s²
Ditanyakan:
Kecepatan bola di h₂ (v₂) = …?
Rumus:
Em₁ = Em₂
m × g × h₁ + ½ × m × v₁² = m × g × h₂ + ½ × m × v₂²
Langkah penyelesaian:
Massa bisa dicoret karena ada di semua suku:
g × h₁ = g × h₂ + ½ × v₂²
10 × 20 = 10 × 15 + ½ × v₂²
200 = 150 + ½ × v₂²
v₂² = 100
v₂ = 10 m/s
Kesalahan umum: Menganggap h = 15 m sebagai jarak jatuh, padahal bola baru jatuh 5 m (20 – 15).

Soal 9

Balok bermassa 2 kg dilepas dari keadaan diam di puncak bidang miring licin setinggi 1,8 m. Jika g = 10 m/s², kecepatan balok saat tiba di dasar bidang miring adalah…
A. 4,2 m/s
B. 6 m/s
C. 8,5 m/s
D. 18 m/s
E. 36 m/s

Jawaban: B
Pembahasan:
Diketahui:
m = 2 kg
h = 1,8 m
v₁ = 0
g = 10 m/s²
Ditanyakan:
Kecepatan di dasar (v₂) = …?
Rumus:
Ep₁ + Ek₁ = Ep₂ + Ek₂
m × g × h = ½ × m × v₂²
Langkah penyelesaian:
2 × 10 × 1,8 = ½ × 2 × v₂²
36 = v₂²
v₂ = 6 m/s
Kesalahan umum: Saat mengerjakan malah mencari panjang atau sudut bidang miring. Pada bidang licin, hanya ketinggian yang menentukan kecepatan akhir.

Baca Juga :

13 Contoh Soal Hukum Kekekalan Energi dan Jawabannya untuk Bahan Belajar

Kesalahan Saat Mengerjakan Soal Usaha dan Energi

Ada kekeliruan yang kerap kali dilakukan ketika berhadapan dengan soal-soal usaha dan energi, seperti:

1. Lupa Mengubah Satuan ke SI

Karena terburu-buru, kamu langsung memasukkan data angka apa adanya, padahal pada opsi jawaban ada yang sengaja dibuat dari hasil yang belum dikonversi ke dalam bentuk SI, misalnya massa dalam satuan gram (g) atau perpindahan dalam satuan sentimeter (cm).

2. Mengabaikan Sudut Gaya (θ)

Saat membaca soal yang memuat keterangan jika ada gaya yang membentuk sudut, sebaiknya kamu jangan langsung mengalikan gaya dan perpindahan (W = F × s) karena komponen yang bekerja hanya gaya yang searah perpindahan. Jadi, gunakan F × cos θ.

3. Salah Menentukan Tanda Positif atau Negatif pada Usaha

Pahami bahwa usaha akan bernilai positif apabila gaya searah dengan gerak. Sebaliknya, usaha bernilai negatif jika gaya berlawanan dengan arah gerak misalnya pada gaya gesek atau pembalikan arah.

Penutup

Setelah mengerjakan contoh soal tentang usaha dan energi beserta jawabannya, apakah kamu sudah semakin paham? Untuk bisa sukses menyelesaikan soal-soal tersebut, diperlukan pemahaman konsep dan kemampuan analisis soal sebelum menjawabnya.

Jangan khawatir jika masih merasa kesulitan karena dengan membiasakan diri mengerjakan variasi soal, logika dan kemampuanmu semakin terasah. Dengan demikian, kamu tidak akan kesulitan lagi saat menghadapi ujian sekolah bahkan tes masuk Perguruan Tinggi. Selamat belajar dan semoga sukses, ya!

FAQ