KlikBelajar.com Edukasi, Belajar dan Informasi
Usaha Bidang Miring Licin.
Usaha pada bidang miring terbagi menjadi 2 kondisi yaitu: a) ketika hanya gaya konservatif berlaku dan b) ketika berlaku gaya non konservatif. Kedua kondisi tersebut memiliki rumus yang berbeda. Mari kita bahas satu-satu.
Les Online Fisika Bareng Creaticals yuk
Kami bisa berikan tutor/kelas online untuk materi Fisika SMP dan SMA.
Gratuitous
cukup subscribe youtube saja.
Daftar Isi:
- 1 Usaha Pada Bidang Miring Ketika Hanya Berlaku Gaya Konservatif.
- 2 Usaha Pada Bidang Miring Ketika Berlaku Gaya Non Konservatif.
- 3 Contoh Soal dan Pembahasan Usaha pada Bidang Miring
- 4 Usaha Bidang Miring Licin
Usaha Pada Bidang Miring Ketika Hanya Berlaku Gaya Konservatif.
Kondisi ini adalah kondisi sederhana di mana objek menuruni sebuah bidang miring hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi tanpa gaya gesek atau gaya non konservatif lainnya. Rumus usaha pada kasus ini adalah sebagai berikut.
*Perlu Anda sadari bahwa gaya normal sebenarnya adalah gaya non konservatif tetapi karena gaya normal dan arah perpindahan membentuk sudut
ninety^o
sehingga perhitungan usahanya menghasilkan nilai nol yang berarti dapat diabaikan.
Ketika tidak ada gaya gesek atau gaya non konservatif yang berlaku, benda yang menuruni bidang miring mengalami usaha yang sama besar seperti benda yang jatuh bebas tanpa gaya gesek(massa dan ketinggian sama). Anda dapat lihat artikel usaha oleh gaya konservatif untuk mempelajari lebih lanjut.
Anda ingin lihat penjalasan lewat animasi? Ayo belajar bareng Creaticals di Youtube. Silahkan tonton video di bawah.
Usaha Pada Bidang Miring Ketika Berlaku Gaya Non Konservatif.
Kondisi ini lebih kompleks dari pada kondisi sebelumnya. Ketika pada benda berlaku gaya gesek dan gaya eksternal yang sifatnya not konservatif, maka perhitungan usaha menggunakan rumus berikut.
W_{n k}=\Delta E_{p}+\Delta E_{yard}
Keterangan :
\brainstorm{aligned} W_{nk}=&\;\text{Usaha oleh gaya-gaya not konservatif}\\ \Delta E_{p}=&mg(h_2-h_1)\\ \Delta E_{k}=&\frac{1}{2}m({v_2}^2-{v_1}^two)=\sum F_x \;s \end{aligned}
Rumus ini dapat Anda gunakan ketika benda menuruni atau menanjak bidang miring. Anda dapat melihat contoh penggunaan rumus ini pada slide gambar di bawah.
Anda dapat menggeser gambar.
Les Online Fisika Bareng Creaticals yuk
Kami bisa berikan tutor/kelas online untuk materi Fisika SMP dan SMA.
Free
cukup subscribe youtube saja.
Contoh Soal dan Pembahasan Usaha pada Bidang Miring
Tentu Anda tidak akan paham begitu saja tanpa melihat contoh soal dan pembahasan. Di bawah ini kami paparkan beberapa contoh soal yang dapat Anda pelajari.
Contoh Soal 1 (hanya berlaku gaya konservatif)
Sebuah balok es berada pada puncak bidang miring yang memiliki ketinggian v meter dengan memiliki sudut landai
30^o. Balok es tersebut mulanya diam dan kemudian meluncur menuruni bidang miring tanpa gesekan. Tentukan usaha yang balok es alami serta tentukan kecepatan akhir balok es.
Penyelesaian:
Pertama mari kita uraikan seluruh vektor gaya yang balok es alami. Silakan geser gambar di atas.
Kemudian kita tentukan jarak tempuh balok es.
\begin{aligned} s=&\; \frac{\text{tinggi bidang miring}}{\sin thirty^{\circ}}\\ s=&\; \frac{5}{1/2}\\ south=&\; 10\;\text{meter} \end{aligned}
Kita bisa menyelesaikan soal ini dengan 3 rumus berbeda. Mari kita selesaikan soal ini dengan ketiga rumus tersebut.
Rumus 1
\begin{aligned} W\;=&\;mg \sin \theta \;s\\ =&(two)(10) \sin 30^o \;(10)\\ =&\;100\;\text{Joule} \end{aligned}
Rumus 2
\begin{aligned} W\;=&\;-\Delta Ep\\ W\;=&\;-mg(h_2-h_1)\\ =&-(2)(10)(0-5)\\ =&\;100\;\text{Joule} \end{aligned}
Rumus iii
Kita telah mendapatkan usaha yang balok es alami dengan menggunakan rumus 1 atau rumus 2. Selanjutnya dengan menggunakan rumus three kita dapat menemukan kecepatan akhir balok es.
\begin{aligned} W=&\;\Delta Ek\\ Westward=&\; \frac{ane}{2}m({v_2}^2-{v_1}^ii)\\ 100=&\;\frac{1}{2}(2)({v_2}^ii-0)\\ {v_2}=&\sqrt{100}=\;x\;m/s \end{aligned}
Sebenarnya pada kasus di mana hanya gaya konservatif yang berlaku dan benda mulanya diam kita juga dapat menggunakan rumus
v=\sqrt{2gh}. Silakan Anda coba sendiri.
Pembahasan
Demikian telah kita dapatkan usaha yang balok es alami. Pada kasus soal ini, seiring balok es meluncur terjadi transfer energi dari energi potensial menjadi energi kinetik. Ketika es sudah sampai di bawah seluruh energi potensial sebesar 100 joule sudah menjadi energi kinetik es tersebut. Anda dapat melihat animasi diagram energi di bawah ini.
Les Online Fisika Bareng Creaticals yuk
Kami bisa berikan tutor/kelas online untuk materi Fisika SMP dan SMA.
Free
cukup subscribe youtube saja.
Contoh Soal ii(berlaku gaya non konservatif)
Soal ini sama seperti contoh soal ane tapi baloknya tidak lagi es melainkan balok kasar yang memungkinkan adanya gesekan permukaan antara balok dan bidang miring. Koefisien gesek kinetik permukaan bidang miring dengan balok adalah 0,iii. a) Hitunglah usaha oleh setiap gaya yang berlaku pada balok . b) Hitung juga perubahan energi kinetik balok. c) Hitung kecepatan akhir balok .
Penyelesaian:
Anda bisa lihat pembahasannya lewat video di atas. Silakan kunjungi kami di youtube jangan dan lupa subscribe.
Pada soal ini gaya non konservatif yang berlaku adalah gaya gesek dan gaya normal.
Pertama kita uraikan terlebih dahulu gaya-gaya yang berlaku pada balok. Anda dapat geser slide di atas untuk melihat penguraiannya.
Telah kita dapatkan dari penyelesaian contoh soal 1 bahwa jarak tempuh balok adalah
s=10\; \text{meter}.
Selanjutnya kita dapat menghitung usaha oleh masing-masing gaya sebagai berikut
Usaha oleh masing-masing gaya
Ada 3 gaya yang berlaku yaitu gaya berat(due west), gaya gesek(
f_k), dan gaya normal(N).
Usaha oleh gaya normal adalah sebagai berikut.
\brainstorm{aligned} W_{N}=&North \cos 90 \;s\\ =&N \;(0) \;(ten)\\ =&0 \end{aligned}
Usaha oleh gaya gesek adalah sebagai berikut.
\brainstorm{aligned} W_{fk}=&f_{yard} (\cos 180^o) \;s\\ =&mg(\cos 30^o)\mu_k\;(-ane)(10) \\ =&(two)(10)(\frac{one}{ii}\sqrt{3})(0,iii)(-1)(10)\\ =&-52\; \text{Joule} \end{aligned}
Usaha oleh gaya berat adalah sebagai berikut.
\begin{aligned} W_{w}=&mg (\sin xxx^o) \;southward\\ =&(2)(10)(0,5)(ten) \\ =&100\;\text{Joule} \end{aligned}
Perubahan energi kinetik balok
Kita mendapatkan perubahan energi kinetik dengan menggunakan rumus berikut.
\begin{aligned} W_{nk}=&\; \Delta Ep \;+\; \Delta Ek\\ \end{aligned}
Kita operasikan rumus di atas untuk mendapatkan
\Delta Ek.
\begin{aligned} W_{fk} + W_N=&\; \Delta Ep\;+\;\Delta Ek\\ -52\; + 0=&\; mg(h_2-h_1)\;+\;\Delta Ek\\ -52=&\; (2)(10)(0-5)\;+\;\Delta Ek\\ -52=&\;-100+\Delta Ek\\ \Delta Ek=&\;48\;\text{Joule} \stop{aligned}
Kecepatan akhir balok
Kita dapat mendapatkan kecepatan akhir balok dengan menggunakan rumus
\Delta Ek=\frac{1}{2}m({v_2}^2-{v_1}^two)
dan pengoperasiannya adalah sebagai berikut.
\begin{aligned} \Delta Ek=&\frac{one}{ii}g({v_2}^2-{v_1}^2)\\ 48=&\frac{one}{2}(ii)({v_2}^2-0)\\ v_2=&\sqrt{48}\\ =\; &6,nine \;one thousand/due south \end{aligned}
Pembahasan
Berbeda dengan contoh soal 1, pada kasus ini tidak semua energi potensial balok berubah menjadi energi kinetik balok . Hampir separuh dari energi potensial yang balok miliki sebesar 52 joule terlepas ke lingkungan akibat gesekkan. Sehingga energi kinetik balok ketika mencapai akhir bidang miring hanya tinggal 48 Joule. Anda dapat melihat diagram energi kasus ini di bawah.
Contoh Soal 3(berlaku gaya non konservatif)
Sebuah beban bermassa l Kg ditarik oleh Jason melalui sebuah bidang miring yang memiliki tinggi two,5 meter. Koefisien gesek kinetik bidang miring adalah 0,three. Bidang miring memiliki sudut kemiringan
xxx^o
Gaya yang diberikan oleh otot-otot Jason adalah 400N. (Anggap
1000=10m/s^2)
- Hitung usaha oleh setiap gaya yang berlaku pada benda
- Tentukan perubahan energi kinetik beban.
- Tentukan kecepatan beban pada puncak bidang miring.
Penyelesaian dan Pembahasan
Contoh Soal iv(berlaku gaya non konservatif)
Sebuah benda menaiki bidang miring dengan kecepatan konstan dari ketinggian
h_1=2m
meter ke
h_2=6m. Massa benda tersebut adalah m=20 Kg. Hitunglah usaha yang benda alami.
Penyelesaian dan Pembahasan
Jika benda kita isolasikan dari medan gravitasi sehingga energi kinetik benda hanyalah satu-satunya energi intrinsik yang benda miliki maka usaha yang dimiliki benda adalah
Westward=\Delta Ek=0(ingat kecepatan konstan).
Namun jika medan gravitasi tidak kita isolasi dari benda sehingga energi potensial termasuk sebagai energi yang benda miliki, maka usaha yang benda alami adalah
W=\Delta Ep=mg(h_2-h_1)=(20)(x)(half dozen-2)=784,8 \text{Joule}.
Les Online Fisika Bareng Creaticals yuk
Kami bisa berikan tutor/kelas online untuk materi Fisika SMP dan SMA.
GRATIS
cukup subscribe youtube saja.
Usaha Bidang Miring Licin
Source: https://creaticals.com/usaha-pada-bidang-miring/
