INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG FAKULTAS MATEMATIKA & ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI FISIKA Jl. Ganesha No 10, Bandung 40132, Indonesia

MODUL TUTORIAL FISIKA DASAR 1A (FI-1101) KE 3 TOPIK : Usaha-Energi dan Momentum

A. PERTANYAAN

1. Berikut ini adalah pernyataan yang berhubungan dengan energi kinetik.

a. Jika kecepatan benda menjadi dua kali dari kecepatan semula, bagaimana

energi kinetiknya dari benda tersebut

b. Bagaimanakah kecepatan benda tersebut jika usaha yang dilakukan benda

tersebut sama dengan nol

2. Gambar di samping menunjukkan 3 buah situasi

sebuah benda didorong pada permukaan yang

kasar. Jika koefisien gesekan untuk ketiga kasus

tersebut sama dan laju awal dari ketiga benda

tersebut sama serta benda akan berhenti karena

adanya gaya gesek, urutkan besarnya energi panas yang dihasilkan dari ketiga

peristiwa tersebut berdasarkan yang paling besar dan jelaskan jawaban anda.

3. Berdasarkan gambar di samping ini, urutkan

dari yang paling besar besarnya dari impulse

yang dihasilkan oleh gaya tersebut. Jelaskan

jawaban anda.

4. Ketika Saudara mendaki gunung, apakah kerja

yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada Saudara berbeda jika Saudara mengambil

jalan yang pendek dan terjal dengan jika Saudara mengambil jalan panjang tetapi agak

datar?

5. Dua buah benda bertumbukan, jika pada kondisi sebelum tumbukan salah satu benda

diam, dapatkah setelah tumbukan kedua benda tersebut diam? jelaskan jawaban anda.

B. SOAL

1. Sebuah benda bermassa 1 kg turun di atas sebuah bidang miring licin dengan kemiringan tertentu sehingga posisi horisontal dan vertikalnya berubah sebesar Sx = 4 m dan Sy = 3 m. Hitunglah kerja yang dilakukan oleh gaya normal pada benda dalam arah-x dan y. Bandingkan besarnya kerja ini dengan kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi bumi terhadap benda.

2. Sebuah gaya ixcxF 3 2

bekerja pada sebuah partikel sehingga partikel tersebut

bergerak sepanjang sumbu-x, dengan F dalam newton, x dalam meter, dan c merupakan tetapan. Pada x = 0, energi kinetik partikel tadi adalah 20J, dan pada x = 3 m, energi kinetik partikel tersebut 11J. Carilah besar konstanta c.

3. Sebuah benda bergerak dalam lintasan miring yang

kasar yang memiliki koefisen gesek kinetik k.

Setelah itu benda memasuki lintasan berbentuk

lengkung yang licin. Lintasan benda tersebut seperti

tampak pada gambar. Tentukan posisi awal dari

benda tersebut (ymax) sehingga benda tersebut dapat

mencapai posisi akhir (y = h). Asumsi diposisi

terakhir benda berhenti.

4. Sebuah gaya NjxiyF 2 2

bekerja pada benda bermassa

2 kg sehingga benda tersebut berpindah dari posisi O ke C

seperti tampak pada pada gambar di samping (satuan panjang

dalam meter). Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya

tersebut jika melalui lintasan:

a. O B C

b. O A C

c. O C

5. Seorang anak duduk diatas tanah yang tertutup oleh es

dan berbentuk setengah bola berjejari R seperti tampak

pada gambar di samping. Jika permukaan tanah yang

tertutup es tersebut dianggap licin, tentukan posisi

dimana anak tidak akan bersentuh dengan permukaan

tanah tersebut saat dia bergerak turun ke bawah.

6. Seorang pemain tenis menerima sebuah bola yang mendekatinya secara horizontal

dengan laju 50 m/s. Bola tersebut dipukul sehingga arah geraknya menjadi

berlawanan arah dan lajunya menjadi 40 m/s. Jika masa bola tenis tersebut adalah 60

gr, tentukan:

a. besar impuls yang diberikan kepada bola?

b. besar gaya yang dilakukan oleh raket pemain tenis tersebut, jika waktu sentuhnya

adalah 0,1 detik?

7. Sebuah peluruh menumbuk sebuah benda yang tergantung

seperti ditunjukkan pada gambar di samping. Tentukan besar

laju v minimum yang harus dimiliki oleh peluru tersebut

sehingga benda yang tergantung dapat melakukan 1 kali

gerak melingkar penuh.

8. Benda A dan benda B menekan sebuah pegas yang diletakan di antaranya. Saat

pegas terenggang maka kedua benda tersebut bergerak dengan arah berlawanan.

Massa benda A adalah 2 kali dari massa benda B dan energi potensial pegas saat

tertekan adalah 60 J. Jika massa pegas diabaikan dan seluruh energi potensial pegas

berubah menjadi energi gerak partikel, tentukan besar dari energi kinetik untuk

masing-masing benda.

9. Seseorang bermassa 60 kg berlari dengan laju 4 m/s mendekati sebuah kereta yang

bermassa 120 kg seperti tampak pada gambar di samping. Orang tersebut meluncur di

atas kereta tersebut hingga berhenti. Namun kereta akan bergerak. Jika koefisen

gesekan kinetik antara orang dan kereta adalah 0,04 dan gesekan antara kereta

dengan tanah dapat diabaikan. Tentukan:

a. laju kereta dengan orang tersebut.

b. perubahan momentum yang terjadi pada orang dan pada kereta.

c. perubahan energi kinetik yang terjadi pada orang dan kereta.

10. Ipin dan upin adalah saudara kembar, dimana ipin bermassa 80 kg dan upin lebih

ringan dari ipin. Keduanya duduk pada bagian tepi perahu bermassa 30 kg dan

simetris terhadap pusat massa dari perahu tersebut. Posisi keduanya terpisahkan

sejauh 3 m. Saat perahu tersebut diam di atas permukaan air yang tenang, ipin dan

upin bertukar posisi duduknya. Jika perahu akan bergerak sejauh 40 cm dari posisi

awalnya, tentukan massa dari upin tersebut.