Kumpulan Soal dan Pembahasan Laju Energi atau Daya

Fisikamus - Kumpulan soal fisika tentang laju energi atau daya. Pembahasan soal fisika tentang laju energi ini merupakan pembahasan beberapa model soal yang sering keluar dalam topik usaha dan energi khususnya yang berkaitan dengan laju energi atau daya. Laju energi juga menunjukkan hubungan antara daya dengan gaya dan kecepatan benda. Berikut beberapa model soal yang akan dibahas terkait laju energi atau daya:
1. Menentukan daya rata-rata yang diperlukan untuk memindahkan benda
2. Menentukan daya untuk mencapai ketinggian tertentu
3. Menentukan daya rata-rata yang dihasilkan jika efisiensi diketahui
4. Menentukan daya yang hilang dalam sebuah mesin
5. Menentukan gaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan daya tertentu

Soal 1 : Daya Rata-rata untuk Memindahkan Benda

Seorang murid membawa beban bermassa 20 kg ke tempat pada ketinggian 6 meter dengan menggunakan tangga. Jika waktu yang dibutuhkan oleh murid untuk tiba di tempat itu adalah 25 detik, maka daya rata-rata yang dikeluarkan oleh murid itu adalah ....
A. 48 Watt
B. 24 Watt
C. 20 Watt
D. 16 Watt
E. 10 Watt

Pembahasan :
Dik : m = 20 kg, Δh = 6 m, t = 25 s
Dit : P = ... ?

Daya rata-rata yang dikeluarkan :
⇒ P = W/t
⇒ P = ΔEp/t
⇒ P = m.g.Δh/t
⇒ P = 20 (10) (6)/25
⇒ P = 1200/25
⇒ P = 48 W

Jawaban : A

Soal 2
Jika mesin sebuah pesawat terbang mampu memberikan gaya dorong sebesar 20.000 N, maka daya yang dihasilkan mesin ketika pesawat mengangkasa dengan kecepatan 250 m/s adalah ....
A. 5.000 kW
B. 4.500 kW
C. 4.000 kW
D. 3.000 kW
E. 2.500 kW

Pembahasan :
Dik : F = 20.000 N, v = 250 m/s
Dit : P = ... ?

Hubungan daya, gaya, dan kecepatan:
⇒ P = F . v
⇒ P = 20.000 . 250
⇒ P = 5.000.000 W
⇒ P = 5.000 kW

Jawaban : A

Soal 3 : Daya Untuk Mencapai Ketinggian Tertentu

Jika untuk memanjat sebuah pohon yang tingginya 10 meter seorang anak yang massanya 40 kg membutuhkan waktu 10 detik, maka daya yang dikeluarkan anak agar dapat memanjat pohon tersebut adalah ...
A. 500 watt
B. 450 watt
C. 400 watt
D. 300 watt
E. 250 watt

Pembahasan :
Dik : Δh = 10 m, m = 40 kg, t = 10 s
Dit : P = ... ?

Daya yang diperlukan :
⇒ P = W/t
⇒ P = ΔEp/t
⇒ P = m.g.Δh/t
⇒ P = 40 (10) (10)/10
⇒ P = 400 W

Jawaban : C

Soal 4
Sebuah bandul bermassa 0,5 kg diikat pada seutas tali kemudian digerakkan ke kanan sehingga mencapai titik A seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Jika titik A adalah ketinggian maksimum yang dicapai bandul dan massa tali diabaikan, maka laju bandul di titik B adalah ...
A. √2 m/s
B. √3 m/s
C. 2 m/s
D. 4 m/s
E. 5 m/s

Pembahasan :
Dik : v_A = 0, h_B = 0, h_A = 0,2 m
Dit : v_B = ... ?

Berdasarkan hukum kekekalan energi mekanik:
⇒ EP_A + Ek_A = EP_B + Ek_B
⇒ m.g.h_A + 0 = 0 + ½.m.v_B²
⇒ g.h_A = ½ v_B²
⇒ 10 (0,2) = ½ v_B²
⇒ 4 = v_B²
⇒ v_B = 2 m/s 

Jawaban : C

Soal 5 : Daya Rata-rata yang Dihasilkan jika Efisiensi Diketahui

Air terjun setinggi 30 meter digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air. Jika setiap detik air mengalir sebanyak 15 m³ dan efisiensi generator yang digunakan adalah 50%, maka daya rata-rata yang dihasilkan adalah ....
A. 2250 kW
B. 2200 kW
C. 2100 kW
D. 2000 kW
E. 1850 kW

Pembahasan :
Dik : Δh = 30 m, t = 1 s, V = 15 m³, η = 50%
Dit : P = ... ?

Usaha yang dilakukan:
⇒ W = m.g. Δh
⇒ W = ρ V . g . Δh
⇒ W = 10³ (15) (10) . 30
⇒ W = 4,5 x 10⁶ J

Daya rata-rata yang dihasilkan:
⇒ P = η . W/t
⇒ P = 50% . (4,5 x 10⁶)/1
⇒ P = 2,25 x 10⁶ W
⇒ P = 2250 kW

Jawaban : A

Soal 6 
Sebuah mesin bermassa 40 kg dipacu kecepatannya dari 20 m/s menjadi 40 m/s dalam waktu 5 detik. Jika efisiensi mesin tersebut adalah 85%, maka daya yang dihasilkan adalah ...
A. 5.160 W
B. 4.080 W
C. 3.360 W
D. 2,240 W
E. 2.040 W

Pembahasan :
Dik : m = 40 kg, Vo = 20 m/s, Vt = 40 m/s, t = 5 s, η = 85%
Dit : P = ... ?

Usaha yang dilakukan mesin :
⇒ W = ΔEk
⇒ W = ½ m (Vt² - Vo²)
⇒ W = ½.40 (40² - 20²)
⇒ W = 20 (1600 - 400)
⇒ W = 20 (1200)
⇒ W = 24.000 J

Daya yang dihasilkan oleh mesin:
⇒ P = η W/t
⇒ P = 85% . 24.000/5
⇒ P = 85% . 4.800
⇒ P = 4.080 W

Jawaban : B

Soal 7 : Daya yang Hilang dalam Sebuah Mesin

Efisiensi mesin sebuah kendaraan adalah 40%. Jika mesin tersebut menghasilkan rata-rata 50.000 Joule kerja mekanik setiap detiknya, maka daya yang hilang dalam mesin tersebut adalah ....
A. 3 x 10⁴ W
B. 2,8 x 10⁴ W
C. 2,5 x 10⁴ W
D. 2 x 10⁴ W
E. 1,5 x 10⁴ W

Pembahasan :
Dik : η = 40%, W = 50.000 J
Dit : P hilang = ... ?

Daya masukan :
⇒ P_in = W/t
⇒ P_in = 50.000/1
⇒ P_in = 50.000 W

Daya keluaran :
⇒ P_out = Pin . η
⇒ P_out = 50.000 . 40%
⇒ P_out = 20.000 W

Daya yang hilang :
⇒ P hilang = P_in - Pout
⇒ P hilang = 50.000 - 20.000
⇒ P hilang = 30.000 W
⇒ P hilang = 3,0 x 10⁴ W

Jawaban : A

Soal 8
Sebuah gaya sebesar 400 N bekerja terhadap sebuah benda sehingga benda berpindah sejauh 4 meter dalam waktu 2 detik. Daya yang dihasilkan gaya tersebut adalah ....
A. 200 W
B. 400 W
C. 600 W
D. 750 W
E. 800 W

Pembahasan :
Dik : F = 400 N, s = 4 m, t = 2 s
Dit : P = .... ?

Daya yang dihasilkan :
⇒ P = W/t
⇒ P = F . s /t
⇒ P = 400 . 4 / 2
⇒ P = 1600/2
⇒ P = 800 W

Jawaban : E

Soal 9 : Gaya yang Dibutuhkan Untuk Menghasilkan Daya

Beberapa orang membantu mendorong sebuah mobil yang mogok dengan gaya sebesar F. Jika mobil berpindah sejauh 2 meter dalam 10 detik dan daya yang dihasilan oleh beberapa orang tersebut adalah 40 Watt, maka gaya F sama dengan ....
A. 350 N
B. 300 N
C. 260 N
D. 240 N
E. 200 N

Pembahasan :
Dik : s = 2 m, t = 10 s, P = 40 W
Dit : F = ... ?

Usaha yang dilakukan:
⇒ P = W/t
⇒ W = P . t
⇒ W = 40 . 10
⇒ W = 400 J

Gaya yang diberikan:
⇒ W = F . s
⇒ 400 = F . 2
⇒ F = 400/2
⇒ F = 200 N

Jawaban : E

Soal 10 : Usaha di Sepanjang Lintasan Lengkung
Perhatikan gambar berikut ini!

Sebuah bola pejal bermassa 1 kg bergerak menggelinding dari A menuju C melalui lintasan lengkung seperti gambar di atas. Usaha yang dilakukan oleh bola sepanjang lintasan tersebut adalah ...
A. 30 J
B. 25 J
C. 20 J
D. 15 J
E. 10 J

Pembahasan :
Dik : m = 1 kg, h₁ = 5 m, h₂ = 2 m
Dit : W = ... ?

Usaha dan perubahan energi potensial:
⇒ W = ΔEp
⇒ W = m.g.Δh
⇒ W = 1 (10) (5 - 2)
⇒ W = 30 J

Jawaban : A

FacebookGoogle+