SOAL FISIKA KELAS 8 (PESAWAT SEDERHANA dan USAHA DAN DAYA)

Berikut ini merupakan contoh soal fisika kelas 8 tentang pesawat sederhana  dan serta pembahasannya :

Soal No. 1

Cermati gambar bidang miring berikut ini.

Jika besar gaya F dalah 60 Newton, tentukan:

a) keuntungan mekanik bidang miring

b) berat beban

Pembahasan
a) keuntungan mekanik bidang miring
KM = S/h
S belum diketahui, temukan dengan pythagoras

S =√(42 + 32) = √25 = 5 meter

sehingga

KM = 5/3 = 1,67

b) berat beban
W = KM x F = 60 x 5/3 = 100 Newton

Soal No. 2
Seorang pekerja hendak menaikkan sebuah almari besi ke bak belakang truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar.

Jika massa almari 120 kg, dan percepatan gravitasi 10 m/s2, tentukan:
a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
b) keuntungan mekanik bidang miring

Pembahasan

a) gaya minimal yang diperlukan pekerja untuk menaikkan almari
F = h/S x W
dimana
h = tinggi bidang miring
S = panjang sisi miring
W = berat beban (Newton)

Temukan berat almari lebih dulu W = m x g = 120 x 10 = 1200 N
Sehingga
F = h/S x W
F = 1/2 x 1200 = 600 Newton

b) keuntungan mekanik bidang miring
KM = W/F = 1200/600 = 2
atau bisa juga
KM = S/h = 2/1 = 2

Soal No. 3
Seorang anak memodifikasi sebuah katrol dan bidang miring untuk menaikkan sebuah balok seperti terlihat pada gambar berikut



Tentukan:
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring

Pembahasan
a) gaya yang diperlukan anak untuk menaikkan balok
F = h/S x W
F = 3/5 x 1200 = 720 Newton

Gaya F kemudian dibagi ke dua buah tali, satu dipegang anak dan satu lagi terikat pada tonggak, sehingga F untuk anak saja adalah:
Fanak = F : 2 =720 : 2 = 360 Newton

b) keuntungan mekanik sistem katrol dan bidang miring
KM = W : Fanak = 1200 : 360 = 3,33

Soal No. 4
Seorang pekerja pada bangunan menaikkan pasir dengan cara seperti terlihat pada gambar berikut:




Tentukan gaya yang dikeluarkan oleh pekerja untuk beban seberat 50 N, dan keuntungan mekanik dari katrol!

Pembahasan
Katrol tetap seperti gambar diatas mempunyai KM = 1, sehingga
F = W
F = 50 N
Keterangan : Kalo gaya yang diperlukan sama saja dengan berat benda yang diangkat, lantas dimana untungnya menggunakan katrol tetap? Katrol tetap seperti gambar diatas berfungsi untuk mengubah arah gaya, sehingga beban bisa naik ke atas dengan tarikan ke arah bawah. Di lapangan, menarik beban ke arah bawah melalui katrol terasa lebih mudah dari menarik beban langsung ke arah atas.

Soal No. 5

Sistem katrol digunakan pada suatu proyek bangunan seperti gambar berikut

Tentukan gaya yang diperlukan untuk menaikkan beban seberat 120 Newton!

Pembahasan

Perhatikan beban (katrol warna merah), 2 tali yang menariknya, sehingga

F = W : 2 = 120 : 2 = 60 Newton

Soal No. 6

Seorang anak sedang mengungkit sebuah batu.

Tentukan gaya yang diperlukan anak!

Pembahasan

Rumus untuk pengungkit atau tuas:

F x Lk = W x Lb

Dimana:

Lk = panjang lengan kuasa atau lengan gaya, dihitung dari titik kerja gaya ke tumpu

Lb = panjang lengan beban, dihitung dari titik beban hingga tumpu

sehingga:

F x Lk = W x Lb

F x 180 = 360 x 20

F = 40 Newton

Soal No. 7

Perhatikan tuas di bawah ini.

Untuk menahan beban 600 Newton agar berada pada posisi seimbang, tentukan besar gaya F yang harus diberikan!

Pembahasan

Data dari soal:

Lb = 1/2 meter

Lk = 2 meter, perhatikan bukan 1 1/2 meter

F x Lk = W x Lb

F x (2) = 600 x (1/2)

F = 150 Newton

Soal No. 8

Lihat gambar disamping!

Berapakah gaya yang diperlukan untuk menarik beban?

A. 10

B. 20 N

C. 30 N

D. 40 N

(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1995)

Pembahasan

Perhatikan katrol warna merah tepat di atas beban, ada 3 tali yang menarik beban, sehingga

F = W : 3

F = 60 : 3

F = 20 Newton

Soal No. 9

Perhatikan gambar di samping!

Besar kuasa (F) adalah....

A. 200 N

B. 250 N

C. 500 N

D. 2000 N

(Sumber soal: EBTANAS SMP Tahun 1994-Modificated)

Pembahasan

F x Lk = W x Lb

F x (2) = 1000 x (0,5)

F = 500 : 2 = 250 Newton

Soal No. 10

Perhatikan gambar!

Keuntungan mekanis dari tuas tersebut adalah....

A. 1

B. 1,5

C. 2,5

D. 10

(Dari Soal Ebtanas IPA Tahun 2002)

Pembahasan

Keuntungan mekanik dari sebuah tuas atau pengungkit bisa dicari dari dua cara sebagai berikut:

KM = W/F

atau dari rumus lainnya

KM = Lk/Lb



Jadi
KM = W/F = 75/7,5 = 10 atau KM = Lk/Lb = 50/5 = 10 juga hasilnya,....

Soal No. 11

Seorang pegawai ingin memindahkan kotak yang beratnya 500 N ke atas truk dengan menggunakan bidang miring seperti gambar di bawah.

Bila tinggi truk 1,5 m, berapa besar gaya yang diperlukan untuk memindahkan kotak tersebut?

A. 125 N

B. 250 N

C. 500 N

D. 1500 N

Pembahasan

Data:

w = 500 N

h = 1,5 m

s = 3 m

F =.....

Menentukan gaya yang diperlukan pada bidang miring:

Soal No. 12

Suatu peti peralatan berat akan dinaikkan dengan menggunakan papan sebagai bidang miring seperti pada gambar berikut.

Agar gaya dorong setengah dari berat peti sesungguhnya, harus disediakan papan dengan panjang.....

A. 5,0 m

B. 7,5 m

C. 10,0 m

D. 12,5 m

Pembahasan

Data:

h = 2,5 m

F = 0,5 W

s =.....

dengan rumus bidang miring:

soal no 13

Besar gaya yang diperlukan untuk menaikkan balok ke titik B sebesar....

                

PEMBAHASAN:

Data:

h= 5m

s= 10m

w= 500 N

Soal= F=....N

jawaban:

F=w×h÷s

F=500×5÷10

F= 250N

soal no 14

Perhatikan gambar berikut!

 

Besar usaha yang dilakukan anak pada gambar adalah...
A. 70 joule 
B. 90 joule 
C. 190 joule 
D. 7000 joule 
(Soal Ebtanas 1999)

Pembahasan
W = 50 X 1,4 = 70 joule

soal no 15
Perhatikan gambar! 



Seorang anak membawa kotak yang beratnya 50 Newton dari titik A menuju B, kemudian kembal lagi ke A. Menurut fisika, berapakah usaha yang dilakukan anak?

Pembahasan
Kotak akhirnya tidak berpindah tempat, sehingga perpindahannya adalah nol
W = gaya x perpindahan = 0

soal no 16
Sebuah peti didorong dengan kekuatan 400 newton dan berpindah sejauh 4 meter. Berapakah usaha yang dilakukan pada peti tersebut? 
A. 100 J 
B. 396 J 
C. 404 J
D. 1600 J 
(Dari Soal Ebtanas 1995)

Pembahasan
W = F x s
W = 400 x 4
W = 1600 joule 

soal no 17

Seorang siswa yang beratnya 450 Newton menaiki tangga yang memiliki ketinggian 3 m. Siswa tersebut memerlukan waktu 6 detik untuk sampai ke atas. Tentukan daya yang dikeluarkan siswa untuk kegiatan tersebut!

Pembahasan
Hubungan Daya (P) dan Usaha (W) serta waktu (t) :

P = W / t

dimana

W = Usaha (joule) , jangan keliru sebagai berat karena lambang berat w juga!

W = (gaya berat siswa) x (perpindahan siswa) = 450 x 3 = 1350 joule

Dengan demikian :
P = W/t
P = 1350 / 6
P = 225 watt 

soal no 18

Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 300 gram dan tinggi meja dari lantai adalah 80 cm. 

 

Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan usaha yang diperlukan! 

Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja. Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
W = Δ Ep 
W = m x g x h
W = 0,300 x 10 x 0,80
W = 2,4 joule 

sumber:http://fisikastudycenter.com/