Balok bermassa 3 kg di dorong pada bidang miring bersudut 30 derajat dengan gaya 20N. Berapa usaha yang dilakukan?

Soal kali ini berkaitan dengan usaha yang dilakukan pada sebuah bidang miring licin. Dimana sebuah benda di dorong dengan gaya tertentu.

Soal :

1. Sebuah benda bermassa 3 kg di dorong dengan gaya 20 N pada sebuah bidang miring licin yang kemiringannya 30⁰. Ukuran lainnya ada pada gambar.

Berapakah usaha yang dilakukan sampai puncak kemiringan?

Mari pecah gambarnya, uraikan ke yang lebih detail.

Kita lihat yang bidang miringnya saja.

Menguraikan gaya-gaya yang bekerja

Benda yang didorong bermassa 3kg.

Ketika berada di bidang miring, maka ada tiga gaya yang bekerja (untuk baloknya).

Panah warna pink = berat benda (W)
Panah warna merah = gaya normal (N)
Panah warna hitam = gaya yang membuat benda meluncur ke bawah (Wx)

Untuk gambar seperti ini, gaya yang digunakan hanyalah Wx.
Mengapa?
Karena bidang miringnya licin.

Bidang miring licin berarti tidak ada gaya gesek.
Jadi gaya normal (N) tidak dipakai.

Sekarang kita cari Wx :

Wx = W.sinθ

m = 3 kg
g = 10 m/s²
θ = 30⁰

Wx = mg. sinθ

Wx = 3×10×sin 30⁰

Wx = 30 × ½

Wx = 15N

Mencari jarak dorongan (BC)

Jarak yang ditempuh benda adalah BC.
Untuk mendapatkan BC, bisa digunakan rumus pitagoras.

BC² = AC² + AB²

BC² = 3² + 4²

BC² = 9 + 16

BC² = 25

BC = √25

BC = 5 m

Mencari usaha

Usaha yang dilakukan untuk mendorong benda tersebut dirumuskan sebagai berikut.

W = ΣF × s

ΣF = jumlah gaya-gaya yang bekerja
s = jarak yang ditempuh = BC

W = (F - Wx) × s

Untuk ΣF, ada dua gaya yang bekerja, yaitu F dan Wx. Wx berlawanan dengan F, karena Wx cenderung membuat benda meluncur turun, sedangkan F bergerak ke atas.

Mengapa F yang positif dan Wx yang negatif?
Karena F searah dengan gerak benda, yaitu ke atas dan Wx berlawanan.

W = (F - Wx) × s

F = 20N
Wx = 15N
s = 5 m

W = (20 - 15) × 5

W = 5 × 5

W = 25 Joule.

Jadi, usaha yang dilakukan untuk mendorong bendanya sampai ke atas bidang miring adalah 25 joule.
Semoga membantu ya.

Baca juga ya :