Contoh Soal HOTS Usaha dan Energi

Daftar Isi

Gimana kabarnya? Semoga kita semua selalu sehat, di materi ini saya akan memberikan contoh soal HOTS fisika tentang Usaha dan Energi beserta jawabannya.

Contoh soal ini dibuat berdasarkan Taksonomi Bloom C1-C6:

• C1: mengingat
• C2: memahami
• C3: menerapkan
• C4: menganalisis
• C5: mengevaluasi
• C6: mencipta

Baiklah, berikut ini soalnya:

Soal HOTS Usaha dan Energi

Seorang siswa mendorong meja dengan gaya sebesar 50 N sejauh 5 meter. Setelah itu, ia mengangkat buku cetak setebal 500 halaman dengan massa 1 kg dari lantai ke atas meja dengan ketinggian 80 cm. Jika percepatan gravitasi bumi dianggap 10 m/s², tentukan:

1. Tuliskan rumus usaha dan energi potensial, serta satuan dari masing-masing besaran tersebut. (C1)
2. Jelaskan pengertian usaha dalam fisika dan apa saja faktor yang mempengaruhi besarnya usaha. (C2)
3. Hitung usaha yang dilakukan siswa saat mendorong meja dan saat mengangkat buku. (C3)
4. Bandingkan usaha yang dilakukan siswa saat mendorong meja dan saat mengangkat buku. Mengapa terdapat perbedaan? (C4)
5. Setelah buku berada di atas meja, apakah buku tersebut memiliki energi? Jika iya, energi apakah itu dan berapa besarnya? Jelaskan alasanmu. (C5)
6. Rancanglah sebuah percobaan sederhana untuk membuktikan bahwa usaha yang dilakukan untuk mengangkat benda sebanding dengan ketinggian benda tersebut. (C6)

Jawaban:

1. Rumus Usahan dan Energi Potensial, serta Satuannya:

• Rumus usaha: W = F × s
• Satuan usaha: Joule (J)
• Rumus energi potensial: Ep = m × g × h
• Satuan energi potensial: Joule (J)

2. Pengertian Usaha dan Faktor yang Mempengaruhi:

Usaha dalam fisika adalah besarnya energi yang ditransfer ketika sebuah gaya menyebabkan perpindahan pada suatu benda.

Usaha dapat diartikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja pada benda dengan perpindahan benda searah gaya tersebut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya usaha:

• Besar gaya yang diberikan (F)
• Besarnya perpindahan benda (s)
• Arah gaya terhadap perpindahan
• Menerapkan (Applying):

3. Usaha Mendorong Meja dan Mengangkat Buku:

• Usaha mendorong meja: W = F x s = 50 N x 5 m = 250 Joule
• Usaha mengangkat buku: W = F x s = (m x g) x s = (1 kg x 10 m/s²) x 0,8 m = 8 Joule

4. Perbandingan Usaha Mendorong Meja dan Mengangkat Buku:

Usaha mendorong meja lebih besar daripada usaha mengangkat buku karena gaya yang diperlukan untuk mendorong meja lebih besar daripada gaya yang diperlukan untuk mengangkat buku.

Selain itu, jarak perpindahan meja juga lebih jauh daripada jarak perpindahan buku.

5. Energi yang Dimiliki Buku:

Setelah buku berada di atas meja, buku tersebut memiliki energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya terhadap permukaan bumi.

Besarnya energi potensial gravitasi buku:

Ep = m x g x h = 1 kg x 10 m/s² x 0,8 m = 8 Joule.

Energi potensial buku sama dengan usaha yang dilakukan untuk mengangkatnya karena usaha yang dilakukan untuk mengangkat buku diubah menjadi energi potensial.

6. Percobaan Sederhana:

Alat dan bahan:

• Beban (beberapa buku dengan massa berbeda atau benda lain)
• Penggaris atau meteran Neraca (untuk mengukur massa beban)
• Kalkulator

Langkah-langkah:

1. Ukur massa setiap beban menggunakan neraca.
2. Angkat beban pertama ke ketinggian tertentu (misalnya 20 cm), lalu ukur usaha yang diperlukan untuk mengangkatnya (usaha = gaya x perpindahan, dimana gaya = massa beban x gravitasi).
3. Ulangi langkah 2 untuk ketinggian yang berbeda (misalnya 40 cm, 60 cm, 80 cm) dan catat hasilnya.
4. Ganti beban dengan beban yang massanya berbeda, lalu ulangi langkah 2 dan 3.
5. Bandingkan hasil pengukuran usaha untuk setiap beban pada ketinggian yang berbeda.

Hasil:

• Semakin tinggi beban diangkat, semakin besar usaha yang diperlukan.
• Untuk beban yang sama, usaha yang diperlukan sebanding dengan ketinggian benda.

Demikianlah contoh soal HOTS fisika tentang Usaha dan Energi, bagikan jika dirasa bermanfaat, terima kasih.