Fisika SMA - Konsep Usaha

Pengertian Usaha

Usaha merupakan salah satu materi dalam pembahasan materi fisika. Usaha adalah energi yang yang disalurkan agar dapat menggerakkan atau menggeser benda dengan gaya tertentu. Sedangkan Energi adalah kesanggupan untuk melakukan sebuah usaha. Pengertian usaha adalah usaha yang diarahkan agar berhasil menggerakkan suatu benda menggunakan gaya tertentu. Sedangkan secara matematis, usaha dapat dinyatakan sebagai hasil dari perkalian skalar antara gaya dan perpindahan. Berikut ini rumus persamaan usaha, yaitu:

W = F.s

W= F cos α . s

Keterangan:
W = usaha (Joule)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
α = sudut yang terbentuk antara gaya dan perpindahan benda (derajat)

Gambar 1. Kegiatan diatas bukan termasuk usaha, yaitu mendorong tembok.Tembok tidak bergerak ketika didorong

Gambar 2. Kegiatan mendorong meja disebut melakukan usaha karena meja bergerak ketika didorong

Usaha terbagi menjadi dua, yaitu usaha positif dan usaha negatif. Usaha positif adalah usaha yang searah dengan perpindahan benda, sedangkan usaha negatif adalah usaha yang berlawanan arag dengan perpindahan benda. Perlu diketahui, bahwa tidak selamanya usaha dilakukan pada bidang datar, tapi juga dilakukan pada bidang miring. Lebih jelasnya berikut penjelasannya:

- Usaha dikatakan Nol jika gaya tidak menyebabkan perpindahan pada benda

- Benda Melakukan usaha/Kerja jika gaya yang dikerjakan mengakibatkan perpindahan pada benda tersebut

Usaha pada Bidang Datar

Pada gambar dibawah ini menunjukkan bahwa terdapat suatu gaya yang dibutuhkan untuk menarik suatu benda hingga pindah sejauh s.

Gambar 3.Usaha pada bidang datar

Meskipun pada bidang yang datar, namun gaya yang diberikan tidak selalu lurus, yang berarti dalam kondisi tertentu gaya akan membentuk sudut tertentu, seperti gambar diatas.

Oleh karena itu digunakan persamaan

𝑾=𝑭.𝒄𝒐𝒔⁡𝜽.𝒔

dimana, 𝜃 = sudut yang dibentuk oleh gaya

Usaha pada Bidang Miring

Tidak hanya bidang datar, usaha pun dapat dilakukan pada bidang miring, salah satu contoh yang sering kita temui adalah pada saat melihat kurir yang memindahkan barang ke dalam truk menggunakan bantuan salah satu pesawat sederhana yaitu bidang miring

Gambar 4. Usaha pada bidang miring

Berikut rumus yang digunakanpada usaha bidang miring:

W = (mg sin θ)s

Suatu gaya F =  25 N bekerja pada benda yang mula-mula diam seperti gambar berikut ini:

Berapakah usaha yang dilakukan jika benda berpindah sejauh 100 cm?

Pembahasan :

Diketahui:

F = 25 N

s = 100 cm = 1 m

Ditanyakan:

W = ?

Jawaban:

W = F . s = 25 . 1 = 25 Joule 

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan sebesar 25 Joule

1. Berapakah usaha yang dilakukan seorang pemuda untuk memindahkan sebuah peti kayu sejauh 3 meter bila pemuda tersebut mengerahkan gaya sebesar 60 newton?
2. Berapakah usaha yang dilakukan seorang anak yang hendak mendorong sebuah mobil yang sedang mogok bila gaya yang dikerahkan anak itu sebesar 35 newton sedangkan mobilnya tetap diam?
3. Sebuah benda bermassa 20 kg terletak pada bidang miring dengan sudut 30o terhadap bidang  horizontal. Percepatan gravitasi 9,8 m/s2 dan benda bergeser sejauh 3 meter ke arah bawah. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya berat tersebut?
4. Berapakah usaha yang dilakukan oleh seseorang yang mencoba menarik sebuah balok dengan gaya sebesar 50 N sehingga balok tersebut berpindah sejauh 8 meter?
5. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Sepuluh detik kemudian kecepatan mobil itu menjadi tiga kali semula. Jika massa mobil itu 1.000 kg, hitunglah usaha yang telah dilakukan oleh mesin mobil itu ?