Kata
usaha dalam kehidupan sehari-hari adalah berbagai aktivitas yang dilakukan
manusia untuk mencapai tujuan, misalnya usaha untuk menjadi juara kelas, usaha
untuk memenangkan lomba balap sepeda,
dan usaha untuk mencapai finis dalam lomba lari. Selama orang melakukan
kegiatan maka dikatakan dia berusaha, tanpa mempedulikan tercapai atau tidak
tujuannya.
Pada
saat kita mendorong sebuah meja dengan gaya tertentu, ternyata meja bergerak.
Akan tetapi, ketika kita mendorong tembok dengan gaya yang sama, ternyata
tembok tetap diam, gambar 4.1. Dalam
pengertian sehari-hari keduanya dianggap
sebagai usaha, tanpa memerhatikan benda tersebut bergerak atau diam.
Dalam fisika, usaha memiliki pengertian khusus untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan oleh gaya ketika bekerja pada benda sehingga benda bergerak pada jarak tertentu. Usaha yang dilakukan oleh gaya didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya yang segaris dengan perpindahan dengan besarnya perpindahan. Gambar 4.2 menunjukkan gaya F yang bekerja pada benda yang terletak pada bidang horizontal sehingga benda berpindah sejauh s, usaha W yang dilakukan gaya tersebut dinyatakan dengan
W = F cos α
. s
(4–1)
dengan: F =
gaya (N),
s = perpindahan (m), dan
W = usaha (Nm = joule).
W = F . s
(4–2)
Terdapat dua persyaratan khusus mengenai
definisi usaha dalam Fisika ini. Pertama, gaya yang diberikan pada benda
haruslah menyebabkan benda tersebut berpindah sejauh jarak tertentu. Perhatikanlah
Gambar 4.1. Walaupun orang tersebut mendorong dinding tembok hingga tenaganya habis,
dinding tembok tersebut tidak berpindah. Dalam Fisika, usaha yang dilakukan
orang tersebut terhadap dinding tembok sama dengan nol atau ia dikatakan tidak
melakukan usaha pada dinding tembok karena tidak terjadi perpindahan pada objek
kerja/usaha yaitu dinding tembok. Kedua, agar suatu gaya dapat melakukan usaha
pada benda, gaya tersebut harus memiliki komponen arah yang paralel terhadap
arah perpindahan.
Contoh 4.1
Sebuah benda
yang beratnya 10 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah
gaya mendatar sebesar 20 N sehingga benda berpindah sejauh 50 cm. Berapakah
usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?
Jawab
Diketahui: W
= 10 N, F = 20 N, dan s = 50 cm.
W = F . s
W = (20
N)(0,5 m) = 10 joule
Contoh 4.2
Sebuah gaya
F = (3i + 4j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = (5i + 5j) m dan vektor i dan j
berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada
koordinat Cartesian. Berapakah usaha yang dilakukan gaya tersebut?
Jawab
Diketahui: F
= (3i + 4j)N dan r = (5i + 5j)m.
W = F . s
atau W = F . r = (3i + 4j)N. (5i + 5j)m = 15 + 20 = 35 joule
Contoh 4.2
Sebuah balok
bermassa 10 kg ditarik dengan gaya 50 N sehingga berpindah sejauh 8 m.
Jika α = 60° dan gesekan antara balok
dan lantai diabaikan, berapakah usaha yang dilakukan gaya itu?
Jawab
Diketahui: F
= 50 N, s = 8 m, dan α = 60°.
W = F cosα .
s
= (50 N)(cos 60°)(8 m)
= (50 N)(1/2)(8 m)= 200 joule.
Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.
- Sebuah batu besar berada pada jarak 30 m di depan kendaraan bermassa 600 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Tentukanlah gaya pengereman yang harus diberikan pada kendaraan agar tepat berhenti sebelum mengenai batu.
- Sebuah benda beratnya 60 N berada pada bidang datar. Pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 40 N sehingga benda berpindah sejauh 2,5 m. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut?
- Sebuah gaya F = (2i + 5j) N melakukan usaha dengan titik tangkapnya berpindah menurut r = (4i + 3j) m Vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada koordinat Kartesian. Berapa usaha yang dilakukan gaya tersebut?
makasih
||PETA KONSEP||USAHA||ENERGI||ENERGI KINETIK||ENERGI POTENSIAL||ENERGI MEKANIK||HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK|| DAYA||