Pertemuan Keempat Materi Fisika Usaha dan contoh Soal

 

USAHA

Dalam fisika, ketika anda menggeser meja dan meja bergeser,dapat dikatakan anda telah melakukan usaha atau kerja. Namun, ketika anda mendorong dinding dengan sekuat tenaga dan dinding tidak bergeser sedikitpun, anda dikatakan tidak melakukan usaha. Meskipun anda mengeluarkan gaya yang sangat besar, anda dikatakan tidak melakukan usaha karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dinding. Jadi usaha dapat didefinisikan Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Seseorang sedang mendorong sebuah meja dan bergeser

Seseorang mendorong dinding

Usaha dinotasikan dengan W yang merupakan singkatan bahasa Inggris dari Work yang berarti kerja. Satuan usaha adalah Joule yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 Joule sama dengan 1 Newton meter (N.m).

Rumus Usaha dinotasikan dengan:

W = F . s

Dimana,

W = Usaha yang dilakukan (Joule)

F   = Gaya yang diberikan (N)

S   = jarak perpindahan objek (m)

Agar kamu dapat memahami konsep Usaha dengan baik, perhatikan gambar lintasan Usaha dan komponennya di bawah ini.

Jika komponen gaya sejajar dengan perpindahan searah perpindahan

Posisi awal dan akhir sebuah benda setelah dikenai gaya F

Jika komponen gaya konstan tidak searah dengan perpindahan atau gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka persamaannya menjadi:

W = F. Cos  θ. s

                 Benda ditarik dengan gaya F membentuk sudut α

Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Jika gaya yang diberikan pada objek berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang diberikan bernilai negatif. Jika gaya yang diberikan searah dengan perpindahan, maka objek tersebut melakukan usaha positif.

Usaha juga dapat bernilai nol (0) atau objek tidak melakukan usaha jika,

Ø  Diberikan gaya namun tidak terjadi perpindahan.

Ø  Gaya yang diberikan tegak lurus dengan perpindahan (cos 90 =  1)

Contoh soal :

1.      Gaya 20 Newton dikerjakan pada balok hingga balok berpindah sejauh 2 meter. Usaha yang dikerjakan gaya F pada balok adalah…

 

Pembahasan
Diketahui :
Gaya (F) = 20 N
Perpindahan (s) = 2 meter
Sudut = 0 (arah gaya sama dengan arah perpindahan atau arah gaya berhimpit dengan arah perpindahan sehingga sudut yang dibentuk oleh gaya dengan perpindahan adalah nol)
Ditanya : Usaha (W)
Jawab :

W = F . s = 20 . 2 = 40 joule

Atau

W = F . Cos θ . s = 20 . cos 0 . 2 = 20 . 1 . 2 = 40 joule
Catatan :
Jika arah gaya sama dengan arah perpindahan, hitung usaha menggunakan rumus W = F s, tanpa perlu menambahkan cos teta.

2.     Benda bermassa 10 kg bergerak diatas permukaan yang datar dan licin tanpa geya gesek, jika benda di dorong dengan gaya100 N yang membentuk sudut 60° terhadap arah horisontal. Besar usaha jika perpindahan benda sejauh 5 m adalah

 

Jawab
W = F . cos θ . S = 100 . cos 60. 5 = 100.0,5.5 = 250 Joule

 Soal Post tes Fisika Materi Usaha

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScsKvcEcPmal4yqCh2FWW1_m0S4tY4hihhtjkY9-OPYGn1kxw/viewform

Soal Pengayaan dan Remidial :

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScY9cZ528__UwapfvgwzbGypJrnTh7njGE7ou8_nxPnd2HSRA/viewform