BAB.4 USAHA DAN ENERGI

KEGIATAN BELAJAR 1. PENGERTIAN USAHA

1. Pengertian Usaha dalam Kehidupan Sehari-hari

Di masa pandemi, pembelajaran dilaksanakan secara jarak jauh dan mengharuskan semua siswa mengikuti pembelajaran dengan baik. Tidak sedikit siswa yang mengalami kendala selama pembelajaran jarak jauh seperti sulitnya akses internet di daerahnya, sehingga mengharuskan siswa untuk melakukan berbagai usaha demi mengikuti kegiatan pembelajaran yang diberikan oleh guru. Salah satu contohnya seperti gambar 4.1 di bawah ini. Siswa tersebut berusaha mengikuti pembelajaran dengan kondisi susah sinyal mengharuskannya mencari tempat yang bisa mengakses internet melalui gadgetnya.

usaha siswa mencari tempat yang ada sinyal internet untuk belajar

Jadi pengertian usaha menurut bahasa sehari-hari sebagai “upaya” untuk mendapatkan sesuatu. Kata “usaha” dalam pengertian sehari-hari ini tidak dapat dinyatakan dengan suatu angka atau ukuran dan tidak dapat pula dinyatakan dengan rumus matematis.

2. Pengertian Usaha dalam Fisika

Usaha mengandung pengertian sebagai segala sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada suatu benda sehingga benda itu bergerak. Agar usaha berlangsung, maka gaya harus dikerahkan pada suatu benda hingga benda tersebut menempuh jarak tertentu. Apakah usaha baru dapat berlangsung bila benda berpindah? Bagaimana apabila benda yang diberikan gaya ternyata tidak bergerak atau berpindah? Apakah telah terjadi usaha? 

orang sedang mendorong gerobak artco

Gambar 4.2 menunjukkan sejumlah orang yang sedang mendorong sebuah gerobak artco. Orang tersebut memberikan gaya melalui suatu dorongan kepada gerobak artco sehingga gerobak dapat bergerak (berpindah). Adanya gaya yang bekerja sebuah gerobak artco yang menyebabkannya berpindah tempat menunjukkan adanya usaha yang telah dilakukan oleh masing-masing orang itu.  

sekarang perhatikan gambar berikut ini!

gambar 4.3 orang mendorong tembok

Berdasarkan uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa ada dua syarat terjadinya suatu usaha, yaitu:

1. adanya gaya (F) yang bekerja pada suatu benda
2. adanya perpindahan (s) yang dialami oleh benda tersebut

Dengan demikian usaha didefinisikan sebagai sejumlah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sepanjang garis lurus dan searah dengan arah gaya. 

Untuk memahami lebih lanjut mengenai konsep usaha, marilah kita simak video berikut ini

https://www.youtube.com/watch?v=mqENP1iY2Vo&t=104s

Secara matematis, usaha yang dilakukan pada suatu benda dinyatakan sebagai berikut. 

dengan:

W = usaha yang dilakukan pada suatu benda (Joule)

F  = gaya yang bekerja pada suatu benda (Newton)

s  = perpindahan yang dialami benda tersebut (meter)

Bagaimana apabila gaya yang bekerja pada benda itu tidak searah dengan arah perpindahannya (membentuk sudut tertentu)?  

dengan: 0 = sudut antara arah gaya dan arah perpindahannya.  

Contoh Soal:

1. Berapakah usaha yang dilakukan oleh seseorang yang mencoba menarik sebuah balok dengan gaya sebesar 50 N sehingga balok tersebut berpindah sejauh 8 meter?
2. Seseorang menarik sebuah vacuum cleaner dengan gaya 50 N dan gaya tersebut membentuk sudut 30° dengan arah perpindahannya. Perpindahan yang dialami oleh vacuum cleaner itu adalah 8 meter. Berapakah besar usaha yang dilakukan oleh orang itu? (abaikan kehadiran gaya gesekan!)

3. 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?

Penyelesaian:

1. Diketahui:

    F = 50 N

    s = 8 m

    Ditanya: W = ... Joule?

    Jawab: F = W . s = 50 N . 8 m = 400 Nm = 400 Joule

2. Diketahui:

    F = 50 N

    0 = 30°

    s = 8 m

   

   Ditanya: W = ... Joule?

  Jawab: F = W cos 0 . s

                 = 50 N . cos 30°. 8 m

                 = 50 N . (1/2√3) . 8 m

                 = 200√3 Joule

                 = 346,41 Joule

3. Diketahui:

    xo = 0

    vo = 10 m/s 

    m = 1.000 kg 

   vt = 3 vo = 30 m/s 

    t = 10 s

   Ditanya: W = ... Joule? 

  Jawab: