Usaha dan gaya

 usaha dan energi


 



Usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan. Jika gaya dilambangkan dengan F dan perpindahan dengan s maka secara matematika Usaha dapat dituliskan menjadi
W = F.s
dimana : W = Usaha (Joule)
F = Gaya (N)
s = Perpindahan (m)

Selain pengertian di atas jika dihubungkan dengan energi maka Usaha dapat didefinisikan sebagai Besarnya perubahan energi yang digunakan, sehingga selain persamaan diatas Usaha juga dapat dirumuskan :
W = ΔE
Sedangkan Energi itu ada bermacam –  macam. Sebagai contoh energi potensial, kinetik, dan mekanik. Sehingga Usaha juga dapat dihitung dengan menggunakan perubahan energi potensial, kinetik atau mekanik.


USAHA OLEH GAYA YANG MEMBENTUK SUDUT
Persamaan diatas (W = F.s) itu hanya berlaku jika gaya yang berkerja segaris dan searah dengan perpindahan. Jika gaya yang bekerja membentuk sudut terhadap perpindahan maka persamaan tersebut tidak dapat digunakan. Akan dapat digunakan jika kita menambahkan cos θ dalam persamaan tersebut. Dimana θ adalah besar sudut antara gaya terhadap perpindahan.
Hasil akhir persamaannya menjadi :
W = Fcos θ.s

contoh soal
 
 Perhatikan gambar berikut, sebuah kotak ditarik dengan gaya F sebesar 10 Newton.


Kotak berpindah 3 meter ke kanan dari posisi semula.
Tentukan usaha yang dilakukan gaya pada kotak tersebut!
Pembahasan
Usaha = gaya x perpindahan
W = F x S
W = 10x 3
W = 30joule

 saha yang Dilakukan Oleh Gaya Berat

Anggap sebuah benda bermassa m dilepaskan dari ketinggian  h di atas permukaan bumi. Benda akan jatuh karena pengaruh gaya gravitasi. Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi adalah:

Usaha ini positif karena arah gaya dan perpindahan sama-sama ke bawah.

contoh soal

1. Seorang anak memindahkan sebuah buku yang jatuh dilantai ke atas meja. Massa buku adalah 500gram dan tinggi meja dari lantai adalah 30 cm. Jika percepatan gavitasi bumi adalah 10 m/s² tentukan usaha yang diperlukan!

Pembahasan
Usaha bisa juga ditemukan dari perubahan energi potensial buku. Energi potensial buku saat dilantai adalah nol, sementara energi potensial saat di meja adalah Ep = m x g x h, dimana h adalah tinggi meja.
  Ubah satuan ke MKS (meter, kilogram, sekon), dengan demikian
 m= 500 gram= 0.500 kg
h= 30 cm= 0,30 m
 maka
W = Δ Ep
W = m x g x h
W = 0,500 x 10 x 0,30
W = 1.5 joule

usaha yang bernilai nol
 

USAHA BERNILAI NOL (TIDAK MELAKUKAN USAHA)
Tidak semua gaya yang sudah bekerja dikatakan melalukan usaha atau semua benda yang berpindah telah dikenai usaha. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas, berikut ini peristiwa yang usahanya bernilai nol

• Gaya penyebab ada tetapi tidak ada perpindahan. F tidak sama dengan nol dan s sama dengan nol, contohnya adalah ketika kita mendorong tembok. Walaupun kita sudah mengeluarkan gaya tetapi tembok tidak berpindah maka kita dikatakan tidak melakukan usaha.
• Gaya penyebab tidak ada tetapi terjadi perpindahan. Contohnya adalah ketika kita bermain sky dan kita sedang ber GLB maka resultan gayanya sama dengan nol tetapi kita mengalami perpindahan. Kejadian ini juga tergolong usaha bernilai nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.

• Gaya dan perpindahan membentuk sudut 90 derajat. Contohnya ketika kita menenteng tas dan berjalan maju, sudut yang dibentuk gaya penyebab dengan perpindahan yang dihasilkan adalah 90 derajat. Jika kita masukkan kedalam persamaan gaya yang membentuk sudut maka akan kita peroleh hasil Usaha sama dengan nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha. 

sumber:     https://alljabbar.wordpress.com/2010/08/30/usaha-dan-energi-2/