Dalam Fisika, kita mengenal rumus usaha. Usaha itu sendiri merupakan besarnya energi yang digunakan untuk merubah posisi yang diberikan oleh gaya pada benda ataupun objek. Usaha yang dikeluarkan oleh suatu objek pun didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang dilalui dengan gaya yang searah dengan perpindahan.
Dalam bahasa sehari-hari, anda bisa mengatakan usaha sebagai suatu kegiatan yang mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan guna mencapai suatu tujuan.
Rumus Usaha Dalam Fisika
Usaha dinotasikan dengan simbol huruf W, dimana merupakan singkatan bahasa Inggris dari kata Work yang memiliki arti kerja. Satuan usaha ialah Joule. Satuan ini didefinisikan sebagai besarnya energi yang diperlukan untuk memberi gaya sebesar satu Newton dengan jarak sejauh satu meter. Maka dari itu, satu Joule sama dengan satu Newton meter (N.m). Berikut rumusnya.
Rumus Usaha
Rumus Usaha dinotasikan dengan lambang berikut :
W = F.s
W = m.a.s
W = m.a.s
Keterangan:
W = Usaha yang dilakukan (Joule)
F = Gaya yang diberikan (N)
s = Jarak perpindahan objek (m)
m = Massa (kg)
a = Percepatan (m/s2)
F = Gaya yang diberikan (N)
s = Jarak perpindahan objek (m)
m = Massa (kg)
a = Percepatan (m/s2)
Contoh Soal Usaha Fisika
Berapa usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan batu seberat 100 kg dengan jarak perpindahan sejauh 2 m?
Penyelesaian
Usaha = F.s
Usaha = m.a.s
W = 100 x 9,8 x 2
W = 1960 Joule
Usaha = m.a.s
W = 100 x 9,8 x 2
W = 1960 Joule
Jadi, usaha yang dibutuhkan ialah sebesar 1960 Joule.
Rumus Usaha Dengan Sudut
Apabila gaya yang diberikan pada suatu objek membentuk sudut, maka persamaannya ialah sebagai berikut :
W = F cos θ . s
Keterangan :
θ = besarnya sudut yang dibentuk gaya karena perpindahan.
Nilai usaha yang dilakukan bisa berupa positif atau negatif. Hal ini tergantung arah gaya akan perpindahannya. Apabila gaya yang diberikan pada suatu objek berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang dilakukan bernilai negatif. Sementara apabila gaya yang diberikan searah dengan perpindahan, maka objek tersebut memberikan usaha positif.
Contoh Soal Usaha Dengan Sudut
Peti dengan massa 50 kg ditarik sepanjang lantai datar dan memiliki gaya 100 N. Usaha yang dikerahkan ini membentuk sudut 37 derajat. Lantai kasar dan gaya geseknya sebesar Fges 50 N. Dengan mengetahui hal tersebut, hitunglah usaha yang dilakukan tiap gaya yang bekerja pada peti serta usaha yang dilakukan gaya total pada peti tersebut.
Penyelesaian
Dengan menggunakan rumus usaha yang ada di awal tadi, maka usaha dari gaya orang serta gesek bisa dihitung. Berikut caranya.
Wfo = Fo. cos θ . S
Wfo = 100 cos 37 40
Wfo = 100. 0,8 . 40
Wfo = 3.200 joule
Wges = Fges . s
Wges = 50 . 40
Wges = 2.000 joule
Gaya total yang bekerja ialah 3.200 – 2.000 = 1.200 Joule.
Wfo = 100 cos 37 40
Wfo = 100. 0,8 . 40
Wfo = 3.200 joule
Wges = Fges . s
Wges = 50 . 40
Wges = 2.000 joule
Gaya total yang bekerja ialah 3.200 – 2.000 = 1.200 Joule.
Rumus Usaha Bernilai Nol
Usaha juga bisa bernilai nol (0) atau objek tak melakukan usaha apabila diberikan gaya namun tak terjadi perpindahan. Selain itu, usaha juga bernilai nol apabila gaya yang diberikan tegak lurus dengan perpindahan.
Gaya yang diberikan kepada benda belum tentu menghasilkan usaha. Misalnya saja, apabila anda mendorong tembok, anda tak memberikan usaha terhadap tembok tersebut. Anda mungkin hanya akan merasa lelah dikarenakan telah membebaskan energi melalui otot. Tembok memang tidak akan bergerak (s = 0).
Apabila hal tersebut dimasukkan ke dalam rumus usaha W = F.s, maka hasilnya usaha nol. Ada pula kasus usaha bernilai nol, yakni jika anda mengangkat batu dengan mendorongnya secara vertikal ke atas dan anda berjalan horizontal. Hal ini dikatakan usahanya bernilai nol.
Perlu diketahui, nilai θ sama dengan 90, maka apabila dimasukkan ke rumus usaha W = Fcos θ . s, usahanya nol. Cos 90 sama dengan 0.
