Artikel ini akan membahas tentang rumus usaha dalam fisika beserta pengertian, jenis-jenisnya, dan soal dengan pembahasan. Show Halo, Sobat Zenius! Lo tau ngga usaha itu apa? usaha menurut KBBI adalah kegiatan dengan mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan untuk mencapai suatu maksud; pekerjaan (perbuatan, prakarsa, ikhtiar, daya upaya) untuk mencapai sesuatu. Pengertian Usaha dalam FisikaPada ilmu fisika khususnya di materi mekanika juga ada yang namanya usaha, lho. Kurang lebih sama seperti yang tertulis di KBBI. Usaha dalam fisika adalah besarnya energi atau gaya yang diberikan untuk memindahkan atau menggerakkan suatu benda atau objek. Rumus UsahaUsaha dinotasikan dengan W yang artinya adalah work dengan satuan Joule. Joule adalah Newton tiap meternya. Cara mendapatkan besaran usaha adalah dengan mengalikan gaya dengan jarak yang diakibatkan oleh gaya. Gaya dinotasikan dengan F yang artinya adalah force dengan satuan Newton dan jarak dinotasikan dengan s yang artinya adalah space dengan satuan meter. Rumus usaha bisa dituliskan seperti ini: Gaya dan jarak adalah besaran vektor. Sesuai dengan aturan yang berlaku, apabila perkalian dot antar vektor maka akan dihasilkan besaran skalar. Maka dari itu, usaha adalah besaran skalar. Hubungan Usaha dengan EnergiSelain menggunakan rumus usaha yang ada di atas, sebenarnya lo juga bisa mendapatkan besaran usaha dengan menggunakan besaran perubahan energi. Bisa perubahan energi potensial ataupun energi kinetik. Hubungan Usaha dengan Energi PotensialApabila benda di angkat dan mengalami perubahan posisi/jarak (perpindahan), maka besaran usaha yang dihasilkan adalah senilai dengan perubahan energi potensial yang terjadi Keterangan: W = Usaha = Perubahan energi potensial m = massa g = nilai gravitasi h = ketinggian Hubungan Usaha dengan Energi KinetikApabila benda mengalami perubahan kelajuan, maka besaran usaha bisa didapatkan dari nilai perubahan energi kinetik yang terjadi pada benda Keterangan: W = Usaha = Perubahan energi kinetik m = massa v = kecepatan Hubungan Usaha dengan SudutSelain menggunakan rumus-rumus usaha yang ada di atas. Kerap kali lo bakal nemuin kasus di mana ada benda yang dikenai gaya namun ada sudut di antara gaya dan jarak. Kalau lo nemuin kasus kayak yang tadi gue bilang, lo bisa pake rumus-rumus yang ada di bawah ini. Usaha pada Bidang DatarWalaupun benda berada bidang datar, namun kadang gaya yang diberikan tidak selalu lurus, itu artinya akan ada sudut yang terbentuk di anatara gaya. Kalian bisa pakai rumus ini kalau menemukan kasus tersebut Keterangan: W = Usaha F = Gaya s = jarak = sudutUsaha pada Bidang MiringApabila benda berada pada bidang miring, maka sudah jelas akan ada sudut yang terbentuk di antara gaya. Maka lo bisa banget pakai rumus yang ada di bawah ini. Keterangan: W = Usaha m = massa g = nilai gravitasi s = jarak Contoh Soal dan Pembahasannya
Pembahasan: W = 60.10.cos60 W = 60.10.0.5 W = 300 Joule Jadi, usaha yang diperlukan untuk menarik kardus tersebut adalah sebesar 300 Joule.
Pembahasan: W1 = 200.10 = 2000 W2 = 400.10 = 4000 Wtotal = W1+W2 = 2000+4000 Wtotal = 6000 Joule Jadi, usaha total yang diberikan adalah sebesar 6000 Joule.
Pembahasan: Arah gaya gravitasi atau gaya berat (w) adalah vertikal ke bawah, arah perpindahan (s) benda juga vertikal ke bawah sehingga gaya gravitasi searah dengan perpindahan benda. W = F.s = w.h = m.g.h W = (2)(20)(4) = 160 Joule Jadi, usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi pada benda tersebut adalah sebesar 160 Joule.
Pembahasan:
W = 0,5.20.400 W = 4000 Joule Jadi, perubahan energi kinetik yang terjadi adalah sebesar 4000 Joule. Oke, sekian pembahasan dari gue. Kalau ingin elo ingin mempelajari Fisika dan mata pelajaran lainnya lebih dalam, elo bisa berlangganan paket belajar Zenius lho. Bareng tutor asik dan berpengalaman dijamin pengalaman belajar lo jadi makin seru. Ketuk gambar di bawah ini ya untuk info lengkapnya! Baca Juga Artikel Fisika LainnyaMateri Fisika SMA: Usaha dan Energi Rumus Energi Kinetik dalam Fisika Rumus Momentum dan Impuls
Soal No. 1 Balok bermassa 2 kg berada di atas permukaan yang licin didorong dari kondisi diam hingga bergerak dengan percepatan 2 m/s2. Tentukan usaha yang dilakukan terhadap balok selama 5 sekon! Pembahasan Soal No. 2 Sebuah balok ditarik gaya F = 120 N yang membentuk sudut 37o terhadap arah horizontal sehingga balok bergeser sejauh 10 m seperti pada gambar, tentukan usaha yang dilakukan oleh gaya F pada balok Pembahasan : Soal No. 3 Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan benda tersebut! Pembahasan Soal No. 4 Tentukan besarnya usaha hingga detik ke 12! Pembahasan W = 1/2(12 + 9) x 6 ( Soal No. 5 Tentukan besar gaya pengereman yang harus dilakukan agar mobil berhenti di lampu merah yang saat itu berjarak 100 meter dari mobil! (72 km/jam = 20 m/s) Pembahasan Soal No. 6 Pembahasan Pada martil : Pada tanah oleh gaya gesekan: Cari kedalaman masuknya tongkat (S) oleh sekali pukulan martil: F S = mgΔh (103) S = 10 (10)(0,5) S = 50/1000 = 5/100 m = 5 cm Jadi sekali jatuhnya martil, tongkat masuk tanah sedalam 5 cm. Untuk tongkat sepanjang 40 cm, maka jumlah jatuhnya martil: Soal No. 7 c) usaha total Gunakan g = 10 m/s2, sin 53o = 0,8, cos 53o = 0,6, W (huruf besar) untuk lambang usaha, dan w (kecil) untuk lambang gaya berat. Pembahasan gaya normal (N), gaya berat dengan komponennya yaitu w sin 53° dan w cos 53°, gaya gesek Fgesb) usaha masing-masing gaya pada balok Dengan bidang miring sebagai lintasan (acuan) perpindahan: -Usaha oleh gaya Normal dan komponen gaya berat w cos 53° Usaha kedua gaya bernilai nol (gaya tegak lurus lintasan) -Usaha oleh komponen gaya berat w sin 53° W = w sin 53° . S W = mg sin 53° . S W = (6)(10)(0,8)(5) = + 240 joule (Diberi tanda positif, arah mg sin 53° searah dengan pindahnya balok.) -Usaha oleh gaya gesek Cari besar gaya gesek terlebih dahulu fges = μ N fges = μ mg cos 53° fges = (0,1) (6)(10)(0,6) = 0,36 N 3,6 N W = − fges S = − 3,6 (5) = − 18 joule (Diberi tanda negatif, arah gaya gesek berlawanan dengan arah pindahnya balok) c) usaha total Wtotal = +240 joule − 18 joule = + 222 joule Thanks to gita atas masukannya,..penempatan koma sudah diubah. Soal No. 8 Balok didorong ke atas oleh gaya F = 25 N hingga bergeser ke atas untuk tinjauan sejauh 5 meter. Gaya gesek yang terjadi antara balok dengan bidang miring sebesar 3 N. Kemiringan bidang 53° terhadap horizontal. Tentukan beserta tanda positif atau negatifnya: a) usaha oleh gaya F b) usaha oleh gaya gesek c) usaha oleh gaya berat d) usaha total Pembahasan a) usaha oleh gaya F W = F . S = + 25 (5) = + 125 joule b) usaha oleh gaya gesek c) usaha oleh gaya berat d) usaha total Soal No.9 Pembahasan Usaha oleh gaya berat W = mg sin θ Dari soal telah diketahui bahwa (mg) = 10 Newton dan θ = 30°, sehingga Soal No.10 W = 1600 joule Soal No.11 Pembahasan Usaha perubahan energi kinetik benda: W = 1/2 m Δ(v2) W = 1/2 x 1000 x 52 W = 12 500 joule Catatan: Soal No.12 Sebuah benda massa 5 kg berada di bagian atas bidang miring yang licin.
Jika kecepatan awal benda adalah 2 m/s tentukan usaha yang terjadi saat benda mencapai dasar bidang miring, gunakan percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2 dan sin 53o = 4/5! Pembahasan Cara pertama: Usaha = selisih energi kinetik benda Saat kecepatannya 2 m/s, energi kinetiknya adalah: Berikutnya harus tahu kecepatan benda saat tiba dibawah, cari dulu percepatannya Percepatan benda pake hukum newton ΣF = ma mg sin 53° = ma g sin 53° = a 10 × 4/5 = a a = 8 m/s2 Kecepatan benda, rumus glbb: Di sini dibiarkan dalam bentuk Vt2 saja, karena nanti diperlukan Vt2 . Saat sampai di bawah, energi kinetiknya adalah: Sehingga, Usaha = selisih energi kinetik benda Cara kedua: W = selisih energi potensial benda W = mgΔh W = 5(10)(10 sin 53°) W = 50 (10)(4/5) = 400 joule Cara ketiga: W = F S (gaya dikali perpindahan) yang jadi gaya F = mg sin 53° Jadinya W = 5 (10)(4/5)(10) = 400 joule |