Dimasukkan Ke Flash.docx

A. Usaha Usaha dalam fisika didefinisikan sebagai transfer energi melalui gaya yang menyebabkan suatu benda berpindah pada jarak tertentu. Dalam melakukan perpindahan, usaha dapat dilakukan dengan gaya kostan maupun gaya tidak konstan. 1. Usaha dengan Gaya Konstan Usaha (W) yang dilakukan dengan gaya kostan didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan besar perpindahan yang dihasilkan. Secara matematis, usaha dirumuskan sebagai berikut : W= Fs

(1)

Keterangan : W = usaha (joule) F = gaya (newton) s = perpindahan (meter) Perhatikan Gambar 1, misalnya sebuah benda mengalami gaya F yang membentuk sudut θ terhadap arah perpindahan benda

Gambar 1. Gaya F membentuk sudut θ terhadap perpindahan s Dalam hal ini, besar usaha yang dilakukan gaya yang membentuk sudut θ dirumuskan sebagi berikut : W = F s cos θ

(2)

Keterangan : θ = sudut antara gaya F dengan perpindahan s (0) Berdasarkan persamaan tersebut, besar usaha yang dilakukan oleh gaya dipengaruhi oleh sudut tarikan gaya terhadap arah bidang datar. Adapun pengaruh sudut terhadap besar usaha sebagai berikut: a. Jika θ = 00 Berarti gaya yang dilakukan searah dengan arah perpindahan . Apabila cos 00 = 1, usaha yang dilakukan dapat dirumuskan dengan W = F s b. Jika θ = 900

Berarti gaya yang dilakukan tegak lurus dengan arah perpindahan . Apabila cos 900 = 0, usaha yang dilakukan bernilai nol (W = 0). Usaha juga bernilai sama dengan nol jika gaya yang diberikan tidak mengakibatkan benda berpindah. Sebagai contoh seorang pelayan restoran sedang membawa nampan berisi makanan dan berjalan melintasi ruangan. Pelayan memberikan gaya yang arahnya ke atas, sementara perpindahan nampan horizontal. Gaya dan perpindahansaling tegak lurus sehingga sudut yang dihasilkan 900. Jika sudut antara gaya dan perpindahan benda sebesar 900, usaha yang dihasilkan sama dengan nol. Untuk dapat memahami penggunaan konsep usaha, cobalah kamu kerjakan latihan berikut ini: latihan 2. Usaha oleh Gaya Tidak Konstan Contoh usaha yang dilakukan oleh gaya yang tidak konstan ditunjukkan melalui kegiatan memanah seperti pada : (animasi menarik tali busur panah) Play

keterangan

Dalam kegiatan memanah, untuk melepaskan anak panah dari busurnya diperlukan tarikan tali busur beserta anak panah ke belakang. Semakin kuat tarikannya, semakin besar gaya yang dirasakan oleh pemanah. Adapun contoh lain berupa pegas yang diregangkan. Ketika pegas diregangkan, gaya yang dirasakan orang yang meregangnya semakin besar. Usaha yang dilakukan oleh gaya tidak konstan dapat digambarkan melali Gambar 2. Besarnya usaha yang dilakukan dapat ditentukan dengan membagi kurva menjadi bagian-bagian kecil yang berbentuk persegi panjang. Bentuk pembagian kurva tersebut dapat kamu lihat pada Gambar 3.

Gambar 2. Grafik gaya sebagi fungsi posisi

Gambar 3. Pembagian daerah di bawah kurva dengan bagian yang kecil Besarnya usah yang diperlukan dapat diperkirakan melalui persamaan berikut: W = Fx Δx

(3)

Jika pada Gambar 3 terdapat sejumlah interval usaha, besar usaha total untuk perpindahan dari x1 ke x2 dapat dituliskan seperti persamaan berikut: W = ∑𝑥1 𝑥2 𝐹𝑥 𝛥𝑥

(4)

Jika ukuran dari perpindahan-perpindahannya dibiarkan mendekati nol, persamaan (4) dapat diubah dalam bentuk limitatau integral yang dinyatakan dalam persamaan berikut : 𝑥2

W = lim ∑𝑥1 𝑥2 𝐹𝑥 𝛥𝑥 = ∫𝑥1 𝐹𝑥 𝑑𝑥 ∆𝑥→0

(5)

Gaya yang bekerja pada suatu benda tidak selalu berupa gaya tunggal, tetapi mungkin saja beberapa gaya dengan arah yang berbeda. Misalkan dua buah gaya masing-masing F1 dan F2 bekerja secara searah pada sebuah benda, sehingga benda tersebut mengalami perpindahan s , maka usaha yang dilakukan oleh kedua gaya tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut : W = F1 s + F2 s = W1 + W2

(6)

(ada gambar 2 buah )

Jadi usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada benda yang sama dengan jumlah usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya W = ∑𝑛𝑖 𝑊𝑖 = W1 + W2 + W3 + ...

(7)

Jika gaya-gaya yang bekerja pada benda tidak searah, misalkan dua buah gaya (F1 dan F2) dengan F2 > F1 yang berlawanan arah bekerja pada sebuah benda dan menyebabkan benda mengalami perpindahan s, maka usaha yang dikerjakan kedua gaya terebut adalah sebagi berikut : W = F2 s + F1 s = W2 + W1

(8)

Perhatikan Gambar 5. Pada gambar tersebut, balok ditarik oleh gaya F1 , F2, dan F3 sehingga balok berpindah sejauh s. Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut dirumuskan sebagai berikut : ΣW = W1 + W2 + W3 ΣW =( F1 cos θ1) (s) + ( F2 cos θ2) (s) + ( F3 cos θ3) (s) ΣW =( F1 cos θ1+ F2 cos θ2 + F3 cos θ3) (s) ΣW = (ΣFx) s

(9)