Kegiatan berikut ini yang dikatakan melakukan usaha dalam pengertian fisika adalah

Usaha menjadi salah satu istilah yang paling terkenal dalam penerapan fisika. Sebagaimana arti ilmu pengetahuan alam yang berkaitan antara satu sama lain, usaha dalam fisika tidak berdiri sendiri, usaha seringkali berhubungan erat dengan yang berbagai jenis gaya.

Mengapa usaha selalu berkaitan dengan gaya? Sebab gaya merupakan cara membuat suatu klasifikasi benda bergerak atau diam. Sementara singkatnya usaha merupakan gaya yang dilakukan untuk dapat memindahkan benda sejauh jarah yang ingin ditempuh. Usaha akan hadir ketika ada energi yang berpindah dari suatu sistem ke sistem yang lain.

Usaha

Usaha yaitu adalah kegiatan yang dilakukan dalam  kehidupan sehari-hari yang membutuhkan tenaga, pikiran, atau badan. Hal tersebut dilakukan untuk mencapai tujuan tertentu. Dalam ilmu fisika, pengertian usaha tidak jauh berbeda, yaitu sama-sama merupakan kegiatan yang membutuhkan tenaga.

Pengertian usaha dalam ilmu fisika tidak hanya berkaitan dengan gaya, namun juga selalu berkaitan dengan tenaga atau energi. Apabila makhluk hidup melakukan suatu usaha, maka usaha tersebut perlu mengeluarkan sejumlah energi agar mampu menghasilkan perpindahan.

Rumus Usaha dan Energi

Apabila suatu benda mendapatkan gaya (F) dan terdapat perpindahan (s), maka sesuatu yang memberikan gaya sudahlah melakukan usaha (W). Dalam rumus fisika dapat dituliskan sebagai berikut:

Dengan keterangan :

• W = Usaha, satuannya adalah Joule atau Nm
• F = Gaya, satuannya adalah N atau Kg m/s2
• S = Perpindahan, satuannya adalah m

Dari rumus ini akan didapatkan usaha dengan nilai yang negatif, positif, ataupun bernilai nol (0).

Usaha bernilai positif apabila usaha yang dilakukan searah dengan gaya yang bekerja. Contohnya yaitu ketika seorang anak mendorong meja dan meja tersebut berhasil pindah ke tampat lain sesuai arah gaya yang diberikan anak tersebut.

Usaha bernilai negatif apabila usaha yang dilakukan arahnya berlawanan dengan benda. Misalnya pada perlombaan tarik tambang, regu yang telah memberikan gaya sekuat tenaga akan tetapi usaha yang dilakukan oleh regu tersebut kalah, maka nilai usahanya berlawanan atau negatif.

Usaha akan bernilai nol apabila gayayang bekerja tidak menyebabkan perubahan jarak atau perpindahan apapun pada benda. Misalnya ketika seorang anak mendorong tembok, seberapa besar gaya yang diberikan, tembok tersebut tidak akan berpindah maka usahanya bernilai nol.

Contoh Usaha dalam Fisika

Usaha yang berkaitan dengan arti fisika dalam kegiatan sehari-hari tidak hanya berhubungan dengan tenaga yang dikeluarkan saja. Namun dilihat pula faktor perpindahan benda yang telah diberi gaya. Sehingga menurut nilainya usaha dibagi menjadi tiga, seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya yaitu usaha bernilai positif, usaha bernilai negatif, dan usaha bernilai nol.

Nilai usaha dipengaruhi oleh banyak hal, antara lain besarnya gaya yang diberikan pada benda, kondisi permukaan yang dilewati benda, massa benda, dan lain-lain. Berikut adalah beberapa contoh dari usaha dalam fisika yang ada pada kehidupan sehari-hari.

Menarik kursi menjadi kegiatan dalam sehari-hari yang sering dilakukan. Untuk dapat menarik kursi, dibutuhkan usaha agar kursi tersebut berpindah ke tempat yang sesuai kita ingin tarik. Saat menarik kursi, kita memberikan gaya ke kursi hingga benda tersebut pindah, misalnya untuk bisa kita duduki kursi yang berada di bawah meja harus ditarik terlebih dahulu.

Mengangkut kardus yang berisi sesuatu juga merupakan contoh usaha yang sering dilakukan pada keseharian. Usaha yang diberikan sebanding dengan massa benda yang ada didalam kardus.

Apabila benda tersebut berat, maka gaya yang diperlukan lebih banyak untuk memindahkan benda pada kardus ke tempat tertentu. Sementara jika benda ringan, maka usaha yang perlu diberikan untuk mengangkat kardus hanya diperlukan sedikit.

Contoh lebih spesifiknya yaitu ketika memindahkan kardus berisi busa, kita dapat memindahkannya seorang diri. Namun lain hal ketika didalam kardus tersebut berisi buku, jika terlalu berat bahkan untuk mengangkatnya kita membutuhkan bantuan orang lain atau alat tertentu.

Usaha dapat dilakukan oleh banyak subjek, tidak hanya manusia. Bahkan hewan, suatu alat, atau seperti mobil pun melakukan usaha. Akan tetapi sumber usaha atau pemberi gaya itu harus lebih diperhatikan.

Misalnya ketika seseorang menyetir mobil, untuk dapat menjalankan mesin maka orang tersebut harus memberi gaya pada pedal gas atau rem ketika ingin berhenti. Dengan demikian mobil dapat melaju. Perpindahan mobil yang bergerak bukan hanya dipengaruhi oleh gaya, namun rintangan jalur yang dilewatinya juga.

Pada jalanan menanjak, usaha yang harus diberikan oleh supir, tentu lebih besar untuk menginjak gas. Sementara ketika jalanan menurun gaya digunakan untuk menahan rem sedikit-sedikit agar mobil tidak melaju terlampau kencang.

Seperti contoh usaha sebelumnnya, pengendara sepeda pada jalur menurun akan senantiasa lebih membutuhkan gaya yang kecil dalam mengayuh sepeda. Sedangkan pada jalur yang menanjak usaha yang diberikan ketika mengayuh lebih besar.

Gerobak merupakan salah satu alat alternatif untuk memindahkan barang dengan cara mudah. Selain itu, penggunaan gerobak dapat menghemat gaya yang diberikan jika dibandingkan memindahkan barang dengan mengangkutnya dengan tangan kosong.

Gaya yang lebih kecil dapat diberikan ketika mendorong gerobak sebab terdapat roda atau ban yang mempermudah jalannya gerobak untuk berpindah tempat. Namun hal ini juga dipengaruhi oleh permukaan yang dilewati, apakah rata atau tidak rata.

Saat berbelanja di supermarket atau minimarket troli menjadi benda yang sangat membantu untuk membawa barang. Tanpa disadari ketika mendorong troli pun kita memerlukan usaha agar troli berpindah tempat. Biasanya usaha yang dibutuhkan tidak begitu besar karena permukaan yang dilewati troli adalah lantai yang halus dan licin.

Dinding adalah benda yang umumnya digunakan sebagai pembatas dan bersifat permanen sehingga tidak dapat berpindah. Oleh karena itu, saat seseorang mendorong dinding sebenarnya orang tersebut tetap melakukan usaha. Akan tetapi nilai usaha terhadap dinding yang tidak berpindah yaitu bernilai nol.

Membuka dan menutup pintu menjadi hal yang sangat sering dilakukan ketika kita ingin masuk atau keluar dari ruangan. Ketika membuka dan menutup pintu, tentu ada gerak dan perpindahan pada pintu. Sebab kita telah memberikan gaya kepada gagang pintu, sehingga pintu dapat tertarik dan terbuka, atau terdorong dan menutup.

Sumber air yang digunakan dalam keseharian berasal dari bermacam-macam tempat. Salah satunya adalah sumur. Untuk mengambil air didalam sumur, kita perlu menggunakan katrol yang diikatkan pada ember.

Ketika menurunkan katrol usaha yang dibutuhkan hanya sedikit, namun ketika menarik katrol yang sudah terisi air, usaha yang dibutuhkan akan lebih banyak. Hal ini dipengaruhi oleh berat atau massa dari air yang berada pada ember yang diangkut. Sementara itu, gaya untuk mendapatkan usaha diberikan oleh tangan yang menarik atau menurunkan katrol.

Menendang bola adalah kegiatan yang umumnya dilakukan oleh laki-laki ketika sedang bermain sepak bola, futsal, dan lain-lain. usaha kerap kali dikaitkan dengan tenaga atau energi yang dikeluarkan. Namun dalam ilmu fisika tenaga tersebut memiliki nilai, yaitu positif, negatif, dan nol.

Konsep tersebut juga berlaku pada permainan bola, ketika pemain menendang usaha akan bernilai positif apabila bola berpindah tempat tanpa halangan. Namun ketika menendang dan kemudian bola berhasil tertahan, bahkan kembali ke arah tendangan awal berasal maka usaha benilai negatif.

Selain itu, nilai dari besar kecilnya usaha juga dipengaruhi oleh tenaga yang atau gaya yang diberikan. Ketika ingin mengopernya ke teman satu tim dalam jarak dekat, maka usaha yang diberikan sedikit. Akan tetapi sebaliknya, ketika bola ditujukan ke jarak yang jauh, maka usaha yang dibutuhkan lebih banyak.

Nah, itulah tadi artikel yang dapat kami uraikan pada semua pembaca berkenaan dengan rumus dan contoh usaha dalam fisika yang mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberi edukasi dan penjambaran bagi kalian.

Ketika gaya berinteraksi dengan benda sehingga benda itu mengalami perpindahan maka gaya itu dikatakan melakukan usaha pada benda. Lalu, apakah yang dimaksud dengan usaha itu? Samakah dengan pengertian usaha dalam istilah sehari-hari?

Dalam keseharian, istilah usaha dapat diartikan sebagai segala daya upaya atau kegiatan yang dilakukan manusia untuk mencapai tujuan tertentu. Sebagai contoh untuk meraih tujuan berupa pengetahuan seseorang melakukan usaha berupa kegiatan belajar. Lalu bagaimanakah arti usaha dalam fisika?

Kemudian, pada saat kita mendorong dinding dengan suatu gaya tertentu, ternyata dinding tersebut tetap diam. Apabila gaya tersebut kita gunakan untuk mendorong kursi, ternyata kursinya bergerak. Dalam pengertian sehari-hari kita mengatakan bahwa usaha yang kita lakukan untuk mendorong dinding maupun untuk mendorong kursi adalah sama, karena gaya yang kita gunakan besarnya sama, tanpa memperhatikan benda tersebut tetap diam atau bergerak. Apakah hal ini sama dengan pengertian usaha dalam fisika?

Dalam fisika, usaha selalu melibatkan gaya dan perpindahan. Usaha hanya akan terjadi jika gaya yang bekerja pada suatu benda menghasilkan perpindahan pada benda itu. Jadi, meskipun pada benda bekerja gaya yang sangat besar, tetapi jika benda tidak mengalami perpindahan, berarti tidak ada usaha pada benda itu. Usaha berkaitan dengan suatu perubahan. Seperti kita ketahui, gaya dapat menghasilkan perubahan. Apabila gaya bekerja pada benda diam, benda tersebut bisa berubah posisinya. Sedangkan bila gaya bekerja pada benda yang bergerak, benda tersebut bisa berubah kecepatannya. Untuk memindahkan massa yang lebih besar diperlukan usaha yang lebih besar. Demikian pula untuk memindahkan benda pada jarak yang lebih jauh, juga diperlukan usaha yang lebih besar.

Usaha yang dilakukan oleh gaya tetap F sama dengan hasil kali titik (dot product) antara gaya dan perpindahan s secara matematis,

W = F . s = F s cos α                    …………………(1-1)

dengan

W    = usaha (joule = J)

F     = gaya (N)

S     = perpindahan (m)

α     = sudut antara F dan s (derajat atau radian)

Mari kita lihat video simulasi ini, semoga akan lebih paham 🙂  mainkan!

1.1. Keadaan istimewa mengenai usaha

Kita dapat menyatakan empat keadaan istimewa mengenai usaha yang dilakukan oleh suatu gaya, yaitu

1. Gaya searah perpindahan (α = 0ᵒ)

Karena cos 0ᵒ = 1, maka W = Fs

Gambar 1.1 Usaha yang dilakukan oleh gaya yang searah dengan perpindahan

 2.  Gaya tegak lurus perpindahan (α = 90ᵒ)

Karena cos 90ᵒ = 0, maka W = 0

Gambar 1.2 Usaha yang dilakukan oleh gaya yang tegak lurus dengan arah perpindahan.

3. Gaya berlawanan arah dengan perpindahan (α = 180ᵒ)

Karena cos 180ᵒ = -1, maka W = -Fs

Gambar 1.3 Usaha yang dilakukan oleh gaya yang berlawanan arah dengan arah perpindahan.

4. Perpindahan sama dengan nol atau benda tetap diam (s = 0)

Gambar 1.4 Usaha yang dilakukan oleh gaya tanpa menimbulkan perpindahan.

1.2.Usaha oleh Beberapa Gaya

1. Masing-masing gaya bekerja pada perpindahan yang berbeda.

Usaha adalah besaran scalar, maka usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada perpindahan yang berbeda dapat dihitung          sebagai hasil penjumlahan aljabar dari usaha yang dilakuakn oleh masing-masing gaya secara individual.

W = W1 + W2 + W3 + W4 + …… + Wn =  …………(1-2)

Perhatikan contoh usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya berikut :

Gambar 1.5 Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada perpindahan yang berbeda.

2. Masing-masing gaya bekerja serentak pada perpindahan yang sama.

Usaha total yang dilakukan oleh beberapa gaya yang bekerja serentak dapat dihitung sebagai hasil kali resultan komponen gaya yang segaris dengan perpindahan dan besarnya perpindahan.

Perhatikan usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya berikut.

Gambar 1.6 Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada perpindahan yang sama.

1.3.Menentukan Besar Usaha dari Grafik F-s

Usaha yang dilakukan oleh gaya selama perpindahan sama dengan luas daerah yang dibatasi oleh grafik dan sumbu s. Usaha bernilai positif jika luas daerah berada di atas sumbu s, sedangkan usaha bernilai negative jika luas daerah berada di bawah sumbu s.

Perhatikan contoh grafik antara gaya dan perpindahan berikut.

Gambar 1.7 Grafik F-s menunjukkan besar usaha yang dilakukan oleh gaya selama perpindahan terjadi.

Usaha yang dilakukan sama dengan luas trapezium (I) dikurangi luas segitiga (II).

1.4.Usaha 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:

Wgrav = Fgrav x h = m . g . h ……………………………(1-4)

Usaha ini positif karena arah gaya dan perpindahan sama-sama ke bawah. Sekarang Anda lihat kasus di mana benda dinaikkan dari lantai perlahan-lahan hingga ketinggian h. Di sini arah perpindahan (ke atas) berlawanan dengan arah gaya berat (ke bawah) sehingga usahanya negative W = – (m g h). Ketika benda berpindah secara horizontal gaya gravitasi tidak melakukan usaha karena arah perpindahan tegak lurus arah gaya (ingat pembahasan di depan).