Pengertian Usaha dan Contoh Soal Usaha Fisika SMP

Serba definisi kali ini akan menengahkan topik Usaha yang sering kita pelajari dalam pelajaran fisika smp.

Kata-kata Usaha sudah tidak asing lagi bagi kita dalam kehidupan sehari-hari. Pastinya diantara kita semua pernah mendengar usaha seperti dalam kalimat " Untuk mencapai sesuatu kita harus melakukan suatu usaha". Nah itu kata usaha dalam sebuah kalimat, lalu sebenarnya apa sich Usaha tersebut ?. Dalam pembahasan dengan tema Usaha, terlebih dahulu kita akan memahami apa definisi usaha dalam ilmu fisika. Kemudian kita juga akan mempelajari jenis-jenis usaha, lalu dilanjutkan dengan contoh-contoh soal usaha yang disertai dengan pembahasan.

Apa itu Usaha

Pada bidang ilmu fiisika, Usaha adalah hasil kali antara besarnya gaya yang diberikan pada sebuah benda sejajar dengan arah perpindahan benda tersebut.


Secara matematis, ditulis dengan rumus sebagai berikut :
W = F cos θ S

Usaha termasuk besaran skalar karena tidak memiliki arah dan hanya memiliki besar. Dalam fisika, Usaha dikatakan bernilai jika usaha yang dilakukan menghasilkan perubahan kedudukan.

Satuan Usaha

Satuan usaha yang dinyatakan dalam sistem mks adalah Nm atau Joule,dimana 1 J = 1 Nm = 1kg m2/s2. Sedangkan dalam sistem cgs, satuannya erg dimana 1 erg = 1 dyne.cm.

Usaha Positif

Seperti yang diutarakan diatas, bahwa usaha tidak memiliki arah, namun gaya yang dilakukan bisa saja berbeda arahnya ataupun searah dengan arah perpindahan.

Sebuah benda dikatakan melakukan Usaha Positif jika seandainya gaya yang menyebabkan benda tersebut berpindah searah dengan arah perpindahan ataupun membentuk sudut 0˚.

Bagi gaya yang searah, maka rumus usaha adalah :

W = F.s cos θ
W = F.s cos 0˚
W = F.s (1)
W = F.s

Contoh usaha positif :

• Seseorang mendorong meja ke kanan dan meja bergerser ke kanan
• Usaha mengangkat kotak ke atas
• Usaha yang disebabkan oleh mesin mobil sehingga mobil bergerak atau mengalami perpindahan
• Usaha yang dilakukan gaya berat pada gerak jatuh bebas.
• Usaha yang dilakukan seseorang dalam memanjat pohon sehingga dia berada pada ketinggian tertntu

Usaha Negatif

Usaha negatif adalah gaya yang arahnya berlawanan dengan arah perpindahan benda atau bisa juga dikatakan gaya yang bekerja membentuk suduh 180˚ dengan perpindahan benda.

Secara matematis, usaha negatif ditulis :

W = F.s cos θ
W = F.s cos 180˚
W = F.s (-1)
W = -F.s

Contoh Usaha Negatif :

• Usaha oleh gaya gesekan
  Gaya gesek menyebabkan laju perpindahan benda berkurang dan gaya gesek berlawanan dengan arah perpindahan benda. Sehingga gaya gesek ini bernilai negatif.
• Usaha yang ditimbulkan oleh rem mobil untuk menghentikan mobil Rem berfungsi untuk menghambat laju mobil dengan arah yang berlawanan terhadap perpindahan mobil. Jadi usaha dari rem mobil bernilai negatif.
• Usaha oleh gaya berat pada gerak vertikal ke atas

Usaha Nol

Sebuah usaha dikatakan bernilai Nol, jika dilakukan oleh gaya yang tegak lurus terhadap perpindahan benda tersebut (membentuk sudut 90˚) ataupun usaha yang dilakukan sebuah gaya tidak menghasilkan perpindahan.

Secara matematis, Usaha bernilai Nol dapat ditulis sebagai berikut:

W = F.s cos θ
W = F.s cos 90˚
W = F.s (0)
W = 0

Contoh Usaha bernilai Nol: 

• Usaha mendorong meja, namun meja tidak bergeser sama sekali.
• Usaha oleh gaya normal pada perpindahan di bidang datar, karena gayanya tegak lurus terhadap perpindahan benda tersebut.

Contoh Soal Usaha

1. Sebuah meja didorong oleh gaya horizontal sebesar 55 Newton. Sehingga meja tersebut bergeser sejauh 4 meter. Berapa usaha yang dilakukan terhadap meja tersebut ?

Pembahasan:
Diketahui : F = 55N
                   S = 4 m
Ditanya    : W..?

Jawab:
W = F . S
W =  55 x 4
W = 220 Joule

2. Sebuah peti memiliki massa 4 kg berada pada bidang datar. Benda tersebut ditarik oleh gaya 40 N yang membentuk sudut 60˚ terhadap bidang horizontal (perhatikan gambar). Jika peti tersebut berpindah sejauh 4 m. Berapakah usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut ?

Pembahasan
Diketahui :  m =  4kg
                    F  =  40 N
                    α  =  60˚
                    S  =  4m
Ditanya    : W..?

Jawab:
W =  F . cos α . S
W =  40 . cos 60˚. 4
W =  40. 4. cos 60˚
W =  40. 4. (1/2)
W =  80 Joule

3. Sebuah balok berada pada lantai licin dan ditarik oleh gaya F = 40 Newton. Berapa meterkah perpindahan balok tersebut jika usaha yang dilakukan oleh gaya terhadap balok sebesar 680 Joule ?.

Pembahasan:
Diketahui : F  =  40 N
                   W =  680 Joule
Ditanya    : S..?

Jawab:
W = F . S
S= W F
S= 680 40
S = 17 m

4. Sebuah mobil sedang melaju dengan kecepatan awal v. Jika pada jarak 10 m di depan mobil terdapat lampu merah, hitunglah usaha yang dilakukan oleh rem mobil untuk menghentikan mobil. Gaya pengereman yang dibutuhkan adalah 120 N.

Pembahasan
Diketahui :  S =  10 m
                    F  =  120 N
                    α  =  180˚, karena rem mobil berlawanan arah perpindahan/laju mobil.
                 
Ditanya    : W..?

Jawab:
W =  F . cos α . S
W =  120 . cos 180˚. 10
W =  120. 10. cos 180˚
W =  120. 10. (-1)
W =  -1200 Joule