Ketika kamu belajar Fisika, tentu akan ada sebuah bab dimana materi yang dibahas adalah tentang usaha. Menurut ilmu Fisika itu sendiri, usaha adalah sebuah energi yang tersalurkan dari gaya ke benda hingga bisa berubah posisi atau bergerak. Jadi bisa dikatakan bahwa usaha yang mana lambangnya adalah W adalah sebuah gerakan yang kamu lakukan untuk menciptakan sebuah gaya demi perpindahan benda. Lalu, bagaimanakah rumus usaha dalam Fisika itu sendiri? Yuk, mari kita simak penjelasannya di artikel berikut ini.
Mengenal Konsep Usaha dalam Ilmu Fisika
Setiap hari, manusia selalu bergerak untuk melakukan aktifitasnya. Meskipun hanya tiduran, manusia tetap mengeluarkan sebuah usaha entah disadari atau tidak. Usaha ini nantinya akan berpengaruh pada perpindahan posisi benda karena munculnya gaya. Dengan demikian, bisa disimpulkan bahwa kamu setiap harinya selalu menggunakan gaya.
Jika dibuat contoh, maka misalkan saja kamu mendekorasi ulang kamarmu ketika liburan sekolah tiba. Kamu bosan melihat letak meja yang ada di pojok ruangan dan ingin menggesernya ke posisi di dekat jendela. Maka kamu pun memindahkan meja belajar tersebut dari posisi lama ke posisi barunya. Lantaran mejanya adalah meja kayu jati, maka kamu tidak kuat jika mengangkatnya dan harus mendorongnya. Bagaimana? Apakah kamu tahu prinsip Fisika apa saja yang ada di dalamnya?
Ketika kamu mendorong meja hingga bergeser dari tempatnya, maka dorongan ini bisa disebut sebagai usaha. Awalnya, kamu membuat gaya agar benda bergerak dan berhenti. Nah, usaha adalah kumpulan gaya yang sudah kamu lakukan untuk perpindahan meja tadi. Jadi simpelnya, usaha dalam mendorong meja tadi ada ketika energi darimu berpindah ke meja hingga terdorong ke posisi barunya.
Kumpulan Rumus Usaha
Di dalam Ilmu Fisika, gaya ini bisa dihitung besarnya. Namun harap diketahui, gaya hanya termasuk besaran skalar yang mana artinya gaya memiliki besaran namun tidak memiliki arah. Rumus yang digunakan adalah rumus sebuah usaha yang mana berupa perkalian antara besaran gaya dengan besaran perpindahan benda. Adapun rumus-rumusnya adalah sebagai berikut :
- Rumus untuk Usaha Positif
Untuk sebuah usaha yang bernilai positif, maka rumusnya adalah :
W = F x S
Keterangannya, (W) adalah lambang dari usaha dalam satuan Joule sedangkan (F) adalah gaya yang satuannya Newton dan (S) adalah jarak perpindahan yang diukur dalam meter. Dari rumus ini, penjabarannya adalah apabila sebuah usaha besarannya adalah 1 Joule dengan gaya yang diberikan sebesar 1 Newton, maka perpindahan yang terjadi pada benda adalah sejauh 1 meter.
Namun rumus ini berlaku jika kamu sudah tahu masing-masing besarannya. Jika kamu tidak tahu berapa gaya yang diberikan, maka rumus bisa diubah menjadi sebagai berikut :
W = m x a x s
Keterangannya tetap sama, (W) adalah usaha, sementara (m) adalah massa dalam satuan kilogram, (a) adalah percepatan dengan satuan m/s2 dan (s) adalah perpindahan dengan satuan meter.
- Rumus untuk Usaha Negatif
Untuk perpindahan benda bersifat berlawanan arah, rumusnya adalah :
W = -F x s
Keterangannya, (W) adalah usaha dengan satuan Joule, (F) adalah gaya dengan satuan Newton, dan (S) adalah jarak dengan satuan meter. Namun, karena benda bergerak berlawanan arah, maka (F) diberi tanda minus (-).
- Rumus untuk Usaha dari Gaya yang Membentuk Sudut
Rumus ini bisa kamu gunakan ketika ada gaya yang tak sejajar dengan gerak perpindahan. Tentunya, kamu tidak bisa memakai rumus W = F x s karena rumus ini hanya berlaku untuk gaya segaris saja. adapun rumusnya adalah :
W = Fcos θ x s
- Rumus untuk Usaha Bernilai Nol
Terakhir, gaya yang kamu kerahkan belum tentu menjadi sebuah usaha. Ada beberapa benda yang memang tidak akan bisa bergerak seperti tembok dan batu yang bisa terangkat vertikal. Nah, jika begini, maka rumusnya adalah :
W = F x s atau W = F x s x cos 90 ̊
Kumpulan Contoh Soal Rumus untuk Usaha
Ada beberapa macam contoh soal rumus untuk usaha yang bisa kamu gunakan untuk semakin memahami penjelasan di atas. Berikut ini adalah contoh-contohnya, yaitu :
- Soal 1
Ada lemari yang digeser sejauh 5 m dengan gaya sebesar 20 N. Berapakah besar usahanya?
Jawab : W = F x s = 20 x 5 = 100
Jadi, usaha yang dilakukan sebesar 100 Joule.
- Soal 2
Ada kotak kayu yang ditarik dengan gaya 100 N dan dikerahkan dengan sudut 37 ̊, Berapa usaha yang harus dilakukan agar kotak berpindah 40 m?
Jawab :
W = F cosθ x s = 100 x cos 37 ̊ x 40 = 100 x 0,8 x 40 = 3.200.
Jadi, usaha yang harus dilakukan adalah 3.200 Joule.
- Soal 3
Sebuah lemari didorong dengan gaya 400 N tapi tetap tidak berpindah. Berapakah besar usahanya?
Jawab :
W = F x s = 400 x 0 = 0
Jadi, besaran usahanya adalah 0 Joule.
Demikian ulasan tentang macam rumus usaha. Semoga bermanfaat.