Materi Usaha dan Energi untuk SMK Kelas X

A. Pengertian Usaha

Pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari berbeda dengan pengertian usaha dalam fisika. Usaha adalah  besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan.

Rumus Usaha

Dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan benda. Satuan usaha dalam SI adalah Joule (J). Secara matematis, usaha dirumuskan sebagai :

W = F . s

dengan:
W = Usaha (Joule, J)
F = Gaya (N)
s = Perpindahan (m)

Usaha sebesar 1 Joule dilakukan apabila gaya sebesar 1 Newton memindahkan benda sejauh 1 meter.

Satuan usaha adalah Joule atau erg. Satu Joule adalah usaha yang dilakukan oleh gaya 1 Newton untuk menimbulkan perpindahan 1 meter. Jadi, 1 J = 1 N * 1 m = 1 Nm.

Satu erg adalah usaha yang dilakukan oleh gaya 1 dyne untuk menimbulkan perpindahan 1 cm. Jadi, 1 erg = 1 dyne * 1 cm = 1 dn cm. Berapa ergkah 1 Joule itu?

Jika gaya yang bekerja membentuk sudut α dengan arah perpindahan, perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 1 : Sebuah benda yang bermassa m ditarik dengan gaya F 

membentuk sudut α dengan horisontal.

Jika gaya yang melakukan usaha membentuk sudut α dengan perpindahan, maka gaya tersebut dapat diuraikan ke dalam dua komponen, yaitu :

Komponen y :

F y = F sin α

Komponen x, gaya yang searah dengan perpindahan :

F x = F cos α

Sesuai dengan rumus (1.1), Fs merupakan komponen gaya pada arah perpindahan, maka pada rumus (1.1) Fs digantikan dengan F cos α dan dapat dituliskan sebagai:

W = F y . s

W = F cos α s

W = F s cos α