Fisilogic - Usaha adalah besarnya energi yang dibutuhkan untuk memindahkan suatu benda. Besar usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya berbanding lurus dengan besar gaya dan perpindahan benda. Semakin besar gaya dan perpindahan, maka akan semakin besar usaha yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil gaya dan perpindahan, maka akan semakin kecil pula usahanya. Dalam fisika dikenal beberapa istilah tentang usaha yaitu usaha positif, usaha negatif, dan usaha nol. Apa yang dimaksud dengan usaha positif, usaha negatif, dan usaha nol? Bagaimana cara menenetukan usaha apakah tergolong usaha positif, usaha negatif, atau usaha nol? Pada kesempatan ini, fisilogic akan memaparkan beberapa contoh untuk mengenali usaha positif, usaha negatif, dan usaha nol.
Dengan W adalah usaha yang dilakukan (Joule), F adalah gaya yang bekerja pada benda (N), s merupakan besar perpindahan benda (m), dan θ merupakan besar sudut antara gaya dan perpindahan benda.
Dari sekian banyak besar sudut yang dapat terbentuk, ada tiga sudut khusus yang paling umum dalam kasus usaha dan merupakan karakter dari istilah usaha positif, usaha negatif, dan usaha nol. Ketiga sudut tersebut adalah 0o, 90o, dan 180o.
#1 Gaya Searah Perpindahan (θ = 0o)
Jika gaya yang bekerja pada benda menyebabkan benda berpindah dengan arah yang sama dengan arah gaya, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut akan bernilai positif. Misal gaya mendorong meja ke kanan menyebabkan meja bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 0o
⇒ W = F . s (1)
⇒ W = F . s
#2 Gaya Tegak Lurus Perpindahan (θ = 90o)
Jika gaya bekerja pada benda dalam arah tegak lurus terhadap perpindahan benda, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan nol. Gaya yang tegak lurus perpindahan tidak menyebabkan perpindahan dalam arahnya. Misal gaya menekan benda ke bawah tapi benda bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 90o
⇒ W = F . s (0)
⇒ W = 0
#3 Gaya Berlawanan Arah Perpindahan (θ = 180o)
Jika gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda berpindah dalam arah yang berlawanan dengan arah gaya, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut akan bernilai negatif. Misal gaya mendorong meja ke kiri tetapi meja bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 180o
⇒ W = F . s (-1)
⇒ W = -F . s
#1 Usaha Positif
Jika dilihat berdasarkan sudutnya, usaha positif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 0o terhadap perpindahan. Jika dilihat berdasarkan arah gayanya, maka usaha positif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang searah dengan perpindahan.
Sebagian besar usaha yang dilakukan oleh gaya merupakan usaha positif. Selama gaya menyebabkan perpindahan benda searah dengan arah gayanya, maka usahanya akan bernilai positif. Sebagai contoh usaha oleh gaya dorong ke kanan yang menyebabkan perpindahan ke kanan adalah usaha positif.
#2 Usaha Nol
Dilihat berdasarkan usdutnya, usaha nol adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 90o terhadap perpindahan. Jika dilihat berdasarkan arah gayanya, maka usaha nol adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang tegak lurus perpindahan.
Usaha nol juga dapat terjadi jika gaya yang bekerja pada sebuah benda tidak menyebabkan benda mengalami perpindahan. Dengan kata lain, perpindahan benda sama dengan nol. Karena s = 0, maka besar usahanya juga sama dengan nol.
#3 Usaha Negatif
Usaha negatif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 180o terhadap perpindahan. Berdasarkan arah gayanya, usaha negatif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang arahnya berlawanan dengan arah perpindahan.
Salah satu contoh usaha negatif adalah usaha oleh gaya gesekan. Gaya gesekan selalu melakuka usaha negatif sebab arah gaya gesekan selalu berlawanan arah dengan perpindahan benda. Ingat bahwa gaya gesekan menghambat gerak benda.
Mengenali usaha positif dan usaha negatif tidak terlalu sulit. Yang penting kita bisa menentukan arah gaya yang bekerja dan arah perpindahan yang dihasilkan. Sebagai contoh, coba perhatikan gambar di bawah ini!
Pada gambar di atas terlihat ada empat gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya dorong ke kanan (F1), gaya dorong ke kiri (F2), gaya berat ke bawah (w), dan gaya normal ke atas (N).
Pada gambar juga ditunjukkan bahwa benda akhirnya bergeser sejauh s meter ke kanan. Itu artinya dalam kasus tersebut besar gaya F1 lebih besar daripada gaya F2. Dengan demikian, arah perpindahannya adalah ke kanan.
Karena arah perpindahan ke kanan, maka gaya yang melakukan usaha positif adalah gaya F1 karena gaya tersebut arahnya juga ke kanan. Sebaliknya, gaya F2 melakukan usaha negatif sebab arahnya berlawanan arah dengan arah perpindahan.
Kemudian, dari gambar juga jelas terlihat bahwa arah gaya berat (w) dan arah gaya normal (N) adalah tegak lurus terhadap perpindahan. Karena arah gaya tegak lurus perpindahan, maka gaya berat dan gaya normal tidak melakukan usaha atau usahanya sama dengan nol.
A. Rumus Dasar Usaha
Pada dasarnya, besar usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya bergantung pada arah gaya tersebut. Dengan kata lain, besar sudut antara gaya dan arah perpindahan akan sangat menentukan nilai usaha yang dihasilkan. Untuk sebarang sudut, besar usaha yang dilakukan dapat dihitung dengan rumus berikut:| W = F . s cos θ |
Dengan W adalah usaha yang dilakukan (Joule), F adalah gaya yang bekerja pada benda (N), s merupakan besar perpindahan benda (m), dan θ merupakan besar sudut antara gaya dan perpindahan benda.
Dari sekian banyak besar sudut yang dapat terbentuk, ada tiga sudut khusus yang paling umum dalam kasus usaha dan merupakan karakter dari istilah usaha positif, usaha negatif, dan usaha nol. Ketiga sudut tersebut adalah 0o, 90o, dan 180o.
#1 Gaya Searah Perpindahan (θ = 0o)
Jika gaya yang bekerja pada benda menyebabkan benda berpindah dengan arah yang sama dengan arah gaya, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut akan bernilai positif. Misal gaya mendorong meja ke kanan menyebabkan meja bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 0o
⇒ W = F . s (1)
⇒ W = F . s
#2 Gaya Tegak Lurus Perpindahan (θ = 90o)
Jika gaya bekerja pada benda dalam arah tegak lurus terhadap perpindahan benda, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut sama dengan nol. Gaya yang tegak lurus perpindahan tidak menyebabkan perpindahan dalam arahnya. Misal gaya menekan benda ke bawah tapi benda bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 90o
⇒ W = F . s (0)
⇒ W = 0
#3 Gaya Berlawanan Arah Perpindahan (θ = 180o)
Jika gaya yang bekerja pada sebuah benda menyebabkan benda berpindah dalam arah yang berlawanan dengan arah gaya, maka besar usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut akan bernilai negatif. Misal gaya mendorong meja ke kiri tetapi meja bergeser ke kanan.
⇒ W = F . s cos 180o
⇒ W = F . s (-1)
⇒ W = -F . s
B. Perbandingan Usaha Positif, Usaha Negatif, dan Usana Nol
| Usaha | Sudut θ | Arah Gaya |
| Positif | 0o | Searah perpindahan |
| Nol | 90o | Tegak lurus perpindahan |
| Negatif | 180o | Berlawanan arah perpindahan |
#1 Usaha Positif
Jika dilihat berdasarkan sudutnya, usaha positif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 0o terhadap perpindahan. Jika dilihat berdasarkan arah gayanya, maka usaha positif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang searah dengan perpindahan.
Sebagian besar usaha yang dilakukan oleh gaya merupakan usaha positif. Selama gaya menyebabkan perpindahan benda searah dengan arah gayanya, maka usahanya akan bernilai positif. Sebagai contoh usaha oleh gaya dorong ke kanan yang menyebabkan perpindahan ke kanan adalah usaha positif.
#2 Usaha Nol
Dilihat berdasarkan usdutnya, usaha nol adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 90o terhadap perpindahan. Jika dilihat berdasarkan arah gayanya, maka usaha nol adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang tegak lurus perpindahan.
Usaha nol juga dapat terjadi jika gaya yang bekerja pada sebuah benda tidak menyebabkan benda mengalami perpindahan. Dengan kata lain, perpindahan benda sama dengan nol. Karena s = 0, maka besar usahanya juga sama dengan nol.
#3 Usaha Negatif
Usaha negatif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang membentuk sudut 180o terhadap perpindahan. Berdasarkan arah gayanya, usaha negatif adalah usaha yang dilakukan oleh gaya yang arahnya berlawanan dengan arah perpindahan.
Salah satu contoh usaha negatif adalah usaha oleh gaya gesekan. Gaya gesekan selalu melakuka usaha negatif sebab arah gaya gesekan selalu berlawanan arah dengan perpindahan benda. Ingat bahwa gaya gesekan menghambat gerak benda.
Mengenali usaha positif dan usaha negatif tidak terlalu sulit. Yang penting kita bisa menentukan arah gaya yang bekerja dan arah perpindahan yang dihasilkan. Sebagai contoh, coba perhatikan gambar di bawah ini!
Pada gambar di atas terlihat ada empat gaya yang bekerja pada benda yaitu gaya dorong ke kanan (F1), gaya dorong ke kiri (F2), gaya berat ke bawah (w), dan gaya normal ke atas (N).
Pada gambar juga ditunjukkan bahwa benda akhirnya bergeser sejauh s meter ke kanan. Itu artinya dalam kasus tersebut besar gaya F1 lebih besar daripada gaya F2. Dengan demikian, arah perpindahannya adalah ke kanan.
Karena arah perpindahan ke kanan, maka gaya yang melakukan usaha positif adalah gaya F1 karena gaya tersebut arahnya juga ke kanan. Sebaliknya, gaya F2 melakukan usaha negatif sebab arahnya berlawanan arah dengan arah perpindahan.
Kemudian, dari gambar juga jelas terlihat bahwa arah gaya berat (w) dan arah gaya normal (N) adalah tegak lurus terhadap perpindahan. Karena arah gaya tegak lurus perpindahan, maka gaya berat dan gaya normal tidak melakukan usaha atau usahanya sama dengan nol.
0 comments :
Post a Comment