Rumus Usaha dalam Fisika, Ini Perhitungan dan Contohnya

Ilustrasi orang menarik benda dan membutuhkan usaha. Foto: brgfx/Freepik

Rumus usaha dalam Fisika digunakan untuk menghitung besaran energi yang diperlukan saat memindahkan sebuah benda. Contohnya adalah saat kita menarik atau mendorong benda, pastinya melibatkan usaha.

Usaha ada saat muncul gaya yang menyebabkan benda tersebut bergerak. Selain itu, usaha juga berbanding lurus dengan massa benda.

Semakin berat benda yang dikenakan usaha, maka usaha pada benda tersebut juga semakin besar.

Misalnya, ketika kita menarik benda bermassa 50 kg dan 100 kg, tentunya saat menarik benda bermassa 100 kg membutuhkan usaha lebih banyak.

Pengertian dan Rumus Usaha dalam Fisika

Ilustrasi orang mendorong benda dan membutuhkan usaha. Foto: brgfx/Freepik

Dikutip dari buku Akselerasi Fisika Jilid 2, usaha adalah sebuah dari hasil kali gaya dan perpindahan. Sehingga, rumus mencari usaha dalam Fisika dapat dituliskan sebagai berikut:

Rumus usaha dalam Fisika. Foto: Nada Shofura/kumparan

Artinya, di mana pada rumus tersebut terdapat F yang berarti gaya dengan satuan Newton (N), s adalah perpindahan dengan satuan meter (m), dan W merupakan usaha dengan satuan Joule (J).

Gaya dan perpindahan merupakan besaran vektor, karena rumus usaha dan energi menggunakan perkalian dot, maka menghasilkan usaha dengan besaran skalar.

Sehingga, rumus usaha dapat juga ditulis seperti di bawah ini ketika sudut antara gaya dan perpindahannya sebesar θ:

Rumus usaha dalam Fisika. Foto: Nada Shofura/kumparan

Sekarang, mari kita kerjakan contoh soal di bawah ini agar kamu semakin memahami contoh rumus usaha dalam Fisika.

Andi menarik benda sejauh 10 meter menggunakan tali searah 30 derajat. Hitunglah usaha yang dilakukan Andi jika benda tersebut bergerak sejauh 10 meter!

Penyelesaian:

Usaha yang dilakukan Andi dapat diilustrasikan seperti gambar di bawah ini:

Ilustrasi penyelesaian rumus usaha dalam Fisika. Foto: Nada Shofura/kumparan

Menghitung usaha dalam Fisika:

W = Fs cos θ

= (15 N)(10 m) cos 30 derajat

= 130 J

Jadi, usaha yang dilakukan Andi untuk memindahkan benda tersebut adalah 130 J.

Rumus Menghitung Usaha dalam Fisika dengan Metode Grafik

Terdapat beberapa soal usaha dalam Fisika yang ditampilkan dalam model grafik. Menampilkan usaha dalam model grafik biasanya dilakukan jika gaya yang dikerjakan berubah-ubah.

Saat menghitung usaha dalam model grafik hubungan gaya dan perpindahan, kamu hanya cukup menghitung luas bangun datar yang terbentuk di bawah grafik.

Berapa usaha pada grafik di bawah ini?

Grafik hubungan gaya dan usaha perpindahan sebuah benda yang bergerak. Foto: Nada Shofura/kumparan

Penyelesaian:

Bentuk bangun datar di bawah grafik adalah segitiga siku-siku.

W = luas daerah di bawah grafik

W = luas segitiga siku-siku

W = 1/2. a. t

= 1/2 (200 N) (10 m)

= 1.000 J

Jadi, nilai usaha yang diperlukan sejauh 10 meter adalah 1.000 J.

Rumus Menentukan Usaha dalam Fisika dengan Beberapa Gaya

Ilustrasi beberapa orang melakukan usaha. Foto: pch.vector/Freepik

Saat ingin memindahkan benda yang sangat berat, terkadang kita membutuhkan beberapa orang untuk melakukannya (seperti ilustrasi di atas).

Maka, usaha untuk memindahkan benda yang berat tersebut membutuhkan banyak gaya. Lalu, bagaimana cara menghitungnya? Perhatikan contoh soal di bawah ini!

Pak Joko dan Pak Budi memindahkan lemari sejauh 5 meter dengan mendorongnya. Jika gaya yang dikeluarkan Pak Joko sebesar 100 Newton dan Pak Budi sebesar 200 Newton, berapa total usaha yang diperlukan untuk memindahkan lemari itu?

Penyelesaian:

W1 = (100 N) (5 m) = 500 J

W2 = (200 N) (5 m) = 1.000 J

Wtotal = W1 + W2

= 500 J + 1.000 J

= 1.500 J

Jadi, usaha yang diperlukan adalah 1.500 Joule.

Itulah penjelasan mengenai rumus usaha dalam Fisika. Semoga penjelasan di atas dapat membantu kamu memahami bab usaha dalam pelajaran Fisika.

(NSF)