Pengertian Usaha dan Energi dalam Fisika

Pengertian Usaha dan Energi dalam Fisika – Halo sobat semua, bagaimana kabar Anda sekalian. Semoga baik-baik saja dan sehat selalu. Rasanya sudah agak lama saya tidak menulis artikel untuk blog ini. Postingan yang rutin terbit sebenarnya adalah postingan terjadwal.

Kali ini kita akan membahas mengenai pengertian usaha dalam fisika, bukan dalam bisnis lho ya. Juga akan kita bahas mengenai pengertian energi, karena energi dan usaha ini sebenarnya terkait erat. Tak lupa di bagian akhir kita akan diskusikan pembahasan dari contoh-contoh soalnya.

 

Pengertian usaha

Dalam kehidupan sehari-hari usaha diartikan sebagai kerja yang kita lakukan untuk menghasilkan uang atau untuk tujuan tertentu. Misalnya ida bekerja agar mendapat uang. Pengertian usaha dalam fisika tentu berbeda dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam fisika usaha diartikan sebagai hasil kali antara komponen gaya dengan perpindahan benda. Dari pengertian tersebut dapat disimpulkan bahwa gaya yang diberikan harus menyebabkan benda berpindah. Jika gaya yang di berikan pada benda tidak menyebabkan perpindahan benda maka usaha pada benda tersebut sama dengan nol.

 

Contoh : pedagang buah mendorong peti buah yang berisi jeruk sehingga peti tersebut berpindah sejauh 100 m, maka pedagang buah melakukan usaha terhadap peti buah. Buah rambutan yang jatuh ke permukaan bumi akibat tertarik gaya gravitasi bumi, maka gaya gravitasi melakukan usaha pada buah rambutan. Ari mendorong tembok sekuat tenaga tetapi tembok tidak berpindah, maka usaha yang dilakukan ari terhadap tembok sama dengan nol karena tembok tidak berpindah.

 

Usaha yang diberikan terhadap pada benda dapat dilakukan oleh gaya yang besar dan arahnya tetap. Maupun oleh gaya yang besar dan arahnya tidak tetap. Contoh gaya yang besar dan arahnya selalu konstan adalah gaya gravitasi bumi, sedangkan contoh gaya yang besar dan arahnya tidak konstan adalah gaya pegas.

 

Besar usaha yang diberikan oleh gaya yang searah dengan perpindahan benda, dapat dihitung dengan persamaan :

W = F x s

Dimana :

W = Usaha (Joule)

F = Gaya (Newton)

S = Perpindahan (meter)

 

Apabila gaya yang diberikan tidak searah dengan perpindahan benda tetapi membentuk sudut α terhadap perpindahan, maka persamaan di atas tidak berlaku lagi. besar usaha dapat dihitung dengan persamaan :

W = F cos α x s

 

Pengertian Energi

Dalam kehidupan sehari-hari energi sering diartikan sebagai tenaga. Tetapi dalam fisika energi diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kemampuan untuk melakukan kerja. Benda dikatakan memiliki energi jika benda tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha.

 

Adapun bunyi hukum kekekalan energi “energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan”, tetapi dapat berubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain”. Dalam materi usaha dan energi kelas XI hanya akan dibahas energi kinetik dan energi potensial.

 

a. Energi kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki oleh benda bergerak. Besar energi kinetik benda dirumuskan :

Ek = ½ m v2

Dimana :

Ek = energi kinetik (J)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

jika benda diam maka energi kinetik benda sama dengan nol (v = 0)

 

b. Energi potensial

Energi potensial disebut juga energi potensial gravitasi.

Merupakan energi yang dimiliki benda karena posisi /ketinggian benda terhadap permukaan bumi. Besar energi potensial gravitasi dirumuskan :

Ep = m.g.h

Dimana :

Ep = energi potensial gravitasi (J)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

h = ketinggian (m)

jika benda berada di permukaan bumi maka energi potensial gravitasi bumi sama dengan nol (ketinggian benda = 0)

 

Soal dan Pembahasan Usaha dan Energi

Setelah memahami pengertian usaha dan energi, mari kita aplikasikan dalam contoh soal berikut ini:

1. Sebuah balok bermassa 10 kg ditarik gaya 120 N sehingga balok berpindah sejauh 10 m ke arah kanan. Hitung usaha yang dilakukan terhadap balok jika gaya membentuk sudut 37⁰ terhadap perpindahan !
   Diketahui :
   m = 10 kg
   F = 120 N
   Α = 37 ⁰
   S = 10 m

   Ditanya :
   W . . . ?
   Jawab :
   W = F cos α x s
   W = 120 cos 37⁰ x s
   W = 120 (0.8) (10)
   W = 960 joule

   2. Buah mangga yang massanya 2 kg jatuh dari pohonnya. Apabila tinggi pohon 100 m. Dengan mengabaikan gaya gesekkan udara hitung usaha yang dilakukan oleh gaya berat saat buah mangga berada pada ketinggian 20 m !
   Diketahui :
   m = 2 kg
   g = 10 m/s2
   Δh = 100m-20m = 80 m
   Ditanya :
   W . . . ?
   Jawab :
   W = Δ Ep
   W = m g Δh
   W = 2

(10)(80)
W = 960 joule

3. Sepeda motor yang massanya 1 kuintal bergaerak dari keadaan diam dengan kecepatan 10 m/s.
hitung besar usaha yang dilakukan oleh mesin sepeda motor tersebut !
Diketahui :
m = 1 kuintal = 100 kg
Δv = 10 m/s
Ditanya :
W . . . ?
Jawab :
W = Δ Ek
W = ½ m v2
W = ½ (100) (10)2
W = 500 joule

4. Hitung usaha yang dilakukan selama 12 detik. Jika hubungan gaya dan perpindahan disajikan seperti pada grafik !

Diketahui :
t = 12 sekon
Ditanya :
w . . . ?
Jawab :
usaha sama dengan luas di bawah grafik (luas bangun trapesium)
W = 1/2(9 + 12) x 6
W = 1/2 (21)(6)
W = (10.5)(6)
W = 63 joule

5. Sebuah mobil yang massanya 250 kg  mula-mula diam bergerak di jalan raya dengan kecepatan 20 m/s. jika gaya gesekkan mobil dengan jalan 100 Newton. hitung gaya yang dikerjakan oleh mesin mobil tersebut !
Diketahui :
m = 250 kg
Δv = 20 m/s
Fgesek = 100 N
Ditanya :
W . . . ?
Jawab :
ΔW = ΔEm
F-fgesekan = ΔEk
F – 100 = ½ (250) (20)2
F – 100 = (125) (400)
F = 50000 N
F = 49900 joule

 

Demikianlah bahasan kami mengenai pengertian usaha dan energi dalam fisika. Semoga bermanfaat untuk Anda dan selamat belajar dengan menyenangkan (maglearning.id).