Contoh Soal Definisi Usaha
Contoh Soal Definisi Usaha - Usaha dipengaruhi oleh gaya dan perpindahan. Semakin besar gaya yang diberikan pada benda, semakin jauh perpindahan benda tersebut dan berlaku sebaliknya. Contohnya saat mendorong mobil yang mogok. Jika mobil tersebut hanya didorong oleh satu orang, maka perpindahan yang dihasilkan tidak akan jauh. Jika didorong oleh banyak orang, maka gaya yang dihasilkan akan semakin besar, akibatnya perpindahan mobilnya terlihat cukup jauh. Dengan kata lain, semakin besar gaya, semakin besar usaha yang dihasilkan. Adakah usaha yang bernilai nol? Usaha yang bernilai nol terlihat saat seseorang mendorong tembok atau dinding. Sebesar apapun gaya yang diberikan untuk mendorong tembok, tidak akan ada perpindahan yang terjadi. Dengan demikian, usaha orang tersebut bernilai nol.
⚛ Usaha dipengaruhi oleh perubahan posisi. Jika posisi awal dan akhir benda berbeda, maka dikatakan benda tersebut melakukan usaha. Jika posisi awal dan posisi benda tetap sama, maka usahanya nol. Misalnya, Sofi berlari dari timur ke arah barat sejauh 100 m. Dengan demikian, Sofi melakukan usaha. Akan tetapi, jika Sofi berlari kembali ke arah timur sejauh 100 m, maka Sofi tidak melakukan usaha karena posisi awal dan akhirnya sama. Disimpulkan bahwa usaha itu akan ada nilainya jika gaya yang diberikan searah dengan perpindahan. Secara matematis, usaha dirumuskan sebagi berikut.
Keterangan:
W = usaha (J);
F = gaya (N); dan
s = perpindahan atau jarak (m).
W = usaha (J);
F = gaya (N); dan
s = perpindahan atau jarak (m).
Gaya merupakan besaran vektor yang disimbolkan dengan huruf F dan satuannya Newton (N). Gaya adalah besaran vektor, sehingga nilainya dipengaruhi oleh arahnya. Untuk menghitung usaha, gaya yang digunakan harus searah dengan perpindahan. Jika sebuah balok ditarik tali dengan gaya 10 N lalu benda berpindah ke kanan seperti pada gambar 1 (a), maka besarnya gaya yang diberikan adalah 10 N. Tetapi jika gaya yang diberikan miring sedangkan arah perpindahan ke kanan seperti gambar 1(b), maka gaya yang digunakan harus yang searah dengan perpindahan. Arah gayanya harus diproyeksikan ke arah sumbu x dan sumbu y, sehingga disebut Fx dan Fy seperti pada gambar 2.
Gambar 1
Untuk gambar 2, gaya yang searah perpindahan adalah Fx, sehingga gaya yang digunakan adalah Fx. Jika terdapat dua atau lebih gaya yang bekerja pada benda, maka nilai gaya yang digunakan adalah resultan gayanya. Jika gaya yang bekerja pada benda berlawanan arah dengan perpindahan benda, maka usahanya bernilai negatif.
Gambar 2
Jika terdapat 2 gaya yang bekerja pada benda seperti pada gambar 3, maka harus dicari terlebih dahulu total gaya yang bekerja. Jika arahnya berlawanan, maka total gayanya adalah selisih gaya kedua benda sedangkan arah perpindahannya adalah searah dengan gaya terbesar. Jika gaya yang bekerja pada benda lebih dari dua, total gaya yang bekerja pada yang searah dijumlahkan, jika berlawanan arah dikurangkan.
Gambar 3
Gambar 3 menggambarkan sebuah kardus diberi gaya ke kanan 15 N dan ke kiri 5 N. Gaya terbesar adalah 15 N ke kanan, sehingga total gaya adalah 15 – 5 = 10 N. Usaha yang diberikan pada kardus adalah 10 x 5 = 50 J.
Contoh Soal
Sebuah kardus barang ditarik dengan gaya 15 N sehingga kardus tersebut berpindah sejauh 3 m. Berapakah usaha yang diberikan pada kardus tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
F = 15 N
s = 3 m
Ditanyakan: W ?
Jawab:
Penyelesaian
Diketahui:
F = 15 N
s = 3 m
Ditanyakan: W ?
Jawab:
J
Jadi, usaha yang diberikan pada kardus tersebut adalah 45 J.
S1
Pilihan Tunggal
Sebuah balok ditarik lurus dengan gaya 10 N ke kiri. Tarikan tersebut menyebabkan balok berpindah sejauh 5 m ke kiri. Usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan balok tersebut adalah ....
S2
Pilihan Tunggal
Sebuah balok ditarik oleh Andi ke kiri dengan gaya 10 N dan ditarik Boni ke kanan dengan gaya 7 N. Balok akan bergerak ke arah ....
S3
Pilihan Tunggal
Perhatikan gambar berikut.
Usaha paling besar ditunjukkan gambar nomor ....
S4
Pilihan Tunggal
Sebuah balok didorong dengan gaya 30 N. Jika usaha yang dihasilkan 390 J, maka besar perpindahan balok tersebut adalah ....
S5
Pilihan Tunggal
Gita membawa buku yang beratnya 10 N. Kemudian, Gita menaiki tangga yang tingginya 90 cm. Usaha yang dilakukan Gita adalah....
S6
Pilihan Tunggal
Untuk memindahkan batu sejauh 2 m, dibutuhkan usaha 54,6 J. Besar gaya yang diberikan kepada batu tersebut adalah ....
S7
Pilihan Tunggal
Agar lift yang beratnya 2000 N dapat naik setinggi 8 m, usaha yang dibutuhkan adalah ....
S8
Pilihan Tunggal
Pernyataan berikut yang sesuai dengan usaha tak nol adalah ....
S9
Pilihan Tunggal
Sebuah batu beratnya 10 N dijatuhkan dari ketinggian 2 m. Usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan batu tersebut adalah ....
S10
Pilihan Tunggal
Rino sedang berada di dalam lift menuju lantai 3. Tinggi setiap lantai 4 m. Jika berat Rino 500 N, maka usaha yang dilakukan Rino untuk sampai ke lantai 3 adalah ....