MAKALAH TENTANG USAHA FISIKA (Pengertian, Satuan, Cara Menghitung)

BAB I


PENDAHULUAN






A. Latar Belakang


Beberapa masalah terkadang lebih sulit dari apa yang terlihat (Young, 2002:164). Seperti Anda mencoba mencari laju anak panah yang baru dilepaskan dari busurnya. Anda menggunakan hukum Newton dan semua teknik penyelesaian soal yang pernah kita pelajari, akan tetapi Anda menemui kesulitan. Setelah pemanah melepaskan anak panah, tali busur memberi gaya yang berubah-ubah yang bergantung pada posisi busur. Akibatnya, metode sederhana yang pernah kita pelajari tidak cukup untuk manghitung lajunya. Jangan takut, masih ada metode-metode lainnya untuk menyelesaikan soal-soal tersebut.






B. Rumusan Masalah


Apa yang dimaksud dengan usaha?


Apa itu satuan usaha?


Apa yang Usaha yang Dilakukan oleh Gaya Konstan?






C. Tujuan


Makalah ini dimaksudkan untuk dapat membantu meningkatkan pemahaman mengenai konsep ‘’usaha” sehingga akan memungkinkan kita dapat menyelesaikan soal-soal sebelumnya yang tidak dapat diselesaikan


BAB II


PEMBAHASAN






A. Pengertian Usaha


Dalam kehidupan sehari-hari kata usaha mempunyai arti sangat luas, misalnya: usaha seorang anak untuk menjadi pandai, usaha seorang pedagang untuk memperoleh laba yang banyak, usaha seorang montir untuk memperbaiki mesin dan sebagainya. Jadi dapat disimpulkan usaha adalah segala kegiatan yang dilakukan untuk mencapai tujuan.













Dalam ilmu fisika, usaha mempunyai arti, jika sebuah benda berpindah tempat sejauh d karena pengaruh F yang searah dengan perpindahannya 4.1), maka usaha yang dilakukan sama dengan hasil kali antara gaya dan perpindahannya, secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:


W = F.d


“Jika gaya yang bekerja membuat sudut terhadap perpindahannya usaha yang dilakukan adalah hasil kali komponen gaya yang searah dengan perpindahan (Fcos alfa) “ (Gambar 1.1) dikalikan dengan perpindahannya (d). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:


W = F cos α.d


Dengan: W = usaha (joule).F = gaya (N). d = perpindahan (m)


α = sudut antara gaya dan perpindahan


Dalam fisika, pengertian usaha hampir sama dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari. Kesamaannya adalah dalam hal kegiatan dengan mengerahkan tenaga. Pengertian usaha dalam fisika selalu menyangkut tenaga atau energi. Apabila sesuatu (manusia, hewan, atau mesin) melakukan usaha maka yang melakukan usaha itu harus mengeluarkan sejumlah energi untuk menghasilkan perpindahan.


Jadi, jika suatu benda diberi gaya namun benda tidak mengalami perpindahan, maka dikatakan usaha pada benda tersebut adalah nol .


Sebagai contoh sebuah mesin melakukan usaha ketika mengangkat atau memindahkan sesuatu. Seseorang yang membawa batu bata ke lantai dua sebuah bangunan telah melakukan usaha.






B. Usaha yang Dilakukan oleh Gaya Konstan


Usaha yang dilakukan oleh gaya konstan (besar maupun arahnya) didefinisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada arah perpindahan tersebut.Untuk memindahkan sebuah benda yang bermassa lebih besar dan pada jarak yang lebih jauh, diperlukan usaha yang lebih besar pula.


Dengan berdasarkan pada kenyataan tersebut, usaha didefinisikan sebagai hasil kali gaya dan perpindahan yang terjadi Apabila usaha disimbolkan dengan W, gaya F, dan perpindahan s,


Baik gaya maupun perpindahan merupakan besaran vektor. Sesuai dengan konsep perkalian titik antara dua buah vektor, maka usaha W merupakan besaran skalar.


Bila sudut yang dibentuk oleh gaya F dengan perpindahan s adalah θ, maka besarnya usaha dapat dituliskan sebagai: W = (F cos θ).s Komponen gaya F sin θ dikatakan tidak melakukan usaha sebab tidak ada perpindahan ke arah komponen itu.


Dari persamaan rumus usaha, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh suatu gaya:

a. Berbanding lurus dengan besarnya gaya,
Berbanding lurus dengan perpindahan benda,
Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.


Jika persamaan rumus usaha kita tinjau lebih seksama, kita mendapatkan beberapa keadaan yang istimewa yang berhubungan dengan arah gaya dan perpindahan benda yaitu sebagai berikut:

a. Apabila θ = 00, maka arah gaya sama atau berimpit dengan arah perpindahan benda dan cos θ = 1, sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan:


W = F .s cos θ


W = F .s . 1






Apabila θ = 900 maka arah gaya F tegak lurus dengan arah perpindahan benda dan cos θ = 0,


sehingga W = 0. Jadi, jika gaya F bekerja pada suatu benda dan benda berpindah dengan


arah tegak lurus pada arah gaya, dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan usaha.


Apabila θ = 1800, maka arah gaya F berlawanan dengan arah perpindahan benda dan nilai cos θ = –


sehingga W mempunyai nilai negatif. Hal itu dapat diartikan bahwa gaya atau benda itu tidak melakukan usaha dan benda tidak mengeluarkan energi, tetapi mendapatkan energi.


Apabila s = 0, maka gaya tidak menyebabkan benda berpindah. Hal itu berarti W = 0. Jadi,


meskipun ada gaya yang bekerja pada suatu benda,namun jika benda itu tidak berpindah


maka,


dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan usaha.






C. Satuan Usaha


Dalam SI satuan gaya adalah newton (N) dan satuan perpindahan adalah meter (m). Sehingga, satuan usaha merupakan hasil perkalian antara satuan gaya dan satuan perpindahan, yaitu newton meter atau joule. Satuan joule dipilih untuk menghormati James Presccott Joule (1816 – 1869), seorang ilmuwan Inggris yang terkenal dalam penelitiannya mengenai konsep panas dan energi.


1 joule = 1 Nm


karena 1 N = 1 Kg . m/s2


maka 1 joule = 1 Kg . m/s2 x 1 m


1 joule = 1 Kg .m2/s2


Untuk usaha yang lebih besar, biasanya digunakan satuan kilo joule (kJ) dan mega joule (MJ).

1 kJ = 1.000 J


1 MJ = 1.000.000 J






D. Menghitung Usaha dari Grafik Gaya dan Perpindahan


Apabila gaya yang bekerja pada suatu benda besar dan arahnya tetap maka grafik antara F dan perpindahan s merupakan garis lurus yang sejajar dengan sumbu mendatar Grafik gaya F terhadap perpindahan s jika besar dan arah F tetap


Dari grafik F – s, usaha sama dengan luas bangun yang dibatasi oleh garis grafik dengan sumbu mendatar


Usaha: W = luas daerah yang diarsir


Dengan demikian, dari diagram F – s dapat disimpulkan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya F sama dengan luas bangun yang dibatasi garis grafik dengan sumbu mendatar s.






E. Usaha yang Dilakukan oleh Beberapa Gaya


Dalam kehidupan nyata hampir tidak pernah kita menemukan kasus pada suatu benda hanya bekerja sebuah gaya tunggal. Misalnya, ketika Anda menarik sebuah balok sepanjang lantai. Selain gaya tarik yang Anda berikan, pada balok juga bekerja gaya-gaya lain seperti: gaya gesekan antara balok dan lantai, gaya hambatan angin, dan gaya normal.


Jadi, usaha yang dilakukan oleh resultan beberapa gaya yang memiliki titik tangkap sama adalah sama dengan jumlah aljabar usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya. Jika pada sebuah benda bekerja dua gaya maka usaha yang dilakukan adalah:


W = W1 + W2


Jika terdapat lebih dari dua gaya:


W = W1 + W2 + W3 + …… + Wn


atau W = ∑Wn






F. Usaha Negatif


Seorang anak mendorong sebuah balok dengan tangannya. Sesuai dengan hukum III Newton, dapat disimpulkan bahwa gaya yang bekerja pada balok dan tangan dalam kasus ini sama besar tetapi berlawanan arah, yaitu FAB = -FBA. Tanda negatif menunjukkan arah yang berlawanan. Jika usaha oleh tangan pada balok bernilai positif ( karena searah dengan perpindahan balok), maka usaha oleh balok pada tangan bernilai negatif.





BAB III


PENUTUP






A. Kesimpulan


Usaha merupakan hasil kali antara gaya yang bekerja dengan perpindahan yang dialami oleh benda. Satuan usaha dalam SI adalah joule (J). Usaha dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda sehingga benda itu berpindah tempat dan usaha tidak terlepas dari gaya dan perpindahan. Usaha dapat didefinisikan sebagai perubahan energi. Jika perubahan energi ini diukur setiap satu sekon, akan didapatkan sebuah besaran baru yaitu perubahan usaha setiap satu sekon. Besaran tersebut disebut daya.






B. Saran


Bagi pembaca disarankan supaya makalah ini dapat dijadikan sebagai media pembelajaran dalam rangka peningkatan pemahaman tentang usaha dan energi. Dan bagi penulis-penulis lain diharapkan agar makalah ini dapat dikembangan lebih lanjut guna menyempurnakan makalah yang telah dibuat sebelumnya.






DAFTAR PUSTAKA





https://id.wikipedia.org/wiki/Usaha_(fisika)

Nurazizah, Siti. 2007. Acuan Pengayaan Fisika SMA Kelas XI Semester 1. Solo: Nyata Grafika Media Surakarta.


Resnick, Halliday. 1985. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Satriawan, Mirza. 2008. Materi Fisika Dasar, (Online),


(http://www.budakfisika.blogspot.com/2008/10/materi-fisika-dasar.html,diakses 10 november 2012.


Young, Hugh D & Roger A Freedman. 1999. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga.


.