Usaha dan Daya

Pernahkah kalian melihat orang yang sedang mendorong gerobak? Tahukah kalian kalau orang tersebut sedang melakukan usaha? Lantas, apa yang dimaksud dengan usaha? Yuk, kita pelajari!

Usaha

Apabila gaya dikenakan pada sebuah benda, dan benda mengalami perubahan kedudukan, maka dapat dikatakan gaya tersebut telah malakukan usaha atau kerja. Usaha dapat bernilai positif, negatif dan bahkan ada yang bernilai nol.

• Usaha bernilai positif, jika arah perpindahan benda searah dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut.
• Usaha bernilai negatif, jika arah perpindahan benda berlawanan arah dengan gaya yang bekerja pada benda tersebut.
• Usaha bernilai nol, jika arah perpindahan benda tegak lurus dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Dengan kata lain benda tetap diam tidak mengalami perpindahan kedudukan.

Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan.

Besarnya usaha  yang dilakukan dipengaruhi oleh besarnya gaya(F) dan besarnya perpindahan benda(s). Usaha merupakan hasil kali antara gaya dengan jarak perpindahan benda, sehingga secara matematis rumus usaha dapat dituliskan sebagai berikut:

W  =  F. s

Keterangan:

W : Usaha (Joule)

F : Gaya   (Newton)

s : Jarak perpindahan (Meter)

Contoh 1

Rani mendorong meja diatas lantai yang licin dengan gaya 100 N, sehingga menyebabkan meja berpindah sejauh 50 cm. hitunglah besarnya usaha yang dilakukan oleh Rani!

Penyelesaian:

Diketahui    :

F      = 100 N

s       = 50 cm = 0,5 m

Ditanya       :       W :………?

Jawab        :

W    =  F. s

= 100 N . 0,5m

= 50 joule

Contoh 2

Perhatikan gambar berikut ini!

Rita dan Putri saling mendorong balok dengan gaya seperti gambar diatas, jika balok berpindah 150 cm kekanan, maka berapakah:

1. Usaha yang dilakukan Rita
2. Usaha yang dilakukan Putri
3. Usaha yang dilakukan Rita dan Putri

Penyelesaian:

Diketahui             :

F_R          = 100 N

F_P              = 50 N

s            = 150 cm = 1,5 m

Ditanya  :             a. W_R :………?; b. W_P:……? c. W _RdanP: …….?

Jawab    :

1.  W _R = F_R. s

= 100N.1,5m

= 150 joule

Jadi usaha yang dilakukan Rita sebesar 150 Joule ke kanan

2. W _P = F_P. s

= 50N.1,5m

= 75 joule

Jadi usaha yang dilakukan Putri sebesar 75 Joule ke kanan

3. W _{P danR} =  (F_R + F_P). s

= (100 + 50)N x 1,5 m

= 150N x 1,5m

= 225 joule

Jadi usaha yang dilakukan Rita dan Putri sebesar 225 joule ke kanan

Daya

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha atau dengan kata lain besarnya usaha yang dilakukan setiap satuan waktu. Daya atau Power (P) secara matematis dapat  dituliskan sebagai berikut:

P = W/t

Keterangan:
P  = Daya (Watt atau J/s)
W = Usaha (Joule)
t  = Waktu (Sekon)

Contoh 1:

Tata mendorong meja diatas lantai yang licin dengan gaya 100 N selama 2 detik, sehingga menyebabkan meja berpindah sejauh 150 cm. Hitunglah besarnya usaha dan daya yang dilakukan oleh Tata!

Penyelesaian:

Diketahui    :

F  = 100 N

s = 150 cm = 1,5 m

t  = 2 detik

Ditanya       : W :………? dan P:…..?

Jawab        :

W  =  F. s

= 100 . 1,5

= 150 Joule

P = W/t

P = 150/2

P =  75 J/s

 

Contoh 2:
Rita dan Putri saling mendorong meja dengan usahamasing-masing 150 Joule dan 175 Joule selama 10 sekon, Berapakah daya yang dikeluarkan oleh Rita dan Putri untuk memindahkan meja tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui    :

W_{R =} 150 N

W_{P =}  175 N

t  = 10 s

Ditanya       : a. P_R :………?; b. P_P:……?

Jawab        :

P_R = W_R./t

= 150/10

= 15 Watt

Jadi daya yang dikeluarkan Rita sebesar 15 Watt

P_P = W_P/t

= 175/10

= 17,5 Watt

Jadi daya yang dikeluarkan Putri sebesar 17,5 Watt