Usaha: Pengertian dan Rumus Usaha

Materi usaha dalam pembahasan kali ini uraiannya meliputi pengertian dan rumus usaha dalam fisika. Kehidupan manusia tidak pernah lepas dari yang namanya usaha. Dalam kehidupan sehari-hari, usaha selalu dikaitkan dengan melakukan usaha pekerjaan. Seorang petinju yang berusaha menjatuhkan lawannya akan berlatih keras. Makin keras berlatih, petinju itu akan mempunyai stamina yang makin kuat. Dalam hal ini, usaha diartikan sebagai suatu kegiatan dengan mengerahkan tenaga atau pikiran. Dalam fisika, usaha mempunyai arti khusus yang menggambarkan apa yang dihasilkan gaya ketika ia bekerja pada suatu benda dan benda tersebut bergerak dalam jarak tertentu. Nah, supaya lebih memahami pengertian usaha dengan baik, mari kita simak bersama dalam uraian berikut ini, selamat membaca.

Pengertian Usaha

Pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari berbeda dengan pengertian dalam sains fisika. Dalam sains fisika, usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan. Jadi, orang yang mendorong meja belum dikatakan melakukan usaha jika meja yang didorongnya belum berpindah meskipun orang tersebut telah mengerahkan segenap tenaga. Demikian juga orang yang naik sepeda pada jalan yang menurun. Walaupun berpindah tempat, orang tersebut tidak dikatakan melakukan usaha. Hal itu disebabkan gaya yang menyebabkan sepeda tersebut bergerak bukan gaya otot, melainkan gaya gravitasi bumi.

Untuk lebih memahami pengertian usaha, perhatikan contoh berikut:

Jika sebuah balok kita tarik pelan-pelan, balok belum bergerak. Pada keadaan seperti itu kita belum dikatakan melakukan usaha. Jika gaya tarik terus kita perbesar secara perlahan-lahan, suatu saat balok bergerak. Pada keadaan seperti itu kita dikatakan telah melakukan usaha dan usaha yang kita lakukan akan makin besar jika gaya yang kita berikan diperbesar. Sebaliknya, usaha yang kita lakukan akan makin kecil jika gaya tarik yang kita berikan diperkecil. 

Pada perayaan Hari Kemerdekaan RI, kita sering melihat lomba tarik tambang. Kedua regu yang sedang bertanding saling berusaha menarik lawannya. Kedua regu itu saling menarik dengan arah gaya yang berlawanan. Dalam sains fisika, kedua regu saling melakukan usaha. Regu pemenang dikatakan melakukan usaha positif. Adapun regu yang kalah dikatakan melakukan usaha negatif. Mengapa seperti itu?

Usaha yang dilakukan pada sebuah benda bernilai negatif jika arah gaya yang bekerja pada benda itu berlawanan dengan arah geraknya.

Bagaimana usaha yang terjadi, jika arah gaya tegak lurus terhadap arah perpindahan? Sebagai contoh, seseorang berjalan sambil menyunggi anaknya. Dalam hal ini, usaha yang dilakukan oleh orang itu selama menyunggi sama dengan nol. Mengapa? Dengan menyunggi anaknya, orang itu berarti menahan berat anaknya w dengan suatu gaya F. Arah gaya F ini ke atas, tegak lurus terhadap arah perpindahannya s. Dalam peristiwa ini tidak ada gaya yang segaris dengan arah perpindahan. Hal itulah yang menyebabkan usaha orang itu nol meskipun ia kelelahan.

Usaha bapak ini sama dengan nol meskipun ia kelelahan

Sebuah apel yang jatuh dari tangkainya dikatakan mengalami gerak jatuh bebas. Pada benda jatuh bebas juga terjadi usaha karena bekerja gaya gravitasi bumi. Demikian juga pada gerak vertikal ke atas. Hanya, sifat usahanya tidak sama.

Rumus Usaha

Telah disebutkan bahwa usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan perpindahan. Arah gaya di sini segaris (searah dan berlawanan arah) dengan arah perpindahan. Dengan kata lain, suatu gaya dikatakan melakukan usaha terhadap suatu benda jika gaya tersebut dapat menyebabkan perpidahan benda yang dikenainya. Secara matematis, hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan dapat dirumuskan:

W = F . s

W = usaha (joule atau kg m2/s2)
F = gaya (newton)
s = perpindahan (m)

Jika gaya yang bekerja pada benda lebih dari satu, usaha yang dikerjakan benda merupakan hasil resultan gaya-gaya itu. Benda bermassa m didorong oleh gaya F1 dan ditarik oleh gaya F2. Antara benda dan lantai terjadi gaya gesek F3 (perhatikan arah ketiga gaya). Akibat bekerjanya ketiga gaya itu benda berpindah sejauh s. Besar usaha yang dikerjakan pada benda adalah:

Benda yang dikenai beberapa gaya

W = W1 + W2 + W3

= F1s + F2s + (-F3)s

= (F1 + F2 – F3) s

W = Rs

(R = resultan gaya yang bekerja pada benda)

• Baca Juga: Pengertian Pengukuran dalam Fisika

Demikianlah uraian tentang Usaha: Pengertian dan Rumus Usaha, semoga bermanfaat.