Fisika SMAMA XI
84
1. Usaha oleh Gaya Konstan
Toni mendorong sebuah balok, dia mengerahkan gaya konstan sebesar F Newton, ternyata balok bergeser sejauh s
meter searah dengan F. Kita bisa menghitung besarnya usaha W
adalah Tipler. .... 1
Apabila pergeseran tidak searah dengan arah maka yang akan kita
gunakan adalah komponen gaya pada arah pergeseran. Masih ingatkah kalian
tentang perkalian antara dua buah vektor? Gaya adalah besaran vektor dan
pergeseran juga besaran vektor, akan tetapi usaha adalah besaran skalar. Usaha
adalah perkalian saklar antara vektor dengan vektor pergeseran. Usaha akan maksimal bila memiliki arah yang
sama dengan pergeseran, usaha akan nol 0 bila gaya yang dikerahkan tegak lurus dengan pergeseran. Sebagai contoh
pada kasus Toni mendorong balok, karena pergeseran searah
dengan maka besarnya usaha adalah besar dikalikan besar pergeseran s atau
. Gaya mengakibatkan pergeseran sejauh S. Besar gaya F
akan mengalami perpindahan sebesar maka
besarnya usaha adalah:
.... 2a Satuan dari usaha adalah satuan gaya kali jarak atau New-
ton meter, dalam SI 1 Newton meter = 1 joule. Satuan usaha umumnya adalah joule. Usaha bernilai + jika searah dan
bernilai - jika berlawanan arah dengan .
Gambar 4.1 Gaya F mengakibatkan pergeseran sejauh S
Di unduh dari : Bukupaket.com
85
Fisika SMAMA XI
Contoh Soal 1
Sebuah gaya sebesar 15 N horizontal dikerjakan pada sebuah balok sehingga balok bergeser 5 m. Berapakah usaha yang dikerjakan gaya pada
balok?
Penyelesaian : Diketahui :
F = 15 N
s = 5 m
Jawab : Usaha yang dikerjakan pada balok.
W = Fs = 15N 5m = 75 J
Sebuah truk mainan ditarik oleh gaya 5 N membentuk sudut sebesar
30
o
terhadap horisontal. Massa truk 1,5 kg. Berapa kerja yang dilakukan
bila a lantai licin, b koefisien gesek kinetisnya 0,2.
Penyelesaian : Diketahui :
F = 5 N,
T = 30°, m = 1,5 kg, s = 6 m. Jawab :
a. besar gaya ke arah horizontal adalah
F cos
T = 5Ncos 30 = 4,3 N Usaha yang dilakukan W = Fcos
T s = 4,36 = 25,8 J. b.
bila koefisien gesek kinetis 0,2. Persamaan pada arah vertikal adalah
F sin
T + F
n
= mg Benda tidak bergerak ke arah vertikal maka percepatan truk = 0. Gaya
ke atas sama dengan gaya gravitasi yang ke arah bawah F
n
= mg- F sin
T = 1,59,8-50,5 = 13,2 N Gaya gesek kinetik = 0,213,2N = 2,62 N
Contoh Soal 2
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XI
86
Contoh Soal 3
Gaya total yang bekerja pada truk: F = F
cos T -
s
= 4,3 N - 2,62 N = 1,68 N Usaha yang dilakukan pada truk
W = F
s
= 1,686 = 10,08 J
Soal Latihan
Seorang anak memiliki mainan yang beratnya 20 N. Oleh karena anak itu tidak mampu mengangkatnya, dia
memutuskan untuk menarik mainan tersebut dengan sebuah tali. Anak tersebut menarik mainan dengan gaya sebesar 15 N
membentuk sudut sebesar 30 terhadap horizontal. Berapa kerja yang dilakukan bila: a. Lantai licin, b. Koefisien gesek
kinetisnya 0,2.
Balok bermassa 20 kg dinaikkan dari dasar ke puncak bidang miring yang
panjangnya 5 m, dan ketinggiannya 4 m. Bila permukaan licin berapa usaha yang
dilakukan oleh sebuah gaya yang sejajar dengan bidang miring agar balok
bergerak dengan kecepatan konstan.
Penyelesaian : Diketahui :
M = 20 kg,
s = 5 m,
h = 4 m.
Jawab : Agar balok bergerak ke atas dengan kecepatan konstan maka gaya yang
dikerahkan sama dengan komponen gaya gravitasi yang sejajar dengan bidang.
F = mg
sin T = 209,8 45 = 156,8 N
Usaha yang dikerahkan: F.s = 156,85 = 784 J.
20 kg 5 m
4 m
Di unduh dari : Bukupaket.com
87
Fisika SMAMA XI
Perhatikan contoh berikut Salim mendorong tembok dengan gaya 75 N namun tembok tidak
bergerak. Sedangkan Tono mendorong kursi dengan gaya 20 N sehingga kursi bergeser sejauh 3 meter. Apakah benar usaha yang dilakukan Salim
lebih besar dari usaha yang dilakukan Tono? Jelaskan
2. Usaha oleh Gaya yang Tidak Konstan
Kategori