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
Pada pembelajaran yang lalu kita telah membahas usaha yang dilakukan oleh gaya yang besar dan arahnya konstan.
Sekarang, bagaimana kalau gaya yang bekerja pada suatu benda tidak konstan tetapi tergantung pada posisi?
Contoh gaya yang bekerja tergantung pada posisi adalah gaya pegas, gaya gravitasi antarplanet, gaya listrik antara dua
buah benda bermuatan, dan sebagainya. Gambar 4.2 menunjukkan grafik gaya terhadap posisi. Kita bisa membagi
jarak dari x
1
sampai x
2
menjadi selang yang kecil-kecil.
Bila tiap selang gaya yang berubah terhadap posisi cukup kecil dapat kita anggap sebagai sederetan gaya-gaya konstan.
Usaha yang dilakukan pada tiap selang adalah luas segiempat di bawah gaya. Jadi, usaha total adalah jumlah seluruh luasan
Keingintahuan
a b
Gambar 4.2 gambar a jika F konstan maka usaha adalah W=F x. bBila F
sebagai fungsi posisi maka usaha adalah luas dari luasan di bawah kurva F, yang merupakan jumlah luas seluruh segiempat di bawah kurva F.
F
x
x
1
x
2
x x
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XI
88
Gambar 4.3 gambar F sebagai fungsi x, usaha yang dikerjakan pegas pada saat meregang sebesar x adalah
bagian yang diarsir.
segiempat. Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.2a dan 42.b. Dengan demikian kita dapat mengatakan usaha yang
dilakukan oleh gaya adalah perubahan yaitu luas di bawah kurva Fx terhadap x.
.... 2.b Jika
x sangat kecil yaitu sebesar dx, usaha pada tiap persegi panjang adalah dW. Usaha total dari x
1
sampai x
2
adalah inte- gral dari titik x
1
sampai x
2
.
.... 2.c
Contoh Soal 4
Carilah usaha yang dilakukan oleh pegas yang ujungnya dihubungkan dengan benda bermassa m yang ditekan sehingga pegas berkurang
panjangnya sebesar x agar pegas kembali ke posisi semula
Penyelesaian : Gaya pada pegas dapat
ditunjukkan oleh Gambar 4.3. Usaha yang dilakukan pegas
adalah luasan yang berada di antara grafik fungsi F dan sumbu
x
. Gaya yang dilakukan pegas adalah F = -kx
Luasan di bawah fungsi gaya adalah luasan segitiga. Luas
segitiga bisa kita cari yaitu:
Di unduh dari : Bukupaket.com
89
Fisika SMAMA XI
Bentuklah kelompok belajar yang terdiri atas 4-5 siswa usahakan yang berasal dari daerah yang berbeda. Setelah kalian mempelajari usaha oleh
gaya konstan, mestinya kalian berpikir untuk menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya kalian akan mengangkat beban 500 N
ke atas gedung yang tingginya 8 meter. Coba buatlah rancangan alat yang memudahkan untuk mengangkat beban ke atas gedung. Uraikan
komponen-komponen gayanya bila alat tersebut bekerja.
B. Energi
