Usaha yang Bernilai Negatif Usaha yang Dilakukan Gaya Membentuk Sudut 90

103 Usaha dan Energi

4. Gaya Tidak Melakukan Usaha Jika Benda Tidak Berpindah

Telah Anda ketahui bahwa gaya dikatakan tidak melakukan usaha jika gaya yang bekerja pada suatu benda memiliki resultan nol. Bagaimana jika resultan gayanya tidak sama dengan nol tetapi benda tidak berpindah atau bergeser? Pada kasus-kasus tertentu, gaya yang beraksi pada benda tidak mengubah kedudukan benda. Misalnya ketika Anda mendorong tembok. Anda dikatakan tidak melakukan usaha karena tembok yang anda dorong tidak berpindah s = 0; maka W = 0 Contoh yang lain adalah peristiwa atlet besi yang menahan barbel di atas kepala. Saat mengangkat barbel, atlet memberikan sejumlah gaya yang sebanding dengan berat barbel. Gaya ini mengubah posisi barbel dari lantai ke atas kepala atlet. Pada saat mengangkat barbel dari atas lantai ke atas kepalanya atlet dikatakan melakukan usaha. Namun, setelah barbel berada di atas kepala, atlet dikatakan tidak melakukan usaha, meskipun ia mengerahkan segenap tenaga untuk menahan barbel tersebut. Hal ini disebabkan barbel tidak mengalami perpindahan s = 0; maka W = 0.

5. Usaha oleh Berbagai Gaya

Pada kehidupan nyata, jarang dijumpai adanya gaya tunggal yang bekerja pada benda. Misalnya, saat Anda berjalan. Gaya-gaya yang bekerja pada saat Anda berjalan adalah gaya berat, gaya normal, dan gaya gesekan. Bagaimanakah cara menentukan usaha yang dilakukan oleh berbagai gaya? Untuk dapat menentukan usahanya, Anda harus mengetahui besar gaya dan arahnya.

a. Masing-Masing Gaya Bekerja Serentak pada Perpindahan yang Sama

Usaha total yang dilakukan oleh beberapa gaya yang bekerja serentak dapat dihitung sebagai hasil kali resultan komponen gaya yang segaris dengan perpindahan dan besarnya perpindahan. 1 2 3 1 ... n x x x xn xn n W F F F F s F s = æ ö = + + + + = S è ø Gambar 4.4 Orang yang mendorong tembok tidak melakukan usaha karena tembok tidak bergerak. 104 Fisika SMAMA Kelas XI Perhatikan gambar di samping Dua orang siswa A dan B menarik peti yang terletak pada lantai dengan arah 37 o dan 60 o terhadap lantai. Tentukan usaha yang dilakukan oleh siswa A dan B jika besarnya gaya kedua siswa tersebut 10 N dan 12 N dan peti berpindah ke kanan sejauh 4 m Diketahu : a. F 1 = 10 N b. F 2 = 12 N c. s = 4 m d. 1 a = 37° e. 2 a = 60° Ditanyakan: W = ..? Jawab: W = F 1 + F 2 s = 10 cos 37° + 12 cos 60° 4 = 10 · 0,8 + 12 · -0,5 4 = 8 J

b. Masing-Masing Gaya Bekerja pada Perpindahan yang Berbeda

Mengingat bahwa usaha adalah besaran skalar, maka usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada perpindahan yang berbeda dapat dihitung sebagai hasil penjumlahan aljabar dari usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya secara individual. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut. W = W 1 + W 2 + W 3 + ... + W n = 1 n n n W = å Perhatikan usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya seperti terlihat pada Gambar 4.5 berikut Gambar 4.5 Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada perpindahan yang berbeda. Contoh 4.2 v v v F 1 S 1 S 2 F 2 F 3 S 3 F B = 12N F A = 10 N 3 7 ° 4 m 60°