Rumus usaha dan contoh soal dengan penyelesaiannya – SMP kelas 8

Usaha adalah gaya yang dilakukan untuk melakukan perpindahan. Di dalam fisika, jika benda tersebut bergerak namun tidak berpindah dikatakan tidak melakukan usaha. Misalnya, kita mendorong mobil di tanjakan, kemudian kita tidak kuat mendorongnya. Ketika sudah sampai beberapa meter mendorongnya, tiba-tiba mobilnya balik lagi ke tempat semula. Walaupun kita sudah bersusah payah mengeluarkan keringat itu dikatakan tidak melakukan usaha. Kenapa demikian? Karena mobil yang kita dorong tidak berpindah dari tempatnya.

Pada contoh kasus di atas bisa kita gambarkan sebagai berikut!

Jadi pada gambar di atas, misalnya kita mendorong mobil, kemudian sudah sampai di atas, kita tidak kuat mendorong lagi akhirnya mobil tersebut kembali ke bawah keposisi semula. Itulah dikatakan usahanya bernilai NOL (0).

Contoh benda dikatakan melakukan usaha. Misalnya ada mobil di titik A, kemudian kita dorong sampai ke titik B yang jaraknya 5 meter. Jadi disini ada perpindahan sebesar 5 meter. Kita yang sudah keluar keringat dalam fisika baru bisa dikatakan melakukan usaha. Usahanya adalah benda atau mobil bergerak sejauh 5 meter.

Berdasarkan pengertian usaha di atas, kita bisa merumuskan bawah:

W = F x s

Atau ada yang merumuskan lain

W = F x d

Penjelasan:

Kedua rumus di atas sama saja. Kadang ada guru yang mengajarkan W = F x s atau W = F x d. Kalau dalam bahasa inggris d = distance (perpindahan atau jarak jika lintasannya lurus)

W = usaha (joule atau J)

F = gaya yang dilakukan (Newton atau N)

s = perpindahan (meter  atau m)

d =perpindahan (meter  atau m)

Contoh melakukan usaha dalam kehidupan sehari-hari

• Mendorong meja dari pojokan rumah sampai ke tengah rumah. Artinya meja yang kita dorong ada perpindahan.
• Mengayuh becak sampai beberapa meter
• Mengayuh sepeda dari rumah sampai ke sekolah

Usaha dapat bernilai positif, negatif, dan nol (0). Berikut penjelasannya!

1. Usaha positif

Usaha yang bernilai positif jika gaya yang dikerjakan searah dengan perpindahan benda. Misalnya kita mendorong meja ke arah kanan, maka meja yang didorong berpindah ke arah kanan juga. Contohnya bisa dilihat pada gambar kuda menari gerobak ke kanan, gerobaknya juga ikut bergerak ke kanan.

2. Usaha negatif

Usaha yang bernilai negatif apabila gaya yang dikerjakan pada benda tidak searah dengan gerak benda. Contohnya apabila kita menarik gerobak di tanjakan. Karena kita capek atau lelah akhirnya gerobaknya turun ke bawah karena kita sudah tidak kuat lagi menahan gerobaknya. Bisa dilihat pada gambar.

3. Usaha bernilai nol

Kalau usaha bernilai nol ini artinya tidak ada perpindahan. Bisa dikatakan pula gayanya tegak lurus dengan perpindahan. Contohnya apabila kita mendorong tembok, tembok tidak bergerak atau bergeser.

Contoh soal usaha dan penyelesaiannya

Nomor 1. Mono mendorong sebuah meja dengan gaya 80 N dan meja berpindah sejauh 3 meter. Berapakah usaha yang dilakukan Mono?

1. 20 J
2. 23,3 J
3. 240 J
4. 480 J

Jawab :

Diketahui F = 80 N

S = 3 m

W = F x s

W = 80 x 3  = 240 joule (jawaban C)

Nomor 2. Perhatikan gambar berikut ini!

Berapa usaha yang dilakukan pada gambar tersebut?

1. 250 J
2. 500 J
3. 750 J
4. 1000 J

Jawab : F = 100 N dan s = 5 meter

W = F x s

W = 100 x 5 = 500 joule (jawaban b)

Bentuk-bentuk energi dan contohnya

Contoh soal pesawat sederhana

Nomor 3. Perhatikan gambar di bawah ini. Ada tiga gaya yang dikerjakan pada benda. Berapakah usaha yang bekerja pada benda?

1. 120 J
2. 720 J
3. 1080 J
4. 1440 J

Jawab : gaya ke kanan positif sedangkan gaya ke kiri negatif

F1 = 100 N, F2 = -30 N, dan F3 = -50 N

S = 6 m

Harus dicari jumlah gayanya dulu baru dicari usahanya:

F = F1 – F2 – F3

F = 100 N – 30 N – 50 N

F = 20 N

W = F x s = 20 N x 6 m = 120 J (jawaban a)

Soal nomor 4. Besar usaha yang terjadi pada benda adalah 480 joule. Berapakah perpindahan benda?

1. 2 m
2. 3 m
3. 4 m
4. 6 m

Jawab :

Dicari terlebih dahulu jumlah gayanya

F1  = 50 N, F2 = 70 N, dan W = 480 J

Kerena kedua gayanya sama-sama ke kiri, maka tinggal dijumlahkan saja.

F = F1 + F2 = 50 N + 70 N = 120 N

W = F x s

s = W / F (usaha dibagi dengan gaya)

s = 480 J / 120 N

s = 4 meter

Soal nomor 5. Nano mengayuh becak sejauh 20 meter. Jika usaha yang dilakukan Nano sebesar 2400 J. Berapakah gaya yang dilakukan Nano agar becak berpindah!

1. 48000 N
2. 4800 N
3. 1200 N
4. 120 N

Jawab: s = 20 m dan W = 2400 J

W = F x s

F = W / s (usaha dibagi dengan perpindahan)

F = 2400 / 20

F = 120 N

Soal nomor 6. Budi mendorong gerobak bakso dengan gaya 80 N. Gerobak tidak bergerak sama sekali. Berapa besar usaha yang dilakukan Budi?

1. Tak terhingga
2. Nol
3. 80 N
4. 120 N

Jawab: karena benda yang dikenai gaya tidak berpindah maka sudah pasti usaha yang dilakukan itu NOL.