Usaha dan Pesawat Sederhana

Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Berdasarkan pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha (W) ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya ($\Delta $s). Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

$W = F . \Delta s$

dengan:
$W$ = usaha (joule)
$F$ = gaya (newton)
$\Delta s$ = perpindahan (meter)

Ayo, Kita Pahami

Apakah kamu sudah mulai mengetahui tentang konsep dan penerapan rumus usaha? Agar kamu lebih memahami konsep dan penerapan rumus usaha, ayo pahami pertanyaan berikut!

Lani mendorong rak dengan gaya sebesar 100 N sehingga rak tersebut berpindah sejauh 10 m, sedangkan Siti mendorong rak lainnya yang sama massa dan ukurannya dengan gaya sebesar 400 N sehingga rak tersebut berpindah sejauh 40 m. Berapakah besar usaha yang dilakukan oleh Lani dan Siti?

Diketahui:

$F_{Lani} = 100 N$	$\Delta s_{Lani} = 10 m$
$F_{Siti} = 400 N$	$\Delta s_{Siti} = 40 m$

Ditanya: $W_{Lani}$ dan $W_{Siti}$

Jawab :

$W_{Lani} = 100 N . 10 m = 1000 J$

$W_{Siti} = 400 N . 40 m = 16000 J$

Berdasarkan fitur “Ayo, Kita Pahami”, bagaimana dengan laju energi yang dikeluarkan oleh Lani dan Siti, siapakah di antara Lani dan Siti yang mengeluarkan energi paling banyak untuk memindahkan rak? Laju energi atau daya (P) adalah besar energi yang dipergunakan dalam setiap detik, sehingga dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha (W) dengan selang waktunya (t), atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

$P = \frac{W}{t}$

dengan:
$P$ = daya (watt)
$W$ = Usaha (Joule)
$t$ = waktu (sekon)

Ayo, Kita Pahami

Agar kamu dapat lebih memahami tentang energi yang diperlukan oleh Lani dan Siti untuk memindahkan rak, ayo simak contoh soal berikut!

Lani memindahkan rak dengan usaha sebesar 1.000 J dalam waktu 10 sekon, sedangkan Siti memindahkan rak tersebut dengan usaha sebesar 16.000 J dalam waktu 40 sekon. Berapakah daya yang dikeluarkan Lani dan Siti untuk memindahkan rak?

Diketahui:

$W_{Lani} = 1000 J$	$t_{Lani} = 10 s$
$W_{Siti} = 16000 N$	$t_{Siti} = 40 s$

Ditanya: $P_{Lani}$ dan $P_{Siti}$

Jawab :

$P_{Lani} = \frac{1000}{10} = 100 watt$

$P_{Siti} = \frac{16000}{40} = 4000 watt$

No	Pernyataan	Usaha	Bukan Usaha	Keterangan
1	Beni mendorong meja dengan gaya 10 N, sehingga meja tersebut berpindah sejauh 20 cm
2	Mangga bermassa 500 gram jatuh dari pohonnya yang memiliki ketinggian 2 meter di atas permukaan tanah
3	Siti mendorong kereta belanjanya dengan gaya 50 N dari arah rak daging ke rak sayuran kemudian kembali lagi ke rak daging
4	Dayu menginjak telur dengan gaya sebesar 5 N hingga telur tersebut pecah
5	Balok bermassa 2 kg dipindahkan dengan gaya sebesar 40 N sehingga berpindah sejauh 2 m