Memahami Definisi dan Rumus Usaha dalam Fisika beserta Hikmahnya - IPA MTs

DEFINISI DAN RUMUS USAHA DALAM FISIKA BESERTA HIKMAHNYA

Bismillahirrahmaanirrahiim

Kalian tentunya sering mendengar kata "usaha". Bahkan kalian sering mengerjakan usaha setiap hari. Ketika kalian berangkat ke sekolah, main ke rumah teman atau pergi berwisata, maka kalian sebenarnya sudah melakukan usaha.

Tetapi apakah kalian paham usaha dalam fisika? Sebagian ada yang sudah paham, sebagian lagi tidak paham..hehe. Konsep usaha dalam fisika jika dimaknai atau digali hikmahnya maka akan memperoleh nilai hidup yang berharga sehingga dapat merubah pola pikir kalian.

Artikel ini akan menjelaskan konsep usaha dalam fisika. Penjelasannya mencakup definisi usaha, rumus usaha, faktor-faktor yang mempengaruhi usaha menurut fisika dan hikmah yang terkandung di dalam usaha. So, baca sampai selesai dengan tenang dan santai agar kalian dapat memahami apa yang kalian baca. Selamat membaca.

Definisi Usaha dalam Fisika

Contoh Usaha dalam Kehidupan Sehari-hari

Usaha adalah gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya, sebagai contoh : ketika kalian mendorong atau menarik kursi sekolah sehingga kursi tersebut berpindah, atau kalian mengendarai sepeda dari rumah ke sekolah, maka kalian sudah melakukan usaha.

Berdasarkan definisi tersebut usaha dipengaruhi oleh dua hal yaitu gaya dan perpindahan. Gaya dalam fisika merupakan tarikan atau dorongan kepada sesuatu. Gaya dilambangkan dengan F (force) dengan satuan Newton (N). Adapun perpindahan adalah perubahan kedudukan suatu benda dari titik awalnya, dilambangkan dengan s dengan satuan meter (m).

Berdasarkan arah perpindahannya, usaha terbagi menjadi 3 macam yaitu :

1. Usaha Positif yaitu usaha yang arah perpindahan bendanya searah dengan arah gaya seperti kalian menggeser kursi sekolah ke arah kanan, sehingga kursi tersebut berpindah ke kanan maka kalian sudah sudah mengerjakan usaha positif karena arah kursi berpindah sesuai dengan arah gaya yang kalian berikan ke kursi tersebut.

1. Usaha Negatif yaitu usaha yang arah perpindahan benda berlawanan dengan arah gaya seperti usaha rem sepeda untuk menghentikan sepeda dan lain-lain
2. Usaha Bernilai Nol yaitu usaha dengan benda tidak berpindah atau tetap di posisi semula seperti kalian mendorong tembok.

Perlu kalian ketahui, jika kalian mengangkat benda ke atas, maka usaha kalian tetap bernilai nol (0) karena benda tidak berpindah dari titik acuan hanya ketinggiannya saja yang berubah. Kalian hanya membuat benda tersebut memiliki energi potensial. Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena ketinggiannya.

Baca juga : Pengertian Energi dan Bentuk Energi Potensial, Kinetik dan Mekanik.

Usaha termasuk ke dalam besaran turunan karena diturunkan dari besaran gaya dan jarak (perpindahan). Satuan usaha adalah Joule (J) atau Nm. Dimensi satuan usaha adalah [M][L]²[T]⁻². Kalian dapat membaca artikel mengenai Besaran Pokok dan Turunan Beserta Konversi Satuan

Rumus Usaha dalam Fisika

Berdasarkan pengertian usaha di atas, maka persamaan atau rumus usaha dapat dibuat. Rumus dari usaha adalah sebagai berikut : 

W = F x S

Keterangan :

• W = Usaha, satuannya Joule (J)
• F = Gaya, satuannya Newton (N)
• S = Perpindahan benda yang diberikan gaya, satuannya meter (m)

Bila gaya yang bekerja pada benda membentuk sudut, maka rumus dari usaha adalah sebagai berikut :

W = F x Cos 𝚹 x S 

Keterangan :

• Cos 𝚹 adalah sudut antara gaya dengan arah perpindahan benda. Bila besar sudut 0º maka nilai cosnya adalah 1, 30º nilainya ½√3, 45º nilainya ½√2, 60º nilainya ½, 90º nilainya 0. Bila sudutnya 180º nilainya -1 dan menunjukkan bahwa arah gaya berlawanan dengan arah perpindahannya

Hubungan Usaha, Gaya dan Perpindahan dalam Fisika Serta Contoh Soalnya

Jika kalian ingin lebih memahami tentang usaha dalam fisika, maka kalian sebaiknya memahami hubungan antara usaha dan gaya serta usaha dengan perpindahan.

A. Hubungan Usaha (W) dan Gaya (F)

Hubungan antara usaha dan gaya adalah berbanding lurus (W~F). Maksud dari berbanding lurus adalah bila gaya yang bekerja pada suatu benda semakin besar maka nilai usaha yang dihasilkan semakin besar. Namun bila gaya yang bekerja semakin kecil maka nilai usahanya juga akan semakin kecil.

B. Hubungan Usaha (W) dengan Perpindahan (s)

Bagaimana hubungan antara Usaha dengan Perpindahan ?. Hubungan antara Usaha dan Perpindahan adalah berbanding lurus juga (W~S), sama dengan hubungan antara Usaha dengan Gaya.

Jadi jika perpindahan benda dari gaya kalian semakin jauh (besar) maka itu menunjukkan usaha kalian semakin besar, perpindahan benda yang dihasilkan kecil (dekat) maka menunjukkan nilai usahanya juga kecil (rendah) 

C. Contoh Soal

Bagaimana cara agar kalian dapat menyelesaikan pertanyaan berkaitan dengan usaha, gaya dan perpindahan?. Perhatikan contoh soal berikut :

Pertanyaan :

• Ada 3 orang siswa MTs Negeri 2 Kota Cirebon bernama, Bayu, Bahri dan Asari pulang bersama. Ketika dalam perjalanan ada seorang bapak tua mendorong sepeda motornya yang kempis dengan kepayahan menuju tempat tambal ban motor yang berjarak 20 meter. Bayu lantas berkata kepada kedua temannya “eh kita bantu orang tua itu mendorong sepeda motornya yuk” lantas kedua temannya menjawab “Hayu”. Mereka bergegas menuju orang tua tersebut, lalu Bahri berkata “Mari kami bantu pak mendorong motornya”, bapak itu menjawab “Alhamdulillah, terima kasih banyak anak-anak yang baik”. “sama sama pak” kata mereka serempak.kemudian mereka berempat bersama-sama mendorong motor sampai ke tempat tambal ban. Jika massa bapak tua adalah 50 Kg, Bayu 35 Kg, Bahri 30 Kg dan Asari 40 Kg, serta gravitasi bumi adalah 10 m/s2, maka besar usaha yang dikerjakan oleh mereka adalah….

Pembahasan :

Diketahui :

• s = 20 m
• mbapak = 50 Kg
• mbayu = 35 Kg
• mbahri = 30 Kg
• mAsari = 40 Kg
• gbumi = 10 m/s2

Ditanyakan :

• W = ……Joule?

Jawab :

• W = F x S

Sebelum mengerjakan rumus tersebut, coba kalian perhatikan kembali pertanyaan tersebut. Di dalam pertanyaan tidak diketahui berapa besar Gaya dari mereka berempat, jadi kalian harus menghitungnya terlebih dahulu.

ingat rumus gaya (berat) adalah F (w) = m x g

• F = (mbapak + mbayu + mbahri + masari) x g
• F = (50Kg + 35 Kg + 30 Kg + 40 Kg) x 10 m/s2
• F = 155 N

Setelah dapat jumlah gaya yang bekerja pada motor barulah kalian masukkan angka tersebut ke dalam Persamaan W = F x S

• W= F x S
• W= 155 N x 20 m
• W= 3100 Joule
• W= 3,1 KJ

Contoh soal lainnya adalah :

Seorang anak sedang bermain mobil mainan, dia mengikat mobil tersebut dengan tali sehingga membentuk sudut ϴ = 60º seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Gaya yang membentuk sudut

Kemudian anak tersebut menarik mobil sejauh 5 meter. Jika gaya yang diberikan anak terhadap tali tersebut adalah 10 N, maka usaha yang sudah dikerjakan anak tersebut adalah....

Pembahasan :

Diketahui :

• F = 10 N
• S = 5 m
• ϴ = 60º

Ditanyakan :

• W = .... Joule?

Jawaban :

• W = F cos ϴ x S
• W = 10 N x cos 60º x 5 m
• W = 10 N x ½ x 5 m
• W = 25 Joule

Hikmah Usaha dalam Fisika

Kaliah sudah tahu bahwa usaha merupakan gaya yang menyebabkan perpindahan. Usaha berbanding lurus dengan gaya yang diberikan kepada benda dan perpindahan bendanya. Jika kalian renungkan dan amati lalu mengkaitkan antara definisi usaha dengan proses kehidupan maka kalian akan memperoleh hikmah dari usaha dalam fisika tersebut.

Berikut hikmah yang dapat kami sampaikan dari konsep usaha dalam fisika.

Setiap orang menginginkan dirinya berhasil seperti siswa yang ingin pandai dan mendapatkan peringkat terbaik di kelasnya atau orang yang bekerja ingin agar pendapatannya meningkat atau karirnya menanjak atau orang yang ingin dimasukkan surga oleh Allah. Tetapi pernahkah memperhatikan gaya atau aksi yang dapat membuat perubahan pada dirinya dan hidupnya atau dengan kata lain usahanya, agar keiginan atau tujuan dapat tercapai?

Sebagai contoh, seorang siswa ingin pandai maka gaya atau aksi yang dikerjakannya harus sesuai dengan perpindahan atau perubahan atau tujuan yang ingin diraih agar usahanya bernilai positif seperti belajar setiap hari, mendengarkan nasehat dan saran dari guru dan ayah ibunya serta belajar berkelompok dengan temannya juga mengajarkan kembali apa yang sudah dipahaminya kepada teman yang membutuhkan.

Tetapi jika gaya yang dilakukan tidak searah atau tidak sesuai dengan perubahan yang diharapkan, seperti banyak bercanda ketika di kelas, malas mengerjakan tugas, malas mendengarkan nasihat dan saran dari guru atau kedua orang tuanya, terlalu banyak memikirkan masalah pribadinya maka gaya tersebut akan membuat usahanya akan bernilai negatif dan tentunya perubahan positif atau tujuan yang diharapkan sulit tercapai atau gaya yang dilakukan tidak memberikan perubahan walaupun sudah bekerja keras sehingga usahanya bernilai nol. Hal tersebut merupakan kesia-sian saja.

Jadi, seseorang dikatakan sudah berusaha bila kerja keras atau belajarnya dapat memberikan perubahan dalam dirinya, entah itu perubahannya sedikit maupun besar. So, tetap bersabar dan tekunlah dalam bekerja dan belajar sesuai dengan tujuan atau perubahan yang kaliam harapakan agar usahanya bernilai positif, tidak perlu buru-buru, hanya tetap fokus dengan tujuan kalian dan menikmati prosesnya dengan baik.

Perlu kalian ingat bahwa semakin besar perubahan yang ingin kalian raih maka usaha yang dibutuhkan akan semakin besar pula sehingga kalian perlu gaya yang besar pula. Selain itu, waktu yang dibutuhkan akan semakin lama. So, enjoy saja. Jangan lupa berdoa kepada Allah agar tujuan dan harapan kalian dimudahkan serta dapat diraih.

Itulah hikmah dari usaha dalam fisika. Pemahaman akan hikmah tersebut yang dapat kalian kerjakan dalam kehidupan sehari-hari. Mudah-mudahan dapat mengubah cara berpikir kalian tentang konsep usaha serta dapat menjadi motivasi agar gaya atau kerja kalian sesuai dengan tujuan atau perubahan yang akan kalian raih supaya usaha kalian bernilai positif. Tentunya diiringi dengan rasa tawakal kepada Allah SWT.

Penutup

Sekian penjelasan mengenai definisi, rumus dan hikmah usaha dalam fisika. Mudah-mudahan dapat menambah pengetahuan dan pemahaman kalian tentang usaha serta dapat membuat kalian berfikir logis tentang usaha agar usaha yang kalian kerjakan bernilai positif. Kalian dapat membagikan artikel ini ke teman atau saudara kalian dengan menekan tombol berbagi yang berwarna merah di bawah artikel ini agar teman atau ssaudara kalian mendapatkan manfaat dari artikel ini.

Bagikan artikel :