Lanjutan Usaha, Energi, Daya - Work, Energy, Power
Usaha yang Dilakukan oleh Gaya
Konstan
Usaha memiliki arti spesifik
untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan oleh gaya ketia gaya bekerja pada
benda sementara benda tersebut bergerak dalam jarak tertentu. Lebih spesifik
lagi, usaha yang dilakukan pada sebuah benda oleh gaya konstan (dalam hal besar
dan arah) didefnisikan sebagai hasil kali
besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan.
Dalam bentuk persamaan, dapat kita tuliskan \[W=F||d\]
Dimana F|| adalah komponen gaya konstan F yang sejajar dengan perpindahan d. Kita juga dapat menuliskan \[W=F\,d\,cos\,\theta{}\]
Dimana F adalah besar gaya konstan, d
adalah besar perpindahan benda, dan θ
adalah sudut antara arah gaya dan perpindahan. Faktor cos θ muncul karena F cos θ ( = F|| ) adalahkomponen F yang sejajar dengan d.
Usaha merupakan besaran skalar (hanya memiliki besar).
Bersambung...
Mari kita pertimbangkan kasus di
mana gerak dan gaya memiliki arah yang sama, sehingga θ = 0° dan cos θ = 1, dan
dengan demikian, W = F d. Sebagai contoh,
jika Anda mendorong sebuah troli belanja yang penuh sepanjang jarak 50 meter
dengan memberikan gaya horizontal sebesar 30 Newton, Anda melakukan usaha 30 N x 50 m = 1500 N m terhadap
troli itu.
Sebagaimana ditunjukkan oleh
contoh ini, dalam satuan SI, usaha dinyatakan dalam newton-meter. Diberikan nama
khusus untuk satuan ini, joule (J) ;
1 J = 1 N m.
Gaya dapat diberikan pada sebuah
benda dan tetap tidak melakukan usaha. Sebagai contoh, jika Anda menenteng tas
belanja yang berat dalam keadaan diam, Anda tidak melakukan usaha padanya. Sebiah
gaya memang diberikan, namun perpindahannya nol, sehingga usaha W = 0. Anda juga tidak melakukan usaha
pada tas belanja itu jika Anda membawanya sementara Anda berjalan horizontal
melintasi lantai dengan kecepatan konstan. Karena dalam keadaan ini, gaya
angkat oleh tangan arahnya ke atas, namun Anda bergerak ke depan. Usaha akan
bernilai nol manakala arah gaya dan arah gerak benda saling tegak lurus, θ = 90°, sehingga cos θ = 0.
Kesimpulan dari penjelasan ini,
ketika suatu gaya tertentu bekerja tegak lurus terhadap gerak, tidak ada usaha
yang dilakukan oleh gaya itu.
Ketika berhubungan dengan usaha,
sebagaimana dengan gaya, adalah penting untuk menentukan apakah Anda
membicarakan mengenai usaha yang dilakukan oleh suatu benda atau dilakukan terhadap
suatu benda. Juga penting untuk menentukan apakah usaha yang dilakukan
disebabkan oleh suatu gaya tertentu
saja atau usaha yang dilakukan oleh gaya
total pada benda yang bersangkutan.
Bersambung...