Pengertian Usaha dan Energi Dalam Ilmu Fisika

USAHA DAN ENERGI

Dalam ilmu fisika, kata usaha memiliki pengertian yang berbeda  dengan pengertian dalam kehidupan sehari-hari. Biasanya dalam kehidupan sehari-hari, usaha diartikan sebagai segala sesuatu yang dikerjakan manusia. Tapi usaha dalam fisika itu didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berpindah. Sedangkan energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Keberadaan energi bersifat kekal, sesuai dengan pernyataan Hukum Kekekalan Energi yang berbunyi " Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya mengalami perubahan bentuk dari bentuk satu ke bentuk lain".

Usaha alias kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arah) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.

Secara matematis, usaha  yang dilakukan oleh gaya yang konstan didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang searah dengan perpindahan. Persamaan matematisnya adalah: W = F.s cos 0 = F.s 

W adalah usaha alias kerja, F adalah besar gaya yang searah dengan perpindahan dan s adalah besar perpindahan. Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan.

Secara matematis dirumuskan bahwa hasil perkalian antara besar gaya (F) dan besar perpindahan (s) di atas merupakan bentuk perkalian titik atau perkalian skalar. Karenanya usaha masuk dalam kategori besaran skalar. Perlu anda pahami dengan baik bahwa sebuah gaya melakukan usaha apabila benda yang dikenai gaya mengalami perpindahan. Jika benda tidak berpindah tempat maka gaya tidak melakukan usaha.

Agar memudahkan pemahaman anda, bayangkanlah anda sedang menenteng buku sambil diam di tempat. Walaupun anda memberikan gaya pada buku tersebut, sebenarnya anda tidak melakukan usaha karena buku tidak melakukan perpindahan. Ketika anda menenteng atau menjinjing buku sambil berjalan lurus ke depan, ke belakang atau ke samping, anda juga tidak melakukan usaha pada buku. Pada saat menenteng buku atau menjinjing tas, arah gaya yang diberikan ke atas, tegak lurus dengan arah perpindahan. Karena tegak lurus maka sudut yang dibentuk adalah 90 derajat. Cos 90­ = 0, karenanya berdasarkan persamaan di atas, nilai usaha sama dengan nol.

Contoh lain adalah ketika dirimu mendorong tembok sampai puyeng… jika tembok tidak berpindah tempat maka walaupun anda mendorong sampai banjir keringat, anda tidak melakukan usaha. Kita dapat menyimpulkan bahwa sebuah gaya tidak melakukan usaha apabila gaya tidak menghasilkan perpindahan dan arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan.