Rumus Usaha dan Energi yang Perlu Kamu Tahu

Sobat Pijar, apakah kamu pernah naik lift? Penasaran nggak bagaimana caranya lift bisa bergerak naik dan turun secara stabil? Ternyata, cara kerja lift ini dipengaruhi oleh usaha dan energi, lho.

Wah, usaha dan energi itu apa, ya? Biasanya, Sobat Pijar bisa menemukan istilah atau materi usaha dan energi dalam mata pelajaran Fisika. Nah, dalam kesempatan kali ini, Pijar Belajar ingin mengenalkan dan mengajarkan lebih detail tentang materi usaha dan energi. 

Ada beberapa topik yang harus kamu kuasai dalam materi usaha dan energi. Beberapa di antaranya seperti apa itu usaha, energi, jenis, dan hubungannya. Penasaran? Yuk simak!

Baca juga: Rumus Limas - Luas Permukaan dan Volume

Pengertian Usaha

Sebelum masuk ke pembahasan lebih dalam lagi, kenali pengertian usaha dulu, yuk. Usaha adalah energi yang dialirkan untuk menggerakkan suatu benda dengan gaya tertentu. Secara matematis, rumus usaha adalah hasil perkalian skalar antara gaya dan perpindahan, begini rumusnya:

Keterangan:

W: Usaha (Joule)

F: Gaya (N)

s: Perpindahan (m)

Jenis Usaha - Positif & Negatif

Seperti yang kita tahu, pada rumus usaha kita menggunakan perkalian skalar, usaha ternyata punya dua bagian yang harus kamu ketahui, yaitu usaha positif dan negatif. 

Mari kita kenali pengertian keduanya. Pertama, usaha positif bisa kita artikan sebagai usaha yang searah dengan perpindahan benda, sedangkan usaha negatif merupakan usaha yang berlawanan arah dengan perpindahan benda. 

Satu lagi, untuk tambahan informasi, penerapan atau penggunaan usaha tidak hanya digunakan pada bidang datar saja, tapi juga bisa diterapkan pada bidang miring. Yuk cari tahu bagaimana penerapannya di kedua bidang tersebut di ulasan berikutnya.

1. Usaha di Bidang Datar

Dari ilustrasi gambar di atas, kita bisa melihat adanya gaya yang dibutuhkan untuk menarik benda dari lokasi awal pindah ke lokasi lainnya sejauh s. Jika gaya yang dikeluarkan membentuk sudut θ terhadap perpindahan, maka rumusnya menjadi seperti ini:

Nah begitulah kira-kira rumus usaha yang diterapkan pada bidang datar. Setelah mengetahui rumus dan ilustrasi usaha di bidang miring. Setelah ini, kita masuk ke pembahasan usaha yang diterapkan pada bidang miring, yuk simak!

2. Usaha di Bidang Miring

Dari ilustrasi gambar di atas, kita bisa melihat usaha juga bisa dilakukan pada bidang miring. Contoh kesehariannya pun sering diterapkan pada bisnis jasa logistik dimana kurir memanfaatkan bidang miring untuk memindahkan barang ke dalam truk. 

Untuk rumus nya sendiri, kamu bisa menggunakan rumus usaha pada bidang miring berikut ini:

Pengertian Energi

Setelah kamu mengenal pengertian usaha, rumus, dan jenisnya, sekarang kita lanjutkan ke point tentang energi. Energi bisa diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha, sifatnya kekal (abadi), tidak bisa musnah, dan hanya bisa berubah bentuk dari satu energi ke bentuk energi lainnya. 

Hm… Maksudnya seperti apa, ya, energi sebagai kemampuan melakukan usaha? 

Seperti yang sebelumnya sudah dijelaskan, usaha merupakan energi yang dialirkan untuk menggerakan benda. Nah, perubahan energi inilah yang menyebabkan terjadinya usaha pada benda atau objek. Makanya, energi dan usaha ini saling berkaitan satu dengan yang lainnya. 

Jenis-jenis Energi

Nah, energi sendiri terbagi lagi ke dalam beberapa jenis. Terdapat empat bentuk perubahan energi yang perlu kamu tahu. Yuk, kenalan dengan jenis energi beserta rumusnya berikut ini. 

1. Energi Kinetik

Energi kinetik bisa diartikan sebagai energi yang dimiliki oleh objek atau benda yang bergerak. Benda bergerak memiliki energi kinetik karena adanya kecepatan. Berikut rumus energi kinetik.

Keterangan:

Ek = Energi kinetik (Joule)

m = massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

2. Energi Potensial

Kedua, terdapat energi potensial. Bentuk energi kedua ini bisa diartikan sebagai energi yang dimiliki benda karena ketinggian letaknya. Untuk rumusnya, kamu bisa cek di bawah ini:

Keterangan:

Ep = energi potensial (Joule);

m = massa (kg);

g = percepatan gravitasi (m/s2); dan

h = ketinggian benda (m).

3. Energi Potensial Pegas

Ketiga terdapat energi potensial pegas. Jenis energi Ini merupakan bentuk energi potensial yang digunakan untuk meregangkan dan menekan pegas. Untuk jenis energi ini, kamu bisa gunakan rumus matematis berikut:

Keterangan:

Ep = energi potensial pegas (Joule);

k = konstanta pegas (N/m); dan

∆x = perubahan panjang pegas (m).

F = gaya gesek (N)

4. Energi Mekanik

Bentuk energi yang terakhir adalah Energi mekanik. Penjelasan mudahnya, energi mekanik bisa diartikan sebagai energi hasil penjumlahan atau penggabungan antara dua jenis energi, yaitu energi potensial dan energi kinetik. Berikut rumus energi mekanik:

Keterangan:

Em = energi mekanik (Joule);

Ep = energi potensial (Joule); dan

Ek = energi kinetik (Joule).

Penerapan Konsep Energi dan Usaha

Materi konsep energi dan usaha ini memang terlihat agak sulit ya, tapi tahu nggak sih? Konsep usaha dan energi ini banyak banget diterapkan dalam keseharian kita. Salah satu contoh penerapannya bisa kamu temukan dalam ayunan. 

Energi kinetik adalah energi yang berhubungan dengan pergerakan. Nah, ayunan yang kita mainkan baru bisa berayun ketika digerakkan, bukan? Alhasil, ayunan memiliki energi potensial dan juga energi kinetik. 

Selain itu, kamu juga bisa menemukan penerapan energi dan usaha dalam katrol. Katrol memiliki titik kuasa, titik tumpu, dan titik beban. Semakin besar usaha dan energi yang dihasilkan pada titik kuasa, maka semakin cepat juga pergerakan bendanya. 

Contoh Soal Energi dan Usaha

Nah, itu dia pembahasan materi tentang penerapan energi dan usaha dalam keseharian. Selanjutnya, biar kamu makin paham dengan materinya, coba asah pemahamanmu dengan mengerjakan contoh soal berikut ini, yuk. 

Contoh Soal Energi

Buah kelapa dengan massa 2,5 kg jatuh dari pohonnya dengan ketinggian 4,5 m. jika percepatan gravitasi sebesar 9,8 m/s2 . Berapa energi potensialnya?

Diketahui:

$m = 2,5 \space kg$

$h = 4,5 m$

$g = 9,8$

Jawab

$Ep = m . g . h$

$Ep = 2,5 \times 9,8 \times 4,5$

$Ep = 110,25 \space J$

Contoh Soal Usaha

Sebuah balok es bermassa 10 kg dipindahkan dengan cara ditarik oleh pak danu. Pak Danu menarik balok es tersebut dengan gaya sebesar 50 N sehingga berpindah sejauh 8 meter. Jika α = 60o dan gesekan antara balok dengan lantai diabaikan, berapa usaha yang dilakukan pak Danu?

Diketahui:

$F - 50 \space N$

$m = 10 \space kg$

$s = 8 \space m$

$\alpha = 60°$

Jawab

$W = F \times s \times cos \space \alpha$

$W = 50 \times 8 \times cos \space 60°$

$W = 50 \times 8 \times \frac{1}{2}$

$W = 200$ joule

Coba kerjakan contoh soal lainnya dengan klik banner di bawah ini, yuk! Mulai belajar seru kapan aja dan dimana aja bareng Pijar Belajar.

__________________________________________________

Baca juga: Efek Fotolistrik: Pengertian, Syarat, dan Rumusnya

Selamat, sekarang kamu sudah mengenal dan memahami apa itu energi, usaha, jenisnya, penerapannya, dan hubungan antara keduanya! Ternyata, materi usaha dan energi tidak sesulit yang dibayangkan, bukan? 

Yuk, pelajari lebih banyak materi usaha dan energi melalui latihan soal dan video pembahasannya di Pijar Belajar. Bersama Pijar Belajar, kamu bisa belajar dengan asyik dan menyenangkan kapan pun dan dimana pun. 

Download Pijar Belajar sekarang!