Usaha dan energi ternyata memiliki makna yang berbeda dalam bidang yang berbeda. Dalam konteks kebahasaan yang berdasarkan Kamus Besar Bahasa Indonesia, usaha adalah ‘kegiatan dengan mengerahkan tenaga, pikiran, atau badan untuk mencapai suatu maksud; pekerjaan (perbuatan, prakarsa, ikhtiar, daya upaya) untuk mencapai sesuatu.’ Sementara energi adalah ‘tenaga’. Namun seperti apa pengertian usaha dan energi dalam ilmu fisika? Bagaimana contoh rumus usaha dan energi? Yuk langsung saja disimak penjelasannya!

Pengertian Usaha

Usaha merupakan suatu aktivitas yang membutuhkan energi untuk memindahkan atau menggerakkan benda dari satu tempat ke tempat lain. Dalam ilmu fisika, definisi dari usaha merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan. Jika dimasukkan ke dalam rumus akan menjadi:

W = F . s

Keterangan:

  • W = usaha satuan (joule atau kg m2/s2)
  • F = gaya satuan (newton)
  • S = perpindahan satuan (m)

Selain keterangan rumus di atas, terdapat keterangan lainnya yang berkaitan dengan rumus usaha, yaitu :

  • 1 N = 105 dyne
  • 1 m = 102 cm
  • 1 Nm = 107 dyne cm
  • 1 J = 107 erg
  • Nm = J
  • Dyne cm = erg

Saat gaya yang bekerja pada benda lebih dari satu, maka usaha yang dilakukan benda tersebut merupakan hasil dari resultan gaya. Kemudian, benda bermassa m diberi dorongan oleh gaya F1 dan ditarik oleh gaya F2. Di antara benda dan lantai terjadi gaya gesek F3. Yang menhasilkan dari bekerjanya ketiga gaya tersebut (F1 F2 F3) benda akan berpindah sejauh s. Lalu besar usaha yang telah dilakukan pada benda adalah :

W = W1 + W2 + W

= F1s + F2s + (-F3)s

= (F1 + F2 – F3)s

= w = Rs

(R = resultan gaya yang bekerja pada benda)

usaha dan energi
usaha Image by Peggy und Marco Lachmann-Anke from Pixabay

Pengertian Energi

Dalam ilmu fisika yang berdasarkan pada Kamus Besar Bahasa Indonesia, energi adalah ‘kemampuan untuk melakukan kerja (misalnya untuk energi listrik dan mekanika); daya (kekuatan) yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan, misalnya dapat merupakan bagian suatu bahan atau tidak terikat pada bahan (seperti sinar matahari).’

Maka secara garis besarnya, energi adalah faktor yang menentukan besar kecilnya usaha yang akan dihasilkan. Jika semakin besar usaha yang dilakukan, maka akan membutuhkan energi yang lebih besar pula. Maka, energi merupakan sumber untuk terjadinya sebuah usaha. Energi terbagi menjadi tiga macam, antara lain adalah:

  1. Energi Kinetik

Energi kinetik adalah bentuk energi yang dimiliki oleh suatu benda atau sebuah objek karna adanya gerak (bergerak).

Rumus:

EK = ½ m . v2

Keterangan:

  • EK = energi kinetik (joule)
  • m = massa (kg)
  • v = kecepatan benda (m/s2)

Rumus hubungan antara energi kinetik dengan usaha adalah:

W = EK = ½ m (v2/2 – v1/2)

Keterangan:

  • W = usaha yang dilakukan benda (joule)
  • EK = energi kinetic (joule)
  • (v 2/2 – v ½ m) = perubahan kecepatan (m/s2)
energi dan usaha
energi Image by Pexels from Pixabay 
  1. Energi Potensial

Energi potensial adalah bentuk energi yang dimiliki suatu benda berdasarkan posisi, bentuk atau susunannya. Contohnya adalah yang dihasilkan dari gaya gravitasi.

Rumus:

EP = m . g . h

Keterangan:

  • EP = energi potensial (joule)
  • m = massa (kg)
  • g = percepatan gravitasi (m/s2)
  • h = tinggi benda dari permukaan tanah (m)

Rumus hubungan antara energi kinetik dengan usaha adalah:

W = EP = m . g (h2 – h1)

Keterangan:

  • W = usaha yang dilakukan benda (joule)
  • EP = energi potensial (joule)
  • m = massa (kg)
  • g = percepatan grativasi (m/s2)
  • hdan h1 = perubahan ketinggian (m)
  1. Energi Mekanik

Energi mekanik adalah bentuk energi yang berkaitan erat dengan gerak. Energi kinetik dan potensial sebenarnya merupakan bentuk energi pecahan dari energi mekanik ini. Oleh karena hal tersebut, rumus persamaannya adalah:

EM = Ek + Ep

Selain itu ada hukum kekekalan energi yang dapat diartikan sebagai energi mekanik yang dimiliki suatu benda yang bernilai selalu konstan atau tetap pada setiap titik lintasan benda. Persamaan rumus hukum kekekalan energi adalah:

Δ = 0

EM1 = EM2 = konstan

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

Keterangan:

  • EM = energi mekanik
  • Ek = energi kinetik
  • Ep = energi potensial

Sumber Referensi:

fitra rumus. Pengertian Rumus Usaha dan Energi. Rumus.co.id. https://rumus.co.id/usaha/

Author