Fisika Junior - Apa yang dimaksud dengan usaha bersama? Dapatkah dua gaya atau lebih melakukan sebuah usaha secara bersama-sama untuk memindahkan sebuah benda? Jawabannya tentu ya! Dua gaya atau lebih dapat melakukan usaha bersama dalam proses pemindahan benda. Sebagian besar proses pemindahan benda memang melibatkan dua atau lebih gaya meskipun terkadang hanya ada satu gaya yang melakukan usaha positif. Misalnya saja saat kita mendorong sebuah meja untuk memindahkannya, maka ada gaya gesekan yang bekerja dalam arah berlawanan sehingga gaya gesekan juga melakukan usaha yaitu usaha negatif.
Usaha bersama adalah usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada sebuah benda sehingga besar usaha total yang mereka lakukan sama dengan resultan dari usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya tersebut.
Untuk menentukan besar usaha bersama yang dilakukan oleh dua atau lebih gaya, maka cara termudah adalah dengan menentukan resultan gayanya terlebih dahulu. Resultan gaya merupakan gaya total yang bekerja pada sebuah benda.
Karena usaha merupakan hasil kali gaya dengan perpindahan benda, maka besar usaha bersama atau usaha total yang dilakukan oleh beberapa gaya sama dengan hasil kali resultan gaya dengan perpindahan benda.
Secara matematis, rumus usaha bersama ditulis sebagai berikut:
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Besar resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda bergantung pada arah dari masing-masing gaya. Resultan tersebut bisa berupa jumlah atau selisih dari gaya-gaya yang bekerja pada benda. Jika dilihat berdasarkan arahnya, maka ada dua kemungkinan yang paling umum yaitu searah dan berlawanan arah.
⇒ W = W1 + W2
Karena gayanya searah, besar usaha bersama juga dapat dihitung dengan rumus:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 + F2) . s
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
W1 = usaha yang dilakuan oleh gaya pertama (J)
W2 = usaha yang dilakukan oleh gaya kedua (J)
∑F = jumlah gaya pertama dan gaya kedua (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Contoh Soal:
Sebuah mobil sport parkir sembarangan di sebuah areal parkir. Dua orang pertugas kemudian memutuskan untuk mendorong mobil sport tersebut dengan arah yang sama agar tidak melewati batas yang ditentukan. Jika gaya yang diberikan petugas itu masing-masing adalah 40 N dan 60 N, maka tentukan usaha bersama yang mereka lakukan jika mobil sport itu berpindah sejauh 0,5 meter.
Pembahasan:
Dik : F1 = 40 N, F2 = 60 N, s = 0,5 m
Dit : W = ... ?
Usaha bersama yang dilakukan kedua petugas tersebut adalah:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 + F2) . s
⇒ W = (40 + 60) . 0,5
⇒ W = 100 (0,5)
⇒ W = 50 J
⇒ W = W1 − W2
Karena gayanya berlawanan arah, besar usaha bersama juga dapat dihitung dengan rumus:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
W1 = usaha yang dilakuan oleh gaya pertama (J)
W2 = usaha yang dilakukan oleh gaya kedua (J)
∑F = selisih gaya pertama dan gaya kedua (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Contoh soal:
Saat sedang bermain, adik dan kakak saling berebut mobil-mobilan yang baru saja dibeli Ayah. Kakak menarik mainan tersebut ke kanan dengan gaya sebesar 40 N sedangkan adik menarik mainan ke kiri dengan gaya sebesar 25 N. Jika mainan tersebut akhirnya bergeser sejauh 1 meter ke arah kakak, maka tentukanlah usaha bersama yang dilakukan kakak dan adik.
Pembahasan:
Dik : F1 = 40 N, F2 = 25 N, s = 1 m
Dit : W = ... ?
Usaha bersama yang dilakukan kakak dan adik adalah:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
⇒ W = (40 − 25) . 1
⇒ W = 15 (1)
⇒ W = 15 J
⇒ W = W1 − W2
Karena berlawanan arah dan sama besar (F1 = F2), maka:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
⇒ W = 0 . s
⇒ W = 0
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
F1 = gaya pertama yang bekerja pada benda (N)
F2 = gaya kedua yang arahnya berlawanan dengan gaya pertama (N)
Usaha bersama adalah usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada sebuah benda sehingga besar usaha total yang mereka lakukan sama dengan resultan dari usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya tersebut.
Untuk menentukan besar usaha bersama yang dilakukan oleh dua atau lebih gaya, maka cara termudah adalah dengan menentukan resultan gayanya terlebih dahulu. Resultan gaya merupakan gaya total yang bekerja pada sebuah benda.
Karena usaha merupakan hasil kali gaya dengan perpindahan benda, maka besar usaha bersama atau usaha total yang dilakukan oleh beberapa gaya sama dengan hasil kali resultan gaya dengan perpindahan benda.
Secara matematis, rumus usaha bersama ditulis sebagai berikut:
| W = ∑F . s |
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
∑F = resultan gaya yang bekerja pada benda (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Besar resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda bergantung pada arah dari masing-masing gaya. Resultan tersebut bisa berupa jumlah atau selisih dari gaya-gaya yang bekerja pada benda. Jika dilihat berdasarkan arahnya, maka ada dua kemungkinan yang paling umum yaitu searah dan berlawanan arah.
#1 Usaha Bersama Oleh Gaya Searah
Usaha bersama oleh gaya searah sama dengan jumlah dari usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya. Ketika dua buah gaya bekerja searah pada sebuah benda, maka besar usaha bersama yang dilakukan oleh kedua gaya dapat dihitung dengan rumus berikut:⇒ W = W1 + W2
Karena gayanya searah, besar usaha bersama juga dapat dihitung dengan rumus:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 + F2) . s
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
W1 = usaha yang dilakuan oleh gaya pertama (J)
W2 = usaha yang dilakukan oleh gaya kedua (J)
∑F = jumlah gaya pertama dan gaya kedua (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Contoh Soal:
Sebuah mobil sport parkir sembarangan di sebuah areal parkir. Dua orang pertugas kemudian memutuskan untuk mendorong mobil sport tersebut dengan arah yang sama agar tidak melewati batas yang ditentukan. Jika gaya yang diberikan petugas itu masing-masing adalah 40 N dan 60 N, maka tentukan usaha bersama yang mereka lakukan jika mobil sport itu berpindah sejauh 0,5 meter.
Pembahasan:
Dik : F1 = 40 N, F2 = 60 N, s = 0,5 m
Dit : W = ... ?
Usaha bersama yang dilakukan kedua petugas tersebut adalah:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 + F2) . s
⇒ W = (40 + 60) . 0,5
⇒ W = 100 (0,5)
⇒ W = 50 J
#2 Usaha Bersama Oleh Gaya Berlawanan Arah
Usaha bersama yang dilakukan oleh gaya berlawanan arah sama dengan selisih usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya tersebut. Ketika dua buah gaya bekerja pada sebuah benda dalam arah yang berlawanan, maka besar usaha bersama yang dilakukan oleh keduanya adalah:⇒ W = W1 − W2
Karena gayanya berlawanan arah, besar usaha bersama juga dapat dihitung dengan rumus:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
W1 = usaha yang dilakuan oleh gaya pertama (J)
W2 = usaha yang dilakukan oleh gaya kedua (J)
∑F = selisih gaya pertama dan gaya kedua (N)
s = besar perpindahan benda (m).
Contoh soal:
Saat sedang bermain, adik dan kakak saling berebut mobil-mobilan yang baru saja dibeli Ayah. Kakak menarik mainan tersebut ke kanan dengan gaya sebesar 40 N sedangkan adik menarik mainan ke kiri dengan gaya sebesar 25 N. Jika mainan tersebut akhirnya bergeser sejauh 1 meter ke arah kakak, maka tentukanlah usaha bersama yang dilakukan kakak dan adik.
Pembahasan:
Dik : F1 = 40 N, F2 = 25 N, s = 1 m
Dit : W = ... ?
Usaha bersama yang dilakukan kakak dan adik adalah:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
⇒ W = (40 − 25) . 1
⇒ W = 15 (1)
⇒ W = 15 J
#3 Usaha Bersama Oleh Gaya Seimbang
Jika dua buah gaya yang besarnya sama bekerja pada sebuah benda dalam arah yang berlawanan, maka kedua gaya tersebut tidak melakukan usaha sebab gayanya seimbang sehingga benda tidak bergerak atau mengalami perpindahan.⇒ W = W1 − W2
Karena berlawanan arah dan sama besar (F1 = F2), maka:
⇒ W = ∑F . s
⇒ W = (F1 − F2) . s
⇒ W = 0 . s
⇒ W = 0
Keterangan :
W = usaha bersama (J)
F1 = gaya pertama yang bekerja pada benda (N)
F2 = gaya kedua yang arahnya berlawanan dengan gaya pertama (N)