Usaha Yang
Dilakukan oleh Gaya tetap
Usaha
yang dilakukan oleh gaya tetap (besar maupun arahnya) didefinisikan sebagai
hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada
arah perpindahan tersebut.
(a)
seseorang menarik kotak pada bidang datar dengan tali membentuk sudut α terhadap horizontal, (b) gaya F membentuk sudut α terhadap perpindahan
Pada gambar menunjukkan gaya
tarik pada sebuah benda yang terletak pada bidang horizontal hingga benda
berpindah sejauh sepanjang bidang. Jika
gaya tarik terdebut dinyatakan dengan F maka gaya F membentuk sudut α
terhadap arah perpindahan benda. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya F pada
benda?
Vektor gaya F diuraikan menjadi
dua komponen yang saling tegak lurus. Salah satu komponen searah dengan dengan
perpindahan benda dan komponen yang lain tegak lurus dengan arah perpindahan
benda. Besar masing-masing komponen adalah F
cos α dan F sin α. Dalam hal ini,
yang melakukan usaha adalah komponen gaya F
cos α. Besarnya usaha adalah
W = F s cos α .........................
(4.1)
Komponen gaya F sin α dikatakan tidak melakukan usaha, sebab tidak ada usaha perpindahan
ke arah komponen itu. Dari persamaan 4.1, dapat dikatakan tidak melakukan
usaha, sebab tidak ada perpindahan ke arah komponen itu.
Dari persamaan 4.1, dapat dikatakan
bahwa usaha yang dilakukan oleh suatu gaya:
a. Berbanding
lurus dengan besarnya gaya;
b. Berbanding
lurus dengan perpindahan benda;
c. Bergantung
pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.
Jika persamaan 4.1 ditinjau kembali,
kita mendapatkan beberapa keadaan yang istimewa yang berhubungan dengan arah
gaya dan perpindahan benda, yaitu sbb.
a. Apabila α = 0° , berarti arah gaya
sama atau berimpit dengan arah perpindahan benda dan cos 0° = 1, sehingga usaha yang dilakukan oleh
gaya F dapat dinyatakan
W = F s cos 0°
W = F s
b. Apabila α = 90° , berarti arah gaya
F tegak lurus dengan arah perpindahan benda
dan cos 90° = 0. Sehingga, W = 0. Jadi, jika gaya F bekerja pada suatu
benda dan arah gaya, dikatakan bahwa gaya itu tidak melakukan usaha.
c. Apabila s = 0, berarti gaya tidak
menyebabkan benda berpindah. Hal itu berarti W = 0. Jadi, meskipun ada gaya
yang bekerja pada suatu benda, jika benda itu tidak berpindah, dikatakan bahwa
gaya itu tidak melakukan usaha. Misalnya, Anda mendorong tembok, ternyata
tembok tidak akan bergeser. Dalam hal itu, dikatakan bahwa Anda tidak melakukan
usaha, meskipun Anda mengeluarkan energi,
sebab Anda tidak memindahkan tembok ke arah gaya yang anda berikan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar