Rumus Usaha (W) = Gaya (F) x Perpindahan (s)

Rumus usaha (W) dapat dinyakan melalui perkalian besar gaya (F) dengan perpindahan (s), secara matematis rumus usaha adalah W = F x s. Sebuah benda diam yang diberikan sejumlah gaya akan mengalami perpindahan. Gaya yang diberikan pada benda dan perpindahan yang dialami benda akan menentukan besarnya nilai usaha. Besar usaha merupakan nilai yang mewakili besar energi yang diberikan kepada suatu benda sehingga benda dapat bergerak.

Usaha, gaya, dan perpindahan merupakan tiga jenis besaran vektor yaitu besaran yang memiliki nilai dan arah. Usaha dan gaya merupakan besaran turunan, sementara perpindahan sama dengan jarak merupakan besaran pokok. Besar usaha dinyatakan dalam satuan Joule (J) atau Newton meter (Nm), sementara gaya dan perpindahan berturut-turut dapat dinyakan dalam satuan Newton (N) dan meter (m).

Semakin besar gaya yang diberikan pada suatu benda diam biasanya akan membuat benda mengalami perpindahan yang lebih jauh. Nilai gaya dan usaha yang dilakukan memiliki hubungan sebanding, semakin besar gaya yang bekerja pada benda akan membuaht nilai usaha juga semakin besar.

Bagaimana cara mengetahui besar usaha dari suatu gaya yang bekerja pada benda? Bagaimana penggunaan rumus usaha? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Table of Contents

Baca Juga: Besaran Pokok dan Besaran Turunan

Rumus Usaha

Usaha yang dilakukan pada suatu benda akan memungkinkan benda tersebut bergerak dari satu titik ke titik lainnya. Benda mengalami perpindahan karena ada gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut. Hubungan antara usaha, gaya, dan jarak perpindahan dapat dinyakan dalam sebuah persamaan yang merupakan rumus usaha.

Usaha = Gaya x Perpindahan

Sobat idschool dapat menggunakan persamaan tersebut untuk menghitung besar usaha yang dikerjakan oleh suatu benda.

Melalui persamaan dalam rumus usaha, sobat idschool juga dapat menghitung jarak perpindahan benda jika diketahui besar usaha dan gaya. Atau sobat idschool juga dapat menghitung besar gaya yang bekerja pada benda jika diketahui usaha dan jarak perpindahan benda.

Rumus usaha, gaya, dan jarak perpindahan diberikan melalui persamaan di bawah.

Rumus Usaha

Baca Juga: Energi Potensial, Kinetik, dan Mekanik

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah akan menambah pemahaman sobat idschool terkait materi pada ulasan di atas. Setiap contoh soal dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan soal tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Soal Penggunaan Rumus Usaha

Perhatikan gambar di bawah!

Contoh Soal Mencari Besar Usaha

Gaya 20 N dikerjakan pada balok hingga balok berpindah sejauh 2 meter. Besar usaha yang dikerjakan gaya F pada balok tersebut adalah ….
A. 4 joule
B. 10 joule
C. 40 joule
D. 400 joule

Pembahasan:
Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

  • Gaya: F = 20 N
  • Jarak perpindahan benda: s = 2

Menghitung besar usaha yang dikerjakan gaya F pada balok:
W = F × s
W = 20 × 2
W = 40 joule

Jadi, besar usaha yang dikerjakan gaya F pada balok tersebut adalah 40 joule.

Jawaban: C

Contoh 2 – Soal Mencari Besar Usaha pada Benda

Benda bermassa 2 kg berada pada ketinggian 15 meter dari permukaan tanah. Benda tersebut jatuh bebas pada daerah yang memiliki percepatan gravitasi 10 m/s2. Besar usaha yang dilakukan gaya gravitasi pada benda tersebut adalah ….
A. 300 joule
B. 33 joule
C. 30 joule
D. 3 joule

Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa informasi seperti berikut.

  • Massa benda: m = 2 kg
  • Ketinggian benda: h = 15 m
  • Percepatan gravitasi: g = 10 m/s2

Menghitung besar usaha yang dilakulan oleh gaya gravitasi pada benda:
W = F × s = w × h
W = m × g × h
W = 2 × 10 × 15
W = 300 joule

Jadi, besar usaha yang dilakukan gaya gravitasi pada benda tersebut adalah 300 joule.

Jawaban: A

Contoh 3 – Penggunaan Rumus Usaha untuk Mencari Jarak Perpindahan Benda

Contoh Soal Usaha = Gaya x Perpindahan

Pembahasan:
Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa informasi seperti berikut.

  • Besar tiga gaya yang bekerja pada benda:
    Gaya 1: F1 = –25 N (berlawanan arah dengan F2 dan F3)
    Gaya 2: F2 = 10 N
    Gaya 3: F3 = 40 N
  • Usaha: W = 375 j

Menghitung resultan gaya (F) yang bekerja pada benda:
F = F2 + F3 – F1
F = 10 + 40 – 25
F = 25 (positif, ke kanan atau searah dengan gaya F2 dan F3)

Menghitung jarak perpindahan (s) benda:
W = F × s
375 = 25 × s
s = 375/25 = 15 m

Jadi, benda dapat bergerak sejauh 15 m.

Jawaban: B

Sekian ulasan materi rumus usaha = gaya x perpindahan yang dilengkapi dengan contoh soal dan pembahasannya. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat. Lihat juga contoh soal energi dan usaha lainnya beserta pembahasannya.

1 thought on “Rumus Usaha (W) = Gaya (F) x Perpindahan (s)”

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.