Rumus Usaha dalam Fisika

Dalam kehidupan kita sehari-hari, usaha diartikan sebagai segala sesuatu yang dikerjakan manusia. Sementara itu dalam fisika, usaha didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berpindah.

Besarnya gaya yang bekerja pada benda membentuk sudut terhadap perpindahan, sehingga secara matematis, usaha dapat dinyatakan dengan persamaan:

Sementara itu
untuk menentukan usaha yang arah gayanya searah dengan perpindahan dapat ditentukan dengan persamaan:

Satuan usaha dalam SI dengan joule (J)

                    1 joule = 1 newton meter

Selain joule, terdapat satuan-satuan lain yang digunakan untuk menyatakan usaha, yaitu erg dan kalori. Satuan-satuan tersebut memenuhi hubungan berikut.

 1 erg = 1 dyne sentimeter

1 erg  = 10^-7 joule

   1 kalori = 4,2 joule

Perhatikan grafik gaya terhadap posisi untuk gaya konstan berikut.

 

Jika gaya konstan F dikerjakan pada sebuah benda, sehingga benda tersebut berpindah dari posisi x₁  ke posisi x₂ searah dengan gaya F. apabila kita hitung luas daerah di bawah grafik F = f(x) dengan batas dari x = x₂, sampai dengan x = x₂, kita akan memperoleh hubungan berikut.

Luas daerah yang diarsir = luas persegi panjang

    = F (x₂ – x₁)

Berdasarkan hasil perhitungan tersebut tampak bahwa usaha yang dihitung dari luas daerah yang diarsir di bawah grafik F = f(x)  sama dengan usaha yang dihitung dari persamaan. Persamaan tersebut juga berlaku pada gaya yang tidak konstan.

Usaha = luas daerah yang diarsir di bawah grafik F = f(x) 

Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya yang arahnya sama dapat ditentukan sebagai berikut.

Sementara itu, usaha yang dilakukan oleh gaya yang berlawanan arah dapat ditentukan sebagai berikut.

Demikian tadi berbagai rumus usaha yang sering digunakan dalam fisika. Rumus usaha pada suatu benda bergantung pada gaya-gaya dan arah gaya yang bekerja pada benda.