Usaha dan Energi: Konsep & Teorema

Pernahkah kamu mendorong tembok beton sampai bercucuran keringat, tapi temboknya diam saja? Secara fisika mekanika, karena tidak ada perpindahan, usaha yang kamu lakukan bernilai nol mutlak.

Bayangkan menarik koper di bandara dengan gaya empat puluh newton sejauh sepuluh meter. Dari angka ini, kita gunakan rumus usaha sama dengan F dikali s dikali kosinus theta.

Jika koper ditarik miring tiga puluh tujuh derajat, usahanya tiga ratus dua puluh joule, ini transfer energi positif. Tapi jika ransel dipanggul tegak lurus sambil berjalan maju, usahanya nol!

Nah, gesekan roda koper dengan lantai menahan laju koper dengan sudut seratus delapan puluh derajat. Usahanya bernilai negatif karena gaya gesek menyerap atau mengambil energi dari benda.

Sekarang coba perhatiin, seorang pekerja mendorong balok lima belas kilogram sejauh lima meter. Gaya dorong seratus dua puluh newton ke depan, sedangkan gaya gesek lantai tiga puluh newton ke belakang.

Kita hitung usaha dorongnya, seratus dua puluh dikali lima sama dengan enam ratus joule. Usaha geseknya, tiga puluh dikali lima dikali min satu sama dengan min seratus lima puluh joule. Maka, usaha totalnya empat ratus lima puluh joule.

Mobil yang melaju dua kali lebih cepat berpotensi menabrak empat kali lebih hancur, karena rumus energi kinetik dikuadratkan: E k sama dengan setengah m v kuadrat.

Usaha total empat ratus lima puluh joule dari pekerja tadi tidak hilang, melainkan ditransfer menjadi kecepatan balok. Teoremanya: W total sama dengan delta E k sama dengan E k dua dikurangi E k satu.

Kesalahan umum! Jangan pernah menghitung setengah m dikali v dua min v satu dikuadratkan! Yang benar adalah kuadratkan dulu masing-masing kecepatan, baru dikurangkan. Dan jangan masukkan gaya vertikal untuk gerak horizontal.

Intinya, usaha adalah proses mentransfer energi untuk mengubah kecepatan benda. Jadi, berhentilah mendorong tembok, dan gunakan energimu untuk benda yang bisa dipindahkan!