1. Standar Kompetensi :
5. Memahami peranan usaha, gaya, dan
energi dalam kehidupan sehari-hari
Kompetensi Dasar :
5.4. Menjelaskan hubungan bentuk energi
dan perubahannya, prinsip ”usaha dan
energi” serta penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari
5.5. Melakukan percobaan tentang pesawat
sederhana dan penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari
146
BAB 5
U S A H A
2. Usaha dapat diartikan sebagai banyaknya
energi yang diubah dari satu bentuk ke
bentuk lainnya.
Rumus usaha :
W = usaha (joule)
F = gaya (N)
s = perpindahan (m)
• Usaha bernilai positif jika arah gaya
sama dengan arah perpindahan
• Usaha bernilai negatif jika arah gaya
berlawanan dengan arah perpindahan.
Contoh : usaha oleh gaya gesek.
• Usaha bernilai nol Jika :
a. F = 0 (tidak ada gaya yang
dilakukan)
b. s = 0 (benda diam, tidak
berpindah)
c. F dan S saling tegak lurus
Contoh Soal :
147
W = F . s
3. Pada sebuah balok bekerja dua buah gaya
seperti pada gambar, sehingga balok
berpindah sejauh 12 meter ke kanan.
Hitunglah:
a. usaha oleh gaya F1
b. usaha oleh F2
c. usaha total yang dialami balok
Penyelesaian :
Dari persamaan W = F.s diperoleh :
a. W1 = F1 . s
= 40 N x 12 m
= 480 Nm atau 480 joule
b. W2 = F2 . s
= -15 x 12
= - 180 joule
(negatif karena arah gaya
berlawanan dengan arah
perpindahan)
c. W total = ∑F . s
= (40-15) x 12
148
12 m
F1
= 40
N
F2
= 15
N
4. = 25 N x 12 m
= 300 J
Usaha total dapat juga diperoleh dengan
cara menjumlahkan usaha oleh masing-
masing gaya
W total = W1 + W2
= 480 j – 180 j
= 300 j
Daya
Daya adalah besar usaha yang dilakukan
setiap satu satuan waktu
P = daya (watt)
W = usaha ( joule)
t = waktu (detik)
Satuan daya lainnya :
1 kilowatt (1 kw) = 1000 watt
1 daya kuda (1 hp) = 746 watt
Pesawat Sederhana
149
t
W
P =
5. Pesawat adalah alat yang digunakan untuk
mempermudah melakukan usaha.
1. Tuas (pengungkit)
F = gaya kuasa (N)
W = berat beban (N)
= lengan kuasa (m)
= lengan beban (m)
T = titik tumpu
Keuntungan mekanik (KM) merupakan
ukuran kemudahan yang diperoleh dari
pesawat sederhana
Untuk pengungkit/tuas :
KM = atau KM =
150
w
FT
F x = w x
w
F
6. Berdasarkan letak titik tumpunya, tuas
dikelompokkan menjadi tiga macam :
a. Tuas kelas pertama
Titik tumpu terletak antara beban dan
kuasa. Contoh: tang, gunting, dan jungkat
jungkit
b. Tuas kelas ke dua
Beban terletak antara titik tumpu dan kuasa.
Contoh : pembuka tutup botol dan steppler
c. Tuas kelas ke tiga
151
kuasabeban
T
kuasabeban
T
kuasa beban
T
7. Kuasa terletak antara titik tumpu dan beban
seoerti pinset, sendok, dan otot lengan.
2. Katrol
a. Katrol tetap
KM = 1
atau
F = w
b. Katrol tunggal bergerak
A = titik tumpu
AO = lengan beban
AB = lengan kuasa
Perhatikan bahwa jarak
AB = 2 OA, sehingga :
w
152
A O B
wF
AO
AB
A B
F
O
F
W
8. KM = = = 2
c. Sistem katrol (takal)
Secara umum, untuk sistem katrol
berlaku :
F =
n = jumlah tali
Perhatikan gambar sistem katrol
153
n
W
KM = 2
1 2
F F
1 2 3
F
w
1
2
3
4
KM = 3 KM = 4
9. 3. Bidang Miring
KM = =
atau :
F = w x
S = panjang bidang miring (m)
h = tunggi bidang miring (m)
Contoh bidang miring misalnya: sekrup,
mata kapak (baji), pisau, pahat, tangga, bor,
dan sebagainya.
154
S
F
h
F
W
h
S
S
h
10. 3. Bidang Miring
KM = =
atau :
F = w x
S = panjang bidang miring (m)
h = tunggi bidang miring (m)
Contoh bidang miring misalnya: sekrup,
mata kapak (baji), pisau, pahat, tangga, bor,
dan sebagainya.
154
S
F
h
F
W
h
S
S
h
