Rumus usaha dalam fisika, pahami pengertian, contoh soal serta cara mengerjakannya

Contoh soal dan cara mengerjakannya

Contoh Soal 1:
Sebuah gaya sebesar 30 N diterapkan untuk mengangkat sebuah kotak sejauh 5 meter ke atas. Hitunglah usaha yang dilakukan untuk mengangkat kotak tersebut!

Pembahasan:
Diketahui:
F = 30 N
d = 5 m

Kita ingin menghitung usaha (W). Rumus usaha adalah W = F x d x cos(θ). Pada kasus ini, gaya diterapkan searah dengan arah perpindahan (sudut 0°), sehingga nilai kosinusnya adalah 1.

W = 30 N x 5 m x cos(θ)
W = 30 N x 5 m x 1
W = 150 J

Jadi, usaha yang dilakukan untuk mengangkat kotak sejauh 5 meter ke atas adalah 150 joule.

Contoh Soal 2:
Seorang pekerja menarik sebuah peti sejauh 8 meter menggunakan gaya sebesar 40 N pada sudut 30° terhadap arah perpindahan. Berapa usaha yang dilakukan oleh pekerja?

Pembahasan 2:
Diketahui:
F = 40 N
d = 8 m
Sudut θ = 30°

Kita ingin menghitung usaha (W). Rumus usaha adalah W = F x d x cos(θ). Sudut adalah 30°, jadi nilai kosinusnya adalah cos(30°) = √2 3

W = 40 N x 8 m x cos(30°)
W = 40 N x 8 m x √2 3
W = 160 J x √3 2
W = 138.56 J

Jadi, usaha yang dilakukan oleh pekerja adalah sekitar 138.56 joule.

Contoh Soal 3:
Sebuah gaya sebesar 25 N diterapkan untuk menggerakkan sebuah kotak sejauh 4 meter ke kanan. Jika gaya membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahan, hitunglah usaha yang dilakukan pada kotak!

Pembahasan:
Diketahui:
F = 25 N
d = 4 m
Sudut θ = 60°

Kita ingin menghitung usaha (W). Rumus usaha adalah W = F x d x cos(θ). Sudut adalah 60°, sehingga nilai kosinusnya adalah cos(60°) = 1/2

W = 25 N x 4 m x cos(60°)
W = 25 N x 4 m x 1/2
W = 50 J

Jadi, usaha yang dilakukan pada kotak adalah 50 joule.

Contoh Soal 4:
Sebuah anak mengangkat buku sejauh 2 meter ke atas dengan gaya 20 N. Jika gaya membentuk sudut 90° terhadap arah perpindahan, berapa usaha yang dilakukan oleh anak?

Pembahasan:
Diketahui:
F = 20 N
d = 2 m
Sudut θ = 90°

Kita ingin menghitung usaha (W). Rumus usaha adalah W = F x d x cos(θ). Sudut adalah 90°, sehingga nilai kosinusnya adalah cos(90°) = 0.

W = 20 N x 2 m x cos(90°)
W = 20 N x 2 m x 0
W = 0 J

Jadi, usaha yang dilakukan oleh anak adalah 0 joule.

Contoh Soal 5:
Seorang pekerja menarik sebuah wadah sejauh 6 meter menggunakan gaya sebesar 60 N pada sudut 45° terhadap arah perpindahan. Berapa usaha yang dilakukan oleh pekerja?

Pembahasan:
Diketahui:
F = 60 N
d = 6 m
Sudut θ = 45°

Kita ingin menghitung usaha (W). Rumus usaha adalah W = F x d x cos(θ). Sudut adalah 45°, jadi nilai kosinusnya adalah cos(45°) = √2/2.

W = 60 N x 6 m x cos(45°)
W = 60 N x 6 m x √2/2
W = 180 J x √2/2
W = 127.28 J

Jadi, usaha yang dilakukan oleh pekerja adalah sekitar 127.28 joule.

foto: freepik.com

Tips mudah mengerjakan soal rumus usaha dalam fisika

1. Pahami konsep sudut

Perhatikan sudut antara gaya yang diterapkan dan arah perpindahan. Nilai kosinus dari sudut tersebut akan mempengaruhi besarnya usaha yang dilakukan.

2. Gunakan rumus dengan benar

Pastikan untuk menggunakan rumus usaha yang tepat sesuai dengan informasi yang diberikan dalam soal.

3. Konversi sudut

Jika diberikan sudut dalam derajat, pastikan kamu mengkonversi nilai sudut tersebut ke dalam fungsi trigonometri (sin, cos, tan) untuk mendapatkan nilai yang benar.

4. Substitusi nilai dengan tepat

Masukkan nilai gaya, jarak, dan nilai kosinus sudut ke dalam rumus usaha dengan benar.

5. Perhatikan satuan

Pastikan semua satuan yang digunakan konsisten dan sesuai, seperti newton untuk gaya, meter untuk jarak, dan joule untuk usaha.