Virtual Lab IPA Kelas 8: Usaha

⚡

Lab Virtual IPA Kelas 8

Bab 3.A: Usaha

💪 Pelajari konsep usaha, gaya, dan perpindahan secara interaktif!

💪

Definisi Usaha

Dalam fisika, usaha adalah hasil kali antara gaya dengan perpindahan benda.

Rumus Usaha:

W = F × s

• W = Usaha (satuan: Joule)

• F = Gaya (satuan: Newton)

• s = Perpindahan (satuan: meter)

⚠️ Penting:

Usaha HANYA terjadi jika ada perpindahan. Jika tidak ada perpindahan, maka W = 0 Joule

⚙️

Satuan Usaha

Satuan usaha dalam sistem SI adalah Joule (J).

1 Joule =

Usaha ketika gaya 1 Newton menyebabkan perpindahan 1 meter

Satuan Lainnya:

• • 1 kJ (kilojoule) = 1.000 J
• • 1 MJ (megajoule) = 1.000.000 J

➕➖

Usaha Positif & Negatif

✓ Usaha Positif

Arah gaya searah dengan arah perpindahan

Contoh: mendorong meja → meja bergerak ke depan

✗ Usaha Negatif

Arah gaya berlawanan dengan arah perpindahan

Contoh: gaya gesek saat benda meluncur

🎯

Penerapan dalam Kehidupan

🪣 Mengangkat ember air

🚿 Menimba air sumur

🚲 Mendorong sepeda

🧳 Menarik koper beroda

🔤

Konsep & Faktor Usaha

Pelajari apa saja yang mempengaruhi besar kecilnya usaha

💪

Faktor 1: Besar Gaya (F)

Semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar usaha yang dihasilkan.

Hubungan: Berbanding Lurus dengan W

Contoh 1: Gaya 10 N × jarak 5 m = 50 J

Contoh 2: Gaya 20 N × jarak 5 m = 100 J (2x lipat gaya → 2x lipat usaha)

📏

Faktor 2: Perpindahan (s)

Semakin jauh perpindahan, semakin besar usaha yang dilakukan.

Hubungan: Berbanding Lurus dengan W

Contoh 1: Gaya 10 N × jarak 5 m = 50 J

Contoh 2: Gaya 10 N × jarak 10 m = 100 J (2x jarak → 2x lipat usaha)

➡️

Faktor 3: Arah Gaya terhadap Perpindahan

Arah sangat menentukan besarnya usaha yang dihasilkan.

✓ Searah (0°): Usaha MAKSIMUM

Contoh: mendorong meja → meja bergerak searah

⚠️ Membentuk sudut: Usaha berkurang

Contoh: menarik koper dengan tali membentuk sudut

✗ Tegak lurus (90°): Usaha = 0

Contoh: gaya normal tidak melakukan usaha

✗ Berlawanan (180°): Usaha NEGATIF

Contoh: gaya gesek melawan gerakan

📊 Penyajian Usaha dalam Grafik

Luas area di bawah kurva grafik F vs s = Besar Usaha

📈

F Konstan

Grafik garis lurus

W = F × s (persegi panjang)

📉

F Menurun

Grafik turun

W = Luas segitiga

〰️

F Bervariasi

Grafik kurva

W = Luas total area

🧪

Simulasi Usaha Interaktif

Ubah gaya dan perpindahan untuk melihat pengaruhnya terhadap usaha

💪 Gaya (F): 10 N

Min: 1 N | Max: 50 N

📏 Perpindahan (s): 5 m

Min: 0.5 m | Max: 20 m

➡️ Arah Gaya (θ): 0°

0°: Maksimum | 90°: Nol | 180°: Negatif

📦

➡️

s = 5 m

Gaya (F)

10 N

Perpindahan (s)

5 m

Arah (cos θ)

1.00

Usaha (W)

50 J

Rumus yang Digunakan:

W = F × s × cos(θ)

W = 10 × 5 × 1.00 = 50 J

🧮

Kalkulator Usaha

💪 Gaya (F) dalam Newton:

📏 Perpindahan (s) dalam Meter:

➡️ Sudut Arah Gaya (θ) dalam Derajat:

Contoh: 0° (searah) | 90° (tegak lurus) | 180° (berlawanan)

📊 Hasil Perhitungan

Gaya (F)

0 N

Perpindahan (s)

0 m

cos(θ)

0

Sudut: 0°

USAHA (W)

0 J

= 0

📌 Interpretasi:

💡 Tips Perhitungan

✓ Gaya dan perpindahan harus dalam satuan SI (Newton dan Meter)

✓ Sudut adalah sudut antara vektor gaya dan perpindahan

✓ Jika sudut = 0°, usaha maksimum (cos 0° = 1)

✓ Jika sudut = 90°, usaha = 0 (cos 90° = 0)

✓ Jika sudut = 180°, usaha negatif (cos 180° = -1)

📋

Contoh Soal & Pembahasan

Pelajari penerapan konsep usaha dalam berbagai situasi

📌 Contoh 1: Mengangkat Ember

Soal: Seorang anak mengangkat ember air dengan gaya 50 N setinggi 2 meter. Berapa usaha yang dilakukan?

Diketahui: F = 50 N, s = 2 m, gaya searah perpindahan (θ = 0°)

W = F × s × cos(θ)

W = 50 × 2 × cos(0°)

W = 50 × 2 × 1 = 100 J

✓ Jawaban: Usaha yang dilakukan adalah 100 Joule

📌 Contoh 2: Mendorong Tembok

Soal: Seseorang mendorong tembok dengan gaya 100 N, tetapi tembok tidak bergerak. Berapa usaha yang dilakukan?

Diketahui: F = 100 N, s = 0 m (tidak ada perpindahan)

W = F × s

W = 100 × 0 = 0 J

✓ Jawaban: Usaha = 0 Joule (tidak ada perpindahan)

📌 Contoh 3: Menarik Koper dengan Sudut

Soal: Seorang anak menarik koper dengan gaya 30 N membentuk sudut 60° terhadap arah perpindahan sejauh 10 meter. Berapa usaha yang dilakukan?

Diketahui: F = 30 N, s = 10 m, θ = 60° (cos 60° = 0.5)

W = F × s × cos(θ)

W = 30 × 10 × cos(60°)

W = 30 × 10 × 0.5 = 150 J

✓ Jawaban: Usaha yang dilakukan adalah 150 Joule

📌 Contoh 4: Gaya Gesek (Usaha Negatif)

Soal: Sebuah benda bergerak 5 meter dengan gaya gesek 20 N berlawanan arah gerakan. Berapa usaha gaya gesek?

Diketahui: F = 20 N (berlawanan), s = 5 m, θ = 180° (cos 180° = -1)

W = F × s × cos(θ)

W = 20 × 5 × cos(180°)

W = 20 × 5 × (-1) = -100 J

✓ Jawaban: Usaha negatif = -100 Joule (gaya menentang gerakan)

📝

Kuis Usaha

Uji pemahamanmu tentang konsep usaha

Skor: 0/5

Soal 1 dari 5

🎉

Luar Biasa!

⚡ Lab Virtual IPA Kelas 8 • Bab 3.A: Usaha