Usaha (fisika)

Untuk kegunaan lain, lihatUsaha (disambiguasi).

Usaha
Pemukulbaseballmelakukan usaha positif pada bola dengan memberikan gaya padanya.
Simbol umum	W
Satuan SI	joule(J)
Dalamsatuan pokok SI	1kg⋅m2/s2
Dimensi SI	ML2T−2
Turunan dari besaran lainnya	W=F⋅s W=τθ

Usahaataukerja(dilambangkan denganWdariBahasa Inggriswork) adalahenergiyang disalurkangayake sebuah benda sehingga benda tersebut bergerak.

Usaha didefinisikan sebagaiintegral garis(pembaca yang tidak akrab dengankalkulus peubah banyaklihat "rumus mudah" di bawah):

$W=\int _{C}{\vec {F}}\cdot {\vec {ds}}$

di mana

Cadalahlintasanyang dilalui oleh benda;

${\vec {F}}$adalahgaya;

${\vec {s}}$adalahposisi.

Usaha adalah besaranskalardan merupakan perkalian titik (dot product) antara gaya dengan perpindahan, tetapi dia dapat positif atau negatif. Tidak semua gaya melakukan usaha. Contohnya,gaya sentripetaldalamgerakan berputarseragam tidak menyalurkan energi;kecepatanobjek yang bergerak tetap konstan. Kenyataan ini diyakinkan oleh formula: bilavektordari gaya dan perpindahantegak lurus,yakniperkalian titikmereka sama dengan nol.

Bentuk usaha tidak selalu mekanis, sepertiusaha listrik,dapat dipandang sebagai kasus khusus dari prinsip ini; misalnya, di dalam kasus listrik, usaha dilakukan dalam partikelbermuatanyang bergerak melalui sebuah medium.

Konduksi panas dari badan yang lebih hangat ke yang lebih dingin biasanya bukan merupakan usaha mekanis, karena pada ukuran mikroskopik, tidak ada gaya yang dapat diukur. Pada ukuran atomik, ada gaya di mana atom berbenturan, tetapi dalam jumlahnya usaha hampir sama dengan nol.

Perhitungan matematis

Untuk benda bergerak, besarnya usaha/waktu (daya) bisa dihitung. Maka, besarnya usaha yang dilakukan gaya (diukur dalam joule/sekon atauwatt) adalahperkalian skalardari gaya (vektor) dengan kecepatan (vektor). Perkalian skalar dari gaya dan kecepatan ini adalahdayasesaat. Seperti kecepatan yang diintegrasikan terhadap waktu untuk mendapatkan jarak total, menurutteorema dasar kalkulus,total usaha sepanjang lintasan adalah integral waktu dari daya sesaat sepanjang lintasan yang dilewati.

Penerapan perhitungan

Gerak rotasi pada benda tegar

Perhitungan usaha dapat dilakukan pada sebuah gaya (F) yang bekerja pada jarak (R) pada sumbu putar suatu benda. Pada benda tegar, sebuah momen gaya melakukan rotasi pada sudut tertentu (R) dengan nilai usaha (W) yang dapat dirumuskan melalui gerak linier yaitu: W = F. Rθ. Perhitungan F.R merupakan perhitunganmomen gaya,sehingga perumusan nilai usaha dapat diubah menjadi: W= τ θ. Nilai usaha dalam gerak rotasi benda tegar dinyatakan dalam satuan Joule. Momen gaya dinyatakan dengan satuan kg.m, sedangkan sudut yang dibentuk dinyatakan dalam satuanrad.

Bacaan lanjut

• Abdullah, Mikrajuddin (2007).Fisika 2A SMA dan MA Untuk Kelas XI Semester 1.Jakarta: Esis/Erlangga.ISBN 974-734-646-3.(Indonesia)