Sebelum melanjutkan, kita perlu memahami beberapa istilah dan konsep fisika, seperti gaya, massa, usaha dan perpindahan.
Mekanika dan Fisika Dasar
- Massa adalah ukuran dari jumlah materi dalam suatu objek, diukur dalam kilogram (kg) dalam sistem internasional.
- Gaya adalah tindakan yang mampu mengubah keadaan gerak dari suatu benda. Dalam hal ini, gaya diukur dalam Newton (N).
Menurut hukum kedua Newton, gaya adalah hasil kali antara massa dan percepatan (F=ma). Jika kita mengetahui massa dan gaya, kita dapat mengetahui percepatan suatu benda.
- Usaha (W) adalah hasil kali antara gaya (F) dan perpindahan (s). Dalam persamaan, dinyatakan sebagai W = F.s.
Pengaplikasiannya
Dalam konteks dari pertanyaan ini, kita memiliki benda dengan massa 10 kg yang didorong dengan gaya 100 N yang membentuk sudut 60° dengan arah horizontal. Benda tersebut bergerak sejauh 5 m.
Menggunakan konsep yang telah dijelaskan di atas, kita dapat menghitung usaha. Namun, kita perlu memperhatikan bahwa gaya yang bekerja pada benda ini tidak sepenuhnya mendatar, tetapi melibatkan komponen vertikal dan horizontal. Kita hanya tertarik pada komponen horizontal karena ini yang menyebabkan perpindahan.
Gaya horizontal (Fh) ditemukan dengan cara mengalikan gaya yang diberikan (F) dengan cosinus dari sudutnya (cos60°). Jadi,
Fh = F * cos60°
= 100N * 1/2
= 50N
Berikutnya, usaha dihitung dengan rumus W = F.s, digantikan oleh nilai yang kita hitung:
W = Fh * s
= 50N * 5m
= 250 Joule
Artinya, usaha yang dilakukan untuk menggerakan benda 10 kg sejauh 5 m di bawah gaya 100 N dengan sudut 60° adalah 250 Joule.
Jadi, jawabannya apa?
Usaha yang dilakukan untuk memindahkan benda dengan massa 10 kg sejauh 5 meter di permukaan datar dan licin menggunakan gaya sebesar 100 N dengan sudut 60° terhadap arah horizontal adalah 250 Joule.
