KERJA DALAM FISIKA

Apa itu Kerja dalam Fisika?

Dalam fisika, kerja (work) adalah transfer energi yang terjadi ketika gaya yang diberikan pada suatu benda menyebabkan benda tersebut bergerak dalam arah gaya tersebut.

• Persamaan Kerja: W=F⋅d⋅cos⁡θW = F \cdot d \cdot \cos \thetaW=F⋅d⋅cosθ di mana:
  • WWW = kerja (Joule, JJJ)
  • FFF = gaya yang diberikan (Newton, NNN)
  • ddd = perpindahan benda (meter, mmm)
  • θ\thetaθ = sudut antara gaya dan arah perpindahan (derajat atau radian)

---

Pemahaman Sederhana

• Kerja hanya terjadi jika gaya menyebabkan perpindahan. Jika tidak ada perpindahan, maka tidak ada kerja.
  • Contoh: Anda mendorong tembok sekuat tenaga, tetapi tembok tidak bergerak. Meskipun Anda merasa lelah, secara fisika, kerja = 0.
• Arah gaya penting! Jika gaya sejajar dengan perpindahan (θ=0∘\theta = 0^\circθ=0∘), kerja maksimum (cos⁡θ=1\cos \theta = 1cosθ=1). Jika gaya tegak lurus (θ=90∘\theta = 90^\circθ=90∘), tidak ada kerja (cos⁡θ=0\cos \theta = 0cosθ=0).

---

Jenis Kerja

1. Kerja Positif:
   • Ketika gaya dan perpindahan berada dalam arah yang sama.
   • Contoh: Mendorong benda ke depan.
2. Kerja Negatif:
   • Ketika gaya dan perpindahan berlawanan arah.
   • Contoh: Gaya gesekan yang memperlambat benda yang meluncur.
3. Kerja Nol:
   • Ketika tidak ada perpindahan, atau gaya tegak lurus terhadap perpindahan.
   • Contoh: Gaya gravitasi pada satelit dalam orbit.

---

Contoh Perhitungan Kerja

Contoh 1:

Sebuah kotak dengan massa 10 kg didorong sejauh 5 meter oleh gaya 20 N sejajar dengan permukaan. Berapakah kerja yang dilakukan?W=F⋅d⋅cos⁡θW = F \cdot d \cdot \cos \thetaW=F⋅d⋅cosθ W=20⋅5⋅cos⁡0∘W = 20 \cdot 5 \cdot \cos 0^\circW=20⋅5⋅cos0∘ W=20⋅5⋅1=100 JW = 20 \cdot 5 \cdot 1 = 100 \, JW=20⋅5⋅1=100J

Jawaban: Kerja yang dilakukan adalah 100 Joule.

Contoh 2:

Sebuah benda didorong dengan gaya 50 N pada sudut 30∘30^\circ30∘ terhadap arah perpindahan sejauh 4 meter. Berapakah kerja yang dilakukan?W=F⋅d⋅cos⁡θW = F \cdot d \cdot \cos \thetaW=F⋅d⋅cosθ W=50⋅4⋅cos⁡30∘W = 50 \cdot 4 \cdot \cos 30^\circW=50⋅4⋅cos30∘ W=50⋅4⋅0.866=173.2 JW = 50 \cdot 4 \cdot 0.866 = 173.2 \, JW=50⋅4⋅0.866=173.2J

Jawaban: Kerja yang dilakukan adalah 173.2 Joule.

---

Kerja dan Energi

Kerja sangat erat kaitannya dengan perubahan energi:

• Hubungan Kerja dan Energi Kinetik:W=ΔEkW = \Delta E_kW=ΔEk​Kerja yang dilakukan pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut.
• Hubungan Kerja dan Energi Potensial:
  Kerja yang dilakukan melawan gravitasi (seperti mengangkat benda) mengubah energi potensial gravitasi:W=ΔEpW = \Delta E_pW=ΔEp​

---

Contoh Aplikasi Kerja dalam Kehidupan

1. Mengangkat Barang:
   Ketika Anda mengangkat kotak dari lantai, Anda melakukan kerja melawan gravitasi, sehingga energi potensial kotak bertambah.
2. Olahraga:
   • Saat Anda berlari, otot melakukan kerja untuk mempercepat tubuh Anda.
   • Dalam angkat besi, kerja dilakukan untuk mengangkat barbel ke atas.
3. Kendaraan:
   Mesin kendaraan melakukan kerja untuk memberikan percepatan pada mobil, mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi kinetik.
4. Pembangkit Listrik:
   Turbin di PLTA melakukan kerja dengan memanfaatkan energi kinetik air yang jatuh.

---

Kerja pada Gaya Variabel

Jika gaya yang diberikan tidak konstan (misalnya, gaya pegas), maka kerja dihitung menggunakan integral:W=∫F(x) dxW = \int F(x) \, dxW=∫F(x)dx

Contoh: Saat meregangkan pegas, gaya bertambah seiring bertambahnya regangan.

---

Kesimpulan

• Kerja adalah transfer energi yang terjadi ketika gaya menyebabkan perpindahan.
• Besarnya kerja tergantung pada gaya, perpindahan, dan sudut antara keduanya.
• Kerja terkait erat dengan perubahan energi kinetik dan potensial dalam sistem.