Usaha atau kerja (work) sering digunakan dalam kehidupan seharihari. Maknanya dalam fisika tidak persis sama. Bukankah kalian pernah mempelajarai pengertian usaha waktu di SMP/MTs? Nah, betul, dalam fisika usaha didefinisikan sebagai gaya kali perpindahan. Dua konsep (gaya dan perpindahan) ini menentukan besar usaha baik besar maupun arahnya. Jika salah satu dari gaya atau pepindahan nilai nol, maka dianggap tidak ada usaha.

Secara matematis, usaha dirumuskan dengan:

Secara fisis perkalian titik (dot) antara dua vektor (vektor gaya dan vektor perpindahan) menyatakan bahwa yang dimaksud adalah proyeksi gaya pada arah perpindahan. Dalam hitungan ditulis menjadi:

Dalam kehidupan seharihari, mudah ditemukan fakta bahwa memindahkan perabot dengan cara menariknya dan perpindahannya tidak ke arah gaya tarik. Coba lihat ilustrai pada gambar disamping.

Mari kita hitung besar usaha ibu Sinta sedang menarik peti. Jika gaya tarik F = 50,0 N membentuk sudut 370 terhadap lantai. Peti itu mampu digeser sejah 2,0 m, sebelum ibu Sinta kelelahan. Berapa usaha yang dilakukan?

Gambar 2.1 Usaha Positif

Dari hasil hitungan usaha oleh ibu Sinta, usaha bernilai positif ketika gaya searah perpindahan. Nilai Cos αdengan sudut kurang dari 90° bernilai postif. Jika arah gaya berlawanan arah, nilai Cos αdengan sudut lebih dari 90°  bernilai negatif, maka Usahanya akan negatif. Dalam keadaan gaya tegak lurus perpindahan, usaha akan nol, karena nilai cos 90°  nilainya nol.

Dengan demikian usaha positif jika gaya searah perpindahan. Usaha negatif, jika gaya berlawanan perpindahan, dan usaha nol jika gaya tegak lurus perpindahan.

saha juga nol ketika benda tidak pindah, atau perpindahannya nol. Usaha oleh gaya pada benda, dimana benda kembali ke tempat semula, hasilnya nol

Gambar 2.2 Usaha Nol

Adakah gaya yang selalu berlawanan arah dengan perpindahan? Benar, gaya gesek dengan sifatnya yang menghambat gerakan. Arahnya selalu berlawanan arah dengan arah gerakan atau arah perpindahan. Oleh krena itu usaha oleh gaya gesek bernilai negatif.

Bagaimana dengan usahaoleh beberapa gaya yang bekerja pada benda? Tentu saja usaha total adalah menggunakan resultan gaya. Mari kita lihat ilustrasi pada ibu Santi yang menarik peti. Pada lantai tentu ada gesekan yang menghambat. Oleh karena itu visual gaya yang bekerja dapat kita lihat pada gambar.

Jika gesekan yang terjadi 10 N, maka usaha total yang bekerja pada peti adalah sebagai berikut.

𝑊 = (50.0,810).2 = 30.2 = 60 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

Gambar 2.3 Usaha Oleh Resultan Gaya

Hubungan Usaha dengan Perubahan Energi

Adakah hubungan usaha dengan energi? Dari definisi yang sering kita gunakan tentu ada. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Bagaimana rumusan yang menyatakan hubungan antara usaha dengan energi?

Mari kita gunakan satu keadaan dimana gaya yang bekerja sejajar dengan perpindahan atau sudut α = sehingga cos α = 1.

Sebelumnya kalian tentu masih ingat hubungan antara gaya dan percepatan dengan beberapa rumus kecepatan pada gerak lurus dengan percepatan tetap.

Gambar 2.4 Ilustrasi Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik

Dengan demikian usaha sama dengan perubahan energi kinetik. Bila energi kinetik naik, maka usaha positif. Biila energi kinetik turun, maka usaha negatif. Bila energi kinetik tetap, maka usahanya nol.

Mari kita lakukan analisis bila gaya searah dengan perpindahan tetapike arah vertikal.

Usaha dapat dimaknai sebagai perubahan energi potensial.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa usaha adalah perubahan energi. Usaha adalah perubahan energi kinetik, usaha adalah perubahan energi potensial, dan usaha adalah perubahan energi mekanik.