Sebuah balok bermassa 4 kg terletak pada bidang miring_seperti diperlihatkan gambar berikut. Berapakah usaha yang di perlukan untuk menaikkan benda dari bawah ke atas? (g=10m/s2) 5 m 53° 

Saat kita mengerahkan gaya untuk memindahkan balok seperti pada soal, maka dapat dikatakan bahwa kita melakukan usaha. Lalu berapa besar usaha yang dilakukan? Yuk kita review terlebih dahulu mengenai konsep usaha.

Identifikasi Konsep

Kerja atau usaha adalah energi yang ditransfer oleh gaya ke sebuah benda untuk membuat benda mengalami perpindahan. Usaha didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan perpindahan, sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai:

\(W=F\cdot s\)

dengan:
\(W\) = usaha (J)
\(F\) = gaya yang bekerja (N)
\(s\) = perpindahan (m)

Usaha dapat bernilai nol, positif, atau negatif. Usaha bernilai nol apabila gaya yang dikerjakan pada benda tidak mengakibatkan perpindahan tempat dari benda. Usaha bernilai positif apabila gaya searah dengan perpindahan, sebaliknya usaha bernilai negatif bila gaya yang bekerja berlawanan arah dengan perpindahan.

Nah pada soal tersebut, terdapat sebuah balok yang terletak pada bidang miring. Kemudian sejumlah gaya diberikan kepada balok untuk menaikkan balok tersebut ke atas, yaitu sejauh 5 m. 

Pada soal diketahui:
massa balok \(m\) = 4 kg
percepatan gravitasi \(g\) = 10 m/\(\text s^2\)
sudut kemiringan bidang miring \(\theta\) = 53°
perpindahan yang ditempuh \(s\) = 5 m
gaya yang diberikan \(F\) = \(F\)

Yang ditanyakan adalah besar usaha \(W\)?

Kita analisis terlebih dahulu besar gaya yang diberikan untuk menaikkan balok. Mula-mula kita uraikan gaya-gaya yang bekerja pada balok yang terletak pada bidang miring tersebut.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-6/ChapId-43/LessonId-234/ModuleId-2/QuestionCode-21IHEOCTOJ4/bidang miirng 1.PNG" />
Gaya yang membuat balok meluncur dari bidang miring adalah \(w \sin 53°\) dengan arah ke bawah. Untuk menaikkan balok tersebut, maka balok diberi gaya luar \(F\) dari arah yang berlawanan (ke atas). Sehingga besarnya gaya luar \(F\) paling tidak nilainya sama dengan gaya \(w \sin 53°\)

\(F=w \sin 53°\)
\(F=mg \sin 53°\)
\(F=4\times 10 \times 0,8\)
\(F=32\) N

Gaya \(F\) mengakibatkan balok berpindah sejauh 5 m, sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah 
\(W=F\cdot s\)
\(W=32\cdot 5\)
\(W=160\) J
Nilainya positif ya, karena gaya yang bekerja searah dengan perpindahan benda.

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi usaha yang di perlukan untuk menaikkan benda dari bawah ke atas adalah 160 J.