Kartun Fisika : Ilustrasi Usaha

Dalam film-film kartun/anime seringkali kita menemui kejadian mengenai transfer kekuatan/energi. Dalam film dragon ball tokoh utama (son goku) melakukan penerimaan energi dari makhluk hidup dan jurus ini disebut dengan genkidarma. Atau android No 16 yang mampu menyerap energi dari lawannya untuk menambah energi pada dirinya dengan menggunakan tangannya sehingga lawannya menjadi lemas karena kekurangan energi. Namun apakah kalian tahu bahwa proses transfer energi sebenarnya sering kita lakukan dalam kehidupan sehari-hari. Proses transfer energi ini dalam fisika dikenal dengan nama “usaha”.

Orang-orang sering mengartikan usaha adalah kerja. Tetapi sebenarnya kerja dan usaha itu adalah sinonim atau istilah lain. usaha dalam bahasa inggris work dan bila diterjemahkan dalam bahasa indonesia menjadi kerja.

Usaha merupakan salah satu  proses transfer energi dari suatu sistem ke sistem lain. energi yang ditransfer ini berupa energi dalam yang terdiri atas energi kinetik maupun energi potensial. Jadi usaha dan energi adalah dua hal yang sangat erat hubungannya namun juga berbeda. Energi dimiliki oleh suatu sistem sedangkan usaha dikenakan oleh/pada suatu sistem. Untuk memahami tentang hubungan usaha dan energi, perhatikan ilustrasi gambar kartun berikut ini.

Bila diandaikan energi adalah uang yang dimiliki oleh seseorang didalam kantongnya (dan mata uangnya adalah joule), maka usaha adalah uang yang diberikan orang bermata biru kepada orang bermata merah.

Si mata biru memiliki uang 90 joule sedangkan s mata merah memiliki uang 60 joule. Kemudian si mata merah memberikan uangnya kepada si mata merah sebanyak 20 joule.

Nilai uang 20 joule yang diberikan inilah yang disebut usaha. Karena si mata merah mendapat 20 joule maka uangnya menjadi 80 joule. Tentu saja jumlah uang kedua anak tersebut sama, sebagaimana bunyi hukum kekekalan energi bahwa jumlah energi selalu sama.

Jika peristiwa disamping dinyatakan dalam kehidupan sehari-hari adalah saat kita memberikan usaha pada sebuah benda. Perhatikan ilustrasi gambar di bawah kanan.

Seorang anak memiliki energi 200 joule dan  sebuah meja yang memiliki energi 0 joule karena meja tersebut diam. Ketika anak mendorong sebenarnya ia sedang memberikan energi kepada meja. Energi sebesar 100 joule ditransfer oleh anak kepada meja.dengan kata lain anak melakukan usaha pada meja sebesar 100 J.

Energi meja menjadi 100 joule dan meja bergerak. Energi meja ini dalam bentuk energi kinetik.anak yang mendorong meja tadi menjadi kelelahan, mengapa?



Karena energinya habis ditransfer ke meja.  Sehingga persamaan transfer energi (usaha) menjadi

W = ΔE_k 

Dimana , 

W = usaha

ΔE_k = perubahan energi kinetik

Contoh transfer energi yang lain adalah saat kita mengangkat benda. Perhatikan ilustrasi gambar kiri bawah berikut. Seorang anak dengan energi dalam sebesar 200 joule dan sebuah kotak diam di lantai (energinya 0 joule).

Anak tersebut mengangkat kotak dan mentransfer energi sebesar 100 joule.sehingga kotak tersebut memiliki energi sebesar 100 joule. Kotak tersebut diangkat keatas meja dan diatas meja dalam keadaan diam sehingga tidak memiliki energi kinetik. Energi kotak ini dalam bentuk energi potensial karena kedudukan kotak menjadi lebih tinggi. Tentu saja anak itu akan merasa kelelahan karena energinya telah ditransfer ke kotak itu. Sehingga persamaan transfer energi (usaha) adalah

W = ΔE_p

Dimana , 

W = usaha 

ΔE_p = perubahan energi potensial  

Sekian, semoga bermanfaat