sebuah balok kayu yang massanya 2 kg, ditarik dia atas papan kasar dengan gaya 20 N sehingga benda bergerak sejauh 2 Meter. Koefisien gesek antara balok dan papan adalah 0,2 dan (g=10 m/s^2). tentukan usaha total apabila papan berada pada posisi horizontal!
Usaha total yang dilakukan pada balok kayu dapat ditemukan dengan cara menghitung usaha yang dilakukan oleh gaya tarik dan usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan.
Usaha yang dilakukan oleh gaya tarik adalah:
W_tarik = F_tarik * s * cos(θ)
dengan F_tarik adalah gaya tarik yang diberikan, s adalah jarak yang ditempuh, dan θ adalah sudut antara arah gaya dan arah perpindahan. Dalam hal ini, gaya tarik F_tarik adalah 20 N dan jarak yang ditempuh s adalah 2 meter. Karena gaya tarik sejajar dengan arah perpindahan, maka θ = 0, sehingga:
W_tarik = 20 N * 2 m * cos(0) = 40 J
Usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan adalah:
W_gesek = F_gesek * s * cos(θ)
dengan F_gesek adalah gaya gesek, s adalah jarak yang ditempuh, dan θ adalah sudut antara arah gaya dan arah perpindahan. Dalam hal ini, gaya gesek F_gesek adalah μ * F_norm * cos(θ), di mana μ adalah koefisien gesek antara balok dan papan (0,2), F_norm adalah gaya normal yang diberikan oleh papan ke balok, dan θ adalah sudut antara arah gaya gesek dan arah perpindahan. Karena papan berada pada posisi horizontal, maka gaya normal F_norm adalah sama dengan berat balok:
F_norm = m * g = 2 kg * 10 m/s^2 = 20 N
Maka, gaya gesek adalah:
F_gesek = μ * F_norm = 0,2 * 20 N = 4 N
Dalam hal ini, gaya gesek berlawanan arah dengan arah perpindahan, maka θ = 180°, sehingga:
W_gesek = F_gesek * s * cos(180°) = - 4 N * 2 m * cos(180°) = -8 J
Usaha total adalah:
W_total = W_tarik + W_gesek = 40 J + (-8 J) = 32 J
Jadi, usaha total yang dilakukan pada balok kayu adalah 32 Joule.