“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
Usaha dan Energi Satuan Pendidikan
:
Sekolah Menengah Atas (SMA) / Madrasah Aliyah (MA)
Kelas /Semester
:
XI / 1
Mata Pelajaran
:
Fisika
I.
STANDART KOMPETENSI 1.
Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.
II.
KOMPETENSI DASAR 1.10. Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik. 1.11. Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan sehari-hari.
III. INDIKATOR A. Kognitif Produk 1. Menjelaskan pengertian usaha, energi, serta daya. 2. Menjelaskan berbagai macam energi dan perubahan energi. 3. Menganalisis Hukum kekekalan energi mekanik ditinjau dari energi kinetik serta energi potensialnya. 4. Memformulasikan hubungan antara gaya, energi, usaha dan daya ke dalam bentuk persamaan. 5. Memformulasikan konsep daya ke dalam bentuk persamaan dan kaitannya dengan usaha dan energi.
“USAHA dan ENERGI”
1
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” 6. Merumuskan hubungan medan konservatif dengan energi potensial dan hukum kekekalan energi mekanik. 7. Menunjukkan kaitan usaha dengan perubahan energi kinetik. 8. Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik dalam persoalan seharihari.
Proses 1.
Mengklasifikasikan
serta
menganalisis
berbagai
kegiatan
dalam
kehidupan sehari-hari mengenai konsep usaha dan energi. 2.
Membuat rumusan masalah, hipotesis, analisis dan menyimpulkan hasil percobaan yang telah dilakukan.
B. Psikomotor 1. Melakukan percobaan untuk menunjukkan adanya perubahan suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. 2. Menerapkan keterampilan dalam menggunakan alat dan bahan yang digunakan pada percobaan.
C. Afektif Karakter Berpikir kreatif, kritis serta logis, jujur dalam melakukan percobaan serta menuliskan hasil percobaan, bersikap ingin tahu, berperilaku santun, dan terbuka pada pendapat teman.
Keterampilan Sosial Melatih kerjasama dan berperan aktif dalam kelompok saat melakukan percobaan, mendengarkan dengan aktif, berada dalam kelompok, berada dalam tugas, menyampaikan pertanyaan, menyumbang ide (berpendapat), menerima dan menghargai adanya keberagaman saat diskusi serta berkomunikasi dan berinteraksi dengan orang lain.
“USAHA dan ENERGI”
2
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
IV.
FENOMENA Seorang anak mendorong mobil mainan hingga mobil bergerak
Analisis : Anak tersebut melakukan usaha pada mobil, sebagian usaha digunakan untuk bergerak atau menjdi tenaga gerak, sebagian digunakan untuk mengatasi gesekan pada lantai, sebagian menjadi tenaga termal (panas) karena gesekan antara roda mobil dan lantai. Pada anak itu sendiri tenaga kimia dalam tubuh berkurang karena digunakan untuk mendorong mobil. Energi berpindah dari tenaga kimia menjadi tenaga gerak dan tenaga termal gesekan. Energi total sebuah sistem dan lingkungannya tidak akan berubah, tetapi hanya terjadi perubahan bentuk energi saja. Peristiwa atlet besi yang menahan barbell di atas kepala
Analisis : Atlet melakukan usaha ketika ia memindahkan barbell dari lantai ke atas kepalanya. Tetapi ia tidak melakukan usaha ketika menahan barbell sejenak di atas kepalanya
“USAHA dan ENERGI”
3
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Orang menimba air di sumur
Analisis : Orang menimba akan melakukan gaya, sebuah timba memiliki massa, sedangkan jarak timba tersebut dari dasar sumur sampai dengan orang yang menimba adalah jarak yang ditempuh timba saat orang melakukan usaha dengan menarik tali pada timba. Apel yang jatuh ke tanah dan menummbuk tanah
Analisis : Pada contoh ini sistem adalah antara apel dan bumi, gaya yang bekerja dalam sistem adalah gaya gravitasi bumi. Energi kinetik mula-mula adalah 0 karena apel masih tergantung di pohon. Apel mencapai permukaan tanah dengan kecepatan sebut saja , maka energi kinetiknya saat di tanah adalah K, dan perubahan energi kinetiknya positip atau bertambah. Energi potensial berubah sesuai dengan perubahan energi kinetiknya. Apabila perubahan energi kinetiknya
membesar
maka
perubahan
energi
potensialnya
mengecil. Dengan demikian energi potensial saat apel masih di pohon lebih besar dari energi potensial apel ketika sudah sampai di tanah. “USAHA dan ENERGI”
4
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” V.
PETA KONSEP
Usaha
Perpindahan
Gaya
Energi
Daya
Gaya
Gaya Tak
Konservatif
Konservatif
Gaya
Gaya
Gaya
Listrik
Magnet
Gravitasi
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi Potensial
Energi Kinetik
Energi Potensial Gravitasi
Energi Potensial Pegas
Posisi Vertikal
Simpangan
“USAHA dan ENERGI”
Energi Mekanik
Kecepatan
5
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
VI.
URAIAN MATERI USAHA Untuk tentang berikut!
memahami
usaha,
perhatikan
Gambar
memperlihatkan
konsep uraian
disamping
ilustrasi
seseorang
yang sedang mendorong lemari sejauh s meter. Orang tersebut dikatakan melakukan usaha atau kerja karena lemari mengalami perpindahan. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakan tidak melakukan usaha atau kerja, meskipun orang tersebut mengeluarkan gaya dorong yang sangat besar. Hal ini dikarenakan tembok tidak mengalami perpindahan kedudukan. Usaha dikatakan bernilai jika terdapat perpindahan kedudukan. Usaha memiliki berbagai arti dalam bahasa sehari-hari. Dalam fisika usaha diberi arti yang spesifik untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan gaya ketika gaya itu bekerja pada suatu benda. Usaha juga didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan. Pada orang yang mendorong lemari seperti ilustrasi di awal, gaya yang diberikan pada lemari searah dengan perpindahan lemari. Jika gaya yang dikerjakan pada benda searah dengan perpindahan benda, diagram gayanya dapat digambarkan seperti pada 4.4 di bawah ini.
Pada gambar 4.4, gaya F diberikan kepada benda. Akibatnya benda mengalami perpindahan sejauh s. Dengan demikian, usaha yang dilakukan oleh gaya F dirumuskan:
“USAHA dan ENERGI”
6
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
Persamaan di atas berlaku jika gaya yang diberikan pada benda searah dengan perpindahan benda.
Pada gambar di atas terlihat bahwa sebuah gaya F yang membentuk sudut diberikan pada benda. Akibatnya benda mengalami perpindahan sejauh s. Usaha yang dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan dengan rumus berikut.
Ada kalanya gaya yang diberikan pada suatu benda besarnya tidak teratur. Bagaimana
F 8N
cara menentukan besarnya usaha, jika gaya yang diberikan tidak teratur? Sebagai
contoh,
seseorang
yang
mendorong lemari. Dalam selang waktu 5
2N
sekon, gaya yang diberikan orang tersebut dari 2 N menjadi 8 N. Akibatnya lemari berpindah dari kedudukan 2 m menjadi 6 m. Untuk menentukan usaha yang dilakukan oleh orang
2m
6m
s
Gambar 4.6 Grafik Gaya terhadap Perpindahan
tersebut, kita dapat menggambarkan gaya dan perpindahan yang dilakukannya seperti gambar 4.6. Usaha yang dilakukan orang tersebut dapat ditentukan dengan mencari luas di bawah kurva. Dari gambar 4.6 terlihat bahwa luas di bawah kurva
“USAHA dan ENERGI”
7
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” berbentuk trapesium. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan orang tersebut adalah:
ENERGI Energi merupakan salah satu konsep penting dalam sains. Energi dapat diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Cobalah kamu sebutkan beberapa jenis energi yang kamu kenal! Bagaimanakah sifat energi tersebut? Apakah energi itu tetap ada namun dapat berubah bentuk? Jelaskanlah salah satu bentuk energi yang kamu kenal dalam melakukan suatu usaha atau gerak! Dalam fisika terdapat berbagai jenis energi, di antaranya energi potensial, energi kinetik, dan energi mekanik yang akan dibahas berikut ini. 1.
Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan benda terhadap titik acuan. Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuan ketinggian suatu benda. Energi potensial ada beberapa macam, seperti berikut ini. a.
Energi Potensial Gravitasi Kamu tentu pernah melihat air terjun bukan? Pada air terjun tersimpan energi potensial
w
gravitasi yang disebabkan oleh ketinggiannya. Demikian juga ketika kita meletakkan sebuah benda pada suatu ketinggian, pada hakikatnya
h
mg
dalam benda tersebut tersimpan energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi adalah energi
Gambar 4.7 Energi
potensial suatu benda yang disebabkan oleh
Potensial Benda
kedudukan benda terhadap gravitasi bumi. Jika kita menggantungkan “USAHA dan ENERGI”
8
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” bola bermassa m, (lihat gambar 4.7) pada ketinggian h dari permukaan tanah maka energi potensial gravitasi bola tersebut dinyatakan:
b.
Energi Potensial Gravitasi Newton Energi potensial gravitasi Newton adalah energi potensial gravitasi antara dua benda angkasa. Energi ini dirumuskan sebagai berikut.
Dari rumus di atas terlihat bahwa Ep bernilai negatif. Artinya, untuk memindahkan benda dari posisi tertentu ke posisi lain yang jaraknya lebih jauh dari pusat planet diperlukan sejumlah energi. Selain itu, tanda negatif pada Ep juga menunjukkan bahwa suatu planet akan tetap terikat pada medan gravitasi matahari, sehingga planet tetap berada pada orbitnya. c.
Energi Potensial Pegas Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa hubungan antara pertambahan panjang dengan gaya pegas adalah sebagai berikut.
“USAHA dan ENERGI”
9
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Agar kamu lebih memahami konsep energi
potensial
pada
pegas,
ambillah sebuah pegas! Setelah itu, tekan
pegas
tersebut
dengan
tanganmu! Apa yang terjadi? Jika kamu memberikan gaya tekan yang besar pada pegas maka pegas
tersebut
juga
Gambar 4.8 Gaya tekan yang diberikan pada pegas
akan
mempunyai energi potensial yang besar. Perhatikan gambar! Jika tekanan yang kamu berikan pada pegas tiba-tiba kamu lepaskan, pegas akan kembali ke bentuk semula dengan cepat. Kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk semula disebut energi potensial pegas. Energi
potensial
pegas
dapat
ditentukan dengan menggambarkan gaya pegas dan pertambahan panjang pegas seperti gambar berikut. Luas di bawah kurva pada gambar 4.9 menunjukkan besarnya energi potensial pegas dan dapat dituliskan:
“USAHA dan ENERGI”
10
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Contoh penerapan energi potensial pegas yaitu pada anak panah yang dilepaskan. Contoh lainnya adalah pada mobil mainan yang akan bergerak maju setelah kita beri gaya dorong ke belakang. 2.
Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang berkaitan dengan gerak suatu benda. Jadi, setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik. Meskipun gerak suatu benda dapat dilihat sebagai suatu sikap relatif, namun penentuan kerangka acuan dari gerak harus tetap dilakukan untuk menentukan gerak itu. Persamaan energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut;
3.
Energi Mekanik Energi mekanik adalah energi total yang dimiliki oleh suatu benda. Energi mekanik berasal dari energi potensial dan energi kinetic benda tersebut. Untuk lebih jelasnya, simaklah uraian berikut!. Perhatikan benda yang jatuh dari suatu ketinggian! Bagaimanakah perubahan kecepatan dan ketinggiannnya? Pada benda yang jatuh tampak bahwa ketinggiannya akan selalu berkurang. Hal ini berarti energi potensialnya juga berkurang. Apakah energi potensial yang berkurang tersebut hilang begitu saja? Tentu tidak. Karena energi tersebut berubah menjadi energi kinetik, sehingga energi kinetik dan kecepatan benda tersebut akan bertambah. Dengan demikian, besar energi mekanik benda tersebut adalah tetap dan dirumuskan sebagai berikut;
Em = Ep + EK
“USAHA dan ENERGI”
11
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Energi mekanik suatu benda bersifat kekal, artinya energi mekanik tidak dapat dimusnahkan, namun dapat berubah bentuk. Pernyataan di atas disebut Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Secara matematis, hukum kekekalan energi mekanik dapat dirumuskan:
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 Persamaan di atas hanya berlaku jika tidak terjadi gesekan. Jika terjadi gesekan, sebagian energi akan berubah menjadi energi panas.
KAITAN USAHA DENGAN ENERGI Pada bagian ini akan kita pelajari hubungan antara usaha dengan energi kinetik dan energi potensial. Di depan telah disinggung bahwa kerja atau usaha dapat terjadi karena adanya sejumlah energi. Apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja maka teori usaha-energi dapat ditentukan sebagai berikut.
Apabila dalam sistem hanya berlaku energi potensial gravitasi saja maka teori usaha-energi dapat ditentukan dengan persamaan:
Pada berbagai kasus dengan beberapa gaya dapat ditentukan besarnya usaha netto (bersih) sebagai berikut; 1.
Pada Bidang Datar Pada gambar terlihat bahwa sebuah gaya F menarik balok sehingga balok mengalami perpindahan sejauh s. Jika lantai pada gambar tersebut
“USAHA dan ENERGI”
12
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” menimbulkan gaya gesek sebesar fk maka resultan gaya yang bekerja pada benda adalah:
Dari persamaan di atas, kita tahu bahwa W = ΔEk sehingga
Jika gaya yang bekerja membentuk sudut α terhadap bidang datar, seperti gambar, resultan gaya yang bekerja pada balok adalah:
Analogi dengan persamaan tersebut kita peroleh:
2.
Pada Bidang Miring Kaitan antara usaha dan energi pada gerak benda pada bidang miring adalah sebagai berikut. Misalnya sebuah balok bermassa m diberi gaya F sehingga balok bergerak ke atas sejauh s seperti gambar berikut. Jika lantai
“USAHA dan ENERGI”
13
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” bidang miring pada gambar terse but menimbulkan gaya gesek fk maka resultan gaya yang bekerja adalah:
Dengan demikian, usaha netto yang bekerja pada balok dirumuskan:
Jika gaya yang bekerja pada balok membentuk sudut β terhadap bidang miring maka resultan gayanya:
DAYA Daya adalah laju perubahan usaha dari satu sistem ke sistem yang lain per satuan waktu. Jadi, daya (lambang P) dihitung dengan membagi usaha (W) yang dilakukan terhadap selang waktu (t) lamanya melakukan usaha.
Karena usaha = gaya x perpindahan (W = F ∆x), maka dapat kita tulis;
(
)
Karena perpindahan (∆x) dibagi selang waktu (t) sama dengan kecepatan ratarata ( ) maka diperoleh;
“USAHA dan ENERGI”
14
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Satuan SI untuk daya adalah watt (W), untuk menghargai penemu mesin uap asal Skotlandia, James Watt (1734 – 1819), maka satuan daya dalam SI
VII. LABORATORIUM MINI
“Perubahan Bentuk Energi” A. Tujuan Menunjukkan adanya perubahan suatu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. B. Alat dan Bahan 1.
Pegas 1 buah
2.
Balok 1 buah
3.
Bola kecil 1 buah
C. Langkah Kerja 1.
Tempelkan pegas pada balok yang cukup besar. Kemudian di ujung pegas diberi bola kecil!
2.
Letakkan semua benda di meja! Tariklah bola kecil kemudian lepaskan!
3.
Selidikilah perubahan energi apa saja yang terjadi dalam percobaan tersebut!
4.
Buatlah kesimpulan dari hasil kerjamu dan diskusikan hasilnya dengan teman – temanmu dengan bimbingan bapak ibu guru.
Peringatan: a.
Kembalikan semua peralatan ke tempat semula!
b.
Jagalah kebersihan lingkungan!
“USAHA dan ENERGI”
15
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” c.
Setelah melakukan kegiatan di atas, kamu tentu sudah memahami tentang perubahan bentuk energi. Selanjutnya simaklah contoh soal berikut! Setelah itu kerjakan soal-soal di bawahnya!
VIII. RANGKUMAN a. Rangkuman Materi Pengertian usaha dalam fisika didefinisikan sebagai perkalian antara besar
gaya
yangmenyebabkan
benda
berpindah
dengan
besar
perpindahan benda yang searah dengan arah gaya tersebut. W = F . s W = F s cos θ Usaha akan ada jika ada pergeseran s, ada gaya dan sudut antara gaya dan pergeseran tidak tegak lurus. Energi merupakan salah satu konsep penting dalam sains. Energi dapat diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Energi Kinetik adalah energi benda yang disebabkan oleh geraknya.
Energi
potensial
adalah
energi
yang
dimiliki
benda
karena
ketinggiannya.
Energi potensial untuk sistem planet.
Energi mekanik adalah energi total dari energi potensial dan energi kinetik.
Pada saat gravitasi (konservatif) energi mekanik kekal. “USAHA dan ENERGI”
16
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan melainkan hanya dapat diubah bentuknya. Hukum Kekekalan Energi Mekanik menyatakan bahwa dalam medan gravitasi, energi mekanik yang dimiliki oleh benda besarnya tetap.
Em1 = Em2 Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 Proses perubahan bentuk energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya disebut konversi energi. Alat untuk mengubah energi disebut konventor energi. Perubahan energi terjadi ketika usaha sedang dilakukan. Teorema Usaha Energi menyatakan usaha yang dilakukan oleh gaya total pada partikel, selalu sama dengan perubahan tenaga kinetik partikel. Daya adalah laju perubahan usaha dari satu sistem ke sistem yang lain.
Efisiensi adalah perbandingan antara energi atau daya keluaran dan masukan. ( )
b. Rangkuman Pembelajaran Menyampaikan tujuan pembelajaran, Menyampaikan materi usaha dan energi serta impuls dan momentum melalui PPT (Power Point), Memberikan buku siswa atau handout mengenai usaha dan energi serta impuls dan momentum, Menayangkan video untuk motivasi mengenai usaha dan energi serta impuls dan momentum, Meminta siswa menanggapi video tersebut, Menayangkan media SWF Player mengenai “Energi” untuk mendukung materi energi serta SWF Player mengenai “Tumbukan” untuk mendukung materi impuls dan momentum, Menayangkan media Phet “USAHA dan ENERGI”
17
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” mengenai ayunan balistik “Pendulum Lab” untuk mendukung materi momentum, Meminta siswa berpartisipasi dalam menggunakan media Phet serta SWF Player, media Phet dan SWF Player diharapkan dapat mempermudah siswa untuk memahami konsep usaha dan energi serta impuls dan momentum, Memberikan unjuk kerja berupa laboratorium mini mengenai “Perubahan Bentuk Energi” dan “Hukum Kekekalan Momentum”, Mengadakan umpan balik mengenai pembelajaran yang telah disampaikan dan membuat kesimpulan, serta memberikan tugas secara individu dan tugas secara kelompok. Untuk menjelaskan keabstrakan kita bisa memberikan unjuk kerja berupa laboratorium mini kepada siswa, agar siswa juga mampu memahami materi dengan baik, Memberikan penjelasan kepada siswa mengenai contohcontoh dalam penerapan kehidupan sehari-hari dengan menayangkan video penerapannya atau dengan membawa alat yang digunakan dalam penerapan serta memperagakannya. Untuk media video pembelajaran kita bisa menggunakan media pembelajaran ini untuk menjelaskan suatu keabstrakan materi tumbukan pada tabrakan motor. Selain keabstrakan, metode-metode tersebut juga bisa gunakan dalam menjelaskan dalam mengidentifikasi tingkat kesulitan konsep yang terdiri dari bagian yang sulit dipahami dan dijelaskan. Diharapkan dengan merancang cara penyampaian konsep yang sesuai ini dapat meminimalisir ketidakpahaman siswa dalam memahami materi. Untuk menunjang konsep abstrak mengenai perubahan energi pada benda jatuh maka dapat diadakan peragaan sederhana, misalnya benda tersebut merupakan bola, bola dijatuhkan dengan ketinggian tertentu ke tanah. Contoh perubahan energi pada buah apel yang jatuh dapat digantikan dengan bola yang jatuh.
“USAHA dan ENERGI”
18
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
Untuk menunjang konsep abstrak mengenai hubungan impuls dan momentum dapat dijelaskan melalui gambar. Kita dapat memberikan ulasan mengenai keadaan awal mobil dengan bagian-bagian di dalamnya. Kemudian menjelaskan gambar mengenai terpentalnya pengendara saat menggunakan sabuk pengaman dan menjelaskan hubungan impuls serta momentumnya.
Gambar di atas merupakan saat pengujian sabuk pengaman menujukkan bagaimana gaya implusif yang dikerjakan sabuk keselamatan pada
“USAHA dan ENERGI”
19
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” pengemudi dapat memberhentikan pengemudi dalam selang waktu kontak tertentu setelah sabuk merenggang sejauh jarak aman.
IX.
EVALUASI a. Soal Pilihan Ganda Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat !
Kunci
No.
Soal
1.
Di bawah ini adalah satuan energi,
Ranah
Skor
E
C1
8
B
C2
8
A
C3
8
Jawaban
kecuali... a. Joule b. Erg c. Kwh d. Nm e. Watt 2.
Apabila Siswo bersepeda menuruni bukit tanpa mengayuh pedalnya dan besar kecepatan
sepeda
tetap,
terjadi
perubahan energi dari . . . a. Kinetik menjadi potensial b. Potensial menjadi kinetik c. Potensial menjadi kalor d. Kalor menjadi potensial e. Kinetik menjadi kalor 3.
Sebuah
benda
jatuh
bebas
dari
ketinggian h dan pada suatu saat energi kinetiknya tiga kali energi potensialnya. Pada saat itu tinggi benda adalah . . . a.
h
“USAHA dan ENERGI”
20
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” No.
Kunci
Soal b.
h
c.
h
Ranah
Skor
B
C3
8
B
C4
8
Jawaban
d. 2 h e. 3 h 4.
Dua buah benda A dan B yng bermassa masing-masing m, jatuh bebas dari ketinggian h meter dan 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar. . .
a. b. c. d. e. 5.
Balok bermassa 10 kg berada di atas lantai licin. Balok diberi gaya F = 25 N membentuk sudut 370 terhadap arah mendatar
seperti
gambar.
Setelah
menggeser ke kanan sejauh 2 m maka usaha yang telah dilakukan gaya F sebesar . . . a. 30 joule b. 40 joule
370
c. 50 joule d. 100 joule e. 200 joule
“USAHA dan ENERGI”
21
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” No.
Soal
6.
Dua buah kapal layar A dan B yang
Kunci
Ranah
Skor
A
C4
8
A
C3
8
E
C2
8
Jawaban
mempunyai layar sama besar akan mengadakan lomba. Massa kapal A = m dan massa kapal B = 2 m, sedangkan gaya gesekan sedang diabaikan. Jarak yang ditempuh sebesar S dan lintasannya berupa garis lurus. Pada saat berangkat (start) dan sampai garis finis, kedua kapal layar memperoleh gaya angin sebesar F. Jika energi kinetik kapal A dan B, pada saat di finis berturut-turut besarnya EkA dan EkB,maka pernyataan di bawah yang benar adalah...
7.
a.
EkA = EkB
b.
EkA > EkB
c.
EkA = 2EkB
d.
EkA < EkB
e.
EkA = 0,5 EkB
Suatu mesin melakukan usaha sebesar 3600 J setiap selang waktu 1 jam. Mesin tersebut memiliki daya sebesar. . .
8.
a.
1 watt
b.
10 watt
c.
100 watt
d.
10 Kilowatt
e.
900 Kilowatt
Jika dimensi panjang, massa, dan waktu berturut-turut adalah L, M, T, maka dimensi energi kinetik adalah. . . a. MLT-2
“USAHA dan ENERGI”
22
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” No.
Kunci
Soal
Ranah
Skor
B
C5
8
C
C4
8
Jawaban
b. MLT-1 c. ML-1T-2 d. ML-2T-2 e. ML2T-2 9.
Sebuah pistol mainan bekerja dengan menggunakan pegas untuk melontarkan peluru. Jika pistol yang sudah dalam keadaan
terkokang,
yaitu
dengan
menekan pegas pistol sejauh x, diarahkan dengan
membuat
sudut
elevasi
θ
terhadap sumbu horizontal, peluru yang terlepas dapat mencapai ketinggian h. Apabila massa peluru m dan percepatan gravitasi g, konstanta pegas adalah. . .
f. g. h. i. j. 10.
Sebuah bola bermassa 0,5 kg bergerak dari A ke C melalui lintasan lengkung, seperti gambar di samping. Apabila percepatan gravitasi = 10 ms-2, maka usaha yang di lakukan bola dari A ke C adalah . . .
A
a. 25 J b. 20 J c. 15 J
5m
B
0
“USAHA dan ENERGI”
23
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” No.
Kunci
Soal
Jawaban
Ranah
Skor
d. -25 J e. 30 J
b. Soal Uraian Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan tepat!
No.
Soal
Penyelesaian
1.
Pada saat kita mendorong dinding,
Ranah
Skor
C4
20
C4
20
C4
20
tentunya terdapat gaya yang bekerja terhadap kita dan dinding tersebut. Walaupun
dinding
tersebut
tidak
bergerak atau berpindah tempat, tetepi kita
dapat
merasakan
lelah
saat
mendorongnya. Mengapa mendorong dinding dengan kuat bisa melelahkan walaupun
tidak
ada
kerja
yang
dilakukan? 2.
Suatu hari mobil yang kita kendarai mengalami
masalah
sehingga
menyebabkannya mogok di tengah jalan.
Untuk
menanggulangi
hal
tersebut maka mobil yang kita kendarai harus di dorong ke tepi. Pada saat mendorong
mobil
tentunya
kita
melakukan kerja. Sedangkan orang yang mendorong mobil tersebut pasti mengeluarkan energi agar mobil dapat bergerak. Bagaimana hubungan antara usaha dengan perubahan energi? 3.
Seorang laki-laki berenang melawan
“USAHA dan ENERGI”
24
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” No.
Soal
Penyelesaian
Ranah
Skor
C4
20
C4
20
arus sungai. a) Jika orang itu tidak bergerak terhadap tepi sungai, apakah ia melakukan kerja? b) Jika orang itu diam saja dan dibawa oleh arus sungai, apakah ia melakukan kerja? 4.
Jika
energi
kinetik
sebuah
benda
diperbesar menjadi dua kali, berapa kalikah perubahan lajunya? 5.
Pada
saat
sebuah
benda
terjatuh
dengan
ketinggian
tertentu,
benda
tersebut
tentunya
memiliki
proses
perubahan
energi.
Bagaimanakah
perubahan energi mekanik pada benda tersebut?
X.
PENILAIAN a. Lembar Penilaian Kognitif Siswa (Produk)
No.
Nama Siswa
Skor
Kategori
1. 2. 3. 4. 5. Dst Jumlah
“USAHA dan ENERGI”
25
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Keterangan: Nilai A = 100 - 85 Nilai B = 84 - 70 Nilai C = 69 – 50 Nilai D = kurang dari 50 b. Lembar Pengamatan Unjuk Kerja Pada tes unjuk kerja, dilakukan pada saat melakukan percobaan labolatorium mini. Percobaan ini dilaksanakan dengan ketentuan, siswa telah diminta untuk membentuk kelompok tiap kelompok tersiri dari 4 anak, dan tiap-tiap kelompok diminta untuk menyiapkan alat dan bahan yang telah diintruksikan oleh guru pada pertemuan sebelumnya.
Lembar Penilaian Kinerja Usaha dan Energi Petunjuk : berilah tanda (√) pada skor 1, 2, 3,dan 4 atau sesuai pada rubrik
No
Aspek yang dinilai
Skor 1
2
3
4
Proses 1.
Menggambarkan hasil percobaan yang dilakukan
2.
Menganalisis data hasil percobaan
3.
Menyimpulkan hasil analisis
Psikomotor 4. 5.
Merangkai alat Melakukakn percobaan Perubahan Bentuk Energi
“USAHA dan ENERGI”
26
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” Afektif
Ya
6.
Datang tepat waktu
7.
Mencatat hasil pengamatan secara jujur
8.
Bertanggungjawab merapikan alat
9.
Bekerjasama dengan kelompok
10.
Bertanya bila tidak mengerti
11.
Menanggapi pendapat temannya
12.
Tepat waktu menyerahkan laporan
Tidak
Rubrik : aspek 1 4 : Menggambarkan peristiwa perubahan bentuk energi secara lengkap, rapi, dan runtut 3 : Menggambarkan peristiwa perubahan bentuk energi secara lengkap, dan rapi, 2 : Menggambarkan peristiwa perubahan bentuk energi secara lengkap. 1 : tidak mampu menggambarkan data hasil percobaan Rubrik : aspek 2 4 : menganalisis data hasil percobaan dengan lengkap, dan rapi 3 : menganalisis data hasil percobaan dengan lengkap 2 : menganalisis data hasil percobaan dengan tidak lengkap 1 : Tidak menuliskan hasil analisis data percobaan Rubrik : aspek 3 4 : Menyimpulkan hubungan dua variabel benar. 3 : Menyimpulkan hubungan satu variabel benar. 2 : Menyimpulkan hubungan dua variabel tetapi kurang tepat. 1 : Menyimpulkan yang tidak menunjukkan hubungan antar variabel Rubrik: Aspek 4 4 : Merangkai alat sesuai dengan prosedur dan mampu memfungsikannya 3 : Merangkai alat sesuai dengan prosedur dan dalam memfungsikan sebagian alat perlu bantuan
“USAHA dan ENERGI”
27
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II” 2 : Merangkai alat sesuai dengan prosedur dan dalam memfungsikan semua alat perlu bantuan 1 : Merangkai alat tidak sesuai prosedur. Rubrik: Aspek 5 4 : Melakukan percobaan sesuai dengan prosedur dan mampu melaksanakannya dengan benar 3 : Melakukan percobaan sesuai dengan prosedur dan perlu bantuan dalam melaksanakannya 2 : Melakukan percobaan sesuai dengan prosedur dan tidak mampu melaksanakannnya dengan baik 1 : Salah dalam melakukakn percobaan Rubrik: Aspek 6 sampai 12 Ya
: 1
Tidak : 0
“USAHA dan ENERGI”
28
“Makalah Telaah Kurikulum Fisika (TKF) II”
DAFTAR PUSTAKA Abdullah, Mikrajudin. 2007. Fisika SMA dan MA Untuk Kelas XI-2. Jakarta : Gelora Aksara Pratama. Handayani, Sri. 2009. BSE – FISIKA Untuk Kelas XI SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Kanginan, Marthen. 2007. Fisika Untuk Kelas XI. Jakarta : Erlangga. Nurachmadani, Setya. 2009. BSE – FISIKA 2 Untuk SMA / MA kelas XI. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Palupi, Dwi Satya. Suharyanto. Karyono. 2009. BSE – FISIKA Untuk Kelas XI SMA dan MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Saripudin, Aip. K. Rustiawan, Dede. Suganda, Adit. 2009. Praktis Belajar Fisika 2 Untuk SMA / MA Kelas XI Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.
“USAHA dan ENERGI”
29