RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(RPP)

Sekolah : SMA

Mata Pelajaran : FISIKA

Kelas/Semester : XI/I

Petemuan ke : I

Materi Pokok : Usaha dan Energi

Sub Materi Pokok : Usaha dan Energi

Alokasi Waktu : 6x45 menit (3xPertemuan)

I.

STANDAR KOMPETENSI

Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik.

II. KOMPETENSI DASAR

Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi.

Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis gerak dalam kehidupan

sehari-hari.

III. INDIKATOR

1) Memformulasikan hubungan antara gaya, energi, usaha, dan daya ke dalam bentuk sederhana.

2) Memformulasikan konsep daya ke dalam bentuk persamaan dan kaitannya dengan usaha dan

energi.

3) Menunjukkan kaitan usaha dengan perubahan energi kinetik.

4) Menunjukkan kaitan usaha dengan perubahan energi potensial.

5) Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik dalam persoalan sehari-hari.

IV. TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah melakukan pembelajaran ini, peserta didik diharapkan dapat:

1) Menjelaskan pengertian usaha dalam kehidupan sehari dan dalam fisika.

2) Menjelaskan pengertian energi.

3) Mendeskripsikan hubungan antara usaha, energi kinetik, energi potensial (gravitasi

dan pegas), dan energi mekanik dan hubungan antara konsep-konsep itu dalam

diskusi kelas.

4) Mendemonstrasikan usaha yang terjadi karena perubahan energi kinetik.

5) Mendemonstrasikan usaha yang terjadi karena perubahan energi potensial.

6) Menerapkan prinsip hubungan antara usaha dan energi dalam pemecahan masalah

dinamika gerak melalui diskusi kelas.

7) Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak, misalnya gerak jatuh

bebas, gerak parabola dan gerak harmonik sederhana.

8) Menerapkan hukum kekekalan energi menanik pada gerak dalam bidang miring.

9) Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik pada gerak getaran.

10) Menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan usaha dan energi.

Keterampilan Sosial:

1. Mengajukan pertanyaan.

2. Menyampaikan pendapat/menjawab pertanyaan.

3. Menjadi pendengar yang aktif.

V. MODEL PEMBELAJARAN

Pertemuan I : Pengajaran Langsung (DI)

Pertemuan II : Pengajaran Langsung (DI)

Pertemuan III : Cooperative Learning (CL) tipe STAD

VI. METODE PEMBELAJARAN

Pertemuan I : Ceramah, Tanya jawab, Diskusi kelompok.

Pertemuan II : Ceramah, Tanya jawab, Diskusi kelompok.

Pertemuan III : Ceramah, Tanya jawab, Diskusi kelompok.

VII. SUMBER PEMBELAJARAN

1. Buku Siswa: Buku Fisika yang relevan dan internet.

2. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)

VIII. MATERI PEMBELAJARAN

1. Usaha dan Energi

a. Usaha

Dalam kehidupan sehari-hari, usaha merupakan segala bentuk kegiataan yang

menggerakkan segala tenaga dan pikiran atau badan untuk mencapai tujuan yang

dimaksud. Orang mengangkat beban dan memindahkan beban dikatakan melakukan

usaha.

Dalam fisika, usaha merupakan proses perubahan Energi dan usaha ini selalu

dihubungkan dengan gaya (F) yang menyebabkan perpindahan (s) suatu benda. Dengan

kata lain, bila ada gaya yang menyebabkan perpindahan suatu benda, maka dikatakan

gaya tersebut melakukan usaha terhadap benda.

Pengertian usaha yang diterangkan di atas adalah usaha oleh gaya konstan, artinya

arah dan nilainya konstan. Besar (nilai) usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya (F) pada

suatu benda yang mengakibatkan perpindahan sebesar s, dapat dirumuskan kembali

dengan kalimat, sebagai berikut:

Besar usaha oleh gaya konstan didefinisikan sebagai hasil besar komponen gaya

pada arah perpindahan dengan besarnya perpindahan yang dihasilkan.

Apabila usaha tersebut dirumuskan secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

W = F.s

Dengan:

W: Besar Usaha (kg . m2/s2, joule atau newton . meter)

F`: Besar komponen gaya pada arah perpindahan (newton)

s : Besar perpindahan (m)

 

Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada

gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan

sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan

perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos ϴ.

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

W = F cos ϴ.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa usaha adalah besaran skalar, dimana usaha

merupakan perkalian skalar (dot product) antara vektor gaya dan vektor perpindahan.

Oleh karena itu, usaha merupakan besaran skalar.

b. Energi

Energi sering juga disebut dengan tenaga. Dalam kehidupan sehari-hari energi

dihubungkan dengan gerak, misal orang yang energik artinya orangyang selalu bergerak

tidak pernah diam. Energi dihubungkan juga dengankerja. Jadi, energi didefinisikan

sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.

Dalam Fisika, energi dihubungkan dengan gerak, yaitu kemapuan untuk

melakukan kerja mekanik. Energi di alam adalah besaran yang kekal, dengan sifat-sifat

sebagai berikut:

1. Transformasi energi: energi dapat diubah menjadi energi bentuk lain, tidak dapat hilang misal

energi pembakaran berubah menjadi energipenggerak mesin.

2. Transfer energi: energi dapat dipindahkan dari suatu benda kebenda lain atau dari sistem ke sistem

lain, misal kita memasak air, energi dari api pindah ke air menjadi energi panas, energi panas

atau kalor dipindah lagi ke uap menjadi energi uap.

3. Kerja: energi dapat dipindah ke sistem lain melalui gaya yang menyebabkan pergeseran, yaitu

kerja mekanik.

4. Energi tidak dapat dibentuk dari nol dan tidak dapat dimusnahkan.

Sumber-sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari

misalnya: energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi

kimia.

Macam-macam Energi:

A. Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial adalah energi yang dimiliki akibat kedudukan benda tersebut

terhadap bidang acuannya. Sedangkan yang dimaksud dengan bidang acuan adalah

bidang yang diambil sebagai acuan tempat benda mempunyai energi potensial sama

dengan nol. Sebagai contoh dari energy potensial, adalah energi pegas yang diregangkan,

energi karet ketapel, energi air terjun.

Energi Potensial gravitasi suatu benda yang bermassa m dan berada di dalam

medan gravitasi benda lain yang bermassa M (dalam kasus ini diambil bumi yang

bermassa M).

Ep = -GMm/R2

Dengan titik acuan di tak hingga

Jika, G = tetapan gravitasi umum = 6,67 x 10-11 N m2/kg2

M = massa bumi

m = massa benda

r = jarak benda dari pusat bumi

Apabila permukaan bumi sebagai bidang potensial nol dan ketinggian tidak

melebihi 1000 km (percepatan gravitasi tidak terlalu berbeda, dianggap konstan),

perumusan energi potensial, secara matematis dapat ditulis:

Ep = mgh

Dengan:

Ep = energi potensial (joule)

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian dari muka bumi (m)

Untuk lebih memahaminya, mari kita perhatikan sebuah buku yang berada di atas

sebuah meja, maka dapat dikatakan bahwa buku tersebut mempunyai energi potensial

gravitasi terhadap lantai. Jika buku tersebut mempunyai energi potensial gravitasi berarti

gaya gravitasi pada benda tersebut mampu melakukan usaha dari tempat semula ke lantai.

Dalam kasus ini, bidang lantai dianggap sebagai bidang acuan.

Energi potensial buku

a. Jika lantai sebagai bidang acuan

Ep = m g h

b. Jika bidang meja sebagai bidang acuan

Ep = 0

Dalam hal ini h = 0

B. Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas adalah energi potensial karena adanya tarikan atau

penekanan pegas atau kemampuan suatu benda yang dihubungkan dengan pegas untuk

berada pada suatu tempat karena panjang pegas berubah sepanjang x

Epegas =1/2k.x2

Dimana:

Epegas = energi potensial pegas (joule)

k = konstanta pegas (N/m)

x = perubahan panjang pegas (m)

C. Energi Kinetik

Sebuah benda yang bermassa m dan bergerak dengan laju v, mempunyai energi

kinetik sebesar Ek dengan kata lain , energi kinetik suatu benda adalah energi yang

dipunyai benda yang bergerak. Berarti setiap benda yang bergerak, mempunyai energi

kinetik Ek, secara matematis, energi kinetik dapat ditulis sebagai:

m ————-> v

Benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v

Ek = 1/2mv2

Dimana:

m = massa benda (kg)

v = laju benda (m/s)

Ek = energi kinetik (joule)

2. Daya

Daya didefinisikan sebagai besar usaha persatuan waktu. Jika usaha diberi notasi

W. waktu t dan daya P, maka secara matematis dapat ditulis:

P =W/t

Dengan:

P = daya (watt)

W = usaha yang dilakukan (joule)

t = selang waktu melakukan usaha (joule)

Satuan usaha dalam SI adalah watt (disingkat W). Satu watt adalah besar daya yang dapat

menimbulkan usaha 1 joule tiap sekon (1 J/s). Daya sering diukur dalam satuan kilowatt

(kW). 1 kW = 1000 W.

3. Hukum Kekekalan Energi

Usaha yang dilakukan gaya gravitasi dari suatu titik ke titik lain tidak bergantung

pada jalan yang ditempuh. Jumlah energi kinetik dan energi potensial di dalam medan

gravitasi konstan. Jumlah energi kinetik dan energi potensial ini yang disebut energi

mekanik. Hal ini dikenal sebagai Hukum kekekalan energi mekanik yang berbunyi: Jika

pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya yang bersifat konservatif, maka energi

mekanik sistem pada posisi apa saja selalu tetap dengan kata lain energi mekanik pada

posisi akhir sama dengan energi mekanik pada posisi awal.

Secara matematis dirumuskan:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep

1/2mv02 + mgh0 = 1/2mv2 + mgh

IX. KEGIATAN BELAJAR MENGAJAR

Pertemuan Pertama

a. Kegiatan Pendahuluan (±5 menit)

1) Mengucapkan salam pembuka.

2) Memotivasi siswa:

Guru meminta salah seorang siswa untuk membantunya memindahkan meja guru

dengan mendorongnya dan memindahkan kursi dengan menariknya.

Kemudian guru menanyakan kepada siswa: “Kenapa meja guru dan kursi bisa

berpindah setelah didorong dan ditarik?”

3) Menuliskan kata-kata “Usaha” di papan tulis.

4) Menyampaikan kompetensi dasar dan indikator pembelajaran

b. Kegiatan Inti (±30 menit)

1) Menyajikan informasi kepada siswa bahwa pengertian usaha dalam fisika berbeda dengan

usaha yang kita kenal di masyarakat.

2) Mendemonstrasikan beberapa kegiatan di dalam fisika yang merupakan bagian dari usaha.

Setelah itu menggambarkan arah gaya yang dilakukan dalam kegiatan tadi di papan tulis,

sampai diperoleh persamaan usaha.

3) Memberi pelatihan awal pada siswa dengan memberikan contoh soal yang berkaitan

dengan persamaan usaha. Sambil membimbing siswa dalam menyelesaikan contoh soal.

4) Meminta salah satu siswa untuk menuliskan jawabannya di papan tulis. Memastikan setiap

siswa telah mengetahui jawaban contoh soal yang benar.

5) Memberikan umpan balik (pujian) bagi siswa yang jawabannya benar.

6) Menjelaskan kembali untuk aspek yang masih belum dipahami siswa.

7) Memberikan pelatihan lanjutan dengan meminta siswa mengerjakan soal yang berkaitan

dengan usaha.

c. Kegiatan Penutup (±10 menit)

1) Guru membimbing siswa membuat rangkuman pembelajaran. Rangkuman pembelajaran berisi

tentang pengertian usaha dalam fisika, persamaan hubungan antara usaha, gaya, dan

perpindahan, serta bagaimana penerapan persamaan tersebut dalam penyelesaian soal-soal yang

berkaitan dengan usaha.

2) Guru menginformasikan kepada siswa bahwa pada pertemuan selanjutnya akan dibahas tentang

materi “Energi” dan meminta siswa mempelajarinya.

Pertemuan Kedua

a. Kegiatan Pendahuluan

1) Menyampaikan salam pembuka.

2) Memotivasi siswa dengan menanyakan apabila dua benda yang massanya sama dijatuhkan dengan

ketinggian yang berbeda, manakah benda yang paling dalam masuk ke dalam lumpur.

3) Menuliskan materi belajar yaitu “Energi” di papan tulis.

4) Menyampaikan kompetensi dasar dan indikator pembelajaran.

b. Kegiatan Inti

1) Menyajikan informasi tahap demi tahap tentang energi potensial gravitasi, energi potensial pegas,

dan energi kinetik.

2) Bersama-sama dengan siswa mengerjakan contoh soal yang berhubungan dengan materi yang

diajarkan.

3) Meminta salah satu siswa untuk menuliskan jawabannya di papan tulis.

4) Memastikan setiap siswa telah mengetahui jawaban contoh soal yang benar.

5) Memberikan umpan balik (pujian) bagi siswa yang jawabannya benar.

6) Menjelaskan kembali untuk aspek yang masih belum dipahami siswa.

7) Memberikan pelatihan lanjutan dengan meminta siswa mengerjakan soal yang berkaitan dengan

energi.

c. Kegiatan Penutup (±5 menit)

1) Membimbing siswa membuat kesimpulan pembelajaran.

2) Menginformasikan kepada siswa bahwa pada pertemuan selanjutnya akan dibahas tentang materi

“Hukum Kekekalan Energi” dan meminta siswa mempelajarinya.

Pertemuan Ketiga

a. Kegiatan Pendahuluan

1) Menyampaikan salam pembuka.

2) Memotivasi siswa dengan menunjukkan ayunan dari plastisin (lilin mainan), kemudian

menanyakan kepada siswa, energi apa saja yang berlangsung pada ayunan saat diam dan

saat ditarik/didorong? Apakah energi yang ada pada ayunan dapat dimusnahkan atau

dihilangkan?

3) Menuliskan judul yang akan diajarkan yaitu “Hukum Kekekalan Energi” di papan tulis.

4) Menyampaikan kompetensi dasar dan indikator pembelajaran.

b. Kegiatan Inti

1) Menyajikan informasi tahap demi tahap tentang hukum kekekalan energi.

2) Guru menyajikan informasi dan contoh soal tentang penerapan hukum kekekalan energi dalam

kehidupan sehari-hari.

3) Guru membagi siswa dalam empat kelompok.

4) Guru membagikan LKPD kepada tiap kelompok.

5) Guru memberikan penjelasan atau tata cara dalam mengerjakan LKPD.

6) Guru meminta siswa melakukan kegiatan dalam LKPD tersebut dan menuliskan hasil

penyelidikan dalam LKPD.

7) Guru membimbing tiap-tiap kelompok dalam mengerjakan kegiatan LKPD.

8) Guru meminta salah satu atau dua kelompok untuk menuliskan di papan tulis jawaban tentang

LKPD, dan kelompok lain diminta menanggapinya.

9) Guru memastikan bahwa seluruh kelompok telah mengetahui jawaban LKPD yang benar.

c. Kegiatan Penutup

1) Membimbing siswa membuat kesimpulan pelajaran.

2) Mengevaluasi siswa dengan memberikan tes tertulis sesuai dengan tujuan pembelajaran.

3) Menutup pelajaran dengan mengingatkan siswa untuk belajar tentang Momentum dan Impuls

yang akan dibahas pada pertemuan berikutnya.

X. PENILAIAN PEMBELAJARAN

Teknik Penilaian : LKPD, tes tertulis dan penugasan

Teknik Instrumen : Uraian