Usaha & Energi

WORKSHEET PEMBELAJARAN SAINS

PENDAHULUAN: APA SAJA YANG AKAN KITA BAHAS?

Macam-macam

Usaha

USAHA &

ENERGI

Usaha

Energi

Definisi Usaha

Apa itu energi

Usaha positif

Macam-macam energi

Kekeka-

lan Energi

Kekekalan energi

Transformasi energi

Kekekalan energi mekanik

Formulasi Usaha

Usaha negatif

Usaha nol

SIAPA MENGERAHKAN USAHA PALING BESAR?

Pekerja Mesir Kuno menarik batu

Lihatlah aktivitas yang ditunjukkan oleh gambar-gambar di bawah ini dan

lengkapilah pernyataan-pernyataan disampingnya!

Petunjuk:

• tarikan atau dorongan yang diberikan pada benda disebut gaya

• jika benda berpindah dari satu posisi ke posisi lain dikatakan bahwa benda

mengalami perpindahan

Walaupun kejadiannya berbeda-beda, pada ketiga kasus di atas terjadi hal

yang sama, yaitu pada benda diberikan sehingga benda

mengalami

Mendorong Mobil Mogok

Atlet Angkat Besi

1

Tinjauan Fisika: Para pekerja mem-

berikan pada batu se-

hingga batu mengalami

Tinjauan Fisika: Pria itu memberikan

. pada mobil sehingga

mobil mengalami

Tinjauan Fisika: Atlet angkat besi mem-

berikan pada barbel

sehingga barbel mengalami

Benda

gaya

perpindahan

FORMULASI USAHA

Berapa joule usaha yang dilakukan oleh orang yang men-

dorong boks dengan gaya 300 N sejajar lantai horizon-

tal sehingga boks berpindah sejauh 5 meter?

Usaha berbanding ( lurus /

terbalik )* dengan gaya dan

berbanding ( lurus /

terbalik )* dengan perpinda-

han

2

Makin besar gaya yang dikerahkan,

makin ( besar / kecil )* usaha yang

dilakukan

Satuan gaya adalah

Satuan perpindahan adalah

Satuan usaha adalah adalay joule (J)

Usaha = gaya x perpindahan

Benda

gaya

perpindahan

Jika pada suatu benda bekerja GAYA se-

hingga benda mengalami PERPINDAHAN,

maka dikatakan benda mengalami USAHA

Terkait usaha, lengkapilah pernyataan-pernyataan di bawah ini dengan men-

coret pilihan yang salah dari kata yang dicetak biru!

•

Makin jauh perpindahan yang diala-

mi benda, makin ( besar / kecil )*

usaha yang dilakukan

•

Untuk gaya yang searah dengan perpindahan, besar usaha dihitung sebagai

berikut:

USAHA POSITIF, USAHA NEGATIF DAN USAHA NOL

Contoh usaha bernilai negatif: Superman menghenti-

kan kereta api

• Bagaimana arah gaya dan perpindahan? (coret ja-

waban yang salah) ( searah / berlawanan / tegak lu-

rus)*

• Bagaimana efeknya pada gerak benda?

(mempercepat / memperlambat / tidak ada pengaruh)

3

Mobil yang sedang direm mengalami beberapa gaya (lihat gambar). Berikan

tanda (+) jika usaha gaya tersebut positif, (-) jika negatif, dan (0) jika nol.

• Gaya gesekan

• Gaya gravitasi

• Gaya normal

Contoh usaha bernilai positif: Mendorong mobil mogok

• Bagaimana arah gaya dan perpindahan? (coret jawa-

ban yang salah) ( searah / berlawanan / tegak lurus)*

• Bagaimana efeknya pada gerak benda?

(mempercepat / memperlambat / tidak ada pengaruh)*

gaya

perpindahan

gaya

perpindahan

Contoh usaha bernilai nol: Gaya normal pada pelayan

• Bagaimana arah gaya dan perpindahan? (coret jawa-

ban yang salah) ( searah / berlawanan / tegak lurus)*

• Bagaimana efeknya pada gerak benda?

(mempercepat / memperlambat / tidak ada pengaruh)*

perpindahan

gaya

perpindahan

Gaya normal

Gaya gesekan

Gaya

gravitasi

ENERGI 4

• Lihat pengendara sepeda yang se-

dang melaju di jalan menanjak di

samping ini.

Kemampuan pengendara sepeda mengayuh sepeda berasal dari

energi yang tersimpan di dalam tubuhnya. Energi ini berasal dari

makanan yang ia makan. Ketika energi ini berkurang, maka ke-

mampuannya melakukan usaha juga berkurang.

• Pengendara sepeda sedang

melakukan usaha pada sepeda se-

hingga sepdeda bergerak maju.

• Apa yang terjadi jika pengendara sepeda terus menerus mengayuh

sepedanya? (pilih salah satu jawaban di bawah ini)

(A) ia akan semakin cepat mengayuh sepeda

(B) ia akan terus mengayuh sepeda dengan kelajuan tetap

(C) ia akan semakin lambat mengayuh sepeda karena kelelahan

• Dari mana pengendara sepeda mempunyai kemampuan untuk mengayuh

sepeda? (pilih salah satu jawaban di bawah ini)

(A) dari gaya gravitasi yang bekerja pada sepeda

(B) dari energi yang tersimpan dalam tubuhnya

(C) dari angin yang membantunya bergerak

Energi adalah kemampuan melakukan usaha

MACAM-MACAM BENTUK ENERGI 5

Ditinjau dari sumbernya, ada bermacam-macam bentuk energi. Hubungkan

tiap gambar di kiri dengan bentuk energi yang sesuai !

Energi Potensial

Energi Kalor

Energi Matahari

Energi Listrik

Energi Kinetik

Energi Kimia

Energi yang dimiliki benda karena

posisinya. Jika dilepaskan, energi

ini berubah menjadi energi kinetik

Energi berpindah ketika dua ben-

da yang berbeda suhunya bersen-

tuhan

Energi yang berasal dari proses

nuklir di inti matahari

Energi yang berasal dari aliran

muatan listrik

Energi yang dimiliki benda karena

geraknya

Energi yang tersimpan di dalam

benda, dan dihasilkan jika terjadi

proses kimia

ENERGI KINETIK DAN ENERGI POTENSIAL 6

Ditinjau dari sumbernya, ada bermacam-macam bentuk energi. Hubungkan

tiap gambar di kiri dengan bentuk energi yang sesuai !

Energi Potensial

Energi Kalor

Energi Matahari

Energi Listrik

Energi Kinetik

Energi Kimia

Energi yang dimiliki benda karena

posisinya. Jika dilepaskan, energi

ini berubah menjadi energi kinetik

Energi berpindah ketika dua ben-

da yang berbeda suhunya bersen-

tuhan

Energi yang berasal dari proses

nuklir di inti matahari

Energi yang berasal dari aliran

muatan listrik

Energi yang dimiliki benda karena

geraknya

Energi yang tersimpan di dalam

benda, dan dihasilkan jika terjadi

proses kimia

TRANSFORMASI ENERGI 7

Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sifat ini dimanfaat-

kan dalam banyak lapangan kehidupan. Dapatkah kamu menyebutkan, pada

tiap alat di bawah ini, perubahan energi apa yang terjadi?

Kompor listrik

Bentuk-bentuk energi:

• Energi kinetik/gerak

• Energi potensial

• Energi kimia

• Energi kalor

• Energi listrik

• Energi matahari

• Energi cahaya

energi listrik

energi kalor

Lampu belajar

Lampu belajar

Kompor listrik

Lampu belajar

Lampu belajar

SATUAN JARAK DAN KELAJUAN 8

Lengkapi pernyataan-pernyataan di bawah ini dengan pilihan jawaban yang

tersedia di bagian bawah!

• Energi dapat ______________ dari satu bentuk energi ke bentuk yang lain,

• tetapi energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi itu _______.

• Energi yang dimiliki benda tidak muncul begitu saja, tetapi berasal dari

____________________

• Total energi mula-mula = total _________________

Pilihan jawaban:

kekal perubahan bentuk energi lain

berubah energi akhir

KEKEKALAN ENERGI

kereta cepat

Kereta cepat meluncur dengan kelajuan

320 km/jam. Dari mana asalnya energi ki-

netik kereta yang begitu besar?

________________________________ (a)

Tidak 100% energi sumber berubah menjadi energi kinetik. Andaikan

ada 2 saja bentuk energi lain yang muncul, kira-kira apa sajakah itu?

1. _________________________________ (b)

2. _________________________________ (c)

Berdasarkan hukum kekekalan energi, bagaimana hubungan (matematis)

antara (a), (b), (c), dan (d) - catatan: (d) = energi kinetik

____________________________________________________________

SATUAN JARAK DAN KELAJUAN 8 KEKEKALAN ENERGI

skydiving

Para skydivers jatuh makin lama makin ce-

pat. Dari mana asal energi kinetik mereka?

Di titik tertinggi pemain trampoline mem-

iliki energi potensial terhadap alas trampo-

lin. Dari mana asalnya energi potensial ini?

SATUAN JARAK DAN KELAJUAN 9

Energi mekanik adalah jumlah dari energi potensial dan energi kinetik benda

KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

trampolin

Pada saat sebuah apel jatuh, terjadi peru-

bahan energi potensial (EP) menjadi energi ki-

netik (EK). Makin lama EP makin kecil, dan

Di titik tertinggi pemain trampoline mem-

iliki energi potensial terhadap alas trampo-

lin. Dari mana asalnya energi potensial ini?

Energi mekanik = energi potensial + energi kinetik

Dalam keadaan hanya gaya gravitasi yang melakukan usaha, berlaku hukum

kekekalan energi mekanik, yaitu bahwa jumlah energi potensial dan energi ki-

netik benda selalu tetap

energi potensial + energi kinetik = tetap

Lihatlah “kisah” sebutir apel yang jatuh dari pohonnya di bawah ini!

titik awal jatuh: EP besar, EK nol

titik akhir jatuh : EP nol, EK maksimal

(sesaat sebelum menyentuh tanah)

DAYA 10

Lihatlah sebuah balok yang berada di atas lantai datar yang licin ini. Balok

mendapat gaya yang sama besar namun arahnya berbeda-beda. Coba kamu

perkirakan keadaan gerak balok tersebut dengan memperhatikan keadaan awalnya Apa yang akan terjadi?

MENGHEMAT ENERGI 11

Sebelum melanjuitkan pembahasan formulasi hukum II Newton, kita akan tinjau

dulu perbedaan antara massa dan berat.

makin besar massa benda,

makin “malas” benda bergerak

Massa adalah ukuran

kelembaman gerak benda Yang sehari-hari kita tim-

bang sebetulnya adalah

massa, bukan berat

Satuan massa:

kilogram (kg)

Massa

Berat

• Berat adalah besar gaya gravitasi yang bekerja

pada benda

• Berat ditentukan oleh percepatan gravitasi. Berat

benda akan berbeda di permukaan bumi, di ruang

angkasa, atau di bulan.

• Berat benda dihitung sebagai berikut:

Berat benda = massa benda percepatan gravitasi

Sekarang, tentukan massa dan berat semangka 4 kg ini di berbagai tempat!

(informasi: percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s2 , percepatan gravitasi di bulan =

1/6 kali percepatan gravitasi bumi )

di permukaan bumi di stasiun ruang

angkasa di permukaan bulan

massa

berat

satuan berat = newton