VIII. A BAB III Usaha dan Energi Dan Pesawat Sederhana

 Materi BAB III Sub-bab

(Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana)

Nama Guru : Anita Wulandari, S.Pd.

Mata Pelajaran : Ilmu Pengetahuan Alam

Kelas : VIII

Pertemuan : 11 November 2024

Capaian Pembelajaran

Pada akhir fase D, Peserta didik dapat juga ditekankan pada pentingnya gaya hidup sehat, mulai dari pengertian mengenai Kalori, metode makan, pemahaman tentang informasi nilai gizi serta bagaimana tubuh kita bekerja. Gaya hidup sehat sangat berpengaruh terhadap kondisi tubuh. Banyak penyakit yang terjadi karena manusia tidak memelihara tubuhnya dengan tepat. Dengan buku ini diharapkan guru dapat membangkitkan rasa ingin tahu pelajar sehingga dapat mengaplikasikan pengetahuan yang didapat dalam menyelesaikan permasalahan di lingkungan mereka. 

Tujuan pembelajaran dalam subbab mengenai Usaha ini adalah, menjelaskan variabel-variabel yang

memengaruhi efektivitas

usaha

Materi : (Usaha)

Langkah-langkah Pembelajaran :

1. Peserta didik memberi salam, berdoa, (menyanyikan lagu Mars Al-Azhar dan Lagu Indonesia Raya pada jam ke 1)

2. Guru mengecek kehadiran peserta didik dan memberi motivasi

3. Guru menyempaikan tujuan dan manfaat pembelajaran tentang topik yang akan diajarkan

4. Guru menanyakan materi yang telah dipelajari siswa sebelumnya pada pertemuan sebelumnya

5. Guru membagi peserta menjadi 2 kelompok ganjil dan genap

6. Guru memberikan penjelasan materi 

7. Melaksanakan kegiatan belajar mengajar 

Materi Yang Harus Dipelajari

A. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1

 Tujuan Pembelajaran

 ● Peserta didik dapat menjelaskan variabel-variabel yang memengaruhi efektivitas usaha

 ● Peserta didik dapat mengetahui jenis-jenis energi

  ● Peserta didik dapat menjelaskan hubungan antara usaha dan energi

B. Uraian Materi

Bab Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana merupakan topik yang sangat menarik untuk dipelajari. Bahasan bab ini mencakup beragam pemanfaatan dalam kehidupan sehari-hari, dalam berbagai situasi dan kondisi. Pelajar dapat

menjadi inovator-inovator cilik, menciptakan berbagai benda untuk membantu diri sendiri bahkan masyarakat sekitar menyelesaikan permasalahan yang dapat dituntaskan dengan pengembangan teori dasar yang dipelajari di sini. Dalam IPA Terpadu, topik usaha dan energi juga banyak bersinggungan dengan bidang Biologi dan Kimia. Oleh karena itu, bab Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana dapat dianggap sebagai materi dasar dalam IPA Terpadu.

A. Usaha

Apakah kamu pernah melihat orang yang mengangkut hasil perkebunan seperti kelapa sawit dengan menggunakan gerobak yang memiliki roda? Mengapa orang tersebut mampu mendorong

gerobak beserta muatannya meski nampak muatannya begitu banyak? Apa yang diberikan/dilakukan orang tersebut terhadap gerobak beroda?

Dapatkah kamu menjelaskan fenomena tersebut?

1. Memindahkan Benda

Jika orang tersebut mampu memindahkan sawit sejauh 100 meter, sedangkan satu orang lainnya

hanya mampu memindahkan sawit sejauh 50 m. Menurut kamu orang mana yang akan lebih letih? Manakah orang yang lebih banyak mengeluarkan tenaga? Mengapa demikian? Yang dilakukan oleh orang yang mengangkut hasil perkebunan dengan gerobak beroda adalah

bentuk usaha. Di dalam sains, usaha adalah upaya untuk memindahkan suatu benda/beban pada jarak

tertentu. Jika dirumuskan adalah sebagai berikut,

W = F . s (1)

Dengan,

W = Usaha (Joule)

F = Gaya yang diberikan (Newton)

s = perpindahan benda (meter)

Jika kamu mencoba mendorong gerobak yang penuh berisi muatan sawit dengan gerobak beroda

namun gerobak tersebut tidak berpindah posisi sama sekali, apakah kamu telah melakukan usaha Mengapa?

2. Daya

Jika seseorang mendorong gerobak berisi sawit dari tempat mula-mula hingga di penampungan sejauh

200 meter, maka orang tesebut telah melakukan usaha atau mengeluarkan tenaga sebesar gaya dorong dikalikan jarak tempuh. Selain besarnya gaya dan jarak, ada lagi variabel yang perlu diketahui yang berkaitan untuk efektivitas usaha yang dilakukan.

Variabel tersebut adalah waktu. Jika ada dua orang mendorong gerobak sawit dengan besar gaya dorong dan jarak tempuh yang sama namun

waktu yang diperlukan berbeda, maka kedua orang tersebut memiliki daya yang berbeda. Jika waktu yang diperlukan hanya sebentar/singkat maka daya yang dilakukan orang tersebut semakin besar. Bisa

jadi untuk memper singkat waktu, orang tersebut mendorongnya sambil berlari. Jika waktu yang diperlukan lebih lama maka daya yang dilakukan orang tersebut semakin kecil. Orang tersebut mendorong gerobak sambil berjalan santai. Apakah yang dapat kamu temukan dari peristiwa tersebut?

Agar lebih memahaminya, kamu bisa melakukan Aktivitas 3.1 berikut!

B. Energi

Saat ikut mendorong gerobak berisi muatan, pada jarak tempuh tertentu kamu akan merasa keletihan.

Tahukah kamu mengapa keletihan itu muncul? Apa yang akan kamu lakukan agar kamu dapat kembali

mendorong gerobak tersebut? Kemudian adakah upaya yang dapat kamu lakukan agar gerobak yang

berisi muatan tersebut dapat sampai lebih cepat dan kamu tidak mengalami keletihan kembali?

1. Energi Kinetik

Ketika kamu sedang mendorong gerobak berisi muatan, kamu tentu akan mengeluarkan tenaga, bukan? Semakin berat beban muatan dan semakin jauh jarak kamu tempat pindahnya, maka tenaga yang

kamu butuhkan akan semakin banyak. Tenaga inilah yang dalam sains disebut sebagai energi. Energi pada benda yang bergerak dikenal sebagai energi kinetik. Kata kinetik berasal dari bahasa yunani yaitu kinetikos yang artinya bergerak. Jadi, setiap benda yang sedang bergerak memiliki energi kinetik.

Cobalah kamu bayangkan, saat mendorong muatan tersebut kamu berlari kencang dan semakin kencang lagi. Apakah kamu akan merasakan keletihan? Semakin cepat kamu berlari mendorong gerobak tersebut, rasa letihnya semakin besar? Mengapa bisa demikian?

Karena benda yang bergerak pasti memiliki kecepatan, maka energi kinetik akan sebanding dengan kecepatan yang terjadi.

Yang perlu diingat adalah, semakin cepat benda bergerak, energinya akan naik sebanding kuadrat kecepatannya. Secara matematis, perumusan energi kinetik dapat dituliskan seperti persamaan (3) berikut,

Dengan,

Ek = energi kinetik benda (Joule)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan gerak benda (m/s2)

Karena benda yang bergerak akan berpindah posisi (s), maka energi kinetik benda akan sebanding dengan usaha benda tersebut. Keduanya memiliki satuan yang sama yaitu Joule. Perubahan energi kinetik suatu benda sebanding dengan usaha benda bergerak yang dalam perumusannya dituliskan sebagai berikut, 

(4)

Kita dapat uraikan persamaan (4) di atas dengan

W = Usaha benda (Joule)

ΔEk = Perubahan energi kinetik (Joule)

m = massa benda (kg)

∆ =v v²2 −v¹2

Sekarang cobalah kamu menghitung besar energi kinetik gerobak yang berisi muatan 50 kg dengan

kecepatan dorong 10 m/s!

2. Energi Potensial

Kamu telah mengetahui bahwa benda yang sedang bergerak lurus akan memiliki energi kinetik. Bagaimana

jika benda tersebut bergerak pada ketinggian tertentu, apakah ada energi lain yang muncul? Suatu benda yang berada pada ketinggian tertentu akan cenderung jatuh ke bawah jika tidak ada yang menghalanginya. Apakah yang menyebabkan benda jatuh ke bawah? Gaya tarik gravitasi bumi yang menyebabkan suatu benda jatuh ke tanah/bawah atau posisi paling

rendah. 

Pernahkah kamu melihat buah yang jatuh dari pohon? Kamu melihat ada buah yang masih utuh saat di tanah, namun ada juga yang sudah hancur.

Mengapa demikian? Dapatkah kamu memberikan penjelasannya?

Buah-buah yang jatuh dari pohonnya memiliki energi yang disebut energi potensial.

Energi potensial adalah energi benda akibat dari posisinya maupun bentuk dan susunannya. Karena itu energi

potensial akan bernilai besar jika posisinya semakin tinggi dari permukaan tanah. Ungkapan matematis energi potensial diungkapkan pada persamaan (5)

berikut ini.

Ep = m · g · h (5)

Dengan,

Ep = energi potensial (Joule)

m = massa benda (kg)

g = gravitasi bumi (9.8 m/s2 )

h = ketinggian benda (meter)

Karena energi potensial sebanding dengan jarak perpindahan benda, maka energi potensial juga sebanding dengan usaha benda tersebut. 

Secara matematis, W = Ep = m · g · h (6)

Dari persamaan (6) dapat dilihat bawa usaha sebanding dengan perubahan ketinggian benda

C. Kesimpulan 

- Kesimpulan akan di paparkan didepan kelas sebelum pembelajaran berakhir

D. Alur Pengerjaan Formatif 

- Ayo Balapan “Ski” Lantai (Aktivitas 2.1) (halaman 89 pada naskah)

Ayo balapan ‘ski’ lantai! Permainan ini setidaknya terdiri atas empat orang. Bagilah menjadi dua tim. Pada setiap tim, tentukan satu orang sebagai penarik dan satu anak sebagai pembalap ‘ski lantai’. Carilah lantai yang licin dan gunakanlah alas kaki yang juga licin (atau kamu dapat menggunakan berbagai alas yang

licin) sehingga pembalap dapat mudah meluncur jika ditarik. Lakukanlah balapan ‘ski’ lantai dengan jarak tempuh yang telah disepakati. Ukurlah waktu yang diperlukan secara akurat selama bolak-balik lintasan dengan j menggunakan stopwatch 

Kamu dapat mengisi tabel 3.1 berikut ini!

Tabel 3.1 Data Percobaan Balap Ski Lantai Dengan Panjang Lintasan =…m

Dari tabel 3.1 di atas apakah kamu menemukan perbedaan antara pembalap ke-1 dan pembalap ke-2? Apakah daya keduanya sama besar?

Jika tidak variabel apa saja yang berpengaruh terhadap nilai daya?

Daya (P) atau dikenal juga dengan laju energi adalah besar total energi

yang dipergunakan dalam setiap detiknya. Secara matematika perumusannya dapat ditentukan dengan cara membagi besar usaha (W) dengan selang waktunya (t),

           

                (2)

Dengan

P = Daya dengan satuan (watt)

W = Energi dengan satuan (joule)

t = selang waktu yang diperlukan (sekon) Melalui persamaan (2). Kamu dapat menentukan daya dari masing-masing tim balap ‘ski’ lantai.