ii
iii PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan buku ini. Penulisan buku ini dilatarbelakangi oleh kebutuhan guru dalam menerapkan kurikulum merdeka belajar. Esensi kebijakan merdeka belajar adalah menggali potensi yang dimiliki oleh guru dan peserta didik untuk melakukan inovasi dan meningkatkan kualitas proses belajar mengajar secara mandiri. Upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi persoalan tersebut adalah dengan menerapkan model pembelajaran project based learning (PjBL). PjBL merupakan model pembalajaran dimana peserta didik mendapatkan pengalaman belajar secara langsung melalui kegiatan proyek untuk menciptakan sebuah produk tertentu. Model pembelajaran PjBL dapat mengkolaborasikan beberapa kemampuan peserta didik yakni kemampuan dalam bidang sains, matematika, dan literasi secara bersamaan. Kami menyadari bahwa modul ini jauh dari kesempurnaan, baik dari cara penulisan maupun isi yang terkandung di dalamnya. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sehingga kami dapat berkarya dengan lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga modul ini bermanfaat sebagaimana yang diharapkan. Jakarta, 5 Januari 2024 Penulis
iv DAFTAR ISI PRAKATA.......................................................................................................... iii TAHAPAN PROJECT BASED LEARNING (PjBL).......................................vi PROFIL PANCASILA......................................................................................vii PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL....................................................... viii TUJUAN DAN CAPAIAN PEMBELAJARAN..............................................ix PETA KONSEP (MIND MAP)...........................................................................x BAB I ENERGI BARU TERBARUKAN .........................................................1 1. ENERGI ALTERNATIF .................................................................................7 2. SEJARAH ENERGI ALTERNATIF ..............................................................8 3. ENERGI BARU TERBARUKAN .................................................................8 BAB II BENTUK-BENTUK ENERGI.............................................................9 1. ENERGI KIMIA...........................................................................................15 2. ENERGI KINETIK.......................................................................................16 3. ENERGI POTENSIAL GRAVITASI ...........................................................17 4. ENERGI PANAS (KALOR).........................................................................18 5. ENERGI LISTRIK........................................................................................19 BAB III PENGUKURAN PADA ENERGI (USAHA DAN DAYA) .............21 BAB IV HUKUM KEKEKALAN ENERGI DAN TRANSFORMASI ENERGI.............................................................................................................29 BAB V SUMBER-SUMBER ENERGI...........................................................37 1. ENERGI SURYA..........................................................................................44 2. ENERGI ANGIN ..........................................................................................47 3. ENERGI AIR ................................................................................................50 4. ENERGI GEOTHERMAL ...........................................................................51 BAB VI HAMBATAN YANG DIHADAPI MANUSIA DALAM PENCARIAN ENERGI ALTERNATIF .........................................................53 SOAL EVALUASI.............................................................................................60 EVALUASI KARAKTER PELAJAR PANCASILA.....................................69
v LAPORAN PROYEK.......................................................................................71 CONTOH POSTER..........................................................................................74 CONTOH INFOGRAFIS.................................................................................74 CONTOH MINDMAP ......................................................................................75 CONTOH VIDEO.............................................................................................75 CONTOH ALAT ...............................................................................................76 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................77 TENTANG PENULIS.......................................................................................79
vi TAHAPAN PROJECT BASED LEARNING (PjBL) Komponen Kegiatan Guru Kegiatan Siswa Ikon Menentukan pertanyaan mendasar (Start with essential question) Guru menyampaikan topik dan mengajukan pertanyaan tentang cara pemecahan masalah. Peserta didik mengajukan pertanyaan mendasar tentang apa yang harus dilakukan peserta didik terhadap topik atau pemecahan masalah. Menyusun perencanaan proyek (Design project) Guru memastikan setiap peserta didik dalam kelompok memilih dan mengetahui prosedur pembuatan proyek atau produk yang akan dihasilkan. Peserta didik berdiskusi menyusun rencana pembuatan proyek pemecahan masalah meliputi pembagian tugas, persiapan alat, bahan media, dan sumber yang dibutuhkan. Menyusun jadwal (Create schedule) Guru membuat kesepakatan dengan peserta didik tentang jadwal pembuatan proyek. Peserta didik me-nyusun jadwal penyelesaian proyek dengan memper-hatikan batas waktu yang telah ditentukan bersama. Memantau siswa dan kemajuan proyek (Monitoring the students and progress of project) Guru memantau keaktifan peserta didik selama melaksanakan proyek, memantau realisasi perkembangan dan membimbing peserta didik yang mengalami kesulitan. Peserta didik melakukan pembuatan proyek sesuai jadwal, mencatat setiap tahapan, men-diskusikan masalah yang muncul selama penyelesaian proyek dengan guru. Penilaian hasil (Assess the outcome) Guru berdiskusi tentang prototipe proyek, memantau keterlibatan peserta didik, dan mengukur ketercapaian standar. Peserta didik membahas kelayakan proyek yang telah dibuat dan membuat laporan produk/karya untuk dipaparkan kepada orang lain. Evaluasi Pengalaman (Evaluation the experience) Guru membimbing proses pemaparan proyek, menanggapi hasil, selanjutnya guru dan peserta didik merefleksi kesimpulan. Setiap peserta didik memaparkan laporan, peserta didik yang lain memberikan tanggapan dan bersama guru menyimpulkan hasil proyek.
vii PROFIL PANCASILA Komponen Kegiatan Siswa Ikon Beriman, bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa dan berakhlak mulia Peserta didik mampu mengagumi kebesaran Tuhan atas fenomenafenomena fisika (gejala alam) yang menakjubkan dan tersembunyi. Berkebhinekaan Global Peserta didik mampu menyusun jadwal dan mengerjakan proyek dengan saling bergotong royong untuk mencapai tujuan yang sama meskipun banyak per-bedaan pendapat. Bergotong-royong Peserta didik mampu bergotong royong dalam penyusunan proyek. Mandiri Peserta didik bekerja secara mandiri untuk mencapai hasil yang baik. Bernalar Kritis dan Kreatif Perserta didik mampu memaparkan laporan dengan pemikiran kritis dan kreatif.
viii PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ❖Bagi Peserta Didik Keberhasilan belajar dengan Flipbook Energi Terbarukan Kelas X Berbasis Project Based Learning (PjBL) ini tergantung dari kedisiplinan dan ketekunan Anda dalam memahami dan mematuhi langkah-langkah-langkah belajarnya. Pembelajaran dengan Modul ini dapat dilakukan secara mandiri atau kelompok baik di sekolah maupu di luar sekolah. Langkah-langkah dalam mempelajari Modul Pembelajaran Fisika Berbasis Project Based Learning (PjBL) Terintegrasi Budaya Lokal yaitu: 1. Baca dan pahami tujuan pembelajaran pada Flipbook Energi Terbarukan Kelas X Berbasis Project Based Learning (PjBL). 2. Lakukan setiap kegiatan pada modul dengan baik sesuai dengan petunjuk yang diberikan. 3. Perhatikan dan pelajari setiap uraian tahapan dan materi yang terdapat pada modul ini. 4. Jika semua materi telah selesai dipelajari dengan baik, Anda dapat mengerjakan soal evaluasi pada bagian akhir materi. ❖Peran Guru Guru dapat membantu dan membimbing peserta didik dalam menguasai materi, melakukan setiap tahap komponen PjBL dan aspek budaya lokal serta dalam mengerjakan proyek dan soal evaluasi jika peserta didik mengalami kesulitan. Guru memiliki peran penting untuk keberhasilan peserta didik dalam mempelajari materi Energi Terbarukan.
ix TUJUAN DAN CAPAIAN PEMBELAJARAN Tujuan Pembelajaran 10.1 Menerapkan konsep pengukuran dan metode ilmiah dengan melakukan penyelidikan sederhana, mengumpulkan data menggunakan alat ukur atau aplikasi teknologi yang tersedia, menganalisis data, menyimpulkan dan mengkomunikasikan hasil penyelidikannya baik secara lisan maupun tulisan. 10.2 Mengidentifikasi dan memprediksi masalah penerapan transfer serta transformasi energi yang penting bagi masyarakat industri modern, dampaknya bagi kehidupan manusia melalui diskusi, tayangan dan simulasi serta menyajikan laporannya. 10.3 Merancang alternatif solusi berupa produk kreatif sederhana untuk mengurangi penggunaan energi fosil dalam bidang energi alternatif terbarukan seperti energi tenaga surya atau energi biobaterai sesuai kondisi lingkungan sekitar, merang-kai produk, mengevaluasi produk serta mengkomunikasikannya dengan baik dan persuasif. Capaian Pembelajaran 1. Mengklasifikasikan bentuk-bentuk energi dasar. 2. Menganalisis bentuk energi yang terlibat pada penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. 3. Menganalisis keberlakuan Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada peristiwa yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. 4. Menemukan masalah ketersediaan energi yang ada di lingkungan sekitar tempat tinggal. 5. Menemukan potensi sumber energi yang ada di lingkungan sekitar tempat tinggal. 6. Merencanakan rancangan pembuatan alat atau prototipe penghasil energi sederhana sebagai solusi masalah ketersediaan energi. 7. Membuat alat atau prototipe penghasil energi sederhana. 8. Memperbaiki rancangan alat atau prototipe penghasil energi sederhana yang telah diujicobakan.
x PETA KONSEP (MIND MAP)
1 BAB I ENERGI BARU TERBARUKAN Menentukan Pertanyaan Mendasar (Start with Essential Question) Pada materi kali ini kita akan membahas tentang Energi Baru Terbarukan. Sebelum memasuki materi dan tahapan lainnya, ada beberapa pertanyaan mendasar mengenai Energi Baru Terbarukan di bawah ini: 1. Apa yang anda ketahui mengenai energi? 2. Mengapa diperlukan energi baru terbarukan? 3. Bagaimana cara menemukan energi terbarukan? Silakan kumpulkan jawaban menentukan pertanyaan mendasar pada tautan berikut ini. https://forms.gle/z19LotFXxjqwWWiA6
2 Menyusun Perencanaan Proyek (Design Project) Pada bagian ini, peserta didik akan diminta untuk menyusun perencanaan proyek. Pada tema energi terbarukan ini terdapat 3 proyek dengan pembagian sebagai berikut: 1. Satu kelas dibagi menjadi 3 kelompok dengan masing-masing proyek yaitu: • Kelompok 1 dengan proyek 1 Infografis Energi Alternatif • Kelompok 2 dengan proyek 2 Infografis Sejarah Energi Terbarukan • Kelompok 3 dengan proyek 3 Infografis Energi Baru Terbarukan 2. Setelah membagi kelompok untuk proyek waktu pembuatan proyek ditentukan oleh guru dan setiap kelompok menyiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan. 3. Peserta didik tidak hanya melakukan proyek saja, tetapi setiap kelompok setelah melakukan proyek membuat laporan sesuai format yang sudah ditentukan dan melakukan presentasi hasil proyek yang sudah dilaksanakan. Silakan isi susunan rencana proyek setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/HL1q9S9FbCBCb9DM9
3 Menyusun Jadwal (Create Schedule) Setiap kelompok akan diminta untuk membuat rekap kegiatan jadwal seperti pada tabel di bawah ini dan melaporkannya kepada guru untuk mendapatkan paraf guru. No. Tanggal Nama Anggota Kegiatan Paraf Guru 1. Kajian literatur mengenai proyek yang direncanakan 2. Pembagian kelompok dan diskusi tema proyek 3. Melakukan kegiatan proyek 4. Mencatat data percobaan dan melakukan analisis data 5. Membuat laporan kegiatan hasil proyek 6. Berkonsultasi dengan guru mengenai hasil kegiatan proyek 7. Membuat laporan dan memaparkan hasil kegiatan proyek di depan kelas Silakan isi susunan jadwal setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/cANy4kokxuih1S6TA
4 Memantau Siswa dan Kemajuan Proyek (Monitoring the Students & Progress of Project) Pada kegiatan ini setiap kelompok diminta untuk mencatat tahapan/prosedur proyek yang dilaksanakan seperti pada format dibawah dan mendiskusikan permasalahan yang ada selama penyelesaian proyek kepada guru. Tahapan/Prosedur Proyek JUDUL PROYEK 1. …………… 2. …………… 3. …………… Silakan isi catatan prosedur proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/4GrfzAkupN2yo2SPA
5 Penilaian Hasil (Assess the Outcome) Pada tahapan penilaian hasil, peserta didik diminta untuk membuat hasil kegiatan proyek bersama kelompok berupa laporan dengan format yang terdiri sebagai berikut: 1. Pada halaman awal halaman berupa cover 2. Sistematika laporan terdiri dari: a. Judul Proyek b. Tujuan Proyek c. Dasar Teori d. Prosedur Proyek e. Hasil Percobaan f. Analisis Data g. Pembahasan h. Simpulan i. Daftar Pustaka 3. Penulisan laporan menggunakan ketentuan: a. Kertas yang digunakan berukuran A4. b. Margin atas dan kiri 4 cm serta bawah dan kanan 3 cm c. Font yang digunakan Times New Roman (TNR) dengan size 12. d. Menggunakan spasi 1,5. Silakan isi laporan proyek setiap kelompok sesuai dengan format pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/yDJ15rLUgra8UPNh8
6 Evaluasi Pengalaman (Evaluation the Experience) PENILAIAN TANGGAPAN DAN KESIMPULAN PROYEK Kelompok 1: Kelompok 2: Kelompok 3: Silakan isi evaluasi pengalaman berupa tanggapan dan kesimpulan proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/tkcypg2e5QqKRFMY6
7 Gambar 1.1 Ilustrasi BBM Sumber: kinerjaekselen.co ENERGI ALTERNATIF Energi alternatif merupakan energi yang digunakan dengan tujuan untuk menggantikan bahan bakar konvensional dan mengurangi penggunaan bahan bakar hidrokarbon yang dapat mengakibatkan kerusakan lingkungan akibat emisi karbon dioksida yang tinggi. Misal, pada kendaraan yang setiap hari kita gunakan membutuhkan energi untuk bisa bergerak yaitu menggunakan bahan bakar minyak (BBM). Mungkin banyak yang mengira bahwa BBM yang saat ini kita gunakan bukanlah jenis energi alternatif. Padahal BBM merupakan jenis energi alternatif. Dahulu manusia menggunakan minyak ikan paus sebagai BBM, bayangkan setiap harinya terdapat ikan-ikan paus mati untuk diambil minyaknya guna sebagai bahan bakar. Seiring dengan berkembangnya waktu akhirnya manusia mampu menemukan energi alternatif minyak ikan paus, yakni minyak dari fosil. Akhirnya minyak ikan paus digantikan dengan minyak fosil. Akhirakhir ini minyak dari fosil mulai menipis, dan akhirnya ditemukan lagi energi alternatif lain contohnya saja energi matahari. Energi alternatif merupakan nama lain dari energi terbarukan. Energi terbarukan adalah bentuk energi yang didapatkan dari sumber daya alam seperti matahari, angin, hujan, dan air pasang. Sumber energi alternatif merupakan energi yang ramah bagi lingkungan serta tidak memberikan dampak negatif terhadap pemanasan global dan juga perubahan iklim yang diakibatkan oleh kandungan karbon dioksida yang tinggi. Energi alternatif juga menjadi salah satu solusi untuk mewujudkan ketahanan energi nasional.
8 Gambar 1.2 Ilustrasi Energi Baru Terbarukan Sumber: katadata.co.id SEJARAH ENERGI ALTERNATIF Energi alternatif atau energi terbarukan dikenal sekitar tahun 1970-an dengan tujuan sebagai upaya untuk membuat suatu inovasi agar energi tidak cepat habis dan untuk membantu mengimbangi pengembangan energi yang berbahan bakar nuklir dan fosil. Berdasarkan faktor ekonomi, hadirnya sumber energi bertujuan untuk menggantikan sumber energi yang lama yang semakin langka dan mahal, tidak ekonomis, dan tidak bisa didapatkan kembali. ENERGI BARU TERBARUKAN Energi Baru Terbarukan (EBT) merupakan energi alternatif terbaik untuk mengantisipasi ketersediaan energi fosil yang semakin menipis. Energi terbarukan merupakan energi yang berasal dari sumber energi terbarukan. Sumber energi terbarukan ialah sumber energi yang dihasilkan dari sumber daya energi yang berkelanjutan, jika dikelola dengan baik, antara lain panas bumi, angin, bioenergi, sinar matahari, aliran dan terjunan air, serta gerakan dan perbedaan suhu lapisan laut. Sedangkan menurut Soleha, dkk (2022) Energi Baru dan Terbarukan (EBT) menjadi salah satu pilihan pasokan energi sebab rendah emisi dalam mempengaruhi kerusakan lingkungan, juga memastikan perlindungan energi di masa yang akan datang. Energi baru terbarukan (EBT) berupaya untuk mengurangi pemakaian energi fosil dan mewujudkan energi yang bersih atau ramah lingkungan. https://youtu.be/k05nVXyUuqg
9 BAB II BENTUK-BENTUK ENERGI Menentukan Pertanyaan Mendasar (Start with Essential Question) Pada materi kali ini kita akan membahas tentang Bentuk-Bentuk Energi. Sebelum memasuki materi dan tahapan lainnya, ada beberapa pertanyaan mendasar mengenai Bentuk-Bentuk Energi di bawah ini: 1. Apa saja yang anda ketahui mengenai bentuk-bentuk energi? 2. Jelaskan mengenai bentuk energi yang anda ketahui! 3. Menurut anda, bentuk energi apa yang mudah dijumpai pada lingkungan sekitar? Silakan kumpulkan jawaban menentukan pertanyaan mendasar pada tautan berikut ini. https://forms.gle/z19LotFXxjqwWWiA6
10 Menyusun Perencanaan Proyek (Design Project) Pada bagian ini, peserta didik akan diminta untuk menyusun perencanaan proyek. Pada tema energi terbarukan ini terdapat 3 proyek dengan pembagian sebagai berikut: 1. Satu kelas dibagi menjadi 3 kelompok dengan masing-masing proyek yaitu: • Kelompok 1 dengan proyek 1 Mindmap Energi Kimia • Kelompok 2 dengan proyek 2 Mindmap Energi Potensial Gravitasi • Kelompok 3 dengan proyek 3 Mindmap Energi Listrik 2. Setelah membagi kelompok untuk proyek waktu pembuatan proyek ditentukan oleh guru dan setiap kelompok menyiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan. 3. Peserta didik tidak hanya melakukan proyek saja, tetapi setiap kelompok setelah melakukan proyek membuat laporan sesuai format yang sudah ditentukan dan melakukan presentasi hasil proyek yang sudah dilaksanakan. Silakan isi susunan rencana proyek setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/HL1q9S9FbCBCb9DM9
11 Menyusun Jadwal (Create Schedule) Setiap kelompok akan diminta untuk membuat rekap kegiatan jadwal seperti pada tabel di bawah ini dan melaporkannya kepada guru untuk mendapatkan paraf guru. No. Tanggal Nama Anggota Kegiatan Paraf Guru 1. Kajian literatur mengenai proyek yang direncanakan 2. Pembagian kelompok dan diskusi tema proyek 3. Melakukan kegiatan proyek 4. Mencatat data percobaan dan melakukan analisis data 5. Membuat laporan kegiatan hasil proyek 6. Berkonsultasi dengan guru mengenai hasil kegiatan proyek 7. Membuat laporan dan memaparkan hasil kegiatan proyek di depan kelas Silakan isi susunan jadwal setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/cANy4kokxuih1S6TA
12 Memantau Siswa dan Kemajuan Proyek (Monitoring the Students & Progress of Project) Pada kegiatan ini setiap kelompok diminta untuk mencatat tahapan/prosedur proyek yang dilaksanakan seperti pada format dibawah dan mendiskusikan permasalahan yang ada selama penyelesaian proyek kepada guru. Tahapan/Prosedur Proyek JUDUL PROYEK 1. …………… 2. …………… 3. …………… Silakan isi catatan prosedur proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/4GrfzAkupN2yo2SPA
13 Penilaian Hasil (Assess the Outcome) Pada tahapan penilaian hasil, peserta didik diminta untuk membuat hasil kegiatan proyek bersama kelompok berupa laporan dengan format yang terdiri sebagai berikut: 1. Pada halaman awal halaman berupa cover 2. Sistematika laporan terdiri dari: a. Judul Proyek b. Tujuan Proyek c. Dasar Teori d. Prosedur Proyek e. Hasil Percobaan f. Analisis Data g. Pembahasan h. Simpulan i. Daftar Pustaka 3. Penulisan laporan menggunakan ketentuan: a. Kertas yang digunakan berukuran A4. b. Margin atas dan kiri 4 cm serta bawah dan kanan 3 cm c. Font yang digunakan Times New Roman (TNR) dengan size 12. d. Menggunakan spasi 1,5. Silakan isi hasil kegiatan proyek setiap kelompok sesuai dengan format pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/yDJ15rLUgra8UPNh8
14 Evaluasi Pengalaman (Evaluation the Experience) PENILAIAN TANGGAPAN DAN KESIMPULAN PROYEK Kelompok 1: Kelompok 2: Kelompok 3: Silakan isi evaluasi pengalaman berupa tanggapan dan kesimpulan proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/tkcypg2e5QqKRFMY6
15 Gambar 2.1 Contoh Energi Kimia Sumber: kumparan.com ENERGI KIMIA Energi kimia merupakan energi yang berasal dari makanan yang dilepaskan oleh reaksi kimia yang ada dalam tubuh manusia. Energi ini membuat manusia dapat melakukan berbagai jenis kegiatannya. Hal tersebut juga berlaku pada bahan bakar minyak dan gas yang menyebabkan transfer energi saat pembakaran mesin sehingga mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh sumber energi pada energi kimia seperti makanan, bahan bakar, dan baterai yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi kimia adalah energi yang dihasilkan karena adanya interaksi elektron, yaitu dua atom atau lebih dan atau molekul-molekul berkombinasi membentuk senyawa kimia yang stabil (Usman et al, 2017). Pada beberapa reaksi kimia energi panas diserap dan reaksi ini disebut reaksi endotermis. Sumber energi panas yang paling penting dan banyak dikenal dalam kehidupan manusia saat ini adalah reaksi kimia eksotermis yang dikenal dengan pembakaran yang melibatkan bahan bakar dan oksigen (UPLIFT, 2014). Energi kimia hanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan (Yuliyana, 2016).
16 Gambar 2.2 Contoh Energi Kinetik Sumber: halodoc.com ENERGI KINETIK Energi kinetik biasanya dimiliki oleh setiap benda yang bergerak. Semakin cepat suatu benda bergerak, maka semakin besar pula energi kinetiknya. Misal pada gerakan palu yang menancapkan paku ke sebatang kayu, terjadi perpindahan energi kinetik dari palu yang bergerak menjadi bentukbentuk energi lain. Dalam sudut pandang energi terbarukan, energi kinetik ini dapat dimanfaatkan dalam menghasilkan listrik dengan memanfaatkan energi kinetik yang dapat memutar dinamo sehingga menghasilkan listrik. Pemanfaatan energi terbarukan dengan memanfaatkan kinetik atau benda bergerak memiliki kelebihan berupa daya yang tidak terbatas selagi sumber gerak terus bergerak. Energi kinetik merupakan energi alternatif yang ramah lingkungan. Semakin cepat putaran maka akan semakin besar pula daya yang didapatkan. Secara matematis, dinyatakan dengan persamaan: = 1 2 2 Keterangan: = energi kinetik (J) = massa benda (kg) = kecepatan benda (m/s) Untuk menentukan energi kinetik dari suatu benda, diperlukan informasi massa benda dan kecepatan benda. Kecepatan benda dinyatakan dengan persamaan: = ∆ ∆
17 Gambar 2.3 Contoh Energi Potensial Gravitasi Sumber: kejarcita.id Keterangan: ∆ = perpindahan benda (m) ∆ = selang waktu (s) ENERGI POTENSIAL GRAVITASI Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda karena posisinya terhadap permukaan bumi. Benda pada ketinggian tertentu di atas permukaan bumi memiliki energi yang disimpan dalam bentuk energi potensial gravitasi. Energi ini siap diubah atau ditransfer menjadi energi lain. Besar energi potensial ditentukan oleh posisi ketinggian benda terhadap permukaan bumi, massa benda, dan percepatan gravitasi bumi. Semakin tinggi letak suatu benda di atas permukaan bumi, maka semakin besar energi potensial gravitasinya. Selain energi potensial gravitasi, ada pula energi potensial elastis. Usaha harus dilakukan untuk menekan atau meregangkan pegas atau bahan elastis dan energi ditransfer menjadi energi potensial lalu disimpan dalam bentuk energi regangan (energi potensial elastis). Jika ketapel dilepaskan, energi regangannya energi akan ditransfer ke proyektil. Besaran pada energi potensial adalah: = . . ℎ Keterangan: = energi potensial gravitasi (J) = massa benda (kg) = percepatan gravitasi (10 / 2 ) ℎ = posisi benda pada ketinggian tertentu (m)
18 Gambar 2.4 Contoh Energi Panas Sumber: electrolux.co.id ENERGI PANAS (KALOR) Energi panas adalah energi yang paling umum digunakan sebagai bentuk akhir dari perubahan bentuk-bentuk energi. Energi panas akan mengalir jika mendapatkan perbedaan suhu antara dua benda. Energi panas disebut juga energi geotermal yang merupakan bentuk energi dasar, yaitu semua energi yang dapat dikonversi secara penuh menjadi energi panas. Sebaliknya, pengkonversian dari energi termal ke energi lain dibatasi oleh Hukum Termodinamika Kedua. Secara matematis, kalor dinyatakan dengan persamaan berikut ini: = ∆ Keterangan: = kalor (J) = massa benda (kg) = kalor jenis (J/kg.K) ∆ = perubahan suhu (K)
19 Gambar 2.5 Contoh Energi Listrik Sumber: kalderanews.com ENERGI LISTRIK Energi listrik merupakan hasil yang didapatkan dari transfer energi pembangkit listrik dan juga dari dalam baterai. Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain. Besarnya energi listrik yang digunakan pada peralatan listrik sebanding dengan hasil kali antara tegangan listrik (V), arus listrik (I), dan Jika ditulis dalam persamaan matematis: = .. Pada persamaan tersebut, berlaku Hukum Ohm: = . Keterangan: = energi listrik (J) = beda potensial atau tegangan listrik (volt) = kuat arus listrik (A) = hambatan listrik (ohm) = selang waktu (s) Energi listrik adalah energi yang berkaitan dengan jumlah arus elektron, yang dinyatakan dalam satuan watt-jam atau kilo watt-jam. Bentuk transisi dari energi listrik aliran elektronnya melalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan elektromagnetik yang merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan elektron pada pelatpelat kapasitor. Energi medan listrik ekuivalen dengan medan elektromagnetik
20 yang sama dengan energi yang berkaitan dengan medan magnet yang timbul akibat aliran elektron melalui kumparan induksi. https://youtu.be/I4bDB9o0LrU
21 BAB III PENGUKURAN PADA ENERGI (USAHA DAN DAYA) Menentukan Pertanyaan Mendasar (Start with Essential Question) Pada materi kali ini kita akan membahas tentang Pengukuran Pada Energi (Usaha dan Daya). Sebelum memasuki materi dan tahapan lainnya, ada beberapa pertanyaan mendasar mengenai Pengukuran Pada Energi (Usaha dan Daya) di bawah ini: 1. Bagaimana hubungan antara konsep energi dengan usaha dan daya? 2. Mengapa usaha dan daya saling berkaitan? 3. Sebutkan contoh dari hubungan energi dengan usaha dan daya pada kehidupan sehari-hari! Silakan kumpulkan jawaban menentukan pertanyaan mendasar pada tautan berikut ini. https://forms.gle/z19LotFXxjqwWWiA6
22 Menyusun Perencanaan Proyek (Design Project) Pada bagian ini, peserta didik akan diminta untuk menyusun perencanaan proyek. Pada tema energi terbarukan ini terdapat 3 proyek dengan pembagian sebagai berikut: 1. Satu kelas dibagi menjadi 3 kelompok dengan masing-masing proyek yaitu: • Kelompok 1 dengan proyek 1 Poster Tentang Usaha • Kelompok 2 dengan proyek 2 Poster Tentang Daya • Kelompok 3 dengan proyek 3 Poster Tentang Contoh Usaha dan Daya 2. Setelah membagi kelompok untuk proyek waktu pembuatan proyek ditentukan oleh guru dan setiap kelompok menyiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan. 3. Peserta didik tidak hanya melakukan proyek saja, tetapi setiap kelompok setelah melakukan proyek membuat laporan sesuai format yang sudah ditentukan dan melakukan presentasi hasil proyek yang sudah dilaksanakan. Silakan isi susunan rencana proyek setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/HL1q9S9FbCBCb9DM9
23 Menyusun Jadwal (Create Schedule) Setiap kelompok akan diminta untuk membuat rekap kegiatan jadwal seperti pada tabel di bawah ini dan melaporkannya kepada guru untuk mendapatkan paraf guru. No. Tanggal Nama Anggota Kegiatan Paraf Guru 1. Kajian literatur mengenai proyek yang direncanakan 2. Pembagian kelompok dan diskusi tema proyek 3. Melakukan kegiatan proyek 4. Mencatat data percobaan dan melakukan analisis data 5. Membuat laporan kegiatan hasil proyek 6. Berkonsultasi dengan guru mengenai hasil kegiatan proyek 7. Membuat laporan dan memaparkan hasil kegiatan proyek di depan kelas Silakan isi susunan jadwal setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/cANy4kokxuih1S6TA
24 Memantau Siswa dan Kemajuan Proyek (Monitoring the Students & Progress of Project) Pada kegiatan ini setiap kelompok diminta untuk mencatat tahapan/prosedur proyek yang dilaksanakan seperti pada format dibawah dan mendiskusikan permasalahan yang ada selama penyelesaian proyek kepada guru. Tahapan/Prosedur Proyek JUDUL PROYEK 1. …………… 2. …………… 3. …………… Silakan isi catatan prosedur proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/4GrfzAkupN2yo2SPA
25 Penilaian Hasil (Assess the Outcome) Pada tahapan penilaian hasil, peserta didik diminta untuk membuat hasil kegiatan proyek bersama kelompok berupa laporan dengan format yang terdiri sebagai berikut: 1. Pada halaman awal halaman berupa cover 2. Sistematika laporan terdiri dari: a. Judul Proyek b. Tujuan Proyek c. Dasar Teori d. Prosedur Proyek e. Hasil Percobaan f. Analisis Data g. Pembahasan h. Simpulan i. Daftar Pustaka 3. Penulisan laporan menggunakan ketentuan: a. Kertas yang digunakan berukuran A4. b. Margin atas dan kiri 4 cm serta bawah dan kanan 3 cm c. Font yang digunakan Times New Roman (TNR) dengan size 12. d. Menggunakan spasi 1,5. Silakan isi hasil kegiatan proyek setiap kelompok sesuai dengan format pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/yDJ15rLUgra8UPNh8
26 Evaluasi Pengalaman (Evaluation the Experience) PENILAIAN TANGGAPAN DAN KESIMPULAN PROYEK Kelompok 1: Kelompok 2: Kelompok 3: Silakan isi evaluasi pengalaman berupa tanggapan dan kesimpulan proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/tkcypg2e5QqKRFMY6
27 Sebuah mobil yang sedang bergerak dapat dikatakan melakukan usaha karena adanya gaya penggerak dari mesin yang menyebabkan perpindahan. Segala sesuatu yang dapat melakukan usaha berarti memiliki energi. Dengan kata lain energi adalah suatu kemampuan untuk melakukan usaha. Sumber energi pada mobil yang bergerak berasa dari bahan bakarnya. Dalam hal ini pengertian usaha dalam Fisika berbeda dengan usaha yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Usaha dapat dihasilkan oleh gaya yang konstan, dan juga gaya yang tidak konstan. Besarnya usaha merupakan hasil dari perkalian skalar antara gaya dan perpindahan, yang secara matematis sebagai berikut: = × Keterangan: = usaha (J) = gaya (N) = perpindahan (m) Satuan dari energi sama dengan usaha yaitu Joule (J). Namun, dalam kehidupan sehari-hari, satuan energi sering dinyatakan dalam kalori (kal) yang dimana setara dengan 4,2 J untuk sumber energi dari makanan dan satuan daya dinyatakan dalam kWh untuk sumber energi listrik. Sedangkan daya didefinisikan sebagai kecepatan melakukan usaha atau kemampuan untuk Gambar 3.1 Ilustrasi Hubungan Antara Energi Terhadap Usaha dan Daya Sumber: otomania.gridoto.com
28 melakukan usaha tiap satuan waktu. Misal, sebuah mesin mobil melakukan usaha sebesar 500 J selama 10 s, daya yang dihasilkan adalah sebesar 50 W. https://youtu.be/jIVmThYqW3M
29 BAB IV HUKUM KEKEKALAN ENERGI DAN TRANSFORMASI ENERGI Menentukan Pertanyaan Mendasar (Start with Essential Question) Pada materi kali ini kita akan membahas tentang Hukum Kekekalan Energi dan Transformasi Energi. Sebelum memasuki materi dan tahapan lainnya, ada beberapa pertanyaan mendasar mengenai Hukum Kekekalan Energi dan Transformasi Energi di bawah ini: 1. Apa yang anda ketahui mengenai hukum kekekalan energi? 2. Apa yang anda ketahui mengenai transformasi energi? 3. Sebutkan contoh dari hukum kekekalan energi! Silakan kumpulkan jawaban menentukan pertanyaan mendasar pada tautan berikut ini. https://forms.gle/z19LotFXxjqwWWiA6
30 Menyusun Perencanaan Proyek (Design Project) Pada bagian ini, peserta didik akan diminta untuk menyusun perencanaan proyek. Pada tema energi terbarukan ini terdapat 3 proyek dengan pembagian sebagai berikut: 1. Satu kelas dibagi menjadi 3 kelompok dengan masing-masing proyek yaitu: • Kelompok 1 dengan proyek 1 Praktikum Kekekalan Energi • Kelompok 2 dengan proyek 2 Pembuatan Kipas Angin Sederhana • Kelompok 3 dengan proyek 3 Praktikum Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi 2. Setelah membagi kelompok untuk proyek waktu pembuatan proyek ditentukan oleh guru dan setiap kelompok menyiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan. 3. Peserta didik tidak hanya melakukan proyek saja, tetapi setiap kelompok setelah melakukan proyek membuat laporan sesuai format yang sudah ditentukan dan melakukan presentasi hasil proyek yang sudah dilaksanakan. Silakan isi susunan rencana proyek setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/HL1q9S9FbCBCb9DM9
31 Menyusun Jadwal (Create Schedule) Setiap kelompok akan diminta untuk membuat rekap kegiatan jadwal seperti pada tabel di bawah ini dan melaporkannya kepada guru untuk mendapatkan paraf guru. No. Tanggal Nama Anggota Kegiatan Paraf Guru 1. Kajian literatur mengenai proyek yang direncanakan 2. Pembagian kelompok dan diskusi tema proyek 3. Melakukan kegiatan proyek 4. Mencatat data percobaan dan melakukan analisis data 5. Membuat laporan kegiatan hasil proyek 6. Berkonsultasi dengan guru mengenai hasil kegiatan proyek 7. Membuat laporan dan memaparkan hasil kegiatan proyek di depan kelas Silakan isi susunan jadwal setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/cANy4kokxuih1S6TA
32 Memantau Siswa dan Kemajuan Proyek (Monitoring the Students & Progress of Project) Pada kegiatan ini setiap kelompok diminta untuk mencatat tahapan/prosedur proyek yang dilaksanakan seperti pada format dibawah dan mendiskusikan permasalahan yang ada selama penyelesaian proyek kepada guru. Tahapan/Prosedur Proyek JUDUL PROYEK 1. …………… 2. …………… 3. …………… Silakan isi catatan prosedur proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/4GrfzAkupN2yo2SPA
33 Penilaian Hasil (Assess the Outcome) Pada tahapan penilaian hasil, peserta didik diminta untuk membuat hasil kegiatan proyek bersama kelompok berupa laporan dengan format yang terdiri sebagai berikut: 1. Pada halaman awal halaman berupa cover 2. Sistematika laporan terdiri dari: a. Judul Proyek b. Tujuan Proyek c. Dasar Teori d. Prosedur Proyek e. Hasil Percobaan f. Analisis Data g. Pembahasan h. Simpulan i. Daftar Pustaka 3. Penulisan laporan menggunakan ketentuan: a. Kertas yang digunakan berukuran A4. b. Margin atas dan kiri 4 cm serta bawah dan kanan 3 cm c. Font yang digunakan Times New Roman (TNR) dengan size 12. d. Menggunakan spasi 1,5. Silakan isi hasil kegiatan proyek setiap kelompok sesuai dengan format pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/yDJ15rLUgra8UPNh8
34 Evaluasi Pengalaman (Evaluation the Experience) PENILAIAN TANGGAPAN DAN KESIMPULAN PROYEK Kelompok 1: Kelompok 2: Kelompok 3: Silakan isi evaluasi pengalaman berupa tanggapan dan kesimpulan proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/tkcypg2e5QqKRFMY6
35 Energi bersifat kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya (transformasi). Energi alam semesta adalah tetap, sehingga energi yang terlibat dalam suatu proses kimia dan fisika hanya merupakan perpindahan atau perubahan bentuk energi. Contoh perubahan energi: 1. Energi radiasi diubah menjadi energi panas. 2. Energi potensial diubah menjadi energi listrik. 3. Energi kimia menjadi energi listrik. Sebenarnya, energi menunjukkan cara alam mempertahankan ‘nilainya’. Misal, pada buah apel yang jatuh dari pohon, nilai energi mekanik apel pada posisi A akan sama dengan nilai energi apel mekanik pada posisi B, namun bentuk energinya berubah. Maka, pada peristiwa jatuhnya apel ke tanah ini berlaku Hukum Kekekalan Energi yang berbunyi: “Energi bersifat kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi dapat berubah bentuk” Pernyataan tersebut dinyatakan secara sederhana dengan persamaan berikut ini: = ℎ Sehingga yang terjadi pada apel jatuh sebenarnya adalah sebagai berikut: = ℎ = + = + + 0 = 0 + = Jadi, pada peristiwa apel jatuh tersebut, energi potensial berubah bentuk menjadi energi kinetik. Perubahan bentuk energi seperti yang dialami oleh apel jatuh biasanya disebut dengan istilah konversi energi. Konversi energi dimanfaatkan manusia untuk menunjang pekerjaan manusia dalam memenuhi kebutuhannya sehari-hari.
36 Gambar 4.1 Ilustrasi Dribble Bola Basket Sumber: pontianak.tribunnews.com Namun, dalam kenyataannya dalam konversi energi, energi akhir yang dihasilkan tidak seluruhnya terkonversi dalam bentuk energi yang diharapkan, sehingga energi akhir yang dihasilkan bisa terdiri atas dua, yaitu energi yang diharapkan atau energi yang tidak diharapkan. Misalnya ketika menjatuhkan bola basket ke lantai seperti pada gambar 4.1. Ketika bola berbenturan dengan lantai, timbul suara benturan bola dengan lantai, setelah itu bola memantul ke arah semula namun tidak mencapai ketinggian awalnya. Seberapa efektif energi yang dapat dimanfaatkan dinyatakan dalam persentase perbandingan antara energi yang dihasilkan dengan energi yang diterima atau biasa disebut dengan istilah efisiensi. Secara sederhana, efisiensi dinyatakan dalam persamaan berikut ini. = ℎ × 100% Keterangan: = efisensi energi (%) ℎ = energi yang dihasilkan (J) = energi yang diterima (J) https://youtu.be/Pw9vbolNBXo
37 BAB V SUMBER-SUMBER ENERGI Menentukan Pertanyaan Mendasar (Start with Essential Question) Pada materi kali ini kita akan membahas tentang Sumber-Sumber Energi. Sebelum memasuki materi dan tahapan lainnya, ada beberapa pertanyaan mendasar mengenai Sumber-Sumber Energi di bawah ini: 1. Apa yang anda ketahui mengenai sumber energi? 2. Apa perbedaan energi terbarukan dan energi tak terbarukan? 3. Menurut anda sumber energi seperti apa yang mudah ditemui pada lingkungan sekitar? Silakan kumpulkan jawaban menentukan pertanyaan mendasar pada tautan berikut ini. https://forms.gle/z19LotFXxjqwWWiA6
38 Menyusun Perencanaan Proyek (Design Project) Pada bagian ini, peserta didik akan diminta untuk menyusun perencanaan proyek. Pada tema energi terbarukan ini terdapat 3 proyek dengan pembagian sebagai berikut: 1. Satu kelas dibagi menjadi 3 kelompok dengan masing-masing proyek yaitu: • Kelompok 1 dengan proyek 1 Video Energi Surya • Kelompok 2 dengan proyek 2 Video Energi Angin • Kelompok 3 dengan proyek 3 Video Energi Air 2. Setelah membagi kelompok untuk proyek waktu pembuatan proyek ditentukan oleh guru dan setiap kelompok menyiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan. 3. Peserta didik tidak hanya melakukan proyek saja, tetapi setiap kelompok setelah melakukan proyek membuat laporan sesuai format yang sudah ditentukan dan melakukan presentasi hasil proyek yang sudah dilaksanakan. Silakan isi susunan rencana proyek setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/HL1q9S9FbCBCb9DM9
39 Menyusun Jadwal (Create Schedule) Setiap kelompok akan diminta untuk membuat rekap kegiatan jadwal seperti pada tabel di bawah ini dan melaporkannya kepada guru untuk mendapatkan paraf guru. No. Tanggal Nama Anggota Kegiatan Paraf Guru 1. Kajian literatur mengenai proyek yang direncanakan 2. Pembagian kelompok dan diskusi tema proyek 3. Melakukan kegiatan proyek 4. Mencatat data percobaan dan melakukan analisis data 5. Membuat laporan kegiatan hasil proyek 6. Berkonsultasi dengan guru mengenai hasil kegiatan proyek 7. Membuat laporan dan memaparkan hasil kegiatan proyek di depan kelas Silakan isi susunan jadwal setiap kelompok beserta nama anggota pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/cANy4kokxuih1S6TA
40 Memantau Siswa dan Kemajuan Proyek (Monitoring the Students & Progress of Project) Pada kegiatan ini setiap kelompok diminta untuk mencatat tahapan/prosedur proyek yang dilaksanakan seperti pada format dibawah dan mendiskusikan permasalahan yang ada selama penyelesaian proyek kepada guru. Tahapan/Prosedur Proyek JUDUL PROYEK 1. …………… 2. …………… 3. …………… Silakan isi catatan prosedur proyek setiap kelompok pada tautan di bawah ini. https://forms.gle/4GrfzAkupN2yo2SPA