LKPD USAHA DAN ENERGI BARU

LKPD FISIKA

BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING

USAHA DAN ENERGI

Arum Wulandari (21326251033)
Nunung Setiati (21326251027)
Maria F. Tunga (21326251025)

Untuk SMA/MA
Kelas X
Kurikulum 2013

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2022

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

LKPD Fisika dengan Model Problem
Based Learning pada Pokok Bahasan

Usaha dan Energi

untuk SMA/MA Kelas X Kurikulum 2013

Identitas Pengguna

Nama :

NISN :

Kelas :

Sekolah :

i

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat,
rahmat dan anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan LKPD Fisika dengan Model
Problem Based Learning pada Pokok Bahasan Usaha dan Energi. LKPD ini disusun
berdasarkan Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar dengan menggunakan Kurikulum
2013 untuk Sekolah Menengah Atas (SMA) dan Madrasah Aliyah (MA) Kelas X.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Jumadi, M.Pd. selaku dosen
pembimbing yang telah memberikan masukkan dan bimbingan selama proses
penyusunan LKPD pada materi Usaha dan Energi ini dan kepada seluruh pihak yang telah
membantu dalam penyusunan LKPD ini baik secara langsung maupun tidak.

LKPD ini dibuat dengan model Problem Based Learning, dengan model ini
diharapkan siswa dapat memahami materi secara mandiri, menemukan konsep dan
menyelesaikan masalah selama proses pembelajaran sesuai dengan arahan dari penulis
di dalam LKPD ini. Selain itu, LKPD ini dilengkapi dengan berbagai gambar dan warna
yang menarik dengan harapan dapat membantu siswa untuk lebih mudah memahami
materi dan tertarik terhadap materi yang disajikan dalam LKPD.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa LKPD ini masih jauh dari kesempurnaan.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk
penyempurnaan LKPD ini.

Yogyakarta, Maret 2022

Penulis

ii

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

DAFTAR ISI

Sampul Dalam................................................................................................................................. i
Kata Pengantar .............................................................................................................................. ii
Daftar Isi ........................................................................................................................................ iii
Deskripsi LKPD ............................................................................................................................ iv
Petunjuk Penggunaan LKPD ....................................................................................................... v
Standar Isi...................................................................................................................................... vi
Peta Konsep ................................................................................................................................ viii
USAHA

Identifikasi Masalah ........................................................................................................ 1
Penyelidikan ...................................................................................................................... 9
ENERGI
Identifikasi Masalah ......................................................................................................15
Penyelidikan ....................................................................................................................22
Kegiatan 1 ........................................................................................................................23
Kegiatan 2 ........................................................................................................................26
Daftar Pustaka ............................................................................................................................31

iii

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

DESKRIPSI LKPD

LKPD ini adalah Lembar Kerja Peserta Didik yang menggunakan simulasi virtual
laboratorium Phet Colorado sebagai media praktikum dan memanfaatkan media anylip
untuk menampilkan LKPD ini. LKPD Fisika ini membahas tentang materi Usaha dan
Energi untuk peserta didik kelas X SMA/MA. LKPD menggunakan model pembelajaran
Problem Based Learning ini berfungsi sebagai salah satu media dan bahan ajar yang
diharapkan dapat mempermudah peserta didik untuk memahami materi yang
disampaikan. Dalam LKPD ini berisi kompetensi yang akan dicapai, peta konsep,
ringkasan materi yang berisi tentang konsep fisika dalam materi Usaha dan Energi,
kegiatan eksperimen dengan bantuan simulasi virtual laboratorium Phet Colorado dan
terdapat beberapa tantangan serta bagian penyelidikan yang harus diselesaikan peserta
didik.

iv

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

PETUNJUK PENGGUNAAN LKPD

1. Bagi Guru
Guru dapat mengarahkan peserta didik untuk mempelajari LKPD di rumah secara
mandiri untuk memperdalam pemahaman materi Usaha dan Energi.

2. Bagi Peserta Didik
a. LKPD ini dapat digunakan secara mandiri atau bersama kelompok.
b. Keberhasilan LKPD ini bergantung pada ketekunan masing-masing peserta
didik.
c. Baca dan pahami setiap tujuan pembelajaran pada setiap kegiatan belajar!
d. Pahami setiap konsep dan contoh yang disajikan dalam uraian materi pada
kegiatan belajar dengan baik!
e. Kerjakan setiap tantangan, penyelidikan dan kegiatan sesuai dengan petunjuk
yang telah disusun dan direncanakan penulis!
f. Catatlah setiap kesulitan yang Anda alami selama mempelajari dan
melaksanakan kegiatan belajar dalam LKPD ini! Tanyakan kesulitan tersebut
kepada guru!

v

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

STANDAR ISI

Kompetensi Inti

KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
KI 2 : Menunjukan perilaku jujur, disiplin, tanggung-jawab, peduli, (gotong royong,

kerja sama, toleransi, damai), santun responsive dan pro-aktif dan
menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan
bangsa dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam
serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.
KI 3 :Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan factual, konseptual,
prosedural, dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya dan humaniora
dengan wawasan kemanusian, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban
terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan kajian prosedural pada
bidang kajian yang spesifik sesuai bakat dan minatnya untuk memecahkan
masalah.
KI 4 : Mengolah, menalar dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstak
terkait dengan pengembangan diri yang dipelajarinya di sekolah secara
mandiri dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.

Kompetensi Dasar

3.9 Menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja) dan
perubahan energi, hukum kekekalan energi, serta penerapannya dalam
peristiwa sehari-hari.

4.9 Menerapkan metode ilmiah untuk mengajukan gagasan penyelesaian
masalah gerak dalam kehidupan sehari-hari, yang berkaitan dengan konsep
energi, usaha (kerja) dan hukum kekekalan energi.

vi

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Indikator Pencapaian Kompetensi

3.9.1 Mengamati usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari
3.9.2 Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan
3.9.3 Mendiskusikan tentang energi kinetik, energi potensial (energi potensial gravitasi

dan pegas), hubungan kerja dengan perubahan energi kinetik dan energi potensial,
serta penerapan hukum kekekalan energi mekanik
3.9.4 Menghitung besar energi potensial (gravitasi dan pegas) dan energi kinetik
3.9.5 Menganalisis bentuk hukum kekekalan energi mekanik pada berbagai gerak
4.9.1 Menghitung kerja yang dilakukan oleh gaya yang besarnya berubah-ubah
4.9.2 Mempresentasikan hasil diskusi kelompok tentang konsep energi, kerja, hubungan
kerja dan perubahan energi, hukum kekekalan energi

Tujuan Pembelajaran

Melalui kegiatan pembelajaran dengan model Problem Based Learning peserta didik
diharapkan mampu:

1. Mengidentifikasi konsep usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari
2. Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya dan perpindahan
3. Menjelaskan tentang energi kinetik, energi potensial (energi potensial gravitasi

dan pegas), hubungan usaha dengan perubahan energi kinetik dan energi
potensial, serta penerapan hukum kekekalan energi mekanik
4. Menyelidiki perubahan energi yang terjadi pada beberapa sistem energi
5. Melakukan kegiatan praktium dengan menggunakan simulasi virtual laboratorium
Phet Colorado

vii

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

USAHA
DAN

ENERGI

Terbagi atas

Usaha Energi

Dipengaruhi oleh terbagi atas

Gaya Perpindahan Energi Energi
Potensial Kinetik

dijumlahkan menjadi

terbagi atas

EP Gravitasi EP Pegas

Energi
Mekanik

viii

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

T OKOH

James Prescott Joule (1818-1889)

James Prescott Joule adalah ahli fisika, penemu hukum Joule, dan
efek Joule– Thomson. Joule, lahir di Salford, Lancashire, Inggris,
pada tanggal 24 Desember 1818. Ayahnya seorang pengusaha bir
yang kaya. Joule tidak pernah duduk di bangku sekolah sampai
umur 17 tahun karena sakit-sakitan. Guru didatangkan ke
rumahnya, bahkan ayahnya menyediakan sebuah laboratorium.
Pelajaran yang cukup sulit baginya adalah matematika.

Setelah umur 17 tahun, ia baru tahu rasanya duduk di bangku sekolah. Ia diterima di
Universitas Manchester di bawah bimbingan John Dalton. Joule tidak hanya rajin belajar tapi juga
rajin mengadakan eksperimen dan menulis. Pada tahun 1840 dalam makalahnya yang berjudul On
the Production of Heat by Voltaic Electricity, ia mengemukakan rumusan yang dikenal sebagai
Hukum Joule, yang bunyinya “Panas yang dihasilkan berbanding lurus dengan hambatan konduktor
dikalikan dengan kuadrat kuat arus listriknya.”

Karena Joule hanya anak pabrikan bir yang belajar sendiri dan lemah dalam matematika,
masyarakat ilmiah menolak makalah-makalahnya. Untuk menarik perhatian kepada ide-idenya,
Joule memberikan ceramah publik dan meyakinkan sebuah surat kabar di Manchester untuk
menerbitkan naskah ceramahnya. Hal ini menarik perhatian William Thomson. Joule dan Thomson
kemudian bekerja sama dan menemukan Efek Joule–Thomson, yang menyatakan bahwa bila gas
dibiarkan berkembang tanpa melakukan kerja keluar, maka suhu gas itu akan turun. Prinsip ini
kemudian digunakan secara luas dalam industri lemari es dan AC (Air Conditioner).

Karya Joule-lah yang memantapkan hukum pertama termodinamika yang biasa disebut
Hukum Kekekalan Energi, energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dialihkan atau
diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Nama Joule kemudian dipakai sebagai nama satuan
usaha dan energi.

Joule tetap menjadi ilmuwan amatir seumur hidupnya. Ia meninggal di Sale, Cheshire, pada
tanggal 11 Oktober 1889 pada umur 71 tahun. Pada akhir hidupnya ia menyesal dan kecewa karena
banyak penemuan ilmiah dipakai untuk kepentingan perang.

1

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

IDENTIFIKASI MASALAH

Orientasi Peserta Didik Terhadap Masalah

Pernahkah teman-teman mendorong mobil yang sedang mogok?

Gambar 1. Seseorang mendorong mobil
(sumber: https://images.app.goo.gl/hYeoUawnEsH8WAr4A )
Walaupun kita sudah melakukan berbagai macam gaya agar mobil dapat bergerak dan
berpindah tempat, namun terkadang mobil masih tetap diam. Dalam ilmu Fisika,
fenomena tersebut dianggap tidak melakukan usaha. Hal yang sama terjadi jika teman-
teman mendorong tembok.

Gambar 2. Seseorang mendorong tembok
(sumber: https://images.app.goo.gl/PXgcgnKDSKWUdvvi7 )
Mengapa demikian?

2

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

A USAHA

1. Pengertian usaha
Usaha dalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda
tersebut mengalami perpindahan. Oleh karena itu, usaha merupakan hasil
perkalian titik (dot product) antara gaya dengan perpindahan. Usaha termasuk
besaran skalar. Usaha (diberi lambing W, dari bahas inggris “work”) didefinisikan
sebagai hasil kali komponen gaya searah perpindahan ( ⃗ ) dengan besar
perpindahannya ( ⃗ ).
Secara matematis, definisi tersebut dituliskan dengan persamaan

= ሬ ⃗ . ሬ⃗

Dengan:
W = usaha (J)
⃗ = gaya yang bekerja pada benda (N)
⃗ = perpindahan (m)
Satuan usaha dalam SI adalah Joule (J). Satuan usaha dalah satuan gaya
dikalikan satuan perpindahan. Dalam SI, satuan gaya adalah newton (N) dan
satuan perpindahan adalah meter (m), sehingga satu joule (J) sama dengan satu
newton meter (Nm).
2. Besar usaha jika gaya yang bekerja searah dengan perpindahan (F→ )
Salah satu peristiwa yang menunjukkan bahwa gaya bekerja searah dengan
perpindahan adalah pada saat kita mendorong troli.
Gaya yang bekerja searah dengan perpindahan dapat diilustrasikan seperti pada
gambar berikut.

3

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Gambar 3. Gaya yang bekerja searah dengan perpindahan
Besar usaha pada ilustrasi tersebut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

= ሬ ⃗ . ሬ ⃗

Keterangan:
W = usaha (J)
⃗ = gaya yang bekerja pada benda (N)
⃗ = perpindahan (m)
3. Besar usaha jika gaya yang bekerja membentuk sudut dengan arah
perpindahan
Salah satu peristiwa yang menunjukkan bahwa gaya yang bekerja membentuk
sudut dengan arah perpindahan adalah seperti pada gambar berikut.

Gambar 4. Seorang anak memindahkan balok kayu
(sumber: https://images.app.goo.gl/2fH7EXFS28QS42ZU7 )

4

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Gaya gaya yang bekerja membentuk sudut dengan arah perpindahan dapat
diilustrasikan seperti pada gambar berikut.

Gambar 5. Gaya ( ⃗ ) membentuk sudut terhadap perpindahan ( ⃗ )
Besar usaha pada ilustrasi tersebut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

= .

Keterangan:
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan (m)
= sudut antara arah gaya dan perpindahan
4. Besar usaha jika arah gaya yang bekerja tegak lurus dengan perpindahan
Salah satu peristiwa yang menunjukkan bahwa gaya yang bekerja tegak lurus
dengan arah perpindahan adalah pada saat seorang kurir mengangkat sebuat
kardus kemudian berjalan untuk memindahkan kardus tersebut. Peristiwa tersebut
terlihat pada ilustrasi berikut.

5

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Gambar 6. Seorang kurir memindahkan sebuah kardus
(sumber: https://images.app.goo.gl/pTzpjx8yxCWFqU3e6 )
Gaya gaya yang bekerja tegak lurus dengan arah perpindahan dapat diilustrasikan
seperti pada gambar berikut.

Gambar 7. Gaya tegak lurus dengan perpindahan
Besar usaha pada ilustrasi tersebut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

= . = . =

Keterangan:
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan (m)
= sudut antara arah gaya dan perpindahan

6

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

5. Besar usaha jika arah gaya yang bekerja berlawanan dengan arah
perpindahan
Salah satu peristiwa yang menunjukkan bahwa gaya yang bekerja berlawanan
dengan arah perpindahan adalah pada saat kita berlari diatas treadmill seperti
pada gambar berikut.

Gambar 8. Orang yang berlari diatas treadmill
(sumber: https://images.app.goo.gl/GLWFch36xjkFxpGZ8 )
Gaya gaya yang bekerja tegak lurus dengan arah perpindahan dapat diilustrasikan
seperti pada gambar berikut.

Gambar 9. Gaya yang bekerja berlawanan dengan perpindahan
Besar usaha pada ilustrasi tersebut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

= . = . = − .

7

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Keterangan:
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan (m)
= sudut antara arah gaya dan perpindahan
6. Besar usaha jika gaya yang bekerja tidak menyebabkan perpindahan
Peristiwa yang menunjukkan bahwa gaya yang bekerja tidak menyebabkan
perpindahan adalah pada saat seseorang mendorong tembok atau mendorong
mobil yang tidak berpindah seperti yang telah dicontohkan sebelumnya.
Gaya gaya yang bekerja tidak menyebabkan perpindahan dapat diilustrasikan
seperti pada gambar berikut.

Gambar 10. Gaya yang bekerja tidak menyebabkan perpindahan
Besar usaha pada ilustrasi tersebut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

= . = . =

Keterangan:
W = usaha (J)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
s = perpindahan (m)
= sudut antara arah gaya dan perpindahan

8

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

7. Besar usaha jika diketahui grafik − ∆

Gambar 11. Gambar grafik − ∆
Untuk menghitung usaha yaitu dengan menghitung luas daerah di bawah grafik

=

9

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

PENYELIDIKAN

Mengorganisasikan Peserta Didik

Petunjuk

1. Peseta didik akan dikelompokkan menjadi beberapa tim oleh guru.
2. Setiap peserta didik yang telah bergabung didalam satu tim akan saling bekerja

sama untuk dapat menyelesaikan LKPD dengan baik dan benar. Kerja sama yang
dapat dilakukan meliputi pembagian secara teknis untuk memudahkan proses
penyelesaian LKPD secara jarak jauh serta berdiskusi dalam memecahkan
permasalahan yang harus dicari jawabannya secara bersama.
3. LKPD ini dilengkapi dengan berbagai macam masalah yang harus diselesaikan
peserta didik di dalam tim.
4. Setiap tim hanya perlu mengumpulkan 1 LKPD yang telah terisi secara lengkap.
5. LKPD ini menggunakan anyflip yang memungkinkan seluruh anggota tim untuk
dapat mengakses link LKPD.

Membimbing Penyelidikan

Agar kita dapat melakukan suatu usaha diperlukan energi. Walaupun kita telah
mengeluarkan energi dapat saja dikatakan kita tidak melakukan usaha, sebab pengertian
usaha di dalam Fisika berbeda dengan pengertian usaha di dalam kehidupan sehari-hari.

Pada kegiatan berikut ini, peserta didik akan dihadapkan pada gambar peristiwa
yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Peserta didik akan mengidentifikasi
peristiwa mana saja yang merupakan usaha.

10

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

1. Seorang anak menarik mobil-mobilan yang berisi buku sepanjang lintasan dari titik
A menuju titik B

BA
a. Bagaimana hubungan antara arah gaya dan arah perpindahan balok tersebut?

Jawaban

b. Apakah anak tersebut melakukan usaha? Berikan penjelasan secara lengkap!

Jawaban

11

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

2. Seorang atlet mengangkat beban dari lantai vertikal ke atas sampai melampaui
kepala atlet tersebut.

a. Bagaimana hubungan antara arah gaya dan arah perpindahan beban tersebut?

Jawaban

b. Apakah atlet tersebut melakukan usaha? Berikan penjelasan secara lengkap!

Jawaban

12

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

3. Seorang siswa membawa tumpukan buku

a. Bagaimana hubungan antara arah gaya dan arah perpindahan buku tersebut?

Jawaban

b. Apakah siswa tersebut melakukan usaha? Berikan penjelasan secara lengkap!

Jawaban

13

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

4. Seorang atlet mempertahankan beban diatas kepalanya

a. Bagaimana hubungan antara arah gaya dan arah perpindahan buku tersebut?

Jawaban

b. Apakah siswa tersebut melakukan usaha? Berikan penjelasan secara lengkap!

Jawaban

14

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

IDENTIFIKASI MASALAH

Orientasi Peserta Didik Terhadap Masalah

Pernahkah teman-teman berolahraga, lalu merasa lelah? Misalnya lari atau bersepeda.

Gambar 12. Seseorang sedang berlari
(sumber: https://images.app.goo.gl/Dau31hD5f8DYqdMa7 )

Gambar 13. Seseorang sedang bersepeda
(sumber: https://images.app.goo.gl/yQnBzo9CZf6rTdht7 )

Biasanya, jika sudah merasa kelelahan, hal paling mudah yang dapat kamu lakukan
adalah beristirahat. Bisa dengan cara duduk, berdiri di depan kipas angin, atau
mengonsumsi makanan dan minuman. Hal ini perlu kamu lakukan, karena sudah
kehabisan energi. Apa sih energi itu? Apa hubungannya lelah dengan energi, ya?

15

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

B ENERGI

1. Pengertian Energi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja) dan

mengalami perubahan. Perubahan ini bisa berupa perubahan posisi, perubahan
gerak, perubahan suhu, perubahan wujud zat, bahkan perubahan pada makhluk
hidup, seperti tumbuh dan berkembang juga termasuk di dalamnya.

Jika energi habis, maka suatu benda itu tidak akan bisa melakukan kerja
(usaha). Manusia bisa merasa kelelahan sehabis berkegiatan, karena manusia
menggunakan energi. Maka, manusia beristirahat dan mengonsumsi makanan
serta minuman untuk mengembalikan energi yang hilang.

Dalam satuan internasional (SI), satuan dari energi adalah joule.
Selain itu, untuk menyatakan energi dalam bentuk kalor (panas) digunakan
kalori dan kWh untuk menyatakan energi listrik.
2. Bentuk-bentuk Energi
a. Energi Kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki sebuah benda bermassa
akibat gerakkannya. Energi kinetik ini juga terbagi menjadi energi kinetik
translasi dan energi kinetik rotasi. Semakin cepat benda bergerak,
semakin besar energi kinetik yang dimiliki benda dan berlaku sebaliknya.
Beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang melibatkan energi
kinetik adalah pada saat mobil bergerak dan pada permainan gangsing.

Gambar 14. Mobil sedang melaju
(sumber: https://images.app.goo.gl/HMr9bjn5myjjYjZu7 )

16

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Gambar 15. Gangsing yang bergerak
(sumber: https://images.app.goo.gl/WAnaeJR8wuhGpDy56 )
Energi kinetik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.

=


Keterangan:
EK = energi kinetik (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan gerak benda (m/s)
b. Energi Potensial
Energi potensial dapat digolongkan menjadi yaitu energi potensial gravitasi
dan energi potensial pegas.
1) Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki suatu benda
karena keinggiannya terhadap suatu bidang acuan tertentu. Tentunya,
energi ini berpotensi untuk melakukan usaha dengan cara merubah
ketinggiannya. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan,
semakin besar pula energi potensial gravitasi yang dimilikinya.
Salah satu contoh peristiwa yang berkaitan dengan energi potensial
gravitasi adalah pada saat buah jatuh dari pohonnya.

17

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Nilai energi potensial gravitasi dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut:

= . .

Keterangan:
EP = energi potensial (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi bumi (m/ 2)
h = ketinggian benda dari titik acuan (m)
2) Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas merupakan kemampuan pegas untuk kembali
ke kedudukan semula. Benda-benda yang melakukan energi potensial
pegas yaitu tali karet busur panah, karet ketapel, pegas, dll. Pegas dapat
menyimpan energi potensial elastik bila pegas direnggangkan atau
ditekan. Semakin besar regangan atau tekanan yang diberikan pada pegas
maka semakin besar pula energi potensial yang tersimpan.

Gambar 16. Pegas saat ditarik

Nilai energi potensial pegas dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan:

= . ∆
1

= 2 . ∆

= . ∆


18

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Keterangan:
EP = energi potensial (J)
F = gaya (N)
= konstanta pegas (N/m)
∆ = pertambahan panjang pegas(m)

c. Energi Mekanik
Dalam proses melakukan usaha, benda yang melakukan usaha tersebut

memindahkan energi yang dimilikinya ke benda lain. Energi yang dimiliki
benda agar tersebut dapat melakukan usaha dinamakan energi mekanik.

Energi mekanik merupakan penjumlahan atara energi kinetik dan energi
potensial. Besarnya energi mekanik suatu benda selalu tetap, sedangkan
energi kinetik dan energi potensialnya dapat berubah-ubah.

= +

= +mgh



Keterangan:
EK = energi kinetik (J)
m = massa (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
EP = energi potensial (J)
g = percepatan gravitasi bumi (m/ 2)
h = ketinggian benda dari titik acuan (m)

19

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

“Energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan, namun
energi dapat diubah dari

satu bentuk ke bentuk
lainnya”

Hukum kekekalan energi diterapkan pada proses pembangunan roller coaster
di taman ria. Dalam membangun roller coaster diperhitungkan secara matang
agar tidak terjadi kecelakaan. Jika kita mengabaikan pengaruh panas dan
gesekan, maka energi mekanik yang terdapat pada roller coaster adalah tetap
dan hanya mempermainkan komposisi perbandingan energi potensial dan
energi kinetiknya saja.

Gambar 16. Roller coaster
(sumber: https://images.app.goo.gl/Q5YLDqgU25zZ66aj6 )
Peristiwa pada permainan roller coaster telah menunjukan bahwa selama
roller coaster tersebut meluncur tidak ada energi yang hilang. Pada kejadian
tersebut energi hanya diubah bentuknya ke dari energi potensial menjadi
energi kinetik dan sebaliknya.



20

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Tantangan

Petunjuk!

• Pasangkan gambar (komponen B) dengan bentuk energi (komponen A) yang
bekerja pada gambar tersebut. Gambar bisa mengandung lebih dari satu
bentuk energi.

• Peserta didik dapat mencari dari berbagai sumber seperti buku dan internet
untuk membantu dalam proses diskusi.

Bentuk-bentuk Energi

A B
Energi Listrik

Energi Cahaya

Energi Mekanik

Energi Panas

Energi Kimia

21

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

PENYELIDIKAN

Mengorganisasikan Peserta Didik

Petunjuk

1. Peseta didik akan dikelompokkan menjadi beberapa tim oleh guru.
2. Setiap peserta didik yang telah bergabung didalam satu tim akan saling bekerja

sama untuk dapat menyelesaikan LKPD dengan baik dan benar. Kerja sama yang
dapat dilakukan meliputi pembagian secara teknis untuk memudahkan proses
penyelesaian LKPD secara jarak jauh serta berdiskusi dalam memecahkan
permasalahan yang harus dicari jawabannya secara bersama.
3. LKPD ini dilengkapi dengan berbagai macam masalah yang harus diselesaikan
peserta didik di dalam tim.
4. Setiap tim hanya perlu mengumpulkan 1 LKPD yang telah terisi secara lengkap.
6. LKPD ini menggunakan anyflip sehingga memungkinkan seluruh anggota tim
untuk dapat mengakses link LKPD.

Membimbing Penyelidikan

Pada kegiatan berikut ini, peserta didik akan melakukan percobaan dengan
bantuan laboratorium virtual Phet Colorado. Peserta didik megikut langkah-langkah yang
telah disajikan dan menjawab pertanyaan-pertanyaan yang diajukan.

22

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

KEGIATAN 1

1. Tujuan Percobaan
Menyelidiki energi kinetik dan energi potensial pada percobaan

2. Alat dan Bahan
• Simulasi Phet Colorado
• Android

3. Scan Barcode berikut

4. Langkah Percobaan
• Scan barcode diatas
• Klik tombol play pada tampilan simulasi untuk menjalankan simulasi
• Akan muncul 3 jenis energi skate dasar yaitu permulaan, gesekan dan jalur
taman.
• Pada tahap pertama, pilihlah permulaan dan akan muncul tampilan seperti
pada gambar berikut

23

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

• Centang bagan batang, kisi-kisi dan kelajuan sehingga tampilannya berubah
seperti pada gambar berikut!

• Terdapat 3 lintasan berbeda yaitu lintasan V, lintasan L dan lintasan W
• Tempatkan skater pada salah satu lintasan, amati perubahan energi

potensial dan energi kinetik pada simulasi tersebut.
• Variasikan massa skater dengan massa kecil, massa sedang dan massa

besar
• Skala kelajuan dimulai dari 0-100 (m/s)
• Catat hasil pengamatan pada tabel pengamatan berikut!

No. Massa Lintasan V Lintasan L Lintasan W
v h EK EP v h EP EK v h EP EK
1. Kecil
2. Sedang
3. Besar

• Jika mengalami kesulitan pada saat saat mengamati karena gerakannya
cepat, pilih opsi “gerakan lambat” yang ada didalam simulasi.

• Jika mengalami kesulitan, tanyakan pada guru.

24

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Evaluasi

1. Berdasarkan percobaan yang telah kalian lakukan dan data hasil pengamatan yang
telah diperoleh, lintasan manakah yang menghasilkan masing-masing energi
potensial dan energi kinetik paling besar? Jelaskan!

Jawaban

2. Berdasarkan hasil percobaan, bagaimana perngaruh massa terhadap perubahan
energi potensial dan perubahan energi kinetik? Bandingkan perbedaannya
berdasarkan besar massa (massa kecil, massa sedang dan massa besar)!

Jawaban

25

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

KEGIATAN 2

5. Tujuan Percobaan
Menyelidiki perubahan energi yang terjadi pada beberapa sistem energi

6. Alat dan Bahan
• Simulasi Phet Colorado
• Android

7. Scan Barcode berikut

8. Langkah Percobaan
• Scan barcode diatas
• Klik tombol play pada tampilan simulasi untuk menjalankan simulasi
• Akan muncul topik bentuk dan perubahan energi dengan 2 pilihan
pendahuluan dan sistem
• Pada tahap pertama, pilihlah sistem dan akan muncul tampilan seperti pada
gambar berikut

26

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

• Centang simbol energi sehingga tampilannya berubah seperti pada gambar
berikut!

• Mari kita sepakati bahwa ada 3 sistem pada simulasi tersebut, sistem 1
terdiri dari sepeda, kran air, matahari dan teko air panas. Sistem 2 yaitu
generator dan panel surya serta sistem 3 terdiri dari air, lampu1, lampu 2
dan kipas angin

• Kombinasikan pilihan dari sistem 1, sistem 2 dan sistem 3
• Amati perubahan energi yang terjadi
• Catat hasil pengamatan ke dalam tabel
• Ubah kombinasi pilihan dari sistem 1, sistem 2 dan sistem 3
• Catat hasil pengamatan ke dalam tabel
• Terdapat total 32 kombinasi yang bisa dicoba
• Lakukan seluruh kombinasi tersebut dan masukkan ke dalam tabel hasil

pengamatan
• Jika mengalami kesulitan, tanyakan pada guru.

27

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Tabel Hasil Pengamatan

No. Sistem 1 Sistem 2 Sistem 3 Perubahan energi yang terjadi

1. Bersepeda Generator Air

2. Bersepeda Generator Lampu 1

3. Bersepeda Generator Lampu 2

4. Bersepeda Generator Kipas

5. Bersepeda Panel surya Air

6. Bersepeda Panel surya Lampu 1

7. Bersepeda Panel surya Lampu 2

8. Bersepeda Panel surya Kipas

9. Kran air Generator Air

10. Kran air Generator Lampu 1

11. Kran air Generator Lampu 2

12. Kran air Generator Kipas

13. Kran air Panel surya Air

14. Kran air Panel surya Lampu 1

15. Kran air Panel surya Lampu 2

16. Kran air Panel surya Kipas

17. Matahari Generator Air

18. Matahari Generator Lampu 1

19. Matahari Generator Lampu 2

20. Matahari Generator Kipas

21. Matahari Panel surya Air

22. Matahari Panel surya Lampu 1

23. Matahari Panel surya Lampu 2

24 Matahari Panel surya Kipas

28

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Tabel Hasil Pengamatan

No. Sistem 1 Sistem 2 Sistem 3 Perubahan energi yang terjadi
25. Teko air Generator Air
26. Teko air Generator Lampu 1
27. Teko air Generator Lampu 2
28. Teko air Generator Kipas
29. Teko air Panel surya Air
30. Teko air Panel surya Lampu 1
31. Teko air Panel surya Lampu 2
32. Teko air Panel surya Kipas

29

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

Evaluasi

1. Apa fungsi sistem 1, sistem 2 dan sistem 3? Jelaskan!

Jawaban

2. Apakah pada saat ketiga sistem tersebut dihubungkan pasti akan terjadi
perubahan energi?Jelaskan!

Jawaban

30

LKPD FISIKA

DENGAN MODEL PROBLEM BASED LEARNING

DAFTAR PUSTAKA

David Halliday, dkk. 2002. Fisika Dasar Edisi Tujuh: Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika: Prinsip Dan Aplikasi Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Nurachmandani, S. 2009. Fisika 2 untuk SMA/MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen

Pendidikan Nasional.
Widodo, Tri. 2009. Fisika untuk SMA/MA. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan

Nasional.
Tipler. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga: Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga.

31