Bahan Ajar SMK Kelas X

IDENTITAS Kelas X
Sekolah
Mata Pelajaran : SMK
Kelas/Semester : Fisika
Topik : X / ganjil
: Besaran dan Satuan

Petunjuk Belajar

Untuk Siswa

a) Bacalah doa sebelum memulai pelajaran
b) Pahami tujuan pembelajaran yang akan dicapai dalam materi ini
c) Bacalah materi dengan seksama dan carilah sumber lain yang relevan
d) Kerjakan soal-soal yang terdapat dalam bahan ajar ini

KOMPETENSI YANG AKAN DICAPAI

I. Kompetensi Inti

K.I.3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural
berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan
humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait
penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang
kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

K.I.4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan
pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu
menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.

II. Kompetensi Dasar dan Indikator

1.1 Menganalisis konsep besaran dan satuan
1.1.1 Memahami konsep besaran pokok, besaran turunan dan satuan dalam pengukuran

(kognitif).
1.1.2 Memahami konsep besaran fisika, menuliskan dan menyatakannya dalam sistem satuan

SI dengan baik dan benar (meliputi lambang,nilai dan satuan).
1.2 Menganalisis konsep usaha dan energi

1.2.1 menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja), dan perubahan energi,
1.2.2 hukum kekekalan energi, serta penerapannya dalam peristiwa sehari-hari.
Menerapkan metode ilmiah untuk mengajukan gagasan penyelesaian masalah gerak dalam
kehidupan sehari-hari, yang berkaitan dengan konsep energi, usaha (kerja) dan hukum
kekekalan energi.

III. Tujuan Pembelajaran

a) Siswa dapat memahami konsep besaran pokok.
b) Siswa dapat memahami konsep besaran turunan
c) Siswa dapat memahami contoh-contoh dari besaran pokok dan besaran turunan.
d) Siswa dapat memahami dimensi besaran.
e) Siswa dapat memahami satuan standar dan satuan tidak standar.
f) Siswa dapat memahami konversi satuan
g) Siswa dapat memahami konsep energi.
h) Siswa dapat memahami konsep usaha.
i) Siswa dapat memahami konsep hubungan usaha.
j) Siswa dapat memahami perubahan energi.
k) Siswa dapat memahami hukum kekekalan energi.
l) Siswa dapat memahami penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmat-Nya, e-book Bahan Ajar Fisika SMK Kelas X semester ganjil ini dapat
diselesaikan penulis sebagai pelengkap kebutuhan buku teks fisika untuk kelas X semester
ganjil.
E-book Bahan Ajar Fisika SMK Kelas X semester ganjil ini untuk memenuhi kebutuhan
siswa akan pengetahuan, dan menambah kemampuan untuk memenuhi jenjang pendidikan
yang lebih tinggi, serta mengembangkan ilmu ilmu pengetahuan dan teknologi. Selain itu,
e-book ini ditulis untuk membantu siswa dalam meningkatkan pengalaman belajar, melatih
sikap ilmiah, dan membentuk sikap positif terhadap fisika.
Penulis berharap e-book ini dapat bermanfaat bagi siswa untuk memperoleh pengetahuan,
pemahaman dan kemampuan melakukan eksperimen fisika. Penulis mengucapkan terima
kasih kepada pihak yang telah membantu dan mendukung dalam pembuatan e-book Bahan
Ajar Fisika SMK Kelas X semester ganjil.

Penulis,

Kelompok 11

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................................................... ii

DAFTAR ISI.................................................................................................................................. iii

BAB I PEMBAHASAN ..................................................................................................................3

A. Besaran dan Turunan
1. Besaran Pokok .........................................................................................................3
2. Besaran Turunan ......................................................................................................5
3. Dimensi ....................................................................................................................6
4. Besaran Vektor Saklar .............................................................................................7

B. Usaha, Energi dan Daya.......................................................................................................6
1. Usaha......................................................................................................................11
2. Energi, Sumber Energi dan Bentuk Eenergi ..........................................................13
3. Energi Potensial .....................................................................................................14
4. Energi Kinetik........................................................................................................16
5. Hubungan Antara Usaha dan Energi......................................................................17
6. Energi Mekanik......................................................................................................17
7. Hukum Kekekalan Energi Mekanik.......................................................................18
8. Aplikasi Hukum Kekekalan Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari........19
9. Daya dan Efesiensi Daya .......................................................................................20
10. Aplikasi Daya dalam Kehidupan sehari-hari .........................................................21

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... iv

BAHAN AJAR

BESARAN
DAN

SATUAN

CHINDY AURELLIA NOVITHANIA
F1051201035
NUR ULVIANI
F1051201032
UTIN SELVIANI
F1051201040
Pendidikan Fisika
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Tanjungpura Pontianak

PETA KONSEP

I. Peta Konsep

PETA KONSEP BESARAN DAN SATUAN

Besaran Dan Satuan

Besaran Satuan

Berdasarkan arah Besaran Pokok Satuan Satuan tidak
standar standar
• Panjang
Besaran Besaran • Massa Konversi
vektor skalar • Waktu satuan
• Temperatur
• Kuat arus
• Intensitas

cahaya
• Jumlah zat

Besaran Turunan

• Kecepatan
• Percepatan
• Luas
• Volume
• Gaya
• Usaha
• Tekanan
• Massa jenis

Dimensi besaran

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka. Satuan adalah

suatu patokan yang digunakan sebagai pembanding dalam pengukuran. Pembacaan hasil

pengukuran adalah satuan dan nilai besaran yang diukur. Nilai hasil pengukuran massa

kertas menggunakan neraca sebesar 80gr. Massa kertas besaran, 80 adalah nilai, dan gram

adalah satuan dari besaran massa, dan neraca adalah alat ukur yang digunakan untuk

mengukur besaran massa.

1. Besaran Pokok

Besaran dibagi menjadi dua yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok

adalah besaran yang satuannya sudah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan

dari besaran lain. Penetapan besaran ini dilakukan oleh organisasi internasional

Timbangan dan Pengukuran. Selain itu, ditetapkan juga satuan dari besaran tersebut

yang merupakan dasar bagi Sistem Internasional (SI). Ada tujuh besaran pokok dalam

SI pada tabel 1.1.

No Nama Besaran Simbol Satuan Dimensi

1. Panjang l Meter (m) L

2. Massa m Kilogram (Kg) M

3.. Waktu t Sekon (s) T

4. Arus Listrik I Ampere (A) I
5. Suhu
T Kelvin (K)

6. Jumlah zat n Mole (mol) N

7. Intensitas Cahaya I Candela (cd) J

Tabel 1.1. Tabel Besaran Pokok

Simbol fisika biasanya diambil dari kata serapan bahasa inggris. Contohnya besaran
panjang dengan simbol L darikata length artinya panjang, besaran waktu dengan
simbol t dari kata time artinya waktu. Sedangkan dimensi menunjukkan nilai
kebenaran suatu rumus.

a) Satuan Panjang

Satuan panjang menurut SI adalah meter (m). atuan ini didefinisikan sebagai jrak

yang ditempuh dalam perjalanan cahaya di ruang hampa (vakum) selama

1 detik.
299.792.458

Gambar 1.1 Batangan Standar Prototipe Meter Internasional
Standar panjang internasional pertama kali dibuat adalah sebuah batang yang
terbuat dari campuran platina-iridium yang disebut meter standar. Batang meter
tersebut disimpan oleh organisasi Internasional Timbangan dan Ukuran di Sevres,
Paris. Satu meter didefinisikan adalah jarak antar dua goresan pada meter standar
yang bersuhu 0°C.
b) Satuan Massa
Massa adalah banyaknya zat dalam suatu benda. Massa benda selalu sama
dimanapun benda tersebut berada. Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg).
Dengan meniru kilogram standar, dibatlah standar sekunder. Standar sekunder ini
kemudian disebarkan ke badan metrologi berbagai negara. Massa dapat ditentukan
dengan menggunakan neraca berlengan sama.

Gambar 1.2. Standar 1 kg Platina Iridium

c) Satuan Waktu
Standar satuan waktu adalah sekon (detik). Sekon didefinisikan sebagai waktu yang
diperlukan oleh atom cecium -133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.
Waktu standar ini disebut juga jam atom karena ditentukan dari getaran atom
cesium.

Gambar 1.3 : Jam Cecium-133

d) Satuan Kuat Arus Listrik
Standar kuat arus listrik adalah ampere (A). satu ampere didefinisikan arus tetap,
yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar
dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang dapat diabaikan dan
terpisahkan sejauh 1meter dalam vakum, sehingga menghasilkan daya antara kedua
batang penghantar sebesar 2 × 10−7 / .

e) Satuan Suhu
Suhu memiliki satuan internasional Kelvin (K). Kelvin dijadikan satuan standar
karena pada skala suhu 0K molekul suatu zat tidak akan bergetar dan berotasi.
Setiap kenaikan 1K berarti suhu mengalami kenaikan 1/273°C.

f) Satuan Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya memiliki satuan SI candela (cd) adalah besaran yang menyatakan
daya yang dipancarkan suatu sumber cahaya pada arah tertentu persatuan sudut.
Pengukuran intensitas cahaya untuk media optika dan fotometri sebesar 1
candela=intensitas semua cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan
frekuensi 540 × 1012 dan memiliki intensitas pancaran 1/683 watt per steradian
pada arah tertentu.

g) Satuan Jumlah Zat
Jumlah zat memiliki satuan SI yaitu Mol.istilah mol diperkirakan dari bahasa
Jerman yaitu molekül. Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang
mengandung “entitas elementer” (atom, molekul, ion, elektron) sebanyak atom-
atom yang berada dalam 12 gr atom karbon -12. Sehingga :
1. Satu mol besi mengandung sejumlah atom yang sama banyaknya dengan satu
mol emas ;
2. Satu mol benzena mengandung sejumlah molekul yang sama banyaknya dengan
satu mol air ;
3. Jumlah atom dalam satu mol besi adalah = jumlah molekul dalam satu mol air.

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Penurunan besaran

pokok ini, minimal terdiri dari dua besaran pokok, baik yang sejenis maupun yang tidak

sejenis. Contoh dari besaran turunan antara lain, luas, volume, gaya, dan kecepatan.

Contoh-contoh besaran turunan yang lain seperti pada tabel 1.2.

No Nama Besaran Lambang Satuan Dimensi

Satuan SI Satuan Dasar

1. Volume V (volume) 3 3 3

2. Percepatan A (accelerate) / 2 / 2 −2

3. Gaya F (force) Newton . / 2 −2

(N) −1 −2

4. Tekanan P (pressure) Atmosfir / . 2 2 −2
3
5. Usaha W (work) (Atm) . 3/ 2 −1
Joule (J)
2 −3 −1
6. Massa Jenis (rho) / 3 / 3

7. Frekuensi f (frekwetion) Hertz (Hz) 1/s

8. Potensial Listrik V (voltage) Volt (V) . 2
/( . 3)

Tabel 1.2 Contoh Besaran Turunan

Contoh produk besaran turunan:

• Luas = Panjang x lebar (dari besaran pokok sejenis)
(satuan dari besaran pokok)
= meter x meter

=mxm
= 2

Dimensi menunjukkan urutan besaran pokok satuan panjang. Misalnya satuan centi
meter, kilo meter, desi meter yang ditulis simbol L. dimensi ditulis sesuai dengan huruf
besar dari besaran pokok kecuali suhu dengan simbol besaran T memiliki dimensi
karena simbol dimensi T sudah dipakai untuk dimensi besaran waktu. Analisis dimensi
menunjukkan bahwa semua persamaan fisika itu benar. Setiap satuan turunannya
diuraikan atas faktor-faktor yang didasarkan pada besaran massa, panjang, dan waktu,
serta besaran pokok yang lain. Metode penjabaran dimensi atau analisis dimensi
menggunakan aturan-aturan:
a. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri;
b. Setiap suku berdimensi sama.

Sebagai contoh, untuk menganalisis kebenaran dari dimensi jarak tempuh dapat dilihat
persamaan berikut ini:

Jarak tempuh = kecepatan x waktu = v.t

Telah diketahui bahwa setiap besaran-besaran tersebut memiliki dimensi:

- Dimensi jarak tempuh = dimensi panjang = [ L ]
- Dimensi kecepatan = [ L ] [ T ]−1
- Dimensi waktu = [ T ]

Maka dimensi jarak tempuh dari rumus, s = v.t,

[Jarak tempuh] = [kecepatan] x [waktu]

[ L ] = [ L ] [ T ]−1 x [ T ]

[L]=[L]

Dimensi besaran pada kedua ruas persamaan sama, maka dapat disimpulkan bahwa
kemungkinan persamaan tersebut benaar. Akan tetapi, bila dimensi besaran pada kedua
ruas tidak sama, maka dapat dipastikam persamaan tersebut salah.

Besaran yang mempunyai besar saja disebut skalar dan besaran yang mempunyai
besaran dan arah disebut vektor. Contoh dari besaran skalar adalah massa pada saat
menimbang, kita hanya mendapatkan beratnya barang, misal 4kg tapi tidak mencari arah
dari benda tersebut. Selain massa contoh besaran skalar yang lain adalah massa jenis,
luas, dan kelajuan. Untuk besaran vektor harus disebutkan besar dan arahnya misalnya

orang bergerak 4m ke timur kemudian belok ke utara 5m. dari
contoh diatas dapat disimpulkan bahwa perpindahan termasuk
vektor. Bagaimana dengan kecepatan? Suatu saat kita naik
mobil yang bergerak, jarum speedometer menunjuk
angka 50km/jam, yang ditunjuk oleh speedometer
kelajuan atau kecepatan?

Gambar 1.4 : Timbangan Digital Gambar 1.5: Speedometer untuk mengukur kelajuan

Konversi satuan adalah mengubah suatu satuan dari besaran tertentu ke satuan lain
dalam besaran yang sama. Berikut ini beberapa contoh konversi satuan besaran
panjang, massa dan wakt ditujukkan dalam tabel berikut:

Panjang Massa
1 inci = 2,54 cm 1 satuan massa atom = 1,6605 × 10−27
1 sentimeter = 0,394 inci 1 kilogram = 103

1 meter = 3,28 ft 1 slug = 14,59 kg

1 kilometer = 0,621 mil 1 ton =1.000 kg

1 yard = 3 ft Waktu
1 angstrom = 10−10
1 tahun cahaya = 9,64 × 1015 1 menit = 60 s
1 parsec = 3,09 × 1016
1 fermi = 10−15 1 jam = 3.600 s
1 hari = 8,64 × 104
1 tahun = 3,1536× 107

Tabel 1.3 Tabel Konversi Panjang, Massa dan Waktu

Konversi dilakukan dengan menyisipkan faktor konversi yang cocok. Faktor konversi
merupakan perbandingan dua satuan besaran ejenis sehingga sama dengan angka satu.

Angka yang sangat besar atau sangat kcil oleh kelipatan naik atau turun dapat ditulis
secara singkat. Hal ini bertujuan untukmempermudah penulisan dalam orde yang
sangat besar atausangat kecil. Singkatan sistem metriknya dapat dilihat padatabel
dibawah.

Konversi Besaran Orde Nama Konversi Besaran Orde Nama
10−1 Desi(d)
1000000000000000000 1018 Eksa (E) 0,1 10−2 Senti(c)
Mili(m)
1000000000000000 1015 Peta (P) 0,01 10−3 Mikro(
10−6 Nano(n)
1000000000000 1012 Tera (T) 0,001 10−9 Piko(p)
1000000000 109 Giga(G) 0,000001 10−12 Femto(f)
1000000 106 Mega(M) 0,000000001 10−15 Atto(a)
1000 103 Kilo(K) 0,000000000001 10−18
100 102 Hekto(H) 0,000000000000001
10
101 Deka(da) 0,000000000000000001

Tabel 1.4. Tabel Awalan Besaran Fisika

Contoh :

1. Kapasitas suatu hard disk adalah 200 g bytes. Jika ditulis dalam bentuk orde adalah

200×109 bytes atau 2×1011 bytes. Kalau ditulis nominal biasa adalah
200000000000 bytes.
2. Muatan elektron = -1,6 × 10−19 = 0,0000000000000000016 Coulomb
3. Kapasitas suatu kapsitor = 1pikoF= 1×10-12 = 0,000000000001 Farad.

BAHAN AJAR

USAHA
ENERGI DAN
DAYA

CHINDY AURELLIA NOVITHANIA
F1051201035
NUR ULVIANI
F1051201032
UTIN SELVIANI
F1051201040
Pendidikan Fisika
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan



Energi merupakan kekuatan yang dimiliki oleh benda untuk melakukan kerja Kekuatan
tersebut bisa berupa panas, listrik, gerak, nuklir, cahaya dan magnet Energi dari benda
tertentu, misalkan benda panas yang bercahaya dan bergerak dengan kecepatan v memiliki
energi panas, cahaya dan gerak (kinetik). Bangkitnya energi didapat dari suatu sumber
energi. Energi listrik bisa berasal dari sumber listrik contohnya baterai dan accu. Energi
panas bisa berasal dari matahari, api dan lilin. Berikut ini akan dibahas tentang energi yang
berhubungan dengan gerak yaitu energi potensial, energi kinetik dan energi mekanik.

Suatu benda bermassa m bergerak dengan percepatan a sejauh s akan memiliki usaha sebesar
W. Selama benda tersebut belum mengalami perpindahan, maka dapat dikatakan benda
tersebut belum melakukan usaha. Usaha adalah hasil kali antara komponen gaya yang segaris
dengan perpindahan. Perhatikan gambar berikut:

Berdasarkan gambar dapat ditulis persamaan matematis usaha yaitu:
W=Fx.s W=F cos Ɵ.s
Jika gaya yang bekerja pada benda sejajar dengan bidang gerak, maka cos Ɵ = cos Ɵ° = 1
sehingga besarnya usaha yang bekerja adalah W=F.s
Dengan, W = usaha (J)

F = Gaya (N)
S = Perpindahan (m)
Usaha memiliki satuan N m atau disebut joule (J).

Satu joule (1J) adalah besar usaha yang dilakukan oleh gaya satu Newton untuk
memindahkan suatu benda searah gaya sejauh satu meter.

James Prescott Joule adalah seorang ilmuwan Inggris yang memiliki hobi Fisika. La dengan
percobaan yang dilakukan berhasil membuktikan bahwa panas adalah tak lain adalah suatu
bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik yang memandang
panas sebagai zat alir.
Contoh soal:
Sebuah balok bermassa 2 kg bergerak dengan percepatan 0.1m / (s ^ 2) sehingga berpindah
sejauh 1,5 m. Berapakah usaha yang bekerja pada benda tersebut?
Pembahasan:
Diketahui: m = 2 kg

A=0.1 m/s^ 2
s = 1,5 m
Jawab: W =F.s=m.a.s

=2x0,1 x 1,5-0,3 Joule
Satuan Usaha yang lain:
1 Joule = 1 N. 1 m

=10’ dyne . 10 cm
=10’ dyne.cm
1 Joule = 10’ erg

Pemahaman Konsep

Seseorang mendorong dinding sekolah dengan sekuat tenaga dan hingga lelah, namun diding
tidak berpindah. Karena dinding tidak berpindah, maka orang tersebut dikatakan tidak
melakukan usaha pada dinding, padahal dalam kenyataannya kamu telah mengeluarkan
banyak energi untuk mendorong diding itu. Menurutmu, apakah fisika salah dengan
mengatakan bahwa seseorang tidak melakukan usaha? Jelaskan!

Latihan 4.1

1. Bagaimana mendeskripsikan usaha yang bernilai positif, usaha bernilai negatif dan usaha
bernilai nol?

2. Berapakah usaha yang dilakukan suatu benda di bawah ini?
3. Sebuah benda massanya 5 kg terletak pada bidang horizontal yang licin. Benda semula diam

kemudian dikenai gaya F-15 N mendatar selama 4 sekon. Berapa usaha yang dilakukan gaya
tersebut!

2. Energi, Sumber Energi Dan Bentuk Energi

Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan kerja. Mobil yang kehabisan bensin
(energi fosil) tidak akan dapat bergerak lagi. Energi dapat hadir dalam berbagai bentuk,
misalnya energi mekanik, energi kalor, energi kimia, energi elektromagnetik dan energi
nuklir. Selain itu energi juga dapat berubah bentuk, misalnya pada lampu listrik energi
listrik diubah menjadi energi cahaya.

Selama ini manusia telah menemukan berbagai sumber energi untuk memenuhi
kebutuhan energinya yang semakin lama semakin meningkat. Sumber energi ini dapat dibagi
menjadi dua yaitu yang dapat diperbaharui seperti energi cahaya matahari, energi angin,
energi air. Dan energi yang tidak dapat diperbaharui seperti energi fosil dan energi nuklir.

1. Energi Bahan Bakar Fosil
Yang termasuk golongan energi fosil adalah batu bara, minyak bumi dan gas alam. Minyak
bumi merupakan sumber energi bahan bakar yang paling besar sampai saat ini.

2. Energi Nuklir
Energi nuklir dapat dihasilkan dari reaksi fisi (pembelahan) ataupun reaksi fusi
(penggabungan) inti-inti atom. Walaupun energi yang dihasilkan sangat besar, energi nukir
ini masih menjadi perdebatan menyangkut faktor keamanannya. Energi nuklir
dibangkitkan dalam suatu reaktor nuklir yang bila mengalami kebocoran akibatnya akan
sangat berbahaya bagi penduduk di sekitar reaktor nuklir. Peristiwa semacan ini pernah
terjadi di reaktor nuklir Chernobyl di Rusia dan reaktor nuklir di Bhopal (India).

3. Energi Cahaya Matahari

Cahaya matahari merupakan sumber energi yang melimpah di wilayah khatulistiwa. Tanpa
cahaya matahari kehidupan di muka bumi ini tidak akan bisa berkembang. Tanpa sinar
matahari proses fotosintesis pada tumbuhan tidak akan berlangsung. Jadi dengan
sendirinya matahari telah menyuplai kebutuhan energi manusia dalam jumlah yang sangat
besar,
4. Energi Angin
Di benua Eropa energi angin dimanfaatkan untuk memutar kincir angin yang pada akhirnya
bisa digunakan untuk memutar turbin sehingga bisa dihasilkan listrik melalui generator.
Para pelaut zaman dulu hanya memanfaatkan energi angin untuk menggerakkan kapal layar
mereka mengarungi samudra luas.
5. Energi Air
Kira-kira 20% kebutuhan energi kita adalah energi yang diperoleh dari energi air yang
dalam hal ini adalah energi listrik yang dibangkitkan oleh stasiun pembangkit tenaga listrik.
Misalnya seperti pembangkit energi hidrolistrik, pembangkit energi pasang surut,
pembangkit energi gelombang air laut.
6. Energi Geotermal
Energi geotermal atau panas bumi dihasilkan dari uap air panas yang keluar (dipompa
keluar) dari dalam bumi. Sebenarnya energi geothermal juga bisa dihasilkan dari batuan-
batuan yang membara di dalam bumi.

Kemajuan teknologi dan peningkatan jumlah penduduk menyebabkan meningkatnya kebutuhan
bahan bakar. Sementara fosil butuh waktu yang sangat lama untuk dapat dipakai sebagai bahan
bakar Bagaimana jika suatu saat bahan bakar itu habis? Langkah peduli terhadap masa depan bumi
dan anak cucu kita Buatlah sebuah tulisan berupa karya tulis tentang bagaimana pemanfaatan
energi alternatif? Atau kamu dapat membuat suatu ide atau prototype karya tentang pembangkit
listrik alternatif? Konsultasikan kepada gurumu dan laporkan hasilnya!

3. Energi Potensial

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki benda berdasarkan kedudukannya
terhadap suatu acuan tertentu. Misalkan suatu benda bermassa m dengan ketinggian

tertentu terhadap bumi (bumi sebagai acuan), maka benda tersebut akan memiliki energi
potensial sebesar EP. Perhatikan gambar berikut:

Gambar 4.2 Benda yang dijatuhkan dari
Ketinggian tertentu memiliki energi potensial

Berdasarkan gambar 4.2 besarnya energi potensial adalah
Ep =w.h
Ep =m.g.h

dengan.

Ep = energi potensial (J)
W=gaya berat (N)
M=massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s)
h = ketinggian (b))
Ketinggian untuk energi potensial di ukur jaraknya dari titik acuan.

Contoh soal:
Dari ketinggian berapakah suatu benda yang bermassa 1,5 kg dan memiliki Energi potensial
sebesar 150 Joule?
Pembahasan
Diketahui:

m = 1,5 kg
Ep =150 J
g = 10 m/s
Jawab:
∆V = V⸰ϒ∆T

h= Ep/m.g
= 150 / 15x10 meter

4. Energi Kinetik

Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena bergerak dengan kecepatan
tertentu. Sebuah benda yang jatuh dari ketinggian tertentu, pada saat tertentu akan memiliki
kecepatan sebesar v dan pada saat itu akan memiliki energi kinetik yang sebanding dengan kuadrat
kecepatannya tersebut. Secara matematis dapat ditulis:

Ek =½m.v²

Dengan.
Ek = energi kinetik (J)
M = massa benda (kg)
V = kecepatan benda (m/s)

Contoh soal:
Mobil bermassa 2 ton, suatu saat bergerak dengan kecepatan 12 m), Hitunglah energi kinetik mobil
pada saat itu!
Pembahasan:
Diketahui:
M =2 ton =2000 kg
v = 12 m/s

Jawab:

Ek=½ m.v =½.2000.127=144000 Joule

5. Hubungan Antar Usaha dan energi
Besarnya usaha yang dilakukan oleh suatu benda sama dengan perubahan energy

Kinetiknya. = f.s
W = ( m.a) x (v2²-v1²)/(2a)
= m x (v2²-v1²)/2
=½ m. (v2²-v1²)

Besarnya usaha juga bisa diartikan sebagai perubahan energy potensialnya.

W = ∆Ep
= F.h
= W.(h1-h2)
=m.g (h1-h2)

W = m .g h1-m.g.h2

6. Energi Mekanik
Energi mekanik merupakan energi yang dimiliki benda karena kedudukannya terhadap titik

acuan tertentu dan kecepatannya. Dengan kata lain energi mekanik merupakan penjumlahan antara
energi potensial dengan energi kinetik. Secara matematis ditulis:

Em = Ep + Ek = m.g.h + ½ m . v²

dengan, Em=energi mekanik (J)

Contoh soal:
Buah apel bermassa 350 gr jatuh dari pohonnya. Pada saat ketinggiannya 90 cm dari tanah

apel tersebut berkecepatan 4 m/s. Berapakah energi mekanik buah apel pada saat itu?
Pembahasan

Diketahui:
m =350 gr=0.35 kg
h =90 cm=0,9 m
v = 4m / s
g = 10 m/s²

Jawab:

Em= Ep +Ek
Em=m.g.h+ ½ mv²
Em =0.35(10 .0,9+ ½ 4²)=5.95 joule

Energi bersifat kekal, energi memang sudah dimiliki oleh suatu benda. Energi hanya bisa
diubah menjadi bentuk lain. Misalnya lampu dirumah, bermula dari energi listrik kemudian
berubah menjadi energi cahaya. Energi mekanik juga bersifat kekal, artinya energi mekanik
disetiap keadaan Sama dengan syarat tidak ada perubahan energi ke bentuk lain Misalnya ben yang
bergerak, tidak ada perubahan energi gerak ke energi kalor karena poka Secara matematis dapat
ditulis :

Em1=Em2

Ep1+Ek1=Ep2+Ek2
m.g.h+½m(v1)²=m.g.h + ½m (v2)²

Contoh soal:
Buah kelapa bermassa 1.3 kg jatuh dari ketinggian 2.8 m. Berapakah kecep buah kelapa tersebut
ketika ketinggiannya 0,8 m?
Pembahasan
Diketahui:
m=1.5 kg
h1=2.8 m: h2=0.8 m
g=10ms

Jawab
Pada saat buah kelapa jatuh dari pohonnya, kecepatan buah kelapa 0 ms, da massa benda bisa
saling menghilangkan
m.g.h1+½m(v1)² =m.g.h +½m(v2)²
10.2,8 + 0 = 10. 0,8 +½( v2)²
(v2)²=36
v2=6m/s

Pada suatu PLTA, air yang diterjunkan dari ketinggian tertentu akan memiliki massa tertentu.
Massa air yang janah memiliki energi potensial gravitasi. Ketika sampai ke bawah energi
potensialnya berkurang karena sebagian berubah menja energi kmetik. Ini sesuai dengan hukum
kekekalan energi mekanik, semakin ke bawah energi kinetik semakin besar. Di bagian bawah
energi potensial dari puncak telah berubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik air yang besar
mendong sadu-sudu turbin yang dipasang di dasar air terjun. Sudut-sudut turbin mem poros turbin,
yang seporos dengan poros generator Generator yang berputarakan menghasilkan energi listrik
sebagai energi keluaran
Latihan 4.3

1. Sebuah benda massanya 8 kg dijatuhkan pada ketinggian 75 meter di atas tanah dengan
kecepatan 20 m/s. Tentukan (g- 10 m/s)

A. Energi mekanik pada kedudukan awal
B. Energi potensial pada saat kecepatan Benda 40 m/s
C. Ketinggian benda pada saat kecepatan benda 50 m/s
D. Energi kinetik pada ketinggian 15 meter di atas tanah
E. Kecepatan benda pada ketinggian 10 meter di atas tanah
F. Energi mekanik pada saat menyentuh tanah

Daya adalah besarnya energi yang dikeluarkan benda setiap detik. Secara matematis dapat
ditulis:

P=w/t

Dengan,

P= Daya (Watt)

t=waktu (s)

Pada suatu mesin tidak semuanya sumber dapat diubah menjadi energi lain secara
sempurna, Mesin mobil dengan bahan bakar energi minyak bumi (bensin), tidak semuanya
bahannbakar berubah menjadi energi gerak, sebagian energi herubah menjadi energi panas. Hal
ini mengakibatkan adanya tingkat efektifitas daya.Efisiensi daya dapat dihitung dengan rumus

Ƞ=Pout/Pn x100%

Dengan

ƞ=efisiensi daya
Pin =daya masukkan
Pout=daya keluaran
Satuan daya yang lain: Horse Power (HP)
1 HP-746 watt

Contoh soal:

1. Berapa daya yang dikeluarkan mesin yang bekerja dengan usaha 3 x 104 Joule dalam waktu 1
menit?

Pembahasan

Diketahui:
W=3x 104 J
t=1 menit 60 s
Jawab::
P= W/t= 3x10/60 = 500 watt

2. Berapakah daya keluaran sebuah mesin yang memiliki daya masukkan 1.5 Mwatt dan 25%
terbuang menjadi panas?
Pembahasan
Diketahui:
Pin=1,5 Mwatt
Ƞ=100%-25% =75%
Jawab:
Pout= Pout/Pin x100%
75%=Pout/1,5 x100%
Pout=75%/100% x1,5=1.125Mwatt

Watt adalah satuan daya listrik dan selalu ditulis untuk menyatakan spesifikasi peralatan
listrik, seperti setrika listrik, televisi, kulkas, bola lampu pijar Misalnya, sebuah bola lampu tertulis
25 W artinyaini berarti lampu melakukan usaha dengan laju 25 joule tiap sekon

Perbedaan lampu 25 W dan lampu 60 Wadalah usaha yang dilakukan lampu 60 W lebih
besar dari lampu 25 W maka dapat dikatakan bahwa lampu 60 W. Untuk membuktikannya
dekatkan kedua lampu dan nyalakan, bersama tentu lampu 60 W berpijar lebih terang daripada
lampu 25 W.

Latihan 4.4

11. Sebuah trolly massanya kg diletakkan pada bidang miring yang licin dengan kemiringan
30, kemudian trolly tersebut meluncur. Apabila kedudukan trolly terhadap kaki bidang

miring 10 m dan 10 ms serta usaha yang dilakukan ole gaya berat trolly adalah 50 joule.
Berapakah daya oleh gaya berat tersebut?
12. Berapakah daya keluaran mesin dari sebuah mobil bermassa 1500 kg jika mobil mampu
melaju dari 21,6 km/jam ke 108 km/jam dalam waktu 16 Sekon?
13. Berapakah kecepatan sebuah peluru yang beratnya I N jika energi kinetic yang dimiliki 1
Joule?
14. Sebuah mesin dengan daya 1,5 Hp digunakan untuk mengangkat beban yang kecepatan
4 cm/s. Jika g-10 m/s, berapakah masa beban yang bisa terangkat oleh mesin tersebut?
15. Sebuah mesin pengangkat mampu mengangkat beban 1 ton setinggi 8,4 m Dalam waktu
2 menit.

Hitunglah

a. Daya output mesin tersebut

b. Efisiensi mesin, jika daya inputnya 1500 W

DAFTAR PUSTAKA
M, A. (2017). Malang, Jawa Timur: PT. Latif Kitto Mahesa(Kitto Book).