USAHA, DAYA, DAN ENERGI IPA KELAS 8 2021

3

ILMU PENGETAHUAN ALAM

USAHA, DAYA, DAN ENERGI

Oleh :
Ni Made Sugi Hanjawanti, S.Pd
GURU IPA KELAS VIII SMP NEGERI 2 NEGARA

TAHUN 2021

TUJUAN PEMBELAJARAN :
Melalui kegiatan pembelajaran dalam jaringan dengan menggunakan model Plipped
Classroom, peserta didik diharapkan dapat menentukan usaha, daya, dan energi dengan rasa
ingin tahu, tanggung jawab, disiplin dan kerja sama selama proses pembelajaran, bersikap
jujur, santun, percaya diri, pantang menyerah, serta berpikir kritis dan kreatif, serta mampu
berkomunikasi dan bekerja sama dengan baik.

USAHA
Perhatikan gambar di bawah ini !

Gambar 1 Gambar 2

Coba perhatikan gambar 1. Pernahkah kamu berusaha untuk mendorong tembok? Apakah
tembok tersebut bergerak bahkan berpindah? Walaupun kamu mengeluarkan banyak tenaga
sampai mengeluarkan keringat dan merasa lelah, tembok tersebut tidak bergerak dan
berpindah. Jadi dapat dikatakan bahwa usaha yang kamu lakukan adalah bernilai nol (0) atau
kegiatan tersebut tergolong Bukan Usaha.

Bagaimana dengan gambar 2? Mendorong mobil merupakan salah satu kegiatan yang
membutuhkan tenaga. Ketika kamu mendorong mobil hingga bergerak, kamu telah melakukan
usaha.

Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tentu membutuhkan tenaga yang cukup besar untuk
melakukan kegiatan. Misalnya, mendorong meja dan lemari agar berpindah tempat. Benda
dapat bergerak karena adanya gaya. Suatu gaya yang dilakukan pada sebuah benda dan
menyebabkan benda itu bergerak disebut usaha.

[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021] 1

Untuk lebih memahami, usaha dan bukan usaha ayo kita analisis pernyataan-pernyataan di
bawah ini!

No. Pernyataan Usaha Bukan Usaha Penjelasan

1 Beni mendorong meja √ Termasuk usaha, karena
dengan gaya 10 N, √ meja dikenakan gaya dan
sehingga meja meja mengalami
berpindah sejauh 20 perpindahan posisi.
cm
Termasuk usaha karena
2 Mangga bermassa 500 buah mangga yang semula
gr jatuh ke tanah dari di pohon berpindah ke
pohonnya berasal dari tanah.
ketinggian 2 m √ Bukan usaha karena kereta
kembali ke posisi awal.
3 Siti mendorong kereta
belanjanya dengan √ Bukan usaha karena telur
gaya 50 N dari rak hanya mengalami
daging ke rak sayuran perubahan bentuk, tetapi
kembali lagi ke rak tidak mengalamii
daging perpindahan posisi.

4 Dayu menginjak telur
dengan gaya sebesar 5
N hingga telur tersebut
pecah.

Semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha
yang dilakukan. Semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan.

Berdasarkan pernyataan tersebut, dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha (W) ditentukan
oleh besar gaya (F) yang diberikan pada benda dan besar perpindahannya (∆s). Dirumuskan
sebagai berikut:

W = F x ∆s
W = usaha (joule)
F = gaya (N)
∆s = perpindahan (m)

Usaha sebesar 1 Joule dilakukan apabila gaya sebesar 1 Newton memindahkan benda sejauh 1
meter.

Contoh Soal :
Dalam kegiatan beres-beres kelas, Dito telah berhasil menggeser sebuah lemari sejauh 5 m
dibantu dua orang temannya, Budi dan Arto. Jika gaya yang diberikan Dito adalah 10 N, Budi
sebesar 20 N, dan Arto sebesar 15N, berapakah besar usaha yang telah mereka lakukan?

Penyelesaian
Diketahui : s = 5 m ; F1 = 10 N ; F2 = 20 N ; F3 = 15 N.
Ditanya : W …..?

Jawab :
Usaha dikerjakan oleh tiga orang
ΣF = F1 + F2 + F3 = (10 + 20 + 15) N = 45 N
W = ΣF x s = 45 N x 5 m = 225 N/m = 225 J

[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021] 2

Jadi, usaha yang dilakukan oleh Dito, Budi, dan Arto untuk menggeser meja adalah sebesar
225 N.

DAYA
Pernahkah kamu mengamati kemasan sebuah bola lampu? Jika kamu baca tulisan yang tertera
pada kemasan lampu itu, kamu akan menemukan sebuah bilangan yang menunjukkan
besarnya daya dari lampu tersebut.

Daya didefinisikan sebagai laju dalam suatu usaha. Karena usaha terjadi seiring dengan
perubahan energi, maka daya juga didefinisikan sebagai perubahan laju energi dari satu
bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan definisi ini, satuan daya adalah J/s. Sebagaimana yang
digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dalam SI satuan daya dikenal dengan istilah watt,
disimbolkan W. Secara matematis, definisi ini dapat ditulis sebagai berikut:

PW P = Daya (watt atau W)
t W = Usaha (joule atau J)
t = waktu (sekon atau s)

karena W = F x s dan s = v x t maka persamaan di atas dapat diturunkan menjadi :

P  Fv P = Fxv
P = daya (watt, W)
F = gaya (Neton, N)
v = kecepatan (m/s)

Contoh Soal :
1. Sebuah mobil yang mogok didorong oleh beberapa orang dengan gaya sebesar 100 N.

Jika mobil tersebut berpindah sejauh 4 meter dalam waktu 20 detik, berapakah daya dari
pendorong tersebut?
Penyelesaian
Diketahui : F = 100 N ; t =20 s ; s = 4 m
Ditanya : P ?

Jawab :

W = Fxs

= 100 N × 4 m

= 400 J

P  W  400J  20watt
t 20s

Jadi, daya pendorong itu adalah 20 watt.

2. Sebuah benda yang ditarik dengan gaya 5 N bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Hitunglah

daya benda tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui : F = 5 N ; v = 2 m/s
Ditanya : P…?

Jawab :

P = Fxv

= (5 N) x (2 m/s)

= 10 N x m/s

= 10 watt.

Jadi, daya benda tersebut adalah 10 watt.

[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021] 3

ENERGI
Tentunya kamu tak asing lagi dengan kata energi. Energi atau lebih umum disebut tenaga
adalah kemampuan untuk melakukan suatu usaha. Energi merupakan besaran turunan dengan
satuan Joule (J) sama dengan satuan usaha. Energi merupakan sesuatu yang tidak dapat
diciptakan dan dimusnahkan oleh manusia. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lainnya. Terdapat suatu hukum yang menguatkan pernyataan di atas dan dikenal
dengan Hukum Kekekalan Energi. Bunyi dari hukum ini adalah: “Energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke
bentuk lain”. Adapun bentuk-bentuk energi adalah sebagai berikut:

1. Energi Mekanik
Energi mekanik adalah energi yang berkaitan dengan gerak atau kemampuan untuk bergerak.
Berdasarkan sebabnya, energi mekanik digolongkan menjadi dua jenis, yaitu energi kinetik
(Ek) dan energi potensial (Ep). Besarnya energi mekanik adalah penjumlahan antara energi
kinetik dan energi potensial. Dirumuskan:

EM  Ek  Ep

Energi Mekanik yang dimiliki suatu benda nilainya selalu konstan/tetap pada setiap titik
lintasan benda, inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Energi. Sehingga dapat
disimpulkan Em1=Em2.

a. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya atau kelajuannya.
Untuk menunjukkan adanya energi kinetik, cobalah gerakkan kedua tanganmu dengan
cara menggosokkan telapak tangan satu sama lain. Apa yang kamu rasakan? Saat
menggosok-gosokkan kedua telapak tangan, kamu akan merasakan hangat pada bagian
itu. Makin cepat gerakan tangan, makin panas suhu tangan yang kamu rasakan. Peristiwa
ini menunjukkan bahwa besarnya energi kinetik bergantung pada kecepatan gerak yang
dilakukan. Selain itu, energi kinetik pun bergantung pada massa benda. Makin besar
massa benda, makin besar pula energi kinetik yang dihasilkan. Berdasarkan hubungan ini,
energi kinetik dapat dirumuskan sebagai :

EK  1 m v2
2

Ek = Energi Kinetik benda (Joule)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s2)

[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021] 4

b. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya. Energi potensial
bergantung pada massa benda, percepatan gravitasi tempat benda berada, dan tentunya
adalah ketinggian posisi (tempat) benda tersebut berada. Secara matematis hubungan ini
dapat ditulis sebagai :

Ep  m  g  h

Ep = energi potensial (Joule, J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2 )
h = ketinggian benda dari acuan (m)

Selain karena gravitasi, energi potensial juga dapat disebabkan oleh pegas yang diregangkan
atau ditekan. Jika gerak yang terjadi pada benda berupa gerak vertikal (benda jatuh/dilempar
vertikal ke atas), maka berlaku hubungan sebagai berikut:
1) Pada saat benda belum dijatuhkan/posisinya berada pada ketinggian maksimal, maka

energi kinetik benda tersebut sama dengan nol. Sehingga: Em = E p
2) Pada saat benda berada di tengah-tengah lintasan yang vertikal, maka besar energi

potensial benda sama dengan besar energi kinetiknya. Sehingga: Ek = E p
3) Pada saat benda tepat menyentuh permukaan tanah/ sesaat sebelum dilempar, maka energi

potensialnya sama dengan nol. Sehingga: Em = Ek

Contoh Soal :
1) Sebuah mobil mainan dengan massa 2 kg melaju dengan kecepatan 6 m/s. Berapakah

energi kinetik yang dimiliki mobil itu?
Penyelesaian :
Diketahui : m = 2 kg ; v = 6 m/s
Ditanya : Ek = …?

Jawab:
EK  1 m  v2

2
 1  2  62  36J

2
Jadi, energi kinetik yang dimiliki mobil mainan adalah 36 J.

2) Sebuah benda yang memiliki massa 500 gram dijatuhkan dari ketinggian 2 m.
Tentukanlah besar energi potensial dan energi mekanik pada saat benda hendak
dijatuhkan!
Penyelesaian :
Diketahui : m = 500 gram = 0,5 kg ; h = 2 m ; g = 10 m/s2 .
Ditanya : E p dan Em saat benda hendak dijatuhkan…?

Jawab :
Ep = mgh

= 0,5 x 10 x 2
= 10 J
Jadi, pada saat benda hendak dijatuhkan, energi potensial = energi mekanik, yaitu 10 J.

3) Sebuah pesawat terbang, massanya 1500 kg melaju dengan kecepatan 200 m/s pada
ketinggian 500 m. bila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, hitunglah:
a. Energi kinetik pesawat
b. Energi potensial pesawat
c. Energi mekanik pesawat

[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021] 5

Penyelesaian

Diketahui : m= 1500 kg ; h= 500 m ; v= 200 m/s ; g= 10m/s2
Ditanya : Ek, Ep, dan Em….?

Jawab :

EK  1 m  v2
2

 1 1500 2002  30000000J  30000kJ
2

Ep = m.g.h

= 1500 x 10 x 500

= 7500000 J= 7500 kJ

Em = Ek + Ep

= 30000 kJ + 7500 kJ

= 37500 kJ

2. Energi kimia adalah kemampuan usaha yang terdapat di dalam bahan-bahan makanan
yang biasa dikonsumsi, seperti nasi, ikan, telur, dan susu, juga dalam bahan bakar, seperti
kayu arang, batubara, minyak, dan gas alam.

3. Energi Panas yang lebih dikenal dengan sebutan kalor adalah energi yang dihasilkan oleh
gerak internal partikelpartikel dalam suatu zat.

4. Energi Listrik adalah energi yang disebabkan oleh adanya arus listrik (muatan listrik yang
mengalir). Energi listrik sangat dekat dengan kehidupan manusia karena sangat dibutuhkan
untuk mempermudah segala aktivitas kehidupan. Penggunaan energi listrik di antaranya
untuk penerangan di malam hari dan mengoperasikan alat-alat elektronik dan alat
komunikasi.

5. Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnet. Energi
cahaya alami dan terbesar adalah energi cahaya yang berasal dari matahari.

Perubahan yang dapat terjadi pada bentuk-bentuk energi di atas di antaranya:
a) Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu.
b) Perubahan energi listrik menjadi energi mekanik, misalnya bor listrik.
c) Perubahan energi mekanik menjadi energi listrik, misalnya turbin/generator.
d) Perubahan energi kimia menjadi energi mekanik, misalnya pada akumulator.
e) Perubahan energi listrik menjadi energi panas, misalnya pada setrika.

LATIHAN SOAL :
1. Jefry, Bintang dan Rizky sedang mendorong mobil yang mogok, dengan masing-

masing gaya sebesar 15 N, 14 N, dan 13 N. Jika usaha yang dihasilkan sebesar 210 J,
maka mobil dapat berpindah sejauh….. m

2. Perhatikan gambar dibawah ini!

500 N 1500 N
2000 N

Jika benda hendak dipindahkan sejauh 6 m ke arah kanan dan memerlukan waktu
selama 30 detik, maka tentukanlah usaha dan daya yang dihasilkan dari perpindahan
tersebut!

3. Perhatikan gambar disamping!

Jika massa buah kelapa tersebut 3 kg dan percepatan gravitasi
sebesar 10 m/s2, maka energi kinetik yang dimiliki buah kelapa di
titik B adalah …. J

“ Selamat belajar “ 6
[Usaha, Daya, dan Energi - IPA 2021]