Modul Berbasis Multi Representasi

The world’s largest digital library

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













Modul Pembelajaran Fisika Berbasis Multi Repesentasi Usaha & Energi

Untuk SMA kelas X

Disusun oleh: Nama

: Rodhiana Khairunisa Khairunisa

Jurusan

: Pendidikan Fisika

NIM

: 14302241051

Fakultas

: Fakultas Miatematika dan Ilmu Pengetahuan Pengetahu an Alam

Universitas

: Universitas Negeri Yogyakarta (UNY)

Email

: [email protected]

Dosen pembimbing

: Drs. Sukardiyono, M.















1. Keberhasilan belajar menggunakan modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi ini bergantung pada kedisiplinan dan ketekunan Anda dalam mempelajari materi Fisika 2. Belajar dengan menggunakan modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi ini dapat dilakukan secara mandiri maupun berkelompok, baik di rumah atau di sekolah. 3. Anda diperbolehkan menambah materi-materi dari sumber lain yang relevan untuk membantu memahami materi. 4. Modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi ini terdiri dari tiga kegiatan belajar, sebagai sebagai berikut: Kegiatan Belajar 1 yang membahas tentang Usaha Kegiatan Belajar II yang membahas tentang Energi 5. Di bagian bawah cover belakang terdapat barcode yang terhubung dengan website mendownload modul dengan ekstensi .pdf secara gratis. untuk mendownload 6. Langkah-langkah yang perlu diperhatikan dalam penggunaan modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi ini antara lain: Bacalah Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi untuk materi Usaha dan Energi Pelajari uraian materi pada setiap kegiatan belajar Apabila ditemukan kata-kata yang sulit atau belum Anda pahami, Anda dapat mencari arti kata tersebut dalam glosarium Pelajari contoh soal untuk menambah pemahaman Anda Apabila dalam kegiatan belajar yang dipelajari terdapat LKPD, lakukanlah kegiatan sesuai petunjuk atau arahan dari guru. Pelajari rangkuman materi pada setiap kegiatan belajar Kerjakan soal latihan dan evaluasi dalam setiap kegiatan belajar Lakukan langkah-langkah diatas agar Anda lebih cepat berhasil dalam belajar Fisika menggunakan modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi ini.  



 

 

  















Modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi pada materiUsaha dan Energi disusun sebagai bahan ajar mandiri bagi peserta didik kelas X SMA. Modul pembelajaran ini terdiri dari tiga kegiatan belajar yang membahas tentang materi usaha dan materi energi. Keberhasilan belajar dengan menggunakan modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi representasi ini dapat dibantu oleh guru yang berperan sebagai inisiator dan fasilitator. Hal-hal yang perlu dilakukan oleh guru adalah: 1. Menjelaskan tujuan pembelajaran dan deskripsi singkat mengenai isi modul pembelajaran pembelajaran Fisika berbasis berbasis multi representasi representasi 2. Memotivasi peserta didik agar disiplin dan tekun dalam belajar menggunakan modul ini. 3. Membantu dan membimbing peserta didik apabila menemukan kendala dalam belajar menggunakan menggunakan modul ini.















Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi Dasar (KD) 3.9. Menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja) dan perubahan energi, hukum kekekalan energi, serta penerapannya penerapannya dalam peristiwa sehari-hari 4.9 Mengajukan gagasan penyelesaian penyelesaian masalah gerak dalam kehidupan sehari-hari dengan menerapkan metode ilmiah, konsep energi, usaha (kerja), dan hukum kekekalan energi

Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) 3.9.1 3.9.2 3.9.3 3.9.4 3.9.5 3.9.6 3.9.7 3.9.8 4.9.1 4.9.2

Mendefinisikan Mendefinisikan konsep usaha Menganalisis Menganalisis konsep usaha melalui grafik Menganalisis Menganalisis hubungan gaya, usaha, dan perpindahan Mendefinisikan Mendefinisikan konsep daya Mendesfinisikan konsep energi potensial dan energi kinetik. Menganalisis Menganalisis hubungan usaha dan energi Menganalisis hubungan gaya konservatif dengan energi potensial dan dan hukum kekalan energi mekanik mekanik Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik dalam persoalan sehari-hari sehari-hari Menyelidiki hubungan usaha dan energi terkait konsep gaya dan hukum kekekalan energi mekanik. Mempresentasikan hasil pengamatan ilmiah mengenai konsep usaha sebagai transfer energi dan hukum kekekalan energi















KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat-Nya sehingga modul pembelajaran pembelajaran Fisika berbasis multi representasi representasi ini dapat diselesaikan. diselesaikan. Modul pembelajaran ini bertujuan untuk meningkatkan minat dan penguasaan materi Fisika peserta didik melalui berbagai representasi. representasi. Modul pembelajaran fisika berbasis multi representasi disusun berdasarkan kurikulum 2013 terevisi. Modul ini berisi uraian materi, contoh soal, latihan soal, bahan diskusi, rangkuman, dan evaluasi, serta glosarium. glosarium. Modul pembelajaran pembelajaran ini disusun dengan berbagai representasi agar dapat memudahkan peserta didik dalam penguasaan materi Fisika serta dapat membantu peserta didik belajar secara mandiri. Penulis berharap modul pembelajaran Fisika berbasis multi representasi representasi bermanfaat bagi peserta didik dan guru dalam belajar dan mengajar Fisika. Mohon kritik dan saran demi perbaikan modul modul ini.

Yogyakarta, Yogyakarta, Februari 2018

Penyusun

















Halaman HALAMAN HALAMAN JUDUL........................................................... JUDUL............................................................................................. .................................. i IDENTITAS IDENTITAS BUKU BUKU ........................................................................ ............................................................................................. ..................... ii PETUNJUK BAGI SISWA ......................................................................... .................................................................................. ......... iii PETUNJUK BAGI BAGI GURU GURU ..................................... .......................................................................... .............................................. ......... iv KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI . v KATA PENGANTAR PENGANTAR .................................................. ....................................................................................... ........................................ ... vi DAFTAR ISI .............................................. ................................................................................... ........................................................... ...................... vii PETA KONSEP .................................................................................... .................................................................................................... ................ viii A. KEGIATAN BELAJAR 1 (USAHA) 1. Definisi Usaha ...................................................................... ........................................................................................... ..................... 1 2. Menghitung Usaha dari Grafik F-x............................................................ F-x ............................................................ 2 3. Usaha oleh Beberapa Gaya ..................................................................... ........................................................................ ... 4 4. Daya ......................................................................... ........................................................................................................... .................................. 5 LKPD ...................................... ........................................................................... ....................................................................... .................................. 6 Rangkuman ........................................................................ .................................................................................................... ............................ 7 Evaluasi-1 .................................................................... ...................................................................................................... .................................. 8 B. KEGIATAN BELAJAR 2 (ENERGI) 1. Energi Kinetik .................................. Kinetik ....................................................................... .......................................................... ..................... 10 2. Energi Potensial ..................................... .......................................................................... .................................................... ............... 11 3. Kaitan Usaha dan Energi ........................................................................ ........................................................................... ... 12 5. Informasi ........................................................................ .................................................................................................... ............................ 16 4. Hukum Kekekalan Energi Mekanik ..................................... Mekanik .......................................................... ..................... 17 Rangkuman ........................................................................ .................................................................................................... ............................ 19 Evaluasi-2 .................................................................... ...................................................................................................... .................................. 20 Kunci Jawaban .............................................................................................. 22 GLOSARIUM GLOSARIUM ................................................................................. ....................................................................................................... ...................... 23















PETA KONSEP

M o d u l P e m b e l a j a r a n U s a h a d a n E n e r g i v i i i

Kata Kunci: Energi Potensial, Energi Kinetik, Daya, Gaya Konservatif, Hukum Kekekalan Energi Mekanik, Usaha





A. Kegiatan Pembelajaran 1 (Usaha)

1. Definisi Usaha

Kata “usaha” atau “kerja” memiliki berbagai arti dalam percakapan sehari-hari. Dalam fisika, usaha memiliki arti tersendiri. Usaha merupakan transfer energi melalui gaya. Secara matematis,usaha atau dalam bahasa Inggris “ work ” didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya searah perpindahan ( F ) dengan ∆ x). besar perpindahannya perpindahannya ( ∆

T hink Bright!

Untuk lebih jelasnya, tinjaulah gambar di bawah ini!





(a) (b) Gambar 1.1 Seseorang melakukan gaya pada benda (Sumber: Sunarti, 2004) Gambar (a) mengilustrasikan seseorang sedang menarik balok, untuk bergerak sejauh lintasan tertentu. Orang tersebut dikatakan telah melakukan kerja atau usaha. Kemudian gambar (b) mengilustrasikan seseorang yang mendorong dinding tembok dengan sekuat tenaga. Orang yang mendorong dinding tembok dikatakan tidak melakukan usaha atau kerja meskipun orang tersebut mengeluarkan mengeluarkan gaya tekan yang sangat besar, karena tidak terdapat perpindahan kedudukan dari tembok. Dapat dikatakan bahwa usaha akan memiliki nilai ketika terjadi perpindahan perpindahan dengan jarak x tertentu. Atau dengan kata lain, Jjka suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh Δ x, maka gaya F melakukan melakukan usaha sebesar W . Perhatikan ilustrasi berikut ini!

Apakah atlet tersebut melakukan usaha saat mengangkat barbel dari lantai ke atas kepalanya? Apakah usaha juga dilakukan ketika ia menahan barbel sejenak diatas kepalanya?















Perhatikan ilustrasi berikut!

Gambar 1.3 Usaha oleh gaya F membentuk membentuk sudut α terhadap perpindahan ( ∆ x) (Sumber: Kanginan, 2006)

maka persamaan (1.1) berubah menjadi persamaan berikut:  =  cos  ∆

(1.2)

Dengan : W : usaha yang dilakukan (J) F : gaya yang bekerja (N)  x : besar perpindahan (m) α : sudut antara gaya dan perpindahan ( 0)

2. Menghitung Usaha dari Grafik F -x

Ketika gaya yang bekerja pada suatu benda merupakan gaya yang konstan yang menyebabkan benda mengalami perpindahan dari posisi awal x=x 1 ke posisi akhir















Hal yang harus dilakukan adalah dengan menghitung luas daerah yang diarsir atau yang dibatasi oleh posisi x 1 hingga posisi x2.

















3. Usaha oleh Beberapa Gaya

Dalam kehidupan sehari-hari, usaha yang bekerja pada benda tidak hanya dilakukan oleh satu gaya saja, melainkan oleh beberapa gaya. Gaya-gaya tersebut misalnya gaya gesek, gaya normal dan gaya-gaya lainnya. Usaha total oleh beberapa gaya dapat dijabarkan dengan persamaan berikut. berikut. total = 1 + 2 + 3+⋯

(1.3)

Ingat! Bedakan antara lambang W (usaha), dengan lambang w (gaya berat).















4. Daya

Misalkan Anda mengangkat tas sekolah yang memiliki massa 10 kg dari lantai ke loker yang tingginya 2 m memerlukan waktu 4 s. Kemudian teman Anda melakukan hal yang sama, dengan tas dan posisi loker yang sama, hanya memerlukan waktu 2 s. Usaha yang Anda lakukan dan yang dilakukan teman Anda sama. Tetapi, karena teman Anda dapat melakukan usaha dalam waktu yang lebih singkat, maka teman Anda lebih cepat melakukan usaha dibanding Anda. Laju dilakukannya usaha disebut daya. Dengan kata lain daya adalah cepatnya energi dipindahkan. Sesuai dengan pernyataan tersebut, tersebut, secara secara matematis, matematis, daya dapat dituliskan dituliskan sebagai: sebagai:   =

Dengan: P : daya (W) W : usaya yang dilakukan (J) t

: selang waktu (s)



(1.4)















LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK

Nama Anggota: Anggota: 1. 2. Diskusikanlah Diskusikanlah dengan teman sebangku Anda pernyataan berikut ini: 

Tayo akan memindahkan batu bawah ke atas menempuh lintasan seperti tampak pada gambar berikut.

(a)

(b)

(c)

Jika antara batu dan bidang dianggap tidak ada gesekan, diantara gambar berikut manakah yang melakukan usaha paling besar? Jelaskan pendapat Anda! 

Dua mobil sedang berhenti di lampu merah. Ketika lampu menyala hijau, dengan kriteria berikut ini manakah mobil yang yang menghasilkan menghasilkan daya yang lebih lebih besar? (mobil memiliki merek sama dan spesifikasi mobil sama) 1) Mobil bermassa m mulai bergerak dengan percepatan a.

















RANGKUMAN . Usaha merupakan transfer energi melalui gaya atau dalam matematis merupakan hasil kali antara komponen gaya yang bekerja pada suatu benda dalah arah perpindahan dan besar perpindahan itu.

∆ ∆

Usaha dapat ditentukan dengan persamaan: W=F

Ketika gaya membentuk sudut dengan perpindahannya, maka digunakan persamaan: W=F

∆ ∆  

. Usaha total yang dilakukan oleh berbagai gaya merupakan resultan dari usaha oleh tiap-tiap gaya yang bekerja Wtotal=

W

. Dalam SI, usaha diukur dalam N.m. Nama khusus untuk satuan ini adalah joule (J). 1 J = 1 N.m. Dalam sistem cgs, usaha diukur dalam satuan erg, dan 1 erg = 1 dyne.cm.

. Daya adalah usaha yang dilakukan oleh benda persatuan waktu. . Daya dapat ditentukan dengan persamaan: P=

W t

. Satuan daya antara lain Watt, Kilowatt, Joule/ sekon, Kilo joule/ sekon, hp. . Besarnya daya dipengaruhi oleh usaha yang dilakukan oleh benda dan waktu yang diperlukan untuk melakukan usaha tersebut.















EVALUASI-1 Petunjuk:   

Kerjakan evaluasi di bawah ini dengan teliti! Evaluasi ini digunakan untuk mengukur penguasaan materi pada kegiatan belajar 1. Koreksi hasil jawaban Anda dengan menggunakan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian belakang modul ini!

1. Sebuah benda beratnya 10 N berada pada bidang datar, pada benda tersebut bekerja sebuah gaya mendatar sebesar 20 N, sehingga benda berpindah berpindah sejauh 50 cm. Usaha yang dilakukan gaya tersebut adalah … . A. 5 J B. 10 J C. 15 J D. 20 J E. 25 J 2. Sebuah benda didorong dengan gaya 30 N. Benda tersebut berpindah sejauh 5 m. Usaha yang dilakukan untuk mendorong benda tersebut jika gaya membentuk sudut 37o terhadap jalan adalah …

Usaha yang dilakukan sebesar ... . A. 1100 J B. 900 J C. 800 J D. 600 J E. 400 J 4. Perhatikan grafik berikut ini!

Usaha total yang dilakukan berdasarkan grafik grafik diatas diatas adalah ... A. 40 J

















A. 420 B. 432 C. 544 D. 684 E. 888 6. Adit mendorong sebuah benda yang mula-mula diam dan bermassa 5 kg selama 5 detik. Maka percepatan dan kecepatan akhir Adit untuk mendorong benda tersebut jika gaya gaya yang dikeluarkan adalah 10 N adalah ... . A. 10 m/s2 dan 2 m/s B. 10 m/s2 dan 4 m/s C. 2 m/s2 dan 20 m/s D. 2 m/s2 dan 10 m/s E. 2 m/s2 dan 12 m/s 7. Seorang anak mendorong sebuah gerobak mainan (m= 5 kg) dari

daya 500 W. Satu garis kerja dengan arah geraknya pada benda bekerja gaya konstan yang besarnya ... N. A. 50 B. 25 C. 15 D. 10 E. 5

Apabila Anda telah menyelesaikan seluruh soal pada Evaluasi-1, hitunglah tingkat penguasaan Anda menggunakan rumus berikut: jawaban benar Tingkat Penguasaan Anda=

100%















B. Kegiatan Pembelajaran 2 (Energi)

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Secara umum, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Sebagai contoh, jika kita mendorong sepeda motor yang mogok, usaha alias kerja yang kita lakukan menggerakan sepeda motor tersebut. Pada saat yang sama, energi kimia dalam tubuh kita menjadi berkurang, karena sebagian energi kimia dalam tubuh berubah menjadi energi kinetik sepeda motor. Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Contoh ini juga menjelaskan menjelaskan salah satu satu konsep penting dalam sains, yakni kekekalan kekekalan energi. energi. Beberapa energi energi yang akan dibahas dalam bab ini adalah sebagai berikut. 1. Energi Kinetik Setiap benda yang bergerak memiliki energi. Benda yang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan usaha, karenanya dapat dikatakan memiliki energi. Ketika benda bergerak, benda memiliki kecepatan. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa

T hink Bright! 

Jika Anda menggunakan menggunakan matahari sebagai acuan, apakah Anda dikatakan memiliki energi kinetik saat berlari?















2. Energi Potensial

Istilah potensial memiliki kata dasar “potensi”, yang dapat diartikan sebagai kemampuan yang tersimpan. Secara umum, energi potensial diartikan sebagai energi yang tersimpan dalam sebuah benda atau dalam suatu keadaan tertentu. Energi potensial, karena masih tersimpan, tersimpan, sehingga baru bermanfaat ketika berubah menjadi energi lain. Misalnya pada air terjun, energi potensial diubah menjadi energi kinetik sehingga dapat menggerakan turbin yang kemudian akan digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Dalam pengertian yang lebih sempit, yakni dalam kajian mekanika, energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut. Energi potensial yang akan kita bahas kemudian yaitu energi potensial gravitasi gravitasi dan energi energi potensial potensial elastik. 1) Energi Potensial Gravitasi Energi potensial gravitasi adalah energi yang tersimpan dalam benda karena pengaruh posisi ketinggian benda tersebut. Energi tersebut akibat dari gaya tarik gravitasi bumi terhadap benda. Sebagai contoh, buah kelapa yang jatuh maka energi potensialnya bergantung pada massa buah kelapa, ketinggian buah kelapa dari tanah dan percepatan gravitasi. Perhatikan ilustrasi berikut.















Selain energi potensial tersebut, dikenal juga energi potensial gravitasi Newton, yang berlaku untuk semua benda angkasa yang dirumuskan:   = −



(2.3) EP : energi potensial gravitasi Newton (J) selalu bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa untuk memindahkan suatu benda dari suatu posisi tertentu ke posisi lain yang jaraknya lebih jauh dari pusat planet diperlukan sejumlah energi (J) M : massa planet (kg) m : massa benda (kg) r

: jarak benda ke pusat planet (m)

G : tetapan gravitasi universal = 6,672 x 10 -11 N.m2/kg2 2) Energi Potensial Elastik Energi potensial elastik adalah energi yang tersimpan dalam benda elastik ketika















Atau dengan kata lain dapat disimpulkan bahwa:

“Tokoh Fisika”

“Usaha yang dilakukan oleh gaya resultan yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda tersebut” .

James Prescott Joule (1818-1889) lahir di Sallford Inggris pada tanggal 24 Desember. Ia dikenal sebagai orang yang merumuskan Hukum Kekekalan

















Atau dengan kata lain, perubahan energi potensial gravitasi sama dengan harga negatif (-) dari usaha. 

Usaha oleh Gaya Pegas Pada pegas simpangan x diukur dari posisi kesetimbangannya, maka gaya pegas dinyatakan F = k x. Besar gaya pegas berbanding lurus dengan besar perubahan panjang pegas. pegas. Pegas tersebut mengerahkan mengerahkan gaya yang besarnya sama, namun namun arahnya berlawanan. berlawanan. Gaya ini sering disebut “gaya pemulih” ( . Perhatikan ilustrasi berikut!

F = 





























FYI (FOR YOUR INFORMATION)

POTENSI ENERGI TERBARUKAN IN INDONESIA MASIH BE BESAR















4.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Hukum kekekalan energi menytakan: “energi “ energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, tetapi dapat diubah menjadi bentuk energi lainnya””. Kita juga mengetahui, energi mekanik merupakan gabungan lainnya dari energi potensial dan energi kinetik.  =  + 

(2.7) Kita akan mempelajari hubungan hukum kekekalan energi dengan gaya konservatif. Jika pada benda hanya bekerja gaya konservatif maka

“KAMUS FISIKA”

Gaya konservatif adalah gaya yang tidak berubah terhadap terhadap lintasan yang ditempuh benda, namun hanya















Pada pegas, hukum kekekalan energi mekanik dapat ditulis sebagai berikut

1   + 1 m  = 1   +    2  2  2   

T hink Bright!

(2.9) 

Ketika seseorang memanah di manakah energi potensial elastis bernilai maksimum maksimum dan di manakah energi kinetik anak panah































EVALUASI-2















7. Sebuah benda jatuh bebas dari posisi A seperti gambar. Perbandingan

C. Energi potensial menurun, energi kinetik menurun















KUNCI JAWABAN















GLOSARIUM















Modul Berbasis Multi Representasi

Recommend Documents