RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Satuan Pendidikan : SMA Kelas/Semester : XI/ I (Ganjil) Mata Pelajaran : Fisika Pokok Bahasan : Usaha dan Energi Sub. Pokok Bahasan : Usaha, Energi dan Daya Alokasi Waktu : 1 × 45 menit A. Standar Kompetensi 1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik B. Kompetensi Dasar 1.1 Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum kekekalan energi mekanik C. Indikator 1.1.1 Kognitif a. Produk: 1. Mendefinisikan usaha, energi kinetik, energi potensial dan daya 2. Menjelaskan dan memformulasikan hubungan usaha dengan energi kinetik b. Proses:
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
Satuan Pendidikan : SMA
Kelas/Semester : XI/ I (Ganjil)
Mata Pelajaran : Fisika
Pokok Bahasan : Usaha dan Energi
Sub. Pokok Bahasan : Usaha, Energi dan Daya
Alokasi Waktu : 1 × 45 menit
A. Standar Kompetensi
1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika
benda titik
B. Kompetensi Dasar
1.1 Menganalisis hubungan antara usaha, perubahan energi dengan hukum
kekekalan energi mekanik
C. Indikator
1.1.1 Kognitif
a. Produk:
1. Mendefinisikan usaha, energi kinetik, energi potensial dan daya
2. Menjelaskan dan memformulasikan hubungan usaha dengan
energi kinetik
b. Proses:
1. Melakukan diskusi untuk mengkomunikasikan pendapat/jawaban
sesuai dengan rincian tugas yang ditentukan di LKS.
1.1.2 Afektif
1. Karakter: berpikir kreatif, kritis, dan logis; bekerja teliti, jujur, dan
berperilaku santun.
2. Keterampilan sosial: bekerjasama, menyampaikan pendapat, menjadi
pendengar yang baik, dan menanggapi pendapat orang lain.
D. Tujuan Pembelajaran
1.1.1 Kognitif
a. Produk
Peserta didik dapat :
1. Menjelaskan pengertian usaha.
2. Menganalisis hubungan antara besaran usaha, gaya dan perpindahan.
3. Menjelaskan teorema usaha-energi.
4. Menganalisis hubungan antara usaha dengan perubahan energi
kinetik.
5. Menjelaskan pengertian daya.
b. Proses
1. Disediakan LKS, siswa dapat melakukan diskusi dan
mengerjakannya dengan mengkomunikasikan pendapat masing-
masing sesuai rincian tugas yang telah ditentukan.
1.1.2 Afektif
1. Terlibat aktif dalam pembelajaran dan menunjukkan karakter
berpikir kreatif, kritis dan logis, teliti, jujur, dan berperilaku santun.
2. Bekerjasama dalam kegiatan diskusi dengan aktif menyampaikan
pendapat, menjadi pendengar yang baik, dan menanggapi pendapat
orang lain.
E. Materi Ajar
Usaha dan Energi ( Lampiran 1)
F. Strategi Pembelajaran
1. Model Pembelajaran : Model Pembelajaran Kooperatif Tipe STAD
2. Metode Pembelajaran : Diskusi, tanya jawab, dan ceramah
3. Pendekatan Pembelajaran : Pendekatan Contextual Teaching and Learning
G. Kegiatan Pembelajaran
KEGIATANKeterlaksanaan
Ya Tidak
A. Pendahuluan (± 5 menit)
Fase 1 Memotivasi Siswa dan Menyampaikan Tujuan
1. Mengucapkan salam dan menanyakan kehadiran siswa.
2. Memotivasi siswa dan menggali pengetahuan awal siswa
dengan menanyakan apa yang diketahui tentang usaha
dan energi.
3. Menyampaikan judul materi pembelajaran.
4. Menyampaikan tujuan pembelajaran yang ingin dicapai.
B. Inti (± 30 menit)
Fase 2 Menyajikan Informasi
5. Melalui Tanya Jawab, guru menggali konsep usaha dan
energi yang mengacu pada Buku Ajar.
6. Menyampaikan aturan main pembelajaran kooperatif
tipe STAD.
7. Menjelaskan keterampilan sosial yang akan diterapkan
selama pembelajaran meliputi bertanya, menyumbang
ide, dan menjadi pendengar yang baik.
Fase 3 Mengorganisasi Siswa ke dalam Kelompok-
kelompok Belajar
8. Membagi siswa menjadi beberapa kelompok, kemudian
meminta salah satu anggota kelompok mengambil LKS
beserta handout.
Fase 4 Membimbing Kelompok Bekerja dan Belajar
9. Membimbing siswa dalam mendiskusikan jawaban dari
LKS dalam kelompoknya masing-masing.
10. Mengarahkan dan membantu kelompok yang
mengalami kesulitan.
Fase 5 Evaluasi
9. Membimbing siswa mempresentasikan hasil kinerja
kelompok di depan kelas, sementara kelompok yang
lain diminta menanggapi.
Fase 6 Memberikan Penghargaan
10. Memberikan penghargaan kepada individu/ kelompok
yang berprestasi.
C. Penutup (± 5 menit)
11.Membimbing siswa membuat rangkuman terhadap
pembelajaran yang telah dilakukan
12.Mengecek pemahaman siswa dengan meminta siswa
mengerjakan Lembar Penilaian THB (apabila waktu
tidak mencukupi dijadikan PR)
13.Mengingatkan siswa untuk mempelajari materi
selanjutnya yang mengacu pada Buku Ajar.
H. Alat/Bahan/Media Pembelajaran
1. Bahan Ajar : Buku pegangan Fisika SMA Kelas XI Semester 1, Handout
dan LKS
2. Media : Papan tulis dan spidol
I. Penilaian Hasil Belajar
1. Teknik dan Bentuk Instrumen
Teknik Bentuk Instrumen
Pengamatan Sikap Lembar Pengamatan Sikap
(Perilaku Berkarakter dan Keterampilan Sosial)
Tes Tertulis Essay Test
J. Sumber Belajar
1. Handout tentang Usaha dan Energi
2. Lembar Kerja Siswa (LKS)
3. Kanginan, Marthen. (2007). Fisika untuk SMA Kelas XI A. Jakarta:
Erlangga.
Banjarmasin,...........................
Mengetahui,
Kepala Sekolah SMA Mahasiswa
Yulia Nor Annisa
NIP. NIM. A1C412030
Lampiran 1
Materi Ajar
1. Usaha
Usaha mengandung pengertian sebagai segala sesuatu yang dilakukan oleh
gaya pada suatu benda sehingga benda itu bergerak. Agar usaha berlangsung,
maka gaya harus dikerahkan pada suatu benda hingga benda tersebut menempuh
jarak tertentu. Apakah usaha baru dapat berlangsung bila benda berpindah?
Bagaimana apabila benda yang diberikan gaya ternyata tidak bergerak atau
berpindah? Apakah telah terjadi usaha?
Gambar 1.1. Sejumlah orang yang sedang mendorong kereta salju
Gambar 1.1 menunjukkan sejumlah orang yang sedang mendorong
sebuah kereta salju. Orang-orang tersebut masing-masing memberikan gaya
melalui suatu dorongan kepada kereta salju sehingga kereta salju bergerak
(berpindah). Adanya gaya yang bekerja sebuah kereta salju yang menyebabkan
kereta salju tersebut berpindah tempat menunjukkan adanya usaha yang
telah dilakukan oleh masing-masing orang itu.
Pada Gambar 1.2 ditunjukkan seorang atlet sedang mengangkat sebuah
barbel dalam suatu olimpiade kejuaraan angkat besi. Atlet tersebut mencoba
mengangkat barbel yang mula-mula terletak di lantai hingga berada di atas
kepalanya.
Gambar 1.2. Seorang atlet angkat besi sedang mengangkat barbel
Gaya yang diberikan oleh atlet tersebut pada barbel menyebabkan barbel dapat
berpindah (berubah ketinggiannya). Adanya gaya yang diberikan oleh atlet itu
kepada barbel sehingga barbel dapat berpindah menunjukkan adanya usaha yang
diberikan oleh atlet tersebut kepada barbel.
Sekarang marilah perhatikan Gambar 4.3. Seorang tahanan (narapidana)
sedang mendorong dinding sel tempatnya dipenjara. Tahanan tersebut
mengerjakan sejumlah gaya kepada dinding, namun dinding sel tersebut tetap di
tempatnya (tidak bergerak atau berpindah). Adanya gaya yang diberikan oleh
tahanan tersebut kepada dinding sel tetapi dinding sel tersebut tidak
berpindah menunjukkan bahwa tahanan itu tidak melakukan usaha atau tidak
ada usaha yang terjadi.
Gambar 1.3. Seseorang sedang mendorong tembok
Berdasarkan uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa ada dua syarat terjadinya
suatu usaha, yaitu:
1. adanya gaya yang bekerja pada suatu benda;
2. adanya perpindahan yang dialami oleh benda tersebut.
Dengan demikian usaha didefinisikan sebagai sejumlah gaya yang bekerja pada
suatu benda sehingga menyebabkan benda berpindah sepanjang garis lurus dan
searah dengan arah gaya.
Jika suatu gaya F menyebabkan perpindahan sejauh s, maka gaya F
melakukan usaha sebesar W, yaitu
Persamaan usaha dapat dirumuskan sebagai berikut.
W = F . s
W = usaha (joule)
F = gaya yang sejajar dengan perpindahan (N)
s = perpindahan (m)
s
F cos
F
Jika suatu benda melakukan perpindahan
sejajar bidang horisontal, namun gaya yang
diberikan membentuk sudut terhadap
perpindahan, maka besar usaha yang dikerjakan
pada benda adalah :
W = F . cos . s
2. Energi
Suatu sistem dikatakan mempunyai
energi/ tenaga, jika sistem tersebut mempunyai kemampuan untuk melakukan
usaha. Besarnya energi suatu sistem sama dengan besarnya usaha yang mampu
ditimbulkan oleh sistem tersebut. Oleh karena itu, satuan energi sama dengan
satuan usaha dan energi juga merupakan besaran skalar. Satuan energi dalam SI
adalah Joule.
Pada subbab ini kita akan mempelajari mengenai energi mekanik. Seperti
kita ketahui bahwa energi mekanik terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.
a. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena
gerakannya. Berdasarkan pengertian tersebut, kita dapat menyatakan bahwa
semua benda yang bergerak mempunyai energi kinetik. Sebagai contoh:
Sebuah sepeda motor yang sedang bergerak memiliki energi kinetik.
Persamaan energi kinetik adalah :
Ek = energi kinetik (joule)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan gerak suatu benda (m/s)
b. Energi Potensial
Ek = ½ mv2
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena
pengaruh kedudukan atau letak benda tersebut.
Misalkan sebuah benda bermassa m digantung
seperti di bawah ini.
Energi potensial dinyatakan dalam persamaan:
Keterangan :
Ep = energi potensial (joule)
m = massa (joule)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian terhadap titik acuan (m)
c. Teorema Usaha Energi
Misalkan sebuah benda bermassa m mula-mula bergerak dengan
kecepatan vo kemudian sebuah gaya F bekerja pada benda tersebut sehingga
kecepatannya bertambah menjadi v t.
Karena kecepatan benda bertambah berarti energi kinetik benda juga
bertambah. Pertambahan energi kinetik ini berasal dari usaha yang
dilakukan oleh gaya F. Untuk mengetahui besarnya usaha yang bekerja pada
benda tersebut, mari kita tinjau gambar berikut.
h
gm
vo
s
v t
F
Ep = m g h
Teorema usaha-energi apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja
dapat ditentukan sebagai berikut.
W =F . s
W =ma. s
Pada GLBB perkalian a . s dapat diperoleh dari persamaan berikut.
v t2−vo
2
2=a . s
Sehingga,
Fs=m [ v t2−vo
2
2 ]W =1
2m v t
2−12
mvo2
W =Ek 2−Ek 1
W =∆ Ek
Sesuai dengan persamaan tersebut, usaha yang dilakukan oleh gaya yang
bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda tersebut.
3. Daya
Daya didefinisikan sebagai kecepatan usaha yang dilakukan atau besar usaha
persatuan waktu. Secara matematis, daya dapat dirumuskan sebagai berikut.
dengan
P = daya (watt)
W = usaha (joule)
t = waktu (sekon)
Satuan daya adalah joule/sekon dan satuan SI diberi nama watt (disingkat W).
P=Wt
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai satuan watt digunakan untuk
menyatakan spesifikasi peralatan listrik, misalnya lampu, setrika, lemari es,
televisi, dispenser, dan lain-lain.
Lampiran 2
Kelas/Semester : XI / Ganjil
Materi : Usaha dan Energi
Kelompok : ..........................................
Nama Siswa : 1. ............................................................................
1. Sebuah balok bermassa 1 kg di atas lantai licin. Jika gaya mendatar 2 N digunakan untuk menarik balok, maka tentukan usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m.
Diketahuim = 1 kgF = 2 Ns = 3 mDitanya : Usaha ( W )?Penyelesaian:W =F . sW = 2 N. 3 mW = 6 Nm = 6 JouleJadi, besar usaha yang dilakukan agar balok berpindah sejauh 3 m adalah 6 Joule.
10
2. Sebuah gaya sebesar 100 N yang membentuk sudut 30 ° terhadap arah mendatar dikerjakan pada sebuah benda yang massanya 10 kg, sehingga benda berpindah secara mendatar sejauh 5 meter. Tentukanlah besar usaha yang dilakukan dengan menggunakan persamaan usaha.
Diketahuim = 10 kgF = 100 Ns = 5 mθ = 30 °Ditanya : Usaha ( W )?Penyelesaian :W =F scosθ= (100 N) (5 m) x (cos30 °)
= (100 N) (5 m) x ( 12√3)
= 250 √3 Nm
= 433 JouleJadi, usaha yang dilakukan oleh gaya 100 N dengan sudut 30 ° tersebut adalah
20
433 J.
3. Sebuah kotak yang massanya 2 kg mula-mula bergerak pada sebuah bidang datar yang licin dengan kecepatan 2 m/s, kemudian pada kotak tersebut bekerja sebuah gaya F = 20 N, sehingga kecepatannya menjadi 8 m/s. Tentukanlah :a) Usaha yang dilakukan oleh
gaya Fb) Jarak yang ditempuh
Diketahuiv1=2 m/ s
v2=8 m /sm = 2 kg
F=20 NDitanya: a) W ? b) s ?Penyelesaian:a) Usaha yang dilakukan oleh gaya F
W =12
m v22−1
2m v1
2
¿( 12
x 2 x 82−12
x 2 x 22)J
¿ (64−4 ) J = 60 JJadi, usaha yang dilakukan oleh gaya F adalah 60 Joule
b) Jarak yang ditempuhW =F . s60 J= (20 N ) x s
s=6020
m = 3 m
Jadi, jarak yang diitempuh adalah 3 meter
20
4. Seorang tukang batu menjatuhkan batu bata yang massanya 500 g dari ketinggian 10 m di atas tanah tanpa kecepatan awal. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s2, tentukan:
a) Energi potensial batu bata tersebut.
b) Energi kinetik ketika batu bata berada pada ketinggian 4 m di atas tanah.
c) Kelajuan batu bata saat mengenai tanah.
Diketahui: m = 500 g = 0,5 kgh1 = 10 mh2 = 4 m
Ditanya:a. EP ?b. EK pada saat h= 4 m?c. vdi tanah ?
Penyelesaian:
a. Energi potensial pada ketinggian awal dapat dicari dengan persamaan:
Ep = m g h= 0,5 ∙ 9,8 ∙ 10= 49 J
Jadi, energi potensial batu bata tersebut adalah 49 J
30
b. Energi kinetik pada ketinggian 4 m dapat dicari dengan hukum kekekalan energi mekanik
EP1+ EK 1=EP2+ EK 2
mg h1+0=mg h2+ EK 2
EK 2=mg (h1−h2 )EK 2=0,5∙9,8 (10−4 )
¿29,4 JJadi, energi kinetik ketika batu bata berada pada ketinggian 4 m di atas tanah adalah 29,4 J
c. Untuk mencari kecepatan di tanah, dapat dicari dengan hukum kekekalan energi mekanik
EP1+ EK 1=EP2+ EK 2
mgh+0=0+ 12
m v2
v2=2 ghv=√2ghv=√2∙ 9,8 ∙10
v=14 m /sJadi, kelajuan batu bata saat mengenai tanah adalah 14 m/s
5. Sebuah mesin pengangkat mengangkat barang yang massanya 3 ton setinggi 10 meter selama 20 s. Berapakah daya mesin jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s2 ?
Diketahui:m = 3 ton = 3000 kgh = 10 mt = 20 s, g = 10 m/s2
Ditanya: P ...?Penyelesaian:Usaha yang diberikan mesin pengangkat digunakan untuk menambah energi potensial barang, sehingga berlaku:W = mgh
= 3000 kg. 10 m/s2.10 m= 300.000 joule
P = W/t = 300.000 joule / 20 s = 15.000 wattJadi, daya mesinnya adalah 15.000 watt
20
Skor Maksimum 100
Lampiran 4
Penilaian Kognitif THB (Uji Produk)
No Soal Kunci Jawaban Skor
1.
Untuk menarik sebuah balok dengan posisi seperti terlihat pada gambar, Amir memerlukan gaya sebesar 22 N. Jika diberikan usaha sebesar 33 joule, balok bergeser sejauh 3 m ke kanan. Berapakah besar sudut α pada gambar tersebut?
Sebuah benda dengan massa 50 kg ditarik sejauh 40 m sepanjang lantai horizontal dengan gaya tetap 100 N dan membentuk sudut 37o terhadap arah mendatar. Jika gaya gesek terhadap lantai 50 N, maka tentukan usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya!
s = 40 mDitanya : W = ?Jawab :Usaha yang dilakukan oleh F1 adalah:W1 = F1.s.cosα = 100 x 40 x cos 37o = 3.200 JUsaha yang dilakukan oleh F2 adalah:W2 = F2.s = 50 x 40 = -2.000 J (-) karena berlawanan dengan
arah perpindahan
3. Sebuah mobil yang mula-mula diam, dipacu dalam 4 sekon, sehingga mempunyai kecepatan 108 km/jam. Jika massa mobil 500 kg, tentukan usaha yang dilakukan!
Diketahuiv1=0 m /sv2=108 km / jam= 30 m/s
m = 500 kgt = 4 sekonDitanya: W ?Penyelesaian:
Pada soal ini telah terdapat perubahan kecepatan pada mobil, yang berarti telah terjadi perubahan energi kinetiknya, sehingga usaha atau kerja yang dilakukan adalah :
W =12
m v22−1
2m v1
2
W =12
. 500 . 303 – 12
. 500 . 02
W = 225.000 joule
20
4. Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m dari atas tanah. Hitunglah :
a. Energi potensial setelah benda bergerak 1 sekon
b. Usaha yang dilakukan gaya berat pada saat ketinggian benda 10 m
b. W ?Jawab:a. Energi potensial benda:
∆ℎ = v0 . t+ 12
g t 2
= 0. 1 s +12
. 10 m/s2 . (1 s) 2
= 5 mW = EP1 – EP2
EP2 = EP1 – W = m g h1 – m g ∆ℎ = m g (h1 - ∆ℎ) = 2 kg. 10 m/s2 (20 m – 5 m) = 300 JJadi, energi potensial setelah benda bergerak 1 sekon adalah 300 J
b. Usaha sama dengan perubahan energi potensial :W = ∆ EP = m g (h1 – h2) = 2 kg. 10 m/s2 (20 m – 10 m) = 200 JJadi, usaha yang dilakukan gaya berat pada saat ketinggian benda 10 m adalah 200 J
5. Sebuah traktor digunakan untuk mengangkat benda seberat 1,2 x 104 N setinggi 9 m dalam waktu 15 s. Berapakah daya traktor itu ?
Diketahui:F = 1,2 x 104 Ns = 9 mt = 15 sDitanya: P = ……. ?Jawab:
P=Wt
P= F . st
= 1,2 x 104 N . 9m
15 = 7,2 x 103 Watt atau 7,2 kW
20
Skor Maksimum 100
Lampiran 6
Lembar Penilaian Afektif (Sikap) Siswa
Keterampilan Sosial
Mata pelajaran : Fisika Pertemuan ke- : …………………….
Kelas/Prodi : X /IPA Hari/tanggal : …………………….
Semester :Ganjil Pokok bahasan : …………………….
Format Pengamatan Keterampilan Sosial
NoNama Siswa
Pengamatan Ketrampilan Sosial
Skor Ket.Bertanya
Menyumbang
ide/pendapat
Menjadi
pendengar
yang baik
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
NoNama Siswa
Pengamatan Ketrampilan Sosial
Skor Ket.Bertanya
Menyumbang
ide/pendapat
Menjadi
pendengar
yang baik
21
Keterangan:
A. Bertanya
Skor Kriteria
3 bertanya lebih dari 3 kali
2 bertanya 2 sampai 3 kali
1 bertanya cuma 1 kali
0 tidak bertanya
B. Menyumbangkan ide/pendapat
Skor Kriteria
3 menyumbangkan ide/pendapat lebih dari 3 kali
2 menyumbangkan ide/pendapat 2 sampai 3 kali
1 menyumbangkan ide/pendapat cuma1 kali
0 tidak menyumbangkan ide/pendapat
C. Menjadi pendengar baik
Skor Kriteria
3 mendengarkan pendapat dan mampu mengungkapkan kembali
pendapat dari temannya dengan benar
2 mendengarkan pendapat dan mampu mengungkapkan kembali
pendapat dari temannya tetapi masih ada sedikit yang salah
1 mendengarkan pendapat tetapi tidak mampu mengungkapkan kembali