GERAK DAN ENERGI

GERAK DAN ENERGI

KONSEP DASAR IPA 1

Dosen Pembimbing : Dr. Rosnita, M.Si

Di Susun Oleh :

Misnawati

Kelas / Reg                                 : 2A / Reg B

                   

PENDIDIKAN GURU SEKOLAH DASAR

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa,hidayat dan nikmat kami dapat menyelesaikan makalah konsep dasar IPA I ini tentang listrik. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas kuliah yang diberikan kepada dosen pengampu mata kuliah konsep dasar IPA I . Makalah ini di tulis dari hasil pemikiran kami sendiri yang bersumber dari internet dan buku referensi. Tak lupa saya ucapkan terimakasih kepada dosen pengajar mata kuliah konsep dasar IPA I atas bimbingan dan arahan dalam penulisan makalah ini, serta orangtua dan rekan mahasiswa yang telah mendukung kami selama ini,sehingga dapat diselesaikan makalah ini. Kami berharap dengan membaca makalah ini dapat memberi  manfaat bagi kita semua. Semoga hal ini dapat menambah wawasan kita, memang makalah ini jauh dari kata sempurna, sehinga kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca demi perbaikan ke arah yang lebih baik.

Demikian makalah ini kami buat semoga bermanfaat bagi kita semua. Amin

Pontianak,     Januari 2015

        Penyusun

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.................................................................................... i

DAFTAR ISI................................................................................................. ii

BAB I PENDAHULUAN............................................................................. 1

A.  Latar belakang....................................................................................... 1

B.  Rumusan masalah.................................................................................. 1

C.  Tujuan penulisan................................................................................... 1

BAB II PEMBAHASAN.............................................................................. 3

A.  Gerak..................................................................................................... 3

B.  Macam-macam gerak berdasarkan lintasannya..................................... 3

C.  Energi.................................................................................................... 8

D.  Macam-macam bentuk energi............................................................... 9

E.   Perubahan bentuk energi..................................................................... 10

F.   Hukum kekekalan energi..................................................................... 12

G.  Energi mekanik................................................................................... 12

BAB III PENUTUP..................................................................................... 19

A.  Kesimpulan ........................................................................................ 19

B.  Saran .................................................................................................. 19

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................. 20

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar belakang

Setiap hari kita melihat benda di sekeliling kita bergerak, baik  digerakkan manusia, mesin,maupun bergerak dengan sendirinya. Bahkan kita setiap hari melakukan gerakan baik sadar maupun tidak sadar. Benda yang bergerak, kedudukannya selalu berubah terhadap benda lain sebagai n acuan seiring dengan berubahnya waktu. Jadi, dapat disimpulkan bahwa Benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda itu berubah terhadap benda lain yang ditetapkan sebagai acuan. Benda dikatakan dalam keadaan diam jika kedudukan benda itu tetap tidak berubah terhadap benda lain yang ditetapkan sebagai acuan. Selain gerak ada juga namanya energi.Orang dapat bekerja jika mendapat energi dari makanan yang dimakannya. Lampu dapat menyala karena mendapat energi dari minyak tanah atau listrik. Mobil dapat bergerak karena mendapat energi dari bahan bakar bensin, solar atau gas. Mangga yang tergantung di tangkainya dapat jatuh ketanah, karena mangga yang berada pada suatu ketinggian tertentu menyimpan sejumlah energi. Orang yang bekerja, mobil berjalan dan mangga jatuh ke tanah dikatakan melakukan usaha. Setiap benda yang melakukan usaha memerlukan energi dan  dapat disimpulkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.Pada makalah ini akan dibahas tentang gerak dan energi.

B.  Rumusan masalah

1.    Apa itu gerak?

2.    Apa saja macam-macam gerak?

3.    Apa itu energi?

4.    Apa saja macam-macam bentuk energi?

5.    Bagaimana perubahan energi?

6.    Bagaimana bunyi hukum kekekalan energi?

7.    Apa itu energi mekanik?

C.  Tujuan penulisan

1.    Menjelaskan gerak.

2.    Menjelaskan macam-macam gerak.

3.    Menjelaskan tentang energi.

4.    Memberikan penjelasan  macam-macam bentuk energi.

5.    Menjelaskan perubahan bentuk energi.

6.    Menjelaskan hukum kekekalan energi.

7.    Menjelaskan energi mekanik.

BAB II

PEMBAHASAN

A.   Gerak

Setiap hari kita melihat benda di sekeliling kita bergerak, baik digerakkan manusia, mesin, maupun bergerak dengan sendirinya. Benda dikatakan bergerak jika kedudukan benda itu berubah terhadap benda lain yang ditetapkan sebagai acuan. Jadi gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap waktu.

B.  Macam-Macam Gerak Berdasarkan Lintasannya

1.    Gerak semu

Gerak semu adalah benda yang diam tetapi seolah-olah bergerak karena gerakan pengamat atau gerak yang sifatnya seolah-olah bergerak. Contohnya Bumi berputar pada porosnya terhadap matahari.

2.     Gerak  ganda

Gerak ganda adalah gerak yang terjadi secara bersamaan terhadap benda-benda yang ada di sekitarnya.

3.    Gerak menggelinding

Bola yang menggelinding di atas bidang akan mengalami dua gerakan sekaligus, yaitu rotasi terhadap sumbu bola dan translasi bidang yang dilalui. Oleh karena itu, benda yang melakukan gerak menggelinding memiliki persamaan rotasi dan persamaan translasi. Besarnya energi kinetik yang dimiliki benda mengelinding adalah jumlah energi kinetik rotasi dan energi kinetik translasi.

4.     Gerak melingkar

Gerak melingkar adalah gerak suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran mengelilingi suatu titik yang tetap.

5.    Gerak lurus

 Gerak lurus adalah gerak pada suatu benda melalui lintasan garis lurus.

Contohnya gerak kereta api, gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dan lain sebagainya. Gerak lurus dapat dibedakan menjadi 2 yaitu:

a.    Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan besar kecepatannya setiap saat selalu sama atau tetap. Hubungan antara kecepatan, jarak dan waktu secara matematis dirumuskan:

v =dan  s = v . t                                  

keterangan:

s = panjang lintasan, satuan dalam SI meter(m)

t = waktu tempuh, satuan dalam SI sekon(s)

v = kecepatan, satuan dalam SI meter/sekon(m/s)

Setiap gerak mempunyai lintasan tertentu. Lintasan adalah tempat kedudukan titik-titik yang dilalui oleh benda yang bergerak.

Contoh soal

1.      Seorang anak bersepeda dengan kecepatan tetap 4 m/s. Jika anak tersebut bersepeda selama 15 menit, berapa jarak yang ditempuh?

Penyelesaian:

Diketahui: v = 4 m/s

                  t = 15 menit

                        15 x 60 s = 900 s

Ditanyakan : s = ...?

Jawab:           s = v . t

                         = 4 m/s x 900 s

                         = 3600 m

b.    Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Apabila benda bergerak lurus dengan kecepatan tetap, benda melakukan gerak lurus beraturan (GLB). Bagaimana gerak jatuhnya mangga dari tangkai pohon ?Mangga bergerak lurus kebawah dengan kecepatan semakin lama semakin cepat atau berubah secara teratur. Mula-mula kecepatan mangga = 0 m/s, setelah sekon pertama kecepatannya = 10 m/s, setelah sekon kedua, kecepatannya 20 m/s, dan setelah sekon ketiga kecepatannya = 30 m/s. Perhatikan perbedaan kecepatan mangga :

1)      Dari awal sampai sekon pertama = 10 m/s – 0 m/s = 10 m/s

2)      Dari sekon pertama sampai sekon kedua = 20 m/s – 10 m/s = 10 m/s

3)      Dari sekon kedua sampai sekon ketiga = 30 m/s – 20 m/s = 10 m/s

Dari data diatas disimpulkan bahwa kecepatan mangga selalu bertambah 10 m/s setiap perubahan waktu satu sekon. Gerakan semacam itu di sebut gerak dipercepat. Besar perubahan kecepatan setiap sekon  disebut percepatan. Gerak  lurus yang dimiliki perubahan kecepatan(percepatan) yang selalu tetap disebut gerak lurus berubah beraturan. Besarnya percepatan dapat ditulis sebagai berikut

Percepatan =

Kecepatan rata-rata =

Keterangan : = kecepatan awal dikurang kecepatan akhir

waktu awal dikurang waktu akhir

Kelajuan rata-rata v =

Keterangan:

            s_{1 = jarak awal}

            s_{2 = jarak akhir}

            t_{1 = waktu awal}

            t_{2 = waktu akhir}

contoh soal :

1.    Budi berlari ke timur sejauh 20 m selama 6 sekon lalu balik ke barat sejauh 8 m dalam waktu 4 sekon. Hitunglah kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata?

penyelesaian

Diketahui:

                  s₁  = 20 m

                  s₂   =  8 m

                    t₁ = 6 s

                    t₂ = 4 s

Ditanya = v dan  ?

Jawab:

a.    Kelajuan rata-rata v =

=

=

=  2,8

b.    Kecepatan rata-rata  =

=

=

= 6

Secara matematis, percepatan gerak benda dirumuskan :

Keterangan :   =  percepatan gerak benda

                      V₁ = kecepatan awal, dalam satuan m/s

                       V₂ = kecepatan akhir, dalam satuan m/s

                         t  = waktu tempuh, dalam satuan sekon

Jika benda bergerak  semakin lama semakin lambat atau kecepatan semakin berkurang, benda lama-kelamaan akan berhenti. Gerak semacam ini disebut gerak diperlambat. Gerak diperlambat dapat kita jumpai pada sepeda yang direm dan kaleng yang menggelinding di lantai datar.Gerak yang diperlambat dengan pengurangan kecepatan secara teratur  disebut gerak diperlambat beraturan. Perlambatan didefinisikan sebagai pengurangan kecepatan  perwaktu, yang selanjunya ditulis ;

Perlambatan =

Secara matematis, percepatan gerak benda dirumuskan :

Keterangan :  =  percepatan gerak benda

                      V₁ = kecepatan awal, dalam satuan m/s

             V₂ = kecepatan akhir, dalam satuan m/s

             t  = waktu tempuh, dalam satuan sekon

Contoh soal

1.    Ranu mengendarai sepeda motor mula-mula kecepatan 5 m/s, kemudian dipercepat secara beraturan selama 10 sekon sehingga kecepatannya menjadi 25 m/s. Hitung percepatan kendaraan Ranu!

Penyelesaian :

Diketahui: V₁ = 5 m/s

                  V₂ = 25 m/s²

t = 10 s

Ditanyakan : a = ....?

Jawab:

a          = 

            =

            =

            = 2 m/s²

C.  Energi

Orang dapat bekerja jika mendapat energi dari makanan yang dimakannya. Lampu dapat menyala karena mendapat energi dari minyak tanah atau listrik. Mobil dapat bergerak karena mendapat energi dari bahan bakar bensin, solar atau gas. Mangga yang tergantung di tangkainya dapat jatuh ketanah, karena mangga yang berada pada suatu ketinggian tertentu menyimpan sejumlah energi. Orang yang bekerja, mobil berjalan dan mangga jatuh ke tanah dikatakan melakukan usaha. Setiap benda yang melakukan usaha memerlukan energi. Jadi dapat disimpulkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Satuan energi dalam SI adalah joule.

D.  Macam-Macam Bentuk Energi

a.  Energi kimia 

Energi kimia adalah suatu energi yang tersimpan di dalam persenyawaan kimia yang berbentuk ikatan antara atom yang satu dengan atom yang lainnya. misalnya aki dan beterai.

b. Energi listrik

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang bersal dari sumber arus listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi yang lain seperti energi gerak, energi cahaya, energi panas, atau energi bunyi. Minsalnya lampu,setrika listrik,televisi dan lain-lain

 
c. Energi panas

Energi panas merupakan bentuk energi yang berubah menjadi kalor. Contohnya  Sinar matahari yang memberikan panas yang sesuai sangat bermanfaat bagi makhluk hidup yang ada di muka bumi.

 

d. Energi bunyi

Energi bunyi merupakan energi yang dihasilkan oleh bunyi atau suara, yaitu benda yang bergetar. Contohnya bunyi gitar, bunyi bom, bunyi halilintar, dan bunyi petasan.

e. Energi nuklir

Energi nuklir adalah suatu energi yang terkandung dalam inti atom dari unsur-unsur nuklir. contohnya pembangkit listrik tenaga nuklir.

E.  Perubahan Bentuk Energi

Jika kita perhatikan lingkungan disekitar kita, banyak contoh-contoh perubahan bentuk energi, antara lain sebgai berikut:

a.    Energi listrik mejadi energi kalor, misalnya pada setrika listrik,solder listrik dan kompor listrik.

b.    Energi kimia menjadi energi listrik, misalnya pada akumulator dan baterai.

c.    Energi gerak menjadi energi listrik, misalnya pada dinamo sepeda dan kincir air pembangkit listrik.

d.   Energi gerak menjadi energi bunyi,  misalnya orang memukul beduk dan memukul paku.

e.    Energi potensial menjadi energi menjadi energi listrik. Contohnya pembangkit listrik tenaga air.

F.   Hukum Kekekalan Energi

   Sumber energi utama di bumi berasal dari matahari,semua makhluk hidup yang dapat melakukan aktivitasnya apabila mempunyai energi. Sebagai contoh, manusi melakukan aktivitasnya karena mempunyai energi yang berasal dari makanan, sedsngkan makanan dapat berasal dari tumbuhan atau hewan. Energi yang tersimpan pada tumbuh-tumbuhan dan hewan jyga berasal dari bentuk energi lain, yaitu energi kimia.

Dari uraian di atas ternyata energi tidak dapat di ciptakan oleh manusia melainkan dapat di peroleh dari perubahan ke bentuk energi lain. Begitu pula energi dari cahaya matahari sampai ke bumi tidak berarti hilang tetapi di manfaatkan oleh tumbuh-tumbuhan,hewan dan manusia. Hal itu menujukan bahwa energi tidak musnah, tetapi berubah bentuk menjadi energi lain.

Dengan demikian, dapat di simpulkan bahwa energi tidak dapat di ciptakan atau pun di musnahkan, tetapi hanya dapat di ubah bentuk yang lain. Kesimpulan itu dapat di sebut hukum kekentalan energi dan yang merumuskan Hukum Kekekalan Energi adalah James Prescott Joule seorang ahli fisika inggris yang namanya diabadikan menjadi satuan energi.

G. Energi Mekanik

Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik dengan energi potensial suatu benda.

Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik.

a.    Energi potensial

Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena letak nya atau kedudukannya terdapat suatu acuan atau patokan tertentu.

Seperti contohnya Buah kelapa yang tergantung di tangkai nya memliki energi potensial. Acuannya adalah permukaan bumi, buah kelapa yang tergantung memiliki kemampuan yang tersimpan . saat kelapa jatuh menimbulkan tenaga yang cukup besar. Jika buah kelapa itu menimpa genting maka genting itu akan hancur. Buah kelapa jatuh , karena gaya gravitasi. Energi potensial buah kelapa saat masih di tangkanya disebut energi potensial gravitasi. Hubungan antara energi potensial, massa benda, letak benda (ketinggian), dan percepatan gravitasi secara matematis dirumuskan:

Contoh soal

1.    Sebuah mangga yang massanya 0,3 kg berada pada ketinggian 5 m dari tanah. Berapakah energi potensial mangga tersebut jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s² ?

penyelesaian:

Diketahui:       m = 0,3 kg

                         h  = 5 m

                          g = 9,8 m/s²

Ditanyakan:    Ep =... ?

Jawab :            Ep =m.g.h

                                                = 0,3kg x 9,8 m/s² x 5 m

= 14,7 joule

b.    Energi kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang sedang bergerak . besarnya energi kinetik benda tergantung pada kecepatan dan massa benda itu sendiri. Semakin besar massa, semakin besar pula energi kinetiknya. Sebaliknya, jika massa atau kecepatannya, semakin besar pula energi kinetiknya. Sebaliknya, jika massa atau kecepatannya semakin kecil, energi kinetiknya juga semakin kecil. Contohnya batu yang dilontarkan dengan ketapel, batu yang dilemparkan, bola yang ditendang, pesawat terbang yang bergerak, air terjun dan sebagainya.

Hubungan antara energi kinetik, ,massa benda dan kecepatan secara matematis  dirumuskan sebagai berikut :

Contoh soal

1.    Sebuah benda yang massanya 4 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s. Tentukan besarnya energi kinetik benda itu ?

penyelesaian:

Diketahui : m =4 kg

V = 6m/s

Ditanyakan      : Ek = ?

Jawaban          : Ek = ½ m.v²

=1/2 4 kg x (6 m/s)²

        = 72 joule

Jadi, besarnya energi kinetik benda itu adalah 72 joule.

c.    Hubungan Energi Kinetik dan Energi Potensial

Pada gerak ayunan, terjadi perubahan energi kinetik dan energi potensial secara bergantian. Ayunan dimulai dengan suatu dorongan untuk membuatmu bergerak, yakni untuk memberikan sejumlah energi kinetik. Saat ayunan naik, energi kinetik berubah menjadi energi potensial. Pada titik tertinggi, energi potensialnya juga terbesar. Kemudian, saat ayunan turun, energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Pada titik terendahnya, energi kinetik-nya terbesar dan energi potensialnya terkecil.

Pada simpangan terjauh, ketika benda berhenti berayun, energi potensial benda paling besar (maksimum), tetapi karena benda berhenti, energi kinetik benda paling kecil (EK=nol). Ketika benda mulai bergerak dari keadaan diam (berhenti), energi potensial mulai berkurang, tetapi energi kinetiknya bertambah dan akan mencapai maksimum ketika melalui titik seimbang. Hubungan ini berlaku seterusnya selama ayunan benda.

Soal dan pembahasan

1.    Gerak lurus dapat dibedakan menjadi 2 macam, sebutkan dan jelaskan ?

Jawab :

a.    Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan besar kecepatannya setiap saat selalu sama atau tetap.

b.    Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus yang memiliki perubahan kecepatan (percepatan) yang selalu tetap.

2.    Bagaimana bunyi Hukum Kekekalan Energi?

Jawab:

 “Energi tidak dapat di ciptakan atau pun di musnahkan, tetapi hanya dapat diubah  ke bentuk yang lain”

3.    Seorang anak bersepeda dengan kecepatan tetap 4 m/s. Jika anak tersebut bersepeda selama 15 menit, berapa jarak yang ditempuh?

Penyelesaian:

Diketahui: v = 4 m/s

           t = 15 menit

            15 x 60 s = 900 s

Ditanyakan : s = ...?

Jawab:    

 s = v . t

             = 4 m/s x 900 s

             = 3600 m

4.    Ranu mengendarai sepeda motor mula-mula kecepatan 5 m/s, kemudian dipercepat secara beraturan selama 10 sekon sehingga kecepatannya menjadi 25 m/s. Hitung percepatan kendaraan Ranu?

Penyelesaian :

Diketahui: V₁ = 5 m/s

                  

                   V₂ = 25 m/s²

                          t = 10 s

Ditanyakan : a = ....?

Jawab:

a = 

   =

   =

   = 2 m/s²

5.    Sebuah mangga yang massanya 0,3 kg berada pada ketinggian 5 m dari tanah. Berapakah energi potensial mangga tersebut jika percepatan gravitasi di tempat itu 9,8 m/s² ?

penyelesaian:

Diketahui:         

 m = 0,3 kg

             h  = 5 m

             g = 9,8 m/s²

Ditanyakan:    Ep =... ?

Jawab :Ep =m.g.h

                                    = 0,3kg x 9,8 m/s² x 5 m

= 14,7 joule