Apabila usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya ketika benda mulai bergerak dari posisi awal hingga kembali lagi ke posisi semula tidak sama dengan nol, maka gaya tersebut dinamakan gaya tak konservatif. Contoh gaya tak konservatif adalah gaya dorong dan gaya gesek kinetis. Perhatikan gambar berikut ini.
F F
s
fk fk
Gambar 3.1
Ketika benda berpindah ke kanan, gaya dorong (F) melakukan usaha positif, sedangkan gaya gesek kinetis (fk) melakukan usaha negatif pada benda. Ketika benda berpindah ke kiri, gaya dorong (F) melakukan usaha positif, sedangkan gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif.
Tinjau sebuah benda yang didorong ke kanan lalu didorong lagi ke kiri. Ketika bergerak atau berpindah ke kanan, arah perpindahan benda sama dengan arah gaya dorong (F) dan berlawanan arah dengan gaya gesek kinetis (fk).Karena searah dengan perpindahan, maka gaya dorong melakukan usaha positif pada benda.
Sebaliknya gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif pada benda. W = fk s
Media Pembelajaran
K
Media pembelajaran yang digunakan pada Bab III sebagai berikut.
1. Media visual : buku Fisika Kelas XI karya Sunardi dan Siti Zenab terbitan Yrama Widya, Lembar Kerja Siswa (LKS).
2. Media Audio Visual : LCD projector, internet.
3. Media peraga : alat dan bahan praktikum.
Bentuk Evaluasi
L
Untuk menguji pemahaman peserta didik terkait materi dalam Bab III ini, terdapat beberapa bentuk evaluasi, antara lain sebagai berikut.
1. Soal evaluasi, untuk melatih peserta didik mengerjakan soal-soal pada setiap akhir subbab terdiri atas soal-soal uraian. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum halaman 23) 2. Soal evaluasi di akhir Bab, untuk melatih siswa mengerjakan soal secara mandiri terdiri atas
soal-soal uraian dan soal-soal pilihan ganda. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 23–24)
3. Tabel pengamatan, melatih peserta didik dalam mengamati perilaku sadar akan kebesaran Tuhan, bekerja sama, cermat, teliti, terbuka, serta memiliki rasa ingin tahu yang tinggi di lingkungan sekitaranya. (Format tabel pengamatan tertera pada buku siswa Fisika, halaman, 88)
4. Releksi, merupakan teknik penilaian dengan cara meminta peserta didik untuk mengemukakan kelebihan dan kekurangan yang dimilikinya terkait dalam konteks pencapaian diri. (Format tabel releksi tertera pada buku siswa Fisika, halaman 85)
5. Kegiatan kajian literatur, melatih peserta didik untuk mengkaji informasi-informasi yang didapat terkait dengan materi yang dibahas. (Format tabel penilaian kegiatan kajian literatur tertera pada petunjuk umum, halaman 25)
6. Kegiatan diskusi, melatih peserta didik dapat saling bertukar pikiran atau pendapat untuk mendapatkan suatu pengertian dan memecahkan suatu permasalahan. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 25-26)
7. Tugas mind map, melatih peserta didik dalam hal kemampuan memilah, mengingat, berimajinasi, tetap berminat, mengen dali kan, dan kreatif dalam pembelajaran. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 27-28)
8. Laporan praktikum, untuk menilai keterampilan peserta didik dalam hal melakukan pengamatan, mengumpulkan data dan mencatat data, menarik kesimpulan dan menganalisis data ketika diadakan kegiatan prakikum. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 26–27)
9. Lembar pengamatan KPS, untuk mengetahui keterampilan proses sains siswa ketika melakukan kegiatan praktikum. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 35)
10. Tugas portofolio, berupa laporan kegiatan-kegiatan yang telah dilakukan selama peserta didik melaksanakan pembelajaran. (Format penilaian tertera pada petunjuk umum, halaman 29-30)
Remedial
M
Jika dari hasil evaluasi masih terdapat peserta didik yang belum memenuhi standar minimal, maka guru melaksanakan kegiatan remedial. Kegiatan ini diawali dengan remedial teaching, yaitu guru memberi pengulangan untuk materi-materi yang kompetensinya belum tercapai. Setelah itu, guru melaksanakan evaluasi kembali dengan memberikan sejumlah soal yang berkaitan dengan bahan ajar yang diremedi. Contoh soal untuk remedial bab III adalah sebagai berikut.
1. Sebuah benda bermassa 4 kg, mula-mula diam, kemudian bergerak lurus dengan per cepatan 3m/s2. Tentukan usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah dua detik.
Pembahasan:
v1 = 0 v2
a = 3 m/s2
t = 2 detik
Usaha yang diubah menjadi energi kinetik
W = Ek2 – Ek1 = ½ mv22 - ½ mv12 = ½ ×4 × 62 -0 = 72 Joule
2. Sebuah benda massanya 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
Pembahasan: m = 2 kg t = 1 s h1 = 20 m h1 = 10 m a. ∆h = vo× t +1/2 gth2 ∆h = 0,1 + ½ × 10 × 12 ∆h = 5 m W = Ep1 – Ep2 Ep2 = Ep1 – W = mgh1 – mg ∆h = mg(h1 – ∆h ) = 2 × 10 (20 – 5) = 300 Joule b. W = mg ∆h = mg(h1 – ∆h1) = 2 × 10 (20 – 10) = 200 Joule
3. Sebuah benda jatuh dari ketinggian 6 meter dari atas tanah. Berapa kecepatan benda tersebut pada saat mencapai ketinggian 1 meter dari tanah, bila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2?
Pembahasan: h1= 6 m h2 = 1 m g = 10 m/s2 E E E E E E kx mv kx mv m m P K P K 1 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 1 2 1 2 = + = + +1 = + 2 1 2 Benda jatuh bebas, berarti v1 = 0
gh1 = gh2 + 1/2v22 10 × 6 = 10 × 1 + 1/2v22 60 = 10+1/2v22 50 = 1/2 v22 v22 = 100 v2 = 10
Rangkuman
N
1. Besarnya usaha oleh gaya (F) yang menghasilkan perpindahan sejauh s adalah:
W = F × s (F searah s) ; W = F s cos θ (F membentuk sudut θ terhadap s).
2. Usaha dapat dihitung dari luas daerah di bawah graik gaya terhadap posisi. Untuk graik F = f(x), maka W = luasdaerah di bawah kurva F = f(x).
3. Usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada suatu sistem sama dengan jumlah usaha yang dilakukan oleh masing-masing gaya.
W = W1 + W2 + W3 + ...
4. Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi mekanik merupakan jumlah energi kinetik dan energi potensial.
EK = 1
2 mv 2
EP = mgh Em = EK + EP
5. Teorema usaha-energi kinetik: usaha yang dilakukan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda (termasuk gaya berat) sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda tersebut.
W = ∆EK = EK2 – EK1
6. Hubungan usaha dengan energi potensial dinyatakan dengan:
W = – ∆Ep = – (EP2 – EP1)
7. Hukum kekekalan energi mekanik dapat dinyatakan dengan:
E E E E E E m m P K P K 1 2 1 1 2 2 = + = +
Penutup
O
Setelah peserta didik mempelajari materi pada bab ini, peserta didik akan belajar mengenai getaran harmonis. Untuk materi mengenai usaha dan energi sangat bermanfaat dalam mempelajari konsep-konsep pada bab-bab selanjutnya, termasuk konsep getaran harmonis. Oleh sebab itu, berilah motivasi pada peserta didik bahwa materi yang telah dipelajari masih terhubung dengan materi yang lain sehingga peserta didik mendapatkan suatu motivasi, yaitu pada khususnya dalam Fisika, suatu konsep atau materi saling terkait satu sama lain. Pada umumnya, siswa akan merasakan bahwa hidup seorang manusia saling terhubung dengan semua makhluk hidup ciptaan Tuhan dimana semuanya saling membutuhkan.