MODUL AJAR ENERGI TERBARUKAN IPA FISIKA KELAS 10

(1)

MODUL AJAR ENERGI TERBARUKAN

INFORMASI UMUM I. IDENTITAS MODUL

Nama Penyusun : ...

Nama Sekolah : SMA MODUL GURUKU

Kelas : X (Sepuluh)

Mata Pelajaran : IPA FISIKA Prediksi Alokasi Waktu : 2 JP (45 x2) Tahun Penyusunan : 20...

Fase : E

II. KOMPETENSI AWAL

Sebelumnya, peserta didik telah mempelajari pembahasan mengenai kimia hijau yang merupakan salah satu tujuan program pembangunan berkelanjutan SDGs. Wawasan peserta didik akan diperluas lagi melalui pembahasan energi terbarukan yang merupakan salah satu tujuan program pembangunan berkelanjutan SDGs lainnya. Dengan penggunaan energi terbarukan yang ramah lingkungan, keseimbangan ekosistem dan keanekaragaman hayati yang dipelajari pada materi biologi dapat terjaga, serta menjadi salah satu solusi guna mengurangi dampak pemanasan global.

III. PROFIL PELAJAR PANCASILA

Melalui pengembangan sejumlah pengetahuan dan keterampilan, pelajar menjadi pribadi yang memiliki profil pelajar Pancasila sebagai berikut :

- Beriman, Bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa dan berakhlak mulia - Bernalar kritis

- Mandiri

IV. SARANA DAN PRASARANA

1. Laptop/Komputer 6. Stik eskrim, lem, cutter 2. Keping mini solar panel, 7. Virtual PhET

3. Usb step up / down 8. Bentuk dan Perubahan Energi (colorado.edu) 4. breadboard, kabel, resistor, 9. Video

5. Ampere meter, Voltmeter, 10. Power Poin V. TARGET PESERTA DIDIK

Peserta didik reguler/tipikal: umum, tidak ada kesulitan dalam mencerna dan memahami materi ajar.

VI. MODEL PEMBELAJARAN

Blended learning melalui model pembelajaran dengan menggunakan Project Based Learning (PjBL) terintegrasi pembelajaran berdiferensiasi berbasis Social Emotional Learning (SEL).

(2)

KOMPONEN INTI I. TUJUAN PEMBELAJARAN

Mengidentifikasikan bentuk-bentuk energi dasar,

Menganalisis bentuk energi yang terlibat pada penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, Menganalisis keberlakuan Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada peristiwa yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari,

Menemukan masalah ketersediaan energi yang ada di lingkungan sekitar tempat tinggal, Menemukan potensi sumber energi yang ada di lingkungan sekitar tempat tinggal,

Merencanakan rancangan pembuatan alat atau prototipe penghasil energi sederhana sebagai solusi masalah ketersediaan energi,

Membuat alat atau prototipe penghasil energi sederhana, dan

Memperbaiki rancangan alat atau prototipe penghasil energi sederhana yang telah diujicobakan.

II. PEMAHAMAN BERMAKNA

Bentuk bentuk energi dan pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari Transformasi energi dan dampaknya bagi kehidupan manusia.

Hukum Kekekalan energi

Masalah – Masalah Konsumsi Energi Energi alternatif terbarukan

III. PERTANYAAN PEMANTIK

1. Jelaskan bentuk bentuk energi dan pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari

2. Bagaimanakah proses transformasi energi pada produk teknologi yang digunakan di masyarakat

3. Bagaimanakah keberlakuan hukum kekekalan energi dalam peristiwa kehidupan sehari- hari

4. Bagaimanakah konsumsi energi masyarakat modern, apa masalahnya dan dampaknya bagi kehidupan?

5. Bagaimanakah rancangan produk teknologi sumber energi alternative terbarukan seperti energi tenaga air dan sumber energi matahari?

IV. KEGIATAN PEMBELAJARAN PERTEMUAN KE-1

Subbab: 6.1. Energi

Subbab: 6.2. Bentuk-Bentuk Energi Kegiatan Pendahuluan (10 Menit)

Doa; absensi; menyampaikan tujuan pembelajaran; dan menyampaikan penilaian hasil pembelajaran

Memotivasi siswa untuk tercapainya kompetensi dan karakter yang sesuai dengan Profil

Pelajar Pancasila; yaitu 1) beriman, bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa, dan berakhlak mulia, 2) mandiri, 3) bernalar kritis, 4) kreatif, 5) bergotong royong, dan 6) berkebinekaan global, yang merupakan salah satu kriteria standar kelulusan dalam satuan pendidikan.

(3)

Kegiatan Inti (90 Menit) Konstruksi Pengetahuan

Ajaklah peserta didik diminta untuk mengamati kincir air pada Gambar 6.1 dan membaca informasi mengenai kegunaan dan cara kerja kincir air tersebut.

Arahkan peserta didik untuk menganalisis besaran yang terkait dengan usaha kincir air pada bacaan Subbab 6.1.

Tekankan bahwa usaha merupakan cara untuk menyalurkan energi, dan mengingatkan bahwa usaha merupakan besaran skalar.

Arahkan peserta didik untuk mengidentifikasikan bentuk energi apa yang terlibat pada kincir air.

Arahkan peserta didik membaca macam-macam bentuk energi yang biasa ditemukan dalam kehidupan sehari-hari pada bacaan subbab 6.2.

Arahkan peserta didik untuk berpikir bagaimana cara mengukur bentuk-bentuk energi tersebut.

Aplikasi Konsep

Tuntunlah peserta didik untuk melakukan perhitungan secara matematis sederhana pada Aktivitas 6.1 bersama-sama dalam kelompok diskusi kecil beranggotakan dua sampai tiga orang. Berikan batasan waktu pengerjaan yang disesuaikan dengan kondisi peserta didik di kelas tersebut.

Setelah selesai, tuntun kembali peserta didik untuk mengerjakan Aktivitas 6.2 bersama-sama dalam kelompok diskusi kecil beranggotakan dua sampai tiga orang. Berikan batasan waktu pengerjaan yang disesuaikan dengan kondisi peserta didik di kelas tersebut.

Kegiatan Penutup (10 Menit)

Siswa dan guru menyimpulkan pembelajaran hari ini.

Refleksi pencapaian siswa/formatif asesmen, dan refleksi guru untuk mengetahui ketercapaian proses pembelajaran dan perbaikan.

Menginformasikan kegiatan pembelajaran yang akan dilakukan pada pertemuan berikutnya.

Guru mengakhiri kegiatan belajar dengan memberikan pesan dan motivasi tetap semangat belajar dan diakhiri dengan berdoa.

PERTEMUAN KE-2

Subbab: 6.3. Hukum Kekekalan Energi dan Konversi Energi Subbab: 6.4. Urgensi Isu Kebutuhan Energi

Kegiatan Pendahuluan (10 Menit)

Memotivasi siswa untuk tercapainya kompetensi dan karakter yang sesuai dengan Profil Pelajar Pancasila; yaitu 1) beriman, bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa, dan berakhlak mulia, 2) mandiri, 3) bernalar kritis, 4) kreatif, 5) bergotong royong, dan 6) berkebinekaan global, yang merupakan salah satu kriteria standar kelulusan dalam satuan pendidikan.

(4)

Arahkan peserta didik untuk mengamati energi mekanik yang dialami apel pada posisi A dan posisi B Gambar 6.2 berdasarkan Persamaan 6.13 dilengkapi dengan pemahaman peristiwa gerak jatuh bebas dan bentuk-bentuk energi pada Subbab 6.2.

Tekankah bahwa:

- Pada peristiwa gerak jatuh bebas tersebut terjadi perubahan bentuk energi saat benda berpindah dari posisi A menuju posisi B, namun nilai energi mekanik tetap.

- Pada peristiwa tersebut berlaku Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

- Peristiwa perubahan bentuk energi disebut konversi energi.

Arahkan peserta didik untuk membaca penjelasan dan data yang tersedia pada Subbab 6.4.

Tekankan bahwa energi telah menjadi kebutuhan dasar untuk membantu manusia dalam pekerjaannya dalam kehidupan sehari-hari, sehingga pemahaman mengenai konversi energi menjadi sangat penting.

Aplikasi Konsep

Bagilah peserta didik dalam beberapa kelompok diskusi kecil.

Arahkan peserta didik untuk mengerjakan Aktivitas 6.3. Berikan batasan waktu pengerjaan yang disesuaikan dengan kondisi peserta didik di kelas tersebut.

Dalam proses pembuatan diagram energi (bagian A) dan mengidentifikasi data praktikum (bagian B) pada Aktivitas 6.3, peserta didik mungkin memerlukan bimbingan secara khusus.

Kegiatan Penutup (10 Menit)

PERTEMUAN KE-3

Subbab: 6.5. Sumber Energi

Subbab: 6.6. Sumber Energi Terbarukan dan Sumber Energi Tak Terbarukan Subbab: 6.7. Dampak Eksplorasi dan Penggunaan Energi

Subbab: 6.8. Upaya Pemenuhan Kebutuhan Energi Kegiatan Pendahuluan (10 Menit)

Beri penjelasan awal bahwa kebutuhan listrik yang selama ini didapatkan dari beberapa sumber energi. Minta peserta didik untuk membaca Subbab 6.5, Subbab 6.6, Subbab 6.7, dan Subbab 6.8.

(5)

Tekankan bahwa :

- Sumber energi terbarukan merupakan sumber energi yang tidak habis, sementara sumber energi tak terbarukan merupakan sumber energi yang lama-kelamaan akan habis.

- Tidak hanya masalah bagaimana energi dapat terpenuhi, tetapi dampaknya bagi lingkungan dan masalah-masalah yang ditimbulkan.

- Pemerintah dunia telah berkumpul dan bersepakat untuk menanggulangi dampak sosial, ekonomi, dan lingkungan dari beberapa masalah, salah satunya adalah masalah pemenuhan kebutuhan energi. Program yang telah disepakati itu disebut dengan Sustainable Development Goals (SDGs).

Aplikasi Konsep

Arahkan peserta didik untuk mengerjakan Aktivitas 6.5, Aktivitas 6.6, dan Aktivitas 6.7 bagian A dalam kelompok diskusi kecil beranggotakan dua sampai tiga orang. Berikan batasan waktu pengerjaan yang disesuaikan dengan kondisi peserta didik di kelas tersebut.

Khusus pertanyaan Aktivitas 6.5 bagian C, peserta didik menyiapkan jawaban yang sudah ditugaskan pada pertemuan sebelumnya.

Minta salah satu kelompok untuk mempresentasikan hasil pengerjaan Aktivitas 6.5, Aktivitas 6.6, dan Aktivitas 6.7 bagian A sementara kelompok lainnya diminta untuk memberi tanggapan.

Kegiatan Penutup (10 Menit)

PERTEMUAN KE-4

Kegiatan Pendahuluan (10 Menit)

Kegiatan Inti (90 Menit) Aplikasi Konsep

Peserta didik mempresentasikan alat atau prototipe alat yang dibuat berdasarkan Aktivitas 6.7 bagian A dan bagian B.

Kegiatan Penutup (10 Menit)

(6)

V. PENGAYAAN DAN REMEDIAL

Bagi peserta didik yang berpencapaian tinggi diberikan pengayaan mengenai penyelidikan faktor yang berpengaruh terhadap tegangan keluaran dari solar charger. Atau peserta didik yang berpencapaian tinggi juga dapat dijadikan sebagai mentor bagi peserta didik lain yang memiliki kesulitan belajar. Sedangkan untuk kegiatan remedial dilakukan untuk peserta didik yang kesulitan dalam belajar melalui pembelajaran tambahan dan mentoring sesame peserta.

Pengayaan

1. Mengorganisasikan peserta didik menjadi beberapa kelompok terdiri dari 4-5 orang

2. Setiap kelompok melakukan penyelidikan untuk menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan keluaran dari solar charger dan menentukan hubungan intensitas cahaya dengan tegangan outputnya.

3. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya laporan penyelidikan dengan menempelkan hasil karyanya di depan kelas. Kemudian meminta salah satu kelompok untuk mempresentasikan di depan kelas.

4. Setiap kelompok melakukan diskusi kelas dalam rangka mengevaluasi pemecahan masalah mengenai pemilihan dimensi mini solar panel yang dapat digunakan dalam rangkaian listrik sesuai dengan daya listrik maksimumnya serta menentukan hubungan intensitas cahaya dengan tegangan outputnya.

Remedial

1. Mengorganisasikan peserta didik menjadi beberapa kelompok terdiri dari 4-5 orang

2. Membimbing setiap kelompok untuk melakukan diskusi terkait pertanyaan inti dan verifikasi materi dari setiap pertemuan

3. Setiap peserta didik dalam kelompok mempresentasikan jawaban dari pertanyaan inti di dalam kelompok kecilnya (kegiatan tutor sebaya).

4. Mengembangkan dan menyajikan hasil laporan jawaban pertanyaan inti dan pemahaman bermakna yang harus dikuasai.

5. Setiap kelompok melakukan diskusi kelas dalam rangka mengevaluasi pemecahan masalah transformasi energi dan penggunaan energi terbarukan.

VI. REFLEKSI PESERTA DIDIK Refleksi Peserta Didik:

Bagaimana dalam kegiatan pembelajaran hari ini?

Apakah saya sudah dapat memahami materi pelajaran hari ini?

Apa saja bagian-bagian (materi) yang belum dipahami atau masih memerlukan penjelasan ? Apa yang akan dilakukan untuk memperbaiki hasil belajarmu?

Kepada siapa meminta tolong jika mengalami kesulitan belajar?

(7)

LAMPIRAN- LAMPIRAN

Lampiran 1

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) Aktivitas 6.1

Kelompok tani dari desa tetangga terancam mengalami gagal panen akibat musim kemarau. Mereka memutuskan membuat kincir air seperti kelompok tani Desa Manggungsari. Jika jari-jari kincir air yang mereka buat sebesar 3 meter. Jika gaya dorong aliran airnya sebesar 62,21 N, energi yang disalurkan oleh gaya dorong aliran air pada kincir air tersebut adalah ... Joule.

Aktivitas 6.2

Salinlah tabel di bawah pada buku latihan Kalian dan isilah jawabannya.

A. Tentukanlah besaran-besaran yang perlu diketahui untuk mengetahui besar energi terkait beserta dimensi dan alat ukurnya.

B. Tentukanlah satuan SI dan dimensi dari besaran yang merupakan konstanta berikut ini.

C. Buktikanlah bahwa persamaan ini memiliki dimensi yang sama dengan energi.

Aktivitas 6.3

(8)

A. Cobalah untuk melakukan analisis seperti Kalian menelusuri perubahan energi yang terjadi pada kincir air. Terdapat tiga titik yang diamati pada kincir air bermassa m kg, yaitu titik A, B, dan C. Pada titik A, aliran air memberikan dorongan sehingga kincir air tersebut dapat berputar dengan kecepatan vA sebesar 2√15 m/s.

Bagaimana perubahan energi yang terjadi pada kincir air pada posisi A, B, dan C?

Jawaban dinyatakan dalam bentuk diagram batang yang diarsir sesuai besar energinya dengan diberikan penjelasan alasan menjawab.

Gambarlah tiga gambar diagram seperti gambar di bawah ini pada buku latihan Kalian

Ketiga diagram tersebut masing-masing untuk jawaban analisis energi pada posisi A, posisi B, dan posisi C.

B. Perhatikanlah deskripsi kegiatan percobaan berikut ini.

Sekelompok siswa melakukan percobaan mengenai energi yang hilang pada peristiwa koin bertabrakan dengan lantai. Percobaan ini dilakukan dengan cara menjatuhkan koin ke lantai pada ketinggian yang diubah, yaitu 1 m dan 2 m di atas lantai. Untuk satu ketinggian, dilakukan pengulangan pengambilan sampel data sebanyak tiga kali. Koin yang digunakan adalah koin Rp100. Alat ukur yang digunakan adalah meteran, sensor bunyi pada smartphone, dan aplikasi Phyphox. Prinsip kerjanya adalah sensor bunyi pada smartphone menangkap energi bunyi yang dihasilkan dari benturan koin dengan meja. Hasilnya adalah sebagai berikut.

Data Hasil Percobaan

Dengan h merupakan ketinggian awal sebelum koin dijatuhkan, energi 1 merupakan energi sebelum tumbukan, dan energi 2 merupakan energi digunakan koin untuk memantul.

1. Tentukanlah variabel-variabel yang terlibat pada percobaan yang dideskripsikan di atas.

a. variabel bebas.

(9)

b. variabel terikat.

c. variabel kontrol.

2. Tentukan bentuk energi yang terlibat pada deskripsi percobaan tersebut.

a. Bentuk energi sebelum koin dilepaskan.

b. Bentuk energi setelah koin jatuh dan menabrak lantai.

3. Kalian sudah menentukan bentuk energi yang terlibat pada peristiwa tersebut. Susunlah ke dalam persamaan Hukum Kekekalan Energi.

4. Tentukanlah rata-rata energi yang digunakan koin untuk memantul kembali ke arah semula pada peristiwa tersebut.

5. Tentukanlah rata-rata energi yang tidak digunakan koin untuk memantul kembali ke arah semula pada peristiwa tersebut.

6. Tentukanlah efisiensi energi dari peristiwa tersebut.

Aktivitas 6.4

Carilah informasi mengenai pertumbuhan penduduk di Indonesia dari sumber terpercaya. Informasi dapat berupa grafik, tabel, dan lain-lain. Jelaskanlah kaitannya dengan data penggunaan energi listrik masyarakat Indonesia yang ditunjukkan pada Gambar 6.4.

Aktivitas 6.5

Kelompokkanlah sumber-sumber energi pada materi 6.4 ke dalam dua kategori, yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan.

Jelaskan kelebihan dan kekurangan dari energi terbarukan dan energi tak terbarukan.

Amatilah potensi energi yang ada di sekitarmu. Adakah potensi energi di sekitar tempat tinggalmu?

Jelaskan bagaimana cara mengolahnya?

Aktivitas 6.6

Kalian sudah menyimak analisis dari fakta eksplorasi energi dan salah satu dampaknya.

A. Carilah informasi mengenai:

Gambar diagram persentase gas rumah kaca yang dihasilkan oleh banyak sektor. Contoh:

https://www.visualcapitalist.com/a-global-breakdownof- greenhouse-gas-emissions-by- sector/

Gambar diagram jumlah konsumsi energi dunia dan energi listrik Contoh:

https://www.worldenergydata.org/world-total-finalconsumption/

Tentukanlah:

1. Informasi yang didapatkan dari kedua gambar diagram tersebut.

2. Bagaimana hubungan antara data pada kedua diagram tersebut? Jelaskanlah.

3. Kesimpulan apa yang didapatkan dari hubungan data pada kedua diagram tersebut?

B. Carilah informasi lebih lanjut tentang dampak-dampak eksplorasi energi. Jika perlu, tampilkan data-data pendukung yang bersumber dari sumber terpercaya. Dampaknya dapat ditinjau dari segi sosial, ekonomi, dan lingkungan.

C. Tidak hanya penggunaan energi pada berbagai sektor skala besar, penggunaan energi secara kurang bijak dalam kehidupan sehari-hari pun menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan.

Buatlah daftar perilaku penggunaan energi yang kurang bijak dalam kehidupan sehari-hari beserta penjelasan dampaknya. Dampaknya dapat ditinjau dari segi sosial, ekonomi, dan lingkungan

(10)

Aktivitas 6.7

Carilah ide sumber energi yang dapat dimanfaatkan di sekitar Kalian.

Berikut ini merupakan contoh sumber ide proyek sederhana yang dapat Kalian jadikan referensi:

https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/scienceprojects/ energy-power/high-school https://www.nrel.gov/docs/gen/fy01/30926.pdf

A. Tahap Awal

1. Adakah sesuatu yang dapat Kalian jadikan sumber energi sederhana? Hasil akhirnya tidak harus menjadi energi listrik, bisa juga menjadi bentuk energi lain yang dapat menekan penggunaan energi listrik.

2. Adakah alat yang dibutuhkan untuk mengelola sumber energi tersebut?

a. Buatlah daftar alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuatnya (tidak harus jadi alat sebenarnya, bisa juga prototipe).

b. Tuliskan langkah-langkah cara membuatnya.

c. Gambarkanlah desain alat yang dibuat.

3. Bagaimana prinsip kerja alat tersebut? Konsep fisika apa yang Kalian butuhkan dalam alat tersebut? Tuliskanlah teorinya dan jelaskan bagaimana konsep fisika tersebut diterapkan pada alat yang Kalian buat.

4. Bentuk konversi energi apa yang terjadi pada alat tersebut?

5. Bagaimana energi dapat dihasilkan dari alat atau bahan yang dapat dijadikan sumber energi tersebut?

6. Dapatkah energi masukan dan energi yang dihasilkan oleh alat tersebut dapat diketahui?

Bagaimana caranya?

7. Adakah dampak yang dihasilkan dari alat yang Kalian rancang? Kalian dapat meninjaunya dari berbagai aspek misalnya lingkungan, sosial, dan ekonomi.

B. Tahap Uji Coba

Pertanyaan ini diisi ketika alat atau prototipe alat sudah selesai dibuat.

1. Kesulitan apa yang Kalian alami selama proses pembuatan alat atau prototipe alat yang Kalian buat?

2. Apakah kerja alat atau prototipe alat yang Kalian sudah berfungsi sesuai dengan yang diharapkan? Jelaskan.

3. Jelaskan hal-hal apa saja yang masih perlu diperbaiki atau dimodifikasi kembali dari alat atau prototipe alat yang Kalian buat.

4. Gambarkanlah rancangan perbaikan alat atau prototipe alat.

C. Tahap Akhir

Pertanyaan ini diisi ketika alat atau prototipe alat sudah diperbaiki.

1. Tuliskan hal apa saja yang sudah diperbaiki. Jelaskan.

2. Apakah kerja alat atau prototipe alat yang Kalian sudah berfungsi sesuai dengan yang diharapkan? Jelaskan.

3. Tuliskan beberapa keterbatasan yang masih ada pada alat atau prototipe alat yang Kalian buat.

4. Berikanlah saran-saran alat tersebut dapat bekerja lebih baik.

(11)

Lampiran 2

BAHAN BACAAN GURU DAN PESERTA DIDIK MATERI AJAR 1. BENTUK BENTUK ENERGI A. Energi Kimia

Contoh sumber energi kimia diantaranya berasal dari makanan dan bahan bakar, seperti minyak, gas, batu bara, dan kayu. Energi kimia yang berasal dari makanan dilepaskan oleh reaksi kimia dalam tubuh kita, hal ini membuat kita dapat melakukan berbagai jenis aktivitas.

Demikian juga bahan bakar minyak dan gas menyebabkan transfer energi ketika dibakar mesin sehingga mesin mampu bergerak dan melakukan usaha. Contoh lain energi kimia yaitu baterai, energi kimia dari baterai dapat diubah menjadi energi listrik.

B. Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda karena posisinya terhadap pemukaan bumi.

Benda pada ketinggian tertentu di atas permukaan bumi memiliki energi yang disimpan dalam bentuk energi potensial gravitasi. Energi ini siap diubah atau ditransfer menjadi energi lain.

Besar energi potensial ditentukan oleh posisi ketinggian benda terhadap permukaan bumi, massa benda dan percepatan gravitasi bumi.

Selain energi potensial gravitasi, ada pula energi potensial elastis. Usaha harus dilakukan untuk menekan atau meregangkan pegas atau bahan elastis dan energi ditransfer menjadi energi potensial; hal. disimpan dalam bentuk energi regangan (atau energi potensial elastis). Jika ketapel dilepaskan, energi regangannya energi akan ditransfer ke proyektil.

C. Energi Kinetik

Setiap benda yang bergerak memiliki energi kinetik dan semakin cepat bergerak, semakin besar energi kinetiknya. Contoh gerakan palu yang menancapkan paku ke sebatang kayu, terjadi perpindahan energi kinetik dari palu yang bergerak menjadi bentuk-bentuk energi lain.

D. Energi Listrik

Energi listrik dihasilkan oleh transfer energi pada pembangkit listrik dan dari dalam baterai.

Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling umum digunakan di rumah dan industri karena kemudahan transmisi dan transfer ke bentuk lain.

E. Energi Panas

Energi panas merupakan salah satu energi yang paling umum sebagai bentuk akhir dari perubahan bentuk bentuk energi. Energi panas akan mengalir jika terdapat perbedaan suhu antara dua benda.

Coba analisis pernyataan berikut, bagaimana menurut mu?

Segala sesuatu yang bergerak memiliki energi kinetik.

Cahaya, dan semua gelombang elektromagnetik, bergerak, semuanya adalah bentuk energi kinetik.

Kalor adalah pergerakan atom penyusun sesuatu, jadi mengandung jenis energi kinetik.

Suara adalah pergerakan atom atau molekul – juga merupakan jenis energi kinetik.

Sesuatu di atas tanah berpotensi jatuh – yaitu bergerak – sehingga memiliki energi potensial gravitasi.

(12)

Segala sesuatu yang dibakar atau dimakan sebagai makanan mengandung energi potensial kimia.

Listrik dapat digunakan untuk menghasilkan cahaya, panas dan suara, dan untuk membuat benda bergerak – Ini merupakan bentuk energi potensial.

Pegas, dikompresi atau diperpanjang, akan bergerak ketika dilepaskan – pegas elastis memiliki energi potensial.

MATERI AJAR 2. PENGUKURAN ENERGI (USAHA DAN DAYA)

Sumber gambar : https://www.freepik.com/vectors/ca

Sebuah mobil yang bergerak dikatakan melakukan usaha akibat gaya penggerak mesin yang menyebabkan perpindahan. Segala sesuatu yang dapat melakukan usaha dikatakan memiliki energi.

Dengan kata lain energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Sumber energi pada mobil yang bergerak berasal dari bahan bakarnya.

Usaha dalam hal ini berbeda dengan istilah usaha yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Besar usaha adalah perkalian skalar antara gaya dan perpindahan.

Satuan energi sama dengan usaha yaitu Joule. Namun dalam kehidupan sehari-hari, satuan energi sering dinyatakan dalam kalori untuk sumber energi dari makanan dan kWh untuk sumber energi energi listrik.

1 kalori setara dengan 4,2 Joule.

kWh yaitu singkatan kilo Watt hour dengan watt merupakan satuan untuk Daya.

Daya

Daya yaitu laju setiap satu joule usaha setiap satuan waktu. Jika sebuah mesin mobil melakukan usaha 500 J selama 10 s, daya yang dihsailkannya adalah 50 W. Sebuah mobil kecil menghasilkan daya maksimum sebesar 25 MW.

1 kilo Watt = 103 Watt 1 Mega Watt = 106 Watt

1 Giga Watt = 109 Watt

1 kWh = 1 kilo Watt hour = 103 x 1 jam

= 1000 Watt x 60 menit

= 1000 Watt x 60 x 60 second

= 3600 000 Watt.second

= 3600 000 Joule

(13)

= 3,6 x 105 Joule

Hukum Kekekalan Energi dan Transformasi Energi

Energi bersifat kekal, artinya energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya (tranformasi). Contoh pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA), terjadi perubahan energi potensial dari air pada ketinggian tertentu menjadi energi kinetik saat air bergerak ke bawah dan memutarkan turbin, putaran turbin menggerakan kumparan/magnet sehingga menghasilkan energi listrik.

Sumber gambar : http://komunitas.feb.unila.ac.id/candrabi/langkah-membuat-pembangkit-listrik- tenaga-air/

Selain pembangkit listrik tenaga air yang berskala besar, di Indonesia di beberapa desa sudah banyak dikembangkan pembangkit listrik dengan menggunakan sumber air mengalir berskala kecil atau disebut tenaga mikrohidro. Contoh pemanfaatan air irigasi menjadi pembangkit listrik di desa Blimbing Kec.Boca dengan menghasilkan energi sebesar 30.000 kilo watt.

https://www.krjogja.com/berita-lokal/jateng/semarang/irigasi-dimanfaatkan-untuk-pembangkit- listrik/

Efisiensi

Pada penggunaan air irigasi untuk sumber energi listrik, terdapat perubahan energi potensial dan energi kinetik air yang digunakan untuk menggerakan generator kemudian dihasilkan energi listrik.

(14)

Besar energi listrik yang dihasilkan sebagai energi keluaran selalu lebih kecil dari energi kinetik air sebagai energi masukan. Efisiensi konversi energi (η ) merupakan perbandingan energi keluaran dan energi masukan.

Sumber Sumber Energi

Sumber energi utama dapat dibedakan menjdi dua jenis yaitu :

- Energi terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam bumi yang tak terbatas dan tidak pernah habis. Contohnya energi matahari, angin, air dan panas bumi

- Energi tidak terbarukan ialah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang melalui proses pembentukan selama ratusan tahun. Dan apabila energi ini habis, maka memerlukan waktu yang lama untuk dapat menggantikan energi tersebut. Contoh minyak bumi, batu bara dan gas.

Dewasa ini dengan berkembangnya kebutuhan manusia dan meningkatnya jumlah populasi, kebutuhan akan sumber energi semakin meningkat sedangkan sumber energi yang banyak digunakan yaitu sumber energi dari bahan tidak terbarukan (bahan bakar fosil) seperti minyak bumi dan gas. Jika tidak ada upaya untuk mengubah sumber energi utama yang digunakan dalam kehidupan masyarakat modern sekarang, para ahli memperkirakan akan terjadi krisis energi bagi kehidupan manusia masa depan. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil juga tidak ramah lingkungan karena efek polusi karbondioksida yang dikeluarkannya. Oleh karena itu diperlukan upaya pengembangan teknologi yang dapat memanfaatkan sumber sumber energi terbarukan, mengingat Indonesia memiliki berbagai potensi pengembangan tersebut.

1. Energi Surya

Energi surya atau energi matahari merupakan sumber energi utama di muka bumi. Segala kehidupan yang berlangsung sebagian besar sumber energinya berasal dari matahari. Mulai dari proses produksi makanan oleh tumbuhan melalui fotosintesis dengan menggunakan ultraviolet dari sinar matahari, sampai penggunaan sinar matahari sebagai sumber energi listrik. Teknologi yang dapat mengubah energi surya menjadi energy listrik yaitu Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik. Sel surya dapat dianalogikan sebagai komponen dengan dua terminal atau sambungan. Sel surya berfungsi seperti dioda, saat diberi cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan searah. Pada umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan searah sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm2. Tegangan ini sangat kecil sehingga sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk panel surya. Satu panel surya komersial menghasilkan tegangan searah bervariasi bergantung pada dimensinya.

Pada umumnya tegangan yang dihasilkan antara 3 - 12 V dalam kondisi penyinaran standar.

Sumber gambar : https://ekonomi.bisnis.com/read/20200313/44/1212897/ini-lokasi-ladang- panel-surya-terbesar-di-indonesia

(15)

Salah satu Pembangkit listrik tenaga surya yang dikembangkan di Indonesia yaitu PLTS Likupang yang berlokasi di Desa Wineru, Kecamatan Likupang Timur, Kabupaten Minahasa Utara, Provinsi Sulawesi Utara. Terdapat 64.620 hamparan panel surya membentang di atas ladang seluas 29 hektare dan menghasilkan energi mencapai 15 Megawatt per harinya.

2. Energi Angin

Energi terbarukan yang berasal dari energi angin di Indonesia mulai dikembangkan.

Pembangkit Listrik Tenaga Bayu ( PLTB) atau angin yang menggunakan kincir angin raksasa dikembangkan di Desa Mattirotasi, Kecamatan Watang Pulu, Kabupaten Sidrap, Sulawesi Selatan (Sulsel). PLTB ini memiliki 30 Wind Turbin Generator (WTG) atau kincir angin dan menghasilkan listrik sebesar 75 Mega Watt (MW). PLTB Sidrap merupakan pembangkit tenaga angin pertama dan terbesar di Indonesia yang memanfaatkan lahan kurang lebih 100 hektar.

Gambar 1. Kincir raksasa di PLTB Sidrap Sumber: https://ekonomi.kompas.com 3. Energi Air

Energi air yang dimaksud dalam hal ini merupakan energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Air pada ketinggian tertentu seperti air terjun menyimpan energi potensial dan energi kinetik. Energi ini dapat dimanfaatkan untuk diubah menjadi energi listrik maupun. Di Indonesia Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sudah banyak dikembangkan di berbagai daerah diantaranya Waduk Cirata Jawa Barat, Waduk Saguling Jawa Barat, PLTA Sulewana, Poso, Sulawesi Tengah, PLTA Sigura-Sigura Samosir, Sumatera Utara, dan masih banyak lagi.

Sumber Gambar : https://artikel.rumah123.com/8-plta-di-indonesia-terbesar-saat-ini-untuk- ebutuhan-listrik-rumah-tangga-71793

(16)

PLTA merupakan salah satu pembangkit yang memanfaatkan aliran air untuk diubah menjadi energi listrik. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara merubah energi air yang mengalir (dari bendungan atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).

4. Energi Geotermal

Energi geothermal merupakan energi yang berasal dari sumber panas bumi. Jika diibaratkan air dingin dimasukan ke dalam poros atau lubang batuan di bawah permukaan bumi, maka akan keluar uap air pada poros atau lubang lainnya. Uap air ini yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakan turbin dan menghasilkan energi listrik. Pembangkit listrik tenaga geothermal (panas bumi) di Indonesia salah satunya yaitu PLTP Kamojang Jawa Barat. PLTP Kamojang mulai beroperasi pada tahun 1982 dengan 1 unit pembangkit dan terus berkembang sampai hari ini mengoperasikan 7 pembangkit dengan daya listrik yang dihasilkan sebesar 375 MW.

Sumber gambar : https://rm.id/baca-berita/ekonomi-bisnis/30180/pltp-kamojang-unit-1-cikal- bakal-embangkit-geothermal-di-tanah-air

(17)

Lampiran 3 GLOSARIUM

Energi Potensial Kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha sebagai akibat dari posisi atau bentuknya.

Energi Potensial Gravitasi Energi yang dimiliki oleh suatu massa karena posisinya dalam medan gravitasi.

Fosil : sisa, jejak, atau bekas binatang maupun tumbuhan masa lalu yang terawetkan di dalam Bumi Hukum Kekekalan Energi Hukum yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau

dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Iklim : kondisi cuaca di wilayah tertentu dalam periode waktu yang lama

Karbondioksida : sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon, dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi, juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil

Metode ilmiah : suatu prosedur atau tata cara sistematis yang digunakan para ilmuan untuk memecahkan masalah-masalah yang dihadapi

Pengukuran : kegiatan menentukan atau membandingkan suatu besaran, dimensi, atau kapasitas dengan suatu standar atau satuan ukur tertentu.

Ramah lingkungan : Tidak bersifat merusak lingkungan

Solar Charger : alat untuk pengisi daya listrik pada baterai misalkan baterai telepon seluler atau lainnya dengan menggunakan sumber energi matahari. Alat ini mengubah energi matahari menjadi energi listrik

Teknologi : kumpulan alat, termasuk mesin, modifikasi, pengaturan dan prosedur yang digunakan oleh manusia / keseluruhan sarana untuk menyediakan barang-barang yang diperlukan bagi kelangsungan dan kenyamanan hidup manusia

Tenaga mikrohidro : teknologi untuk memanfaatkan debit air yang ada di sekitar kita untuk diubah menjadi energi lain misalkan energi listrik

Tenaga surya : teknologi untuk memanfaatkan cahaya matahari untuk diubah menjadi energi lain misalkan energi listrik

Tranfer energi : perpindahan energi dari satu tempat ke tempat yang lain

Transformasi Energi : disebut juga dengan konversi energi, adalah proses perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Usaha Usaha dilakukan ketika sebuah gaya menggerakkan titik di mana ia bekerja (titik penerapan) ke arah gaya: usaha yang dilakukan = gaya × perpindahan dalam arah gaya

Watt Satuan daya (simbol W), sama dengan laju kerja 1 joule per detik.

Lampiran 4

DAFTAR PUSTAKA

Hari, S. (2017). Konsep dan penerapan fisika SMA/MA kelas X. Jakarta: bumi aksara.

Kemdikbud. 2020. Profil Pelajar Pancasila. Jakarta:Kemdikbud.

Kemdikbud. 2021. Capaian Pembelajaran Fase E Mata Pelajaran Fisika, Kimia, Biologi. Jakarta Kanginan, M. (2002). Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Lasmi, N. K. (2018). Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Tsai, W.T. 2014. Encyclopedia of Toxicology. Maryland: Elsevier