Kembali ke Kurikulum

Memanfaatkan Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana

Usaha-energi-pesawat sederhana: bentuk usaha, daya (laju usaha), hukum kekekalan energi mekanik (kinetik+potensial), tuas-katrol-bidang miring-roda berporos, keuntungan mekanis.

Tujuan Pembelajaran (7)
  • IPA-D.PI9Menganalisis hubungan konsep usaha dan energi.
  • IPA-D.PI9.1Memetakan wujud usaha yang hadir di keseharian lewat perpindahan suatu benda.
  • IPA-D.PI9.2Mengamati aktivitas mendorong benda sembari memaknai konsep daya (laju usaha).
  • IPA-D.PI9.3Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik (kinetik beserta potensial) pada persoalan sederhana.
  • IPA-D.PI10Menganalisis data hasil pengukuran terhadap aspek fisis yang berkaitan dengan pesawat sederhana serta pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari.
  • IPA-D.PI10.1Memetakan ragam pesawat sederhana (tuas, katrol, bidang miring, roda berporos) beserta prinsip kerjanya.
  • IPA-D.PI10.2Menetapkan keuntungan mekanis pesawat sederhana sembari penerapannya pada perkakas keseharian (gunting, katrol, baut, palu).

Memanfaatkan Usaha, Energi, dan Pesawat Sederhana

Pernahkah kamu mendorong meja, mengangkat galon, menaiki tangga, menimba air, atau memakai gunting? Kegiatan-kegiatan itu terlihat biasa, tetapi semuanya dapat dijelaskan dengan konsep fisika. Ada gaya, perpindahan, energi, waktu, dan alat sederhana yang membuat pekerjaan lebih mudah dilakukan.

Pada bab ini kamu akan mempelajari usaha, daya, energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, dan pesawat sederhana. Kamu juga akan menghubungkan rumus dengan situasi nyata, misalnya mengapa gerobak beroda lebih mudah didorong, mengapa jalan menanjak dibuat berkelok, dan mengapa katrol dapat membantu mengangkat beban.

Siswa mengamati gerobak, bidang miring, katrol, dan model kincir air sebagai pengantar usaha energi dan pesawat sederhana

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu:

  1. Menjelaskan konsep usaha sebagai hasil gaya yang menyebabkan perpindahan.
  2. Menghitung usaha menggunakan hubungan W=F⋅sW=F\cdot s.
  3. Menjelaskan bahwa daya adalah laju melakukan usaha atau menggunakan energi.
  4. Menghitung daya menggunakan hubungan P=WtP=\frac{W}{t}.
  5. Menjelaskan energi sebagai kemampuan melakukan usaha.
  6. Membedakan energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik.
  7. Menggunakan rumus Ek=12mv2E_k=\frac{1}{2}mv^2, Ep=mghE_p=mgh, dan Em=Ek+EpE_m=E_k+E_p pada soal sederhana.
  8. Menjelaskan perubahan energi pada contoh seperti gerobak, buah jatuh, roller coaster, dan kincir air.
  9. Menjelaskan prinsip pesawat sederhana dan keuntungan mekanis.
  10. Mengidentifikasi katrol, roda berporos, bidang miring, dan pengungkit dalam kehidupan sehari-hari.
  11. Menentukan keuntungan mekanis sederhana pada katrol, roda-poros, bidang miring, dan pengungkit.
  12. Mengaitkan pesawat sederhana dengan sistem gerak manusia.

Pertanyaan Pemantik

Gunakan pertanyaan berikut untuk memulai penyelidikan.

  1. Mengapa mendorong benda berat belum tentu disebut usaha jika bendanya tidak berpindah?
  2. Dua orang memindahkan beban yang sama sejauh jarak yang sama, tetapi waktunya berbeda. Mengapa dayanya dapat berbeda?
  3. Mengapa benda yang bergerak lebih cepat memiliki energi kinetik lebih besar?
  4. Mengapa benda di tempat lebih tinggi dapat menyimpan energi potensial lebih besar?
  5. Mengapa jalan pegunungan dibuat berkelok-kelok, bukan lurus curam?
  6. Mengapa gunting, pembuka botol, katrol, dan roda dapat mempermudah pekerjaan?

Gambaran Kegiatan

Pada bab ini kamu akan mengamati contoh kegiatan sehari-hari, membaca diagram gaya dan perpindahan, menghitung usaha dan daya, serta menelusuri perubahan energi pada gerak benda. Kamu juga akan mengidentifikasi alat bantu di sekitarmu yang termasuk pesawat sederhana.

Di akhir bab, kamu dapat merancang gagasan alat atau model sederhana, misalnya lintasan roller coaster kardus atau kincir air mini. Rancangan itu perlu dijelaskan dengan alasan ilmiah: gaya apa yang bekerja, energi apa yang berubah, dan pesawat sederhana apa yang dimanfaatkan.