Metode Pembelajaran Diskusi

A. Usaha

              Kita sudah sering mendengar kata usaha. Apakah sebenarnya usaha itu? Untuk  memahami konsep tentang usaha, perhatikan uraian berikut! Gambar 4.2 memperlihatkan ilustrasi seseorang yang sedang mendorong lemari sejauh s meter. Orang tersebut dikatakan melakukan usaha atau kerja karena lemari mengalami perpindahan.

            Usaha memiliki berbagai arti dalam bahasa sehari-hari.Dalam fisika usaha  diberi arti yang spesifik untuk mendeskripsikan apa yang dihasilkan gaya ketika gaya itu bekerja pada suatu benda. Usaha juga didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan dengan komponen gaya yang sejajar dengan perpindahan. Pada orang yang mendorong lemari seperti ilustrasi di awal, gaya yang diberikan pada lemari searah dengan perpindahan lemari Usaha yang dilakukan oleh gaya F dirumuskan:

W = F . s

Keterangan:

W : usaha (joule)

F : gaya yang sejajar dengan perpindahan (N)

s : perpindahan (m)

Persamaan di atas berlaku jika gaya yang diberikan pada benda searah dengan perpindahan benda. Lantas bagaimana jika gaya yang diberikan membentuk sudut α

diberikan pada benda membentuk sudut terhadap arah perpindahan? Sebuah gaya F yang membentuk sudut diberikan pada benda. Akibatnya benda mengalami perpindahan sejauh s. Usaha yang dilakukan oleh gaya F dapat dinyatakan dengan rumus berikut.

W = F . cos α . s

Ada kalanya gaya yang diberikan pada suatu benda besarnya tidak teratur. Bagaimana cara menentukan besarnya usaha, jika gaya yang diberikan tidak teratur? Sebagai contoh, seseorang yang mendorong lemari. Dalam selang waktu 5 sekon, gaya yang diberikan orang tersebut dari 2 N menjadi 8 N. Akibatnya lemari berpindah dari kedudukan 2 m menjadi 6 m.

B. Energi

Energi merupakan salah satu konsep penting dalam sains. Energi dapat diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Cobalah kamu sebutkan beberapa jenis energi yang kamu kenal! Bagaimanakah sifat energi tersebut? Apakah  energi itu tetap ada namun dapat berubah bentuk? Jelaskanlah salah satu bentuk energi yang kamu kenal dalam melakukan suatu usaha atau gerak! Dalam fisika terdapat berbagai jenis energi, di antaranya energi potensial, energi kinetik, dan energi mekanik yang akan dibahas berikut ini.

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah energi yang berkaitan dengan kedudukan benda terhadap titik acuan. Dengan demikian, titik acuan akan menjadi tolok ukur penentuan ketinggian suatu benda. Energi potensial ada beberapa macam, seperti berikut ini.

a. Energi potensial gravitasi

Kamu tentu pernah melihat air terjun bukan? Pada air terjun tersimpan energi potensial gravitasi yang disebabkan oleh ketinggiannya. Demikian juga ketika kita meletakkan sebuah benda pada suatu ketinggian, pada hakikatnya dalam benda tersebut tersimpan energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi adalah energi potensial suatu benda yang disebabkan oleh kedudukan benda terhadap gravitasi bumi.

Energi potensial gravitasi  suatu benda dapat dinyatakan:

Ep = m . g . h

Keterangan:

Ep : energi potensial (joule)

m : massa (kg)

g : percepatan gravitasi (m/s2)

h : ketinggian terhadap titik acuan (m)

b. Energi potensial gravitasi Newton

Energi potensial gravitasi Newton adalah energi potensial gravitasi antara dua benda angkasa. Energi ini dirumuskan sebagai berikut.

Ep = -

Keterangan:

Ep : energi potensial gravitasi Newton (joule)

M : massa planet (kg)

m : massa benda (kg)

r : jarak benda ke pusat planet (m)

G : tetapan gravitasi universal = 6,673 x 10-11 N.m2/kg2.

Dari rumus di atas terlihat bahwa Ep bernilai negatif. Artinya, untuk memindahkan benda dari posisi tertentu ke posisi lain yang jaraknya lebih jauh dari pusat planet diperlukan sejumlah energi. Selain itu, tanda negatif pada Ep juga menunjukkan bahwa suatu planet akan tetap terikat pada medan gravitasi matahari, sehingga planet tetap berada pada orbitnya.

c. Energi potensial pegas

Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa hubungan antara pertambahan panjang dengan gaya pegas adalah sebagai berikut.

F = -k . Δx

Agar kamu lebih memahami konsep energi potensial pada pegas, ambillah sebuah pegas! Setelah itu, tekan pegastersebut dengan tanganmu! Apa yang terjadi? Jika kamu memberikan gaya tekan yang besar pada pegas maka pegas tersebut juga akan mempunyai energi potensial yang besar. Jika tekanan yang kamu berikan pada pegas tiba-tiba kamu lepaskan, pegas akan kembali ke bentuk semula dengan cepat. Kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk semula disebut energi potensial pegas.

C. Kaitan antara Usaha dan Energi

Pada bagian ini akan kita pelajari hubungan antara usaha dengan energi kinetik dan energi potensial. Di depan telah disinggung bahwa kerja atau usaha dapat terjadi karena adanya sejumlah energi. Apabila dalam sistem hanya berlaku energi kinetik saja maka teori usaha-energi dapat ditentukan sebagai berikut.

W = F . s

W = m . a . s

W = m . 2 . a . s

Karena 2 . a . s = v²

2 – v₁² maka

W = . m . (v₂² – v₁²)

W = . m . v₂² – . m . v₁²

W = ΔEk

Apabila dalam sistem hanya berlaku energi potensial gravitasi saja

maka teori usaha-energi dapat ditentukan dengan persamaan:

W = ΔEp

W = m . g . h₂ – m . g . h₁

D. Elastisitas

Ketika kamu masih kecil, pernahkah kamu bermain dengan karet gelang dan meng ubahnya menjadi berbagai macam bentuk? Bagaimana bentuk karet setelah kamu selesai bermain? Tentunya karet gelang akan kembali ke bentuk semula. Keadaan ini disebabkan sifat karet yang elastis. Contoh benda elastis selain karet adalah pegas. Pegas dapat kembali ke bentuk semula selama mendapat sejumlah gaya peubah yang masih berada dalam batas elastisitasnya. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa elastisitas merupakan kemampuan suatu benda untuk kembali ke keadaan semula setelah gaya yang dikenakan padanya dilepaskan. Jika gaya yang diberikan melebihi batas elastisitas maka elastisitas bendabisa hilang, patah, atau putus.

1. Jenis-jenis Perubahan Bentuk

Jika suatu benda elastis dikenaidua gaya sejajar yang sama besar dan berlawanan arah maka benda akan mengalami gaya tegangan dan perubahan bentuk. Perubahan-perubahan itu misalnya seperti di bawah ini.

a. Regangan

Regangan (strain) adalah perubahan bentuk benda yang terjadi karena gaya yang diberikan pada masing-masing ujung benda dan arahnya menjauhi benda. Pada peristiwa regangan terjadi tegangan tarik, sehingga benda bertambah panjang.

b. Mampatan

Mampatan merupakan kebalikan dari regangan. Mampatan terjadi karena gaya yang bekerja pada masing-masing ujung benda arahnya menuju titik pusat benda. Pada peristiwa mampatan terjadi tegangan mampat yang mengakibatkan benda menjadi lebih pendek.

c. Geseran

Geseran terjadi karena gaya yang bekerja pada benda dikenakan pada masing-masing sisi benda. Pada peristiwa geseran terjadi tegangan geser. Akibatnya benda mengalami pergeseran.

2. Modulus Elastis

Sifat elastis benda seperti karet akan hilang bila gaya yang diberikan pada benda tersebut melebihi batas elastisitasnya. Sifat elastis suatu bahan berkaitan erat dengan modulus elastis. Modulus elastic disebut juga modulus Young. Modulus elastis adalah perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami oleh suatu benda. Untuk memahami konsep modulus elastic. Sebuah batang yang memiliki luas pe nam pang A mula-mula memiliki panjang 􀁁o. Batang tersebut kemudian ditarik dengan gaya F sehingga panjangnya menjadi 􀁁.

Tegangan pada batang merupakan hasil bagi antara gaya tarik yang dialami batang dengan luas penampangnya

Adapun regangan pada batang merupakan hasil bagi antara pertambahan panjang dengan panjang awal.

Metode yang bagus digunakan adalah Metode Ceramah

TUGAS STRATEGI PEMBELAJARAN

                                                          

NAMA ANGGOTA:

RUSTAN (2008)

MUSHADDIQ SALEH (2009)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

2010