gaya dan energi
Post on 04-Aug-2015
160 Views
Preview:
TRANSCRIPT
GAYA, USAHA, DAN ENERGI
Oleh
Herdiana Prasetyaningrum
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan YME karena telah membantu penulis untuk
menyelesaikan buku ini. Buku ini berisi tentang Gaya, Usaha, dan Energi yang
telah disesuaikan dengan kurikulum standar isi 2006.
Penulis menyusun buku ini dengan harapan dapat menambah wawasan.
Buku ini ditulis dengan bahasa sederhana sehingga diharapkan dapat membantu
siswa untuk mengetahui lebih jauh tentang zat cair.
Penulis mengharapkan kritik dan saran untuk dapat membuat penulisan
yang lebih baik lagi.
Januari 2010
Penulis
1
DAFTAR ISI
Kata Pengantar................................................................................................1
Daftar Isi.........................................................................................................2
Bab 1 Gerak....................................................................................................3
Bab 2 Gaya.....................................................................................................6
Bab 3 Usaha..................................................................................................11
Bab 4 Energi.................................................................................................13
Bab 4 Perubahan Bentuk Energi...................................................................18
Bab 4 Sejarah Kincir.....................................................................................23
Bab 5 Kincir Angin.......................................................................................27
Bab 6 Kincir Air...........................................................................................50
Glosarium.....................................................................................................78
Sumber Gambar............................................................................................79
Daftar Pustaka...............................................................................................80
2
BAB I
GERAK
Perhatikanlah semua benda yang ada di sekelilingmu!
Jarum jam bergerak memutari angka-angka yang ada di lingkaran jam.
Mengapa jarum itu dikatakan bergerak? Begitu juga sepede bergerak mengelilingi
lintasan? Bagaimana sepeda itu dikatakan bergerak?
Apakah yang dimaksud dengan gerak?
Coba kamu berjalan, mengapa kamu dikatakan bergerak? Perhatikanlah
baik-baik ketika kamu berjalan, kamu berpindah dari titik satu ke titik yang lain,
bukan? Nah, perpindahan dari satu titik ke titik yang lain inilah yang disebut
gerak.
Coba perhatikan lagi jam dinding, berarti jarum jam dikatakan bergerak
karena berpindah dari satu angka ke angka yang lain. Sepeda juga demikian,
berpindah dari satu titik ke titik yang lain pada lintasan.
3
Bagaimana benda dikatakan bergerak?
Benda dikatakan bergerak jika memiliki titik acuan. Saat kamu berjalan
tentu saja kamu akan dikatakan bergerak terhadap sebuah titik, yaitu titik awal,
kemudian berpindah ke titik yang lain. Titik acuan jarum jam berarti adalah
angka-angka yang ada dalam lingkaran jarum jam.
Bagaimana benda dikatakan bergerak relatif?
Gerak dikatakan relatif. Ada sebuah kereta yang bergerak. Kereta tersebut
bergerak menjauhi stasiun kereta api. Berarti, titik acuannya adalah stasiun.
Tetapi, kereta api juga bergerak terhadap tanah dan rel karena berpindah dari titik
satu ke titik yang lain pada tanah dan rel. Jadi, kereta api dikatakan bergerak
tergantung pada titik acuannya.
Pernahkah terpikirkan olehmu, apa yang menyebabkan sebuah benda dapat
bergerak. Tidak mungkin sebuah benda dapat bergerak jika tidak ada sesuatu
apapun yang mengenainya. Lalu apakah yang membuat benda bergerak atau tetap
diam? Ayo kita pelajari bab berikutnya.
Kegiatan
Memahami pengertian gerak dan gerak relatif
Alat
Kapur
Langkah-langkah
1. Kumpulkan teman-temanmu sebanyak 3 orang
2. Tentukan tiga titik tempat teman-temanmu berdiri dengan membuat
lingkaran dengan kapur.
3. Berjalanlah kamu ke temanmu yang pertama.
4. Apakah kamu dikatakan bergerak?
5. Apakah yang menjadi titik acuanmu?
4
6. Suruhlah temanmu di titik ke tiga untuk bergerak ke titik temanmu yang
ke dua bersamaan denganmu yang juga berpindah ke titik tersebut.
7. Terhadap titik manakah temanmu dikatakan bergerak?
8. Terhadap titik manakah kamu dikatakan bergerak?
9. Buatlah kesimpulan
5
BAB II
GAYA
Sebuah gerobak yang diam di tempat didorong oleh seseorang menjadi
bergerak maju. Kemudian gerobang itu didorong oleh seseorang dari arah yang
berlawanan sehingga gerobak menjadi diam.
Dari pernyataan itu, dapatkah kamu menyimpulkan dari mana gerobak
dapat bergerak?
Sebuah peti yang diam di tempat ditarik oleh seseorang sehingga peti itu
bergerak. Kemudian orang itu menghentikan tarikannya sehingga peti kembali
diam.
Dari pernyatan tersebut, dapatkah kamu simpulkan dari mana peti dapat
bergerak kemudian diam?
Jika jawabmu dorongan dan tarikan yang menyebabkan gerobab dan peti
gerak, kamu benar. Sebuah benda dapat bergerak karena ada gaya yang mengenai
benda itu.
Apakah yang dimaksud dengan gaya?
Gaya adalah suatu dorongan atau tarikan dengan satuan Newton. Dengan
adanya gaya yang mengenai suatu benda, maka:
6
1. Benda diam akan bergerak
2. Benda bergerak menjadi diam
3. Arah benda bergerak dapat berubah
4. Bentuk dan ukuran benda dapat berubah.
Jadi, gambar pada awal bab, yaitu seseorang mendorong bola bilyar. Bola
dapat bergerak karena adanya gaya dorong dari manusia.
Gaya bermacam-macam asalnya, antara lain sebagai berikut.
1. Gaya listrik berasal dari listrik.
Listrik memiliki dua muatan, yaitu muatan listrik positif dan muatan listrik
negatif. Jika terjadi tarik-menarik atau tolak-menolak antarmuatan itu
maka disebut gaya listrik karena ditimbulkan oleh muatan listrik.
2. Gaya magnet berasal dari magnet.
Magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan selatan Jika terjadi
tarik-menarik atau tolak-menolak antarkutub itu maka disebut gaya
magnet karena ditimbulkan oleh kutub magnet. Gaya magnet ini dapat
menarik benda benda yang berasal dari logam, seperi besi dan emas.
3. Gaya gravitasi berasal dari gaya tarik bumi.
Bumi terus-menerus berputar. Bumi selalu mengelilingi matahari pada
lintasannya sendiri, begitu juga planet lain. Untuk tetap berputar pada
tempatnya dan berputar mengelilingi matahari, bumi memiliki gaya yang
selalu menuju pusat bumi yang disebut gaya gravitasi. Gaya gravitasi
setiap planet berbeda-beda.
7
Gaya gravitasi bumi selalu mengarah ke pusat bumi sehingga
semua benda yang ada di permukaan bumi pasti akan selalu mengarah ke
pusat bumi.
Coba kamu lempar sebuah batu, batu tersebut pasti akan kembali
ke tanah karena adanya gaya gravitasi bumi. Begitu juga buah jika telah
lepas dariu tangkainya, maka akan jatuh ke tanah karena adanya gaya
gravitasi bumi.
4. Gaya otot berasal dari otot manusia.
Manusia bekerja menggunakan otot. Untuk dapat menarik dan mendorong
sebuah benda diperlukan gaya dari otot.
5. Gaya gesekan berasal dari persentuhan benda.
Ketika benda bergerak, seperti bola menggelinding di lantai, maka akan
terjadi persentuhan antara bola dengan lantai.Persentuhan ini dapat
8
membuat bola menjadi semakin cepat menggelinding jika permukaan
lantai licin atau semakin lambat menggelinding jika permukaan lantai
kasar. Persentuhan yang membuat bola ini menjadi cepat atau lambat
menggelinding inilah yang disebut gaya gesekan.
6. Gaya mesin
Gaya mesin merupakan gaya yang dilakukan dari sebuah mesin. Mobil
atau sepeda motor dapat bekerja karena adanya gaya mesin.
Lalu dari manakah sebuah gaya dihasilkan? Dari mana gaya yang kamu keluarkan
untuk dapat menarik sebuah peti?
Kegiatan
Mengenal gaya
Alat dan bahan
Meja, kursi, tali, dua magnet batang, paku, peniti, koin.
Langkah-langkah a
1. Letakkan meja di depanmu, kemudian doronglah olehmu.
2. Bagaimana gerak meja?
3. Gaya apa yang ada pada kegiatanmu itu?
4. Doronglah meja oleh mu dan dua orang temanmu.
5. Bagaimana gerak meja?
6. Buatlah kesimpulan.
Langkah-langkah b
1. Letakkan kursi di belakangmu
2. Tariklah kursi dengan tanganmu
3. Bagaimana gerak kursi?
4. Gaya apa yang terlibat dalam kegiatanmu itu?
5. Ikatkan tali pada kursi. Tariklah kursi dengan tali itu.
9
6. Bagaimana gerak kursi?
7. Buatlah kesimpulan
Langkah-langkah c
1. Letakkan kutub utara magnet 1 di depan kutub selatan magnet 2.
2. Bagaimana gaya magnet itu?
3. Letakkan kutub utara magnet 1 di depan kutub utara magnet 2.
4. Bagaimana gaya magnet itu?
5. Dekatkan paku, peniti, dan koin ke magnet.
6. Benda manakah yang lebih kuat ditarik magnet?
7. Buat kesimpulan.
10
BAB III
USAHA
Seseorang sedang menggunakan ototnya untuk menarik sebuah panah
kemudian panah tersebut dilepaskan. Apakah orang tersebut dikatakan melakukan
usaha?
Apakah yang dimaksud dengan usaha?
Untuk mendapatkan peringkat di kelas, kamu berusaha belajar giat untuk
mendapatkan nilai terbaik. Apakah usahamu ini sama dengan usaha yang
dimaksud dalam ilmu fisika?
Usaha dalam ilmu fisika adalah perkalian gaya yang dilakukan pada
sebuah benda dengan perpindahan benda yang ditimbulkan oleh gaya itu. Dapat
dirumuskan:
W = F x s
W = usaha (joule)
F = gaya (Newton)
s = perpindahan (meter)
11
Kamu dikatakan tidak melakukan usaha jika:
1. Benda yang dikenai gaya tidak mengalami perpindahan. Artinya,
perpindahan sama dengan nol berarti usahanya juga nol.
W = F x 0 = 0
2. Benda bergerak dengan kecepatan tertentu dikenai gaya tetap bergerak
dengan kecepatan yang sama. Artinya, jika kecepatan tidak berubah, tidak
ada percepatan dan dianggap tidak ada gaya.
W = 0 x s = 0
3. Perpindahan benda tegak lurus terhadap arah gaya.
Untuk melakukan suatu usaha, kita membutuhkan tenaga atau energi. Dari
manakah energi itu kamu dapatkan? Ayo kita pelajari bab berikutnya.
12
BAB IV
ENERGI
Ketika kamu belajar, kamu pasti akan merasa lelah setelah belajar, bukan?
Seperti halnya, kompor, minyaknya akan terus membasahi sumbu dan lama-
kelamaan habis. Mengapa demikian?
Kamu belajar menggunakan energi. Energi yang kamu dapatkan berasal
dari makanan yang kamu makan. Jika energi tersebut kamu pakai terus untuk
belajar, maka lama-kelamaan akan habis dan kamu akan merasa lelah.
Kompor menyala jika minyak membasahi sumbu. Minyak merupakan
sumber energi untuk kompor.
Apakah yang dimaksud dengan energi?
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Satuan energi adalah
joule (J) atau kalori (kal).
1 Joule = 0,24 kalori dan 1 kalori = 4,2 joule
Energi bermacam-macam bentuknya, antara lain sebagai berikut.
1. Energi potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena
kedudukannya. Besarnya energi ini dapat dihitung dengan rumus:
Ep = m x g x h
Ep = energi potensial dengan satuan joule
m = massa benda dengan satuan kilogram
g = percepatan gravitasi dengan satuan meter per sekon kuadrat (m/s2)
besarnya 9,8 m/s2 atau dibulatkan menjadi 10 m/s2
h = ketinggian benda berada dengan satuan meter
13
Untuk massa benda yang sama, semakin tinggi posisi benda dari
permukaan tanah, semakin besar energi potensialnya. Untuk posisi benda yang
sama, semakin besar massa benda, semakin besar juga energi potensialnya.
2. Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya.
Besarnya energi kinetik dapat dihitung dengan rumus:
Ek = 1/2 x m x v2
Ek = energi kinetik (joule)
m = massa (kg)
v = kecepatan (m/s)
Untuk massa benda yang sama, semakin besar kecepatan benda bergerak,
semakin besar energi kinetiknya. Untuk kecepatan gerak benda yang sama,
semakin besar massa benda, semakin besar energi kinetiknya.
3. Energi panas (kalor)
Energi panas adalah energi yang dihasilkan oleh gerakan partikel-
partikel dalam benda. Partikel yang terus-menerus akan saling tarik-
menarik atau tolak-menolak terus-menerus. Jika hal tersebut terjadi,
maka akan terjadi gesekan antar partikel dan akan menimbulkan panas.
14
Cobalah kamu gosokkan tanganmu terus-menerus, tanganmu akan
merasa panas, bukan? Hal ini digunakan oleh orang di zaman dahulu.
Mereka tidak memiliki tempat tinggal sehingga mereka akan kedinginan.
Untuk menghilangkan rasa dingin itu, mereka menggosok-gosokkan
tangan agar merasa hangat.
Selain itu, orang di zaman dahulu juga memanfaatkan gosokan ini
untuk membuat api. Jika batu atau kayu kering terus-menerus digosok,
maka lama-kelamaan akan panas, panas ini kemudian akan menjadi api.
Api ini kemudian digunakan digunakan untuk memasak ataupun api
unggun untuk menghangatkan tubuh.
4. Energi listrik
Energi listrik adalah energi yang berasal dari arus listrik. Arus
listrik ini berasal dari aliran muatan negatif terus-menerus. Energi listrik
dapat dihasilkan oleh baterai, aki, dan generator.
Besar energi listrik dapat dihitung dengan rumus
E = W = V x I x t = I2 x R x t
E = W = energi listrik (joule)
V = tegangan listrik (volt)
I = arus listrik (ampere)
R = hambatan listrik (ohm)
t = waktu/ lamanya sebuah alat listrik bekerja (sekon)
Contoh Soal
Sebuah setrika listrik bekerja pada tegangan 220 V dan arusnya
sebesar 4 ampere. Jika setrika itu digunakan selama 1 jam, berapa energi
listrik yang digunakan setrika itu?
Jawab:
W = V x I x t
= 220 V x 4 A x 1 jam x 3.600 sekon
= 3.168.000 joule = 3.168 kJ
15
5. Energi bunyi
Energi bunyi adalah energi yang berasal dari benda yang bergetar.
Coba kamu pukul sebuah drum. Kulit pada drum itu akan bergetar dan
akan menimbulkan bunyi. Begitu juga pita suaramu. Karena ada udara
yang menggetarkan pita suara kita, maka akan ada bunyi keluar dari
mulut kita.
6. Energi kimia
Energi kimia adalah energi yang berasal dari bahan kimia, seperti
makanan ataupun bahan nuklir. Bahan makanan yang kamu makan
merupakan energi kimia. Jika kamu mendapatkan energi ini, maka kamu
dapat melakukan semua kegiatan, seperti belajar, berjalan, lari,
bersepeda, tidur, dan bermain.
7. Energi cahaya
Energi cahaya adalah energi yang berasal dari gelombang
elektromagnetik. Energi ini dapat menghasilkan cahaya, seperti cahaya
matahari dan cahaya lampu.
16
8. Energi angin
Energi angin adalah energi yang berasal dari angin. Angin ada
karena adanya perbedaan tekanan udara dan suhu di uadara. Udara ini
bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah atau udara yang panas
naik ke atas kemudian udara yang dingin turun sehingga terjadilah angin.
9. Energi air
Energi air berasal dari air. Air dapat kita manfaatkan untuk
berbagai macam kebutuhan, seperti untuk minum, mengairi sawah,
atapun menggerakkan turbin.
Masih banyak bentuk energi lain, dapatkah kamu menyebutkannya?
Dari manakah energi itu?
Energi berasal dari sumber energi. Sumber energi yang paling besar dan
paling utama adalah matahari. Seluruh energi berasal dari matahari.
Matahari menyinari bumi sehingga permukaan bumi menjadi panas. Panas
ini disimpan oleh tanah dan akan menjadi energi panas bumi. Panas yang diterima
bumi dapat menimbulkan perbedaan tekanan udara sehingga menghasilkan energi
angin. Cahaya matahari jika mengenai tanaman juga dapat membantu tanaman
mengolah makanan. Tanaman kemudian kita ambil dan kita makan yang berarti
merupakan energi kimia. Energi kimia ini kemudian kita gunakan untuk
beraktivitas. Jadi, sumber dari segala sumber energi adalah matahari.
17
Sumber energi ada yang dapat diperbarui dan ada yang tidak dapat
diperbarui.
1. Energi yang dapat diperbarui adalah energi yang sumbernya dapat
dihasilkan kembali sehingga untuk mendapatkannya lagi mudah dan tidak
perlu waktu lama. Contoh energi angin, energi air, energi matahari, energi
panas bumi.
2. Energi yang tidak dapat diperbarui adalah energi yang sumbernya sulit
untuk didapatkan kembali, butuh waktu yang sangat lama. Contoh minyak
bumi. Minyak bumi terbentuk dari makhluk hidup yang mati berjuta-juta
tahun yang lalu sehingga untuk mendapatkannya kembali membutuhkan
waktu yang lama.
Kecepatan energi dapat juga dihitung per satuan waktu. Kecepatan energi
ini biasa disebut daya. Satuan daya adalah Watt.
P = W / t
P = daya (watt)
W = work = kerja = energi (joule)
t = waktu
Kamu pasti sering mendengar orang mengatakan lampu 10 Watt. Apakah
maksudnya?
Lampu 10 Watt berarti lampu tersebut bekerja dengan energi sebesar 10
joule tiap satu detik.
18
top related