konsepsi siswa tentang usaha dan energi -...

1

KONSEPSI SISWA TENTANG USAHA DAN ENERGI

Ignasia Evi Susanti1, Diane Noviandini

1, Marmi Sudarmi

1

1Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika

Universitas Kristen Satya Wacana,

Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia

Abstrak

Sebelum mendapatkan pelajaran formal di sekolah, siswa sudah mendapatkan

pengalaman dari lingkungan hidupnya. Ketika mendapatkan pengalaman

tersebut, secara tidak sadar dia akan membangun konsep menurut pikirannya

sendiri. Demikian juga tentang konsep usaha dan energi. Usaha memiliki

pengertian yang berbeda dalam ilmu fisika dan dalam kehidupan sehari – hari.

Jika tidak bisa membedakan pengertian tersebut, akibatnya akan mengganggu

pikiran siswa dalam belajar fisika karena konsep yang dimiliki berbeda dengan

teori yang disampaikan guru. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

konsepsi siswa mengenai usaha dan energi. Penelitian ini dilakukan di salah

satu SMP kelas VIII di Kabupaten Magelang dengan memberikan soal tes dan

meminta siswa untuk memberikan alasan di setiap jawabannya, kemudian

jawaban siswa dianalisa secara deskriptif kualitatif. Dari hasil penelitian

ditemukan beberapa jenis konsepsi siswa yaitu : menyamakan pengertian usaha

dalam ilmu fisika dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari – hari, gaya

yang arahnya ke kanan dan ke atas selalu meyebabkan usaha positif, gaya yang

arahnya ke kiri dan ke bawah selalu menyebabkan usaha negatif, benda diam

tidak memiliki energi, energi potensial gravitasi berbanding terbalik terhadap

ketinggian benda, menyamakan energi kinetik dan energi mekanik dengan

energi potensial gravitasi, yaitu tergantung pada ketinggian benda, dan

menyamakan gaya dengan energi.

Kata kunci : konsepsi, usaha, energi.

1. Pendahuluan

Dalam proses pembelajaran fisika hampir semua guru menghadapi kendala

bagaimana menanamkan konsep dengan benar di kepala siswa, karena siswa tidak

memasuki pelajaran fisika dengan kepala yang kosong yang dapat diisi dengan

pengetahuan fisika. Tetapi kepala siswa sudah penuh dengan pengalaman dan

pengetahuan yang berhubungan dengan fisika[1]. Konsep yang sudah dimiliki oleh setiap

siswa merupakan dasar untuk membangun pengetahuan selanjutnya. Apabila konsep

yang dimiliki tersebut salah dan tidak sesuai dengan konsep yang sebenarnya maka

siswa tersebut akan mengalami kesulitan dalam mempelajari pelajaran selanjutnya.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, sudah semestinya guru sebagai

seorang pengajar harus mengetahui konsep awal yang sudah dimiliki oleh siswa sebelum

2

belajar. Sehingga guru dapat merancang proses pembelajaran dan proses pembelajaran

dapat dilaksanakan dengan baik.

Penelitian mengenai konsepsi dalam fisika sudah pernah dilakukan oleh

beberapa mahasiswa pendidikan fisika FSM UKSW dengan berbagai materi tentang

fisika. Diantaranya, konsepsi siswa mengenai pembentukan bayangan pada lensa

cembung (Nuridawati)[7] dan Konsepsi siswa tentang pembentukan bayangan oleh

lubang kecil (Margareta L.T. Kalumbang)[6]. Berdasarkan banyaknya konsepsi dalam

beberapa materi yang telah ditemukan peneliti sebelumnya, maka akan dilakukan

penelitian mengenai konsepsi siswa tentang usaha dan energi.

Topik ini dipilih karena topik ini merupakan topik dasar, dan konsep usaha

memiliki pengertian yang berbeda dalam dalam ilmu fisika dan dalam kehidupan sehari

– hari. Berdasarkan pengalaman peneliti pada saat melaksanakan program pengalaman

lapangan (PPL), diketahui bahwa masih banyak siswa yang kurang memahami

perbedaan pengertian tersebut.

Permasalahan yang diteliti pada penelitian ini adalah bagaimana konsepsi siswa

mengenai konsep usaha dan energi?

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsepsi siswa tentang usaha dan

energi. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi bagi guru fisika

khususnya tentang konsepsi siswa mengenai konsep usaha dan energi, sehingga guru

dapat merancang pembelajaran yang dapat memperbaiki kesalahan siswa.

2. Dasar Teori

2.1. Konsep, Konsepsi

Konsep adalah abstraksi yang mewakili satu kelas[2] benda – benda, kejadian –

kejadian, situasi – situasi atau ciri – ciri khas yang terwakili dalam setiap budayanya oleh

suatu tanda atau simbol. Dengan kata lain konsep merupakan abstraksi dari ciri – ciri

sesuatu yang mempermudah komunikasi antara manusia dan yang memungkinkan

manusia berfikir (bahasa adalah alat berfikir). Pengertian atau penafsiran terhadap suatu

konsep tertentu dalam pikiran seseorang disebut sebagai konsepsi[1]. Konsepsi

seseorang berbeda satu dengan yang lain, karena setiap orang memiliki pemahaman

awal yang berbeda berdasarkan pengalamannya sehari – hari.

2.2. Usaha atau Kerja

Jika gaya F konstan yang bekerja pada benda menyebabkan benda berpindah,

maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian skalar

antara besar gaya F dan jarak s yang ditempuh oleh benda dalam geraknya. Usaha

adalah besaran skalar, yaitu hanya mempunyai besar[4, 8].

Secara metematis dapat dituliskan sebagai berikut :

� = � ∙ � (1)

3

Dengan tanda titik (dot) menyatakan perkalian skalar (dot). Usaha yang

dilakukan oleh gaya pada benda (gambar 1) didefinisikan sebagai perkalian antara

komponen gaya sepanjang garis gerak dengan jarak s yang ditempuh sepanjang garis

tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gaya F sepanjang pergeseran tersebut adalah

� = (� cos �)s (2)

Gambar 1. Usaha yng dilakukan oleh gaya F yang membentuk sudut terhadap

perpindahan adalah � = (� cos �)�.

Usaha dapat berharga positif, negatif, atau nol[8]. Pada saat gaya mempunyai

komponen dalam arah yang sama dengan perpindahan benda (0 ≤ � < 90°), maka

usaha W yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah positif. Pada saat gaya F mempunyai

komponen yang berlawanan arah dengan perpindahan benda (90 < � ≤ 180°), maka

usaha W yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah negatif. Dan pada saat gaya tegak

lurus terhadap perpindahan benda (� = 90°) maka usaha W yang dilakukan oleh gaya

tersebut adalah nol.

2.3. Hubungan usaha dan energi kinetik

Sebuah benda bermassa m bergerak pada garis lurus dengan laju awal ��. Untuk

mempercepat benda tersebut secara beraturan sampai laju ��, diberikan gaya F konstan

yang sejajar dengan arah geraknya sejauh s. Besarnya percepatan yang dialami oleh

benda dapat dihitung menggunakan persamaan :

[�� = �� + 2�(� − ��)] (3)

sehingga diperoleh :

� = �� !�

�" (4)

Dengan menerapkan hukum Newton II

∑ � = $ � (5)

Maka besarnya usaha yang bekerja dapat diitung dengan mensubstitusikan persamaan

(4) dan (5) ke persamaan (1) sehingga diperoleh :

� = � � = $� � = $ %�� !�

�" & �

�= �� $�� − �

� $�� (6)

�

F

F cos �

s

4

Besaran �� $�� dinamakan energi kinetik. Energi kinetik merupakan besaran

skalar, energi ini bergantung pada massa dan laju benda. Dengan demikian persamaan

(6) diatas dapat ditulis,

� = '(� − '(�

� = ∆'( (7)

Persamaan tersebut dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya total pada

sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetiknya[4,8]. Persamaan ini dikenal

dengan sebutan ‘’teorema usaha –energi kinetik’’.

2.4. Hubungan Usaha dengan Energi Potensial Gravitasi.

Sebuah benda bermassa m bergerak sepanjang sumbu y. Gaya yang bekerja

pada benda tersebut adalah gaya berat w = mg dan gaya lain yang mungkin muncul

�*+�,-. Ketika sebuah benda jatuh dari ketinggian .� menuju .� yang lebih rendah, gaya

berat dan perpindahan benda pada arah yang sama sehingga usaha �/01� yang

dilakukan oleh gaya berat adalah positif[6].

�/01� = � � = 2 (.� − .�)

�/01�= $3(.� − .�)

�/01� = $3.� − $3.� (8)

Besaran $3. dinamakan energi potensial gravitasi. Energi ini bergantung pada

massa, percepatan gravitasi dan ketinggian benda. Dengan demikian persamaan (8)

diatas dapat ditulis :

�/01� = − ('4� − '4�)

�/01� = −∆'4 (9)

Ketika benda bergerak naik dan .� lebih besar dari .�, usaha �/01� yang

dilakukan oleh gaya berat adalah negatif karena gaya berat dan perpindahan benda

saling berlawanan arah[8].

2.5. Hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Energi mekanik adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik. Secara

matematis ditulis :

'5 = '4 + '( (10)

Hukum kekekalan energi berbunyi sebagai berikut : ‘’ jika hanya gaya – gaya

konservatif yang bekerja, energi mekanik total dari sebuah sistem tidak bertambah

maupun berkurang pada proses apapun. Energi tersebut tetap konstan-kekal’’[3].

5

3. Metodologi Penelitian

Jenis metode penelitian yang digunakan adalah deskriptif kualitatif[5] yang

bertujuan memberikan penjelasan dan mendeskripsikan tentang sesuatu dan

mengumpulkan data atau informasi untuk disusun, dijelaskan dan dianalisis tanpa

menggunakan angka dan statistik. Sampel yang digunakan dalam penelitian adalah 19

siswa salah satu SMP di Kabupaten Magelang yang sudah mempelajari usaha dan energi.

Prosedur penelitian dibagi menjadi dua tahap, yaitu : (1) Tahap persiapan,

membuat alat pengumpul data berupa : soal konsep untuk mengetahui konsepsi siswa

tentang usaha dan energi. (2) Tahap pelaksanaan : (i)Pengambilan data, pengambilan

data ini dilakukan dengan menggunakan instrument berupa soal konsep yang diberikan

kepada siswa untuk mengetahui konsepsi tentang usaha dan energi pada masing –

masing siswa. Kemudian siswa diminta membuat alasan di setiap pertanyaan. (ii) Analisa

data, data – data yang diperoleh dari hasil jawaban siswa tersebut kemudian dianalisa

secara deskriptif kualitatif.

4. Hasil Penelitian dan Pembahasan

4.1. Distribusi Jawaban Siswa

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh jawaban siswa seperti

pada tabel (1) :

Tabel 1. Sebaran jawaban siswa yang menjawab masing – masing option.

Soal

nomor

Jumlah siswa yang menjawab option :

A (siswa) B (siswa) C (siswa)

1 2 15* 2

2 2 0 17*

3 12* 7 0

4 9* 3 7

5 11* 8 0

6 17* 2 0

7 9 10* 0

8 9 10* 0

9 9 10* 0

6

10 11 8* 0

11 6* 13 0

12 15* 0 4

13 0 19* 0

14 4 0 15*

15 10 0 9*

16 1 18* 0

17 9* 0 10

18 0 8 11*

19 0 11* 8

20 11* 5 3

21 16* 3 0

22 17* 2 0

Keterangan = (*) option benar.

4.2. Pembahasan.

Untuk soal no 1 sampai 4.

Sebuah balok bermassa m ditarik sejauh s sepanjang lantai horizontal dengan gaya

konstan yang diberikan oleh seseorang. Lantai tersebut kasar sehingga memberikan

gaya gesek. Gaya – gaya yang bekerja pada balok ditunjukkan seperti pada gambar

berikut :

Gambar 2. Balok ditarik sejauh s.

Fges F

N

s w

7

Keterangan :

F = gaya yang dberikan orang untuk menarik balok ; Fges = gaya gesek ; N = gaya normal ;

W = gaya berat ; s = jarak balok.

Soal no 1. Ditanyakan usaha yang dilakukan oleh gaya F.

Jawaban benar : option B* (positif), karena arah gaya F searah dengan arah

perpindahan balok sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya F tersebut merupakan

usaha positif.

Sebanyak 10,5% (2) siswa memilih option A (nol), dengan alasan karena balok

tidak berpindah. Jawaban dan alasan siswa salah, karena pada soal tersebut balok ditarik

sejauh s sepanjang lantai oleh gaya F konstan jadi balok tersebut berpindah. Siswa ini

tidak teliti dalam membaca soal.

Sebanyak 79% (15) siswa memilih option B* (positif), dengan alasan : 26% (5)

siswa menjawab karena arah gaya F searah dengan arah perpindahan balok dan 53%

(10) siswa menjawab karena arah gaya F ke kanan. Dari 79% siswa yang memilih option

benar hanya 26% siswa saja yang memberikan alasan dengan benar, sedangkan 53%

siswa memberikan alasan yang salah karena belum tentu arah gaya ke kanan selalu

menimbulkan usaha positif. Pada soal tersebut kebetulan saja arah gaya dan

perpindahan baloknya ke kanan.

Sebanyak 10,5% (2) siswa memilih option C (negatif), dengan alasan karena gaya

F berlawanan dengan gaya gesek. Jawaban dan alasan siswa salah, karena usaha

dikatakan negatif jika arah gaya dan perpindahan bendanya berlawanan. Bukan karena

arah gayanya berlawanan dengan gaya lain yang bekerja pada benda.

Soal no 2. Ditanyakan usaha yang dilakukan oleh gaya gesek Fges.

Jawaban benar : option C* (negatif), karena arah gaya gesek berlawanan dengan

arah perpindahan balok sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya gesek tersebut

merupakan usaha negatif.

Sebanyak 10,5% (2) siswa memilih option A (nol), dengan alasan karena balok

tidak berpindah. Jawaban dan alasan siswa salah, karena pada soal tersebut balok

ditarik sejauh s sepanjang lantai oleh gaya F konstan jadi balok tersebut berpindah.

Siswa ini tidak teliti dalam membaca soal.

Sebanyak 89,5% (17) siswa memilih option C* (negatif), dengan alasan : 26% (5)

siswa menjawab karena arah gaya gesek berlawanan dengan arah perpindahan balok,

53% (10) siswa menjawab karena arah gaya gesek ke kiri dan 10,5% (2) siswa menjawab

karena arah gaya gesek berlawanan dengan arah gaya F. Dari 89% siswa yang memilih

option benar, hanya 26% siswa saja yang memberikan alasan dengan benar sedangkan

63,5% siswa memberikan alasan yang salah karena belum tentu arah gaya ke kiri selalu

menimbulkan usaha negatif, dan usaha dikatakan negatif bukan karena arah gayanya

8

berlawanan dengan gaya lain yang bekerja pada benda tetapi karena arah gaya

berlawanan dengan arah perpindahan benda.

Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 1 dan 2, sebanyak 26% siswa sudah

memahami konsep usaha positif dan negatif dengan benar, yaitu ketika gaya F searah

dengan perpindahan benda, maka usaha yang dilakukan oleh gaya adalah positif dan

pada saat gaya F berlawanan arah dengan perpindahan benda, maka usaha yang

dilakukan oleh gaya F adalah negatif. sedangkan 63,5 siswa belum memahami dan 10,5%

siswa kurang teliti dalam membaca soal.

Soal no 3. Ditanyakan usaha yang dilakukan oleh gaya normal N.

Jawaban benar : option A* (nol), karena arah gaya normal tegak lurus terhadap

arah perpindahan benda.

Sebanyak 63% (12) siswa memilih option A* (nol), dengan alasan : 47% (9) siswa

menjawab karena gaya normal tegak lurus dengan perpindahan balok, 16% (3) siswa

menjawab karena gaya normal tidak melakukan usaha. Dari 63% siswa yang memilih

option benar, hanya 47% siswa saja memberikan alasan dengan benar sedangkan 16%

siswa memberikan alasan yang salah. Siswa ini hanya mengulang soal saja .

Sebanyak 37% (7) siswa memilih option B ( positif), dengan alasan karena arah

gayanya ke atas. Jawaban dan alasan siswa salah. Siswa berpikir bahwa gaya yang

arahnya ke atas selalu menimbulkan usaha positif tanpa memperhatikan kemana arah

perpindahan bendanya. Padahal belum tentu gaya yang arahnya ke atas selalu

menimbulkan usaha positif. Usaha dikatakan positif jika arah gaya dan arah perpindahan

bendanya searah.

Soal no 4. Ditanyakan usaha yang dilakukan oleh gaya berat w.

Jawaban benar : option A* (nol), karena arah gaya berat tegak lurus terhadap

arah perpindahan benda.

Sebanyak 47% (9) siswa memilih option A* (nol), dengan alasan karena gaya

berat tegak lurus dengan perpindahan balok.

Sebanyak 16% (3) siswa memilih option B (positif), dengan alasan karena balok

tidak berpindah. Jawaban dan alasan siswa salah, karena pada soal tersebut balok ditarik

sejauh s sepanjang lantai oleh gaya F konstan jadi balok tersebut berpindah. Siswa ini

tidak teliti dalam membaca soal.

Sebanyak 37% (7) siswa memilih option C ( negatif), dengan alasan karena arah

gaya berat ke bawah. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa gaya yang

arahnya ke bawah selalu menimbulkan usaha negatif tanpa memperhatikan kemana

arah perpindahan bendanya. Padahal belum tentu gaya yang arahnya kebawah selalu

menimbulkan usaha negatif. Usaha dikatakan negatif jika arah gaya berlawanan dengan

arah perpindahan bendanya.

9


memahami jika gaya tegak lurus terhadap perpindahan benda, maka gaya tersebut tidak

melakukan usaha. Sedangkan 53% siswa belum memahami dan diantara 53% siswa

tersebut, 16% siswa juga kurang teliti dalam membaca soal.

Soal no 5. Sebuah bola yang memiliki massa m, bergerak jatuh bebas. Selama bola

tersebut bergerak ke bawah, apakah bola tersebut dikenai usaha?

Jawaban benar : option A* (iya = bola dikenai usaha), karena selama bola

bergerak jatuh bebas ke bawah ada gaya gravitasi yang bekerja pada bola sehingga bola

dikenai usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi.

Sebanyak 58% (11) siswa memilih option A* (bola dikenai usaha), dengan alasan :

26% (5) siswa menjawab karena selama bola bergerak ada gaya gravitasi, 32% (6) siswa

menjawab kalau tidak ada usaha bola tidak akan bergerak. Dari 58% siswa yang memilih

option benar, hanya 26% siswa saja yang memberikan alasan dengan benar sedangkan

32% siswa berpikir bahwa bola yang bergerak pasti dikenai usaha tanpa menjelaskan

siapa yang melakukan usaha.

Sebanyak 42% (8) siswa memilih option B (bola tidak dikenai usaha), dengan

alasan karena tidak ada gaya. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa

selama bola bergerak jatuh bebas tidak ada gaya yang bekerja pada bola sehingga tidak

dikenai usaha. Padahal selama bola bergerak jatuh bebas ada gaya gravitasi yang bekerja

pada bola. Jadi, selama bergerak bola dikenai usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi.

Soal no 6. Sebuah bola yang memiliki massa m dilemparkan vertikal ke atas. Selama bola

tersebut bergerak ke atas, apakah bola tersebut dikenai usaha?

Jawaban benar : option A* (bola dikenai usaha), karena selama bola bergerak ke

atas ada gaya gravitasi yang bekerja pada bola sehingga bola dikenai usaha yang

dilakukan oleh gaya gravitasi.

Sebanyak 89,5% (17) siswa memilih option A* (bola dikenai usaha), dengan

alasan : 26% (5) siswa menjawab karena selama bola bergerak ada gaya gravitasi, 63,5%

(12) siswa menjawab karena ada usaha dari orang saat melempar bola. Dari 89,5% siswa

yang memilih option benar, hanya 26% siswa yang memberikan alasan dengan benar.

Sedangkan 63,5% siswa memberikan alasan yang salah karena selama bola bergerak ke

atas bola dikenai usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi, bukan karena bola dilempar

oleh seseorang.

Sebanyak 10,5% (2) siswa memilih option B (bola tidak dikenai usaha), dengan

alasan karena saat bola dilempar saja ada usaha dari tangan. Jawaban dan alasan siswa

salah, siswa berpikir selama bola bergerak ke atas tidak ada lagi usaha yang diberikan

pada bola karena bola sudah lepas dari tangan. Padahal selama bola bergerak ke atas,

bola dikenai usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi.

10


memahami bahwa selama bergerak ke bawah dan ke atas, bola dikenai usaha yang

dilakukan oleh gaya gravitasi, sedangkan 73,5% siswa lainnya belum memahami.

Soal no 7. Seorang anak mendorong dinding didalam rumahnya, tetapi dinding tersebut

tetap tidak berpindah. Apakah anak tersebut melakukan usaha terhadap dinding?

Jawaban benar : option B* (tidak melakukan usaha), karena dinding tetap tidak

berpindah sehingga anak tidak melakukan usaha terhadap dinding.

Sebanyak 47% (9) siswa memilih option A (melakukan usaha), dengan alasan

karena anak sudah berusaha mendorong dinding. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa

berpikir karena anak sudah berusaha mendorong dinding maka anak tersebut

melakukan usaha tanpa memperhatikan perpindahan. Padahal meskipun kita telah

berusaha mendorong dinding tetapi jika dinding tetap tidak berpindah kita tidak

melakukan usaha. Kesalahan siswa ini yaitu, menyamakan pengertian usaha dalam fisika

dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari – hari.

Sebanyak 53% (10) siswa memilih option B* (tidak melakukan usaha), dengan

alasan karena dinding tetap tidak berpindah jadi usahanya nol. Jawaban dan alasan yang

diberikan siswa benar.

Soal no 8. Seorang siswa membawa beberapa buku yang berat dalam keadaan diam.

Apakah siswa tersebut melakukan usaha terhadap buku?

Jawaban benar : option B* (tidak melakukan usaha), karena buku tersebut tetap

diam sehingga siswa tidak melakukan usaha terhadap buku yang dibawanya.

Sebanyak 47% (9) siswa memilih option A ( melakukan usaha), dengan alasan

karena siswa membawa buku yang berat. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir

bahwa setiap orang yang membawa benda yang berat selalu melakukan usaha tanpa

memperhatikan perpindahan benda. Padahal meskipun membawa benda berat tetapi

jika benda tersebut tetap tidak berpindah maka orang tersebut tidak melakukan usaha.

Kesalahan siswa ini yaitu, menyamakan pengertian usaha dalam fisika dengan

pengertian usaha dalam kehidupan sehari – hari.


alasan karena buku tetap tidak berpindah jadi usahanya nol. Jawaban dan alasan yang

diberikan siswa sudah benar.

Soal no 9. Seorang ibu berjalan dari titik A berkeliling taman dan kembali lagi ke titik A.

Apakah ibu tersebut melakukan usaha?

Jawaban benar : option B* (tidak melakukan usaha), karena ibu yang berjalan

kembali lagi ketempat semula, tidak ada perpindahan sehingga usahanya nol.

11


karena ibu tersebut telah mengeluarkan energi untuk berjalan. Jawaban dan alasan

siswa salah, siswa berpikir bahwa setiap orang yang melakukan sesuatu dan

mengeluarkan energi pasti melakukan usaha. Padahal meskipun kita mengeluarkan

energi untuk berjalan tetapi jika kita kembali lagi ke tempat semula kita tidak melakukan

usaha karena tidak ada perpindahan. Kesalahan siswa ini yaitu menyamakan pengertian

usaha dalam fisika dengan pengertian usaha dalam kehidupan sehari – hari.


alasan karena ibu tersebut kembali lagi ke tempat awal sehinggga tidak ada

perpindahan, jadi usahanya nol. Jawaban dan alasan yang diberikan siswa sudah benar.

Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 7, 8, dan 9, sebanyak 53% siswa

sudah memahami jika gaya yang diberikan pada benda tidak menyebabkan perpindahan

maka usahanya nol atau dikatakan tidak melakukan usaha, sedangkan 47% siswa lainnya

menyamakan pengertian usaha dalam fisika dengan pengertian usaha dalam kehidupan

sehari – hari.

Soal no 10. Seorang pramusaji di sebuah restoran membawa sebuah nampan yang berisi

makanan dan berjalan di lantai yang datar mengantarkan makanan tersebut ke meja

pelanggannya. Nampan yang dibawanya selalu berada pada ketinggian yang sama.

Apakah pramusaji melakukan usaha terhadap nampan?

Jawaban benar : option B* (tidak melakukan usaha), karena gaya yang diberikan

oleh pramusaji terhadap nampan tegak lurus dengan arah perpindahan.


karena pramusaji membawa nampan yang berisi makanan yang berat. Jawaban dan

alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa setiap orang yang membawa sesuatu yang

berat pasti melakukan usaha tanpa memperhatikan arah gaya yang diberikan dan

perpindahan bendanya. Padahal orang dikatakan melakukan usaha jika gaya yang

diberikan menyebabkan benda berpindah sejajar dengan arah gayanya. Kesalahan siswa

ini yaitu, menyamakan pengertian usaha dalam fisika dengan pengertian usaha dalam

kehidupan sehari – hari.

Sebanyak 42% (8) siswa memilih option B* (tidak), dengan alasan : 37% (7) siswa

menjawab karena gaya tegak lurus terhadap perpindahan, dan 5% (1) siswa menjawab

karena tidak melakukan usaha.

Dari 42% siswa yang memilih option benar, hanya 37% siswa saja yang

memberikan alasan dengan benar sedangkan 5% siswa memberikan alasan dengan

mengulang soal saja.

Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 10, sebanyak 58% siswa

menyamakan pengertian usaha dalam fisika dengan pengertian usaha dalam kehidupan

sehari – hari, 5% siswa memberikan jawaban hanya mengulang soal saja dan 37% siswa

12

sudah memahami jika gaya yang diberikan pada benda tegak lurus terhadap

perpindahan benda maka usahanya nol.

Soal nomor 11. Sebuah balok diam di atas meja dengan ketinggian h diatas lantai.

Apakah balok tersebut memiliki energi?

Jawaban benar : option A* (memiliki energi), karena balok berada pada

ketinggian h jadi meskipun balok tersebut diam, balok memiliki energi yaitu energi

potensial gravitasi.

Sebanyak 32% (6) siswa memilih option A*(memiliki energi), dengan alasan

karena balok berada pada ketinggian h jadi balok memiliki energi potensial. Jawaban

dan alasan siswa sudah benar.

Sebanyak 68% (13) siswa memilih option B, dengan alasan karena balok diam.

Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa setiap benda diam tidak memiliki

energi tanpa memperhatikan dimana posisi atau kedudukan benda tersebut. Padahal

meskipun sebuah benda diam jika benda berada pada suatu tempat dengan ketinggian

tertentu maka benda memiliki energi potensial gravitasi.

Berdasarkan jawaban dan alasan siswa pada soal nomor 11, sebanyak 32% siswa

sudah memahami bahwa benda diam juga memiliki energi potensial akibat

kedudukannya. Sedangkan 68% siswa lainnya berpikir bahwa benda diam tidak memiliki

energi.

Untuk soal no 12 – 20.

Sebuah bola dijatuhkan vertikal ke bawah dari ketinggian maksimum h di atas tanah

(hambatan udara diabaikan). Rekaman gerak bola saat bola berada pada ketinggian 1, 2

dan 3 terhadap tanah ditunjukkan seperti gambar berikut:

Gambar 3. Skema perubahan gerak bola.

Keterangan :

y = ketinggian bola di atas tanah.

Tanah (sebagai acuan)

Posisi 1, (y = h)

Posisi 2, (y = ½ h)

Posisi 3, (y=0)

h

13

Soal no 12. Ditanyakan energi potensial gravitasi bola pada posisi 1.

Jawaban benar : option A*(energi potensial gravitasinya maksimum), karena bola

berada pada ketinggian h maksimum, paling jauh dari titik acuan, jadi energi potensial

gravitasi yang dimiliki bola maksimum.

Sebanyak 79% (15) siswa memilih option A*

(energi potensial gravitasinya

maksimum), dengan alasan karena bola berada pada pada posisi h paling tinggi dari

tanah jadi bola memiliki energi potensial maksimum. Jawaban dan alasan siswa sudah

benar.

Sebanyak 21% (4) siswa memilih option C (energi potensial gravitasinya nol),

karena bola berada pada posisi h paling tinggi jadi energi potensialnya sudah hilang.

Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa semakin tinggi suatu benda maka

energi potensialnya semakin hilang. Padahal jika posisi suatu benda semakin tinggi atau

semakin jauh dari titik acuan, maka semakin besar pula energi potensial gravitasinya.

Soal nomor 13. Ditanyakan energi potensial gravitasi bola pada posisi 2.

Jawaban benar : option B*(energi potensial gravitasinya setengah dari

maksimum), karena bola berada pada ketinggian ½ h jadi energi potensial gravitasi yang

dimiliki bola adalah setengah dari maksimum.

Sebanyak 100% (19) siswa memilih option B*, dengan alasan karena bola berada

pada ketinggian setengah h di atas tanah jadi energi potensialnya setengah. Jawaban


Soal no 14. Ditanyakan energi potensial gravitasi bola pada posisi 3.

Jawaban benar : option C*(energi potensial gravitasinya nol), karena bola sudah

berada pada titik acuan jadi bola tidak memiliki energi potensial gravitasi.

Sebanyak 21% (4) siswa memilih option A (energi potensial gravitasinya

maksimum), dengan alasan karena bola berada pada posisi paling rendah. Jawaban dan

alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa semakin rendah posisi suatu benda maka

energi potensialnya semakin besar. Padahal semakin rendah posisi suatu benda atau

semakin dekat dengan titik acuan, maka energi potensial gravitasinya semakin kecil.

Sebanyak 79% (15) siswa memilih option C* (energi potensial gravitasinya nol),

dengan alasan karena bola sudah berada di tanah jadi energi potensialnya nol. Jawaban


Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 12 dan 14, sebanyak 79% siswa

sudah memahami konsep energi potensial gravitasi dengan benar, yaitu semakin jauh

dari titik acuan energi potensial gravitasi yang dimiliki benda semakin besar dan

sebaliknya. Tetapi 21% siswa berpikir bahwa energi potensial gravitasi yang dimiliki

benda berbanding terbalik dengan ketinggian benda.

14

Soal nomor 15. Ditanyakan energi kinetik bola pada posisi 1.

Jawaban benar : C*(energi kinetik bola = nol), karena pada posisi awal bola

belum bergerak jadi energi kinetiknya nol.

Sebanyak 53% (10) siswa memilih option A (energi kinetik bola = maksimum),

dengan alasan karena bola berada pada posisi paling tinggi jadi energi kinetiknya paling

besar. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir bahwa semakin tinggi posisi suatu

benda maka semakin besar pula energi kinetiknya tanpa memperhatikan kecepatan.

Padahal energi kinetik tidak tergantung pada ketinggian benda tetapi pada kecepatan.

Kesalahan siswa ini yaitu menyamakan energi kinetik dengan energi potensial gravitasi.

Sebanyak 47% (9) siswa memilih option C* (energi kinetik bola = nol), dengan

alasan karena bola belum bergerak jadi energi kinetiknya nol. Jawaban dan alasan siswa

sudah benar.


Jawaban benar : option B* (energi kinetik bola = setengah dari maksimum), karena

energi mekanik selalu konstan jadi jika energi potensialnya setengah maka energi

kinetiknya setengah.

Sebanyak 5% (1) siswa memilih option A (energi kinetik bola = maksimum),

dengan alasan karena bola berada pada posisi paling tinggi. Jawaban dan alasan siswa

salah, siswa berpikir energi kinetik tergantung pada ketinggian benda, yaitu semakin

tinggi posisi suatu benda maka semakin besar pula energi kinetiknya. Padahal energi

kinetik tidak tergantung pada ketinggian tetapi kecepatan. Dan pada soal ini posisi 2

bukan posisi tertinggi, siswa ini juga kurang teliti dalam membaca soal.

Sebanyak 95% (18) siswa memilih option B* (energi kinetik bola = setengah dari

maksimum), dengan alasan karena bola berada pada posisi ½ h. Dari 95% siswa yang

memilih option benar tidak ada siswa yang memberikan alasan dengan benar. Siswa

berpikir energi kinetik tergantung pada ketinggian benda, jika ketinggiannya ½ h maka

energi kinetiknya ½. Padahal energi kinetik tidak tergantung pada ketinggian tetapi

kecepatan. Kesalahan siswa ini yaitu, menyamakan energi kinetik dengan energi



Jawaban benar : option A*(energi kinetiknya maksimum), karena energi mekanik selalu

konstan maka pada saat energi potensialnya nol maka energi kinetiknya maksimum.

Sebanyak 47% (9) siswa memilih option A* (energi kinetiknya maksimum),

dengan alasan karena energi potensialnya nol jadi energi kinetiknya maksimum supaya

energi mekaniknya selalu sama. Jawaban dan alasan siswa sudah benar.

15

Sebanyak 53% (10) siswa memilih option C (energi kinetiknya nol), dengan

alasan karena bola berada pada ketinggian nol. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa

berpikir bahwa semakin rendah posisi suatu benda maka energi kinetiknya semakin

berkurang. padahal energi kinetik tidak tergantung pada ketinggian tetapi kecepatan.

Kesalahan siswa ini yaitu menyamakan energi kinetik dengan energi potensial gravitasi.

Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 15 dan 17, sebanyak 47% siswa

sudah memahami jika sebuah benda dijatuhkan, energi kinetik yang dimilki benda

semakin bertambah. Sedangkan 53% siswa lainnya menyamakan energi kinetik dengan

energi potensial gravitasi.

Soal nomor 18. Ditanyakan perbandingan energi potensial gravitasi bola pada posisi 1, 2,

dan 3.

Jawaban benar : option C* (Ep1 > Ep2 > Ep3), karena posisi 1 lebih tinggi dari

posisi 2 dan posisi 2 lebih tinggi dari posisi 3, jadi perbandingan energi potensial gravitasi

1 lebih besar dari energi potensial gravitasi 2 dan energi potensial gravitasi 2 lebih besar

dari energi potensial gravitasi 3.

Sebanyak 42% (8) siswa memilih option B (Ep1 < Ep2 < Ep3), dengan alasan : 21%

(4) siswa menjawab karena posisi 1 lebih tinggi dari posisi 2 dan posisi 2 lebih tinggi dari

posisi 3, jadi energi potensial 1 lebih besar dari energi potensial 2 dan energi potensial 2

lebih besar dari energi potensial 3, dan 21% (4) siswa menjawab karena semakin ke

bawah energi potensialnya semakin besar.

Dari 42% siswa yang memilih option salah, 21% siswa kurang teliti dalam

membaca soal (simbol), karena pada alasan yang diberikan siswa ini mengatakan bahwa

energi potensial 1 lebih besar dari energi potensial 2 dan energi potensial 2 lebih besar

dari energi potensial 3. Sedangkan alasan 21% siswa lainnya salah, siswa berpikir bahwa

semakin rendah posisi suatu benda maka energi potensial gravitasinya semakin

bertambah. Padahal semakin rendah posisi suatu benda atau semakin dekat dengan titik

acuan, maka energi potensial gravitasinya semakin berkurang.

Sebanyak 58% (11) siswa memilih option C* (Ep1 > Ep2 > Ep3), dengan alasan

karena posisi 1 lebih tinggi dari posisi 2 dan posisi 2 lebih tinggi dari posisi 3 jadi energi

potensial gravitasi 1 lebih besar dari energi potensial gravitasi 2 dan energi potensial

gravitasi 2 lebih besar dari energi potensial 3. Jawaban dan alasan siswa sudah benar.

Berdasarkan jawaban siswa pada soal nomor 18, sebanyak 58% siswa sudah

memahami perbandingan energi potensial gravitasi pada posisi 1, 2, dan 3 dengan

benar, yaitu Ep1 > Ep2 > Ep3. Sebanyak 21% siswa tidak teliti dalam membaca soal dan

21% siswa berpikir bahwa energi potensial gravitasi yang dimiliki benda berbanding

terbalik dengan ketinggian benda.

16

Soal nomor 19. Ditanyakan perbandingan energi kinetik bola pada posisi 1, 2, dan 3.

Jawaban benar option : B* (Ek1 < Ek2 < Ek3), karena bola yang mula – mula diam

dijatuhkan ke bawah. Semakin ke bawah semakin besar pula kecepatannya jadi energi

kinetiknya semakin besar.

Sebanyak 58% (11) siswa memilih option B* (Ek1 < Ek2 < Ek3), dengan alasan

karena semakin ke bawah kecepatannya semakin besar. Jawaban dan alasan siswa

sudah benar.

Sebanyak 42% (8) siswa memilih option C (Ek1 > Ek2 > Ek3), dengan alasan posisi

1 lebih tinggi dari posisi 2 dan seterusnya. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa

berpikir semakin tinggi posisi suatu benda maka energi kinetiknya semakin besar tanpa

memperhatikan kecepatannya. Padahal energi kinetik tidak bergantung pada ketinggian

tetapi kecepatan. Kesalahan siswa ini yaitu menyamakan energi kinetik dengan energi



memahami perbandingan energi kinetik bola pada posisi 1, 2, dan 3 dengan benar, yaitu

Ek1 < Ek2 < Ek3. Tetapi sebanyak 42% siswa lainnya menyamakan energi kinetik dengan

energi potensial gravitasi.

Soal nomor 20. Ditanyakan perbandingan energi mekanik bola pada posisi 1, 2, dan 3.

Jawaban benar : option A* (Em1 = Em2 = Em3), karena jika hambatan udara

diabaikan energi mekanik total selalu konstan tidak pernah bertambah maupun

berkurang jadi energi mekanik 1 sama dengan energi mekanik 2 sama dengan energi

mekanik 3.

Sebanyak 58% (11) siswa memilih option A* (Em1 = Em2 = Em3), dengan alasan

karena energi mekanik selalu konstan jadi energi mekanik bola pada posisi 1, 2, dan 3

selalu sama. Jawaban dan alasan siswa sudah benar.

Sebanyak 26% (5) siswa memilih option B (Em1 < Em2 < Em3), dengan alasan

karena ketinggian bola semakin berkurang. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa

berpikir bahwa semakin rendah posisi suatu benda maka semakin besar energi

mekaniknya. Padahal meskipun ketinggian benda semakin berkurang, energi

mekaniknya selalu konstan.

16% (3) siswa memilih option C (Em1 > Em2 > Em3), dengan alasan karena

ketinggian bola semakin berkurang. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir

bahwa semakin rendah posisi suatu benda maka semakin kecil pula energi mekaniknya.

Padahal meskipun ketinggian benda semakin berkurang, energi mekaniknya selalu

konstan. Kesalahan siswa ini yaitu menyamakan energi mekanik dengan energi potensial

gravitasi.

17


memahami perbandingan energi mekanik bola pada posisi 1, 2, dan 3 dengan benar

yaitu Em1 = Em2 = Em3. Mereka telah memahami konsep energi mekanik, jika hambatan

udara diabaikan, maka energi mekanik total selalu konstan tidak pernah bertambah

maupun berkurang. Dan sebanyak 42% siswa menyamakan energi mekanik dengan

energi potensial gravitasi, dipengaruhi oleh ketinggian benda.

Soal nomor 21. Sebuah benda yang mula – mula diam ditarik dengan gaya F konstan

sehingga bergerak sejauh s sepanjang lantai horizontal.

Ditanyakan pernyataan yang benar dari peristiwa tersebut.

Jawaban benar : option A*(benda mengalami perubahan energi kinetik karena

benda dikenai usaha yang dilakukan oleh gaya F sepanjang s).

Benda yang mula – mula diam energi kinetiknya nol, saat diberi usaha oleh gaya F

sepanjang s benda memiliki energi kinetik karena benda bergerak. Jadi benda

mengalami perubahan energi kinetik karena benda dikenai usaha yang dilakukan oleh

gaya F sepanjang s.

Sebanyak 84% (16) siswa memilih option A*, dengan alasan : karena benda diam

yang tidak memiliki energi kinetik, menjadi memiliki energi kinetik yang disebabkan oleh

usaha yang dilakukan gaya F sejauh s. Berdasarkan jawaban yang diberikan siswa,

Jawaban siswa sudah benar.

Sebanyak 16% (3) siswa memilih option B (benda melakukan usaha karena

benda berenergi), dengan alasan karena ditarik berarti benda mendapat energi jadi

benda melakukan usaha. Jawaban dan alasan siswa salah, siswa berpikir jika kita

menarik benda maka kita memberikan energi pada benda tersebut sehingga benda

melakukan usaha. Padahal jika kita menarik benda kita memberikan gaya pada benda

dan gaya tersebut yang melakukan usaha pada benda. Kesalahan siswa ini yaitu,

menyamakan gaya dengan energi.

Soal nomor 22. Ditanyakan hubungan antara usaha dan energi.

Jawaban benar : option A* (Jika benda diberi usaha akan mengalami perubahan

energi). karena jika kita melakukan usaha pada benda, kita mengubah energi benda

tersebut.

Sebanyak 89,5% (17) siswa memilih option A*, dengan alasan : siswa menjawab

karena kalau kita melakukan usaha pada benda, energi yang dimilki benda bisa berubah.

Sebanyak 10,5% (2) siswa memilih option B (benda harus memiliki energi untuk

melakukan usaha), dengan alasan karena orang tidak akan bisa melakukan usaha kalau

tidak memiliki energi. Siswa berpikir orang hanya dapat melakukan usaha jika orang

tersebut memiliki energi. Padahal meskipun memiliki energi jika kita tidak dapat

menyebabkan benda berpindah kita tidak melakukan usaha.

18

5. Kesimpulan dan Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan, ditemukan ada beberapa

jenis konsepsi siswa tentang usaha dan energi, yaitu :

1. Siswa menyamakan pengertian usaha dalam ilmu fisika dengan pengertian

usaha dalam kehidupan sehari – hari.

2. Gaya yang arahnya kekanan dan keatas selalu meyebabkan usaha positif.

3. Gaya yang arahnya kekiri dan kebawah selalu menyebabkan usaha negatif.

4. Benda diam tidak memiliki energi.

5. Semakin dekat dengan titik acuan, energi potensial gravitasi benda semakin

besar.

6. Semakin jauh dari titik acuan, energi potensial gravitasi benda semakin kecil.

7. Semakin dekat denga titik acuan, energi mekanik total yang dimilki benda

semakin kecil.

8. Siswa menyamakan energi kinetik dengan energi potensial gravitasi, yaitu

tergantung pada ketinggian benda.

9. Siswa menyamakan energi mekanik dengan energi potensial gravitasi, yaitu

tergantung pada ketinggian benda.

10. Siswa menyamakan gaya dengan energi.

Untuk peneliti selanjutnya disarankan selain dilakukan tes tertulis, dilakukan

juga wawancara sebagai bagian proses penelitian agar dapat mengetahui konsep siswa

lebih detail, mengingat masih ditemukan jawaban dari siswa yang hanya mengulang soal

saja. Bagi guru sebaiknya harus lebih memperhatikan konsep awal yang dimiliki siswa

agar konsep awal yang masih salah dapat dibenarkan dan yang sudah benar dapat

dikembangkan sehingga pembelajaran dapat terlaksana dengan baik.

Daftar Pustaka :

[1] Berg, Euwe van den (ed). 1991. Miskonsepsi Fisika dan Remediasi. Salatiga:

Universitas Kristen Satya Wacana Press.

[2] Dahar, R W. 1998. Teori – Teori Belajar. Jakarta : Departemen Pendidikan dan

KebudayaanDirektorat Jendral Pendidikan Tinggi PLPPTK.

[3] Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

[4] Halliday, David dan Resnick, Robert. 1985. Fisika Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

[5] J . Moelong, Lexy.2007. Metodologi Penelitian Kualitatif. Bndung: Remaja

Rosdakarya.

[6] Kalumbang, M. Leda Tada. 2012. Konsepsi Siswa tentang Pembentukan Bayangan

oleh Lubang Kecil. Salatiga : FSM UKSW.

[7] Wati, Nurida. 2011. Konsepsi Siswa mengenai Pembentukan Bayangan pada Lensa

Cembung. Salatiga : FSM UKSW.

[8] Young, Hugh D. dan Freedman, Roger A. 2001. Sears dan Zemansky. Fisika Universitas

jilid I. Jakarta : Erlangga.

konsepsi siswa tentang usaha dan energi -...

Documents