154
Buku Guru Kelas VII SMPMTs
C. Pembelajaran pada Energi Dalam Sistem Kehidupan 1. Alokasi Waktu dan Subtopik
Pembelajaran dan penilaian topik Energi dalam Sistem Kehidupan memerlukan waktu 17 jam pelajaran atau 7 TM dengan asumsi 5 JPminggu
diorganisasikan menjadi dua kali TM, yakni 3 JP dan 2 JP. Pengorganisasian 7 TM tersebut adalah sebagai berikut:
Tatap Muka ke- Materi
1 Konsep energi dan sumber energi
2 Transformasi energi dalam sel dan metabolisme sel,
3 Respirasi
4 Pencernaan makanan
5 Fotosintesis
6 Presentasi tugas
7 Reviu dan Tes
2. Pertemuan I: Konsep Energi dan Sumber energi 2 JP a. Materi Untuk Guru
Pertemuan I dimaksudkan untuk mengantarkan peserta didik kepada pemahaman tentang konsep energi dan sumber energi. Melatih
kesadaran kepada peserta didik bahwa pada hakikat dirinya terdapat energi potensial.
Manusia membutuhkan energi untuk bekerja, bergerak, bernapas, dan mengerjakan banyak hal lainnya. Energi menyebabkan mobil,
motor, pesawat, dan kereta api dapat berjalan. Energi menyalakan peralatan listrik di rumah kita. Energi ada di mana-mana. Bahkan
tumbuhan dan hewan membutuhkan energi untuk tumbuh dan berkembang. Dengan demikian untuk melakukan usaha diperlukan
energi. Dengan kata lain, energi adalah kemampuan untuk mengatur ulang suatu kumpulan materi. Misalnya, Anda menggunakan energi
untuk membalik halaman buku ini. Energi terdapat dalam berbagai bentuk dan kerja kehidupan tergantung pada kemampuan organisme
mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
155
Ilmu Pengetahuan Alam
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha kerja atau melakukan suatu perubahan. Energi memiliki berbagai bentuk.
1 Energi Potensial
Suatu benda dapat menyimpan energi karena kedudukan atau posisi benda tersebut. Contohnya, suatu beban yang diangkat setinggi h akan
memiliki energi potensial, sementara busur panah yang berada pada posisi normal saat busur itu tidak diregangkan tidak memiliki energi potensial.
Dengan demikian, energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda akibat kedudukan atau posisi benda tersebut dan suatu saat
dapat dimunculkan.
Gambar 6.1 Energi potensial
Energi potensial terbagi atas dua, yaitu energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis. Energi potensial gravitasi ini timbul akibat
tarikan gaya gravitasi Bumi yang bekerja pada benda. Jika massa beban diperbesar, energi potensial gravitasinya juga akan membesar. Demikian
juga, apabila ketinggian benda dari tanah diperbesar, energi potensial gravitasi beban tersebut akan semakin besar. Hubungan ini dinyatakan
dengan persamaan. EP = mgh …………………………………1
156
Buku Guru Kelas VII SMPMTs
dengan: EP = energi potensial Joule, w = berat benda newton = mg,
m = massa benda kg,
g = percepatan gravitasi bumi ms
2
, dan h
= tinggi benda m. Sebuah benda yang berada pada suatu ketinggian tertentu apabila
dilepaskan, akan bergerak jatuh bebas sebab benda tersebut memiliki energi potensial gravitasi. Energi potensial gravitasi benda yang
mengalami jatuh bebas akan berubah karena usaha yang dilakukan oleh gaya berat.
Gambar 6.2 Usaha yang ditimbulkan oleh gaya berat sebesar
Perhatikanlah Gambar 6.2 Apabila tinggi benda mula-mula h
1
, usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk mencapai tempat setinggi h
2
adalah sebesar: W
w
= mgh
1
– mgh
2
W
w
= mg h
1
– h
2
W
w
= –mgh
2
– h
1
……………………….. 2 dengan: W
w
= usaha oleh gaya berat. Oleh karena mgh = EP, perubahan energi potensial gravitasinya dapat
dinyatakan sebagai Δ EP sehingga Persamaan 2 dapat dituliskan
W
w
= Δ EP
157
Ilmu Pengetahuan Alam
Bentuk energi potensial yang kedua adalah energi potensial elastis. Energi potensial adalah energi yang tersimpan di dalam benda elastis
karena adanya gaya tekan dan gaya regang yang bekerja pada benda. Besarnya energi potensial elastis bergantung pada besarnya gaya tekan
atau gaya regang yang diberikan pada benda tersebut. Kita telah mempelajari sifat elastis pada pegas dan telah mengetahui
bahwa gaya pemulih pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjangnya. Pegas yang berada dalam keadaan tertekan atau teregang
dikatakan memiliki energi potensial elastis karena pegas tidak berada
dalam keadaan posisi setimbang. Perhatikanlah Gambar 6.3
Graik tersebut menunjukkan kurva hubungan antara gaya dan pertambahan
panjang pegas yang memenuhi Hukum Hooke. Jika kita menarik pegas dengan gaya sebesar F1, pegas itu bertambah panjang sebesar Δx1.
Demikian pula, jika kita menarik pegas dengan gaya sebesar F2, pegas akan bertambah panjang sebesar Δ x2. Begitu seterusnya.
Gambar 6.3 Graik hubungan terhadap Δx pada kurva F = kΔx.
Dengan demikian, usaha total yang Anda berikan untuk meregangkan pegas adalah
W = F
1
Δ x
1
+ F
2
Δ x
2
+ … Besarnya usaha total ini sama dengan luas segitiga di bawah kurva
F terhadap Δ x sehingga dapat dituliskan
158
Buku Guru Kelas VII SMPMTs
W = ½ FΔ x W = ½ kΔ xΔ x
W = ½ kΔ x
2
………….. 3
Oleh karena usaha yang diberikan pada pegas ini akan tersimpan sebagai energi potensial, dapat dituliskan persamaan energi potensial
pegas adalah sebagai berikut. EP = ½ k
Δ x
2
Energi potensial pegas ini juga dapat berubah karena usaha yang dilakukan oleh gaya pegas. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya pegas
itu dituliskan dengan persamaan W
= –Δ EP
2 Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda yang sedang bergerak. Secara khusus, energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu
benda bermassa m yang sedang bergerak dengan kelajuan v.
Misalkan: Seekor gajah yang sedang berlari mempunyai energi kinetik lebih besar daripada seorang atlet yang sedang berlari dengan kelajuan
yang sama karena gajah mempunyai massa yang lebih besar. Atau mobil balap yang sedang bergerak mempunyai energi kinetik lebih besar daripada
mobil pada umumnya dengan massa yang sama pula karena mobil balap mempunyai kelajuan yang lebih besar. Dapat diambil kesimpulan bahwa
faktor yang mempengaruhi energi kinetik adalah massa dan kelajuan suatu benda.
Rumus umum dari energi kinetik adalah:
Ek=12.m.v
2
Rumus tersebut diperoleh dari penurunan rumus usaha W=F.s. Berikut penurunannya.
Kita mulai dengan persamaan untuk jarak yang ditempuh benda
dengan kelajuan awal v , percepatan a, dalam waktu t.
159
Ilmu Pengetahuan Alam
S = v .t +
Jika v =0, maka didapatkan:
S
Untuk kelajuan benda v
t
dengan v = 0, didapatkan:
V
t
= V + a.t
V
t
= a.t t = V
t
a ...2 Subtitusikan persamaan 2 ke persamaan 1, sehingga:
S
Kita subtitusikan Hukum II Newton dan persamaan 3 ke rumus usaha W=F.s sehingga diperoleh:
W F.s
W W
Nah, W=12.m.v
t 2
inilah yang disebut energi kinetik.
160
Buku Guru Kelas VII SMPMTs Gambar 6.4 Macam-macam Bentuk Energi
b Pembelajaran
1 Tujuan Esensial a Peserta didik dapat menjelaskan konsep energi.
b Peserta didik dapat menjelaskan sumber-sumber energi. 2 Kegiatan Pembelajaran
a Pendahuluan Untuk memperoleh perhatian dan memotivasi peserta didik
demonstrasikanlah suatu benda jatuh dari suatu ketinggian tertentu, misalnya penghapus papan tulis atau bila guru membawa peralatan
lain sangat baik, seperti mainan mobil-mobilan yang dimainkan di bidang miring. Kemudian minta peserta didik untuk mengungkapan
apa yang mereka lihat dalam gambar tersebut.
161
Ilmu Pengetahuan Alam
b Inti Penjabaran konsep energi dan sumber energi. Secara berkelompok,
peserta didik melakukan kegiatan “Apa yang Menentukan Besarnya Energi Potensial?” dan “Adakah Hubungan antara Energi Kimia dan
Energi Listrik?” Kemudian menuliskan hasil kerjanya sesuai kreasi peserta didik, dan mendiskusikan hasilnya. Doronglah peserta
didik untuk tidak takut salah; yang terpenting prosedur dilakukan dengan benar dan aman.
Elaborasi lebih lanjut ke keterampilan proses IPA kaitkan dengan hasil kegiatan peserta didik: observasi – inferensi – komunikasi
serta manfaat belajar IPA bagi peserta didik. c Penutup
Lakukan releksi serta penugasan seperti yang tertera di EUREKA. 3 Alat dan Bahan
Alat dan Bahan sesuai kegiatan “Apa yang Menentukan Besarnya Energi Potensial? Dan “Adakah Hubungan antara
Energi Kimia dan Energi Listrik?”
4 Sumber Belajar a Buku peserta didik.
b Sumber lain yang relevan misalnya internet dan media cetak.
3. Pertemuan II: Transformasi Energi dalam Sel dan Metabolisme Sel 3 JP
Kategori