Pertemuan I: Konsep Energi dan Sumber energi 2 JP a. Materi Untuk Guru

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

a. Materi Untuk Guru

Pertemuan II dimaksudkan untuk memberikan pengalaman belajar kepada peserta didik dalam hal mengenal transformasi energi dalam sel dan metabolisme yang dilakukan oleh sel. Hal yang perlu diperhatikan oleh guru untuk topik ini adalah: Transformasi Energi dalam sel terjadi sebagai berikut: 162 Buku Guru Kelas VII SMPMTs Pada makhluk hidup heterotrof makhluk hidup yang memanfaatkan sumber makanan organikmakhluk hidup yang tidak mampu merubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik energi bersumber dari makanan yang dikonsumsi. Energi ini akan mengalami transformasi mulai dari energi potensial berupa energi kimia makanan menjadi energi kinetik gerak dalam aktivitas makhluk hidup tersebut. Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang terdapat di dalam sel. 1 Transformasi Energi oleh Kloroil Kloroil merupakan bagianorganel sel tumbuhan umumnya terdapat pada organ daun. Kloroil berfungsi dalam fotosintesis. Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh kloroil kemudian diubah menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis tersebut. Energi kimia tersebut digunakan untuk mereaksikan CO 2 dan H 2 O menjadi glukosa. Selain menjadi glukosa, hasil reaksinya menghasilkan energi yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas. Jadi, energi radiasi matahari yang berbentuk energi kinetik diubah menjadi energi potensial dan energi kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas tumbuh dan berkembang dan juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang mengonsumsi tumbuhan tersebut, sehingga energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup tersebut dan menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi kembali. 2 Transformasi Energi oleh Mitokondria Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran dalam respirasi sel. Di dalam mitokondria energi kimia digunakan untuk mengubah karbohidrat dan senyawa lainnya sebagai energi ikatan fosfat melalui respirasi sel untuk oksidasi DNA, RNA, protein, dan lemak. Mitokondria banyak terdapat pada sel-sel otot makhluk hidup dan sel-sel saraf.