MAKALAH USAHA DAN ENERGI

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrohmaanirrohiim…

Puji Syukur kehadirat Allah Swt. Berkat kemudahan yang diberikan oleh-NYA saya dapat menyelesaikan karya tulis ini dengan lancer tanpa ada hambatan. Dan berkat izin-NYA pula saya dapat menyelesaikan karya tulis ini dalam waktu yang cukup singkat.

Karya Tullis ini disusun agar pembaca dapat mengetahui bahwa selama kita hidup, hidup kita berkaitan dengan yang namanya fisika. Namun terkadang kita tidak menyadari hal-hal kecil seperti ilmu fisika. Contohnya saja yang berkaitan dengan usaha dan energi. Karya tulis ini disusun dengan mengandalkan waktu singkat.

Karya tulis ini membahas tentang “ Usaha dan Energi”. Dibuat untuk memenuhi kebutuhan nilai rapor saya pada kelas sebelas SMA ini.

Semoga Karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Walaupun memiliki banyak kekurangan dan beberapa kelebihan, penulis menerima kritik dan saran dari pembaca.

Terimakasih.

Penulis

Hanif Arrasyid

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..................................................................................................... ii

DAFTAR ISI................................................................................................................... iii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.    Latar Belakang.......................................................................................................... 1

2.    Rumusan Masalah..................................................................................................... 1

3.    Tujuan....................................................................................................................... 1

BAB 2 PEMBAHASAN

USAHA DAN ENERGI

A.    USAHA................................................................................................................... 2

1)    Pengertian Usaha...................................................................................................... 2

2)    Usaha Oleh Resultan Gaya Tetap............................................................................ 3

3)    Usaha Oleh Resultan Gaya Tidak Tetap.................................................................. 5

4)    Menghitung Usaha yang Bernilai Negatif............................................................... 6

5)    Menghitung Usaha Dari Grafik Dan Perpindahan.................................................. 6

6)    Usaha Yang Dilakukan oleh Gaya Berat................................................................. 6

7)    Satuan Usaha........................................................................................................... 6

B.    ENERGI................................................................................................................. 7

1)    Pengertian Energi.................................................................................................... 7

2)    Macam-Macam Energi............................................................................................ 7

3)    Energi Kinetik......................................................................................................... 8

4)    Energi Potensial...................................................................................................... 8

5)    Hukum Kekelan Energi Mekanik........................................................................... 9

6)    Hubungan Antara Usaha dan Energi...................................................................... 9

7)    Penerapan Hukum Kekelan Energi Mekanik dalam Kehidupan Sehari-hari......... 10

BAB 3 PENUTUP

A.  SIMPULAN............................................................................................................ 11

B.  SARAN................................................................................................................... 11

Daftar Pustaka............................................................................................................... 12

BAB 1

PENDAHULUAN

A.  LATAR BELAKANG

Beberapa masalah terkadang lebih sulit dari apa yang terlihat. Seperti anda mencoba untuk mencari laju anak panah yang baru dilepaskan dari anak busurnya. Anada menggunakan hukum Newton dan segala teknik penyelesaian soal yang pernah kita pelajari. Lalu kamu menemukan kesulitan.setelah pemanah melepaskan anak panah, tali busur memberi gaya yang berubah-ubah yang bergantung pada posisi busur. Akibatnya metode sederhana yang kita pelajari tidak cukup untuk menghitungn lajunya. Jangan takut,karena masih ada metode lain untuk menyelesaikan masalah tersebut.

Metode baru yang akan kita lihat itu menggunakan ide kerja dan energi. Kita akanmenggunakan konsep energi untuk mempelajari rentang fenomena fisik yangsangat luas. Kita akan mengembangkan konsep kerja dan energi kinetik untuk memahamikonsep umum mengenai energi dan kita akan melihat bagaimana kekekalan energi muncul.

B.   RUMUSAN MASALAH

a.     Apa yang dimaksud dengan usaha?

b.    Apa yang dimaksud dengan energi?

c.    Apa saja aplikasi usaha dan energi dalam ke hidupan sehari hari ?

C.   TUJUAN

Makalah ini dimaksudkan untuk dapat membantu meningkatkan pemahaman mengenaiaplikasi usaha dan energi dalam kehidupan sehari-hari sehingga akan memungkinkan kitadapat lebih mengerti bahwa pelajaran fisika itu bisa di aplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

BAB 2

PEMBAHASAN

USAHA DAN ENERGI

A.   USAHA

1.   PENGERTIAN USAHA

Dalam kehidupan sehari-hari, pengertian usaha identik dengan kemampuan untuk meraih sesuatu. Misalnya, usaha untuk bisa naik kelas atau usaha untuk mendapatkan nilai yang besar. Namun, apakah pengertian usaha menurut ilmu Fisika? Ketika  benda didorong ada yang berpindah tempat dan ada pula yang tetap di tempatnya. Ketika kamu mendorong atau menarik suatu benda, berarti kamu telah memberikan gaya pada benda tersebut. Oleh karena itu, usaha sangat dipengaruhi oleh dorongan atau tarikan (gaya). Menurut informasi tersebut, jika setelah didorong benda itu tidak berpindah, gayamu tidak melakukan usaha. Dengan kata lain, usaha juga dipengaruhi oleh perpindahan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa usaha dihasilkan oleh gaya yang dikerjakan pada suatu benda sehingga benda itu berpindah tempat.

       Bagaimanakah ketika kamu mendorong dinding kelasmu? Apakah dinding berpindah tempat? Walaupun kamu telah sekuat tenaga mendorongnya, tetapi dinding tetap ditempatnya. Oleh sebab itu, menurut Fisika gayamu dikatakan tidak melakukan usaha.
       Apabila gaya disimbolkan dengan F dan perpindahan dengan s, secara matematis usaha dituliskan dalam persamaan berikut: W = F.s dengan:

W = usaha (J)

 F = gaya (N)
              s = perpindahan (m)
       Usaha memiliki satuan yang sama dengan energi, yaitu joule. Dengan ketentuan bahwa 1 joule sama dengan besar usaha yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 N dengan perpindahan 1 m.  
       Kamu sudah mengetahui usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah horisontal, tetapi bagaimanakah besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah benda ke arah vertikal? Memindahkan benda secara vertikal memerlukan gaya minimal untuk mengatasi gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat suatu benda. Secara matematis gaya tersebut dapat ditulis sebagai berikut: F = m g
       Karena perpindahan benda ke arah vertikal sama dengan ketinggian benda (h), usaha yang dilakukan terhadap benda tersebut sebagai berikut.
W = F s
W = m g h dengan:
W = usaha (J)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (N/kg)
h = perpindahan atau ketinggian (m)

       Dari persamaan rumus usaha, dapat dikatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh suatu gaya:
a. Berbanding lurus dengan besarnya gaya,
b. Berbanding lurus dengan perpindahan benda,
c. Bergantung pada sudut antara arah gaya dan perpindahan benda.
       Jadi, usaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan.

2.   USAHA OLEH RESULTAN GAYA TETAP

       Usaha yang dilakukan oleh gaya tetap F adalah W = F.s, hal itu setara dengan luas bidang segi empat yang dinaungi kurva/garis F. Pada grafik tersebut tampak bahwa W = Luas bidang. Usaha dapat bernilai nol bila salah satu atau kedua variabelnya yaitu resultan gaya dan perpindahan bernilai nol. Sebagai contoh , orang yang mendorong almari yang sangat berat, tidak melakukan usaha bila almari tidak bergeser, sekuat apapun Ia mendorong.Orang yang mendorong benda yang terlalu berat hingga tidak ada perpindahan benda yang didorong,dinyatakan bahwa usaha W = 0.

       Demikian pula pada orang yang mendorong tembok,karena tidak ada perpindahan atau s = 0 maka dapat dikatakan bahwa usaha W = 0.Usaha juga dapat bernilai nol pada kasus benda yang bergerak lurus beraturan (GLB).Misalnya sebuah kereta ekspres pada rentang waktu tertentu mempertahankan kecepatannya dengan kelajuan konstan (v = tetap). Walaupun kereta itu berpindah menempuh jarak tertentu dikatakan tidak melakukan usaha (W =0) karena resltan gaya nol (∑ F = 0). Usaha juga dapat bernilai nol apabila tidak ada gaya bekerja pada arah perpindahan. Misalnya, seorang atlet angkat besi yang sedang mengangkat beban, karena s = 0 maka dikatakan usaha yang dilakukan nol (W = 0).Seorang pedagang asongan di terminal bus yang berjalan sambil mengangkat barang dagangan dalam kotak, dikatakan W = 0 , karena walaupun perpindahan kotak ada,pedagang asongan menjinjing kotak berisi dagangannya, pada arah perpindahan kotak dinyatakan bahwa usaha W = 0 namun ∑ F yang searah perpindahan kotak bernilai 0,artinya hanya berlaku gaya berat ke bawah yang tidak memiliki proyeksi gaya searah perpindahan kotak.

Aplikasi Usaha Dalam Kehidupan

         Mendorong rumah usaha yang sia-sia. Nilai W = 0 N

         Mendorong mobil mogok, menarik gerobak, memukul orang W ada nilainya.

         Katrol menggunakan keuntungan mekanis (KM)

Usaha yang dilakuakn oleh gaya tetap ( besar maupun arahnya ) didefenisikan sebagai hasil perkalian antara perpindahan titik tangkapnya dengan komponen gaya pada arah perpindahan tersebut.

Contoh :

a.     Seseorang menarik kotak pada bidang datar dengan tali membentuk sudut  terhadap horizontal

b.    Gaya F membentuk sudut  terhadap perpindahan

Contoh diatas menunjukkan gaya tarik pada sebuah benda yang terletak pada bidang horizontal hingga benda beerpindah sejauh s sepanjang bidang. Jika gaya tarik tersebut dinyatakan dengan F(contoh(b)) maka gaya F yang membentuk sudut   terhadap arah perpindahan benda. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya F pada benda?

Vektor gaya F diuraian menjadi dua komponen yang saling tegak lurus. Salah satu komponen searah dengan perpindahan benda dan komponen yang lain tegak lurus dengan arah perpindahan benda. Besar masing-masing komponen adalah F cos   dan F sin   .Dalam hal ini yang melakukan usaha adalah :

W = ( F cos   )

Contoh soal      :

Seorang anak menarik sebuah kereta mainan dengan gaya tetap, 40 N.

Tentukan :

a.     Besar usaha yang dilakukan anak itu jika arah gaya yang membentu sudut 37  sejauh 5 m;

b.    Besar usaha yang dilakukan anak itu selama  5 sekon. Jika benda bermassa 8 kg dan   = 0.

Penyelesaian :

                        Diketahui          : F = 40 N

                        Ditanya : W =…?

                        Jawab               :

a.     Tan 37  = 0,75 cos 37  = 0,8

W = F.s.cos  

    = 40.5.cos 37  = 200 x 0,8

    = 160 J

b.    V0 = 0; m = 8 kg

t = tAB = 5 s ;  = 0

Gaya mendatar sehingga  = 0

a =  = 40/8 = 5 m/s2

s = v0t + 1/2at2

s = 0 + 1/2 x 5 x 52 = 62,5 m.

W = F s cos 

    = 40 x 62,5 cos 00 = 2500 J

3.   USAHA OLEH RESULTAN GAYA TIDAK TETAP

Salah satu contoh gaya tidak konstan adalah gaya pegas. Besar gaya pegas selalu berubah sehingga usaha yang dilakukan oleh gaya pegas pada suatu benda tidak dapat dihitung menggunakan rumus usaha yang dilakukan oleh gaya konstan.
Jika pegas diregangkan, semakin panjang pegas, gaya yang diperlukan juga semakin besar.

Demikian juga sebaliknya, semakin ditekan, gaya ketika pegas semakin pendek, gaya yang         diperlukan semakin besar. Selama pegas ditekan atau diregangkan, gaya pegas berubah dari 0 (x = 0) hingga maksimum (F = k x) maka gaya pegas dihitung menggunakan rata-rata. Besar gaya pegas rata-rata adalah :
F = ½ (0 + kx) = ½ k x
Usaha yang dilakukan oleh gaya pegas pada suatu benda adalah :
W = F x = ½ k x2
Keterangan : W = usaha (satuan Joule)
                       x = pertambahan panjang pegas (satuan meter)

                       F = gaya pegas (satuan Newton)

4.     USAHA YANG BERNILAI NEGATIF

Berdasarkan persamaan W =  F.s cos a , ketika berada pada rentang 90° <a <270°, usaha bernilai negatif.

Hal ini disebabkan cos  a bernilai negatif.

5.   MENGHITUNG USAHA DENGAN GRAFIK

Usaha yang dilakukan oleh  suatu gaya sama dengan  luas  daerah   di  bawah  grafik  gaya terhadap perpindahan.

6.   USAHA YANG DILAKUKAN OLEH GAYA BERAT

Anggap  sebuah benda  bermassa  m dilepaskan  dari ketinggian  h di atas  permukaan  bumi. Benda akan jatuh karena pengaruh gaya gravitasi.Besarnya usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi adalah:

       Usaha ini positif karena arah gaya dan perpindahan sama-sama ke bawah.

Sekarang kita lihat kasus di mana benda dinaikkan perlahan – lahan hingga ketinggian h.               Disini arah perpindahan ke atas berlawanandengan arah gaya berat (ke bawah) sehingga usahanya negatif W = -  (m g h). Ketika benda berpindah secara horizontal gaya gravitasi tidakmelakukan usaha karena arah   perpindahan tegak lurus arah gaya.

Berdasarkan ketiga hal tersebut, dapat disimpulkan sebagai berikut :

 Jika benda berpindah sejauh h vertikal ke atas, maka besarnya usaha gaya gravitasi adalah W = -  (m g h).

 Jika benda berpindah sejauh h vertikal ke bawah, maka besarnyausaha gaya gravitasi adalah W = m g h.

  Jika benda berpindah sejauh  h mendatar, maka besarnya usahagravitasi adalah W = 0.

7.   SATUAN USAHA

Satriawan (2008) menyatakan bahwa.
       Dalam SI satuan gaya adalah newton (N) dan satuan perpindahan adalah meter (m). Sehingga, satuan usaha merupakan hasil perkalian antara satuan gaya dan satuan perpindahan, yaitu newton meter atau joule. Satuan joule dipilih untuk menghormati James Presccott Joule (1816 – 1869), seorang ilmuwan Inggris yang terkenal dalam penelitiannya mengenai konsep panas dan energi.
1 joule = 1 Nm
karena 1 N = 1 Kg . m/s2
maka 1 joule = 1 Kg . m/s2 x 1 m
1 joule = 1 Kg . m2/s2
Untuk usaha yang lebih besar, biasanya digunakan satuan kilo joule (kJ) dan mega joule (MJ).
1 kJ = 1.000 J
1 MJ = 1.000.000 J

B.   ENERGI

1.   PENGERTIAN ENERGI

Energi memegang peranan penting dalam kehidupan ini. Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha. Manusia , hewan , atau benda dikatakan mempunyai energy jika mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi memiliki berbagai bentuk, misalnya energy listrik, energy kalor , energy cahaya, energy potensial, energy nuklir dan energy kimia. Energy dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, misalnya energy listrik dapat berubah ke energy cahaya atau energy kalor.

2.   MACAM – MACAM ENERGI

          Energi Potensial. Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda.

         Energi Panas. Energi panas adalah energi yang terdapat pada benda yang menyala atau terbakar.

         Energi Kimia. Energi kimia adalah energi yang dihasilkan dan disimpan dalam bahan kimia.

         Energi Mekanik. Energi mekanik adalah energi yang mampu mengerakan benda-benda yang diam

         Energi Kinetik. Energi kinetik dalah energi yang timbul dari sebuah benda yang bergerak

         Energi Listrik. Energi yang dihasilkan dari pergerakan ion negatif dan ion positif dalam suatu benda.

         Energi Cahaya. Energi yang berasal dari sinar atau cahaya suatu benda yang sangat kuat yang dapat digunakan untuk melakukan usaha atau merubah suatu benda

         Energi Bunyi. Energi bunyi adalah suatu energi yang ditimbulkan oleh suatu bunyi.

         Energi Nuklir. Energi nuklir adalah energi yang muncul akibat reaksi fisi dan reaksi fusi yang terjadi dalam suatu atom. dll

3.   ENERGI KINETIK

Setiap benda bergerak juga memiliki energy. Angin yang bertiup sanggup memutar kincir, air terjun sanggup memutar turbin, dan gelombang air laut sanggup menggerakkan turbin.

Selanjutnya, kincir atau turbin dapat digunakan untuk melakukan usaha, misalnya untuk memutar mesin atau generator pembangkit tenga listrik. Energy yang dimiliki oleh angin, air terjun, atau benda-benda yang bergerak disebut energy gerak atau energy kinetic.

Berapa besarkah energy yang dimiliki benda bermassa m yang bergerak dengan laju v. Berdasarkan hukum Newton II :

a = F / m

telah diketahui bahwa sebuah benda yang diam, jika memperoleh percepatan a melalui jarak s,kecepatan akhirnya dapat dinyatakan dengan persamaan :

v2 = 2as , jika disubtitusikan dengan hukum Newton II , maka :

Fs = ½ mv2

 Ek = Fs

Contoh soal :

Berapa energy kinetik sebuah bola yang bermassa 2 kg jika bergerak dengan kecepatan 10 m/s?

Penyelesaian    :

Diketahui          : m = 2 kg

                          V = 10 m/s

Ditanya : Ek = …?

Jawab               :

Ek = ½ mv2 = ½ x 2 x (10)2 = 100 J

4.   ENERGI POTENSIAL

Energy potensial merupakan energy yang dimiliki oleh benda karena keadaan atau kedudukannya. Adanya energy potensial tersebut disebabkan karena pengaruh gaya konservatif.

Energy yang dimiliki oleh air danau ataupun benda-benda lain yang kedudukannya lebih tinggi disebut energy potensial gravitasi.

Energy yang dimiliki pada pegas, karet, ketapel dan busur panah memiliki tenaga kepegasan disebut energy potensial gas.

Usaha yang diperlukan F untuk mengangkat benda(ke atas dinyatakan positif ) sampai ketinggian h adalah; WF = mgh

Jika gaya F dihilangkan benda tersebut jatuh kembali ke tanah, usaha yang dilakukan w sebesar : (nilai negative menyatakan kearah bawah)

Ww = -mgh

5.   HUKUM KEKELAN ENERGI MEKANIK

Energy mekanik adalah jumlah energy potensial dan energy kinetic suatu benda, secara matematis, energy mekanik dirumuskan :

Em =  Ep + Ek

6.   HUBUNGAN ANTARA USAHA DAN ENERGI

Jika suatu gaya dilakukan pada benda bergerak, sehingga menimbulkan terjadinya perubahan kecepatan benda tersebut, maka besarnya usaha yang bekerja pada benda akan memenuhi persamaan berikut.

W = Ek2 – Ek1

= ½ m v22 – ½ m v12

Contoh soal:

Sebuah benda dengan massa 5 kg mengalami jatuh bebas dari posisi A di atas lantai seperti pada gambar. Jika g = 10 m/, tentukan:

a.            Energi potensial di titik A

b.            Energi kinetik di titik B

c.            Energi mekanik di titik C

Pemecahan :

Diketahui: m = 5 kg

= 6 m

= 2 m

= 0

g = 10 m/

penyelesaian:

a.            E = mg

= 5.10.6

= 300 j

b.            E = E

E + E = E + E

1.            + EE + mg

300 = E + 5.10.2

300 = E + 100

E = 200j

c.            E = E = E = 300

7.   PENERAPAN HUKUM KEKELAN ENERGI MEKANIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

a.     Ayunan bandul jam

b.    Roller coaster

c.    Lompat galah

d.    Pisol mainan

BAB 3

PENUTUP

A.   SIMPULAN

Usaha merupakan hasil kali antara gaya yang bekerja dengan perpindahan yang dialami oleh benda. Satuan usaha dalam SI adalah joule (J).
Energi menyatakan kemampuan untuk melakukan usaha.Energi yang dimiliki oleh benda-benda yang bergerak disebut energi kinetik,sedangkan energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya disebut energi potensial.

B.   SARAN

Bagi pembaca disarankan supaya makalah ini dapat dijadikan sebagai media pembelajaran dalam rangka peningkatan pemahaman tentang usaha dan energi. Dan bagi penulis-penulis lain diharapkan agar karya tulis ini dapat dikembangan lebih lanjut guna menyempurnakan makalah yang telah dibuat sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA

Subagya hary dan Taranggano Agus, 2007. Sains Fisika. Jakarta: Bumi Aksara.

http://bulanberkata.blogspot.com/2010/01/makalah-fisika-usaha-dan-energi.html

http://www.slideshare.net/ParningotanPanggabean/usaha-dan-energi-13395362

http://gurumuda.net/contoh-soal-usaha-fisika.htmhttp://gurumuda.net/contoh-soal-usaha-fisika.htm

http://royatulkhalilah14.blogspot.com/2013/05/usaha-dan-energi.html

http://adilaziyarahmi.blogdetik.com/usaha-dan-energi/

http://macam-macamrumusfisika.blogspot.com/p/usaha-dan-energi.html

http://alljabbar.wordpress.com/2010/08/30/usaha-dan-energi-2/

MAKALAH MOMENTUM DAN IMPULS

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrohmaanirrohiim…

Puji Syukur kehadirat Allah Swt. Berkat kemudahan yang diberikan oleh-NYA saya dapat menyelesaikan karya tulis ini dengan lancer tanpa ada hambatan. Dan berkat izin-NYA pula saya dapat menyelesaikan karya tulis ini dalam waktu yang cukup singkat.

Karya Tullis ini disusun agar pembaca dapat mengetahui bahwa selama kita hidup, hidup kita berkaitan dengan yang namanya fisika. Namun terkadang kita tidak menyadari hal-hal kecil seperti ilmu fisika. Contohnya saja yang berkaitan dengan usaha dan energi. Karya tulis ini disusun dengan mengandalkan waktu singkat.

Karya tulis ini membahas tentang “ Usaha dan Energi”. Dibuat untuk memenuhi kebutuhan nilai rapor saya pada kelas sebelas SMA ini.

Semoga Karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Walaupun memiliki banyak kekurangan dan beberapa kelebihan, penulis menerima kritik dan saran dari pembaca.

Terimakasih.

Penulis

Hanif Arrasyid

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..................................................................................................... ii

DAFTAR ISI.................................................................................................................. iii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.    Latar Belakang.......................................................................................................... 1

2.    Rumusan Masalah..................................................................................................... 2

BAB 2 ISI

MOMENTUM DAN IMPULS

2.1    Tuntutan Kurikulum................................................................................. 3

2.2   Ruang Lingkup................................................................................... ...... 4

2.3    Kedalaman Materi.................................................................................... 5

2.4   Urutan Penyajian………………...............................................................12

2.5   Aplikasi Konsep Momentum dan Impuls dalam kehidupan sehari-hari............................................................................................................12

BAB 3 PENUTUP

A.  KESIMPULAN....................................................................................................... 14

Daftar Pustaka............................................................................................................... 15

BAB I

PENDAHULUAN

1.1                          Latar Belakang

Berdasarkan Undang-Undang Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional menyebutkan bahwa Kurikulum adalah seperangkat rencana dan pengaturan mengenai tujuan, isi, dan bahan pelajaran serta cara yang digunakan sebagai pedoman penyelenggaraan kegiatan pembelajaran untuk mencapai tujuan pendidikan tertentu. Indonesia sendiri saat ini sedang menerapkan kurikulum 2013 sebagai kerangka yang digunakan agar tujuan pendidikan dapat dicapai. Pada kurikulum 2013 ini pendekatan yang digunakan adalah pendekatan saintifik.

Dimana proses pembelajaran yang dirancang sedemikian rupa agar  peserta didik secara aktif mengonstruk konsep, hukum atau prinsip melalui tahapan-tahapan mengamati (untuk mengidentifikasi atau menemukan masalah), merumuskan masalah, mengajukan atau merumuskan hipotesis, mengumpulkan data dengan berbagai teknik, menganalisis data, menarik kesimpulan dan mengomunikasikan konsep, hukum atau prinsip yang “ditemukan”.

Salah satu materi SMA yang di pelajari siswa kelas XI adalah momentum, impuls, dan tumbukan. Sebagai tugas untuk mata kuliah telaah kurikulum SMA kami membuat makalah dengan mengambil materi pelajaran tersebut “Momentum, Impuls dan Tumbukan”, yang mana pada makalah ini akan dijelaskan tentang materi mengenai momentum, impuls, dan tumbukan serta penerapan konsep yang ada di kehidupan sehari-hari.

Tujuan dibuatnya makalah ini yaitu untuk menambah pemahaman tentang materi tersebut agai sesuai dengan tujuan pembelajaran dalam kurikulum 2013. Pada makalah ini disajikan pemaparan materi serta urutan penyajian penyampaian materi. Serta hubungan impuls dengan kekekalan momentum. Dalam makalah ini juga terdapat beberapa gambar ilustrasi agar memudahkan pemahaman kita.

1.2              Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah yang akan dibahas pada bab berikutnya, yaitu:

1.      Tuntutan kurikulum 2013

2.      Ruang lingkup pada materi impuls, momentum, dan tumbukan

3.      Kedalam materi yang disajikan tentang impuls, momentum, dan tumbukan

4.      Urutan penyajian yang dapat dilakukan oleh guru

5.      Aplikasi konsep impuls, momentum, dan tumbukan pada kehidupan sehari-hari.

  

BAB II

ISI

2.1 Tuntutan Kurikulum

            Tuntutan kurikulum artinya adalah keinginan kurikulum yang harus dicapai oleh siswa pada setiap materi yang telah diajarkan. Tuntutan yang ada pada kurikulum 2013 ini mencangkup berbagai aspek, mulai dari religious, sikap, kognitif, dan afektif dan dijalankan menggunakan pendekatan saintifik. Dengan guru sebagai fasilitator, hal tersebut dapat mempermudah siswa mencapai tujuan pembelajaran sesuai dengan yang diinginkan kurikulum. Pada kurikulum 2013 ini tuntutannya terdapat pada KI (kompetensi inti) dan KD (kompetensi Dasar).

Adapun isi dari KI adalah sebagai berikut :

KI. 1    Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI. 2    Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI. 3    Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan,  kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI. 4    Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

         Dan isi KD yang berhubungan dengan materi momentum, impuls, dan tumbukan adalah sebagai berikut :

1.      Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagaat raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya.

2.      Mampu menunjukkan perilaku ilmiah yaitu (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif, dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan, melaporkan, dan berdiskusi.

3.      Mendeskripsikan momentum dan impuls, hukum kekekalan momentum, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

4.      Memodifikasi roket sederhana dengan menerapkan hukum kekekalan momentum.

2.2 Ruanag Lingkup

Impuls, Momentum, dan Tumbukan

           

 

2.3 Kedalaman Materi

           A.    Pengertian impuls dan momentum

1.      Momentum

Dalam fisika, momentum berkaitan dengan kuantitas gerak yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak yaitu kecepatan. Dalam hal ini, momentum didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dan kecepatan benda. Secara matematis momentum dapat ditentukan dengan persamaan,

P = mv

Dengan m = massa benda (kg)

                         V = kecepatan benda (ms^-1)

                         P = momentum benda (kgms^-1)

Karena kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan massa merupakan besaran skalar, maka momentum merupakan besaran vektor. Jadi momentum mempunyai nilai dan arah.

2.      Impuls

Impuls merupakan gaya sesaat yang bekerja pada benda dalam waktu yang singkat. Secara matematis, dapat dituliskan sebagai

I = F ∆t

3.      Hubungan impuls dan perubahan momentum

Konsep tentang impuls dan perubahan momentum dapat dipandang sebagai konsep yang muncul dari penerapan Hukum II Newton, yaitu

                                    F = ma ………………(1)

            Anda dapat membayangkan sebuah gaya tetap F bekerja pada sebuah benda yang bermassa m selama  Δt sehingga kecepatan benda berubah dari v₁ menjadi v₂. Perubahan kecepatan benda ini akan memberikan percepatan rata-rata sebesar

                                     …………..(2)

Jika persamaan (2) ini disubstitusikan ke dalam persamaan (1), didapatkan

                                   

                                                 …………….(a)

Persamaan (a) menunjukkan bahwa hasil kali gaya (F) dan selang waktu lamanya gaya bekerja  sama dengan selisih antara momentum akhir  dan momentum awal  benda, untuk nilai gaya F yang tetap.

Besaran  disebut sebagai impuls dan dapat dilambangkan dengan

 ini dapat di hitung jika gaya yang mempengaruhi benda selama selang waktu  nilainya tetap. Jika nilai F tidak tetap, diperlukan suatu persamaan Matematika yang disebut hitung integral atau diperlukan bentuk persamaan Matematika lainnya. Dari persamaan (a), didapatkan pula besaran , yang disebut sebagai perubahan momentum benda dan dapat dituliskan sebagai . Oleh karena itu persamaan (a) dapat dituliskan menjadi

 ………(b)

            Dengan I  adalah impuls yang memiliki satuan sama dengan satuan momentum, yaitu kgms^-1 atau newton sekon (Ns). Dari persamaan impuls, yaitu

  ………….(c) 

            Persamaan (c) menunjukkan bahwa pada hakikatnya, gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu.

Seperti telah disebutkan sebelumnya, jika gaya F yang bekerja pada sebuah benda tidak tetap, besarnya impuls benda dapat dihitung dengan menggunakan metode hitung integral atau metode grafik. Untuk lebih memahaminya perhatiakan Gambar.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya impuls yang memengaruhi benda adalah sebagai berikut.

                         

Impuls juga dapat dihitung dari luas daerah yang dilingkupi oleh grafik besar gaya F dan sumbu waktu t.

2. Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada dua buah benda yang bertumbukan, maka jumlah momentum kedua benda sebelum tumbukan akan sama dengan jumlah momentum kedua benda setelah tumbukan. Maka menurut Hukum III Newton

            F _aksi = F _reaksi

             

           

1.      Jika massa kedua benda yang bertumbukan sama, maka hukum kekekalan momentum akan menjadi seperti berikut.

           

           

           

           

2.      Jika setelah tumbukan kedua benda menempel menjadi satu, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan akan sama, sehingga hukum kekelan momentum akan menjadi seperti  berikut.

 

             

           

           

3.      Jika salah satu benda awalnya diam (misalkan benda kedua), maka kecepatan salah satu benda tersebut akan sama dengan nol, sehingga hukum kekelan momentum akan menjadi seperti berikut.

           

             

             

Tumbukan

Jika lintasan gerak benda membentuk sebuah bidang atau ruang, maka tumbukan kedua benda tidak termasuk tumbukan satu dimensi, tetapi tumbukan dua dimensi (kalau lintasannya membentuk sebuah bidang) atau tumbukan tiga dimensi (kalau lintasannya membentuk ruang).

Sebelum terjadi tumbukan, masing-masing benda atau salah satu benda bergerak dengan kecepatan tertentu. Karena benda tersebut memiliki massa dan kecepatan, maka benda tersebut memiliki momentum  dan energi kinetiknya .

Jika ditinjau dari kekekalan momentum dan kekekalan energi kinetik, maka tumbukan dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:

1.      Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan antara benda disebut tumbukan lenting sempurna jika momentum dan energi kinetik masing-masing benda sebelum tumbukan sama dengan momentum dan energi kinetik benda setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Kata lenting menunjukkan bahwa setelah tumbukan kedua benda tidak bergabung menjadi satu (tidak saling menempel) tetapi saling memantul. Hukum kekelan momentum pada tumbukan lenting sempurna.

             …………………….(1) 

Hukum kekalan energi kinetik pada tumbukan lenting sempurna.

           

             …………..(2)

Tumbukan lenting sempurna harus hening dan tidak memunculkan panas akibat gesekan antara benda yang bertumbukan. Jika tumbukan antara dua benda tersebut menimbulkan bunyi dan panas, maka energi kinetik benda sebelum tumbukan akan berbeda dengan energi kinetik setelah tumbukan (hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku). Energi kinetik benda setelah tumbukan pasti akan lebih kecil daripada sebelum tumbukan karena ada energy yang dirubah menjadi energi bunyi dan energi panas. Tumbukan lenting sempurna sangat  jarang dapat kita temui secara kasat mata dalam kehidupan sehari-hari. Contoh tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan antara partikel-partikel atomik dan subatomik.

2.      Tumbukan Lenting Sebagian (Lenting tidak Sempurna)

Pada tumbukan lenting sebagian berlaku hukum kekekalan momentum, namun tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik. Selama terjadi tumbukan, gesekan antara dua benda yang bertumbukan menyebabkan sebagian energi kinetik berubah menjadi energi panas dan energi bunyi. Tumbukan lenting sebagian merupakan jenis tumbukan yang paling sering terjadi dalam kehidupan nyata. Contohnya: tumbukan antara bola billiard, tumbukan antara bola kasti dengan pemukulnya, tumbukan antara kelereng, dll. Hukum kekekalan momentum pada tumbukan lenting sebagian.

     

     

Jika dibandingkan dengan tumbukan lenting sempurna, didapatkan bahwa kecepatan setiap benda setelah tumbukan pada tumbukan lenting sebagian menjadi lebih kecil. Hal ini disebabkan pada saat terjadi tumbukan, ada energy kinetik yang hilang, misalnya berubah menjadi kalor.

Konsep tumbukan lenting sebagian dapat diterapkan pada pemantulan bola yang jatuh bebas dilantai. Bola jatuh bebas dari ketinggian h_1. Sesaat sebelum bertumbukan dengan lantai, kecepatan bola . Sesudah bertumbukan dengan lantai kecepatan bola menjadi  sehingga bola mampu mencapai ketinggian . Dalam hal ini berlaku persamaan :

                         

                         

3.      Tumbukan tidak Lenting Sama Sekali

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan energy kinetic. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali hanya berlaku hukum kekekalan momentum. Ciri tumbukan tidak lenting sama sekali adalah setelah tumbukan kedua benda menempel menjadi satu dan bergerak dengan kecepatan yang sama. Hukum kekekalan momentum pada tumbukan tidak lenting sama sekali.

       

     

     

Konsep tumbukan tidak lenting dapat diterapkan pada Misalnya sebuah balok bermassa m_b digantung dengan seutas tali dengan panjang . Kemudian, balok tersebut ditembak dengan sebutir peluru yang massanya m_p dan memiliki kecepatan v_p. setelah peluru menumbuk balok dan peluru bersarang pada balok, balok bersama peluru bergerak dengan kelajuan . Lalu berayun mencapai ketinggian h. pada sistem tersebut, akan berlaku persamaan berikut, akan berlaku persamaan berikut.

1)      Hukum Kekekalan Momentum : Berlaku pada saat terjadi tumbukan antara peluru dan balok.

 

kecepatan peluru adalah  ………………..(a)

2)      Hukum Kekekalan Energi Mekanik: Selama berayun, berlaku Hukum Kekekalan Energi Mekanik sehingga energi kinetik peluru bersama balok (balok) pada saat mulai berayun sama dengan energi potensial bandul pada kedudukan tertinggi. Dengan demikian, didapatkan

 

  ………………….(b)

Kemudian, substitusikan persamaan (b) ke dalam persamaan (a) sehingga diperoleh            .

Catatan:

Jenis tumbukan dapat diketahui dari koefisien restitusi.

a.       Tumbukan lenting sempurna, e = 1 

b.      Tumbukan lenting sebagian, 0 < e < 1

c.       Tumbukan ttidak lenting sama sekali, e = 0

C.                   Prinsip Kerja Roket

Roket dapat meluncur vertikal ke atas karena roket memiliki mesin pendorong yang dapat memberikan kecepatan pada roket. Gaya dorong roket bekerja berdasarkan impuls yang diberikan oleh mesin roket. Pada saat roket sedang bergerak, akan berlaku Hukum Kekekalan Momentum. Mesin pendorong roket berbahan bakar hidrogen dan nitrogen cair. Kedua bahan bakar tersebut bercampur dalam sebuah ruang pembakaran, kemudian akan menghasilkan gas panas yang keluar pada bagian ekor roket tersebut.

Sebelum roket dinyalakan, momentum roket adalah nol. Setelah bahan bakar didalamnya dinyalakan, pancaran gas yang keluar dari ekor roket akan mendorong roket tersebut melaju ke udara. Pada gerak roket ini, berlaku Hukum Kekekalan Momentum sebagai berikut:

1)      Hukum Kekekalan Momentum

Oleh karena mula-mula sistem dalam keadaan diam, pancaran gas belum ada dan roket masih diam, momentumnya nol. Sesudah gas menyembur keluar, roket bergerak. Momentum sistem sesudah dan sebelum gas menyembur adalah tetap.

                                                                

Dengan

 = massa roket                                 = massa gas keluar

 = kecepatan roket setelah gas roket menyembur

 = kecepatan gas keluar

Persamaan ini menunjukkan bahwa momentum gas yang menyembur keluar sama dengan momentum roket dan arahnya berlawanan.

2)      Impuls = Perubahan momentum

Gaya dorong roket akan menjadi

                                   

2.4   Urutan Penyajian

Sebelum penyampaian materi mengenai momentum, impuls, dan tumbukan, siswa diharapkan telah menguasai materi pendukung yang berhubungan dengan materi ini. Seperti materi: 1) Analisis vector, 2) Hukum Newton II, 3) Energi Kinetik, dan 4) Gaya.

            Adapun urutan penyajian pada materi ini adalah sebagai berikut :

1.      Momentum : Siswa diharap mengerti tentang gaya serta analisis vector

2.      Hubungan impuls dan perubahan momentum : siswa diharap telah menguasai materi mengenai Hukum Newton II.

3.      Tumbukan : siswa diharap telah menguasai materi mengenai energy kinetic.

Adapun semua pembahasan yang akan dijelaskan pada materi ini berhubungan dengan gaya.

4.      Prinsip Kerja Roket

5.      Pemberian soal-soal sebagai tambahan pemahaman dalam perhitungan.

2.5  Aplikasi Konsep Momentum dan Impuls dalam kehidupan sehari-hari.

1.      Peluncuran Roket

Sebuah roket diluncurkan vertical keatas menuju atmosfer Bumi. Hal ini dapat dilakukan karena adanya gaya dorong dari mesin roket yang bekerja berdasarkan impuls yang diberikan oleh roket. Pada saat roket sedang bergerak, akan berlaku hukum kekekalan momentum. Pada saat roket belum dinyalakan, momentum roket adalah nol. Apabila bahan bakar didalamnya telah dinyalakan, pancaran gas mendapatkan momentum yang arahnya kebawah. Oleh karna momentum bersifat kekal, roket pun akan mendapatkan momentum yang arahnya berlawanan dengan arah buang gas roket tersebut dan besarnya sama. Secara matematis gaya dorong pada roket dinyatakan dalam hubungan berikut.

                       

            Dengan F = gaya dorong roket (N)

2.      Air Safety Bag

Air Safety Bag (kantong udara) digunakan untuk memperkecil gaya akibat tumbuakn yang terjadi pada saat tabrakan. Kantong udara tersebut dipasangkan pada mobil serta dirancang untuk keluar dan mengembang secara otomatis saat tabrakan terjadi. Kantogu udara ini mampu meminimalkan efek gaya terhadap benda yang bertumbukan. Prinsip kerjanya adalah memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk menghentikan momentum pengemudi. Saat tabrakan terjadi, pengemudi cenderung untuk tetap bergerak sesuai dengan kecepatan gerak mobil (HK. Newton I). Gerakan ini akan memebautnya menabrak kaca depan mobil yang mengeluarkan gaya sangat besar untuk menghentikan momentum pengemudi dalam waktu yang singkat. Apabila pengemudi menumbuk kantong udara, waktu yang digunakan untuk menghentikan momentum pengemudi akan lebih lama sehingga gaya yang ditimbulkan pada pengemudi akan mengecil.

3.      Desain Mobil

Desain mobil dirancang untuk mengurangi besarnya gaya yang timbul akibat tabrakan. Caranya dengan membuat bagian-bagian pada badan mobil agar dapat saling menggumpal sehingga mobil ynag bertabrakan tidak saling terpental satu sama lain. Mengapa demikian ? Apabila mobil yang bertabrakan saling terpental, pda mobil tersebut terjadi perubahan momentum dan iimpuls yang sangat besar sehignnga membahayakan keselamatn jiwa penggunanya.

Daerah pengguampalan pada badan mobil yang dapat penyok akan meperkecil pengaruh gaya akibat tumbukan yang dapat dialkukan melalaui 2 cara, yaiut memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk menghentikan momentum mobil dan menjaga agar mobil tidak saling terpental.

BAB III

KESIMPULAN

Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa momentum didefinisikan sebagai hasil perkalian antara massa dengan kecepatannya, impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan selang waktu kerja gayanya.

Hukum kekekalan momentum suatu benda dapat diturunkan dari persamaan hukum kekekalan energi mekanik suatu benda tersebut.

Apabila dua buah benda bertemu dengan kecepatan relatif  maka benda tersebut akan bertumbukan dan tumbukan dapat dibedakan menjadi dua yaitu lenting sempurna dan tak lenting. Pada tumbukan lenting sempurna energi kinetik benda tidak ber kurang atau berubah menjadi energi lain, pada tumbukan tak lenting energi kinetik benda sebagian berubah menjadi energi lain seperti energi bunyi, energi panas, dll.

Daftar Pustaka

Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika. Bandung: Grafindo Media Pratama

Permendikbud No.59 Tahun 2014 tentang Kurikulum 2013 SMA/MTS. Jakarta: Depdikbud

Suganda, A, D. Rustiawan K, A. Saripudin. Advance Learning Physic 2A. Bandung: Grafindo Media Pratama