USAHA, ENERGI DAN PESAWAT SEDERHANA

. Usaha (W) Usaha terjadi ketika gaya yang diberikan pada suatu benda menyebabkan benda tersebut berpindah tempat. Secara matematis dirumuskan:

W=F⋅s

• W: Usaha (Joule / J)

• F: Gaya (Newton / N)

• s: Perpindahan (Meter / m)

Catatan: Jika benda tidak berpindah tempat (s=0), maka usahanya bernilai nol (W=0).

2. Energi Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, melainkan hanya dapat berubah bentuk (Hukum Kekekalan Energi).

• Energi Potensial (Ep​): Energi yang dimiliki benda karena kedudukannya/ketinggiannya.
  Ep​=m⋅g⋅h
  ( m = massa (kg), g = percepatan gravitasi (m/s2), h = ketinggian (m) )

• Energi Kinetik (Ek​): Energi yang dimiliki benda karena gerakannya.
  Ek​=21​m⋅v2
  ( v = kecepatan (m/s) )

• Energi Mekanik (Em​): Total penjumlahan energi potensial dan kinetik.
  Em​=Ep​+Ek​

3. Pesawat Sederhana Alat bantu mekanis yang digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia dengan cara mengubah arah atau besar gaya.

• Tuas / Pengungkit: Terdiri dari titik tumpu, titik beban, dan titik kuasa.

  • Jenis 1: Titik tumpu di tengah (contoh: gunting, tang).

  • Jenis 2: Titik beban di tengah (contoh: gerobak dorong roda satu, pemotong kertas).

  • Jenis 3: Titik kuasa di tengah (contoh: pinset, sekop).

  • Rumus: F⋅lk​=w⋅lb​

• Bidang Miring: Permukaan miring yang digunakan untuk memindahkan benda ke tempat yang lebih tinggi dengan gaya yang lebih kecil (contoh: tangga, jalan di pegunungan, sekrup).

  • Rumus: F⋅s=w⋅h

• Katrol: Roda berputar yang dikelilingi tali/rantai.

  • Katrol Tetap: Keuntungan mekanis (KM) = 1 (hanya mengubah arah gaya).

  • Katrol Bebas: Keuntungan mekanis (KM) = 2.

  • Katrol Majemuk/Takal: Keuntungan mekanis sesuai dengan jumlah tali yang menopang beban.

• Roda Berporos: Roda yang dihubungkan dengan poros agar dapat berputar bersama (contoh: roda sepeda, roda mobil, roda pada kemudi).

Topik: Menyelidiki Faktor yang Memengaruhi Energi Kinetik (Secara Kualitatif) 

A. Indikator Pembelajaran

Melalui eksperimen sederhana, siswa dapat menganalisis pengaruh massa dan kecepatan terhadap besarnya energi kinetik sebuah benda secara kualitatif.

B. Alat dan Bahan (Per Kelompok)

1. 2 buah Botol Air Mineral bekas (Ukuran sama, disarankan ukuran tanggung 600 ml).

2. Air secukupnya.

3. Papan kayu/tripleks/buku tebal yang keras (Panjang sekitar 50–100 cm sebagai lintasan miring).

4. Beberapa buku (Sebagai pengganjal papan lintasan).

5. 1 buah Kotak Kotak Susu Kosong / Kotak Korek Api / Kertas yang dilipat tebal (Sebagai target yang akan ditabrak).

C. Prosedur Kerja untuk Anak-Anak

PERCOBAAN 1: Menyelidiki Pengaruh MASSA

(Pada percobaan ini, kita akan menjaga kecepatan botol tetap sama saat menabrak, tetapi massanya berbeda).

1. Siapkan Lintasan: Susun papan miring dengan mengganjal salah satu ujungnya menggunakan 2 buah buku.

2. Siapkan Target: Letakkan kotak susu kosong tepat di ujung bawah lintasan miring.

3. Siapkan Botol:

   • Botol A: Biarkan kosong (Massa ringan).

   • Botol B: Isi penuh dengan air (Massa berat).

4. Luncurkan Botol A (Kosong): Lepaskan Botol A dari ujung atas lintasan miring tanpa didorong. Biarkan menggelinding ke bawah dan menabrak kotak target.

5. Ukur Dampak: Lihat seberapa jauh kotak target bergeser akibat tabrakan tersebut. Tandai posisi geserannya.

6. Luncurkan Botol B (Isi Air): Lakukan hal yang sama dengan Botol B dari ketinggian yang sama pada lintasan.

7. Bandingkan: Amati pergeseran kotak target akibat tabrakan Botol B. Tuliskan hasilnya pada tabel pengamatan.

PERCOBAAN 2: Menyelidiki Pengaruh KECEPATAN

(Pada percobaan ini, kita akan menggunakan botol yang sama, tetapi kecepatannya diubah dengan cara mengubah kemiringan lintasan).

1. Gunakan Botol B: Kita hanya akan memakai Botol B (botol yang berisi air penuh).

2. Atur Lintasan Rendah (Kecepatan Lambat): Pastikan papan miring hanya diganjal oleh 2 buah buku. Letakkan kotak target di ujung bawah lintasan.

3. Luncurkan: Lepaskan Botol B dari ujung atas lintasan. Amati seberapa jauh kotak target bergeser setelah ditabrak.

4. Atur Lintasan Tinggi (Kecepatan Cepat): Sekarang, tambah ganjalan papan miring menjadi 5 buah buku agar lintasan menjadi lebih curam.

5. Luncurkan Kembali: Lepaskan kembali Botol B dari ujung atas lintasan yang lebih curam ini.

6. Bandingkan: Amati seberapa jauh kotak target bergeser kali ini dibandingkan saat lintasan lebih landai. Tuliskan hasilnya pada tabel pengamatan.

D. Tabel Hasil Pengamatan

E. Pertanyaan Diskusi

1. Berdasarkan Percobaan 1, botol mana yang membuat kotak target bergeser lebih jauh? Mengapa hal itu bisa terjadi?

2. Berdasarkan Percobaan 2, pada kondisi lintasan seperti apa yang membuat kotak target terpental paling jauh? Mengapa kecepatan memengaruhi dampak tabrakan tersebut?

3. Kesimpulan: Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Dari praktik ini, sebutkan 2 faktor yang memengaruhi besarnya energi kinetik!

Prosedur Kerja Proyek 2: Diorama / Model Wahana Permainan Edukatif

Tujuan Proyek

Membuat model miniatur area bermain (playground) yang mengaplikasikan minimal 3 prinsip pesawat sederhana (tuas, bidang miring, dan roda berporos) serta menganalisis cara kerjanya.

Tugas Hari Senin 28 September 2026 Merancang taman bermain dalam bentuk gambar yang rapi. gambar seperti taman, serta menuliskan langkah kerja pembuatan wahana, dengan alat dan bahan di bawah ini.

Alat dan Bahan

1. Kardus bekas, stik es krim, atau stik kayu.

2. Sedotan, tusuk sate, atau sumpit kayu.

3. Botol/tutup botol plastik bekas, benang/tali kur.

4. Gunting, cutter, lem tembak / lem kayu.

5. Penggaris, spidol warna, dan beban kecil (misal: klip kertas, kelereng, atau penghapus).

Langkah Kerja

1. Perencanaan & Desain (Diskusi Kelompok):

   • Gambarlah sketsa area bermain yang akan dibuat pada selembar kertas. 

   • Tentukan 3 jenis wahana yang mengaplikasikan prinsip berbeda:

   • Buatlah area bermain seperti taman sungguhan, di dalam kardus dengan 3 wahana 

     • Wahana 1 (Tuas/Pengungkit): Contohnya jungkit-jungkit.

     • Wahana 2 (Bidang Miring): Contohnya perosotan atau papan meluncur.

     • Wahana 3 (Roda Berporos): Contohnya bianglala mini atau komidi putar.

 Bawalah alat dan bahan kalian di hari Rabu, 30 september 2026 dan buatlah wahana yang kalian rancang. 

Tugas Hari Rabu :

Membuat wahana dalam taman. contoh lihat gambar di bawah ini:

Proyek dikumpul hari senin, 5 Oktober 2026