31
BAB III KAJIAN PUSTAKA
A. Hakekat Belajar 1. Pengertian Belajar Kehidupan manusia sehari-hari hampir tidak pernah dapat terlepas dari kegiatan belajar, baik ketika seseorang malaksanakan aktivitas sendiri, maupun di dalam suatu kelompok tertentu. Dipahami ataupun tidak dipahami, sesungguhnya sebagian besar aktivitas di dalam kehidupan sehari-hari kita merupakan kegiatan belajar. 37 Belajar merupakan suatu proses perubahan yaitu perubahan tingkah laku sebagai hasil dari interaksi dengan lingkungannya dalam memenuhi kebutuhan hidupnya. Perubahan-perubahan tersebut akan nyata dalam seluruh aspek tingkah laku.38 Pengertian belajar dapat didefinisikan sebagai berikut: Belajar adalah kegiatan yang dilakukan oleh seseorang agar memiliki kompetensi berupa keterampilan dan pengetahuan yang diperlukan. Belajar juga dipandang sebagai sebuah proses elaborasi dalam upaya pencarian makna yang dilakukan oleh individu.39 2. Ciri-ciri umum belajar a. Belajar menunjukkan suatu aktivitas pada diri seseorang yang disadari atau disengaja. Aktivitas menunjukkan pada keaktifan seseorang dalam 37
Aunurrahman, Belajar dan Pembelajaran, Bandung: Alfabeta,2009 h. 33.
38
Slameto, Belajar dan Faktor-faktor yang Mempengaruhinya, Jakarta: Rineka Cipta, 2010, h. 2 39
Benny A. Pribadi, Model Desain Sistem Pembelajaran, Jakarta: PT. Dian Rakyat, 2009, h. 6
31
32
melakukan sesuatu kegiatan tertentu, baik pada aspek-aspek jasmaniah maupun aspek mental yang memungkinkan terjadinya perubahan pada dirinya. b. Belajar merupakan interaksi individu dengan lingkungannya. Lingkungan dalam hal ini dapat berupa manusia atau obyek-obyek lain yang memungkinkan individu memperoleh pengalaman-pengalaman atau pengetahuan, baik pengalaman atau pengetahuan baru maupun sesuatu yang pernah diperoleh atau ditemukan sebelumnya akan tetapi menimbulkan perhatian kembali bagi individu tersebut sehingga memungkinkan terjadinya interaksi. Adanya interaksi individu dengan lingkungan ini mendorong seseorang untuk lebih intensif meningkatkan keaktifan jasmaniah maupun mentalnya guna mendalami sesuatu yang menjadi perhatian. c. Hasil belajar ditandai dengan perubahan tingkah laku. Walaupun tidak semua perubahan tingkah laku, merupakan hasil belajar, akan tetapi aktivitas belajar umumnya disertai perubahan tingkah laku. Perubahan tingkah laku pada kebanyakan hal merupakan suatu perubahan yang dapat diamati. Perubahan-perubahan yang dapat diamati kebanyakan berkenaan dengan perubahan aspek-aspek motorik.40 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses dan hasil belajar: 1. Faktor raw input (yakni murid/anak itu sendiri) dimana anak-anak memiliki kondisi yang berbeda-beda dalam: 40
Ibid, h. 36-37.
33
a. Kondisi fisiologi Secara umum kondisi fisiologi, seperti kesehatan yang prima, tidak dalam keadaan capai, tidak dalam keadaan cacat jasmani, seperti kakinya atau tangannya (karena ini akan mengganggu kondisi dan fisiologi), dan sebagainya, akan sangat membantu ternyata kemampuan belajarnya berada dibawah anakanak yang tidak kekurangan gizi, sebab mereka yang kekurangan gizi biasanya cenderung cepat lelah, capai, mudah mengantuk dan akhirnya tidak mudah dalam menerima pelajaran. b. Kondisi psikologis Kondisi psikologis yang mempengaruhi hasil belajar siswa meliputi minat, kecerdasan, bakat, motivasi, dan kemampuankemampuan kognitif. 2. Faktor environmental input (yakni faktor lingkungan), baik itu lingkungan alami maupun lingkungan sosial. 3. Faktor instrumen input, yakni di dalamnya antara lain terdiri dari: a. Kurikulum b. Program/bahan ajar c. Sarana dan fasilitas d. Guru (tenaga pengajar)41
41
Abu Ahmadi dan Joko Prasetya, Strategi Belajar Mengajar (SBM), Bandung: Pustaka Setia, 1997, h. 103
34
B. Pembelajaran Kooperatif
Pembelajaran kooperatif merupakan sebuah kelompok strategi pengajaran yang melibatkan siswa bekerja secara berkolaborasi untuk mencapai tujuan bersama. Pembelajaran kooperatif disusun dalam sebuah usaha untuk menigkatkan prtisipasi siswa, memfasilitasi siswa dengan pengalaman sikap kepemimpinan dan membuat keputusan dalam kelompok, serta memberikan kesempatan pada siswa untuk berinteraksi dan belajar bersama-sama siswa yang berbeda latar belakangnya. Jadi dalam pembelajaran kooperatif siswa berperan ganda yaitu sebagai siswa ataupun sebagai guru. Dengan bekerja secara kolaboratif untuk mencapai sebuah tujuan bersama, maka siswa akan mengembangkan keterampilan berhubungan dengan sesama manusia yang sangat bermanfaat bagi kehidupan diluar sekolah.42 Kooperatif terjadi jika siswa dapat mencapai tujuan mereka hanya jika siswa lain dengan siapa mereka bekerja sama mencapai tujuan tersebut. Tujuan-tujuan pembelajaran ini mencakup tiga jenis tujuan penting, yaitu hasil belajar akademik, penerimaan terhadap keragaman dan pengembangan keterampilan sosial. Pembelajaran kooperatif dapat meningkatkan kinerja siswa dalam tugas-tugas akademik, unggul daalm membantu siswa memahami konsepkonsep yang sulit, dan membantu siswa menumbuhkan kemampuan berpikir kritis. Pembelajaran kooperatif dapat memberiakan keuntungan baik pada
42
Trianto, Mendesain Model Pembelajaran Inovatif-Progresif,...... h. 58.
35
siswa kelompok bawah maupun kelompok atas yang bekerja bersama menyelesaikan tugas-tugas akademik.43 Pembelajaran kooperatif mempunyai efek yang berarti terhadap penerimaan yang luas terhadap keragaman ras, budaya dan agama, strata sosial, kemampuan dan ketidakmampuan. Pemeblajaran koopertaif memberiakn peluang kepada siswa yang berbeda latar belakang dan kondisi untuk bekerja saling bergantung satu sama lain atas tugas-tugas bersama, dan melalui penggunaan struktur penghargaan kooperatif, belajar untuk menghargai satu sama lain. Keterampilan sosial atau kooperatif berkembang secara signifikan dalam pembelajaran kooperatif. Pembelajaran kooperatif sangat tepat digunakan untuk melatihkan ketrampilan-ketrampilan kerja sama dan kolaborrasi, dan juga ketrampilan-ketrampilan tanya jawab. 44 Johnson (1994) dan Sutton (1992) mengemukakan bahwa terdapat lima unsur penting dalam pembelajaran kooperatif, yaitu: 1.
Saling ketergantungan yang bersifat positif antara siswa.
2.
Interaksi antara siswa yang semakin meningkat.
3.
Tanggung jawab individual.
4.
Keterampilan interpesonal dan kelompok kecil.
5.
Proses kelompok45
43
Ibid, h. 59.
44
Ibid, h. 60.
45
Ibid, h. 61
36
Model pembelajaran kooperatif mengandung prinsip-prinsip yang membedakan dengan model pembelajaran lainnya. Konsep utama dari balajar kooperatif menurut Slavin (1995), adalah sebagai berikut. 1. Penghargaan kelompok, yang akan diberikan jika kelompok mencapai kriteria yang ditentukan. 2. Tanggung jawab individual, bermakna bahwa suksesnya kelompok tergantung pada belajar individual semua anggota kelompok. Tanggung jawab ini berfokus dalam usaha untuk membantu yang lain dan memastikan setiap anggota kelompok telah siap menghadapi evaluasi tanpa bantuan yang lain. 3. Kesempatan yang sama untuk sukses, bermakna bahwa siswa telam membantu kelompok dengan cara meningkatkan belajar mereka sendiri. Hal ini memastikan bahwa siswa berkemampuan tinggi, sedang, dan rendah sama-sama tertantang untuk melakukan yang terbaik dan bahwa konstribusi semua anggota kelompok sangat bernilai. 46 Model pembelajaran kooperatif memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 1. Siswa bekerja dalam kelompok secara kooperatif untuk menuntaskan materi pelajaranya. 2. Kelompok dibentuk dari siswa yang memiliki kemampuan tinggi, sedang dan rendah. 3. Anggota kelompok berasal dari ras, budaya, suku, jenis kelamin berbedabeda.
46
Ibid, h. 62.
37
4. Penghargaan lebih berorientasi kelompok ketimbang individu.47 Tahapan di dalam pelajaran yang menggunakan pembelajaran kooperatif. Langkah-langkah itu ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Tabel 3.1 Langkah-langkah Pembelajaran Kooperatif Fase
Tingkah Laku Guru Guru menyampaikan semua tujuan
Fase-1 yang
ingin
dicapai
pada
tersebut
dan
Menyampaikan tujuan dan pembelajaran memotivasi siswa memotivasi siswa belajar. Guru menyajikan informasi kepada Fase-2 siswa dengan jalan demonstrasi atau Menyajikan informasi lewat bahan bacaan. Guru menjelaskan kepada siswa Fase-3
bagaimana
caranya
membentuk
Mengorganisasikan siswa ke dalam
kelompok belajar dan membantu
kelompok kooperatif
setiap kelompok agar melakukan transisi secara efisien.
Fase-4 Membimbing kelompok bekerja dan belajar
47
Guru
membimbing
kelompok-
kelompok belajar pada saat menerka mengerjakan tugas mereka.
Muslim Ibrahim, Model Pembelajaran Kooperatif, Surabaya: Unesa-University Press, 2001, h.6
38
Guru mengevaluasi hasil belajar Fase-5 Evaluasi
tentang materi yang telah dipelajari atau
masing-masing
kelompok
mempresentasikan hasil kerjanya. Guru
mencari
cara-cara
untuk
Fase-6 menghargai baik upaya maupun Memberikan penghargaan hasil belajar individu dan kelompok
C. Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) 1. Pengertian Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) timbul dari penelitian tentang cooperative learning dan wait time. Pendekatan deskripsi disini, yang awalnya dikembangkan oleh Frank Lyman (1985) dan rekan-rekannya di University of Maryland adalah cara efektifuntuk mengubah pola wacana dalam kelas. Pendekatan ini menantang asumsi bahwa semua resitasi atau diskusi perlu dilakukan dalam setting seluruh kelompok, dan memiliki prosedur-prosedur built-in untuk memberikan lebih banyak waktu kepada siswa untuk berpikir, untuk merespon, dan untuk saling membantu.48 Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) memberikan waktu kepada siswa untuk berfikir dan merespon serta saling 48
Richard I. Arends, Learning to Teach Belajar untuk Mengajar, h. 15.
39
membantu yang lain. Tipe Think-Pair-Share (TPS) digunakan untuk mengajar isi akademik atau untuk mengecek pemahaman siswa terhadap isi tertentu. Guru menciptakan interaksi
yang dapat mendorong rasa ingin
tahu, ingin mencoba, besikap mandiri, dan ingin maju. Guru memberi informasi, hanya informasi yang mendasar saja, sebagai dasar pijakan bagi anak didik dalam mencari dan menemukan sendiri informasi lainnya. Atau guru menjelaskan materi dan mengaitkannya dengan pengalaman dan pengetahuan anak sehingga memudahkan mereka menanggapi dan memahami pengalaman yang baru bahkan membuat anak didik mudah memusatkan perhatian. 49 2. Tahapan-tahapan Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-PairShare (TPS) Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) memiliki tahapan-tahapan sebagai berikut: Tahap 1 : Think (berpikir), guru mengajukan pertanyaan atau isu yang berhubungan dengan pelajaran, kemudian siswa diminta untuk memikirkan pertanyaan atau isu tersebut secara mandiri untuk beberapa saat. Tahap 2 : Pairing (berpasangan) , guru meminta siswa yang lain untuk mendiskusikan apa yang telah dipikirkan pada tahap pertama. Interaksi pada tahap ini diharapkan dapat berbagi jawaban jika telah diajukan suatu pertanyaan atau berbagi ide jika suatu 49
2011 02 20).
http://ariffadholi.blogspot.com/2009/10/metode-think-pair-share.html (online
40
persoalan
khusus
telah
diidentifikasi.
Biasanya
guru
memberikan waktu beberapa menit untuk berpasangan. Tahap 3 : Sharing (berbagi), pada tahap akhir, guru meminta pasangan untuk berbagi kepada seluruh kelas tentang apa yang telah mereka bicarakan. Ini efektif dilakukan dengan cara bergiliran pasangan demi pasangan dan dilanjutkan sampai sekitar seperempat pasangan telah mendapatkan kesempatan untuk mempresentasikan apa yang mereka dapatkan. 3. Langkah-langkah Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-PairShare (TPS) -
Guru menyampaikan topik inti materi dan kompetensi yang ingin dicapai.
-
Siswa diminta untuk berpikir tentang topik materi/permasalahan yang disampaikan guru secara individual.
-
Siswa diminta berpasangan dengan teman sebelahnya (kelompok 2 orang) dan mengutarakan hasil pemikiran masing-masing tentang topiknya tadi.
-
Guru memimpin pleno kecil diskusi, tiap kelompok pasangan mengemukakan hasil diskusinya untuk berbagi jawaban (Share) dengan seluruh siswa dikelas.
-
Berawal dari kegiatan tersebut mengarahkan pembicaraan pada pokok permasalahan dan menambah materi siswa.
yang belum diungkapkan para
41
-
Guru memberikan kesimpulan
-
Penutup.50
4. Kelebihan dan Kekurangan Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) Model Pembelajaran kooperatif Tipe Think-Pair-Share (TPS) memiliki kelebihan, yaitu: a. Memungkinkan siswa untuk merumuskan dan mengajukan pertanyaanpertanyaan mengenai materi yang diajarkan karena secara tidak langsung memperoleh contoh pertanyaan yang diajukan oleh guru, serta memperoleh kesempatan untuk memikirkan materi yang diajarkan. b. Siswa akan terlatih menerapkan konsep karena bertukar pendapat dan pemikiran dengan temannya untuk mendapatkan kesepakatan dalam memecahkan masalah. c. Siswa lebih aktif dalam pembelajaran karena menyelesaikan tugasnya dalam kelompok, dimana tiap kelompok hanya terdiri dari dua orang. d. Meungkinkan guru untuk lebih banyak memantau siswa dalam proses pembelajaran.51 Model pembelajaran koopertif Tipe Think-Pair-Share (TPS) juga memiliki kekurangan, yaitu: a. Terkadang hanya beberapa siswa yang aktif dalam kelompok.
50
Yatim Riyanto, Paradigma Baru Pembelajaran, Jakarta: Predana Media Group, 2009, h. 275 51 http://arriffaholi.blogspot.com/2009/10/metode-think-pair-share.html (online 20 februari 2011)
42
b. Kendala teknis, misalnya masalah tempat duduk kadang sulit atau kurang mendukung untuk diatur kegiatan kelompok. c. Memakan waktu yang cukup lama. D. Usaha dan Energi 1. Usaha Hal yang paling sederhana adalah apabila gaya F konstan dan partikel bergerak sepanjang garis lurus dalam arah gaya tersebut. Usaha yang dilakukan oleh gaya pada partikel didefinisikan sebagai perkalian antara besar gaya F dan perpindahan s yang ditempuh oleh partikel dalam geraknya. 52
awal
akhir
F
s Gambar 3.1 Gaya F searah dengan perpindahan s
Secara matematis dituliskan : = .
52
Mohamad Ishaq, FISIKA Dasar, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2007, h. 174
43
Keterangan
: W
:
usaha (J)
F
:
Gaya (N)
s
:
Perpindahan (m)53
Gaya konstan yang bekerja pada partikel tidak searah dengan gerak bendanya, maka usaha yang dilakukan oleh gaya benda didefinisikan sebagai perkalian antara komponen gaya sepanjang garis gerak dengan perpindahan s yang ditempuh benda sepanjang garis tersebut. Sebagaimana gambar 3.2 dibawah ini.
awal
F θ
akhir cos
s Gambar 3.2 Gaya F membentuk sudut θ searah dengan perpindahan s
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :54 =
cos
Satuan usaha dalam SI adalah 1 newton-meter dan disebut 1 Joule (disingkat J). Dalam sistem British satuan usaha adalah pon-kaki (foot-
53
Marthen Kanginan, IPA Fisika untuk SMP Kelas VIII,Jakarta: Erlangga, 2002,
54
Mohamad Ishaq, FISIKA Dasar,........ h. 174
h. 54
44
pound)55. Dalam sistem cgs satuan usaha adalah 1 dyne-centimeter dan disebut 1 erg. 1 joule = 107 erg = 0,7376 pon kaki. Hubungan antara Usaha, Gaya, dan Perpindahan Usaha dalam kehidupan sahari-hari identik dengan kemampuan untuk meraih sesuatu. Misalnya , usaha untuk bisa naik kelas atau usaha untuk medapatkan nilai yang baik. Usaha dalam fisika didefinisikan usaha yang dilakukan oleh suatu gaya adalah hasil kali antara gaya yang segaris dengan perpindahan dengan besarnya perpindahan. 56 Besar usaha yang dilakukan benda dirumuskan : =
×
ℎ
ℎ = .
Macam-macam Usaha Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya bisa bernilai positif, negatif, nol. Selain itu, bisa juga dilakukan oleh beberapa gaya sekaligus. 1) Usaha Bernilai Positif Usaha bernilai positif apabila usaha dilakukan oleh gaya yang searah dengan arah perpindahannya. Usaha positif dapat menyebabkan benda yang diam menjadi bergerak.57
55
Ibid, h. 176 56
Supiyanto, Fisika Jilid 2 untuk SMA/MA kelas XI, Jakarta: Phibeta, 2006. h. 92
57
Sumarwan, dkk, IPA SMP untuk kelas VIII, Jakarta: Erlangga, 2007, h. 42
45
Gambar 3. 3 usaha dilakukan oleh gaya searah dengan perpindahan
2) Usaha Bernilai Negatif Usaha bernilai negatif apabila gaya yang diberikan bernilai negatif (perpindahan benda bernilai negatif).58 Usaha bernilai negatif dilakukan oleh gaya gesekan. Hal ini disebabkan arah gaya gesekan selalu berlawanan dengan arah perpindahan benda.59
Arah perpindahan benda
F
fg
F
s Gambar 3.4 Usaha bernilai negatif
Usaha yang dilakukan gaya yang berlawanan arah dengan perpindahan, yaitu: =−
58
59
Sumarwan, dkk, IPA SMP untuk kelas VIII, ......... h. 43
Widagdo Mangunwiyoto Harjono, Pokok-pokok Fisika SMP untuk Kelas VIII, Jakarta: Erlangga, 2004, h. 26
46
3) Usaha bernilai nol Usaha bernilai nol terjadi bila arah gaya tegak lurus terhadap arah perpindahan benda. Usaha bernilai nol terjadi ketika seseorang menahan buku dengan tanganya. Gaya ke atas yang dilakukan oleh tangan orang itu untuk menahan berat buku tidak melakukan usaha. Hal itu disebabkan gaya yang diberikan oleh tangan tidak menyebabkan buku perpindahan ke atas. Usaha bernilai nol juga terjadi apabila gaya yang diberikan pada benda tidak menyebabkan benda berpindah tempat. Misalnya orang mendorong tembok atau kereta api.60
Gambar 3.5 Usaha Bernilai nol
F θ
w
=
cos
=0
Gambar 3. 5 usaha dilakukan oleh gaya tanpa menimbulkan perpindahan
60
Ibid, h. 27
47
Usaha yang dilakukan oleh gaya tanpa menimbulkan perpindahan, yaitu: =0 4) Usaha bersama Usaha bersama adalah usaha yang dilakukan oleh beberapa gaya pada sebuah benda.61 Arah gaya yang bekerja pada benda bisa saja sama, tapi bisa juga berbeda.
Gambar 3.6 Usaha Bersama
Suatu benda bekerja beberapa (n) gaya searah, yang masing-masing melakukan usaha sebesar W1, W2, W3,.......,Wn. Usaha total gaya-gaya ini sama dengan jumlah semua usaha yang dilakukan oleh tiap gaya sehingga dapat ditulis rumus:62 =
+
+
+ ⋯+
2. Energi Energi berasal dari bahasa Yunani “Energia” yang berarti kegiatan atau aktivitas. Kata ini terdiri dari dari en (dalam) dan ergon (kerja). Jadi, energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha/kerja. Dalam satuan SI 61
Ibid, h.28 62
Sumarwan, dkk, IPA SMP untuk kelas VIII, ......... h. 43
48
energi dinyatakan dalam Joule (J). Satuan energi lainnya adalah Kalori (kal). James Presecott Joule menunjukkan hubungan antara kalori dan Joule, yaitu:63 1 kalori = 4,2 joule atau 1 Joule = 0,24 kalori a. Bentuk-bentuk Energi Energi memiliki bentuk-bentuk yang beragam diantaranya : 1. Energi Kimia Energi kimia adalah energi yang terkandung di dalam makanan, tubuh, dan bahan bakar (batu bara, minyak, dan gas alam). Energi kimia yang terkandung dalam berbagai makanan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.64 Tabel 3.2 Kandungan Energi Kimia dalam Berbagai Makanan No.
Jenis Makanan
Jumlah Energi dihasilkan
1.
Ikan
300 kJ
2.
Susu
1.000 kJ
3.
Roti yang diolesi mentega
500 kJ
4.
Telur
350 kJ
5.
Apel
170 kJ
6.
Wortel
85 kJ
Sumber : Sumarwan, IPA SMP untuk Kelas VIII, Jakarta:Erlangga,2007
63
Saeful Karim, Belajar IPA: Membuka Cakrawala Alam Sekitar 2 untuk Kelas VIII, Jakarta: Pusat Perbukuan, 2008, h. 184 64
Sumarwan, IPA SMP untuk kelas VIII, .............., h. 47
49
2. Energi Listrik Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak melalui kabel. Sebagai contoh, lampu pijar dinyalakan dengan energi listrik yang ada dirumah.
Gambar 3.7 Contoh Energi Kalor
3. Energi kalor Energi kalor adalah energi yang dihasilkan dari gerak internal partikel-partikel dalam suatu zat. Energi kalor dihasilkan pada saat air dipanaskan dan saat tangan digosok-gosok.
Gambar 3.8 Contoh Energi Kalor
4. Energi Cahaya Energi cahaya adalah energi yang dihasilkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh, lampu dapat menerangi ruang yang gelap karena memiliki cahaya. Energi cahaya dihasilkan oleh lampu, dan matahari.
50
Gambar 3.9 Contoh Energi Cahaya
5. Energi Otot Energi otot adalah energi yang dihasilkan oleh otot tubuh. Manusia dan hewan bisa menggerakkan organ tubuhnya untuk melakukan aktivitas karena memiliki energi otot.
Gambar 3.10 Contoh Energi otot
6. Energi Bunyi Energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh getaran partikelpartikel udara disekitar sebuah sumber bunyi. Contohnya, bunyi bel listrik, bunyi orang berbicara, dan bunyi alat-alat musik.
Gambar 3.11 bunyi dihasilkan gitar contoh energi bunyi
51
7. Energi Nuklir Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan oleh reaksi inti dari bahan radioaktif. Energi nuklir ada dua jenis yaitu energi fusi (penggabunag inti atom) dan energi fisi (pembelahan inti atom). Energi nuklir bisa dimanfaatkan untuk sumber energi pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.65
Gambar 3.12 Contoh energi nuklir
8. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang tersimpan didalam benda karena posisinya atau kedudukannya terhadap bidang acuan tertentu. Energi potensial terbagi menjadi dua macam, yaitu: a. Energi potensial pegas Energi potensial pegas timbul karena benda cenderung untuk tetap berada pada posisi semula. Contoh penerapan energi potensial pegas antara lain pada per (pegas), ketapel, dan busur anak panah.
65
124
Tim Abdi Guru, IPA Terpadu untuk SMP kelas VIII, Jakarta: Erlangga,2006, h.
52
Gambar 3.13 contoh Energi potensial pegas
b. Energi potensial gravitasi Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya atau kedudukannya terhadap bidang acuan tertentu (misalnya lantai dan tanah). Contohnya buah mangga yang tergantung di pohonnya, dan perenang yang bersiap-siap terjun ke kolam renang, memiliki energi potensial gravitasi.66
Gambar 3.14 contoh energi potensial gravitasi
Menghitung energi potensial gravitasi Sebuah benda yang berada di ketinggian menyimpan energi potensial garvitasi. Pot bunga yang terletak di ambang jendela lantai dua sebuah gedung memiliki energi potensial gravitasi karena kedudukannya.
66
Sumarwan, IPA SMP untuk kelas VIII, ... h. 49
53
Energi potensial yang tersimpan pada pot bunga tersebut berhubungan dengan jaraknya dari permukaan tanah. Pot bunga yang terletak pada lantai lima memiliki energi potensial lebih besar daripada pot bunga pada lantai dibawahnya, semakin tinggi kedudukannya, semakin besar energi potensialnya. Begitu pula denga berat pot itu, semakin berat pot bunga semakin besar energi potensialnya. Dari pernyataan tersebut, dapat disimpulkan bahwa besar energi potensial sebanding dengan berat benda dan sebanding dengan ketinggian benda itu. Apabila energi potensial dilambangkan
, berat
benda dilambangkan w, dan ketinggian dilambangkan h, maka diperoleh rumus energi potensial :
A
h
B
Gambar 3.15 Energi potensial
=
. .ℎ
54
Di mana : m
:
massa benda (kg)
g
:
percepatan gravitasi ( ⁄ )
:
Energi Potensial (Joule)
:
berat benda (N)
w
9. Energi Kinetik Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda karena geraknya atau kelajuannya. a. Sebuah kaleng menjadi penyok ketika tertabrak mobil. Padahal kaleng tersebut tidak penyok ketika tertabrak sepeda meskipun kelajuan antara mobil dan sepeda sama besar. Mobil memiliki massa lebih besar daripada sepeda. Ini berarti pada kelajuan yang sama, energi yang dimiliki mobil lebih besar daripada energi yang dimiliki sepeda. Jadi, semakin besar massa suatu benda semakin besar energi kinetik yang dimilikinya. b. Tembok tidak roboh ketika tertabrak sebuah mobil dengan kelajuan yang tidak begitu besar. Akan tetapi, tembok tersebut roboh ketika tetabrak mobil yang sama dengan kelajuan yang lebih besar. Ini berarti dengan massa yang sama, mobil yang kelajuannya lebih besar memiliki energi kinetik yang lebih besar dibandingkan dengan energi yang dimiliki oleh mobil yang kelajuannya lebih kecil. Jadi, makin besar kelajuan suatu benda makin besar energi kinetik yang dimilikinya.
55
Contoh diatas, dapat disimpulkan bahwa energi kinetik sebanding dengan massa dan kelajuan suatu benda. Dari kesimpulan tersebut rumus energi kinetik dapat dituliskan sebagai berikut: =
1 2
Keterangan : Ek
:
Energi kinetik (Joule)
m
:
massa benda (kg)
v
:
kelajuan ( ⁄ )
10. Energi Mekanik Energi mekanik adalah energi yang berhubungan dengan gerak. Salah satu contoh yaitu pada air terjun. Pada air terjun terdapat energi potensial dan energi kinetik. Pada saat air berada pada kedudukan di atas, energi potensialnya paling besar dan energi kinetiknya terkecil. Ketika air turun, energi potensialnya berkurang berubah menjadi energi kinetik. Pada saat berada paling bawah, energi potensialnya terkecil, energi kinetiknya tebesar. Energi mekanik didefinisikan sebagai penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Energi mekanik selalu tetap besarnya.67 b. Hukum Kekekalan Energi Sebuah batu dijatuhkan dari atas meja ke lantai. Ketika batu berada di atas meja, batu tersebut hanya memiliki energi potensial, maka seluruh energi yang dimiliki oleh batu tersebut berasal dari energi 67
Ibid. h. 48
56
potensial. Tetapi, ketika batu meluncur turun ke lantai maka batu memiliki potensial dan energi kinetik. Jumlah energi potensial dan energi kinetik batu ketika meluncur sama dengan energi potensial batu ketika berada di atas meja. Ketika batu tiba di lantai, muncul energi bunyi dan panas. Jumlah energi bunyi dan energi panas sama dengan jumlah energi potensial dan energi kinetik batu ketika sedang meluncur. Jadi, energi yang dimiliki benda sebelum dan sesudah terjadi perubahan energi adalah sama. Hal ini dikenal dengan nama hukum kekekalan energi. Hukum kekekalan energi dinyatakan dengan : Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.68 Kecepatan bola yang dilemparkan ke atas semakin lama akan semakin berkurang. Semakin tinggi kedudukan bola, maka akan semakin kecil kecepatan bola tersebut. Hal ini dapat dikatakan bahwa energi kinetik bola semakin kecil, sedangkan energi potensial bola semakin besar. Pada suatu saat bola mencapai kedudukan tertinggi dan selanjutnya
bergerak
jatuh.
Pada
kedudukan
tertinggi,
energi
potensialnya maksimum, namun energi kinetiknya minimum, yaitu nol karena kecepatannya nol. Bola bergerak jatuh, kecepatannya bertambah dan tingginya berkurang. Dapat dikatakan bahwa energi kinetik bola bertambah sedangkan energi potensialnya berkurang. Jadi, pada saat bola 68
Saeful Karim,dkk, Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk kelas VIII, Jakarta: Pusat perbukuan, Departemen Dinas Pendidikan, 2008, h. 192
57
dilemparkan ke atas telah terjadi semacam pertukaran energi antara energi kinetik dan energi potensial.
A
B
Sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian h di atas tanah. =
Pada ketinggian itu benda memiliki
ℎ terhadap tanah. Pada
= 0, maka
awalnya
=
+
=
ℎ +0=
ℎ
Waktu t benda jatuh sejauh ℎ . Jarak benda dari tanah adalah ℎ − ℎ , maka69 =
(ℎ − ℎ ) =
Jadi, Ep benda berkurang sebesar sejauh ℎ
=
ℎ , sedangkan setelah jatuh
2 ℎ . Energi kinetiknya adalah70
ℎ +
70
ℎ
(berdasarkan rumus gerak jatuh bebas) benda memiliki
kecepatan sebesar
69
ℎ −
1 2
=
ℎ +
1 2
Supiyanto, Fisika untuk SMA kelas XI jilid 2, ................., h. 104
Ibid, h. 105
58
3. Daya Daya didefinisikan sebagai kecepatan melakukan usaha.
(kerja
yang dilakukan dibagi waktu untuk melakukannya), atau kecepatan perubahan energi.71 Daya dapat dirumuskan: P
W F .s t t
Keterangan : P
= daya (Watt atau Joule/detik)
W
= usaha (Joule)
t
= waktu (sekon) 72 Satuan daya dalam SI adalah 1 joule/detik dan disebut 1 watt (W).
Nama satuan daya ini diberikan untuk menghormati James Watt. Dalam sistem British satuan daya adalah 1 pon-kaki/detik. Satuan ini terlalu kecil untuk kebutuhan praktis, karena itu diambil satuan lain yang lebih besar yaitu dayakuda (hp dari horse power). 1 dayakuda = 550 pon-kaki/detik =764 watt = ¾ kilowatt. Usaha dapat juga dinyatakan dalam satuan daya × waktu. Misalnya kilowatt-jam atau kWH. 1 kWH adalah usaha yang dilakukan oleh sesuatu dalam satu jam yang bekerja dengan laju konstan 1 kW.73
71
Douglas C. Giancoli, Fisika edisi kelima jilid 1, Jakarta: Erlangga, 2001, h.200
72
Marthen Kanginan, IPA Fisika untuk SMP Kelas VIII.................h. 62
73
Mohamad Ishaq, FISIKA Dasar,........ h. 189-190
