Modul ini membahas tentang energi dan sumber energi. Terdapat tiga konsep penting yaitu: (1) energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha, (2) usaha adalah transfer energi dari gaya ke benda yang berpindah, (3) transformasi energi terjadi antara berbagai bentuk energi dalam sel dan sistem lain. Modul ini juga menjelaskan berbagai sumber energi dan aktivitas untuk menyelidiki pentingnya energi serta hubungan antara ener

1. DAR2/Profesional/097/4/2019
PENDALAMAN MATERI ILMU PENGETAHUAN ALAM
MODUL 4.
KINEMATIKA DAN DINAMIKA GERAK, SERTA
SUHU DAN KALOR
Kegiatan Belajar 1:
Energi dan Sumber Energi
Penulis:
Dr. Eka Cahya Prima, S.Pd., M.T.
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
2019

2. i
DAFTAR ISI
A. Pendahuluan.......................................................................................................ii
1. Deskripsi Singkat............................................................................................... ii
2. Relevansi...........................................................................................................iii
3. Petunjuk Belajar................................................................................................iii
B. Inti....................................................................................................................... 1
1. Capaian Pembelajaran............................................................................... 1
2. Sub Capaian Pembelajaran ....................................................................... 1
3. Uraian Materi............................................................................................ 1
a. Konsep Energi....................................................................................... 1
b. Usaha .................................................................................................... 2
c. Pengertian Energi.................................................................................. 6
d. Sumber Energi .................................................................................... 20
e. Transformasi Energi dalam Sel........................................................... 25
Aktivitas 1.1 Bagaimana cara menyelidiki pentingnya energi................ 29
Aktivitas 1.2 Bagaimana cara menyelidiki energi potensial................... 29
Aktivitas 1.3 Bagaimana cara menyelidiki hubungan antara energi kimia
dan energi listrik ..................................................................................... 31

3. ii
Kegiatan Belajar 1 : Energi dan Sumber Energi
A. Pendahuluan
1. Deskripsi Singkat
Modul Hybrid Learning energi dan sumber energi ini merupakan Modul modul
PPG dalam jabatan yang dipersiapkan Pemerintah dalam rangka membekali
guru dengan kompetensi professional yang berorientasi pada implementasi
Kurikulum 2013. Modul ini dirancang untuk memperkuat kompetensi guru
dari sisi pengetahuan, keterampilan, dan sikap secara utuh. Proses
pencapaiannya dirancang melalui pembelajaran hybrid dengan didukung
berbagai jenis media terkait yang menunjang sebagai suatu kesatuan yang
saling mendukung pencapaian kompetensi tersebut. Sebagai transisi menuju ke
pendidikan menengah, pemisahan mata pelajaran masih belum dilakukan
sepenuhnya bagi peserta didik SMP/ MTs. Materi-materi dari bidang-bidang
ilmu Fisika, Kimia, Biologi, serta Ilmu Bumi dan Antariksa masih perlu
disajikan sebagai suatu kesatuan dalam mata pelajaran IPA (Ilmu Pengetahuan
Alam). Hal ini dimaksudkan untuk memberikan wawasan yang utuh bagi
peserta didik SMP/MTs tentang prinsip-prinsip dasar yang mengatur alam
semesta beserta segenap isinya. Oleh karenanya, pengetahuan dan kemampuan
guru menguasai materi esensial IPA yang terkoneksi dan terintegrasi secara
utuh diperlukan adanya.
Modul ini menjabarkan usaha minimal yang harus dilakukan peserta didik
untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan yang
digunakan dalam Kurikulum 2013, peserta didorong untuk mencari sumber
belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Peran aktif peserta
sangat penting untuk meningkatkan dan menyesuaikan daya serap mereka
dengan ketersediaan kegiatan pada Modul ini. Peserta dapat memperkayanya
dengan kreasi dalam bentuk kegiatan-kegiatan lain yang sesuai dan relevan
yang bersumber dari lingkungan sosial dan alam.

4. iii
2. Relevansi
Modul Modul IPA ini disusun dengan pemikiran di atas. Bidang ilmu Fisika,
Kimia, dan Biologi dipakai sebagai landasan (platform) pembahasan bidang
kinematika dan dinamika gerak, serta suhu dan kalor yang akan disajikan.
Makhluk hidup digunakan sebagai objek untuk menjelaskan prinsip-prinsip
dasar yang mengatur alam seperti objek alam dan interaksinya, energi dan
keseimbangannya, dan lain-lain. Melalui pembahasan menggunakan
bermacam bidang ilmu dalam rumpun ilmu pengetahuan alam, pemahaman
utuh tentang alam yang dihuninya beserta benda-benda alam yang dijumpai di
sekitarnya dapat dikuasai oleh guru IPA SMP/MTs untuk diajarkan kepada
para siswanya.
Sebagai salah satu rumpun ilmu yang berperan penting dalam mempersiapkan
dan membekali siswa sebagai insan yang akan hidup di era abad 21, maka
penyusunan modul ini juga berkaitan erat dengan pengembangan kemampuan-
kemampuan abad 21. Selain itu pula, proses mengukur kemajuan pendidikan
suatu negara serta pemahaman peserta didik suatu negara terhadap IPA
dibandingkan secara rutin sebagaimana dilakukan melalui TIMSS (The Trends
in International Mathematics and Science Study) dan PISA (Program for
International Student Assessment). Melalui penilaian internasional seperti ini
kita dapat mengetahui kualitas pembelajaran IPA dibandingkan dengan negara
lain. Materi IPA pada Kurikulum 2013 ini telah disesuaikan dengan tuntutan
penguasaan materi IPA relevan dengan TIMSS dan PISA.
3. Petunjuk Belajar
Sebelum Anda menggunakan modul ini, Anda perlu membaca bagian petunjuk
ini. Mengapa diperlukan? Ibarat Anda sedang berlibur di tempat wisata, Anda
tentunya ingin memanfaatkan fasilitas yang ada di tempat wisata tersebut
bukan? Tentunya, agar tujuan tersebut tercapai Anda akan membaca peta di
mana fasilitas itu berada. Begitu juga dengan modul ini. Jika Anda ingin
memperoleh manfaat yang maksimal dari modul ini tentu merupakan tindakan
yang bijak jika Anda benar-benar memerhatikan dan memahami bagian
petunjuk penggunaan modul ini. Selamat mempelajari!
Fitur mari kita cari tahu ini berisi tugas atau permasalahan yang perlu untuk

5. iv
dicari jawabannya atau untuk mencari pengetahuan tambahan terkait materi
yang dipelajari. Fitur mari kita diskusikan ini berisi suatu masalah yang
berkaitan dengan konsep yang perlu untuk dipecahkan melalui kelompok. Fitur
ini dapat melatih Anda dalam mengungkapkan pendapat atau berkomunikasi
dan memecahkan masalah. Fitur rangkuman ini berisi ringkasan materi dari
bab yang telah dipelajari. Anda dapat mereview keseluruhan materi yang telah
dipelajari melalui fitur ini. Fitur tes formatif ini berisi soal-soal untuk
mengevaluasi pemahaman dan penerapan konsep dalam satu bab yang telah
dipelajari.

6. 1
B. Inti
1. Capaian Pembelajaran
Mampu menguasai teori dan aplikasi materi pelajaran IPA yang mencakup: (1)
inkuiri IPA, keterpaduan konsep dan proses dalam IPA, (2) materi dan
interaksinya, (3) gerak, gaya, dan tekanan, (4) energi, usaha, dan pesawat
sederhana, (5) gelombang dan optik serta aplikasinya dalam teknologi, (6)
kelistrikan dan kemagnetan, (7) ciri, klasifikasi, sistem, struktur, fungsi mahluk
hidup, zat aditif dan adiktif serta dampaknya terhadap kesehatan, (8) interaksi
antar mahluk hidup dan lingkungan, (9) reproduksi, hereditas, evolusi (10)
mikroorganisme dan bioteknologi, (11) tata surya, struktur bumi, perubahan
iklim, dan mitigasi bencana, termasuk advanced materials dalam IPA secara
bermakna yang dapat menjelaskan aspek “apa” (konten), “mengapa” (filosofi),
dan “bagaimana” (penerapan) dalam kehidupan sehari-hari
2. Sub Capaian Pembelajaran
Mampu menganalisis bentuk-bentuk energi, hukum kekekalan energi, energi alternatif,
usaha, dan kesetimbangan pada pesawat sederhana.
3. Uraian Materi
a. Konsep Energi
Apa yang diperlukan tubuh Anda agar dapat melakukan kegiatan sehari-
hari? Coba Perhatikan. Mengapa motor dan mobil dapat berjalan. Jika motor atau
mobil tersebut kehabisan bahan bakar, apakah motor atau mobil tersebut dapat
berjalan?
Gambar 1.1. Anak bersepeda
Sumber: wolipop.detik.com

7. 2
Pernahkah Anda naik sepeda? Perhatikan gerak roda sepeda yang sedang
berputar. Pada saat berjalan, roda sepeda mengalami gerakan, yaitu menggelinding
(Lihat Gambar 1.1!). Sepeda tentu tidak akan berjalan jika pedalnya tidak dikayuh.
Anda dapat bergerak sesuai dengan keinginan Anda seperti, berdiri, dan duduk. Hal
itu dapat dilakukan karena tubuh Anda memiliki energi. Untuk memahami hal ini,
diskusikanlah hal berikut.
b. Usaha
1) Konsep Usaha
Kata “usaha” atau “kerja” memiliki berbagai arti dalam percakapan sehari-hari.
Namun dalam fisika, usaha memiliki arti khusus, untuk memaparkan bagaimana
dikerahkannya gaya pada benda, hingga benda berpindah
Gambar 1.2. Seseorang menarik peti di lantai. Usaha yang dilakukan oleh gaya F
adalah W = F s cosθ
Usaha yang dilakukan pada sebuah benda oleh gaya tetap,F, (baik besar maupun
arahnya) didefinisikan sebagai hasil kali besar perpindahan,s, dengan komponen gaya yang
sejajar dengan perpindahan itu.
Dalam bentuk persamaan, kita dapat menulis
W = F// s
Dengan F// adalah komponen F yang sejajar dengan perpindahan benda, s. Secara
umum, kita dapat menulis
W = F s cos θ .............................................(1)
dengan θ adalah sudut antara arah gaya dengan perpindahan. Faktor cos θ pada Pers.
(1) dapat Anda peroleh dengan memperhatikan Gambar 1.2. Usaha adalah besaran skalar.

8. 3
Usaha hanya mempunyai besar; karena tidak mempunyai arah seperti besaran vektor, usaha
lebih mudah diterapkan dalam persoalan sehari-hari. Pertama, kita tinjau kasus gerak dan
gaya yang berarah sama, sehingga θ= 0 , dan cos θ = 1. Maka usaha adalah W = F s .
Sebagai contoh, jika Anda mendorong gerobak ke arah horizontal dengan gaya 60 N,
hingga gerobak berpindah sejauh 50 m, Anda melakukan usaha 60 N = 3000 N.m /50 m
terhadap gerobak.
Seperti yang telah kita lihat, dalam SI, usaha diukur dalam N.m. Nama khusus untuk
satuan ini adalah joule (J). 1 J = 1 N.m. Dalam sistem cgs, usaha diukur dalam satuan erg,
dan 1 erg = 1 dyne.cm.
Gaya yang dikerahkan kepada sebuah benda belum tentu menghasilkan usaha.
Sebagai contoh, jika Anda mendorong tembok, Anda tidak melakukan usaha terhadap
tembok tersebut. Anda mungkin menjadi lelah (karena membebaskan energi melalui otot),
namun karena tembok tidak bergerak (s = 0), maka W = 0 . Anda juga tidak melakukan
usaha, jika Anda memindahkan benda dengan mendukung atau memondong benda itu
(gaya Anda vertikal ke atas) dan Anda berjalan horizontal, seperti Gambar 2. Hal ini terjadi
karena θ = 90o, sehingga cos θ = cos 90o = 0, sehingga W = 0 .
Bila Anda membicarakan usaha, perlu Anda perjelas apakah Anda berbicara tentang
usaha yang dilakukan oleh suatu benda, ataukah usaha pada suatu benda. Penting pula
untuk memperjelas apakah usaha tersebut dilakukan oleh sebuah gaya, ataukah oleh gaya
total (beberapa gaya) pada sebuah benda.
Gambar 1.3. Usaha yang dilakukan orang itu sama dengan nol, karena
F tegak lurus dengan d.

9. 4
Gambar 1.4. Untuk contoh: peti 50 kg ditarik sepanjang lantai.
Usaha merupakan transfer energi dari pelaku usaha melalui gaya ke benda yang
menerima usaha. Sedangkan energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha.
Dan transfer energi merupakan perpindahan energi dari suatu sistem ke sistem yang
lain. Jadi transfer energi berarti perpindahan energi dari pelaku usaha melalui gaya ke
benda yang menerima usaha sehingga terjadi perpindahan posisi pada benda yang
menerima usaha. Karena dalam fisika usaha erat hubungannya dengan gaya yang
menyebabkan benda berpindah. Usaha dilakukan pada suatu benda oleh sebuah gaya
hanya bila titik tangkap gaya itu bergerak melewati suatu jarak dan ada komponen
gaya sepanjang lintasan geraknya. Secara matematis ditulis:
cos
.
FsW
sFW



dengan F merupakan komponen gaya konstan yang searah dengan perpindahan, s
adalah perpindahan, ),( sF dan W adalah usaha yang dilakukan pada benda.
Jadi jika:
 s = 0 maka 0cos)0(  FW
Hal ini berarti pelaku usaha tidak melakukan usaha pada benda walaupun sudah
memberikan gaya pada benda itu, karena tidak terjadi perpindahan pada benda
tersebut. Contohnya jika kita mendorong tembok yang kokoh tetapi tidak terjadi
perpindahan pada tembok tersebut dikatakan kita tidak melakukan usaha walaupun
kita memberikan gaya dengan mendorong tembok dan merasa lelah karena
mengeluarkan energi.

0
0 maka 1cos  sehingga FsW 
Hal ini berarti pelaku usaha memberikan gaya pada benda searah dengan arah
perpindahannya. Jadi pelaku usaha dikatakan melakukan usaha karena terjadi
perpindahan pada benda tersebut. Contohnya jika kita mendorong meja dan terjadi
perpindahan dan perubahan posisi pada meja tersebut atau jika kuda menarik

10. 5
gerobak.

0
90 maka 0cos  sehingga 0)0(  FsW
Hal ini berarti pelaku usaha tidak melakukan usaha pada benda walaupun sudah
memberikan gaya pada benda tersebut dan ada perpindahan sepanjang lintasan
geraknya. Hal ini disebabkan gaya yang diberikan pada benda arahnya vertikal
akibat benda yang diangkat ke atas sehingga gayanya tegak lurus dengan arah
perpindahannya. Contohnya jika kita mengangkat buku dan memindahkannya dari
suatu tempat ke tempat yang lain, ada gaya yang diberikan pada buku dan terjadi
perpindahan serta perubahan posisi pada buku tersebut tetapi dikatakan kita tidak
melakukan usaha karena gayanya tegak lurus dengan perpindahannya dan sebagai
akibat dari hasil dot product antara F dan s.
Gambar 1.5. Usaha bernilai nol

0
180 maka 1cos  sehingga FsW 
Hal ini berarti usaha yang dilakukan dari berasal dari benda ke pelaku usaha.
Contohnya jika kita mendorong benda ke atas bidang miring sedangkan benda itu
sendiri bergerak ke bawah sehingga gaya yang diberikan berlawanan arah dengan
arah perpindahan benda.

00
900   maka 0cos  sehingga FsW 
Hal ini berarti jika gaya yang diberikan oleh pelaku usaha tidak searah dengan arah
perpindahan benda, maka komponen gaya yang berpengaruh hanya yang searah
dengan arah perpindahan bendanya.

11. 6
F(N)
Fy
Fx
s
2) Menghitung Usaha dari Grafik
Jika terdapat grafik hubungan antara gaya dan perpindahan, maka usaha yang
dilakukan oleh pelaku usaha melalui gaya sama dengan luas daerah dibawah grafik
gaya terhadap perpindahannya (grafik F – s).
F (N)
s (m)
W = luas daerah dibawah grafik F - s
Jika luas arsir terdapat di atas sumbu s maka usaha bernilai positif, dan jika
berada dibawah sumbu s maka usaha bernilai negatif karena titik acuannya berada di
pusat koordinat.
d. Usaha oleh berbagai gaya.
Usaha termasuk besaran skalar, sehingga usaha yang dilakukan oleh berbagai
gaya pada suatu benda identik dengan jumlah aljabar usaha yang dilakukan oleh tiap-
tiap gaya. Jika usaha yang dilakukan oleh gaya F1 adalah W1, oleh gaya F2 adalah W2,
oleh gaya F3 adalah W3. Secara matematis dapat ditulis :
...321  WWWW
c. Pengertian Energi
Mobil-mobilan elektrik tidak dapat berjalan tanpa adanya baterai. Baterai
adalah sumber energi. Kendaraan bermotor tidak akan berjalan tanpa ada bahan
bakar. Bahan bakar adalah sumber energi. Jika sakelar di rumah dimatikan, alat-
alat listrik yang terhubung dengan sakelar tersebut tidak akan menyala. Hal itu
terjadi karena tidak ada aliran energi yang menghidupkan alat-alat tersebut.
Manusia membutuhkan energi untuk bekerja, bergerak, bernapas, dan

12. 7
mengerjakan banyak hal lainnya. Energi menyebabkan mobil dan motor dapat
berjalan. Pesawat terbang dapat terbang karena adanya energi. Begitu juga kereta
api dapat berjalan cepat karena adanya energi. Energi menyalakan peralatan listrik
di rumah. Energi ada di mana-mana, bahkan, tumbuhan dan hewan membutuhkan
energi untuk tumbuh dan berkembang. Dengan demikian, untuk melakukan usaha,
diperlukan energi. Energi terdapat dalam berbagai bentuk. Kerja kehidupan
bergantung pada kemampuan organisme mengubah energi dari suatu bentuk ke
bentuk lainnya.
Joule adalah satuan SI untuk energi, diambil dari jumlah yang diberikan pada suatu
objek (melalui kerja mekanik) dengan memindahkannya sejauh 1 meter dengan
gaya 1 newton.
Energi ada beberapa bentuk, yaitu sebagai berikut.
• Energi potensial
• Energi kinetik
• Energi kimia
• Energi listrik
• Dan lain-lain
Energi potensial elastisitas, ialah energi yang tersimpan pada benda yang
sedang diregangkan (misalnya, pada karet katapel dan busur panah) atau ditekan
(misalnya, pada per). Makin jauh peregangan dan penekanannya, makin besar
energinya (Lihat Gambar 1.6!).
“Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja) atau
melakukan suatu perubahan.”

13. 8
Gambar 1.6. Anak sedang memanah
Sumber: http://www.pendidikan-anak.com
Bentuk energi lainnya adalah energi kimia. Energi kimia ialah energi yang
terkandung dalam suatu zat (Lihat Gambar 1.7!). Misalnya, makanan memiliki
energi kimia, sehingga orang yang makan akan memiliki energi untuk
beraktivitas. Contoh energi kimia lainnya adalah bensin yang mengandung energi
kimia, sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin.
Gambar 1.7. Energi kimia terkandung dalam makanan
Sumber: http://lailatulfitri27.blogspot.co.id

14. 9

15. 10
Gambar 1.8. Kandungan energi dalam makanan
Sumber: Kemendikbud
Energi listrik ialah energi yang dimiliki muatan listrik dan arus listrik (Lihat
Gambar 1.9!). Energi ini paling banyak digunakan karena mudah diubah menjadi
energi lainnya.
Gambar 1.9. Energi listrik terkandung dalam baterai
Sumber: www.benergi.com
Berdasarkan kegiatan 1.2 dan 1.3, kegiatan tersebut menjelaskan tiga bentuk
energi, yaitu energi potensial, energi kimia dan energi listrik. Asam cuka
menyimpan energi kimia. Energi kimia tersebut dapat berubah menjadi energi
listrik yang mampu menyalakan lampu. Energi listrik kemudian berubah menjadi
energi cahaya. Dengan demikian, energi akan mengalami perubahan bentuk, tetapi

16. 11
energinya sendiri tidak hilang.
Ada berbagai macam energi potensial, antara lain energi potensial gravitasi
(EP). Energi potensial gravitasi bumi, yaitu energi yang dimiliki suatu benda karena
terletak di atas permukaan bumi. Maka semakin tinggi letak suatu benda di atas
permukaan bumi, makin besar energi potensial gravitasinya (Lihat Gambar 1.5!).
Gambar 1.10. Buah jatuh dari pohon
Sumber: cerminhening.wordpress.com
Setiap materi yang berpindah atau bergerak memiliki bentuk energi yang
disebut energi kinetik atau energi gerak. Objek bergerak melakukan kerja dengan
cara menggerakkan benda lain. Pemain biliar menggerakkan tongkat biliar untuk
mendorong bola. Selanjutnya, bola yang bergerak akan menggerakkan bola-bola
lain. Air yang mengalir melalui suatu bendungan akan menggerakkan turbin. Ketika
Anda naik sepeda, kontraksi otot kaki akan mendorong pedal sepeda. Jadi, energi
kinetik dapat disimpulkan sebagai berikut.
Untuk lebih mudah memahami perbedaan energi potensial dan energi
kinetik, perhatikan ketika anak-anak sedang bermain "perosotan". Anak-anak di
arena bermain ini memiliki lebih banyak energi potensial pada saat berada di
puncak “perosotan”(karena pengaruh gravitasi) dibandingkan ketika berada pada
“Energi kinetik adalah bentuk energi ketika suatu materi berpindah atau
bergerak.”

17. 12
dasar “perosotan” (Lihat Gambar 1.11!). Energi kinetik akan diubah menjadi energi
potensial (energi tersimpan) ketika menaiki “perosotan” itu. Energi potensial
diubah menjadi energi kinetik selama meluncur turun.
Gambar 1.11. Anak-anak sedang bermain perosotan, merupakan contoh
perubahan bentuk energi kinetik dan energi potensial
Sumber: http://ardilahsafitri.blogspot.co.id/
Ada berbagai macam bentuk-bentuk energi, tetapi semua tipe energi ini harus
memenuhi berbagai kondisi seperti dapat diubah ke bentuk energi lainnya,
mematuhi hukum konservasi energi, dan menyebabkan perubahan pada benda
bermassa yang dikenai energi tersebut. Bentuk energi yang umum diantaranya
energi kinetik dari benda bergerak, energi radiasi dari cahaya dan radiasi
elektromagnetik, energi potensial yang tersimpan dalam sebuah benda karena
posisinya seperti medan gravitasi, medan listrik atau medan magnet, dan energi
panas yang terdiri dari energi potensial dan kinetik mikroskopik dari gerakan-
gerakan partikel tak beraturan. Beberapa bentuk spesifik dari energi potensial
adalah energi elastis yang disebabkan dari pemanjangan atau deformasi benda
padat dan energi kimia seperti pelepasan panas ketika bahan bakar terbakar.
Ketika sebuah apel yang jatuh bebas atau seorang anak meluncur dari
perosotan juga terjadi peruahan posisi/kedudukan, sehingga benda tersebut akan
memiliki energi kinetik dan energi potensial gravitasi, sehingga mengubah energi
potensial (EP) menjadi energi kinetik (EK):
kEW  Dan pEW 

18. 13
Akan diperoleh persamaan baru :
pk EE 
2112 ppkk EEEE 
1122 pkpk EEEE 
Persamaan ini menunjukkan bahwa jumlah energi potensial dan energi
kinetik benda pada keadaan awal sama dengan jumlah energi potensial dan energi
kinetik keadaan akhir. Jumlah energi potensial dan energi kinetik ini dikenal
dengan “Energi Mekanis” disingkat “Em”.
Dengan tidak memperhitungkan gaya gesek yang terjadi selama apel tersebut jatuh, dapat
disimpulkan bahwa:
“ Energi Mekanis suatu benda selalu konstan”
Pernyataan tersebut dikenal dengan “Hukum Kekekalan Energi Mekanis”
dinyatakan : “Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka energi mekanik
sistem pada posisi apa saja selalu tetap (kekal), artinya energi mekanik sistem pada posisi
akhir sama dengan energi mekanik sistem pada posisi awal”.
Meskipun energi dapat berubah bentuk, tetapi hukum kekekalan energi menyatakan
bahwa total energi pada sebuah sistem hanya berubah jika energi berpindah masuk atau
keluar dari sistem. Hal ini berarti tidak mungkin menciptakan atau memusnahkan energi.
Total energi dari sebuah sistem dapat dihitung dengan menambahkan semua bentuk energi
dalam sistem tersebut. Contoh perpindahan dan transformasi energi adalah pembangkitan
listrik, reaksi kimia, atau menaikkan benda.
1) Usaha dan perubahan energi kinetik
Kita tinjau sebuah benda bermassa m yang sedang begerak pada suatu garis
lurus yang arahnya horizontal dengan kelajuan awal v1. Sebuah gaya konstan F yang
searah dengan arah gerak benda dikerjakan pada benda. Benda berpindah sejauh s dan
kelajuannya menjadi v2.
F V1 V2
s
Maka usaha yang dikerjakan pada benda yaitu:
m m

19. 14
cossFW  dengan 1cos  karena
0
0
Dari GLBB
atvvt  0 sebab vt = v2 dan v0 = v1
t
vv
a
atvv
12
12



 tvvs
t
t
vv
tvs
attvs
12
212
1
2
0
2
1
2
1
2
1






 


jadi
 
 
2
1
2
2
2
1
2
2
12
12
2
1
2
1
2
1
2
1
)(
mvmvW
vvmW
tvv
t
vv
mW
smaW
sFW







 



Karena ruas kiri merupakan besaran energi, maka ruas kanan pun harus merupakan
energi. Energi ini adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak yang disebut
dengan energi kinetik yaitu
2
2
1
mvEK  sehingga:
EKEKEKW  12 (*)
Persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai usaha yang dilakukan oleh resultan gaya
yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi kinetik benda itu.
Dikenal dengan Teorema Usaha-Energi Kinetik. Hanya berlaku jika W adalah usaha
total yang dilakukan oleh setiap gaya yang bekerja pada benda.
Jika usaha positif, W bekerja pada suatu benda, energi kinetik bertambah
sejumlah W. Sebaliknya jika usaha negatif, benda melakukan usaha W, energi kinetik
berkurang sejumlah W. Gaya dorong yang searah perpindahan menghasilkan usaha
positif, karena itu energi kinetik benda bertambah sebesar usaha yang dilakukan oleh
gaya dorong. Sebaliknya, gaya pengereman yang berlawanan arah dengan perpindahan

20. 15
menghasilkan usaha negatif, karena itu energi kinetik benda berkurang sebesar usaha
yang dilakukan oleh gaya pengereman ini.
2) Usaha dan perubahan energi potensial
Sebuah benda diangkat dengan gaya luar dari ketinggian h1 ke ketinggian h2
sehingga terangkat dengan laju konstan dan besar gaya luar sama dengan gaya beratnya
seperti pada gambar berikut :
F h2
h1
mg
Maka
  
 
21
21
12
.
mghmghW
hhmgW
hhmgW
sFW





Karena ruas kiri merupakan besaran energi maka ruas kanan pun merupakan energi.
Energi ini merupakan energi yang dimiliki benda karena kedudukannya yang
dinamakan dengan energi potensial yang besarnya mghEP  sehingga
EPEPEPW  21 (**)
Persamaan tersebut dapat dinyatakan sebagai usaha yang dilakukan oleh
resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan energi potensial
benda itu. Dikenal dengan Teorema Usaha-Energi Potensial.
Jadi energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena kedudukannya
atau energi yang tersimpan yang dihubungkan dengan konfigurasi sistem, misalnya
jarak pisah antara benda dengan bumi. Energi potensial suatu benda selalu diukur
terhadap bidang acuan atau titik acuan tertentu. Energi potensial bidang acuan biasanya
m
m

21. 16
kita tentukan sama dengan nol. Pada dua kedudukan maka kedudukan yang lebih
rendah kita tetapkan sebagai bidang acuan. Jadi energi potensial gravitasi merupakan
energi potensial benda yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi. Contohnya yaitu
sebuah buku yang terletak diatas meja yang memiliki energi potensial dibiarkan jatuh
diatas meja, maka buku dapat melakukan usaha. Buktinya jika kaki kita tertimpa buku
tersebut, maka kaki kita merasa sakit.
3) Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Jika gaya konservatif adalah satu-satunya gaya yang melakukan kerja pada
sebuah sistem, maka usaha yang dilakukan oleh gaya sama dengan pengurangan energi
potensial dan pertambahan energi kinetik sistem sehingga
0

EPEK
EKEPW
Jumlah EK dan EP sistem dinamakan energi mekanik sistem
EM = EK + EP
Jadi jika hanya gaya-gaya konservatif yang melakukan usaha, perubahan energi
mekanik total adalah nol yang dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik,
yaitu
EM = EK + EP = Konstan
Atau jika kita mensubstitusikan persamaan (*) dan (**) maka akan diperoleh
1221 EKEKEPEP 
2211 EKEPEKEP 
2
22
2
11
2
1
2
1
mvmghmvmgh 
21 EMEM 
Gaya konservatif yang bekerja adalah gaya berat pada benda tidak ada gaya luar, maka
berlaku EM1 = EM2 atau EM konstan. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum
Kekekalan Energi Mekanik, yang berbunyi: “ Pada sistem yang terisolasi (pada sistem ini
hanya bekerja gaya berat dan tidak ada gaya luar yang bekerja) selalu berlaku energi
mekanik total sistem konstan.”

22. 17
Penerapan hukum kekekalan energi pada bidang miring
Dari gambar di atas dapat kita analisis bahwa.
 Saat bola berada di atas sebelum menggelinding memiliki energi potensial
awal sebesar awal awalEP mgh
 Bola memiliki energi kinetik awal minimum sebesar 0awalEK 
 Sesaat setelah sampai dilantai bola memiliki energi potensial minimum
0akhirEP 
 Dan bola sesaat setelah sampai dilantai memiliki energi kinetik sebesar
2
1/ 2akhir akhirEK mv
Maka dengan mempergunakan hukum kekekalan energi mekanik, akan
diperoleh kecepatan bola sesaat sampai di lantai, yaitu
2
2
2
0 0 1/ 2
1/ 2
2
2
awal akhir
awal awal akhir akhir
awal akhir
akhir awal
akhir awal
akhir awal
EM EM
EP EK EP EK
mgh mv
mv mgh
v gh
v gh

  
  



4) Penerapan Hukum Kekekalan Energi dalam Konsumsi Sehari-hari
Sunton mengonsumsi 10 gram karbohidrat, dan 10% energinya digunakan latihan
angkat beban 20 kg setinggi 0,5 meter. Jika energi karbohidrat adalah 4
kkalori/gram, 1 kkalori = 4,2 kJ, maka Sunton dapat mengangkat beban sebanyak
... kali.
A. 42
B. 100
C. 168
h

23. 18
D. 420
E. 1680
Kunci Jawaban: C
Sesuai soal, terjadi transformasi energi dari energi kimia menjadi energi potensial
gravitasi (mengangkat beban). Energi kimia makanan yang dimanfaatkan = 10% x 10 g x
4 kkal/g x 4,2 kJ/kkal = 16,8 kJ = 16800 J. Energi untuk mengangkat beban = energi
potensial gravitasi beban = mgh = 20 x 10 x 0,5 = 100 J Maka energi kimia makanan
dapat digunaan untuk mengangkat beban sebanyak: 16800 J dibagi 100 J = 168 kali
Dalam metabolisme glukosa, sebanyak 49% energi disimpan dalam bentuk senyawa
berenergi tinggi, ATP, sedangkan sisanya tidak dapat digunakan untuk keperluan tubuh
beraktivitas. Pernyataan yang tepat tentang proses metabolisme tersebut adalah....
A. Sebayak 51% energi bahan makanan hilang
B. Hukum kekekalan energi dalam proses metabolisme tidak berlaku
C. Energi kimia makanan sebagian disimpan sebagai energi kimia ATP, sebagian
hilang dalam bentuk energi panas dan proses metabolisme
D. Manusia tidak dapat menggunakan energi panas sinar matahari secara langsung
E. Energi pada bahan makanan tidak efisien pengolahannya.
Kunci Jawaban: C
Energi dalam bahan makanan, khususnya karbohidrat tersimpan dalam bentuk ATP
sebanyak 49%, dan sisanya diubah menjadi energi panas dan digunakan untuk proses
pengolahan bahan makanan tersebut.
Edo mengonsumsi 1000 g karbohidrat, dan 10%nya dapat dimanfaatkan menjadi energi
mekanik, digunakan untuk meregangkan pegas dengan konstanta 200 N/m sejauh 40 cm
secara berulang-ulang. Jika kalor yang dihasilkan karbohidrat adalah 4 Kkal/kg, Edo
mampu meregangkan pegas sebanyak .... kali (asumsi 1 = 4,184 Joule).
A. 10 kali
B. 50 kali
C. 100 kali
D. 104 kali
E. 110 kali
Kunci Jawaban: D

24. 19
Hitung jumlah energi dalam Joule untuk jumlah karbohidra yang digunakan untuk
meregangkan pegas, yaitu: 10% x 1000 kg = 100 gr atau 0,1 kg. Jumlah kalori yang
digunakan untuk meregangkan pegas = 0,1 kg x 4 kkal/kg = 0,4 kkal atau 400 kal yang
setara dengan 1673,6 Joule. Selanjutnya hitung E potensial pegas = ½ kx2
diperoleh 16
Joule. Jadi, dengan jumlah energi yang tersedia, maka Edo hanya akan mampu 104 kali.
5) Penerapan Hukum Kekekalan Energi pada Gerak harmonik
Sederhana
1. Energi potensial
Energi potensial bergantung pada posisinya, sehingga diperoleh grafik hubungan
antara posisi terhadap waktu, yang dapat digunakan untuk menentukan nilai energi
potensial dari waktu ke waktu pada gerak harmonik sederhana. Perhatikan gambar
1.12.
 𝑈𝑠 max, ketika simpangannya dititik A dan -A
 𝑈𝑠 = 0, ketika berada dititik x = 0
Gambar 1.12. Energi Potensial
2. Energi kinetik
Energi kinetik bergantung pada kecepatan suatu benda, sehingga diperoleh grafik
kecepatan terhadap waktu yang dapat digunakan untuk menentukan nilai energi
kinetik dari waktu ke waktu pada gerak harmonik sederhana. Perhatikan gambar
1.13.
 𝐾 𝑚𝑎𝑥 terjadi ketika benda pada kecepatan maksimumnya 𝑣 𝑚𝑎𝑥 dan
−𝑣 𝑚𝑎𝑥
 𝐾 = 0, ketika v = 0

25. 20
Gambar 1.13. Energi Kinetik
3. Energi Total
Energi total adalah jumlah energi potensial dan energi kinetik dari gerak
harmonik sederhana, yaitu: E = K + Us
Energi gerak osilasi total bernilai konstan ketika tidak ada gesekan (gesekan
udara diabaikan). Apabila satu jenis energi berkurang, maka energi lain akan
meningkat untuk mempertahankan nilai energi total agar tetap (konstan).
Perhatikan gambar 1.14.
Gambar 1.14. Grafik energi terhadap waktu pada gerak harmonik
sederhana.
Grafik ini memberikan informasi bahwa energi total E berwarna ungu, energi
kinetik K merah, dan energi potensial U biru.
Terdapat beberapa hal yang perlu diingat tentang energi:
 Us max, ketika K = 0. Terjadi ketika benda berada pada simpangan
terjauh dimana benda berhenti sejenak (v = 0)
 Kmax ketika Us = 0. Terjadi saat benda sedang bergerak melalui titik
kesetimbangan (simpangan x = 0) dengan kecepatannya maksimum.
 Etot = Kmax = Umax
d. Sumber Energi
Sumber energi adalah segala sesuatu yang menghasilkan energi. Panas

26. 21
matahari yang digunakan untuk memanaskan air adalah sumber energi. Begitu juga
spiritus yang digunakan sebagai bahan bakar adalah sumber energi. Listrik dan
arang yang dibakar untuk memanaskan setrika merupakan sumber energi juga.
Energi memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia.
Semua aktivitas kehidupan manusia memerlukan energi. Pada zaman prasejarah
sampai awal zaman sejarah, hanya kayu dan batu yang dapat digunakan sebagai
sumber energi untuk keperluan hidup manusia. Sampai saat ini, bahan bakar minyak
bumi dan gas digunakan untuk berbagai keperluan hidup manusia. Gambar 1.15
merupakan persentase berbagai sumber energi yang paling banyak digunakan untuk
kehidupan manusia di Indonesia.
Gambar 1.15. Komposisi sumber energi yang digunakan di Indonesia
Sumber: ESDM
1) Sumber Energi Tak Terbarukan
Energi tak terbarukan yang paling banyak dimanfaatkan adalah minyak
bumi, batu bara, dan gas alam. Ketiganya digunakan dalam kehidupan sehari-hari,
yaitu pada industri, untuk pembangkit listrik, maupun transportasi. Berdasarkan
hasil perhitungan para ahli, minyak bumi akan habis 30 tahun lagi, sedangkan gas
alam akan habis 47 tahun lagi, dan batu bara akan habis 193 tahun lagi.
a) Energi Hasil Tambang Bumi
Minyak bumi, gas, dan batu bara merupakan bahan bakar fosil yang berasal
dari tumbuhan dan hewan-hewan yang terkubur jutaan tahun di dalam bumi. Untuk
mendapatkan minyak bumi, dilakukan penambangan atau eksploitasi ke dalam

27. 22
perut bumi (Lihat Gambar 1.16!).
Gambar 1.16. Beberapa contoh penambangan hasil bumi
Sumber: tribunnews.com, republika.com
b) Energi Nuklir
Energi nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada partikel di dalam
nukleus atom. Partikel nuklir, seperti proton dan neutron, tidak terpecah di dalam
proses reaksi fisi dan fusi. Akan tetapi, kumpulan tersebut memiliki massa yang
lebih rendah daripada ketika berada dalam posisi terpisah. Adanya perbedaan massa
ini maka dibebaskan dalam bentuk energi panas melalui radiasi nuklir (Lihat
Gambar 1.17!).
Gambar 1.17. Beberapa contoh penambangan hasil bumi
Sumber: greeners.co
2) Sumber Energi Terbarukan
Ancaman bahwa sumber energi suatu saat akan habis menyebabkan banyak
ilmuwan berusaha menemukan energi alternatif yang terbarukan atau tidak akan
habis dipakai. Sumber energi terbarukan yang saat ini mulai dikembangkan adalah
biogas dari kotoran ternak, air mengalir, angin, dan panas matahari. Salah satu
sumber energi terbarukan yang saat ini mulai dipelajari agar dapat dikembangkan

28. 23
di Indonesia adalah biogas yang berasal dari sampah biologis.
a) Energi Matahari
Energi surya atau energi matahari adalah energi yang didapat dengan
mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi energi
dalam bentuk lain (Lihat Gambar 1.18!). Matahari merupakan sumber utama energi.
Energi matahari dapat digunakan secara langsung maupun diubah ke bentuk energi
lain .
Gambar 1.18. Energi matahari ditangkap pada panel–panel solar sel untuk
diubah menjadi energi listrik
Sumber: environment-indonesia.com
b) Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit yang
mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi
listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini disebut hidroelektrik.
Gambar 1.19. Prinsip kerja PLTA di bendungan
Sumber: asharemore.blogspot.com

29. 24
Komponen pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan
ke turbin yang digerakkan oleh energi kinetik dari air (Lihat Gambar 1.19!).
Namun, secara luas pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari
sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga pembangkit listrik yang
menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak.
c) Energi Angin
Energi angin memanfaatkan tenaga angin dengan menggunakan kincir
angin untuk diubah menjadi energi listrik atau bentuk energi lainnya (Lihat Gambar
1.20!). Umumnya, digunakan dalam ladang angin dalam skala besar untuk
menyediakan listrik di lokasi yang terisolir.
Gambar 1.20. Kincir angin ini mengubah energi kinetik angin untuk
memutar generator listrik
Sumber: http://mediatataruang.com
d) Energi Tidal
Energi tidal merupakan energi yang memanfaatkan pasang surutnya air
yang sering disebut juga sebagai energi pasang surut. Jika dibandingkan dengan
energi angin dan energi matahari, energi tidal memiliki sejumlah keunggulan.
Keunggulan tersebut antara lain memiliki aliran energi yang lebih pasti/mudah
diprediksi, lebih hemat ruang, dan tidak membutuhkan teknologi konversi yang
rumit. Kelemahan energi ini adalah membutuhkan alat konversi yang Andal yang
mampu bertahan dengan kondisi lingkungan laut yang keras karena tingginya
tingkat korosi dan kuatnya arus laut (Lihat Gambar 1.21!).

30. 25
Gambar 1.21. Prinsip kerja pembangkit listrik dari energi tidal
Sumber: id.pinterest.com
e. Transformasi Energi dalam Sel
Pada makhluk hidup heterotrof (makhluk hidup yang memanfaatkan sumber
makanan organik/makhluk hidup yang tidak mampu mengubah 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 panas dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas
makhluk hidup tersebut. Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang
terdapat di dalam sel. Transformasi energi dalam sel terjadi dengan cara sebagai
berikut.
1) Transformasi Energi oleh Klorofil
Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan
yang disebut kloroplas (Reece, dkk, 2008). Klorofil berfungsi dalam fotosintesis.
Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan
proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O
menjadi glukosa. Selain menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa, hasil
reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk
beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas (Lihat Gambar 1.22.!).

31. 26
Gambar 1.22. Prinsip kerja transformasi energi pada klorofil
Sumber: : http://slideplayer.com
Jadi, energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya 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. Akibatnya energi yang terdapat pada tumbuhan
berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya 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 (Lihat Gambar 1.23.!). Di dalam mitokondria, energi kimia
digunakan untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak. Mitokondria banyak
terdapat pada sel otot makhluk hidup dan sel saraf.
Gambar 1.23. Prinsip kerja transformasi energi pada mitokondria
Sumber: : ciclodekrebsntic.blogspot.com

32. 27
3) Metabolisme Sel
Metabolisme adalah proses kimia yang terjadi di dalam tubuh sel makhluk
hidup. Metabolisme disebut reaksi enzimatis karena metabolisme terjadi selalu
menggunakan katalisator enzim. Metabolisme terdiri atas reaksi pembentukan/
sintesis/anabolisme seperti fotosintesis dan reaksi penguraian/katabolisme seperti
respirasi (Lihat Gambar 1.24.!). Enzim mengarahkan aliran materi melalui jalur-
jalur metabolisme dengan cara mempercepat tahapan reaksi secara selektif.
Gambar 1.24. Peristiwa metabolisme, anabolisme, dan katabolisme
Sumber: nature.com
5) Fotosintesis
Fotosintesis merupakan perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
dalam bentuk glukosa. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki
spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah, dan ultra ungu tidak
digunakan dalam fotosintesis.
“Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam
tubuh makhluk hidup.”

33. 28
Pada proses fotosintesis yang terjadi dalam daun, terjadi reaksi kimia antara
senyawa air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) dibantu oleh cahaya matahari yang
diserap oleh klorofil menghasilkan oksigen (O2) dan senyawa glukosa (C6H12O6).
Glukosa adalah makanan bagi tumbuhan. Oksigen yang dihasilkan pada proses
fotosintesis sangat dibutuhkan oleh manusia dan hewan.
5) Respirasi
Respirasi, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat
sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi,
dihasilkan energi kimia untuk kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme),
gerak, dan pertumbuhan.
Contoh
Respirasi pada glukosa, reaksi sederhananya
𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 𝑂2 → 6𝐶𝑂2 + 6𝐻2 𝑂 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖. (𝑔𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑎)
Zat gizi makanan mengandung energi kimia yang dapat diubah menjadi
energi panas atau energi bentuk lain. Sebagian energi ini digunakan untuk
mempertahankan suhu tubuh. Saat Anda sedang kedinginan, Anda akan menggigil
untuk mempercepat metabolisme tubuh sehingga suhu tubuh tetap terjaga. Setiap
makanan kemasan harus tercantum kandungan energinya.
“Respirasi ialah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan
dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan
menggunakan oksigen.”

34. 29
Gambar 1.25. Produsen makanan kemasan diharuskan mencantumkan kandungan
energi yang terdapat pada makanan itu.
Sumber: http://www.innovamei.com
Aktivitas 1.1 Bagaimana cara menyelidiki pentingnya energi
Apa yang harus Anda lakukan?
1. Di pagi hari, minumlah segelas susu dan makanlah sarapan Anda.
2. Ambillah sepasang kaos kaki yang kotor, sepasang baju kotor, dan cucilah
tanpa menggunakan mesin cuci.
3. Jemurlah cucian di bawah terik matahari.
4. Apakah yang Anda rasakan setelah sarapan? Apa yang Anda rasakan setelah
mencuci baju? Apa yang Anda amati pada baju yang dijemur? Catatlah
semua yang Anda rasakan untuk setiap kegiatan tersebut.
5. Energi apa saja yang dapat Anda ketahui dari peristiwa mulai sarapan,
sampai cucian Anda kering?
Bandingkan dan Simpulkan
Bandingkan hasil pengamatan Anda dengan hasil pengamatan teman Anda.
Apakah terdapat perbedaan? Mengapa demikian? Coba diskusikan.
Aktivitas 1.2 Bagaimana cara menyelidiki energi potensial
Apa yang Menentukan Besarnya Energi Potensial?
Tujuan: menentukan faktor-faktor yang memengaruhi besarnya energi potensial.

35. 30
Apa yang perlu disiapkan?
1. Penggaris panjang
2. Katapel
3. Batu
4. Meja
Lakukan langkah-langkah berikut.
1. Ambil sebuah katapel, kemudian letakkan batu pada tempatnya.
2. Tarik karet katapel sejauh 10 cm dari keadaan semula. Lepaskan pegangan
pada batu, sehingga batu terlempar ke depan (perhatikan di depan Anda agar
tidak membahayakan orang lain) (Lihat Gambar 1.18!)
Gambar 1.18. Anak menarik karet katapel
Sumber: http://serambigurukelas.blogspot.co.id
3. Berapa jauh batu terlempar dari awalnya? Coba ukur. Isikan dalam tabel
yang telah dibuat.
4. Ulangi langkah nomor 2 beberapa kali dengan jarak tarikan karet katapel
yang berbeda-beda. Isikan pada tabel.
5. Ulangi langkah nomor 2 beberapa kali dengan ukuran batu yang berbeda-
beda. Isikan pada tabel.
6. Tulis dan simpulkan hasil percobaan Anda.
Akibat kedudukan dan ukuran batu terhadap keadaan setimbang, maka batu
mampu melakukan kerja atau memiliki energi. Energi yang diperoleh karena lokasi
atau kedudukannya tersebut dinamakan energi potensial. Contoh lain, air dalam
bendungan menyimpan energi potensial karena ketinggiannya. Dengan demikian,
dapat disimpulkan tentang energi potensial sebagai berikut.

36. 31
Benda yang diletakkan di atas meja memiliki energi potensial gravitasi.
Karena energi potensial gravitasi inilah, benda dapat bergerak dari meja ke tanah.
Batu di katapel mendapat energi saat karet katapel diregangkan. Energi potensial
itulah yang mendorong batu terlempar dari katapel.
Aktivitas 1.3 Bagaimana cara menyelidiki hubungan antara energi
kimia dan energi listrik
Aktivitas Kelompok
Adakah hubungan antara energi kimia dan energi listrik?
Apa yang harus disiapkan?
1. Asam cuka.
2. Kawat tembaga dan lembaran seng.
3. Lampu LED dan kabel listrik.
4. Gelas kimia.
Lakukan langkah-langkah berikut.
1. Tuangkan asam cuka ke dalam gelas kimia.
Gambar 1.19. Larutan cuka dengan kabel yang dihubungkan ke lampu
“Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu materi karena lokasi atau
tempatnya.”

37. 32
LED
Sumber: http://arekgresik.net
2. Pasang salah satu ujung kabel listrik pada tembaga, ujung lain ke lampu,
kawat lain dipasang ke seng, dan ujung lain ke lampu (lihat Gambar 1.19!).
3. Celupkan tembaga dan seng bersama-sama ke dalam asam cuka.
4. Catat apa yang terjadi. Kesimpulan apa yang Anda dapatkan dari percobaan
tersebut?
Mari Kita Cari Tahu
Apakah perbedaan energi terbarukan dan tak terbarukan?
1. Amati perbedaan spiritus dan panas matahari sebagai sumber energi untuk
memanaskan air. Manakah yang dapat habis dan manakah yang tidak
dapat habis? Coba jelaskan.
2. Amati perbedaan antara angin yang memutar kincir dari kertas dan batu
baterai yang menggerakkan kipas angin. Manakah sumber energi yang
dapat habis? (Lihat Gambar 1.26!)
Gambar 1.26. Kincir dari kertas yang berputar dan kipas angin
Sumber: http://antiquesansedan.blogspot.co.id
3. Spiritus dan batu baterai adalah sumber energi yang tak terbarukan,
sedangkan matahari dan angin adalah energi yang terbarukan. Apa arti
kedua jenis energi tersebut?
4. Tuliskan kesimpulan dari hasil pengamatan Anda. Kemudian, diskusikan
dengan teman Anda.
Latihan Soal

38. 33
Sebuah kelapa yang massanya 2 kg jatuh dari pohon dengan ketinggian 10 m di atas tanah
(A). Jika diketahui g = 10 m/s2
, maka hitunglah kecepatan buah kelapa ketika mencapai
tanah (B) dan kecepatan buah kelapa ketika berada di tengah antara tinggi pohon kelapa
semula dan tanah (C) !
Diketahui : m= 2 kg
g = 10 m/s2
h = 10 m
Ditanyakan : a. v akhir = ....?
Jawab :
EmA = EmB
1/2mva
2
+ m g ha = 1/2mvb
2
+ m g hb
0 + 2 . 10 . 10 = ½ 2 vb
2
+ 0
200 = vb
2
vb = √200 =10√2 m/s
1. Tugas Terstruktur/Latihan
Lakukanlah kunjungan dan wawancara berkaitan dengan salah satu sumber
energi utama yang digunakan di kota tempat tinggal Anda, misalnya kunjungan ke
PLN, PLTA, atau semisalnya. Kemudian jelaskan mekanisme bagaimana sumber
energi tersebut diperoleh, bagaimana cara menghemat penggunaan sumber energi
tersebut, dan apakah dampaknya terhadap lingkungan dan aspek biologis. Buatlah
dalam bentuk makalah.
Rubrik penilaian
Supaya tugas yang Anda kerjakan menjadi terarah dan Anda dapat menyelesaikan tugas
tersebut dengan baik, maka gunakanlah rubrik penilaian berikut untuk mengukur
keberhasilan Anda dalam memahami materi.
Tugas No. Aspek penialaian Bobot
1. Judul makalah 10%
Data primer hasil kunjungan 30%
Pendahuluan (latar belakang, tujuan, dll) 10%
Metode penelitian 10%
Hasil dan pembahasan 30%

39. 34
Kesimpulan dan Rekomendasi 10%
Total 100%
Sumber Energi Geotermal, Bagaimanakah Peluang dan Tantangan
Penerapannya
Indonesia dikenal sebagai negara nomor satu penghasil sumber energi
geotermal terbesar di Dunia. Hal tersebut didukung oleh letak indonesia yang
berada di daerah ring of fire. 127 gunung merapi aktif membentang dari Sabang
hingga Merauke.
Sayangnya, sumber energi utama yang telah dikembangkan saat ini masih
berfokus pada sumber energi air sebagaimana teknologi yang telah dikembangkan
dan warisan Jaman Belanda dulu. Sumber energi geotermal ini dihasilkan dari
panas Bumi yang keluar melalui lubang-lubang tanah secara alami akibat tekanan
dari perut Bumi.
Jika anda sebagai seorang insinyur, bagaimanakah anda merancang teknologi
untuk memanfaatkan sumber energi geotermal tersebut? Perubahan energi apakah
yang terjadi dalam proses konversi energi geotermal tersebut?

40. 35
Hal-hal apakah yang perlu dipertimbangkan dalam aspek keselamatan
sehingga energi tersebut dapat dimanfaatkan secara massal?
Berapakah potensi ekonomi yang dapat diperoleh dari pemanfaatan geotermal
tersebut?
Hal-hal apakah yang hingga saat ini belum dan telah dikembangkan oleh
pemerintah kita terkait pemanfaatan sumber energi geotermal?