MAKALAH
KONSEP DASAR IPA DI SD
BAB ENERGI
Makalah ini ditujukan untuk memenuhi Tugas
Mata Kuliah Konsep Dasar IPA di SD
Disusun Oleh:
1. Anas Setiaji / 1401414074 / 1B
2. Puput Ariyani/1401414296 / 1B
3. Restuta Anugrahaeni Wigati/1401414084/1B
4. Rizkyana Amalia Devi/1401414095/1B
5. Warsini/1401414063/1B
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
FAKULTAS ILMU PENDIDIKAN
PROGRAM S1 PGSD
Kampus Kemandungan Jalan Kol. Sugiono PO BOX 17 Tegal
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji dan syukur, penulis persembahkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya. Oleh karena itu, penulis berhasil menyusun sebuah Makalah Konsep Dasar IPA di SD tentang Bab Energi.
Maksud dan tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Konsep Dasar IPA di SD.
Pada kesempatan kali ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada Bpk. Ari Pristianto Nugroho, S. Pd. Selaku Dosen Pengampu mata kuliah konsep dasar IPA di SD. Tak lupa juga penulis berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan makalah ini. Harapan penulis semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca.
Tegal, September 2014 | ||
Penulis |
DAFTAR ISI
Halaman Judul....................................................................................................... 1
Kata Pengantar...................................................................................................... 2
Daftar Isi............................................................................................................... 3
Bab I Pendahuluan................................................................................................
A. Latar Belakang.......................................................................................... 4
B. Rumusan Masalah..................................................................................... 5
C. Tujuan Penulisan....................................................................................... 5
D. Manfaat Penulisan..................................................................................... 5
Bab II Pembahasan...............................................................................................
A. Pengertian Energi...................................................................................... 6
B. Bentuk-bentuk Energi............................................................................... 6
C. Perubahan Bentuk Energi.......................................................................... 11
D. Hubungan Usaha dan energi..................................................................... 12
E. Energi Untuk Kehidupan Manusia............................................................ 13
Bab III Penutup....................................................................................................
A. Kesimpulan................................................................................................ 17
B. Saran.......................................................................................................... 17
Daftar Pustaka....................................................................................................... 18
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi merupakan kebutuhan pokok yang esensial bagi perikehidupan manusia. Manusia hidup memerlukan energi. Energi tidak saja digunakan untuk menggerakkan sistem yang ada dalam tubuhnya seperti peredaran darah, dan pencernaan makanan. Energi dibutuhkan oleh manusia bahkan oleh semua makhluk hidup dalam upayanya mempertahankan kehidupan mencari makan dan berkembang biak.
Manusia tidaklah sekedar ingin mempertahankan hidupnya. Ia menghendaki sesuatu yang lebih dari itu. Manusia ingin dapat terbang seperti burung, ingin mempunyai baju yang bagus, ingin dapat bergerak baik di darat, air maupun di angkasa. Manusia mempunyai keinginan yang tak terbatas, dan itu semua membutuhkan energi.
Kebutuhan dunia masa kini masih banyak bergantung pada energi fosil, seperti minyak bumi. Kita mengetahui bahwa sumber daya minyak bumi tak dapat diperbaharui. Oleh karena itu, dalam topik energi kali ini dibicarakan juga tentang kemungkinan memanfaatkan energi surya untuk kehidupan sehari-hari, diperkenalkan pula prinsip kerja PLTN sebagai sumber energi alternatif.
Semua subtopik disajikan dalam bentuk konsep dasar contoh-contoh yang sederhana dengan harapan akan mudah diserap sehingga calon guru SD mempunyai wawasan yang cukup meluas dan mendasar tentang energi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
B. Rumusan Masalah
Dalam penulisan Makalah Konsep Dasar IPA di SD Bab Energi penulis memiliki rumusan masalah yang digunakan dalam penyusunan makalah tersebut. Adapun rumusan masah dalam proses penyusunan makalah ini antara lain:
1. Apakah Energi Itu?
2. Apa sajakah bentuk-bentuk Energi?
3. Bagaimana perubahan bentuk energi?
4. Apa sajakah pemanfaatan energi untuk kehidupan manusia?
Rumusan masalah yang telah tersebut pada bagian atas diharapkan dapat menjadi patokan penulis dalam meyusun makalah Konsep Dasar IPA di SD Bab Energi.
C. Tujuan Penulisan
Melalui makalah Konsep Dasar IPA di SD Bab Energi, diharapkan mahasiswa PGSD memilki kemampuan untuk menjelaskan konsep dasar serta memberikan contoh-contoh tentang:
1. Berbagai bentuk energi serta perubahan dari satu bentuk ke bentuk yang lain;
2. Memahami Hukum-hukum yang terkait dengan energi
3. Energi dalam kehidupan manusia meliputi pemanfaatan energi surya, pembangkit listrik tenaga nuklir.
D. Manfaat Penulisan
Melalui makalah Konsep Dasar IPA di SD Bab Energi, diharapkan dapat memberikan kegunaan kepada pembaca maupun penulis. Adapun manfaat yang terdapat dalam makalah ini adalah:
1. Dapat mendefinisikan arti energi
2. Memahami bentuk-bentuk energi
3. Memahami perubahan bentuk energi
4. Memahami Pemanfaatan Energi dalam Kehidupan Manusia
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Energi
Suatu benda dikatakan memiliki energi jika ia dapat melakukan kerja. Air terjun misalnya, dapat dikatakan memiliki energi karena ia dapat memutar turbin. Bola yang menggelinding memiliki energi bila ia menabrak pot bunga, pot itu jatuh. Cahaya matahari memiliki energi, ia dapat menguapkan air laut atau mengeringkan pakaian. Bensin memiliki energi karena pembakaran bensin dapat menggerakkan mesin mobil. Jadi Energi adalah sesuatu yang dapat menyebabkan benda dapat melakukan kerja. Satuan energi dalam Sistem Internasional (SI) adalah joule (J). Satuan energi dalam sistem yang lain adalah kalori, erg, dan kWh (kilo watt hours). Kesetaraan joule dengan kalor adalah sebagai berikut. 1 kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori.
B. Bentuk-bentuk Energi
Energi terdapat dalam berbagai bentuk dalam mekanika dikelompokkan menjadi dua yaitu: Energi Kinetik dan Energi Potensial.
a. Energi Kinetik
Energi Kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Energi Kinetik dapat berupa gerakan gelombang, molekul molekul, benda, zat dan objek. Besarnya tergantung dari massa dan kecepatan benda itu bergerak.
Termasuk energi kinetik adalah :
Energi Angin
Angin adalah udara yang bergerak. Kita dapat memanfaatkan angin untuk berlayar, memutar baling-baling dan sebagainya.
Energi Gelombang Laut
Gelombang laut mengadung energi yang besar karena dapt memecahkan batu karang, menghempaskan kapal. Sampai sekarang energi gelombang banyak dimanfaatkan oleh orang.
Energi Suara
Suara adalah suatu gelombang juga. Gelombang suara merambat melalui zat perantara misalnya udara, air, zat padat. Gelombang suara membawa energi karena ia dapat memecahkan kaca jendela, misalnya dari suatu ledakan petasan yang besar.
Energi Cahaya
Cahaya adalah suatu gelombang atau materi yang bergerak dari sumber cahaya. Cahaya matahari dapat kita manfaatkan energinya untuk mengeringkan pakaian, membunuh kuman-kuman, bahkan dapat digunakan untuk mengadakan energi listrik.
Energi Panas
Energi panas benda, sebanding dengan getaran partikel dalam suatu materi. Jumlah panas yang memiliki suatu benda adalah jumlah energi kinetik dari semua pertikel yang bergerak dalam benda. Energi panas adalah sutu bentuk energi. Energi panas dapat melakukan usaha, misalnya meleburkan besi, dan mendidihkan air.
Besarnya Energi Kinetik yang dimiliki oleh suatu benda dapat dirumuskan sebagai berikut:
Benda yang bergerak dengan berotasi memiliki energi kinetik, adapun besarnya energi kinetik yang dimiliki benda yang berotasi adalah:
b. Energi Potensial
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda pada suatu tempat (kedudukan) tertentu. Dari kedudukan atau tempat itu ia dapat melakukan usaha. Oleh karena itu energi potensial disebut juga energi tenaga tempat. Sebagimana contohnya adalah sebuah bola diangkat ke atas kemudian dilepaskan maka bola akan jatuh lagi ke bawah (kedudukan semula). Jadi bola yang telah diangkat ke atas tadi juga memiliki energi potensial. Energi potensial dapat berupa energi yang tersimpan dan energi posisi – energi gravitasi.
Termasuk Energi potensial adalah:
Energi Kimia
Energi yang tersimpan dalam ikatan atom dan molekul. Biomassa, minyak bumi, gas alam, dan batu bara adalah contoh-contoh energi kima yang tersimpan. Energi kimia diubah menjadi energi panas ketika kita membakar kayu di perapian atau membakar bensin di mesin mobil.
Energi Mekanik
Energi yang tersimpan dalam objek dengan tegangan. Pegas yang ditekan dan karet yang diregangkan adalah contoh-contoh energi mekanik yang tersimpan.
Energi Nuklir
Energi yang tersimpan dalam inti atom – energi yang menjaga inti tetap bersatu. Sangat besar jumlah energi yang dapat dilepaskan ketika inti digabungkan atau dibelah. Pembangkit listrik tenaga nuklir membelah inti atom uranium dalam sebuah proses yang disebut fisi. Matahari menggabungkan inti atom hidrogen dalam proses yang disebut fusi.
Energi Gravitasi
Energi yang tersimpan dalam objek yang tinggi. Makin tinggi dan berat suatu objek, semakin banyak pula energi gravitasi yang tersimpan. Ketika anda menaiki sebuah menuruni bukit curam dan mendapatkan kecepatan, energi gravitasi sedang diubah menjadi energi gerak. Tenaga air adalah contoh lain dari energi gravitasi, dimana bendungan mengumpulkan air dan menjadikaknnya reservoir.
Energi Listrik
Apa yang disimpan dalam sebuah baterai, dan dapat digunakan untuk menyalakan sebuah telepon genggam atau menyalakan sebuah mobil. Energi listrik dibawa oleh partikel super kecil yang bernama elektron, biasanya bergerak melalui kawat. Petir adalah sebuah contoh energi listrik di alam yang begitu kuat.
Besarnya Energi Potensial yang dimiliki oleh suatu benda dapat dirumuskan sebagai berikut:
C. Perubahan Bentuk Energi
Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat melihat berbagai peristiwa perubahan bentuk energi, misalnya cahaya matahari diserap oleh tumbuhan yang digunakannya sebagai tenaga untuk tumbuh atau (untuk membentuk karbohidrat) melalui proses fotosintesis menjadi energi kimia.
Apabila kita membutuhkan panas untuk memasak kita dapat menjalankan kompor listrik. Dalam hal ini energi listrik berubah menjadi energi panas.
Apabila kita telusuri secara cermat peristiwa-peristiwa perubahan bentuk energi maka kita akan sampai pada suatu kesimpulan bahwa energi tidak ada yang hilang. Ia seolah olah menghilang tetapi sebenarnya berubah bentuk.
Pada tahun 1843 Joule membuat pernyataan penting tentang hal tersebut, yaitu:
“Energi tidak dapat dibentuk maupun dimusnahkan. Energi dapat berubah-ubah bentuknya, oleh karena itu jumlah energi di alam semesta selalu tetap”
Pernyataan di atas sekarang kita anggap sebagi hukum, hukum ini disebut dengan “Hukum Kekekalan Energi”.
Secara umum besarnya energi diberi simbol W (work atau usaha). Satuan energi diberi nama Joule. 1 joule adalah besarnya energi untuk melakukan kerja dengan gaya 1 newton, memindakan suatu titik (benda) sejauh 1 meter. Besarnya energi dapat dijabarkan dengan besarnya gaya yang bekerja (F) dan jarak yang ditempuh (s).
Jadi besarnya Usaha yang dilakukan benda dapat dirumuskan sebagai berikut:
Apabila satuan gayanya adalah dyne dan satuan jaraknya adalah cm (sistem cgs) maka besarnya energi adalah Erg.
| Jadi 1 Erg = 1 dyne . 1cm 1 Joule = 107 Erg |
| 1 kalori = 4,184 Joule ( 1 Kalori =4184 Joule = 4,184 k Joule = 1000 kalori |
D. Hubungan Usaha dan Energi
· Hubungan Usaha dengan Energi Kinetik
Usaha menghasilkan perubahan energi kinetik. Hal ini dapat dinyatakan pada persamaan berikut:
· Hubungan Usaha dengan Energi Potensial
Hubungan usaha dengan energi potensial dapat dirumuskan sebagai berikut:
E. Energi Untuk Kehidupan Manusia
Contoh penggunaan energi dalam kehidupan manusia antara lain:
1. Makanan sebagai Sumber Energi bagi Tubuh Manusia
Semua makhluk hidup termasuk manusia memerlukan energi. Energi itu digunakan untuk:
a. Menggerakkan sistem organ yang ada dalam tubuhnya misalnya mengalirkan darah,
b. Untuk mempertahankan kelestarian hidupnya, misalnya mencari makan dan berkembang biak,
c. Khusunya untuk manusia, ialah untuk memenuhi keperluan hidupnya misalna berkendaraan, terbang ke negara lain atau ke luar angkasa, berlayar, membuat baju bagus.
Energi dalam tubuh manusia bersumber dari makanan. Kalau kita teliti makanan manusia terdiri dari tumbuhan, misalnya buah-buahan, sayuran, umbi atau biji-bijian, dan dari hewan berupa daging, telur, dan susu. Namun makanan hewan kalau kita telusuri berasal dari tumbuhan juga yaitu tumbuhan yang dimakan hewan tadi. Sedangkan tumbuhan memperoleh energi dari matahari. Tumbuhan dapat menyerap langsung cahaya matahari ke dalam tubuhnya melalui proses fotosintesis.
Dalam tubuh manusia karbohidrat mengalami dekomposisi dalam proses pencernaan makanan dan kembalilah menjadi karbondioksida dan air dengan mengeluarkan sejumlah energi.
Untuk keperluan itu manusia perlu menghirup oksigen dari udara. Energi yang timbul dapat digunakan untuk kerja atau ditransfer dalam bentuk energi kiia yang lain misalnya dalam protein dan lemak.
Sebagai gambaran yang dihasilkan karbohidrat, protein dan lemak yang dicernakan dalam tubuh adalah sebagai berikut:
Adapun kebutuhan energi manusia dewasa rata-rata perhari adalah:
2. Energi Surya sebagai Sumber Panas
Nenek moyang kita telah banyak memanfaatkan energi surya sebagai sumber panas. Mereka mengeringkan daging dengan menjemurnya diterik matahari sebagai upaya pengawetan makanan. Mereka juga membuat ikan asin, mengeringkan kayu bakar, menjemur pakaian, menjemur padi, dan sebagainya.
Berikut adalah beberapa contoh upaya manusia masa kini dalam memanfaatkan energi cahaya matahari yang murah tanpa polusi.
a) Kompor matahari
Alat ini menggunakan prinsip cermin cekung untuk mengumpulkan cahaya. Panas yang terpusat ditampung dengan lempengan logam yang agak tebal. Logam ini menjadi panas sekali, dapat digunakan untuk menggoreng telor atau merebus air.
b) Tanur matahari
Tanur matahari tercipta dengan kombinasi antara cermin datar dan cermin cekung. Cermin datar berfungsi untuk mementulkan cahaya matahari ke arah suatu cermin cekung yang besar. Karena jumlah cahaya yang datang ke cermin cekung banyak maka panas yang ditimbulkan oleh cahaya yang terfokus itupun menjadi besar pula, dapat mencapai 20000C. Oleh karena itu alat ini disebut tanur, karena dengan panas setinggi itu dapat melebur besi.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Air
Air danau meskipun dalam keadaan diam, ia mengandung energi potensial gravitasi. Semakin tinggi letak danau itu semakin besar pula kandungan energi yang ada di dalamnya.Berikut adalah bagan yang menunjukan prinsip kerja PLTA.
a) Air danau diterjunkan melalui terowongan. Terowongan hampir vertikal dan jauhnya lebih dari 100 meter. Dengan demikian akan terjadi percepatan dari gravitasi bumi.
b) Ujung terowongan itu dimasukkan ke dalam turbin air. Poros turbin ini bergandengan dengan poros suatu dinamo pembangkit listrik.
c) Listrik yang dihasilkan dari dinamo yang digerakkan melalui poros turbin tadi ditampung ke gardu listrik yang berisi transformator, yaitu alat untuk mengatur tegangan listrik.
d) Dari gardu listrik, listri dengan tegangan tinggi tertentu disalurkan ke gardu kota. Gardu kota mengubah tegangan listrik sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan konsumen.
e) Air yang telah “diperas” energinya tadi masih dapat dimanfaatkan sebagai irigasi untuk persawahan.
4. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
Salah satu alternatif untuk memperoleh energi bagi kebutuhan manusia adalah melalui Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). PLTN memberikan keuntungan yang sangat besar. Sebagai ilustrasi, 1 gram 235U dapat menghasilkan energi sebesar 80 Juta kj. Bandingkan dengan hasil pembakaran 1 gram batubara yang dapat mengeluarkan energi sebesar 30 kj. Kalau kita hitung maka bandingannya adalah 1 gram 235U sebanding dengan 2,7 ton batubara. Adapun prinsip kerja PLTN dapat diikuti melalui bagan berikut:
a) Reaktor nuklir, terdiri dari ruang yang berdinding beon yang tebal. Dalam ruang itu terdapat bahan bakar nuklir berupa uranium dan plutonium. Bahan bakar radio aktif ini direaksikan dengan netron melalui suatu tembakan. Intensitas reaksi dapat dikendalikan melalui batang batang pengontrol 1, 2, 3. Panas yang dihasilkan dialirkan melalui zat alir panas, misalnya karbondioksida. Gas CO2yang telah mendapat panas dari reaktor dialirkan ke B, suatu instalasi penukar panas. CO2 yang telah dingin dialirkan kembali ke reaktor.
b) Dalam instalasi penukaran panas B, panas digunakan untuk menguapkan air. Uap air yang terjadi digunakan untuk menggerakkan turbin uap C. Uap air yang telah kehilangan panas dikembalikan ke ruang B.
c) Adalah turbin uap. Karena tekanan uap air, turbin berputar. Poros turbin dihubungkan dengan poros dinamo pembangkit listrik, D.
d) Dinamo D menghasilka listrik tegangan tinggi, setelah diatur gardu transformator E, kemudian dialirkan ke gardu-gardu kota yang memerlukan.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Tanpa energi yang diciptakan Tuhan tidak akan ada kehidupan. Matahari, angin, sungai, dan bahkan alam ini tidak akan ada Usaha yang dimaksud dalam definisi ini adalah segala sesuatu yang berkaitan dengan perubahan. Misalnya perubahan posisi atau gerak, perubahan bentuk perubahan wujud. Dalam berbagai perubahan tersebut energi turut mengalami perubahan bentuk tetapi tidak hilang atau berkurang.Bentuk bentuk energi yang dikenal adalah energi pada benda yang bergerak, energi potensial yang dimiliki oleh benda karena kedudukannya sendiri.
B. Saran
Penggunaan energi yang berlebih dapat menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan. Misalnya penggunaan energi nuklir. Penggunaan nuklir dapat menimbulkan radiasi terhadap wilayah dimana nuklir itu dikembangkan. Oleh sebab itu dalam kehidupan sehari hari kita perlu bijak dalam penggunaan energi untuk kehidupan serta aktivitas sehari hari.
DAFTAR PUSTAKA
Hendro Darmodjo.1993. Pendidikan IPA 1. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan
Ni Ketut Lasmi. 2012. Seri Pendalaman Materi Fisika. Bandung: Esis.
http://wiki.openthinklabs.com/science-corner/pengenalan-energi-untuk-anak/apa-ituenergi/bentuk-bentuk-energi-dasar
