1. RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
( RPP )
Nama Sekolah : SMAK PENABUR GS
Mata Pelajaran : FISIKA
Kelas / Semester : XI (Sebelas) / Ganjil
Jumlah Pertemuan : 6 pertemuan
Program : IPA
Standar Kompetensi :
1. Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika
benda titik.
Kompetensi Dasar
1.6 Menerapkan hukum kekekalan energi mekanik untuk menganalisis
gerak dalam kehidupan sehari-hari.
I. Indikator
1 Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya, dan
perpindahan
2 Menghitung besar energi potensial (gravitasi dan
pegas) dan energi kinetik
3 Menganalisis hubungan antara usaha dan energi
kinetik
4 Menganalisis hubungan antara usaha dengan energi
potensial
5 Merumuskan bentuk hukum kekekalan energi
mekanik.
II. Materi Ajar : Hukum Kekekalan Energi Mekanik (HKEM)
III.Alokasi Waktu : 6 x 45’
IV. Metode Pembelajaran
1. Model : - Direct Instruction (DI)
- Cooperative Learning
2. Metode : - Diskusi kelompok
- Observasi
- Eksperimen
- Ceramah
V. Kegiatan Pembelajaran
Pertemuan I
Indikator 1 : Mendeskripsikan hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan
KEGIATAN TATAP MUKA
D. Materi Pembelajaran : Usaha dan Energi
E. Metode Pembelajaran : Ceramah dan Diskusi
F. Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran
No Kegiatan Alokasi
Waktu
Metode

2. 1 Pembukaan
 Mengabsen siswa
 Menginformasikan tentang
materi yang akan dipelajri
hari ini
10 menit Ceramah
2 Kegiatan Inti
 Menjelaskan definisi
tentang usaha, dan
persamaan yang
digunakan.
 Menjelaskan bahwa
besarnya usaha dapat
dicari melalui metode
grafik.
 Menjelaskan mengenai
persamaan yang
digunakan untuk
menjacari besarnya
usaha yang dilakukan
oleh beberapa gaya.
 Menjelasakan mengenai
bentuk-bentuk energi,
dan persamaan-
persamaan yang
digunakan.
 Menjelaskan tentang
Hukum Kekekalan
Mekanik dan persamaan
yang digunakan.
menit Ceramah dan
diskusi
3 Penutup
 Menyimpulkan apa
yang telah dipelajari
 Memberi informasi apa
yang akan dipelajari
untuk pertemuan
berikutnya.
10 menit Ceramah
G. Sumber dan Media Pembelajaran
Sumber
1. Albertus Sulaiman dan Ganijati. Fisika. Jakarta : Widya Utama, 2007
2. Bob Foster. Terpadu Fisika SMA Untuk Kelas XI. Jakarta : Erlangga, 2006
3. M. Achya Arifudin. Fisika Untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Interplus, 2007
4. Supiyanto. FISIKA SMA Untuk Kelas XI. Jakarta : Phibeta, 2006
H. Media : White Board
I. Penilaian
Penilaian dengan memberi tes tertulis (pekerjaan sekolah), pekerjaan rumah dan
kuis.
Bentuk test dan tugas : Uraian.
Penghitungan Nilai = SkorIdeal
SkorMax
korPerolehanS
×
MATERI
Usaha (W)

3. • Usaha : sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda yang
menyebabkan benda bergerak.
• Usaha dalam fisika berkaitan dengan gerak sebuah benda.
• Usaha yang didefinisikan sebagai hasil kali gaya dan perpindahan yang terjadi.
• Secara matematis ditulis W= F s
Jika ada sudut yang dibentuk oleh F dengan perpndahan S adalah θ, maka
besarnya usaha dapat dtuliskan sebagai W= F S cos θ.
• Dalam satuan SI, usaha adalah Joule (J)
• 1 Joule didefinisikan sebagai besarnya usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya 1
N yang bekerja searah dengan perpindahan benda yang menyebabkan
perpindahan sejauh 1 m.
• Berdasarkan pengalaman W = F. S, usaha dapat dihitung menggunakan metode
grafik yaitu
Usaha dapat diartikan luasan daerah yang diarsir.
Usaha oleh beberapa gaya:
• Jika ada beberapa gaya bekerja pada suatu benda, maka usaha total yang
dilakukan pada benda ini sama dengan jumlahan usaha yang dilakukan masing-
masing gaya.
Wtotal = F1 . S1 + F2 . S2 + ..... + FN . SN
Metode lain dapat digunakan untuk menghitung usaha oleh beberapa gaya
adalah dengan mencari resultan dari vektor- vektor gaya yang bekerja. Jika
resultan vektor- vektor gaya sama dengan Ftotal, maka usaha total sama dengan
Wtotal = Ftotal S
Latihan soal :
1. Seorang anak yang mengankat batu dengan gaya 20 N. Hitung usaha yang
dilakukan anak tersebut ketika
a. Anak tersebut diam di tempat sambil menyangga batu tersebut di atas
bahunya.
b. Anak tersebut mengangkat batu dan bergerak sejauh 10 m
2. Sebuah kereta mainan ditari oleh seorang anak kecil dengan gaya sebesar 25 N
dengan arah membentuk sudut 300
. jika kereta mainan tersebut bergerak sejauh
10m. Berapa usaha yang dilakukan oleh anak tersebut !
Kunci Jawaban
1. Data : F = 200 N
Masalah :
a. W saat diam ditempat ( s = 0 )
θ
F
s
F
F0
s0 s

4. b. W ( s = 10 m )
Analisis :
a. W = F s
= ( 20 N ) ( 0 )
= 0
b. W = F s
= ( 20 N ) ( 10 m )
= 200 Nm
2. Data : F = 25 N
α = 300
S = 10 m
Masalah : W.....?
Analisis :
W = F s cos α
= ( 25 N ) ( 10 m ) ( cos 300
)
= 250 3
Energi
• Energi dalam fisika didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.
• Bentuk-bentuk energi :
1. Energi Potensial
2. Energi dan Sumber-sumbernya
3. Energi Potensial Grafitasi
4. Energi Potensial Elastik Pegas
5. Energi Kinetik
1.1. Energi Potensial
• Energi Potensial : energi yang tersimpan dalam sebuah benda atau dalam
suatu keadaan tertentu
• Dengan demikian, semua benda dikatakan memiliki energi potensial,
namun karena masih tersimpan, baru bermanfaat ketika diubah menjadi
bentuk energi lain.
• Sebagai contohnya :
 Energi pada air yang berada di atas tebing baru bermanfat ketika
diubah menjadi energi kinetik dalam air terjun.
 Energi pada batu bara bermafaat ketika diubah menjadi energi panas
melalui pembakaran.
1.2. Energi dan sumber-sumbernya
• Energi bahan bakar fosil
Yang termasuk bahan bakar fosil adalah batu bara, minyak bumi, dan
gas alam. Batu bara adalah bahan bakar yang kotor, yang ketika
dibakar menghasilkan gas beracun yang dapat mencemari atmisfer
bumi. Minyak bumi merupakan baham bakar yang lebih baik dari
vatu bara, yaitu lebih murah untuk menambangnya, dan lebih murah
dalam mengangkutnya dari lokasi penambangan ke lokasi
pengolahan. Dari segi polusi, minyak bumi lebih sedikit menimbulkan
polusi dari pada yang dilakukan oleh batu bara.
• Energi Air
Kira- kira 20 % kebutuhan energi kita adalah energi yang diperoleh
dari energi air, yang dlam hal ini adalah energi listrik yang
dibangkitkan oleh stasiun yang dibangkitkan oleh stasiun yang
pembangkit enrgi hidrostatik, stasiun pembangkit pasang surut, dan
stasiun pembangkit enrgi gelombang air laut. Prinsip kerja
pembangkit enrgi hidrostatik adalah menampung sejumlah besar air
dalam suatu waduk atau bedungan, alu mengalirkannya dengan

5. kelajuan tetap ke sebuh turbin yang akhirnya akan memutar
generator. Generator inilah yang akan menghasilkan listrik.
• Energi Cahaya Matahari
Cahaya matahari merupakan sumber enrgi yang paling besar dan
paling melimpah. Tanpa kita minta atau kita usahakan, cahaya
matahari akan selalu memeberikan energinya pada kita, misalny
memanaskan Bumi dan bangunan-bangunan diatasnya. Salah satu
alat yang dipakai untuk menangkap energi cahaya matahri adalah
panel surya. Panel surya adalah alat yang berfungsi sebagai pemabs
air, dengan demikian panel surya tidak menghasilkan listrik. Alat
pemangkap energi cahaya matahari yang bisa menghasilka listrik
adalah sel surya, yang memanfaatkan konsep efek foto listrik.
• Energi Angin
Energi angin dimanfaatkan untuk memutar kincir angin, yang pada
akhirnya digunakan untuk memutar turbin sehingga bisa dihasilkan
listrik melalui generator.
• Energi Nuklir
Enrgi nuklir adalah energi yang dihasilkan dari reaksi fisi
( pembelahan ) ataupun reaksi fusi ( penggabungan ) inti-inti atom.
Enrgi nuklir dibangkitkan dalam suatu reaktor nuklir, yang bila sedikit
saja reaktor ini mengalami kebocoran, akibatnya akan sangat
mengerikan bagi penduduk di sekitar reaktor nulkir tersebut.
• Energi Geotermal
1.3. Energi Potensial Grafitasi
• Sebah benda yang berada pada ketinggian tertentu terhadap suatu bidang
acuan tertentu memiliki energi potensial. Energi ini sesuai dengan
penyebabnya, disebut energi potensial grafitasi. Artinya energi ini potensial
untuk melakukan usaha dengan cara mengubah ketinggiannya. Semakin
tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan, semakin besar energi
potensial grafitasi yang dimilikinya.
• Jika benda bermassa 1 kg yang diangkat setinggi 1 m, maka besar usaha
ynag telah dilakukan adalah
W = F . h
= m . g . h
= (1 kg ) ( 9,8 m/s2
) ( 1m )
= 9,8 j
• Dengan demikian, pada ketinggian 1 m di atas lantai,benda tersebut
memiliki energi potensial grafitasi, yaitu kemampuan untuk melkaukan
usaha. Secara umum persamaan untuk menghitung energi potensial (EP)
EP = m g h
• Energi potensial yang dimiliki suatu benda tergantung pada bidang acuan
dimana ketinggian benda tersebut diukur, sehingga energi potensial
grafitasi bisa bernilai positif maupun negatif.
1.4. Energi Potensial Elastik Pegas
• Besarnya usaha dapat dicari dengan
menghitung luas daerah di bawah grafik gaya ( F ) Vs perpindahan ( x )
Berdasarkan gambar tersebut kita
dapat menghitung luas daerah
yang diarsir, yaitu:
W =
2
1
x tinggi x alas
=
2
1
F x
x
x
0
F
F
F = kx

6. Sehingg dapat dikatakan besarnya usaha yang dilakukan untuk mearik pegas
sejauh x dengan gaya F adalah : W =
2
1
F x
• Sesuai dengan hukum hooke, F = kx,
persamaan untuk menghitung usaha di atas dapat dituliskan sebagai :
W =
2
1
k x2
• Seluruh usaha yangdilakukan oleh
beban akhirnya disimpan menjadi energi potensial elastik pegas. Dengan
demikian, sebuah pegas yang memiliki konstanta gaya k dan terentang
sejauh x dari keadaan setimbangnya memiliki energi potensial elastik sebesar
EP.
EP =
2
1
k x2
1.5. Energi Kinetik
• Dari hukum I Newton, disebutkan bahwa benda mrmiliki sifat inersia atau
kelembaman atau kemalasan. Besar kecilnya inersia benda, diukur dengan
besaran massa.
• Jika kita melakukan usaha pada benda untuk melawan sifat kelembamannya,
kelajuan benda akhirnya berubah, maka kita dapat mengatakan telah terjadi
perubahan energi gerak benda. Dalam mekanika energi gerak benda ini
disebut sebagai energi kinetik benda.
• Kita akan menurunkan persamaan untuk menghitung besarnya enrgi konetik
(EK) sebuah benda yang nbernassa m yang sedang bergeraj dengan kelajuan
v.
S = v0t -
2
1
at2
, untuk v0 = 0
S =
2
1
at2
.......................................................................................(1 )
Kelajuan beda pada saat t adalah V = v0 + at , untuk v0 = 0
V = at ...........................................................................................( 2 )
Dengan mensubsitusikan persamaan ( 2 ) dan ( 1 ), didapat
S =
2
1
a (
v
v
)2
=
2
1
a
v2
...................................................................( 3 )
Usaha untuk melawan sifat inersia benda adalah
W = F s ........................................................................................( 4 )
Dimana F = m a, sesuai dengan hukum II Newton. Dengan mensubtitusikan
persamaan ( 4 ) dengan hukum II Newton, maka diperoleh
W = F s
= m a (
2
1
a
v2
)
=
2
1
m v2
• Usaha sebersar W =
2
1
m v2
ini merupakan usaha yang diperlukan untuk
menghasilkan perubahan kelajuan benda, yang sama dengan besarnya energi
kinetik yang dimiliki beda pada saat kelajannya sama dengan v.
• Dengan dimikian energi kinetik dapat ditulis sebagai:
EK =
2
1
m v2
Soal latihan

7. 1. Sebuah proyektil bermassa 50 gram bergerak di udara pada ketinggian 2 m di
atas tanah dengan kecepatan 500 m/s. Hitunglah
a. Berapa energi potensial grafitasi
b. Energi kinetik
2. Sebuah batu bemassa 0,4 kg dilempar vertikal ke atas dengan kelajuan awal 20
m/s. Hitung
a. Energi potensial batu ketika berada 60 m
b. Energi kinetik benda ketika sesaat sebelum menumbuk tanah. ( g = 10 m/s2
)
Kunci Jawaban
1. Data : m = 50 gram = 0,05 kg
h = 2 m
v = 500 m/s
Masalah :
a. Ep
b. Ek
Analisis :
a. EP = m g h
= (0,05) ( 10 ) ( 2 )
= 1 J
b. EK =
2
1
m v2
=
2
1
( 0,05 ) ( 500 )2
= 6250 J
2. Data : m = 0,4 kg
V = 60 m/s
Masalah :
a. EP
b. EK
Aanalisis :
a. EP = m g h
= ( 0,4 ) ( 10 ) ( 20 )
= 80 J
b. EK =
2
1
m v2
=
2
1
( 0,4 ) ( 60 )2
= 720
Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Sesuai dengan uraian sederhana di atas, ternyata jumlah energi potensial
grafitasi dan energi kinetik benda di setiap posisi benda mempunyai nilai yang tetap.
Jumlah dari energi potensial dan energi kinetik ini disebut energi mekanik. Dengan
demikian, dapat dituliskan bahwa besarnya energi mekanik ( EM ) adalah
EM = EP + EK
 Hukum kekekalan mekanik menyatakan bahwa energi mekanik yang dimiliki
sebuah benda adalah kekal.
 Hukum kekekalan energi mekanik ini dapat kita tuliskan sebagai (energi mekanik)
pada saat t1 = (energi mekanik) pada saat t2
( EP + EK ) t1 = ( EP + EK )2
 Jika energi potensial dan energi kinetik pada saat t1 kita tuuliskan sebagai EP1
dan EK1; energi potensial dan energi kinetik pada saat t2 kita tuliskan sebagai EP2
dan EK2. maka :
EP1 + EK1 = EP2 + EK2

8. mgh1 +
2
1
mv2
= mgh2 +
2
1
mv2
rumusan hukum kekekalan mekanik do atas hanya berlaku apabila dalam berubah
bentuk dari energi kinetik menjadi energi potensial atau sebaliknya, tidak ada energi
yang hilang ( misalnya hilang dalam bentuk energi panas karena gesekan ).
Soal latihan
1. Sebuah batu bermassa 5 kg jatuh menggelinding pada lereng bukit dengan
kecepatan awal nol. Hitung EM saat batu berada pada ketinggian 20 m!
2. Sebuah batu yang massanya 1,5 kg dijatuhkan dari atas sebuah gedung dengan
kecepatan awal 15 m/s, dan tinggi gedung 35 m. Hitung EP, EK, dan EM yang
dimiliki batu !
Kunci Jawaban
1. Data : m = 5 kg
V = 0 m/s
h = 20 m
Masalah : EM......?
Analisis :
EP = m g h
= ( 5 ) ( 10 ) ( 20 )
= 1000 J
EK =
2
1
m v2
=
2
1
( 5 ) ( 0 )2
= 0 J
EM = EP + EK
= 1000 J + 0 J
2. Data : m = 1,5 kg
h = 35 m
v = 15 m/s
Masalah :
a. EP
b. EK
c. EM
Analisis :
a. EP = m g h
= ( 1,5 ) ( 10 ) ( 35 )
= 525 J
b. EK =
2
1
m v2
=
2
1
( 1,5 ) ( 15 )2
= 168,75 J
c. EM = EP + EK
= 525 J + 168,75 J
= 693,75 J
Mengetahui,
Kepala Sekolah
Jakarta, 11 September
2011
Guru Mata Pelajaran

9. ________________
_________________.

10. ________________
_________________.