Ide Eksperimen Sederhana Daya

Daya merupakan laju usaha atau laju energy transfer yang terjadi pada suatu benda. Misalnya kita mengerahkan energi 300 J dalam 2 detik maka dayanya adalah 150 W. Sebuah lampu memiliki daya 15 W berarti jumlah energi yang dibutuhkan untuk membuat lampu hidup adalah 15 J setiap detiknya. Apabila kita menyalakan oven dengan daya 1000 W artinya energi yang dikonsumsi sebesar 1000 J setiap detiknya.

Gambar 1. Ilustrasi peralatan listrik

Membayangkan contoh daya diatas, maka yang terlintas dalam benak kita eksperimen yang dapat dilakukan untuk mengukur gaya terbatas pada piranti listrik. Akan tetapi, dalam mengajar kita memerlukan alat yang cukup banyak dan persiapan yang lama. Salah satu alternatif yang dapat kita lakukan adalah dengan pendekatan eksperimen mekanika sederhana.

Bagaiamana Konsepnya?

Energi merupakan kemampuan dalam melakukan usaha, pada konsep mekanika yaitu besarnya perubahan energi mekanik, bisa perubahan energi kinetik, energi potensial maupun keduanya. Saat kita berjalan di tangga, maka sejatinya tubuh kita akan memperoleh energi potensial dimana terjadi perubahan ketinggian, dimana energi yang diperlukan adalah :

\(\Delta Ep=mg\Delta h\)

dimana \(\Delta Ep\) adalah perubahan energi potensial (J), m adalah massa (kg), dan \(\Delta h\) adalah perubahan ketinggian.

Lihatlah pada video terlihat orang berjalan pada tangga dengan ketinggian anak tangga h dan perubahan ketinggian total sebesar H.

Apabila jumlah anak tangga sebesar n, maka ketinggian total adalah jumlah total anak tangga dikalikan ketinggian anak tangga h, dimana:

\(H=nh\)

Sehingga total perubahan energinya sebesar:

\(\Delta Ep=mg nh\)

Melalui konsep daya sebagai energi transfer, yaitu energi E, persatuan waktu t.

\(P=E/t\)

Maka daya saat orang berjalan dapat kita tuliskan sebagai:

\(P=mgnh/t\)

dimana P adalah daya (Watt), m adalah massa tubuh seseorang (kg), n adalah anak tangga, h tinggi anak tangga (meter), dan t adalah waktu tempuh (sekon)

Bagaimana Langkah Percobaannya?

Percobaan ini sebaiknya dilakukan secara berkelompok dimana satu kelompok disarankan terdiri dari minimal 3 peserta didik.

Alat dan Bahan

Meteran jahit/Penggaris
Stopwatch
Timbangan badan

Langkah percobaan

Mengukur massa badan setiap peserta didik dengan timbangan badan dan mencatatnya pada tabel pengamatan.
Mengukur ketinggian anak tangga menggunakan meteran jahit/penggaris dan mencatatnya pada tabel pengamatan.
Menentukan titik awal dan akhir untuk peserta didik bergerak (berlari/berjalan).
Menghitung jumlah anak tangga dari titik awal hingga titik akhir.
Peserta didik berlajari/berjalan dari titik awal hingga titik akhir.
Mengukur waktu tempuh peserta didik dari titik awal hingga titik akhir.
Mencatat waktu tempuh pada tabel pengamatan.
Mengulangi langkah 5-7 untuk peserta didik lainnya.
Menganalisis daya mekanik dengan persamaan \(P=mgnh/t\)
Mempresentasikan hasil percobaan

Data Pengamatan dan Analisis

Saran Tabel Pengamatan

Keterangan : n = .... buah, h = ... m

Saran Tabel Analisis

Keterangan : n = .... buah, h = ... m

Keamanan

Untuk menjaga keamanan peserta didik selama proses pembelajaran kita harus mempertimbangkan hal berikut:

Memastikan tangga yang digunakan tidak terlalu curam.
Memastikan saat berlari bergantian setiap kelompok atau memastikan jarak antar peserta didik di tangga saat berlari aman dari benturan antar siswa atau railing (pegangan tangga).
Memastikan peserta didik fokus saat percobaan.

Referensi:

https://spark.iop.org/student-power