Materi IPA Kelas 9 Bab 4 Listrik, Magnet, dan Sumber Energi Alternatif Merdeka Belajar

 Telah tiba era kendaraan listrik yang sebentar lagi akan menggantikan kendaraan berbahan bakar fosi/bensin. Dibawah adalah mobil perintis produksi perusahaan ternama Tesla Motor dengan sumber penggerak berupa energi listrik. Mobil listrik memiliki keunggulan utama yaitu tidak menghasilkan emisi gas buang yang dapat merusak lingkungan karena tidak menggunakan motor berbahan bakar bensin yang berasal dari minyak bumi/batu bara. Mobil listrik mengandalkan motor listrik serta baterai untuk menjalankan mesin. Mengapa listrik lebih dipilih daripada bensin? Bagaimana listrik dapat bekerja menghasilkan energi gerak? Mengapa sumber energi listrik lebih ramah lingkungan dan bagaimana upaya untuk menghasilkannya?

Pada bab ini kamu di ajak mengenal listrik dan energi alternafit dengan berbagai aktivitas pembelajaran yang menarik. Kemudian di akhir kegiatan di bab kamu ditantang untuk membuat purwarupa mobil listtrik sederhana. Ayo pelajari bab ini dengan antusias

Gambar. Mobil Listrik Tesla

A.           Listrik

Kamu tentu mengetahui sumber energi untuk menyalakan lampu di rumah. Bagaimana televisi dapat menyala, dan banyak alat-alat rumah tangga yang memerlukan listrik. Nah, pernahkah kamu kesetrum saat mencolokan kabel televisi? Kenapa kamu dapat merasakan kejutan dan rasa nyeri saat kesetrum? Apakah setiap benda mengandung listrik? Apakah tubuh manusia juga? Ayo kita bahas satu persatu tentang listrik didalam kedidupan.

1.        Listrik Statis

Saat kamu menyisir atau menggosok-gosokan sisir plastik ke rambut yang kering, ada beberapa rambut yang ketarik lalu berdiri beberapa saat. Atau fenomena lain yaiu ketika prongan kertas kecil menari-nari saat didikatkan dengan lembar plastik mika yang telah digosokkan ke rambut kering. Mengapa bisa terjadi demikian? Tentu kamu masih ingat materi Atom dan bagian-bagiannya yang merupakan elektron, proton, dan neutron bukan? Kamu juga masih ingat muatan-muatan pada bagian-bagian anggota atom tersebut.

Berdirinya helai rambut dan potongan kertas kecil menari adalah fenomena listrik statis. Listrik statis merupakan peristiwa berpindahnya muatan listrik dari satu benda ke benda yang lain. Listrik statis dapat terjadi tanpa memerlukan sumber listrik seperti stop kontak listrik. Apakah semua benda dapat memunculkan fenomena listrik statais? Apa saja persyaratannya?

Muatan listrik merupakan muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Kedua benda yang bermuatan listrik dan saling berdekatan akan mengalami gaya dorong/tarik. Ada dua jenis muatan listrik yaitu: muatan positif dan negatif. Apabila benda bermuatan listrik positif dan benda bermuatan listrik negatif didekatkan maka akan saling tarik manarik. Sebaliknya, jika benda bermuatan listrik positif dan benda bermuatan listrik positif  didekatkan, atau benda bermuatan listrik negatif dan benda bermuatan listrik negatif didekatkan, maka keduanya akan saling tolak menolak. Interaksi kedua muatan tersebut merupakan gejala sederhana listrik statis.

Gambar. Listrik yang bermuatan negatif (kekurangan elektron)

menarik potongan kecil kertas

Gambar di atas adalah contoh dua buah benda yang saling tarik-menarik karena perbedaan jumlah muatan listrik pada masing-masing benda tersebut. Sisir bermuatan negatif/kekurangan elektron didekatkan pada potongan kertas yang mengandung muatan positif pada ujung-ujungnya. Alat yang bisa digunakan untuk menentukan listrik positif dan negatif adalah multimeter dan elektroskop

Pada suhu ruang, jumlah elektron dan proton pada atom-atom di alam sebuah benda adalah sama, sehingga atom-atom pada benda tersebut tidak bermuatan listrik atau disebut netral. Dapatkan sebuah benda diubah menjadi bermuatan listrik apabila benda tersebut netral? Bagaimana caranya? Tentu kamu sudah mengetahu jawabannya.

Jika kita mengetahui bahwa benda akan tarik-menarik jika memiliki muatan berbeda dan akan saling tolak menolak apabila memiliki muatan sama, maka dapatkah kita menentukan besar kekuatan tarik atau kekuatan tolak kedua benda tersebut? Untuk itu kita memerlukan pemahaman tentang gaya listrik.

2.                  Alat Indera Manusia

Orang yang pertama kali menyadari dan merumuskan perhitungan gaya listrik adalah Charles Augustin Coulomb (1736-1806) seorang ilmuwan yang berasal dari Perancis. Neraca puntir Coulumb merupakan alat yang ia guankan untuk menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya seperti pada gambar.

Gambar. Eksperimen percobaan Coulomb untuk menentukan muatan listrik

Berdasarkan percobaan dengan menggunakan neraca puntir, Coulomb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan atau

Kemudian, sebanding dengan perkalian muatan partikel atau F = q₁q₂ dapat dilihat pada gambar

Gambar. Ilustrasi gaya Coulomb pada muatan listrik

Rumusan Gaya Coulomb (F_c) secara matematis dapat dituliskan sebagai beikut.

Keterangan :

F_c = gaya Coulomb (Newton)

k = konstanta = 9 x 10⁹ Nm²/C²

r = jarak antara dua muatan (meter)

q₁ = besar muatan listrik pertama (Coulomb)

q₂ = besar muatan listrik kedua (Coulomb)

Persamaan di atas menunjukan bahwa semakin jauh jarak antar benda bermuatan gaya listrik yang dirasakan akan semakin kecil.

 

3.                  Medan Listrik

Benda-benda yang ada di permukaan bumi akan ditarik menuju pusat bumi karena memiliki massa yang jauh lebih kecil daripada massa bumi. Hal tersebut ternyata juga terjadi pada muatan-muatan listrik. Muatan-muatan lisrik memiliki ‘daerah pengaruh’ yang disebut sebagai medan listrik. Medan listrik dapat didefenisikan sebagi daerah di sekitar benda bermuatan yang menimbulkan pengaruh gaya listrik terhadap benda/muatan lain.

Garis-garis imajiner pada gambar merupakan ilustrasi medan listrik yang arahnya keluar atau masuk ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam sisepakati menunjukan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar disepakati menunjukan muatan positif.

Gambar. Garis Medan Listri dua Muatan

Untuk mengetahui besar kuat medan listrik muatan Q, sebuah muatan uji positif (q_o) yang muatannya jauh lebih kecil diletakkan di dekat muatan tersebut dengan jarak r seperti pada gambar.

Gambar. Muatan Q didekatkan muatan Tes q_o

Berdasarkan hukum Coulomb, muatan q_o tersebut akan mendapatkan gaya tolak dari muatan Q Sebesar,

Kuat medan listrik (E) didefinisikan sebagai besarnya gaya listrik (F) yang bekerja pada satu muatan (q_o). Dapat dihitung besarnya kuat medan listrik yang dialami oleh muatan uji tersebut dengan rumus.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah:

Keterangan

E = Medan Listrik (N/C)

F = gaya coulomb (Newton)

Q = besar muatan listrik (Coulomb)

Read More

Materi IPAS Kelas 4 Bab 3 Mengenal Hewan di Sekitar Kita

 Dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari kita sering menyebabkan benda bergerak. Misalnya saat kita melempar bola, menarik mainan dengan tali, bermain plastilin, atau membuka dan menutup pintu. Tahukah kalian ternyata pada saat itu kita sedang melakukan gaya pada benda-benda tersebut? Yuk, kita pelajai apa itu gaya dan apa saja contoh serta manfaatnya!

A.           Pengaruh Gaya Terhadap Benda

Tahukah kalian, ada banyak cara untuk memindahkan suatu benda dari satu tempat ke tempat yang lain. Yuk, kita abantu Aga dan Dara mencari cara memindahkan kontainer mereka!

1.        Gaya Otot dan gaya Gesek

Kira-kira apa yang bisa dilakukan untuk membantu Aga dan Dara? Kalian bisa memberikan ide untuk membantu kepada Aga dan Dara?.

Bagaimana Aga dan Dara menyelesaikan Masalahnya. Mereka mencoba mengangkatnya. Bisa! Tapi ternyata kontainernya berat dan mereka tidak kuat.

Lalu Aga mencoba menarik dan Dara mendorong, Hore, bisa! Ini lebih mudah mereka lakukan dibanding diangkat. Ketika kita mendorong, menarik, mengangkat sebuah benda. Kita sedang memberikan gaya pada benda tersebut.

Gaya adalah interaksi pada benda dalam bentuk tarikan atau dorongan. Interaksi ini akan menggerakan benda bebas. Akibatnya benda diam bisa menjadi bergerak. Saat Aga dan Dara mendorong dan menarik benda, mereka menggunakan gaya otot. Gaya otot adalah gaya yang dikeluarkan dari manusia atau hewan menggunakan otot pada tubuh mereka.

Saat kontainer diberikan gaya dorong atau tarik, maka akan terjadi gesekan antara kontainer dan permukaan lantai. Hal ini menyebabkan terjadinya gaya gesek. Arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda. Semakin besar dan luas permukaan benda yang bergesekan maka gaya gesek akan semakin besar. Artinya benda akan semakin susah bergerak dan terasa lebih berat ketika didorong.

Salah satu cara untuk memerkecil luas permukaan adalah dengan memberi roda atau kaki-kaki kecil. Cara ini membuat gaya gesek semakin kecil sehingga benda akan terasa lebih ringan saat diberikan gaya dorong atau tarik. Contoh lain gaya gesek terdapat pada kegiatan mendorong kursi atau meja, meraut pensil, mengucek pakaian, dan menyetrika pakaian.

Besar gaya gesek yang diberikan pada benda sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Berikut faktor-faktor tersebut.

a.        Tekstur permukaan benda

Gaya gesek yang dibutuhkan akan semakin besar jika permukaan benda semakin kasar. Jadi, enda dengan permukaan kasar memiliki gaya gesek yang besar. Sedangkan benda dengan permukaan halus memiliki gaya gesek yang kecil.

b.        Luas Permukaan benda

Luas permukaan benda akan mempengaruhi besar gaya gesek yang diperlukan. Benda dengan permukaan luas memiliki gaya gesek yang lebih besar. Sedangkan benda yang permukaannya kecil memiliki gaya gesek yang kecil

c.         Massa benda

Besar gaya gesek yang diperlukan juga dipengaruhi oleh massa suatu benda. Benda yang memiliki massa yang besar memiliki gaya gesek yang besar. Sedangkan benda yang memiliki massa kecil memiliki gaya gesek yang kecil.

 

Memperbesar dan Memperkecil Gaya Gesek

Tahukah kamu kalau kecepatan gerak suatu benda dapat mempengaruhi gaya gesek? Benda yang memiliki kecepatan tinggi memiliki gaya gesek yang kecil. Jadi, saat kita ingin mengurangi kecepatan suatau benda, kita harus memperbesar gaya geseknya. Lalu, bagaimana cara memperbesar gaya gesek suatu benda? berikut cara-cara memperbesar gaya gesek pada benda dan manfaatnya.

a.       Membuat corak kasar pada permukaan benda, contohnya corak yang diberikan pada ban kendaraan. Corak pada ban tersebut dapat membuat ban menapak permukaan jalan dengan baik dan tidak terasa licin.

b.      Memperluas bidang pada permukaan benda. Contohnya, parasut ang permukaan dibuat lebar. Permukaan yang lebar pada parasut digunakan supaya penerjun payung tidak cepat jatuh ke tanah.

c.       Melapisi permukaan benda dengan karet yang kesat dan tahan air. Contohnya, lapisan karet yang ada pada alas sepatu. Alas karet pada sepatu tersebut akan membuat pemakaianya tidak mudah terpeleset saat berjalan.

Semakin besar gaya gesek suatu benda, maka membutuhkan gaya yang lebih besar untuk menggerannaya. Oleh karena itu, kita perlu memperkecil gaya geseknya. Ada beberapa cara yang bisa kita lakukan untuk memperkecil gaya gesek. Berikut beberapa di antaranya.

a.         Memberikan roda atau kaki-kaki kecil pada benda. Tujuannya supaya benda-bendan dengan gaya gesek besar seperti lemari lebih mudah dipindahkan.

b.        Memperkecil luas permukaan benda. Contohnya, bentuk pesawat terbang yang mengecil pada bagian depannya sehingga pesawat terbang lebih mudah bergerak di udara.

c.         Memberikan pelumas pada permukaan benda. Contohnya, roda yang ada pada pagar besi sehingga lebih mudah untuk ditarik dan di dorong.

Read More

Soal Dan Kunci Jawaban IPAS Kelas 4 Bab 3 Mengenal Hewan di Sekitar Kita

 

1.             Menekan plastisin menjadi berbagai bentuk merupakan bukti bahwa …. dapat mengubah bentuk benda

A.    tekanan

B.     gaya

C.     tangan

D.    kekuatan

2.             gayang kita gunakan untuk memindahkan buku dati tempat satu ke tempat lain adalah gaya ….

A.    gesek

B.     magnet

C.     otot

D.    gravitasi

3.             Contoh penggunaan gaya gesek adalah ….

A.    tukang kayu menghaluskan kayu dengan ampelas

B.     menggunakan kompas untuk menunjukan arah

C.     busa yang digunakan pada jok motor

D.    menarik benang pancing yang disambar ikan

4.             Kegiatan berikut yang memanfaatkan gaya magnet adalah ….

5.             Pelumas pada roda pagar berfungsi untuk …. Gaya gesek

A.    menghilangkan

B.     menstabilkan

C.     memperkecil

D.    memperbesar

6.             Toni memotong magnetnya menjadi dua bagian. Saat meletakan kedua magnet  tersebut secara sejajar, kedua pecahan magnet saling menempel. Sifat magnet berdasarkan hal yang dilakukan Toni adalah ….

A.    dapat menembus benda penghalang

B.     kutub-kutub magnet selalu berpasangan

C.     mempunyai medan magnet

D.    kutub yang senama saling tolak menolak

7.             Jenis magnet yang digunakan pada kompas adalah ….

A.    magnet batang

B.     magnet jarum

C.     magnet ladang

D.    magnet silinder

8.             Katapel adalah mainan yang memanfaatkan gaya ….

A.    pegas

B.     gravitasi

C.     magnet

D.    gesek

9.             Saat burung terbang dan mengepakkan sayapnya merupakan contoh melawan gaya ….

A.    gravitasi

B.     magnet

C.     otot

D.    pegas

10.         Kegiatan olahraga berikut tidak memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu ….

A.    terjun payung

B.     paralayang

C.     bersepada

D.    loncat indah

Untuk kunci Jawaban klik di sini

Read More