361298879-buku-guru-fisika-kelas-x-doc-doc.doc

Buku Guru Fisika Kelas XII

i

Buku Guru Fisika

untuk SMA/MA Kelas X Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam Penulis

: Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah

Penyunting/Editor

: Adip Ma’rifu Sururi, Dhara Nurani, Rinawan Abadi

Perancang Desain Kover

: Zein Mustaghfir, Rahmat Isnaini

Pembuat Kover

: Sumartono

Penata Tata Letak/Layouter Titik

:

Ilustrator/Juru Gambar Sumartono

:

Agus Suyono, C. Sutarni, Heru Suhartono, Retno Bintari, Setyawati Arif Nursahid, Galih Wahyu Suseno, Jarot Raharjo,

Pemeriksa dan Pengoreksi Tata Letak : Budi Waluyo, Rahmat Isnaini, Budi Santosa Sumber Foto Kover

: https://www.flickr.com/photos/noodlefish/6333242022/in/ photostream/

Pengoreksi Ketikan

: Sawitri

Pengendali Mutu

: Risdiyani Chasanah

Penanggung Jawab Produksi

: Sriyono

© Hak cipta dilindungi undang-undang, 2016 pada Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah dan hak penerbitan pada PT Intan Pariwara, Anggota IKAPI Nomor 016/JTE/79, Nomor Kode Penerbitan: IP/221/2016. Dilarang mencetak ulang, menyimpan dalam sistem retrival, atau memindahkan dalam bentuk apa pun dan dengan cara bagaimanapun, elektronik, mekanik, fotokopi, rekaman, dan sebagainya, tanpa izin tertulis dari penerbit. Kode file: IP3_FIS10_PG16.

PT Intan Pariwara Jalan Ki Hajar Dewantara, Kotak Pos 111, Klaten 57438, Indonesia, Telp. (0272) 322441, Fax (0272) 322607, e-mail: [email protected] Layanan Konsumen: 0272 - 310 - 1515, e-mail: [email protected]

Perpustakaan Nasional RI–Katalog dalam Terbitan (KDT) Pujianto Fisika untuk SMA/MA Kelas X Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam (Buku Guru)/ Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah; Editor, Adip Ma’rifu Sururi, Dhara Nurani, Rinawan Abadi.–Klaten: PT Intan Pariwara, 2016. iv + 196 hlm; 17,6 X 25 cm. ISBN: 978-979-28-1580-1 (no. jil. lengkap) ISBN: 978-979-28-1581-8 (jil. 1) 1. I. II. III.

ii

Fisika–Studi dan Pengajaran. Fisika untuk SMA/MA Kelas X Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam (Buku Guru). Pujianto, Supardianningsih, Risdiyani Chasanah. Adip Ma’rifu Sururi, Dhara Nurani, Rinawan Abadi. Buku Guru Fisika Kelas XII

530

Dikisahkan Rose DeWitt Bukater, salah sorang penumpang Titanic, menceritakan dengan detail detik-detik menjelang tenggelamnya kapal pesiar nan mewah Titanic. Tidak ada secuil pun peristiwa yang luput dari penuturannya. Mengapa nenek Rose mampu menceritakan dengan detail peristiwa yang terjadi 60 tahun silam? Karena Rose DeWit Bukater muda mengalami peristiwa tersebut. Peristiwa yang sangat mencekam itu terekam kuat dalam memorinya. Kisah Rose dengan kapal Titanic memberi pesan bahwa seseorang tidak akan pernah melupakan peristiwa yang mengesankan dalam hidupnya. Pesan ini berlaku umum. Apa kaitannya kisah ini dengan dunia pendidikan? Proses belajar identik dengan proses menanamkan pengetahuan dan nilai-nilai ilmiah dalam diri peserta didik. Agar pengetahuan dan nilai-nilai tersebut tertanam dengan kuat, proses pembelajaran harus melibatkan peserta didik secara aktif. Dengan melibatkan peserta didik dalam mencari dan menemukan pengetahuan, peserta didik akan memiliki pengalaman bereksplorasi dan bereksperimen. Salah satu pembelajaran yang direkomendasikan untuk mencapai tujuan tersebut yaitu pembelajaran berbasis kegiatan (activity based learning). Buku Guru Fisika X ini merupakan buku panduan bagi guru dalam mengajarkan buku Fisika X yang disusun menggunakan prinsip pembelajaran berbasis kegiatan. Buku guru ini berisi langkah-langkah pembelajaran yang dilakukan guru agar hasil belajar optimal. Sekadar mengingatkan bahwa dalam melaksanakan pembelajaran berbasis kegiatan, guru diharapkan menahan diri dalam memberi pengetahuan atau materi. Sebaiknya guru lebih banyak memotivasi dan memfasilitasi agar peserta didik aktif menemukan atau mencari tahu. Sebagai motivator tugas guru memberi dorongan dan semangat agar peserta didik tergugah untuk mengikuti pembelajaran dengan sungguh- sungguh. Tugas guru sebagai fasilitator, guru harus menyediakan sarana dan prasarana demi suksesnya pembelajaran. Kesuksesan pembelajaran salah satunya ditandai dengan hasil belajar yang memuaskan. Sebagian besar isi Buku Guru Fisika X untuk SMA/MA berupa petunjuk pelaksanaan pembelajaran dalam mengajarkan materi yang ada di buku Fisika X untuk SMA/MA. Namun demikian, bukan berarti petunjuk dalam buku ini merupakan harga mati. Bapak atau Ibu Guru dapat mengubah atau memodifikasi jika memang tidak sesuai dengan kondisi sekolah. Sebagai contoh ada bahan praktikum yang tidak tersedia di sekolah maka guru dapat mencari alternatif bahan pengganti, asalkan tujuan praktikum dapat tercapai. Contoh lain ketika terbatasnya fasilitas internet. Menghadapi hal ini guru dapat mengunduh bahan yang dimaksud terlebih dahulu, bisa video atau artikel, kemudian dibahas secara klasikal. Tidak ada kata sukar jika kita mau berusaha. Semoga hadirnya buku guru ini dapat membantu Bapak atau Ibu Guru mengoptimalkan pelaksanaan Kurikulum 2013 yang telah disempurnakan. Selamat mengajar! Klaten, Maret 2016 Penyusun

Buku Guru Fisika Kelas XII

iii

Kata Pengantar ........................................................................................................................

iii

Daftar Isi ...................................................................................................................................

iv

Daftar Gambar dan Daftar Tabel ........................................................................................

v

Petunjuk Umum Pembelajaran ...........................................................................................

1

Bab I

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja ..................

29

Bab II

Besaran Fisika dan Pengukurannya ....................................................................

43

Bab III Vektor ........................................................................................................................

57

Bab IV Gerak Lurus .............................................................................................................

73

Bab V

89

Analisis Vektor pada Gerak Parabola ................................................................

Bab VI Gerak Melingkar dan Penerapannya .................................................................. 107 Ulangan Akhir Semester 1 .................................................................................................... 117 Bab VII Dinamika Partikel .................................................................................................. 119 Bab VIII Hukun Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler .................................. 147 Bab IX Usaha dan Energi .................................................................................................... 167 Bab X

Momentum, Impuls, dan Tumbukan ................................................................. 187

Bab XI Getaran Harmonis .................................................................................................. 205 Ulangan Akhir Semester 2 .................................................................................................... 221 Glosarium ................................................................................................................................. 222 Indeks

.................................................................................................................................... 224

Daftar Konstanta Alam .......................................................................................................... 225 Daftar Pustaka ......................................................................................................................... 226

iv

Buku Guru Fisika Kelas XII

Daftar Gambar Gambar 2.1

Pengamatan hasil pengukuran .................................................................................

48

Gambar 2.2

Grafik m – V .................................................................................................................

51

Gambar 3.1

Penentuan sinus, cosinus, dan tangen .....................................................................

60

Gambar 3.2

Penguraian vektor ......................................................................................................

60

Gambar 3.3

Jarak dan perpindahan ..............................................................................................

62

G

Gambar 3.4

Penguraian vektor B .................................................................................................

62

Gambar 3.6

G Resultan vektor Y ...................................................................................................... JG Resultan vektor Z ......................................................................................................

Gambar 3.7

Sistem setimbang ........................................................................................................

67

Gambar 3.8

Penguraian vektor ......................................................................................................

67

Gambar 3.9

Arah vektor hasil perkalian silang dua vektor ......................................................

72

Gambar 4.1

Arah pita ketik ke kanan ...........................................................................................

79

Gambar 4.2

Arah pita ketik ke kiri ................................................................................................

80

Gambar 4.3

Gerak mobil ke kanan ................................................................................................

80

Gambar 4.4

Gerak mobil ke kiri .....................................................................................................

80

Gambar 4.5

Grafik s–t pada GLBB .................................................................................................

82

Gambar 4.6

Grafik v–t pada GLBB ................................................................................................

82

Gambar

Arah kecepatan sudut dengan menggunakan konsep tangan kanan ...............

110

Gambar 7.1

Pasangan gaya aksi-reaksi ........................................................................................

126

Gambar 7.2

Diagram gaya ..............................................................................................................

129

Gambar 7.3

Balok tetap diam ketika ditarik dengan gaya F ....................................................

131

Gambar 7.4

Grafik gaya gesek .......................................................................................................

131

Gambar 8.1

Galaksi spiral ...............................................................................................................

164

Gambar 8.2

Galaksi elips .................................................................................................................

164

Gambar 8.3

Galaksi tidak beraturan .............................................................................................

164

Gambar 9.1

Gerak Parabola ............................................................................................................

180

Gambar 9.2

Gerak Roller Coaster .....................................................................................................

180

Gambar 9.3

Bandul Matematis .......................................................................................................

180

Gambar 9.4

Gerak pemain ski es ...................................................................................................

181

Gambar 10.1

Sebelum tumbukan .....................................................................................................

197

Gambar 10.2

Setelah tumbukan .......................................................................................................

197

Gambar 10.3

Peralatan inovatif hukum Kekekalan Momentum ................................................

201

Gambar 10.4

(a) Bola 1 dilepas dengan kecepatan v; (b) Bola 5 bergerak dengan kecepatan v ... 201

Gambar 10.5

(a) Bola 1 dilepas dengan kecepatan v; (b) Bola 4 dan 5 bergerak dengan kecepatan 2

Gambar 3.5

64 64

JG

Buku Guru Fisika Kelas XII

1

v

v

202

Gambar 11.1 Gambar 11.2

Gaya-gaya pada ayunan sederhana ........................................................................ Getaran pada pegas ....................................................................................................

209 209

Gambar 11.3

Grafik T 2 terhadap m pada gerak harmonis pegas ............................................... 213

Gambar 11.4

Grafik T 2 terhadap A pada ayunan matematis ....................................................... 215

Gambar 11.5

Grafik T 2 terhadap A pada ayunan matematis ....................................................... 216

Daftar Tabel Tabel 1.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

30

Tabel 1.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

41

Tabel 2.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

44

Tabel 2.2

Dimensi Besaran Turunan ...............................................................................................

47

Tabel 2.3

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

56

Tabel 3.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

58

Tabel 3.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

72

Tabel 4.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

74

Tabel 4.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

88

Tabel 5.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

90

Tabel 5.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

106

Tabel 6.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

108

Tabel 6.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

115

Tabel 7.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

120

Tabel 7.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

146

Tabel 8.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

148

Tabel 8.2

Percepatan Gravitasi di Pemukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet .................

154

Tabel 8.3

Jarak Rata-Rata Planet dari Matahari dan Periode Revolusi Planet .........................

157

Tabel 8.4

Kelajuan Lepas dari Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet .....................

159

Tabel 8.5

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

166

Tabel 9.1

KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

168

Tabel 9.2

Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

186

Tabel 10.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian .................................................

188

Tabel 10.2 Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

203

Tabel 11.1 KD, Cara Penyampaian KD, dan Indikator Pencapaian .............................................

206

Tabel 11.2 Penilaian Pembelajaran ....................................................................................................

220

vi

Buku Guru Fisika Kelas XII

A. Pendahuluan Diberlakukannya Kurikulum 2013 berdampak pada pola penyajian buku teks pelajaran. Buku Guru Fisika Kelas X untuk SMA/MA ini merupakan buku yang tidak dapat dipisahkan dari Buku Siswa Fisika Kelas X untuk SMA/MA. Buku Guru ini disusun untuk membantu guru dalam mengoperasionalkan buku siswa. Dengan demikian, dalam Buku Guru Fisika Kelas X untuk SMA/MA sebagian besar berisi petunjuk guru dalam mengajar menggunakan Buku Siswa, proses pembelajaran, dan teknik penilaiannya. Dalam buku siswa terdapat beberapa kegiatan yang mengajak siswa untuk terlibat langsung dalam pembelajaran. Siswa tidak hanya membaca materi melainkan mampu mengontruksi dan merefleksi materi yang sudah dipelajari. Adapun isi kegiatan yang terdapat dalam buku siswa sebagai berikut. 1.

Mari Bereksplorasi Kegiatan ini berupa kegiatan sederhana yang dilakukan di kelas secara berkelompok. Kegiatan ini bisa memiliki prosedur atau siswa yang merancang kegiatan yang akan dilakukan. Dalam kegiatan ini ada proses mengamati, menanya, mendiskusikan, mengambil kesimpulan, dan mengomunikasikan.

2.

Tugas Mandiri Kegiatan ini dilakukan di rumah secara individu maupun kelompok. Jika ada tugas yang memerlukan pengawasan orang tua, guru sebaiknya mengirimkan pemberitahuan kepada orang tua untuk mengawasi kegiatan siswa di rumah.

3.

Mari Bereksperimen Kegiatan ini berisi eksperimen yang membutuhkan waktu panjang dan dilakukan secara berkelompok di laboratorium. Kegiatan ini mengandung prosedur yang jelas dan dikehendaki laporan resmi dari siswa secara individu.

4.

Review Berisi soal untuk mengingat materi yang telah dipelajari sebelumnya. Soal berupa uraian yang bisa dikerjakan di rumah maupun di sekolah.

5.

Apresiasi Ilmuwan Berisi ulasan tentang ilmuwan yang berhubungan dengan materi yang dipelajari. Di ulasan tersebut dijelaskan tentang jasa-jasa ilmuwan dan sikap yang perlu dicontoh oleh siswa agar berhasil mewujudkan tujuan yang ingin dicapai.

6.

Bertindak Kreatif Berisi tindakan kreatif yang dapat dilakukan siswa sebagai penerapan dari materi yag telah dipelajari. Di bagian ini bisa berupa pertanyaan yang memicu siswa untuk berpikir lebih lanjut atau berupa penerapan dari materi yang telah dipelajari. Fitur ini dapat juga digunakan sebagai refleksi pembelajaran. Guru dapat mengajak siswa berdiskusi mengenai kemungkinan-kemungkinan jawaban pada fitur ini untuk membuka pemikiran siswa. Buku Guru Fisika Kelas X

1

7.

Tugas Proyek Tugas ini dikerjakan secara berkelompok dan waktu pengerjaannya lebih dari satu minggu. Hasilnya bisa berupa alat, makalah, maupun skema suatu alat. Jika kegiatan ini mengharuskan siswa melakukan kunjungan ke suatu tempat, sebaiknya guru memberitahukan kepada orang tua agar ikut memantau kegiatan yang dilakukan siswa.

8.

Evaluasi Berisi soal pilihan ganda dan uraian sebagai latihan di akhir bab. Soal ini bisa digunakan sebagai latihan sebelum diadakan ulangan harian. Jika guru ingin membuat soal sendiri, guru dapat melihat soal di fitur ini kemudian mengubahnya menjadi soal bentuk lain. Sebagai contoh soal berikut. Elevator bermassa 250 kg semula dalam keadaan diam, kemudian digerakkan ke atas dengan percepatan 2 m/s2. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2, tegangan tali penarik elevator sebesar . . . N. a. 1.800 d. 3.600 b. 2.950 e. 3.800 c. 3.000 Soal di atas menghendaki tegangan tali penarik elevator. Persamaan yang G G G digunakan adalah T − w = m a . Guru dapat membuat beberapa soal dari kasus ini. Besaran yang ditanyakan dapat diganti dengan massa elevator atau percepatan gerak elevator. Salah satu variasi soal yang mungkin sebagai berikut. Elevator bermassa 200 kg dalam keadaaan diam, kemudian digerakkan G

dan mengalami percepatan a ke bawah. Tegangan tali penarik elevator 2 2 sebesar 1.600 N. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s , nilai a sebesar . . . m/s . a. 1,2 d. 2,0 b. 1,5 e. 2,2 c. 1,8 9.

Refleksi Merupakan bentuk refleksi secara global yang menghubungkan kesempurnaan ciptaan Tuhan dengan buatan atau hasil karya manusia yang tidak sempurna. Fitur ini menghubungkan sisi afektif terhadap penerapan materi yang dipelajari.

10. Penilaian Diri Berupa lembar ceklist sebagai ukuran siswa dalam memahami materi yang telah dipelajari dalam satu bab. Guru dapat memeriksa penilaian diri setiap siswa. Tawarkan beberapa solusi bantuan kepada siswa yang memiliki kekurangan dalam memahami materi yang dipelajari.

2

Petunjuk Umum Pembelajaran

Buku Guru Fisika Kelas X memuat dua bagian utama yaitu bagian pertama berupa petunjuk umum pembelajaran dan bagian kedua berupa petunjuk teknis pembelajaran. Sistematika buku guru dengan susunan sebagai berikut. I.

Petunjuk Umum Pembelajaran A. B. C. D. E. F. G.

II.

Petunjuk Teknis Pembelajaran A. B.

Pendahuluan Ruang Lingkup Mata Pelajaran Fisika Tujuan Pembelajaran Strategi, Metode, dan Media Pembelajaran Fisika Media dan Proses Pembelajaran Penilaian Proses dan Hasil Belajar Fisika Kompetensi dan Materi Pokok dalam Fisika

C. D. E. F. G. H. I. J. K.

Pendahuluan Kompetensi Inti, Kompetensi Dasar, dan Indikator Pencapaian Tujuan Pembelajaran Materi Pembelajaran Alat dan Bahan, Media, dan Sumber Belajar Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran Kegiatan Belajar Mengajar Petunjuk Pengerjan Proyek Remedial dan Pengayaan Penilaian Rangkuman

Dengan sistematika penyajian seperti dicantumkan di atas diharapkan buku ini dapat membantu guru mengantarkan peserta didik meraih kompetensi yang diharapkan, baik kompetensi lulusan maupun kompetensi inti. Standar Kompetensi Lulusan (SKL) SMA/MA Dimensi

Kualifikasi Kemampuan

Sikap

Memiliki perilaku yang mencerminkan sikap orang beriman, berakhlak mulia, berilmu, percaya diri, dan bertanggung jawab dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

Pengetahuan

Memiliki pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, dan budaya dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab serta dampak fenomena dan kejadian.

Keterampilan

Memiliki kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret sebagai pengembangan dari yang dipelajari di sekolah secara mandiri.

Kompetensi Inti Kurikulum 2013 untuk SMA/MA

Kurikulum ini memuat kompetensi (1) Kompetensi sikap spiritual, (2) sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan. Kompetensi pengetahuan dan keterampilan sebagai berikut. Kompetensi Inti 3

Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

Kompetensi Inti 4

Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.

Buku Guru Fisika Kelas X

3

Pembelajaran merupakan proses pengembangan potensi dan pembangunan karakter setiap peserta didik sebagai hasil dari sinergi antara pendidikan yang berlangsung di sekolah, keluarga, dan masyarakat. Proses tersebut memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk mengembangkan potensi mereka menjadi kemampuan yang semakin lama semakin meningkat dalam sikap (spiritual dan sosial), pengetahuan, dan keterampilan sebagai bekal hidup dan untuk bermasyarakat, berbangsa, serta berkontribusi pada kesejahteraan hidup umat manusia. Peran keluarga sangat penting dalam proses pembelajaran sehingga tidak dapat sepenuhnya digantikan oleh sekolah. Hal ini karena keluarga merupakan tempat pertama bersemainya bibit sikap (spiritual dan sosial), pengetahuan, dan keterampilan peserta didik. Oleh karena itu, keterjalinan, keterpaduan, dan konsistensi antara keluarga, sekolah, dan masyarakat harus diupayakan dan diperjuangkan secara terus-menerus karena tripusat pendidikan tersebut sekaligus menjadi sumber belajar yang saling menunjang.

B. Ruang Lingkup Mata Pelajaran Fisika Fisika merupakan ilmu pengetahuan tentang gejala alam yang dituangkan berupa fakta, konsep, prinsip, dan hukum yang teruji kebenarannya dan melalui suatu rangkaian kegiatan dalam metode ilmiah. Fisika yang merupakan bagian dari sains, memiliki karakteristik yang sama dengan sains lainnya. Sebagai sains, fisika lahir dan berkembang melalui pengamatan dan eksperimen yang merupakan langkah-langkah dalam kerja ilmiah. Semua materi diajarkan kepada siswa melalui pendekatan ilmiah (scientific ap- proach), dalam hal ini siswa lebih banyak diarahkan kepada ”mencari tahu” bukan ”diberi tahu”. Dalam Kurikulum 2013, mata pelajaran Fisika untuk Kelas X SMA/MA (Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam) memuat materi berikut. 1. Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan kerja 2. Besaran Fisika dan Pengukurannya. 3. Vektor 4. Gerak Lurus 5. Analisis Vektor pada Gerak Parabola 6. Gerak Melingkar dan Penerapannya 7. Dinamika Partikel 8. Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler 9. Usaha dan Energi 10. Momentum, Impuls, dan Tumbukan 11. Getaran Harmonis

C. Tujuan Pembelajaran Kurikulum 2013 dirancang untuk menciptakan keseimbangan antara pengembangan sikap spiritual, sosial, rasa ingin tahu, kreativitas, dan kerja sama dengan kemampuan intelektual dan psikomotorik. Tujuan pembelajaran Fisika SMA/MA sebagai berikut. 1. Menambah keimanan peserta didik dengan menyadari hubungan keteraturan, keindahan alam, dan kompleksitas alam dalam jagat raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya.

4

Petunjuk Umum Pembelajaran

2.

3. 4. 5.

6.

Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; ulet; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap ilmiah dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan. Memupuk sikap ilmiah yaitu jujur, obyektif, terbuka, ulet, kritis dan dapat bekerjasama dengan orang lain. Mengembangkan pengalaman untuk menggunakan metode ilmiah dalam merumuskan masalah, mengajukan dan menguji hipotesis melalui percobaan, merancang dan merakit instrumen percobaan, mengumpulkan, mengolah, dan menafsirkan data, serta mengomunikasikan hasil percobaan secara lisan dan tertulis. Mengembangkan kemampuan bernalar dalam berpikir analisis induktif dan deduktif dengan menggunakan konsep dan prinsip fisika untuk menjelaskan berbagai peristiwa alam dan menyelesaian masalah baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

D. Strategi, Model, dan Media Pembelajaran Fisika Strategi dan metode pembelajaran yang digunakan dalam mata pelajaran Fisika Kurikulum 2013 sebagai berikut. 1.

Strategi dan Model Discovery dalam Pembelajaran Fisika Sesuai dengan ruang lingkup fisika dan perkembangan usia siswa SMA, pembelajaran fisika yang baik seharusnya menggunakan model pembelajaran yang menekankan pembelajaran melalui pengamatan langsung, menginterferensi, dan mengomunikasikan hasil pengamatan. Pembelajaran semacam itu dikenal dengan model discovery. Model discovery (penemuan terbimbing) adalah proses mental .yang mengharuskan siswa mengasimilasikan suatu konsep atau suatu prinsip. Model ini menempatkan guru sebagai fasilitator, guru membimbing siswa ketika diperlukan. Dalam model ini siswa didorong untuk berpikir sendiri, sehingga dapat ”menemukan” prinsip umum berdasarkan bahan atau data yang telah disediakan oleh guru. Seberapa jauh guru memberi bimbingan kepada siswa, tergantung pada kemampuannya dan materi yang sedang dipelajari. Dalam rangka menemukan sendiri suatu prinsip atau konsep, guru dapat berperan sebagai motivator. Dalam aksinya, guru dituntut dapat memberi kail kepada siswa bukan memberi ikan. Dengan cara demikian, kegiatan pembelajaran akan menjadi kegiatan yang bermakna bagi siswa dalam rangka ”menemukan” pengetahuan. Contoh kegiatannya sebagai berikut.

Buku Guru Fisika Kelas X

5

Hukum II Newton A. Pendahuluan Hukum II Newton membahas tentang hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada benda. Praktikum ini bertujuan membuktikan hubungan gaya, massa, dan per- cepatan pada gerak benda. B.

Apa yang Diperlukan? 1. Kereta dinamika/troli 2 buah 2. Ticker timer 1 buah 3. Pita kertas 1 gulung 4. Katrol 1 buah 5. Papan luncur 1 buah 6. Catu daya/sumber tegangan 1 buah 7. Benang secukupnya 8. Beban 200 gram, 400 gram, dan 600 gram

C. Apa yang Harus Dilakukan? 1. Rangkailah alat dan bahan seperti gambar berikut. a

b

c

d

e

2. 3.

4.

5.

D. Pertanyaan dan Diskusi Diskusikan bersama kelompok Anda pertanyaan-pertanyaan berikut. 1. Apa yang terjadi pada jarak antartitik dari awal sampai akhir perekaman? 2. Bandingkan grafik kecepatan troli dari tiap-tiap percobaan. Berdasarkan grafik tersebut, diskusikan dengan kelompok Anda. Apakah hubungan antara gaya dan percepatan gerak

f

g

benda? Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 7.3 Rangkaian percobaan Hukum II Newton Keterangan: a . Pita kertas b. Catu daya c. Ticker timer d . Kereta dinamika/troli e. Benang f . Katrol g. Beban

6

Petunjuk Umum Pembelajaran

Lepaskan beban dan hidupkan ticker timer secara bersamaan sehingga kereta bergerak. Amati jarak antartitik dari awal sampai akhir perekaman. Selanjutnya, matikan ticker timer setelah beban sampai di lantai. Potonglah pita setiap 5 ketukan dan tempelkan pada kertas milimeter sehingga tersusun suatu diagram dan lukislah garisnya. Gambarlah hasilnya pada hasil pengamatan. Ulangi langkah 1–4 dengan mengganti beban menjadi 400 gram dan 600 gram.

E.

Unjuk Kreativitas Ulangi praktikum, tetapi menggunakan beban yang tergantung tetap, sedangkan jumlah troli berubah. Gunakan 1 buah troli, kemudian 2 buah troli untuk membandingkan. Buatlah grafik kecepatan gerak troli seperti pada praktikum. Bagaimanakah hubungan massa dan percepatan gerak benda?

Di kegiatan ini, siswa diminta merangkai alat percobaan sesuai prosedur yang ada. Dalam metode ini siswa diharapkan dapat memperoleh data hasil percobaan dan dapat memenuhi tujuan yang diinginkan dari percobaan. Peran guru sebagai penyedia alat dan mengondisikan agar siswa bekerja dengan sungguh-sungguh. Usahakan guru tidak terlalu banyak membantu siswa saat memperoleh data. 2.

Strategi dan Model Inquiry dalam Pembelajaran Fisika Sund (2009) mengatakan bahwa penggunaan discovery dalam batas-batas tertentu adalah baik untuk kelas-kelas rendah, sedangkan inquiry baik untuk siswa-siswa di kelas yang lebih tinggi. Bagi sekolah yang peserta didiknya mempunyai kemampuan tinggi dapat menerapkan model inquiry dalam pembelajaran fisika. Inquiry adalah kemampuan mengajukan pertanyaan dan mengidentifikasi penyelesaian masalah. Oleh karena itu, dalam pembelajaran seharusnya guru lebih banyak mengajukan pertanyaan open ended dan lebih banyak merangsang diskusi antarsiswa. Pertanyaan yang open ended memiliki jawaban atau penyelesaian lebih dari satu. Pertanyaan atau masalah jenis ini memberi ruang bagi siswa agar dapat membuat keputusan sendiri, terbuka, kreatif, dan memberikan beberapa solusi penyelesaian. Setelah guru mengundang siswa untuk mengajukan masalah yang erat hubungannya dengan topik yang akan diajarkan, siswa akan terlibat dalam kegiatan inquiry. Pada saat siswa melakukan kegiatan inquiry, guru melakukan observasi terhadap kinerja siswa, seperti presentasi siswa di kelas, interaksi dengan teman, penggunaan komputer, dan penggunaan alat-alat laboratorium. Guru juga mempunyai hasil kerja siswa secara individual meliputi draft pertanyaan penelitian, kritik dari siswa lain, dan jurnal siswa. Observasi kinerja siswa dan hasilnya merupakan sumber data bagi guru untuk membuat inferensi pemahaman siswa tentang inquiry ilmiahnya. Contoh kegiatan inquiry seperti berikut.

Menentukan Nilai Percepatan Gravitasi 1. 2.

Pengamatan Amatilah gerak jatuh bebas untuk menentukan nilai percepatan gravitasi. Prosedur a. b.

Dengan menggunakan persamaan h = 1 gt2 , buktikan bahwa nilai g lebih 2 kurang 9,8 m/s2. Rancanglah kegiatan ini dengan kelompok Anda.

3.

Diskusi a. Apa yang mengakibatkan nilai g yang Anda peroleh bisa berbeda? b. Mungkinkah ketelitian alat berpengaruh terhadap hasilnya?

4.

Kesimpulan dan Laporan Tuliskan proses dan hasil kesimpulan dari kegiatan yang Anda lakukan dengan urutan yang jelas. Presentasikan hasil yang Anda peroleh di kelas.

Guru membahas hasil kerja siswa. Apapun hasil yang dicapai, guru tidak boleh menyalahkan. Sikap yang tepat adalah memberi masukan dan komentar yang membangun. Diskusikan kesulitan dan kendala dalam melakukan kegiatan ini.

Buku Guru Fisika Kelas X

7

3.

Strategi dan Model Problem Based Learning dalam Pembelajaran Fisika Problem Based Learning adalah pembelajaran yang menjadikan masalah sebagai dasar atau basis bagi siswa untuk belajar. Pada model problem based learning, pembelajaran dimulai dengan mengajukan masalah, pertanyaan, atau teka-teki, yang menjadikan siswa ingin belajar menyelesaikannya. Pembelajaran ini menggunakan pendekatan pembelajaran yang berpusat pada siswa, yang menggunakan masalah-masalah yang tidak terstruktur, masalah-masalah dunia nyata, atau masalah-masalah simulasi yang kompleks sebagai titik awal untuk memulai proses pembelajaran. Para siswa memerlukan tambahan pengetahuan baru sebelum mereka dapat menyelesaikan masalah tersebut. Pembelajaran ini tidak sekadar mencoba atau mencari jawaban yang sudah pasti benar. Namun, para siswa dituntut menganalisis masalah, mengumpulkan informasi yang diperlukan, mengenali penyelesaian yang mungkin, menilai beberapa pilihan, dan menarik kesimpulan. Contoh kegiatan problem based learning pada buku ini dapat dilihat pada kegiatan berikut.

Ruang Lingkup Fisika 1.

Pengamatan Lakukan pengamatan dengan teliti dan objektif mengenai peristiwaperistiwa yang ditunjukkan dalam gambar-gambar berikut.

Sumber: Dokumen Penerbit

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 1.2 Ruang lingkup fisika

8

2.

Prosedur Catatlah peristiwa-peristiwa pada gambar tersebut.

3.

Diskusi Dengan memperhatikan gambar tersebut, diskusikan bersama kelompok untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. a. Apakah hakikat Fisika? b. Apa saja yang dipelajari dalam Fisika?

Petunjuk Umum Pembelajaran

c. d.

4.

Sebagai bagian dari IPA, apa saja ciri-ciri Fisika? Fisika memiliki ruang lingkup sangat luas sehingga Fisika memiliki cabang-cabang ilmu secara khusus. Jelaskan cabang-cabang Fisika yang Anda ketahui!

Kesimpulan dan Laporan Buatlah laporan hasil diskusi dan kumpulkan kepada guru Anda. Presentasikan hasil diskusi Anda di kelas.

Pada kegiatan ini, siswa diminta mengamati kegiatan dalam foto/gambar. Dari gambar yang disajikan, siswa diharapkan dapat menjawab pertanyaan kemudian menarik kesimpulan. Guru hanya bertugas mengawasi siswa saat berdiskusi dengan teman sekelompoknya. Guru juga memberi umpan balik agar siswa dapat memperdalam pemahaman mereka tentang kegiatan yang telah mereka lakukan. 4.

Sistem dan Model Project Based Learning dalam Pembelajaran Fisika Project Based Learning merupakan model pembelajaran yang melibatkan kerja proyek. Pembelajaran ini menuntut siswa untuk merancang proyek dan melakukan kegiatan investigasi. Permasalahan yang diambil sebaiknya sesuai dengan dunia nyata. Setelah mengetahui tema tugas proyek, siswa harus membuat perencanaan untuk menyelesaikan tugas tersebut serta mengetahui alat dan bahan yang diperlukan untuk membantu penyelesaian proyek. Siswa dan guru sebaiknya membuat jadwal dalam menyelesaikan proyek. Berikan batas waktu dalam setiap pengerjaan proyek. Tugas guru adalah memantau aktivitas siswa saat pengerjaan proyek. Setelah tugas selesai, guru melakukan penilaian untuk mengevaluasi hasil siswa dan memberi umpan balik tentang hasil yang sudah dicapai. Di akhir pembelajaran, siswa dan guru melakukan refleksi terhadap aktivitas dan hasil proyek yang sudah dilakukan. Proses refleksi dilakukan baik secara individu maupun kelompok. Pada tahap ini siswa diminta untuk mengungkapkan perasaan dan pengalamannya selama menyelesaikan tugas proyek. Tugas proyek pada bab ini dicontohkan sebagai berikut.

Carilah informasi mengenai penerapan gerak melingkar dalam teknologi. Informasi bisa berupa alat yang memanfaatkan gerak melingkar maupun teknologi yang menggunakan hubungan roda-roda. Datangilah tempat yang memanfaatkan teknologi gerak melingkar. Apakah teknologiteknologi tersebut dapat meringankan pekerjaan manusia? Bagaimana prinsip kerja alat-alat tersebut? Buatlah makalah berdasarkan informasi yang Anda dapatkan. Gambarlah skema alat-alat tersebut dalam makalah yang Anda buat.

Buku Guru Fisika Kelas X

9

Dalam menyelesaikan tugas ini ada kemungkinan siswa mencari data saat hari libur atau di luar jam sekolah. Berikan surat pemberitahuan kepada orang tua tentang kegiatan siswa dan meminta bantuan orang tua untuk ikut mengawasi kegiatan siswa selama proyek berlangsung. Dalam contoh di atas, siswa diminta mengunjungi suatu tempat. Ada baiknya guru memberi surat pengantar yang meminta izin kepada pihak pemilik agar siswa dapat memperoleh akses yang diperlukan. 5.

Pembelajaran Berbasis Scientific Dalam melaksanakan pembelajaran fisika dengan pendekatan scientific, metode discovery sangat tepat untuk diterapkan. Siswa dalam pembelajaran fisika melakukan eksplorasi dalam bentuk mengamati (observing), menghubung- hubungkan fenomena (associating), menanya atau merumuskan masalah (question- ing), dan melakukan percobaan (experimenting) atau pengamatan lanjutan dengan menerapkan metode inquiry, serta mengkomunikasikan hasil penelitian. Pada pembelajaran scientific peran guru bukan hanya pada proses pembelajaran, melainkan juga pada penilaian.

E. Media dan Proses Pembelajaran 1.

Media Pembelajaran Media pembelajaran adalah segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan dari pengirim ke penerima sehingga dapat merangsang pikiran, perasaan, perhatian, dan minat siswa sedemikian rupa sehingga terjadi proses belajar. Media pembelajaran sebagai alat bantu dalam proses belajar dan pembelajaran merupakan suatu kenyataan yang tidak bisa dipungkiri keberadaannya. a.

Lingkungan Sekitar Lingkungan sekitar dapat digunakan sebagai media pembelajaran. Sebagai contoh mengamati kondisi lingkungan pada pembahasan materi tentang pemanasan global.

b.

Gambar, Grafik, dan Tabel Gambar dapat digunakan untuk menjelaskan diagram bebas benda. Grafik dapat digunakan untuk menjelaskan hubungan gaya, perpindahan, dan usaha materi usaha dan energi. Tabel dapat digunakan untuk membedakan titik balik dan titik seimbang pada materi gerak harmonis.

10

Petunjuk Umum Pembelajaran

c.

Laboratorium dan Peralatannya Laboratorium digunakan untuk proses pembelajaran yang menuntut peserta didik melakukan praktikum yang membutuhkan peralatan laboratorium. sebagai contoh kegiatan eksperimen pada pembahasan getaran harmonis, teori kinetik gas, dan fluida dinamis. Dalam melakukan praktikum, keselamatan dan keamanan harus diperhatikan, baik untuk siswa maupun lingkungan.

d.

Media Elektronik (Audio,Video, dan Audio-Video) Media elektronik, misalnya media audio-video sangat efektif untuk menjelaskan sejumlah konsep yang sulit divisualisasikan, misalnya orbit geostasioner dan gas ideal. Jenis media ini bisa diunduh di berbagai situs edukasi, membuat sendiri, atau membeli paket CD pembelajaran yang banyak dijual di pasaran.

e.

Media Presentasi Saat presentasi, siswa membutuhkan alat misal OHP, Proyektor, atau LCD. Jika di sekolah tidak memiliki peralatan yang disebutkan, siswa menyiapkan copy materi yang ingin disampaikan dan membagikannya ke teman sekelas.

f.

Media Internet Sering kali kertas dalam buku tidak mampu memuat banyak informasi karena terbatasnya halaman. Oleh karena itu, media internet menjadi senjata ampuh untuk mengatasi kekurangan buku teks. Berbagai pengetahuan dapat diperoleh dari beberapa situs. Namun, perlu dipastikan keamanan internet dari penggunaan yang tidak semestinya. Jika sekolah bisa menyediakan fasilitas internet, akan jauh lebih baik karena dapat diawasi penggunaannya.

2.

Proses Pembelajaran Pembelajaran perlu menggunakan prinsip: (1) berpusat pada peserta didik, (2) mengembangkan kreativitas peserta didik, (3) menciptakan kondisi menyenangkan dan menantang, (4) bermuatan nilai, etika, estetika, logika, dan kinestetika, dan (5) menyediakan pengalaman belajar yang beragam melalui penerapan berbagai strategi dan metode pembelajaran yang menyenangkan, kontekstual, efektif, efisien, dan bermakna. Sesuai prinsip-prinsip tersebut pembelajaran Fisika SMA Kurikulum 2013 yang sesuai adalah menggunakan pendekatan saintifik. Pendekatan ini mempunyai tahapan 5M, yaitu mengamati, menanya, mencoba/melakukan/eksperiman, mengasosiasikan/menalar, dan mengomunikasikan. Penjelasan mengenai penerapan pembelajaran dengan pendekatan saintifik dapat dilihat pada tabel berikut.

Buku Guru Fisika Kelas X

11

Tabel: Keterkaitan antara Langkah Pembelajaran dengan Kegiatan Belajar dan Maknanya Langkah Pembelajaran Kegiatan Belajar

Kegiatan Belajar Siswa

Kegiatan Guru

Mengamati

Mengamati dengan indra misal membaca, mendengar, menyimak, melihat, menonton dengan bantuan alat maupun tidak.

Guru sebagai fasilitator dalam kegiatan pengamatan. Siswa dituntut aktif dan guru melakukan penilaian keaktifan dan rasa ingin tahu siswa.

Menanya

Membuat dan mengajukan pertanyaan tentang informasi yang tidak dipahami dari apa yang diamati atau pertanyaan untuk mendapatkan informasi tambahan tentang apa yang diamati (dimulai dari pertanyaan faktual sampai ke pertanya an yang bersifat hipotetik) dalam melakukan eksperimen.

Guru perlu memahami kriteria pertanyaan dan teknik bertanya yang baik (lihat catatan)

Mengumpulkan informasi/ eksperimen

–

Membaca sumber lain selain buku teks. Mengamati objek/ kejadian. Aktivitas. Wawancara dengan narasumber.

1 ) Guru hendaknya merumuskan tujuan eksperimen yang akan dilaksanakan. 2 ) Guru bersama peserta didik mempersiapkan perlengkapan yang dipergunakan. 3 ) Perlu memperhitungkan tempat dan waktu. 4 ) Guru menyediakan kertas kerja untuk pengarahan kegiatan. 5 ) Guru membicarakan masalah yang akan dijadikan eksperimen. 6 ) Membagi lembar kerja kepada peserta didik. 7 ) Peserta didik melaksanakan eksperimen dengan bimbingan guru. 8 ) Guru mengumpulkan hasil kerja peserta didik dan mengevaluasinya, apabila dianggap perlu didiskusikan secara klasikal.

Mengolah informasi yang sudah dikumpulkan baik terbatas dari hasil kegiatan mengumpulkan/eksperimen maupun hasil dari kegiatan mengamati dan kegiatan mengumpulkan informasi.

1 ) Guru menyusun bahan pembelajaran dengan tuntutan kurikulum. 2 ) Guru tidak banyak menerapkan metode ceramah. Tugas utama guru memberi instruksi singkat tetapi jelas dengan disertai contoh-contoh, baik dilakukan sendiri maupun dengan cara simulasi. 3 ) Bahan pembelajaran disusun secara berjenjang atau hierarkis, dimulai dari yang sederhana (persyaratan rendah) sampai pada yang kompleks (persyaratan tinggi).

– – –

Mengasosiasikan/ mengolah informasi yang sudah dikumpulkan

12

–

Petunjuk Umum Pembelajaran

Langkah Pembelajaran Kegiatan Belajar

Kegiatan Belajar Siswa –

Mengomunikasikan

Pengolahan informasi yang dikumpulkan dari yang bersifat menambah keluasan dan kedalaman sampai kepada pengolahan informasi yang bersifat mencari solusi dari berbagai sumber yang memiliki pendapat yang berbeda sampai kepada yang bertentangan.

Menyampaikan hasil pengamat an dan kesimpulan berdasarkan hasil analisis secara lisan, tertulis, atau media lainnya.

Kegiatan Guru 4 ) 5 6 7 8

Kegiatan pembelajaran berorientasi pada hasil yang dapat diukur dan diamati. ) Setiap kesalahan harus segera dikoreksi atau diperbaiki. ) Perlu dilakukan pengulangan dan latihan agar perilaku yang diinginkan dapat menjadi kebiasaan atau pelaziman. ) Evaluasi atau penilaian didasari atas perilaku yang nyata atau autentik. ) Guru mencatat semua kemajuan peserta didik untuk kemungkinan memberikan tindakan perbaikan.

Menerapkan pembelajaran kolaboratif kewenangan guru dan fungsi guru lebih bersifat direktif atau manajer belajar. Sebaliknya, peserta didiklah yang harus lebih aktif. Peserta didik berinteraksi dengan empati, saling menghormati, dan menerima keku- rangan atau kelebihan masingmasing.

Catatan: Dalam melakukan kegiatan menanya seorang guru perlu memperhatikan dua hal yang penting berikut. a. Kriteria pertanyaan yang baik Kriteria pertanyaan yang baik adalah singkat dan jelas, menginspirasi jawaban, memiliki fokus, bersifat probing atau divergen, bersifat validatif atau penguatan, memberi kesempatan peserta didik untuk berpikir ulang, merangsang peningkatan tuntutan kemampuan kognitif, dan merangsang proses interaksi. b. Tingkatan pertanyaan Pertanyaan guru yang baik dan benar menginspirasi peserta didik untuk memberikan jawaban yang baik dan benar pula. Guru harus memahami kualitas pertanyaan sehingga menggambarkan tingkatan kognitif rendah hingga tingkatan yang lebih tinggi. Bobot pertanyaan yang menggambarkan tingkatan kognitif disajikan dalam tabel berikut. 3.

Panduan Pengelolaan Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) di Sekolah Kesehatan dan keselamatan kerja (K3) tidak hanya diberlakukan di perusahaan atau industri, di sekolah pun K3 sangat penting untuk diperhatikan. a. K3 di ruang laboratorium 1) Ruang laboratorium perlu dibangun sedemikian rupa sehingga aman dan nyaman untuk melakukan kegiatan. 2) Di ruang laboratorium tersedia alat keselamatan kerja, misalnya tabung pemadam kebakaran.

Buku Guru Fisika Kelas X

13

3)

b.

Di ruang laboratorium tersedia tempat pembuangan sampah organik, sampah anorganik, dan limbah kimia. 4 ) Laboratorium perlu mempunyai tempat penyimpan alat dan bahan yang aman. 5) Laboratorium perlu mempunyai kotak obat yang berisi obat-obatan untuk pertolongan pertama saat terjadi kecelakaan kerja. 6) Laboratorium perlu mempunyai tata tertib yang jelas tentang penggunaan alat, bahan, dan ruang laboratorium. K3 di ruang kelas 1) Ruang kelas harus nyaman sebagai tempat melakukan aktivitas belajar mengajar. 2) Setiap ruang kelas sebaiknya menyediakan tempat khusus untuk menyimpan obat-obatan ringan untuk memberikan pertolongan pertama saat terjadi kecelakaan kerja atau terhadap siswa yang mengalami gangguan kesehatan ringan. 3) Alat peraga yang menempel di dinding ruang kelas harus terbuat dari bahan yang ramah lingkungan dan tidak mengganggu kesehatan. 4) Alat tulis yang digunakan guru sebaiknya tidak menimbulkan gangguan kesehatan pada siswa. 5) Media pembelajaran yang menggunakan listrik harus aman saat digunakan. Oleh karena itu, alat listrik harus dipastikan aman sebelum digunakan.

F. Sistem Evaluasi Pembelajaran Fisika Penilaian hasil belajar siswa mencakup penilaian sikap, pengetahuan, dan keterampilan. Ketiga ranah penilaian ini harus dilakukan secara berimbang agar dapat digunakan untuk menentukan posisi relatif peserta didik terhadap standar yang telah ditetapkan. 1. Penilaian Sikap Penilaian sikap bertujuan mengetahui capaian dan membina perilaku serta budi pekerti peserta didik sesuai butir-butir sikap dalam Kompetensi Dasar (KD) pada Kompetensi Inti Sikap Spiritual (KI-1) dan Kompetensi Inti Sikap Sosial (KI2). Pada mata pelajaran Fisika, KD pada KI-1 dan KD pada KI-2 dirumuskan secara umum dan terakumulasi menjadi satu KD pada KI-1 dan satu KD pada KI-2. Penilaian sikap merupakan bagian dari pembinaan dan penanaman/ pembentukan sikap spiritual dan sikap sosial peserta didik yang menjadi tugas dari setiap pendidik. Penanaman sikap diintegrasikan pada setiap pembelajaran KD dari KI-3 dan KI-4. Selain penilaian oleh pendidik, dapat dilakukan penilaian diri (self assessment) dan penilaian antarteman (peer assessment) dalam rangka pembinaan dan pembentukan karakter peserta didik. Hasil kedua penilaian ini dapat dijadikan sebagai salah satu data untuk konfirmasi hasil penilaian sikap oleh pendidik. Hasil penilaian sikap selama periode satu semester ditulis dalam bentuk deskripsi yang menggambarkan perilaku peserta didik.

14

Petunjuk Umum Pembelajaran

a.

Teknik Penilaian Sikap 1) Observasi Dalam melakukan penilain sikap diasumsikan bahwa setiap peserta didik pada dasarnya berperilaku baik sehingga yang perlu dicatat hanya perilaku yang sangat baik (positif) atau kurang baik (negatif) yang berkaitan dengan indikator sikap spiritual dan sikap sosial. Instrumen yang digunakan dalam observasi berupa lembar observasi atau jurnal. Contoh format dan pengisian jurnal (lembar observasi) untuk penilaian sikap sosial oleh guru mata pelajaran. Format 1 Nama Satuan Pendidikan Tahun Pelajaran Kelas/Semester Mata Pelajaran No.

Waktu

:... :... : . . ./. . . : Fisika

Nama Kejadian/Perilaku

Butir Sikap

Pos/ Neg

Tindak Lanjut

1.

15/8/2016 Rama

Membiarkan air Tanggung keran tetap mengalir jawab setelah selesai menggunakan

–

Dipanggil untuk menutup keran. Dilakukan pembinaan.

2.

12/8/2016

Martha

Melapor kepada Jujur pendidik bahwa dia memecahkan gelas kimia tanpa sengaja ketika sedang melakukan praktikum

+

Diberi apresiasi/ pujian atas kejujurannya. Diingatkan agar lain kali lebih berhati-hati

3.

12/8/2016

Aldo

Membantu mem- Gotong bersihkan royong

+

Diberi apresiasi/ pujian

+

Diberi apresiasi/ pujian

–

Ditanya alasannyatidakmengumpulkan tugas, agar selanjutnya selalumengumpulkan tugas

4.

3/9/2016

Beny

5.

14/10/2016 Cyntia

gelaskimia yang dipecah- kan oleh Menyajikan Percaya hasildiskusi diri kelompok dan menjawab sanggahan kelompok lain dengan tegas menggunakan argumentasi yang logis dan relevan Tidak mengum- Disiplin pulkan tugas

Buku Guru Fisika Kelas X

15

Contoh jurnal penilaian sikap spiritual yang dibuat guru guru mata pelajaran Format 2 Nama Satuan Pendidikan Tahun Pelajaran Kelas/Semester Mata Pelajaran No. 1.

2.

16

Waktu

Nama Kejadian/Perilaku

Pos/ Neg

Tindak Lanjut

+

Diberi apresiasi/ pujian

Rangga Tidak serius dalam Ketakwaan berdoa sebelum memulai pelajaran

–

Ditegur dan dibina

Bahar

Suka mencela teman Ketakwaan yang mempunyai kekurangan (kelainan fisik)

–

Ditegur dan dibina

Andre

M eng k oo r d in as i Kemanusiaan teman sekelas dalam menggalang bantuan untuk korban bencana alam

+

Diberi apresiasi/ pujian

Mutia

Mengajak temannya Ketakwaan berdoa sebelum dan sesudah melakukan kegiatan praktikum

+

Diberi apresiasi/ pujian

Menjadi ketua Ketakwaan panitia peringatan hari besar keagamaan di sekolah M e n y a n g g a h Toleransi pendapat temannya beragama saat diskusi karena menggunakan dasar kitab atau agama yang dianutnya

+

Diberi apresiasi/ pujian

–

Ditegur dan dibina agar menghormati pendapat dari agama beda agama

3.

15/9/2016

4.

17/12/2016 Aldi

5.

20/12/2016 Ringgo

Petunjuk Umum Pembelajaran

Butir Sikap

Memberi salam se- Ketakwaan tiap mengawali dis- dan kusi baik kepada toleransi teman sesama agama maupun kepada teman yang beda agama

12/7/2016 Bagus

27/8/2016

:... :... : . . ./. . . :...

Contoh jurnal penilaian sikap spiritual yang dibuat guru BK atau wali kelas Format 3 Nama Satuan Pendidikan : . . . Kelas/Semester : . . ./. . . Tahun Pelajaran : . . ./. . . No.

Waktu

1.

12/7/2016

2.

2)

27/8/2016

Nama

Kejadian/Perilaku

Butir Sikap

Pos/ Neg

Bagus

Tidak mengikuti sholat Jum'at Ketakwaan yang dilak-sanakan di sekolah

–

Rangga

Mengganggu teman yang Toleransi sedang berdoa sebelum makan beragama siang di kantin

–

Bahar

Menjadi imam sholat dzuhur di Ketakwaan musala sekolah

+

Andre

Mengingatkan teman untuk Toleransi sholat zuhur di musala sekolah beragama

+

Mutia

Mengajak temannya berdoa Ketakwaan sebelum bertanding basket di lapangan sekolah

+

3.

15/9/2016

4.

17/12/2016 Aldi

Menjadi ketua panitia peringat- Ketakwaan an hari besar keagamaan di sekolah

+

5.

20/12/2016 Ringgo

Membantu teman Toleransi mempersiapkan perayaan beragama keagamaan yang berbeda dengan agamanya di sekolah

+

Penilaian Diri Penilaian diri dilakukan dengan cara meminta peserta didik untuk mengemukakan kelebihan dan kekurangan dirinya dalam berperilaku. Contoh lembar penilaian diri menggunakan daftar cek (checklist) pada waktu kegiatan kelompok.

Buku Guru Fisika Kelas X

17

Format 4 Nama :... Kelas/Semester : . . ./. . . Petunjuk: 1. Bacalah baik-baik setiap pernyataan dan berilah tanda ✔ pada kolom yang sesuai dengankeadaan dirimu yang sebenarnya. 2. Serahkan kembali format yang sudah kamu isi kepada bapak/ibu guru. No.

Pernyataan

Ya

Tidak

Selama kegiatan kelompok, saya:

3)

1.

Mengusulkan ide kepada kelompok

2.

Sibuk mengerjakan tugas saya sendiri

3.

Tidak berani bertanya karena malu ditertawakan

4.

Menertawakan pendapat teman

5.

Aktif mengajukan pertanyaan dengan sopan

6.

Melaksanakan kesepakatan kelompok, meskipun tidak sesuai dengan pendapat saya

Penilaian Antarteman Penilaian antarteman paling cocok dilakukan pada saat peserta didik melakukan kegiatan kelompok. Setiap peserta didik diminta mengamati/menilai dua orang temannya. Sebaliknya, dia juga dinilai oleh dua orang teman lainnya dalam satu kelompok. Contoh instrumen penilaian (lembar pengamatan) antarteman (peer assessment) menggunakan daftar cek (checklist) pada waktu kerja kelompok. Format 5 Petunjuk: 1. Amati perilaku 2 orang temanmu selama mengikuti kegiatan kelompok. 2. Isilah kolom yang tersedia dengan tanda cek (✔) jika temanmu menunjukkan perilaku yang sesuai dengan pernyataan untuk indikator yang kamu amati atau tanda strip (–) jika temanmu tidak menunjukkan perilaku tersebut. 3. Serahkan hasil pengamatan kepada bapak/ibu pendidik.

18

Petunjuk Umum Pembelajaran

Nama Teman

: 1. . . . 2. . . . Nama Penilai : . . . Kelas/Semester : . . ./. . . No.

2.

Pernyataan

Teman 1

1.

Teman saya mengajukan pertanyaan dengan sopan

2.

Teman saya mengerjakan kegiatan sesuai pembagian tugas dalam kelompok

3.

Teman saya mengemukakan ide untuk menyelesaikan masalah

4.

Teman saya memaksa kelompok untuk menerima usulnya

5.

Teman saya menyela pembicaraan teman kelompok

6.

Teman saya menjawab pertanyaan yang diajukan teman lain

7.

Teman saya menertawakan pendapat teman yang aneh

8.

Teman saya melaksanakan kesepakatan kelompok meskipun tidak sesuai dengan pendapatnya

Teman 2

Penilaian Pengetahuan Penilaian pengetahuan merupakan penilaian untuk mengukur kemampuan peserta didik berupa pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif, serta kecakapan berpikir tingkat rendah sampai tinggi. Penilaian ini berkaitan dengan ketercapaian Kompetensi Dasar pada KI-3 yang dilakukan oleh guru mata pelajaran. Penilaian pengetahuan dilakukan dengan berbagai teknik penilaian. a.

Tes Tertulis Tes tertulis adalah tes dengan soal dan jawaban disajikan secara tertulis untuk mengukur atau memperoleh informasi tentang kemampuan peserta tes. Tes tertulis menuntut respons dari peserta tes yang dapat dijadikan sebagai representasi dari kemampuan yang dimiliki. Instrumen tes tertulis dapat berupa soal pilihan ganda, isian, jawaban singkat, benar-salah, menjodohkan, dan uraian.

b. Tes Lisan Tes lisan merupakan pemberian soal/pertanyaan yang menuntut peserta didik menjawab secara lisan, dan dapat diberikan secara klasikal ketika pembelajaran. Jawaban peserta didik dapat berupa kata, frase, kalimat maupun paragraf. Tes lisan menumbuhkan sikap peserta didik untuk berani berpendapat.

Buku Guru Fisika Kelas X

19

Contoh pertanyaan untuk tes lisan dalam pembelajaran. Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/1 Tahun Pelajaran : . . . Kompetensi Dasar: 3.1 Menerapkan hakikat ilmu Fisika, metode ilmiah, dan keselamatan kerja di laboratorium serta peran fisika dalam kehidupan. Indikator Soal: 1. Siswa mampu menyebutkan cabang Fisika yang berhubungan dengan informasi yang diberikan. 2. Siswa mampu menjelaskan keselamatan kerja di laboratorium fisika. Pertanyaan: 1. Jelaskan cabang-cabang Fisika yang Anda ketahui! 2. Nuklir memiliki manfaat bagi perkembangan teknologi dan penyediaan energi listrik. Selain memiliki manfaat, nuklir juga memiliki bahaya. Termasuk cabang ilmu Fisika apakah materi tentang nuklir? 3. Apa yang perlu dilakukan saat melakukan praktikum tentang arus searah berkaitan dengan keselamatan kerja di laboratorium? c.

Penugasan Penugasan adalah pemberian tugas kepada peserta didik untuk mengukur dan/atau meningkatkan pengetahuan. Penugasan yang digunakan untuk mengukur pengetahuan (assessment of learning) dapat dilakukan setelah proses pembelajaran, sedangkan penugasan yang digunakan untuk meningkatkan pengetahuan (assessment for learning) diberikan sebelum dan/atau selama proses pembelajaran. Penugasan dapat berupapekerjaan rumah dan/atau proyek yang dikerjakan secara individu atau kelompok sesuai dengan karakteristik tugas. Penugasan lebih ditekankan pada pemecahan masalah atau tugas produktif lainnya. Contoh penugasan Format 6 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/1 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 3.2 Menerapkan prinsip-prinsip pengukuran besaran fisis, ketepatan, ketelitian dan angka penting, serta notasi ilmiah. Indikator: Menyelidiki besaran-besaran fisika di lingkungan sekitar. Rincian tugas: 1. Pergilah ke pasar tradisional di sekitar tempat tinggal Anda, lalu amatilah peristiwa pengukuran yang terjadi di tempat tersebut. 2. Catatlah nama besaran yang diukur, alat ukur, cara mengukur, dan satuan yang digunakan dalam bentuk tabel.

20

Petunjuk Umum Pembelajaran

3.

4. 5. 6.

Lakukan pengamatan yang sama pada kegiatan Posyandu atau peristiwa lain di sekitar Anda, kemudian catatlah dengan teliti nama besaran yang diukur, alat ukur, cara mengukur, dan satuan yang digunakan. Berdasarkan kegiatan yang telah Anda lakukan, jelaskan pengertian besaran dan satuan. Cermati kembali besaran dan satuan yang Anda peroleh. Adakah satuan yang tidak baku? Jelaskan perbedaan satuan baku dan tidak baku! Buatlah laporan lalu kumpulkan kepada guru Anda.

Contoh rubrik penilaian laporan tugas Mata Pelajaran : Fisika Kriteria

Skor

Indikator

Pendahuluan

4

Memuat: (1) pendahuluan (2) tujuan pembuatan laporan (3) latar belakang masalah (4) hasil pengamatan dan pembahasan (5) kesimpulan

3

Memuat tujuan dan 3 dari 4 butir lainnya

2

Memuat tujuan dan 2 dari 4 butir lainnya

1

Tidak memuat tujuan penyusunan laporan, ada salah satu atau lebih dari 4 butir lainnya

0

Tidak memuat tujuan dan 4 butir lainnya

4

Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah dijelaskan dengan lengkap dan tepat

3

Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap tetapi tepat

2

Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap dan masih kurang tepat

1

Tujuan pembuatan laporan dan latar belakang masalah tidak dijelaskan dengan lengkap dan tidak tepat

4

Terkait dengan pelaksanaan tugas dan ada saran untuk perbaikan penugasan berikutnya yang feasible

3

Terkait dengan pelaksanaan tugas dan ada saran untuk perbaikan penugasan berikutnya tetapi kurang feasible

2

Terkait dengan pelaksanaan tugas tetapi tidak ada saran

1

Tidak terkait dengan pelaksanaan tugas dan tidak ada saran

4

Laporan rapi dan menarik, dilengkapi cover dan foto/gambar

3

Laporan rapi dan menarik, dilengkapi cover atau foto/gambar

2

Laporan dilengkapi cover atau foto/gambar tetapi kurang rapi atau kurang menarik

1

Laporan kurang rapi dan kurang menarik, tidak dilengkapi cover dan foto/gambar

4

Mudah dipahami, pilihan kata tepat, dan ejaan semua benar

3

Mudah dipahami, pilihan kata tepat, beberapa ejaan salah

2

Kurang dapat dipahami, pilihan kata kurang tepat, dan beberapa ejaan salah

1

Tidak mudah dipahami, pilihan kata kurang tepat, dan banyak ejaan yang salah

Pelaksanaan

Kesimpulan

Ta m p i l a n laporan

Keterbacaan

Buku Guru Fisika Kelas X

21

Contoh pengisian hasil penilaian tugas Skor No.

Nama

Pendahuluan

Pelaksanaan

KeTampilan simpulan

Keterbacaan

Jumlah Nilai Skor

1.

Adi

4

2

2

3

3

14

70

2.

Yayan

4

3

3

3

3

16

80

3.

Damar

3

3

3

4

2

15

75

Keterangan: •

Skor ma ksimal = banyaknya kriteria x skor tertinggi setiap kriteria Pada contoh di atas, skor maksimal = 5 × 4 = 20

•

Nilai tugas =

jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal

Pada contoh di atas nilai tugas Adi = d.

× 100% 14 20

×100% = 70.

Observasi Observasi selama proses pembelajaran selain dilakukan untuk penilaian sikap, juga dapat dilakukan untuk penilaian pengetahuan, misalnya pada waktu diskusi atau kegiatan kelompok. Teknik ini merupakan cerminan dari penilaian autentik. Contoh format observasi terhadap diskusi kelompok Format 7 Pernyataan/Indikator Nama

Gagasan Y

Kebenaran Konsep T

Y

T

Ketepatan Istilah Y

T

... Y

T

Heri Isna Afi

Keterangan: Diisi tanda cek (✔): Y = ya/benar/tepat. T = tidak tepat. Hasil observasi digunakan untuk mendeteksi kelemahan/kekuatan penguasaan kompetensi pengetahuan dan memperbaiki proses pembelajaran khususnya pada indikator yang belum muncul.

22

Petunjuk Umum Pembelajaran

3.

Penilaian Keterampilan Dalam pelaksanaan penilaian kinerja perlu disiapkan format observasi dan rubrik penilaian untuk mengamati perilaku peserta didik dalam melakukan praktik atau produk yang dihasilkan. a.

Penilaian Unjuk Kerja/Kinerja/Praktik Penilaian unjuk kerja/kinerja/praktik perlu mempertimbangkan hal-hal berikut. 1) Langkah-langkah kinerja yang perlu dilakukan peserta didik untuk menunjukkan kinerja dari suatu kompetensi. 2) Kelengkapan dan ketepatan aspek yang akan dinilai dalam kinerja tersebut. 3) Kemampuan-kemampuan khusus yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas. 4) Kemampuan yang akan dinilai tidak terlalu banyak, sehingga dapat diamati. 5) Kemampuan yang akan dinilai selanjutnya diurutkan berdasarkan langkahlangkah pekerjaan yang akan diamati. Contoh penilaian kinerja/praktik Format 8 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/2 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 4.7 Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya terkait interaksi gaya serta hubungan gaya, massa, dan percepatan dalam gerak lurus serta makna fisisnya. Indikator: Siswa melakukan percobaan untuk menyelidiki hubungan antara gaya, massa, dan percepatan pada gerak benda. Kriteria

Skor

Persiapan (Skor maks = 3)

3

Pemilihan alat dan bahan tepat

2

Pemilihan alat atau bahan tepat

1

Pemilihan alat dan bahan tidak tepat

0

Tidak menyiapkan alat dan/atau bahan

3

Merangkai alat tepat dan rapi

2

Merangkai alat tepat atau rapi

1

Merangkai alat tidak tepat dan tidak rapi

0

Tidak membuat rangkaian alat

2

Langkah kerja dan waktu pelaksanaan tepat

Pelaksanaan (Skor maks = 7)

Indikator

Buku Guru Fisika Kelas X

23

Kriteria

Skor

Hasil (Skor maks = 6)

Laporan (Skor maks = 3)

Indikator

1

Langkah kerja atau waktu pelaksanaan tepat

0

Langkah kerja dan waktu pelaksanaan tidak tepat

2

Memperhatikan keselamatan kerja dan kebersihan

1

Memperhatikan keselamatan kerja atau kebersihan

0

Tidak memperhatikan keselamatan kerja dan kebersihan

3

Mencatat dan mengolah data dengan tepat

2

Mencatat atau mengolah data dengan tepat

1

Mencatat dan mengolah data tidak tepat

0

Tidak mencatat dan mengolah data

3

Simpulan tepat

2

Simpulan kurang tepat

1

Simpulan tidak tepat

0

Tidak membuat simpulan

3

Sistematika sesuai dengan kaidah penulisan dan isi laporan benar

2

Sistematika sesuai dengan kaidah penulisan atau isi laporan benar

1

Sistematika tidak sesuai dengan kaidah penulisan dan isilaporan tidak benar

0

Tidak membuat laporan

Rubrik penilaian kinerja/praktik Fisika No.

Nama

Skor Persiapan

Pelaksanaan

Hasil

Laporan

1.

Adi

3

5

4

2

14

74

2.

Pandu

3

5

3

3

13

74

3.

Yunita

2

4

4

2

12

63

Keterangan: • Skor maksimal = jumlah skor tertinggi setiap kriteria Pada contoh di atas, skor maksimal = 3 + 7 + 6 + 3 = 19

24

Jumlah Skor Nilai

Petunjuk Umum Pembelajaran

•

Nilai tugas =

jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal 14

× 100%

Pada contoh di atas nilai tugas Adi =

b.

19

×100% = 73,68 (dibulatkan menjadi 74).

Pada penilaian kinerja dapat diberikan pembobotan pada aspek yang dinilai, misalnya persiapan 20%, pelaksanaan dan hasil 50%, dan pelaporan 30%. Penilaian Proyek Penilaian proyek merupakan kegiatan penilaian terhadap suatu tugas meliputi kegiatan perancangan, pelaksanaan, dan pelaporan yang harus diselesaikan dalam periode/waktu tertentu. Tugas tersebut berupa suatu investigasi mulai dari perencanaan, pengumpulan data, pengorganisasian, pengolahan, dan penyajian data. Contoh Penilaian Proyek Format 9 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/2 Tahun Pelajaran : . . ./. . . Kompetensi Dasar: 4.8 Menyajikan karya mengenai gerak satelit buatan yang mengorbit bumi, pemanfaatan dan dampak yang ditimbulkannya dari berbagai sumber informasi. Indikator: Siswa mampu membuat karya tulis terkait dengan manfaat dan dampak satelit buatan yang mengorbit bumi. Rumusan tugas proyek: Buatlah karya tulis terkait dengan satelit buatan manusia yang mengorbit bumi. Tulisan terkait dengan pemanfaatan dan dampak dari adanya satelit tersebut. Anda dapat mencari materi terkait dari pelbagai sumber baik cetak maupun online. Susunlah karya tulis itu dalam format sesuai petunjuk guru. Contoh rubrik penilaian proyek No.

Aspek

Skor Maks

1.

Perencanaan: Latar Belakang (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1) Rumusan masalah (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1)

6

2.

Pelaksanaan: a. Pengumpulan data/informasi (akurat = 3; kurang akurat = 2; tidak akurat = 1) b. Kelengkapan data (lengkap= 3; kurang lengkap = 2; tidak lengkap = 1) c. Pengolahan dan analisis data (sesuai = 3; kurang sesuai = 2; tidak sesuai = 1) d. Kesimpulan (tepat = 3; kurang tepat = 2; tidak tepat = 1)

12

Buku Guru Fisika Kelas X

25

No.

Aspek

Skor Maks

3.

Pelaporan hasil: a. Sistematika laporan (baik = 3; kurang baik = 2; tidak baik = 1) b. Penggunaan bahasa (sesuai kaidah= 3; kurang sesuai kaidah = 2; tidaksesuai kaidah = 1) c. Penulisan/ejaan (tepat = 3; kurang tepat = 2; Tidak tepat/banyak kesalahan =1) d. Tampilan (menarik= 3;kurang menarik= 2;tidak menarik= 1)

12

Skor maksimal

30

Cara penilaian: Nilai proyek =

c.

jumlah skor perolehan jumlah skor maksimal

× 100%

Aspek penilaian dapat diberi pembobotan, misalnya perencanaan 20%, pelaksanaan 40%, dan pelaporan 40%. Produk Penilaian produk meliputi penilaian kemampuan peserta didik membuat produk-produk, teknologi, dan seni, seperti: makanan (contoh: tempe, kue, asinan, baso, dan nata de coco), pakaian, sarana kebersihan (contoh: sabun, pasta gigi, cairan pembersih dan sapu), alat-alat teknologi (contoh: adaptor ac/dc dan bel listrik), hasil karya seni (contoh: patung, lukisan, dan gambar), dan barang-barang terbuat dari kain, kayu, keramik, plastik, atau logam. Contoh Penilaian Produk Format 10 Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/2 Nama Proyek : Merancang Peralatan Sederhana Menyerupai Pembangkit Listrik Tenaga Air Nama Peserta Didik : Kelas : No.

Aspek*

1.

Perencanaan Bahan

2.

Proses Pembuatan a. Persiapan alat dan bahan b. Teknik pengolahan c. K3 (Keamanan, Keselamatan dan Kebersihan)

3.

Hasil Produk a. Bentuk fisik b. Kelengkapan bahan c. Ketahanan/keawetan

Skor** 1

2

3

4

Total Skor

* Aspek yang dinilai disesuaikan dengan jenis produk yang dibuat ** Skor diberikan tergantung dari ketepatan dan kelengkapan jawaban yang diberikan. Semakin lengkap dan tepat jawaban, semakin tinggi perolehan skor.

26

Petunjuk Umum Pembelajaran

d.

Penilaian Portofolio Portofolio merupakan penilaian berkelanjutan berdasarkan kumpulan informasi yang bersifat reflektif-integratif yang menunjukkan perkembangan kemampuan peserta didik dalam satu periode tertentu. Ada beberapa tipe portofolio yaitu portofolio dokumentasi, portofolio proses, dan portofolio pameran. Pendidik dapat memilih tipe portofolio sesuai dengan karakteristik kompetensi dasar dan/atau konteks mata pelajaran. Pada akhir suatu periode, hasil karya tersebut dikumpulkan dan dinilai oleh pendidik bersama peserta didik. Berdasarkan hasil penilaian tersebut, pendidik dan peserta didik dapat menilai perkembangan kemampuan peserta didik dan terus melakukan perbaikan. Dengan demikian, portofolio dapat memperlihatkan perkembangan kemajuan belajar peserta didik melalui karyanya. Sumber: Permendikbud No 53 tahun 2015 tentang Standar Penilaian Kurikulum 2013.

G. Kompetensi dan Materi Pokok dalam Fisika 1.

Jenis Kompetensi di Kurikulum 2013 Dalam Kurikulum 2013 terdapat istilah Kompetensi Inti (KI) dan Kompetensi Dasar (KD). Kompetensi Inti (KI) merupakan gambaran mengenai kompetensi utama yang dikelompokkan ke dalam aspek sikap, pengetahuan, dan keterampilan (afektif, kognitif, dan psikomotor) yang harus dipelajari siswa untuk suatu jenjang sekolah, kelas, dan mata pelajaran. Kompetensi Inti harus menggambarkan kualitas yang seimbang antara pencapaian hard skills dan soft skills. Kompetensi Dasar (KD) merupakan kompetensi setiap mata pelajaran untuk setiap kelas yang diturunkan dari Kompetensi Inti. Kompetensi Dasar adalah konten atau kompetensi yang terdiri atas sikap, pengetahuan, dan keterampilan yang bersumber pada kompetensi inti yang harus dikuasai siswa. Kompetensi tersebut dikembangkan dengan memperhatikan karakteristik siswa, kemampuan awal, serta ciri dari suatu mata pelajaran. Pada mata pelajaran Fisika Kompetensi Dasar (KD) diorganisasikan ke dalam empat Kompetensi Inti (KI). KI 1 berkaitan dengan sikap diri terhadap Tuhan Yang Maha Esa, KI 2 berkaitan dengan karakter diri dan sikap sosial, KI 3 berisi KD tentang pengetahuan terhadap materi ajar, dan KI 4 berisi KD tentang penyajian pengetahuan. KI 1, KI 2, dan KI 4 harus dikembangkan dan ditumbuhkan melalui proses pembelajaran setiap materi pokok yang tercantum dalam KI 3. KI 1 dan KI 2 tidak diajarkan langsung (direct teaching), tetapi diajarkan secara tidak langsung (indirect teaching) pada setiap kegiatan pembelajaran. Penilaian untuk mengetahui keberhasilkan pembelajaran dilakukan terhadap Kompetensi Dasar pada KI 1 sampai 4. Penilaian tertulis dan pencapaian ketuntasan minimimal terutama pada kompetensi dasar pada KI 3 dan KI 4. Penilaian KI 1 dan KI 2 dapat dilakukan saat proses pembelajaran. Guru dapat menilai sikap siswa untuk mendapatkan profile sikap siswa serta memberikan bantuan untuk mengubah sikap negatif (misalnya apatis, pasif, menyerahkan sepenuhnya pada anggota kelompok lain, dan lain-lain) menjadi positif. Selain itu, saat pembelajaran, guru dapat menilai keterampilan siswa, baik keterampilan berpikir maupun keterampilan psikomotorik. Buku Guru Fisika Kelas X

27

2.

Materi Pokok dan Alokasi Waktu Dalam kurikulum 2013, mata pelajaran Fisika untuk kelas X masuk dalam struktur kurikulum peminatan (Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam) dengan alokasi per minggu 3 jam tatap muka. Pembagian alokasi waktu pembelajaran dapat dilihat dalam tabel berikut. Semester 1 No.

Materi Pokok

Alokasi Waktu (Jam Pelajaran)

1.

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

6

2.

Fisika dan Pengukurannya.

6

3.

Vektor

9

4.

Gerak Lurus

12

5.

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

12

6.

Gerak Melingkar dan Penerapannya

6

Jumlah

51 Jam Pelajaran

Materi Pokok

Alokasi Waktu (Jam Pelajaran)

Semester 2 No. 1.

Dinamika Partikel

14

2.

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

10

3.

Usaha dan Energi

12

4.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

12

5.

Getaran Harmonis

12 Jumlah

28

Petunjuk Umum Pembelajaran

60 Jam Pelajaran

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja • •

Fisika dan Peranan dalam Kehidupan Metode Ilmiah dan Keselamatan Kerja

Fisika dan Peranan dalam Kehidupan • •

Melakukan pengamatan untuk mengetahui ruang lingkup Fisika. Menjelaskan cabang Fisika dalam peristiwa yang ditemui.

Metode Ilmiah dan Keselamatan Kerja • • •

• •

Melakukan pengamatan untuk menjelaskan metode ilmiah fisika dalam kehidupan. Menjelaskan konsep metode ilmiah untuk mengetahui jenis kawat. Menjelaskan konsep keselamatan kerja pada pengukuran kalor.

Menganalisis konsep yang berhubungan dengan Fisika dan peranannya dalam kehidupan. Menggunakan metode ilmiah dan keselamatan kerja ketika melakukan kegiatan.

A. Pendahuluan Fisika banyak bermanfaat bagi kehidupan manusia. Berbagai hal dalam kehidupan banyak menggunakan konsep Fisika. Sebagai contoh penerapan Fisika dalam bidang kedokteran dan kesehatan, bidang pertanian, bidang transportasi, bidang industri, bidang komunikasi, dan bidang energi. Penerapan Fisika dalam bidang kedokteran dan kesehatan seperti penemuan rontgen untuk mendeteksi patah tulang dan penemuan laser untuk memecah batu ginjal dalam tubuh manusia. Penerapan Fisika dalam bidang pertanian membantu kerja petani. Penerapan Fisika dalam bidang transportasi seperti penemuan kereta maglev dan penemuan konsep tekanan dalam ruang tertutup sehingga membantu menciptakan konsep mesin berbahan bakar minyak. Penerapan Fisika dalam bidang industri diterapkan pada scanning ultrasonik dan penggunanaan sonar dalam bidang kelautan. Sementara itu, penerapan Fisika dalam bidang komunikasi terdapat

Buku Guru Fisika Kelas X

29

pada fiber optik dan penggunaan gelombang elektromagnetik untuk telepon genggam. Adapun pada bidang energi yaitu terciptanya generator dan sel surya yang membantu manusia memudahkan memperoleh energi. Bab ini bertujuan membantu siswa dalam memahami Fisika, penerapan Fisika, metode ilmiah, dan keselamatan kerja di laboratorium. Dalam bab ini terdapat dua subbab yaitu Fisika dan Peranan dalam Kehidupan serta Metode Ilmiah dan Keselamatan Kerja. Subbab pertama menjelaskan tentang hakikat Fisika dan peranan Fisika bagi kehidupan manusia, sedangkan subbab kedua menjelaskan tentang metode ilmiah dan keselamatan kerja. Apabila siswa mempelajari bab ini, siswa akan mengetahui berbagai hal yang berhubungan dengan fisika serta penerapannya, metode ilmiah, dan keselamatan kerja ketika di laboratorium.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 1.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3.1 Menerapkan hakikat ilmu Fisika, metode ilmiah, dan keselamatan kerja di laboratorium serta peran fisika dalam kehidupan.

•

4.1 Membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja misalnya pada pengukuran kalor.

•

Indikator Pencapaian

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di kelas dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Review, dan Tugas Mandiri.

• •

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Tugas Mandiri.

•

• •

•

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. memahami hakikat Fisika; 2. memahami peranan Fisika dalam kehidupan; 3. memahami metode ilmiah dalam belajar Fisika; 4. memahami keselamatan kerja di laboratorium; 5. membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

30

Fisika dan Peranan dalam Kehidupan Metode Ilmiah dan Keselamatan Kerja

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

Menjelaskan hakikat Fisika. Menjelaskan peranan Fisika bagi kehidupan manusia. Menjelaskan metode ilmiah. Menjelaskan keselamatan kerja ketika di laboratorium. Menerapkan metode ilmiah dan keselamatan kerja baik di dalam sekolah maupun di luar sekolah. Membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja.

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

Alat dan Bahan a. Kertas b. Alat tulis c. Gambar

2.

Media Pembelajaran a. Media presentasi b. Gambar c. Benda-benda di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Fisika: Penerapannya dalam Bidang Medis, oleh Prof. Dr. Kisminarto, Univer- sitas Gadjah Mada, tahun 2007. b. Penerapan Fisika dalam Kehidupan, oleh Kuncoro Asih Nugroho, M. Pd, Uni- versitas Negeri Yogyakarta, tahun 2006 c. Pengembangan Model Pembelajaran Fisika Berbasis Empat Pilar Pendidikan Melalui Outdoor-Inquiry untuk Menumbuhkan Kebiasaan Bekerja Ilmiah, oleh Budi Susetyo, Universitas Negeri Semarang, tahun 2008.

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Demonstrasi

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan memahami konsep Fisika dan peranan dalam kehidupan. Dalam mempelajarinya, siswa akan membahas tentang hakikat Fisika dan peranan Fisika dalam kehidupan manusia. Hal yang perlu disiapkan oleh guru sebelum mengajar yaitu memahami tentang kegiatan Apersepsi yang berhubungan dengan penggunaan termometer, Mari Bereksplorasi tentang ruang lingkup Fisika, serta materi hakikat Fisika dan peranan Fisika dalam kehidupan manusia. Selain itu, guru menyiapkan gambar yang berhubungan dengan kegiatan apersepsi dan kegiatan Mari Bereksplorasi: Ruang Lingkup Fisika.

Buku Guru Fisika Kelas X

31

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Diskusi,Tanya Jawab, Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan mengajak siswa berdiskusi tentang kegiatan Apersepsi. Guru menjelaskan berbagai konsep yang berhubungan dengan penerapan Fisika dalam kehidupan manusia. Ketika mengajarkan tentang Apersepsi, guru akan mengerti pemahaman siswa terhadap Fisika dan penerapannya. b)

c)

32

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Ruang Lingkup Fisika. Guru mengingatkan siswa untuk bersikap aktif dalam berdiskusi. (1) Mengamati Mengamati gambar percobaan menggunakan mikroskop dan pemeriksaan kandungan menggunakan USG. (3) Menanya (a) Menanyakan makna hakikat Fisika. (b) Menanyakan berbagai hal yang dipelajari dalam Fisika. (c) Menanyakan ciri-ciri Fisika. (d) Menanyakan cabang-cabang Fisika. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Mendiskusikan makna hakikat Fisika. (b) Mendiskusikan berbagai hal yang dipelajari dalam Fisika. (c) Mendiskusikan ciri-ciri Fisika. (d) Mendiskusikan cabang-cabang Fisika. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan ruang lingkup Fisika yang berhubungan dengan kehidupan manusia. (5) Mengomunikasikan Menuliskan laporan hasil diskusi dan mempresentasikannya di depan kelas. Catatan: Guru membawa gambar yang didemonstrasikan atau gambar tersebut digandakan dan dibagikan kepada siswa. Melalui kegiatan ini, guru dapat membantu memberi pemahaman siswa tentang ruang lingkup Fisika. Sikap siswa yang dapat dinilai yaitu kerja sama, keaktifan, dan pemahaman siswa tentang materi tersebut. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari, mengajak menyelesaikan kegiatan Bertindak Kreatif subbab A, dan memberikan kesimpulan terhadap pertemuan pertama yang membahas tentang Fisika dan peranannya dalam kehidupan. Guru memberitahukan siswa untuk mengerjakan tugas Review dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

c.

Kunci Jawaban 1) Apersepsi Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Sebagai contoh adalah termometer badan. Termometer badan bekerja berdasarkan prinsip pemuaian. Suhu dan pemuaian merupakan salah satu pokok bahasan yang dibahas dalam ilmu Fisika. Banyak alat yang menggunakan konsep Fisika seperti tensimeter yaitu alat yang digunakan untuk mengukur tekanan darah manusia dan USG adalah alat yang salah satu fungsinya digunakan untuk mengetahui kondisi janin dalam kandungan. Termometer, tensimeter, dan USG sangatlah bermanfaat dalam bidang kedokteran. Fisika memiliki banyak cabang seperti mekanika, fisika kuantum, mekanika fluida, elektronika, elektrostatis, bioelektromagnetik, dan fisika kedokteran (fisika medis). 2)

2.

Mari Bereksplorasi: Ruang Lingkup Fisika Hakikat Fisika adalah ilmu berdasarkan gejala alam yang dijelaskan melalui fakta, konsep, prinsip, dan hukum. Fisika dapat dibuktikan kebenarannya melalui suatu rangkaian kegiatan sesuai metode ilmiah. Fisika akan mempelajari berbagai gejala alam pada kehidupan seharihari yang akan dibahas sesuai dengan metode ilmiah untuk mengungkap kebenarannya. Ciri-ciri Fisika yaitu mempunyai objek kajian yang nyata, dikembangkan berdasarkan pengalaman atau percobaan, sistematis, logis, konsisten, dan objektif. Fisika memiliki ruang lingkup yang sangat luas. Oleh karena itu, terdapat banyak cabang-cabang Fisika. Cabang-cabang Fisika tersebut seperti mekanika yang membahas tentang gerak pada Fisika, mekanika fluida yang membahas fluida (yang berupa cairan dan gas), dan optika geometris yang membahas tentang cahaya.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan membahas tentang metode ilmiah dan keselamatan kerja. Pertemuan kedua ini guru akan membahas tentang soal review pertemuan pertama, membahas kegiatan Bertindak Kreatif, membahas Mari Bereksplorasi: Metode Ilmiah Fisika dalam Kehidupan, membahas materi tentang metode ilmiah, berdiskusi tentang keselamatan kerja, dan membahas kegiatan Tugas Mandiri tentang konsep keselamatan kerja. Langkah yang harus dilakukan oleh guru untuk persiapan mengajar yaitu mempelajari tentang Review subbab A, mempelajari kegiatan Mari Bereksplorasi, mempelajari materi metode ilmiah dan keselamatan kerja, dan mempelajari kegiatan Tugas Mandiri: Keselamatan Kerja pada Praktikum tentang Kalor. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas, Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi. 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pelajaran dengan menanyakan pemahaman siswa setelah membahas subbab A pada pertemuan sebelumnya dan

Buku Guru Fisika Kelas X

33

b)

34

kegiatan Bertindak Kreatif subbab A. Selanjutnya, guru mengajak siswa membahas soal Review subbab A. Kegiatan selanjutnya guru mengajar tentang Mari Bereksplorasi: Metode Ilmiah Fisika dalam Kehidupan, materi metode ilmiah dan keselamatan kerja, serta membahas tentang kegiatan Tugas Mandiri. Kegiatan Inti (1) Guru berdiskusi dengan siswa membahas soal Review subbab A. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Metode Ilmiah Fisika dalam Kehidupan. Guru meminta siswa untuk saling bekerja sama dan bersikap aktif ketika melakukan kegiatan tersebut. Guru dapat menyiapkan peralatan berupa termometer dan tensimeter. (a) Mengamati Mengamati kegiatan-kegiatan yang ditunjukkan oleh gambar pengukuran suhu badan menggunakan termometer dan pengukuran tekanan darah menggunakan tensimeter. Pada pengukuran suhu badan akan diperoleh data suhu badan setiap siswa. Sementara itu, ketika siswa melakukan pengukuran tekanan darah, siswa akan memperoleh data tekanan sistolik dan tekanan diastolik. (b) Menanya (1) Menanyakan suhu manusia dalam kondisi sehat. (2) Menanyakan tekanan darah manusia dalam kondisi sehat. (3) Menanyakan suhu dan tekanan darah siswa lain. (c) Mengumpulkan Informasi (1) Mencari tahu suhu manusia normal dari literatur. (2) Mencari tahu tekanan darah manusia normal dari literatur. (3) Menganalisis kondisi suhu dan tekanan darah siswa lain. (d) Mengasosiasikan Menuliskan dan menyimpulkan hasil pengamatan suhu dan tekanan darah. (e) Mengomunikasikan Menulis hasil pengamatan dalam bentuk laporan dan mengomunikasikan di depan kelas Catatan: Kegiatan ini membutuhkan beberapa termometer dan tensimeter. Jika peralatan sekolah untuk melakukan kegiatan tersebut tidak mencukupi, guru dapat mendemonstrasikan di depan kelas dan melakukan pengukuran suhu dan tekanan darah siswa secara bergantian. Melalui kegiatan ini, guru dapat menilai siswa dari sikap kerjasama, keaktifan, dan pemahaman tentang metode ilmiah yang diterapkan dalam kegiatan Mari Bereksplorasi.

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

(3)

c)

c.

Guru mengajak siswa untuk menyelesaikan kegiatan Tugas Mandiri yang berhubungan dengan keselamatan kerja. Kegiatan ini dikerjakan secara individu berupa analisa permasalahan yang berhubungan dengan keselamatan kerja. Hasilnya dituliskan pada kertas dan dikumpulkan kepada guru. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah dipelajari bersama. Guru meminta siswa untuk mengerjakan Review dan kegiatan Bertindak Kreatif subbab A untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya

Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Subbab A Peristiwa gerhana matahari total merupakan peristiwa luar angkasa yang dipelajari dalam ilmu fisika. Gerhana matahari terjadi ketika bulan di antara bumi dan matahari sehingga bulan menutupi cahaya matahari yang menuju bumi. Gerhana matahari dipelajari dalam ilmu astronomi/kosmologi. Astronomi adalah ilmu yang mempelajari tentang perbintangan dan benda-benda luar angkasa. Kejadian benda-benda luar angkasa susah diamati dengan mata telanjang. Akan tetapi, kejadian tersebut dapat diamati dengan bantuan alat seperti teropong. Teropong adalah alat optik yang berguna untuk melihat benda dengan letaknya sangat jauh. Teropong juga dipelajari dalam fisika khususnya optika geometris. 2)

Review Subbab A 1. Seorang pembalap tidak terlepas dari penerapan ilmu fisika. Pembalap akan mengatur kecepatan dan percepatan motornya untuk memenangkan balapan. Ketika di tikungan, pembalap memperhatikan sudut kemiringan dan gaya sentripetal supaya dia tidak terpelanting. Sementara itu, mesin motor yang dinaikinya menerapkan konsep hukum termodinamika. Adapun ban sepeda motornya akan memiliki gesekan setiap melakukan pergerakan. 2. Fisika merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam sehingga memiliki ciri-ciri sebagai berikut. a. mempunyai objek kajian berupa benda konkret (nyata dan ada) b. dikembangkan berdasarkan pengalaman atau percobaan yang disengaja c. sistematis d. menggunakan cara berfikir logis dan konsisten e. hasil kajiannya bersifat objektif 3. Peralatan-peralatan kedokteran yang menerapkan ilmu fisika seperti sinar rontgen yang digunakan untuk mendeteksi patah tulang, sinar laser yang digunakan untuk memecah batu ginjal, dan penggunaan USG untuk mengetahui kondisi janin dalam kandungan.

Buku Guru Fisika Kelas X

35

3)

Mari Bereksplorasi: Metode Ilmiah Fisika dalam Kehidupan Kegiatan Mari Bereksplorasi: Metode Ilmiah Fisika dalam Kehidupan bertujuan memberikan pemahaman dasar kepada siswa tahapan-tahapan metode ilmiah ketika menganalisis suatu permasalahan. Dalam kegiatan ini, siswa dihadapkan dalam suatu permasalahan tentang analisa suhu dan tekanan darah setiap siswa. Siswa akan mengetahui suhu dan tekanan darah dirinya serta teman-temannya dengan melakukan kegiatan pengukuran berdasarkan konsep Fisika. Selanjutnya siswa juga mengetahui suhu dan tekanan darah temannya dan menyimpulkan sementara kondisi teman-temannya. Adapun langkah yang memudahkan siswa untuk menyimpulkan hasil akhir tentang kondisi teman-temannya, siswa dapat membuka literatur suhu dan tekanan darah manusia sehat. Suhu manusia normal berada diantara 36,5°C–37,5°C. Suhu tubuh normal bisa berubah sepanjang hari. Biasanya, suhu terendah terjadi pada pagi hari dan akan naik 0,6°C pada sore hari. Aktivitas yang Anda lakukan sehari-hari juga bisa memengaruhi suhu tubuh. Contohnya ketika Anda berolahraga di hari yang panas, suhu tubuh dapat naik 0,6°C. Sementara itu, tekanan darah normal antara 120/80 mmHg hingga 140/85 mmHg. Jika tekanan darah di bawah angka tersebut berarti dikatakan mengalami tekanan darah rendah. Jika tekaan darah di atas angka tersebut berarti dikatakan mengalami tekanan darah tinggi. 4) Tugas Mandiri: Keselamatan Kerja pada Praktikum tentang Kalor Pengukuran kalor tentunya perlu memperhatikan keselamatan kerja ketika melakukan percobaan. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain: a) Mengambil alat-alat yang digunakan percobaan dengan seizin petugas laboratorium. b) Menggunakan alat dan bahan sesuai petunjuk praktikum. c) Bertanya kepada petugas laboratorium jika tidak mengetahui cara penggunaan alat. d) Mengenali letak peralatan keselamatan kerja untuk membantu dalam mengatasi jika terjadi kecelakaan kerja. e) Menggunakan jas praktikum. f) Tidak bermain-main ketika melakukan kegiatan. g) Usahakan untuk tidak sendirian di ruang laboratorium supaya jika terjadi kecelakaan dapat dibantu dengan segera. h) Jika terjadi kerusakan atau kecelakaan, sebaiknya segera melaporkannya ke petugas laboratorium. i) Mengetahui cara pemakaian alat darurat seperti pemadam kebakaran, eye shower, respirator, dan alat keselamatan kerja yang lainnya.

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga membahas tentang kegiatan review subbab B dan membahas soal evaluasi bab ilmu fisika dalam kehidupan. Guru menyiapkan jawaban tentang review subbab B dan membahas soal evaluasi bab ilmu Fisika dalam kehidupan.

36

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pelajaran dengan menanyakan pemahaman siswa tentang metode ilmiah dan keselamatan kerja. b)

c) c.

Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa menyelesaikan kegiatan Review Subbab B. (2) Guru mengajak siswa menyelesaikan kegiatan Bertindak Kreatif. (3) Guru membahas soal evaluasi. Kegiatan Penutup Guru menjelaskan pentingnya ilmu fisika bagi kehidupan manusia.

Kunci Jawaban 1) Review Subbab B 1. Jika ingin mengetahui jenis logam dapat dilakukan pengujian menggunakan konsep pemuaian. Langkah-langkah yang harus dilakukan sebagai berikut. a. Identifikasi masalah dan studi pendahuluan: penentuan jenis logam. b. Perumusan masalah: menanyakan bentuk masing-masing kawat logam. c. Pengumpulan informasi: menjelaskan bentuk masing-masing kawat logam. d. Hipotesis: memberikan jawaban sementara tentang masingmasing logam berdasarkan bentuknya. e. Melakukan eksperimen: melakukan eksperimen dengan memanaskan logam sehingga logam memuai. Berdasarkan hasil pemuaian logam akan diketahui panjang logam awal dan panjang logam akhir. f. Melakukan analisa data: data panjang logam awal, panjang logam akhir, dan perubahan suhu akan diketahui nilai koefisien pemuaian panjangnya. Koefisien pemuaian panjang dapat ditentukan dengan persamaan l = l0(1 + αΔT ). Nilai koefisien panjang yang dihitung dapat dicocokkan sesuai buku literatur sehingga akan diketahui jenis logam yang digunakan. g. Pengambilan kesimpulan: melalui hasil percobaan dan data literatur dapat ditentukan jenis logam yang digunakan. 2. Sikap ilmiah sangat diperlukan dalam menyelesaikan kegiatan ilmiah. Hal ini untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan tahapantahapan metode ilmiah. Sikap-sikap ilmiah antara lain mampu membedakan opini serta fakta, memiliki rasa ingin tahu, berani mencoba, jujur terhadap fakta, terbuka dan fleksibel, berpendapat secara ilmiah, kritis, peduli lingkungan, bertanggung jawab, ulet, gigih, dan bekerjasama.

Buku Guru Fisika Kelas X

37

3.

2)

Keselamatan kerja sangatlah diperlukan ketika praktikum karena untuk menjaga keseluruhan unsur yang terkait subjek (praktikan) ataupun objek (peralatan dan ruang praktikum). Bertindak Kreatif Jika menemukan empat jenis kawat logam panjang dengan jenis berbedabeda dan ingin diketahui jenis-jenisnya dapat dilakukan kegiatan metode ilmiah. Tahapan kegiatan sebagai berikut. a) Identifikasi masalah dan studi pendahuluan: penentuan jenis kawat logam. b) Perumusan masalah: menanyakan bentuk masing-masing kawat logam. c) Pengumpulan informasi: menjelaskan bentuk masing-masing kawat logam. d) Hipotesis: memberikan jawaban sementara tentang masing-masing logam berdasarkan bentuknya. e) Melakukan eksperimen: melakukan eksperimen dengan menghubungkan sumber listrik dan diketahui kuat arus yang mengalir pada kawat tersebut. Selanjutnya dari tegangan dari sumber listrik dan kuat arus hasil pengukuran akan diketahui nilai hambatannya. Selanjutnya diukur panjang dan luas penampang kawat dengan menggunakan alat ukur panjang. f) Melakukan analisa data: nilai hambatan, panjang kawat, dan luas penampang kawat dapat digunakan untuk mengetahui hambatan jenis kawat. Hambatan jenis kawat dapat ditentukan dengan persamaan R = ρ

3)

38

l A

sehingga nilai hambatan jenisnya (ρ) diketahui.

Siswa kemudian membuka buku literatur untuk mengetahui jenis kawat yang digunakan. g) Pengambilan kesimpulan: melalui hasil percobaan dan data literatur dapat ditentukan jenis kawat logam yang digunakan. Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. b 2. a 3. b 4. b 5. d 6. a 7. c 8. b 9. c 10. a

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

B.

Uraian 1. Gunung Kelud yang meletus dapat dipelajari dengan ilmu Geofisika. Geofisika adalah ilmu yang mempelajari bumi dengan prinsip-prinsip Fisika. Dalam geofisika terdapat seismologi, vulkanologi, dan geodinamika. Gunung berapi adalah gunung yang terbentuk jika magma dari perut bumi naik ke permukaan. Sebelum terjadinya gunung berapi terbentuklah gunung akibat pengaruh pergerakan antarlempeng. Dalam geofisika terdapat geodinamika. Geodinamika adalah ilmu yang mempelajari pergerakan antarlempeng bumi. Sebelum gunung berapi meletus, para ahli dapat memperkirakan gunung akan meletus dan gempa akibat gunung akan meletus. Hal ini akan dipelajari dalam vulkanologi. Vulkanologi adalah ilmu yang mempelajari tentang gunung berapi. Ketika gunung berapi akan meletus, terjadilah gempa. Gempa yang terjadi dinamakan gempa vulkanik. Gempa akan dipelajari dalam seismologi. 2. Cabang-cabang Fisika medis sebagai berikut. a. Biomekanika meliputi gaya dan hukum fluida dalam tubuh. b. Bioakustik mempelajari bunyi dan efeknya pada sel hidup/ manusia. c. Biooptik mempelajari mata dan penggunaan alat-alat optik. d. Biolistrik mempelajari sistem listrik pada sel hidup terutama pada jantung manusia. 3. Contoh penelitian yang menjelaskan penerapan Fisika di bidang energi sebagai berikut. a. Penemuan sel surya yang dapat digunakan untuk membuat baterai tenaga surya dan pembangkit listrik tenaga surya. b. Pembangkit listrik tenaga air. c. Pembangkit listrik tenaga angin. 4.

Langkah kerja berdasarkan metode ilmiah sebagai berikut. a. Identifikasi masalah dan studi pendahuluan: penentuan percepatan gravitasi bumi di suatu daerah. b. Perumusan masalah: menanyakan nilai percepatan gravitasi yang telah ditetapkan secara umum. c. Pengumpulan informasi: menjelaskan nilai percepatan gravitasi yang telah ditetapkan secara umum. d. Hipotesis: memberikan jawaban sementara tentang nilai percepatan gravitasi. e. Melakukan eksperimen: melakukan eksperimen dengan mengukur jumlah getaran dan waktu yang tercatat

Buku Guru Fisika Kelas X

39

f.

Melakukan analisa data: data jumlah getaran, waktu yang tercatat, panjang tali dapat dihubungkan dengan persamaan: l g

T = 2π t n ⎛ t⎞

= 2π 2

l g l

⎜⎝ n ⎜⎠

= (2π )2 g=

g

2π n ⎞ ⎛ l ⎝⎜ t ⎜⎠

g.

5.

40

2

Pengambilan kesimpulan: melalui hasil perhitungan dan dibandingkan data literatur akan memperoleh data percepatan gravitasi suatu tempat. Jika berhubungan dengan listrik yang harus dilakukan untuk keselamatan kerja sebagai berikut. a. Menggunakan alat pelindung diri yang sesuai, antara lain: sepatu bot dari bahan karet atau berisolasi dan tidak diperkenankan dengan kaki telanjang. b. Memastikan tangan dan kaki tidak dalam kondisi basah pada waktu bekerja yang berhubungan dengan instalasi listrik. c. Memasang/memberi tanda bahaya pada setiap peralatan instalasi listrik yang mengandung risiko atau bahaya. d. Memastikan sistem pentanahan (grounding) untuk panel atau instalasi listrik yang dipergunakan untuk bekerja sudah terpasang dengan baik. e. Melakukan pemeriksaan secara rutin terhadap panel atau instalasi listrik lainnya, bila petugas pemeriksa menemukan pintu panel dalam keadaan terbuka atau tidak terkunci maka petugas tersebut harus memeriksa keadaan panel tersebut dan segera mengunci. f. Memeriksa kondisi kabel listrik, jika menemukan kabel listrik dalam kondisi terkelupas atau sambungan tidak dibalut dengan isolasi harus segera diperbaiki dengan membungkus kabel listrik tersebut dengan bahan isolator. g. Menempatkan dan mengatur sedemikian rupa terhadap jaringan atau instalasi listrik untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja akibat listrik. h. Menyesuaikan ukuran dan kualitas kabel listrik yang dipergunakan disesuaikan dengan kebutuhan.

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Jika terdapat siswa yang memiliki nilai kurang dari KKM, guru wajib membuat program remedial. Program remedial yang diprogramkan berupa pembuatan rangkuman materi dan pembuatan makalah. Sementara itu, bagi siswa yang memenuhi KKM, siswa dapat mempelajari dan diajak membahas materi pengayaan.

2.

Pengayaan Pentingnya Keselamatan Kesehatan Kerja (K3) di Laboratorium Kesehatan dan keselamatan kerja (K3) merupakan salah satu sarana atau instrumen yang dapat memberikan proteksi pada pekerja, perusahaan, lingkungan hidup, dan masyarakat sekitar dari bahaya akibat kecelakaan kerja. Perlindungan tersebut merupakan hak asasi yang wajib dipenuhi oleh perusahaan. Terdapat tiga hal utama yang menjadi prinsip dasar Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) yang perlu untuk diperhatikan yaitu: a. upaya kesehatan dan keselamatan kerja (K3); b. status kesehatan pekerja; c. pengkajian bahaya potensial lingkungan kerja. Upaya K3 merupakan sebuah usaha penyerasian antara kapasitas kerja, beban kerja dan lingkungan kerja agar setiap pekerja dapat bekerja secara sehat tanpa membahayakan dirinya maupun masyarakat sekelilingnya agar diperoleh produktivitas kerja yang optimal. Sementara itu, status kesehatan pekerja dipengaruhi oleh empat faktor berikut. a. Lingkungan kerja. b. Perilaku pekerja. c. Pelayanan kesehatan kerja. d. Faktor herediter (genetik). Adapun pengkajian bahaya potensial lingkungan kerja adalah mengkaji kemungkinan kecelakaan yang terjadi baik disengaja maupun tidak disengaja sehingga dapat diatasi secepat mungkin dan mampu menyelamatkan baik pelaku maupun lingkungan sekitarnya.

I.

Penilaian Tabel 1.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.1 dan KD 4.1

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.1

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio Buku Guru Fisika Kelas X

41

J. Rangkuman 1.

2.

3.

42

Fisika dalam kehidupan merupakan pokok bahasan yang diajarkan kepada siswa untuk pemahaman pemanfaatan Fisika dalam kehidupan sehari-hari. Pembelajaran yang cocok untuk mempelajarinya adalah problem based learning. Melalui berbagai permasalahan yang disajikan oleh guru, siswa akan terlatih berpikir kritis dan memahami penerapan ilmu Fisika. Pembelajaran Fisika dalam kehidupan dapat dipelajari oleh siswa dengan kegiatan eksplorasi sehingga siswa dan guru dapat mendiskusikan bersamasama untuk membahas setiap permasalahan. Siswa harus juga memahami dan menerapkan konsep metode ilmiah dan keselamatan kerja.

Ruang Lingkup Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja

Besaran Fisika dan Pengukurannya • •

Besaran-Besaran Fisika Pengukuran Besaran-Besaran Fisika

Menjelaskan jenis-jenis besaran fisika

• •

Melakukan studi eksplorasi besaranbesaran fisika dalam kehidupan Melakukan diskusi informasi besaran pokok dan turunan, besaran skalar dan vektor, serta analisis dimensi.

Menjelaskan besaran fisika dan pengukurannya menggunakan alat ukur yang tepat • •

• •

Melakukan pengukuran menggunakan berbagai alat ukur. Melakukan diskusi informasi kesalahankesalahan dalam pengukuran, angka penting, notasi ilmiah, dan ketidakpastian hasil pengukuran. Eksperimen menentukan massa jenis benda dengan pengukuran berulang. Diskusi informasi analisis data hasil pengukuran, ketelitian dan ketepatan hasil pengukuran, serta pembuatan grafik hasil pengukuran.

Menjelaskan hakikat fisika dan prinsip-prinsip pengukuran meliputi ketepatan, ketelitian, dan aturan angka penting

A. Pendahuluan Pembelajaran fisika diawali dari aktivitas yang ada di awal bab ini. Foto aktivitas penimbangan beras di pasar dapat menggambarkan secara singkat isi dari bab ini yaitu mengenai pengukuran secara ilmiah. Dalam bab ini akan dibahas mengenai besaran-besaran fisika dan pengukurannya. Dalam pengukuran besaran fisika, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah ketelitian alat ukur yang digunakan dan ketidakpastian dalam pengukuran. Oleh karena itu, ketidakpastian dalam pengukuran dan notasi ilmiah juga akan dibahas dengan tuntas dalam bab ini.

Buku Guru Fisika Kelas X

43

Guru sebaiknya menerapkan model pembelajaran Problem Based Learning dan Discovery dalam pembelajaran bab Besaran Fisika dan Pengukurannya. Guru memberikan pengantar kepada siswa untuk memberikan motivasi belajar. Selanjutnya, siswa diarahkan untuk melakukan kegiatan observasi dan berdiskusi dengan teman kelompoknya dalam proses menemukan konsep. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerap- kan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati- hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif, dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. Tekankan kepada siswa agar selalu menghargai pendapat orang lain saat berdiskusi. Dalam pelaksanaan praktikum seringkali ditemukan kesalahan- kesalahan sehingga hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan yang diharapkan. Sebagai contoh, percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2. Akan tetapi, dari hasil percobaan siswa memperoleh percepatan gravitasi bumi sebesar 9,6 m/s2 atau 10 m/s2. Sebagai guru, Anda tidak boleh menyalahkan hasil percobaan siswa. Terangkan kepada siswa bahwa dalam setiap pengukuran seringkali terjadi kesalahan-kesalahan, baik kesalahan yang ditimbulkan oleh pengamat maupun kesalahan yang ditimbulkan oleh alat yang digunakan. Untuk menghindari kesalahan-kesalahan tersebut, anjurkan siswa agar mengulangi setiap pengukuran yang dilakukan agar mendapat data yang akurat. Tekankan kepada siswa agar memiliki sikap teliti dan objektif dalam melakukan pengukuran sehingga data yang diperoleh akurat. Sikap ini sangat diperlukan dalam melaksanakan pengukuran dalam bab-bab selanjutnya. Dalam kehidupan sehari-hari, seringkali ditemukan kesalahan-kesalahan pengukuran. Sebagai contoh gula pasir yang tertulis 1 kg ternyata hanya 950 gram ketika ditimbang di rumah. Kesalahan tersebut dapat disebabkan oleh pedagang yang tidak teliti dalam mengukur atau pedagang yang sengaja mengurangi timbangan agar mendapat keuntungan berlipat ganda. Tekankan kepada siswa bahwa mengurangi timbangan adalah hal yang tidak baik karena merugikan orang lain. Ajaklah siswa agar selalu jujur dalam segala tingkah laku, baik di sekolah maupun dalam kehidupan sehari-hari. Miskonsepsi pengetahuan yang sering ditemui dalam bab ini yaitu mengenai satuan ons dan pound yang terdapat dalam pertemuan II. Guru harus menekankan kepada siswa standar pengukuran yang benar agar tidak terjadi miskonsepsi.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 2.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3 . 2 Menerapkan prinsipprinsip pengukuran besaran fisis, ketepatan, ketelitian dan angka penting, serta notasi ilmiah.

44

Besaran Fisika dan Pengukurannya

•

Dicapai melalui kegiatan Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Mari bereksperimen, Review, dan Bertindak Kreatif untuk dapat memahami dan menerapkan besaran dan pengukurannya.

Indikator Pencapaian •

•

Menjelaskan besaran, satuan, dan alat ukur serta cara menggunakannya pada peristiwa seharihari melalui penyelidikan. Menjelaskan besaran pokok, besaran turunan, dan dimensi besaran tersebut.

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian • Menjelaskan pengukuran besaran-besaran fi sika, alat ukut yang sesuai, dan cara penggunaannya. • Menjelaskan penggunaan angka penting, notasi ilmiah, dan ketidakpastian dalam pengukuran untuk melaporkan hasil pengukuran.

4

. 2 Menyajikan hasil pengukur- an besaran fi sis berikut ketelitiannya dengan meng- gunakan peralatan dan teknik yang tepat serta mengikuti kaidah angka penting untuk suatu penyelidikan ilmiah.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen.

• Melakukan pengukuran besaran-besaran fi sika menggunakan alat ukur yang sesuai. • Melakukan pengukuran berulang untuk mengetahui massa jenis benda serta mencari ketidakpastiannya. • Menyajikan hasil pengukuran beserta ketidakpastiannya dalam bentuk laporan.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menganalisis besaran-besaran fisika dan dimensinya; 2. melakukan pengukuran besaran-besaran fisika menggunakan alat ukur yang tepat; 3. menganalisis hasil pengukuran berdasarkan notasi ilmiah dan angka penting; 4. menganalisis ketidakpastian pengukuran tunggal dan berulang; 5. menjelaskan ketelitian dan ketepatan hasil pengukuran; 6. mengolah data dan menyajikannya dalam bentuk grafik.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Besaran-Besaran Fisika Penguiuran Besaran-Besaran Fisika

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar l.

Alat dan Bahan a. Batu dan kelereng b. Neraca digital c. Neraca Ohauss d. Neraca sama lengan e. Mistar f. Jangka sorong g. Mikrometer sekrup

Buku Guru Fisika Kelas X

45

2.

Media Pembelajaran a. Gambar b. Video c. Peristiwa di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Buku 1 Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Fisika dan Pengukurannya, oleh Serway dan Jewet b. Fisika X, bab Besaran dan Satuan, oleh Edi Istiyono

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery

4.

Metode Pembelajaran a. Pemberian Tugas dan Resitasi b. Diskusi c. Eksperimen

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

46

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama ini membahas besaran fisika dan dimensinya. Guru membahas tugas mandiri yang telah dilakukan siswa. Materi untuk Guru Dalam pertemuan ini, guru akan menemui berbagai satuan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari baik satuan baku maupun satuan tidak baku. Guru harus berhati-hati dalam menjelaskan satuan-satuan tersebut. Sebagai contoh penggunaan satuan kaki, depa, atau jengkal yang merupakan satuan tidak baku dari besaran panjang. Selain itu, hal yang sering menjadi miskonsepsi dalam pengukuran massa yaitu penggunaan satuan ons dan pound. Satu ons tidak sama dengan 100 gram dan 1 pound tidak sama dengan 500 gram. Berikut konversi satuan yang benar mengenai kedua satuan massa tersebut. 1 ounce/ons/onza= 28,35 gram (bukan 100 gram) 1 pound = 453 gram (bukan 500 gram) 1 pound = 16 ounce (bukan 5 ons) Guru harus berhati-hati dalam menjelaskan satuan-satuan tersebut sehingga tidak terjadi miskonsepsi pada siswa. Guru dapat mencari artikel mengenai miskonsepsi tersebut dan menjelaskannya kepada siswa.

Besaran Fisika dan Pengukurannya

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) 3)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta beberapa siswa untuk mempresentasikan tugasnya di depan kelas. b)

c)

c.

Kegiatan Inti (1) Siswa dibimbing oleh guru mendiskusikan pertanyaanpertanyaan yang terdapat dalam kegiatan Tugas Mandiri: Eksplorasi Besaran-Besaran Fisika. Guru mengarahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi dan menyampaikan pendapat. Catatan untuk Guru: Besaran yang diperoleh siswa pasti beranekaragam. Kelompokkan besaran-besaran tersebut ke dalam besaran pokok dan besaran turunan. Ingatkan kembali siswa mengenai besaran pokok dan besaran turunan yang telah mereka pelajari sewaktu SMP. Tambahkan pengetahuan mengenai dimensi besaran. Guru juga menjelaskan mengenai besaran skalar dan besaran vektor. (2) Guru memberikan contoh soal menganalisis dimensi besaran fisika. Siswa mendiskusikan Tugas Mandiri: Dimensi Besaran Turunan secara berkelompok. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Mintalah siswa untuk menjawab pertanyaanpertanyaan dalam fitur Bertindak Kreatif.

Kunci Jawaban Tugas Mandiri: Dimensi Besaran Turunan Tabel 2.2 Dimensi Besaran Turunan No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

2.

Besaran Turunan Luas Kecepatan Percepatan Berat Volume Gaya Usaha Daya Massa jenis

Satuan Internasional (SI) m2 m/s m/s 2 kg ms–2 m3 kg m/s 2 kg m2/s 2 kg m2/s 3 kg/m 3

Dimensi [L] 2 [L][T] –1 [L][T] –2 [M][L][T] –2 [L] 3 [M][L][T] –2 [M][L] 2 [T] –2 [M][L] 2 [T] –3 [M][L] –3

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan kedua ini siswa melakukan pengukuran menggunakan berbagai alat ukur. Kegiatan ini dilaksanakan di ruang laboratorium. Alat dan bahan yang harus dipersiapkan guru antara lain neraca digital, neraca sama lengan, neraca ohaus, batu atau kelereng, mistar, jangka sorong, dan mikrometer

Buku Guru Fisika Kelas X

47

sekrup. Jika jumlah alat hanya sedikit, aturlah agar siswa melakukan kegiatan pengukuran secara bergantian. Guru juga dapat menyediakan alat ukur lainnya. Tujuan pembelajaran ini agar siswa dapat menggunakan berbagai alat ukur. Materi untuk guru: Hal-hal yang perlu diperhatikan guru dalam kegiatan pengukuran sebagai berikut. Guru hendaknya menekankan kepada siswa agar memperhatikan posisi nol alat yang digunakan sebelum memulai pengukuran. Untuk pengukuran panjang, ujung benda awal berimpit dengan angka nol. Untuk pengukuran massa, posisi neraca setimbang saat tidak ada benda di piring beban. Jika belum setimbang, kalibrasikan dengan memutar sekrup kalibrasi. Dalam pengukuran, posisi mata harus tegak lurus dengan skala yang ditunjuk, untuk menghindari paralaks. Perhatikan gambar berikut.

(b) (a)

(c)

8

Keterangan: Cara pembacaan (a) dan (c) salah karena dapat menimbulkan kesalahan paralaks. Cara pembacaan (b) adalah cara yang benar.

9

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 2.1 Pengamatan hasil pengukuran

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menyediakan alat dan bahan yang diperlukan. Guru menjelaskan terlebih dahulu cara menggunakan jangka sorong dan mikrometer sekrup agar siswa tidak melakukan kesalahan yang dapat merusakkan alat. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Bagaimana Kita Mengukur? sesuai dengan prosedur yang terdapat di buku siswa, lalu mendiskusikannya secara berkelompok. (1) Mengamati Mengamati proses dan objek yang sedang diukur dengan cermat dan teliti. (2) Menanya (a) Menanyakan perbedaan hasil pengukuran dengan alat ukur yang berbeda. (b) Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi perbedaan hasil pengukuran.

48

Besaran Fisika dan Pengukurannya

(3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan jawaban dari pertanyaan yang disampaikan dan melakukan studi literatur. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan jawaban terkait dengan permasalahan pengukuran menggunakan beragam alat ukur. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan terkait dengan aktivitas yang dilakukan dan dikumpulkan kepada guru. Guru membantu siswa dalam melakukan aktivitas ini. Catatan: Gunakan variasi alat ukur sesuai dengan alat ukur yang tersedia di laboratorium sekolah. Semakin banyak variasi alat ukur semakin bagus. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru memberi tugas rumah pada siswa untuk mengerjakan Tugas Mandiri: Pengukuran Tunggal dan mempelajari pengukuran berulang sebagai bekal untuk melaksanakan praktikum pada pertemuan berikutnya. Sebelum pembelajaran selesai, siswa mengumpulkan tugas Review Subbab 4. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Bagaimana Kita Mengukur? Siswa akan mendapatkan hasil pengukuran yang berbeda apabila menggunakan alat ukur yang berbeda. Hal ini disebabkan ketelitian tiaptiap alat tidaklah sama. Sebagai contoh, ketelitian mistar 1 mm, ketelitian jangka sorong 0,1 mm, dan ketelitian mikrometer sekrup 0,01 mm. Hasil pengukuran yang diperoleh antara siswa satu dengan siswa lainnya juga bisa berbeda meskipun benda dan alat ukur yang digunakan sama. Hal ini disebabkan adanya ketidakpastian dalam pengukuran. Ketidakpastian ini dapat ditimbulkan oleh kesalahan umum maupun kesalahan sistematis dan kesalahan acak. 2) Review Subbab A 1. Besaran pokok adalah besaran yang berdiri sendiri dengan satuan tertentu dan tidak tersusun oleh besaran lain. Besaran turunan adalah besaran yang tersusun dari besaran lain, baik tersusun langsung dari besaran pokok maupun besaran turunan yang lain. 2. a. Untuk menganalisis kesetaraan atau kesamaan dua besaran yang sepintas berbeda. b. Untuk menganalisis kebenaran suatu persamaan yang menyatakan hubungan-hubungan antara berbagai besaran. 3.

a. |a| = [L][T]–2 b. |Q| = [L]3T–1 c. |W| = [M][L]2[T–2]

Buku Guru Fisika Kelas X

49

4. 5.

3.

|k| = [M][T]–2 a. |A| = [L][T]–3 b. |B| = [L][T]–2 c. |C| = [L][T]–1

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga ini siswa melaksanakan kegiatan eksperimen menentukan massa jenis kelereng dan batu yang dilakukan secara berulang. Hal-hal yang perlu dipersiapkan guru antara lain batu dan kelereng sejumlah kelompok praktikum, neraca, gelas ukur berisi air, dan jangka sorong/ mikrometer sekrup. Usahakan agar setiap kelompok memiliki alat-alat yang lengkap sehingga kegiatan praktikum dapat berjalan dengan lancar. Apabila jumlah peralatan yang disediakan sekolah terbatas, aturlah agar siswa dapat menggunakan peralatan secara bergantian. Guru juga dapat membedakan benda-benda yang diukur massa jenisnya dalam praktikum. Dengan demikian, siswa akan mengetahui massa jenis benda-benda lain dan perbedaan massa jenisnya. Catatan untuk Guru Dalam membuat grafik, guru harus menekankan kepada siswa bahwa tidak semua titik dilalui oleh grafik. Ada titik yang berada di atas grafik, dan ada pula titik yang berada di atas grafik. Jadi, tekankan kepada siswa agar selalu mencantumkan data apa adanya saat praktikum. Kegiatan praktikum atau penelitian merupakan kegiatan ilmiah yang harus dipertanggungjawabkan kebenarannya sehingga data yang disajikan harus sesuai kenyataan. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menjelaskan cara melaporkan hasil pengukuran yang terdiri dari pengukuran tunggal, pengukuran berulang, dan pengukuran tidak langsung. Guru juga menjelaskan penyajian dan pengolahan data. Guru menjelaskan contoh soal pengukuran berulang. b)

Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Massa Jenis Benda secara berkelompok sesuai dengan petunjuk praktikum yang terdapat di buku siswa. (1) Mengamati Mengamati alat ukur yang akan digunakan. (2) Menanya Menanyakan jenis pengukuran yang dilakukan dan perbedaannya.

50

Besaran Fisika dan Pengukurannya

(3) Mengumpulkan Informasi (a) Mengambil data sesuai prosedur kerja. (b) Mencari persamaan untuk menentukan massa jenis. (4) Mengasosiasikan Mengolah data, mendiskusikan, lalu mengambil kesimpulan dari data yang diperoleh. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan dan mempresentasikan hasilnya. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru meminta siswa menjawab pertanyaan dalam fitur Bertindak Kreatif, lalu guru memberikan tugas kepada siswa untuk mengerjakan Review subbab B dan Tugas Mandiri: Membuat Grafik. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Menentukan Massa Jenis Benda a) Pengukuran massa menggunakan neraca dan pengukuran volume batu menggunakan gelas ukur berisi air termasuk pengukuran langsung. Siswa memperoleh hasil yang diharapkan secara langsung dari alat ukur yang digunakan sehingga pengukuran tersebut termasuk pengukuran langsung. Pengukuran volume kelereng termasuk pengukuran tidak langsung karena siswa harus mengukur diameter kelereng terlebih dahulu, lalu menghitung volumenya menggunakan rumus matematika. Pengukuran massa jenis benda juga termasuk pengukuran tidak langsung. b) Tiap-tiap pengukuran diulangi sebanyak lima kali sehingga termasuk pengukuran berulang. Ketidakpastian hasil pengukuran diperoleh dengan mencari deviasi standar dari tiap-tiap pengukuran. Pengukuran volume dilakukan secara tidak langsung. Oleh karena itu, ketidakpastiannya diperoleh dengan cara pengukuran tidak langsung dari pengukuran berulang. c) Ketidakpastian yang diperoleh tidak sama dengan ketidakpastian alat ukur karena pengukuran dilakukan secara berulang sehingga lebih teliti. d) Hasil pengukuran dilaporkan dengan menyajikan rata-rata pengukuran dan ketidakpastiannya seperti berikut.

x = x + Δx 2) Tugas Mandiri: Membuat Grafik Σxi 10 + 20 + 30 + 40 + x0 = n = = 30 50

50 40 30

5

y0

= Σyi n

=

m = tan θ =

7, 9 + 15, 8 + 23, 7 + 31, 6 + = 39, 6 5 Δy 30 − 23, 7 6, 3 g Δx

= 0,63 g/cm3

=

g

40 − 30 cm

=

3

10 cm

m (g)

3

23,72

20 10 10 20

30

40 50

V (cm3)

Gambar 2.2 Grafik m – V n = titik potong grafik terhadap sumbu Y = 0 y = mx + n = 0,63x + 2 Grafik berbentuk garis lurus dengan persamaan y = 0,16x + 2 y adalah massa alkohol (gram), x adalah volume alkohol (cm3), dan m adalah kemiringan grafik (g/cm3). Kemiringan massa jenis tersebut dinamakan massa jenis alkohol (g/cm3).

Buku Guru Fisika Kelas X

51

3)

Tugas Mandiri: Pengukuran Tunggal Hasil pengukuran tunggal dinyatakan sebagai berikut. X = x0

±

Δx Mistar memiliki skala terkecil 1 mm sehingga ketidakpastian pengukuran menggunakan mistar adalah 0,5 mm atau 0,05 cm. Jadi, apabila hasil peng- ukuran dinyatakan dalam cm, hasil pengukuran yang dinyatakan memiliki dua tempat desimal. Begitu pula pengukuran menggunakan jangka sorong yang memiliki skala terkecil 0,1 mm atau 0,01 cm. Ketidakpastian peng- ukuran tunggal menggunakan jangka sorong adalah 0,005 cm dan hasil pengukurannya memiliki 3 tempat desimal jika dinyatakan dalam cm. Mikrometer sekrup memiliki skala terkecil 0,01 mm sehingga ketidakpastian pengukuran tunggal menggunakan mikrometer sekrup adalah 0,005 mm. 4)

Review Subbab B 1. a. Hasil pembacaan = 6,100 ± 0,005 mm b. Hasil pembacaan = 5,560 ± 0,005 cm c. Hasil pembacaan = 7,600 ± 0,005 mm 2. a. 5 AP d. 2 AP b. 4 AP e. 3 AP c. 2 AP 3. a. 7,86 b. 4,6 c. 16 4. 747 ± 3 cm2 5. 22,2 ± 0,1 mA

5)

Evaluasi a. Pilihan Ganda 1. c 6. c 2. a 7. b 3. e 8. c 4. d 9. a 5. b 10. c b. Uraian 1. Gaya termasuk besaran turunan karena tersusun dari besaran massa dan percepatan. Usaha termasuk besaran turunan karena tersusun dari besaran gaya dan jarak. Massa termasuk besaran pokok karena tidak tersusun dari besaran apa pun. Momentum termasuk besaran turunan karena tersusun dari besaran massa dan kecepatan. Panjang termasuk besaran pokok karena tidak berasal dari besaran apa pun.

3. a.

ΣF m

a~ [L] 2

[T]

atau a = k ΣF , jika k tidak berdimensi, maka m

=1

F [M]

F = [M][L][T]–2 b.

ML 2 T

=

kgm 2 s

atau 1 newton = 1 kg m/s2 52

Besaran Fisika dan Pengukurannya

5.

Besaran

Jenis Besaran

Massa Energi Momentum Suhu Kecepatan

7. a.

155,24 × ↓ 5 AP

b.

d.

3 AP

3 AP

3 AP

3 AP

7,99 – 2,22 + 12,6777 = 18,4477 ≈ 18,45 (hanya memiliki satu angka taksiran) 0,1167 × 8,1188 = 0,9474696 ≈ 0,9475 ↓ ↓ ↓ 4 AP

9. a.

2,29 = 355,4996 ≈ 355 ↓ ↓

467,59 : 8,15 = 57,373 ≈ 57,4 ↓ ↓ ↓ 5 AP

c.

Pokok Turunan Turunan Pokok Turunan

5 AP

4 AP

Luas lingkaran dengan r = 4,5 cm (2 angka penting) 22

L = πr2 =

7

(4,5 cm)2 = 63,64 cm2 = 64 cm2 (2 angka penting)

b. Volume balok berukuran 3,12 mm (3 angka penting) × 0,357 mm (3 angka penting) × 3,4 mm (2 angka penting) V = (3,12 × 0,357 × 3,4) mm3 = 3,787056 mm3 = 3,8 mm3 (2 angka penting) c. Panjang sisi miring segitiga siku-siku dengan sisi 4,22 cm (3 angka penting) dan 7,3 cm (2 angka penting) 2

2

s = (4, 22 cm) + (7,3 cm) = 8,4 cm Jadi, sisi miring segitiga siku-siku memiliki panjang 8,4 cm.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Siswa yang belum memenuhi KKM diminta melakukan remediasi dengan mengerjakan soal berikut. 1. Tentukan satuan dan dimensi dari besaran-besaran berikut! a. Kecepatan b. Gaya Jawaban: a. Kecepatan = jarak waktu

satuan =

m s

dimensi = [L][T]–1

Buku Guru Fisika Kelas X

53

b.

2.

Gaya = massa × percepatan satuan = kg m/s2 atau N dimensi = [M][L][T]–2

Energi terdiri dari energi potensial dan energi kinetik. Tentukan satuan dan dimensi dari kedua besaran tersebut! Jawaban: Dimensi energi dapat dicari dari energi kinetik E =2 mv k

1

2

3.

satuan = kg(m/s)2 = kg m2/s2 dimensi = [M][L]2[T]–2 Dimensi energi juga dapat dicari dari energi potensial; Ep = m g h satuan = kg(m/s2)(m) = kg m2/s2 Dimensi = [M][L]2[T]–2 Laporkan hasil pengukuran berikut beserta ketidakpastiannya! 45 6

7 6,5

40 7,5

35

Jawaban: Skala utama = 7,5 mm = 7,50 mm Skala nonius = 40(0,01 mm) = 0,40 mm ––––––––––––––––––––––––––––––– + Hasil pengukuran = 7,90 mm Ketidakpastian =

4.

1 2

skala terkecil = 0,005 mm

Pelaporan = x ± Δx = 7,90 ± 0,005 mm = 7,900 ± 0,005 mm Sebuah partikel bergerak dengan persamaan posisi x = At – Bt3, x dalam meter dan t dalam sekon. Tentukan dimensi A dan B! Jawaban:

a.

A=

x t

=

x 3 t

=

m s

[A] = [L][T]–1 b.

B=

m 3 s

[B] = [L][T]–3 Jadi, dimensi A = [L][T]–1 dan dimensi B = [L][T]–3.

54

Besaran Fisika dan Pengukurannya

5. Kolam Pak Ali berukuran panjang 10,5 m dan lebar 3,0 m. Tentukan luas kolam Pak Ali berdasarkan aturan angka penting. Jawaban: Diketahui: p = 10,5 m (3 AP) (2 AP) A = 3,0 m Ditanyakan: L Jawab: L = p × A = 10,5 m × 3,0 m = 31,50 m2 = 32 m2 Angka penting luas kolam mengikuti angka penting terkecil yaitu 2 AP sehingga luasnya 32 m2. 2.

Materi Pengayaan Analisis Data secara Numerik dengan Metode Kuadrat Terkecil (Regresi Linear) Jika hasil pengamatan atau percobaan berupa pasangan data, yaitu (x1, y2), (x2, y2), . . . (xn, yn), selain dapat dianalisis dengan metode grafis, dapat juga dianalisis dengan metode numerik. Salah satu metode numerik yang biasa digunakan yaitu metode kuadrat terkecil. Dengan metode ini diharapkan diperoleh kesalahan yang paling kecil. Metode kuadrat terkecil yang paling sederhana yaitu regresi linear. Dengan metode ini pasangan data dihubungkan dengan fungsi linear yang berupa garis lurus. Persamaan garis dinyatakan: y = a0 + a1x

Keterangan: a0 = konstanta a1 = kemiringan (gradien) garis lurus

Nilai a0 dan a1 dihitung dengan: a0 = –y – a1–x n

n

i =1

i =1

n

n ∑ xi yi − ∑ xi ∑ yi i =1

a1 =

n ⎛ n ⎞ n ∑ xi2 − ⎜ ∑ xi ⎜ i =1 ⎝ i =1 ⎠

Jika ingin diperoleh persamaan regresi dengan mempertimbangkan ralat pengukuran, dapat dihitung ralat untuk y, a0, dan a1 sebagai berikut. n

Δy =

∑ (yi − a1x1 − a0 )

i =1

n−2 n

∑ xi

2

Δa0 = (Δy)

Δa1 = (Δy)2

i =1 n

2

⎛ n ⎞ n ∑ xi − ⎜ ∑ xi ⎜ i =1 ⎝ i =1 ⎠ n n

2

⎛ n ⎞ n ∑ xi − ⎜ ∑ xi ⎜ i =1 ⎝ i =1 ⎠

Sumber: Edi Istiyono, 2006

Buku Guru Fisika Kelas X

55

I. Penilaian Tabel 2.3 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.2 dan KD 4.2

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.2

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

J. Rangkuman 1. Fisika merupakan bagian ilmu pengetahuan yang mempelajari benda-benda konkret. Pembelajaran yang cocok untuk mempelajari fisika dan peranannya bagi kehidupan yaitu problem based learning. Melalui permasalahan-permasalahan yang disajikan guru, siswa akan terlatih untuk berpikir kritis dalam mempelajari fisika dan peranannya bagi kehidupan serta mengagumi kebesaran Tuhan yang telah menciptakan alam semesta beserta isinya. 2. Besaran-besaran fisika dan satuannya dipelajari siswa melalui kegiatan eksplorasi besaran-besaran fisika yang dilakukan di lingkungan sekitar. Selanjutnya, guru bersama-sama siswa mendiskusikan besaran-besaran fisika dan satuannya dalam pembelajaran. Siswa diharapkan dapat melakukan pengukuran besaran-besaran fisika. Oleh karena itu, model pembelajaran yang tepat yaitu discovery. Melalui metode tersebut, siswa akan terbiasa memiliki sikap-sikap ilmiah yang baik. Siswa melakukan pengukuran besaran panjang, massa, dan waktu secara berkelompok, serta mempelajari ketelitian dan kesalahan dalam pengukuran. 3. Siswa harus dapat menyajikan hasil pengukuran baik pengukuran tunggal maupun pengukuran berulang dan menghitung ketidakpastiannya berdasarkan aturan angka penting. Siswa juga harus dapat membuat grafik dari hasil percobaannya.

56

Besaran Fisika dan Pengukurannya

Vektor • •

Mengenal Vektor Operasi Vektor

Menjelaskan vektor

• Menjelaskan notasi vektor • Menjelaskan besar vektor • Menjelaskan penguraian vektor

Menjelaskan operasi vektor

• • •

Menjelaskan penjumlahan vektor secara geometris Menjelaskan penjumlahan vektor secara analitis Menjelaskan penjumlahan vektor berdasarkan komponen vektor satuan

Menerapkan prinsip penjumlahan vektor dengan pendekatan geometri

A. Pendahuluan Untuk menjelaskan materi tentang besaran vektor, sebaiknya guru menggunakan model pembelajaran Problem Based Learning dan Discovery. Sebelum melakukan kegiatan pembelajaran, sebaiknya guru memberikan pengantar tentang vektor yang dapat memotivasi pembelajaran siswa. Jika siswa telah termotivasi dalam belajar, siswa diarahkan melakukan kegiatan observasi dan diskusi dengan temannya untuk lebih memahami konsep vektor. Pada awal maupun akhir pembelajaran, guru menjelaskan melalui contoh penerapan vektor dalam kehidupan sehari-hari sehingga siswa mengerti bahwa vektor mempunyai peranan dalam kehidupan. Misal perjalanan dari satu daerah ke daerah lain merupakan suatu vektor perpindahan. Pengetahuan tentang vektor saat ini dikembangkan pada aplikasi GPS dan radar untuk menentukan posisi kita. Dari aplikasi tersebut kita dapat menentukan jauhnya perpindahan posisi yang dilakukan atau letak daerah yang dituju. Adapun ketika mengajar, siswa diajak bereksplorasi dan melakukan perhitungan vektor supaya siswa menerapkan perilaku ilmiah seperti berperilaku jujur dalam melakukan kegiatan eksplorasi, disiplin dalam mengerjakan setiap tugas, menanamkan sikap gotong royong, kerja sama, toleransi, dan berbicara secara santun ketika kerja kelompok.

Buku Guru Fisika Kelas X

57

Saat pembahasan vektor sering terjadi miskonsepsi pengetahuan pada penggunaan sudut-sudut istimewa dan penguraian vektor sumbu x dan sumbu y di pertemuan I. Guru sebaiknya memberikan pemahaman tentang penggunaan sudut ketika menguraikan vektor pada sumbu X dan sumbu Y.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 3.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3 . 3 Menerapkan penjumlahan sebidang

prinsip vektor

4 . 3 Merancang percobaan untuk menentukan resultan vektor sebidang (misalnya perpindahan) beserta presentasi hasil dan makna fisisnya.

Indikator Pencapaian

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di luar laboratorium, di kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu mengoperasikan vektor dengan metode poligon, jajargenjang, dan penguraian ke arah sumbu X dan Y.

•

Menjelaskan besaran vektor, notasi vektor, dan komponen-komponen vektor. • Menjelaskan penjumlahan vektor sebidang melalui pendekatan geometri. • Menghitung besaran dan arah resultan vektor sebidang secara analitis

•

Dicapai melalui kegiatan Tugas Mandiri dan Bertindak Kreatif, dan Mari Bereksperimen untuk merancang percobaan dan menentukan resultan vektor sebidang.

• •

Merencanakan dan melaksanakan percobaan penjumlahan vektor sebidang. Menyajikan laporan eksperimen tentang penjumlahan vektor dengan metode penguraian.

C. Tujuan Pembelajaran 1. 2. 3. 4.

Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: menggambarkan dan menentukan komponen-komponen vektor; menjumlahkan vektor secara geometris; menjumlahkan vektor secara analitis; menjumlahkan vektor berdasarkan vektor satuan.

D. Materi Pokok 1. 2.

Mengenal Vektor Operasi Vektor

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

58

Alat dan Bahan a. Kertas atau buku strimin (kertas berpetak) b. Mistar c. Busur derajat

Besaran Vektor

d. e. f. g.

Statif Neraca Katrol Beban m1, m2, dan m3.

2.

Media Belajar a. Gambar b. Video atau animasi pembelajaran c. Benda-benda di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Bab Vektor, halaman 85 Serway dan Jewet b. Fisika untuk SMA/MA Kelas X Bab Vektor, halaman 59 Marthen Kanginan c. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, Bab Besaran dan Satuan, Subbab Penjumlahan dan Perkalian Vektor, halaman 23 Hartanto dan Reza Widya Satria

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Pemberian Tugas dan Resitasi

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan mengenalkan besaran vektor kepada siswa. Dalam pertemuan ini diharapkan siswa memahami perpindahan sebagai vektor, kecepatan sebagai vektor, dan gaya sebagai vektor. Hal-hal yang harus disiapkan oleh guru dalam melakukan pengajaran sebagai berikut. Materi untuk Guru: 1) Guru menyiapkan video kegiatan tarik tambang. Video tersebut untuk ditanyakan kepada siswa terkait hubungan dengan materi vektor. Jika di sekolah tersebut tidak ada media berupa video, guru dapat menggunakan gambar yang terdapat di dalam buku teks siswa untuk didiskusikan bersama siswa. 2) Guru menyiapkan materi vektor untuk dijelaskan kepada siswa. Adapun kegiatan lain yang harus dilakukan oleh guru yaitu mengajak siswa melaksanakan kegiatan eksplorasi secara berkelompok. 3) Guru menyiapkan materi tentang notasi vektor, besar vektor, dan penguraian vektor. Adapun yang perlu ditekankan oleh guru kepada siswa supaya tidak terjadi miskonsepsi sebagai berikut.

Buku Guru Fisika Kelas X

59

a)

Penggunaan sudut-sudut istimewa 0°

30°

37°

Sin

0

1 2

3 5

1 2

Cos

1

4 5

21

Tan

1 2

0

3 3

3 4

45° 2 2

1

53° 4 5 3 5 4 3

Berdasarkan penggunaan sudutsudut istimewa, guru menyiapkan materi tentang aturan sinus, cosinus, dan tangen. Adapun pemahaman secara singkat sebagai berikut. y

60° 1 2

90°

1

3

0

1 2

~

3

r y θ

sinus θ =

x

r

Sumber: Dokumen Penerbit

cosinus θ =x

Gambar 3.1 Penentuan sinus, cosinus, dan tangen

r

tangen θ = b)

y x

Penguraian Vektor Guru menyiapkan materi proses penguraian vektor ke dalam sumbu X dan sumbu Y. Adapun contoh penguraian vektor dalam arah sumbu X dan sumbu Y seperti berikut ini. G F

2

G F2y

α F1y

G F3x

G F

G F2x

α β

β

θ

θ γ

G F

1

G F4x

G F1x

G F3y

3

G F4y

γ

G F

4

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 3.2 Penguraian vektor

G F1x = G F1y = G F2x = G F2y =

60

Besaran Vektor

G F cos θ G1 F sin θ G1 F2 cos α G F2 sin α

G F3x = G F3y = G F4x = G F4y =

G F cos β G3 F sin β G3 F cos γ G4 F4 sin γ

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Demonstrasi dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membuka pertemuan pertama dengan mengajak siswa mengamati gambar apersepsi. Dalam gambar itu terlihat dua tim tarik tambang sedang melakukan aktivitas yang sangat terkait dengan besaran vektor. Guru menekankan peristiwa ini pada kondisi ketika sebuah tim harus bergerak berlawanan arah dengan gaya tarik yang mereka lakukan. Kondisi inilah yang akan digunakan untuk menjelaskan inti dari besaran vektor, yaitu besaran yang tidak hanya dihitung dari besarnya, tetapi juga arahnya. b)

Kegiatan Inti Guru meminta siswa untuk mendemonstrasikan kegiatan Mari Bereskplorasi: Menyelidiki Perpindahan sebagai Vektor. Tujuan kegiatan ini untuk membedakan jarak dan perpindahan. Jarak adalah contoh dari besaran scalar, sementara vekor adalha contoh dari besarn vektor. (1) Mengamati Mengamati jarak dan perpindahan berdasarkan gerakan objek. Objek berpindah dengan panjang lintasan dan arah lintasan yang ditentukan. (2) Menanyakan (a) Menanyakan perbedaan antara jarak dan perpindahan. (b) Menanyakan besar dari jarak tempuh dan perpidahan. (c) Menanyakan besaran yang termasuk skalar dan besaran yang termasuk vektor. (d) Menanyakan resultan vektor perpindahan yang dilakukan objek. (3) Mengasosiasi Menganalisis jarak dan perpindahan yang dilakukan objek kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi berdasarkan hasil analisis yang dilakukan secara berkelompok. (4) Mengomunikasikan Melaporkan hasil diskusi kemudian menyampaikan hasilnya di depan kelas dalam forum diskusi. Catatan: Kegiatan ini dilakukan di luar kelas. Jika tidak memungkinkan, kegiatan dapat diubah dengan alat peraga seperti mobil mainan. Ingatkan siswa untuk bekerja sama dengan baik selama kegiatan berlangsung. Metode demonstrasi dapat diganti dengan membagi kelas menjadi beberapa kelompok yang terdiri dari 4–5 orang siswa supaya siswa lebih aktif mengembangkan kreativitas dalam menentukan arah perpindahan.

Buku Guru Fisika Kelas X

61

c)

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Perpindahan sebagai Vektor Jarak yang ditempuh A = 2 m + 4 m + 5 m = 11 m Siswa A G A1 = 2m

U ▲

G RA

G A2 = 4 m

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran yang telah dilakukan, lalu memberikan tugas Review dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

G A3 = 5m Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 3.3 Jarak dan perpindahan

G

G

G 1

2

Perpindahan A = RA =

2

(A3 − A ) + A

= (5 − 2)2 + 4 2 m =

2

9 + 16 m = 5 m

Jarak termasuk besaran skalar karena dihitung berdasarkan panjang lintasan yang ditempuh dan tidak memperhatikan arah. Perpindahan termasuk besaran vektor karena dihitung dengan memperhatikan arah gerak dari posisi awal dan akhir. Vektor-vektor yang dikerjakan A: G A1 = 2 m ke timur G A2 = 4 m ke selatan G A3 = 5 m ke barat Resultan vektor yang dikerjakan A merupakan vektor yang ditarik dari posisi awal A ke posisi akhir A. Resultan vektor A merupakan perpindahan siswa A. G Resultan vektor yang dikerjakan A adalah RA = 5 meter. G RAx = –3 m Y G RAy = –4 m Siswa B G G 1 B x = B cos 30° = 10( G By

10(

G = B sin 30° =

2

1 2

3 )m= 5 3 m

G B = 10 m

G By

)m= 5m 30° Sumber: Dokumen Penerbit

G Bx

X

G Gambar 3.4 Penguraian vektor B

62

Besaran Vektor

2.

Pertemuan II ( 3 × 45 Menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan mengajarkan materi operasi vektor. Materi operasi vektor yang diajarkan seperti penjumlahan dan pengurangan vektor. Hal-hal yang harus dipahami dan disiapkan oleh guru sebagai berikut. 1) Guru menyiapkan materi tentang penjumlahan vektor secara geometris. Anda sebaiknya mempersiapkan kegiatan eksplorasi materi penjumlahan vektor serta dengan metode poligon dan metode jajargenjang. 2) Guru menyiapkan materi berupa penjumlahan vektor secara analitis. Guru menyiapkan pertanyaan soal yang berhubungan dengan pertemuan kemarin terkait penguraian vektor di sumbu X maupun sumbu Y. Adapun kegiatan guru selanjutnya, guru sebaiknya menyiapkan persoalan penjumlahan vektor untuk dikerjakan menggunakan metode poligon, metode jajargenjang, dan metode analitis untuk dibandingkan hasilnya. 3) Guru mempelajari materi penjumlahan dan pengurangan vektor berdasarkan komponen vektor satuan.

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan sedikit mengulas materi yang telah disampaikan dalam pertemuan sebelumnya. Hal ini penting untuk mengingatkan siswa agar siap menerima materi yang masih terkait dengan besaran vektor. b)

Kegiatan Inti Guru meminta siswa melukiskan vektor bidang dalam kertas milimeter block. Kegiatan ini bertujuan untuk melatih keterampilan siswa dalam menentukan resultan vektor secara polygon dan jajargenjang. Setelah itu mencocokkannya dengan metode analitis. (1) Mengamati Mengamati dua buah vektor yang diresultankan dengan metode polygon dan jajargenjang. (2) Menanyakan (a) Menanyakan panjang vektor resultan dari metode polygon dan jajargenjang. (b) Menanyakan perbandingan vektor resultan dengan metode geometri dan analitis. (3) Mengasosiasi Menganalisis vektor dengan metode geometri dan analitis, lalu membandingkan hasilnya. (4) Mengomunikasikan Melaporkan hasil analisis secara individu dan mempresentasikannya di depan kelas dalam forum diskusi kelas. Seluruh siswa

harus aktif terlibat.

Buku Guru Fisika Kelas X

63

Catatan:

c)

c.

Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki resultan dua buah vektor. Guru menekankan siswa untuk teliti dan cermat dalam melukis vektor. Jika pelukisan vektor benar, maka akan diperoleh resultan yang sama besar antara metode geometri dan analitis. Jika tidak ada ketas berpetak/milimeter block dapat menggunakan kertas HVS atau dapat pula dikerjakan di buku tulis masing-masing siswa. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Siswa mengumpulkan tugas Review (subbab A).

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Resultan Vektor G G a) K Y

Sumber: Dokumen Penerbit

G

60°

G G G Y = K + L Y =

b)

5

2

+3

Gambar 3.5 Resultan vektor Y

G L 2

+ (2)(3)(5)(cos 60°)

(

=

25 + 9 + 30 ×2

=

49 = 7 satuan

1

)

G Jadi, vektor resultan Y sebesar 7 satuan. G Z

G K

Sumber: Dokumen Penerbit

120° G –L

JG Gambar 3.6 Resultan vektor Z

60° G L

G G G Z = K –L Z = =

5

2

+3

2

+ (2)(5)(3) cos 120°)

25 + 9 − 15 = 19 = 4,36 G Jadi, vektor Z sebesar 4,36 satuan. 64

Besaran Vektor

Hasil penjumlahan vektor menggunakan metode poligon dan jajargenjang memberikan hasil yang sama yaitu 7 cm. Hasil tersebut juga dibuktikan dengan penjumlahan vektor secara analitis. 2)

Review (subbab A) G

1.

F1 = 30 N

a.

G F2 = 50 N

b. c.

G F3 = 40 N

2.

Y 0

25 2

45° vG =

50

X

m/s

25 2

G v = 25 2 iˆ – 25 2 G v = ( 25 2 , – 25 2 )

3.

4.

5.

JG F1x = 30 N JG F 2 x = 10 3 N JG a. F1 = 30 + 30 3 ˆj iˆ N JG b. F 2 = 10 3 – 10 ˆj iˆ N a. b.

4.

JG F 1y = 30 3 N JG F 2 y = –10 N

JG F1 JG

= (30, 30 3 )

F2

= (10 3 , –10)

G v = 13 m/s G x = 25 m

Pertemuan III (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga bertujuan melakukan penjumlahan vektor menggunakan metode eksperimen. Guru membentuk kelompok siswa untuk melaksanakan eksperimen. Guru sebaiknya berkoordinasi dengan petugas laboratorium IPA

Buku Guru Fisika Kelas X

65

untuk mempersiapkan alat seperti statif, neraca, katrol, busur derajat, benang/ senar, dan beban. Jika sekolah tidak memiliki beban yang terukur massanya, dapat digunakan batu kerikil yang dimasukkan dalam kantong plastik kecil lalu ditimbang sesuai dengan massa yang dibutuhkan. Adapun hal lain yang harus disiapkan oleh guru berupa format laporan eksperimen. b.

Kegiatan Pembelajaran 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Sebelum mengawali pembelajaran, menjelaskan latar belakang dan tujuan kegiatan Mari Bereksperimen yaitu menjumlahkan vektor dengan metode geometris dan analisis secara penguraian. Guru menjelaskan petunjuk pelaksanaan praktikum secara umum dan membagi siswa ke dalam beberapa kelompok. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan praktikum dengan alat-alat di laboratorium. Praktikum ini akan menghitung vektor gaya dengan cara menguraikan. (1) Mengamati Mengamati vektor gaya yang bekerja pada massa. Gaya yang bekerja adalah gaya tegangan tali dan gaya berat. (2) Menanyakan (a) Menanyakan skema vektor gaya yang bekerja pada benda sesuai percobaan. (b) Menanyakan bentuk penguraian vektor gaya pada sumbu X dan Y. (c) Menanyakan resultan gaya yang bekerja pada sumbu X dan Y. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi tentang cara menguraikan vektor pada literatur yang ada. Vektor bidang diuraikan ke sumbu X dan Y. (4) Mengasosiasi Menganalisis resultan gaya pada sistem gaya. Vektor gaya yang berbentuk poligon diuraikan. Setelah itu menyelidiki apakah gaya yang bekerja sama dengan nol. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan resmi dari kegiatan praktikum yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, cara kerja, hasil percobaan, pembahasan, dan kesimpulan. Siswa kemudian mempresentasikan laporan merekas di depan kelas pada pertemuan selanjutnya. c)

Kegiatan Penutup Lakukan refl eksi pembelajaran dengan membahas kegiatan eksperimen yang telah dilakukan. Tunjukkan kesalahan-kesalahan percobaan yang mungkin dilakukan siswa. Jelaskan kepada siswa mengenai hasil praktikum yang diharapkan. Hal ini dilakukan agar siswa memahami tujuan dari kegiatan yang telah dilaksanakan.

66

Besaran Vektor

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen a) Hasil Pengamatan No. 1. 2. 3.

Beban G w1 = G w2 = G w3 =

Sudut β = γ = α=

b)

Kesimpulan Berdasarkan persamaan sinus, =

wG 2 sin γ

=

G w 3 sin α

G w1 sin β

G w

α γ

.

Buktikan persamaan tersebut dengan data yang diperoleh. Oleh karena sistem dalam keadaan setimbang ΣF = 0, yang berarti bahwa ΣF0 = dan ΣFy = 0. G w G w = 2x G w = 1x G w G w = 2y G w 1y +

2)

G w

1

G w G w cos (β – 90°) 2 G w 2x G w G w sin (β – 90°) 2 G G w 2y = w3

Bertindak Kreatif Arah tarikan yang paling efektif adalah searah (membentuk sudut 0° sudut satu

β

G w

1

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 3.7 Sistem setimbang

G w

G w1x

G w2y 1y

G w2

α

β

γ

G w2x

G w

3

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 3.8 Penguraian vektor

sama lain). Tarikan adalah v ektor gay a. Jika kedua gaya searahG ( FA G dan FB) maka resultan gayanya lebih besar sehingga usaha yang dihasilkan juga lebih besar. 3)

Review 1.

R=

2.

G R

97 N =5

θ = tan–1

⎛ 4⎞ ⎜ ⎜= ⎝3⎠

53,1°

Buku Guru Fisika Kelas X

67

1

4)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. b 2. c 3. d 4. c 5. a B.

6. 7. 8. 9. 10.

d d c c a

Uraian 1.

U

Gv y G v α

G vx

T

Sudut antara arah timur laut dan arah utara sebesar 45° sehingga:

vG = vG cos α = 20 cos 45° = 10 2 x G G v = v sin α = 20 sin 45° = 10 2 y

Jadi, kecepatan ke arah timur 10 2 m/s dan ke arah utara juga 10 2 m/s.

3.

G vR

R

=

G G v 12 + v22 m/s

=

10 2 + 5 2 m/s

= 5 5 m/s Jadi, kecepatan Hasan 5 5 m/s. 5.

G G F 1x = F 1 cos 30° = 10 N ⎛⎜ 1 3 ⎞⎠⎜ = 5 3 m/s ⎝ G G F 1y = F 1 sin 30° = 10 N G G F 2x = F 2

(1 2 ) = 5 N cos 60° = 5 N (1 ) = 2,5 N 2

G G F 2y = F 2 sin 60° = 5 N ⎛⎜ 1 3 ⎞⎠⎜ = 2,5 3 N ⎝ 7.

G R = =

GG G2 G 2 F1 + F2 + 2F1 F2 cos 120° 2

(60) + (40)

2

+

1 2

2(60)(40)(− )

= 20 7 Jadi, resultan kedua gaya sebesar 20 7 N. 68

Besaran Vektor

9.

R =

2

2

A + B + 2AB cos α 2

2

= (20, 0) + (35, 0) + 2(20, 0)(35, 0) cos 60° ≈ 48,2 km Resultan jarak yang ditempuh mobil 48,2 km.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial 1.

Diketahui vektor perpindahan A dan B berikut!

G A = 15 m

G B = 15 m

60°

Tentukan resultan A + B dengan metode jajargenjang. Jawaban: B Skala = 3 cm : 15 m = 1 cm : 5 m G G Panjang A + B = 4,4 cm G G A + B = 4,4(5 m) = 22 m 60°

2.

A

Vektor gaya 20 N membentuk sudut 30° terhadap sumbu X. Gambarkan vektor tersebut dalam bidang Cartesius dan tentukan komponen vektor terhadap sumbu X dan Y!

Buku Guru Fisika Kelas X

69

Jawaban: F x = F cos 30°

Y G F

y

G F = 20 N

= 20 N

⎛ 1 ⎞ ⎜⎝ 2 3⎜⎠ 30°

G G F y = F sin 30° = 20 N 3.

( 21 ) = 10 N

G F

X x

Fikri berkendara dengan sepeda motor ke timur sejauh 10 km, lalu berbelok ke selatan sejauh 7 km. Setelah beristirahat 10 menit, Fikri melanjutkan perjalanan ke timur sejauh 14 km. Berdasarkan data tersebut, gambarlah vektor perjalanan Fikri dan tentukan jarak dan perpindahan yang dilakukan! Jawaban: G x = 10 km 1

G x2 = 7 km

G RA

G x = 14 km 3

a. Jarak = 10 km + 7 km + 14 km = 31 km b. Perpindahan G 2 2 R = (10 + 14) + 7 km = 4.

576 + 49 km = 25 km

Diketahui vektor: G A = 4 iˆ + 2 G B = 5 iˆ + 3 ˆj Tentu kan: G G a. A + B

b.

G G A – B

Jawab an: G G a. A + B = (4 + 5) iˆ + (2 + 3) ˆj = 9 iˆ + 5 G G b. A – B = (4 – 5) + (2 – 3) ˆj = – iˆ – iˆ 5.

Puluhan siswa peserta Ujian Nasional di SD Hegarwaras di Desa Sukamanah, Cianjur harus menyeberangi sungai selebar 80 meter untuk sampai di sekolah. Para siswa rata-rata berenang untuk menyeberangi sungai tersebut. Anggap kecepatan siswa berenang 14 m/s dan kuat arus sungai 2 m/s. Jika siswa menyeberang dengan tegak lurus terhadap arus sungai, berapa kecepatan berenang siswa? Jawaban: G vR = vG s2 + Gv2a 2 2 = (14 m/s) + (2 m/s) = 10 2

Jadi, resultan kecepatan siswa berenang 10 2 N. 70

Besaran Vektor

2.

Pengayaan Apabila memungkinkan guru dapat memberikan materi pengayaan kepada siswa untuk menambah wawasan. Materi sebaiknya dipelajari yaitu tentang perkalian vektor baik cross product maupun dot product. Materi tersebut sebagai bahan pengayaan dalam pembelajaran vektor. Secara garis besar ada dua macam perkalian vektor. 1) Perkalian noktah (titik) dua vektor atau perkalian skalar atau perkalian dalam vektor (dot product). 2) Perkalian silang dua vektor atau perkalian vektor atau perkalian luar (cross product). Pada materi penjumlahan vektor telah dibahas mengenai vektor dimensi dua. Vektor dimensi tiga terbentuk dari tiga komponen yang saling tegak lurus, yaitu: komponen pada arah x, y, dan z dengan vektor satuan berturut-turut iˆ , ˆj , dan kˆ . 1)

Perkalian Noktah (Titik) Dua Vektor (Dot Product)

G

G

Apabila ada 2 vektor masing-masing a = a x iˆ + a yˆj +

z

kˆ dan

a b = bx iˆ + by ˆj + bz dikalikan noktah akan diperoleh besaran skalar. kˆ G G a • b = s = axbx + ayby + azbz G G a • b = ab cos θ dengan: G G a = a = besar a G G b = b = besar b G G θ = sudut antara a dan b 2)

Perkalian Silang Dua Vektor (Cross Product)

G = a i + ˆ + a k dan b = b i + +b k j b ˆ ˆ ˆ ˆ a x y z x y z

aApabila 2 vektor masing-masing

G

G

dikalikan silang akan diperoleh vektor lain c . G G G a × b = c G aG × b = (aybz – azby) iˆ + (azbx – axbz) ˆj + (axby – aybx) kˆ Aturan perkalian silang iˆ × iˆ = iˆ × ˆj = 0 kˆ ˆj × ˆj = 0 ˆj × kˆ = ˆ i kˆ × kˆ = 0

k ˆ × iˆ =

ˆj × = – kˆ iˆ kˆ × ˆj = – iˆ iˆ × k ˆ = –

Besar vektor hasil kali silang: G G G a × b = c = ab sin θ

Buku Guru Fisika Kelas X

71

Perhatikan Gambar 3.3. Arah

G G c tegak lurus bidang a dan vektor G

b , serta mengikuti aturan sekrup

G c

G b

G G kanan yang diputar dari a ke b . Jika putaran searah jarum jam, berG arti c masuk bidang gambar. Namun, jika putaran berlawanan G jarum jam c keluar bidang gambar.

G a

θ

(a)

G a G b

θ

G c

(b)

Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 3.9 Arah vektor hasil perkalian silang dua vektor

I. Penilaian Tabel 3.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Instrumen

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.3 dan KD 4.3

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.3

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

J. Rangkuman 1. 2. 3.

72

Kegiatan-kegiatan pada bab Vektor menuntut siswa mampu mendeskripsikan vektor, mampu melakukan penjumlahan vektor sebidang dengan metode poligon, dan jajargenjang. Siswa dituntut mampu merancang vektor perpindahan sehingga memperdalam pemahamannya terhadap konsep jarak dan perpindahan. Siswa mampu menganalisis vektor dan menentukan resultannya dengan metode penguraian vektor. Guru menekankan pentingnya kecermatan dalam mengidentifikasi vektor yang bekerja pada sebuah benda dan jeli dalam menentukan vektor komponennya dengan memperhatikan sudut yang dibentuk.

Besaran Vektor

Gerak Lurus • •

Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan Gerak Jatuh Bebas

Menjelaskan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan

• • •

Menjelaskan definisi gerak dengan mengamati perubahan posisi pada pensil dan buku Menjelaskan gerakan benda di meja datar dan di papan miring Menjelaskan gerak lurus berubah beraturan pada troli

Menjelaskan gerak jatuh bebas

• •

Menjelaskan kecepatan gerak benda yang jatuh bebas berdasarkan bentuk- nya Melakukan kegiatan gerak jatuh bebas untuk menentukan percepatan gravitasi

Menjelaskan besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan

A. Pendahuluan Bab Gerak Lurus menjelaskan tentang gerak benda tanpa mencari tahu penyebabnya. Bab ini terdiri atas dua subbab yaitu Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan serta Gerak Jatuh Bebas. Subbab pertama membahas mengenai gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Subbab kedua membahas mengenai gerak jatuh bebas dan gerak yang melibatkan gerak jatuh bebas. Dalam kehidupan sehari-hari, kelajuan dan kecepatan memiliki arti sama. Namun, dalam fisika terdapat perbedaan (Serway, 2009). Guru memberikan penjelasan kepada siswa agar berhati-hati saat mengerjakan soal yang melibatkan besaran kelajuan dan kecepatan. Seringkali siswa lupa tentang penggunaan kecepatan dan kelajuan. Ingatkan kepada siswa bahwa kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan kelajuan merupa- kan besaran skalar. Begitu juga dengan jarak dan perpindahan. Siswa sering menganggap jarak sama dengan perpindahan. Guru harus sering mengingatkan siswa mengenai perbedaan besaran yang terkait pada gerak lurus ini.

Buku Guru Fisika Kelas X

73

Dalam setiap kegiatan siswa diharapkan dapat bersikap jujur dalam menuliskan data, teliti dalam pengukuran, bertanggung jawab, berkomunikasi dengan baik saat menyampaikan kesimpulan, dan disiplin melaksanakan setiap kegiatan. Siswa juga diharapkan memiliki rasa ingin tahu, kreatif, dan inovatif. Di bab ini disajikan beberapa materi untuk membantu siswa menemukan konsep yang diminta oleh KI 3 dan KI 4. Pada KD 3, siswa diharapkan dapat menjelaskan besaran-besaran yang terdapat dalan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan. Pada KD 4, siswa diharapkan dapat menyajikan hasil pengukuran menggunakan peralatan yang tepat dan dapat menyajikan grafik gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Selain itu, siswa memahami makna fisis dari grafik yang dibuat.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 4.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3

. 4 Menganalisis besaran- besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan kon- stan berikut makna fisisnya.

•

Dicapai dengan diskusi kelas dan diskusi kelompok melalui kegiatan Tugas Mandiri, Mari bereksplorasi, Mari bereksperimen, Bertindak Kreatif, Refleksi, dan Review.

Indikator Pencapaian • • • •

• • •

4 . 4 Menyajikan data dan grafi k hasil percobaan untuk menyelidiki sifat gerak benda yang bergerak lurus dengan kecepatan konstan dan bergerak lurus dengan percepatan konstan berikut makna fisisnya.

74

Gerak Lurus

•

Dicapai dengan kegiatan di dalam laboratorium dan di dalam laboratorium melalui Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen.

• • •

Menjelaskan definisi gerak lurus. Menjelaskan perbedaan jarak dan perpindahan serta kelajuan dan kecepatan. Menganalisis perbedaan gerak lurus dengan kecepatan dan percepatan konstan. Menggunakan persamaan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan dengan tepat. Menjelaskan definisi gerak jatuh bebas. Menjelaskan gerak yng melibatkan gerak jatuh bebas. Menggunakan persamaan gerak jatuh bebas dan gerak yang melibatkan gerak jatuh bebas dengan tepat. Merangkai alat percobaan sesuai prosedur. Merancang kegiatan per- cobaan gerak jatuh bebas. Menyajikan data dan grafi k percobaan untuk menyelidiki sifat gerak benda.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: menjelaskan pengertian benda bergerak; menjelaskan perbedaan jarak dan perpindahan; menjelaskan perbedaan kelajuan dan kecepatan; mejelaskan perbedaan gerak dengan kecepatan konstan dan gerak dengan percepatan konstan; 5. menggunakan persamaan gerak lurus beraturan dalam menyelesaiakan persoalan; 6. menggunakan persamaan gerak lurus berubah beraturan dalam menyelesaikan persoalan; 7. menggunakan persamaan gerak yang melibatkan gerak jatuh bebas dalam menyelesaikan persoalan; 8. menggambar grafik gerak lurus. 1. 2. 3. 4.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Gerak Lurus Gerak Jatuh Bebas

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

2.

Alat dan Bahan a. Buku b. Pensil c. Mobil mainan d. Meja datar e. Papan miring f. Penggaris atau rol meter atau mistar

g. h. i. j. k. l.

Stopwatch Troli Rel Statif Kertas Koin

Sumber Belajar a. OSN Fisika SMA oleh Marthen Kanginan b. Fisika Mengungkapkan Fenomena Alam kelas X, bab Gerak, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria c. Physics For Scientists and Engineers, Motion in One Dimension (23–57), R.A. Serway

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan: Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi e. Pemberian Tugas dan Resitasi

Buku Guru Fisika Kelas X

75

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai definisi gerak dan gerak lurus. Guru menyiapkan buku dan dua pensil sebagai alat peraga. Materi untuk Guru Di Indonesia sering terjadi kecelakaan yang meminta banyak korban. Mulai dari kecelakaan kereta api hingga kecelakaan mobil di jalan tol. Meskipun sudah ada batas kecepatan yang harus dipatuhi, seringkali para pengguna jalan menyepelekan sehingga kecelakaan tidak bisa dihindari. Di jalan tol tertentu biasanya diberi peringatan mengenai batas kecepatan karena lintasan yang rawan. Pengendara yang mengantuk, hilang kesadaran, atau terburuburu biasanya mengemudi dengan kecepatan di atas batas yang telah ditentukan sehingga bisa mengakibatkan kecelakaan. Menilik dari beberapa kejadian itu, sebenarnya berapakah batas kecepatan yang dianggap aman? Menjalankan kendaraan dengan kecepatan rendah (kurang dari 60 km/jam) di jalan yang dipenuhi dengan kendaraan lain yang melaju dengan kecepatan tinggi (di atas 100 km/jam) sangat berbahaya. Sebaliknya, melaju dengan kecepatan tinggi di jalan yang dipenuhi kendaraan lain yang berjalan dengan kecepatan rendah, juga sangat berbahaya. Oleh karena itu, berkendaralah sesuai dengan kecepatan kendaraan lain. Jadi, yang terpenting bukan berkendara dengan kecepatan tinggi atau kecepatan rendah, tetapi sesuaikan laju kendaraan dengan laju kendaraan lain. Batas kecepatan minimum yang ditetapkan dan batas kecepatan maksimum yang diizinkan harus dipatuhi oleh semua pengendara kendaraan bermotor sehingga kecelakaan lalu lintas dapat diminimalkan. Misal batas kecepatan minimum 60 km/jam di ruas jalan tol dalam kota dan luar kota, sedangkan batas kecepatan maksimum 80 km/jam di ruas tol dalam kota dan 100 km/jam di ruas tol luar kota. Jarak aman dengan kendaraan lain adalah 1–2 sekon. Jika kendaraan melaju 80 km/jam, selang waktu 1–2 sekon itu sama dengan 22–44 meter. Jika kendaraan melaju 100 km/jam, selang waktu 1–2 sekon itu sama dengan 28–56 meter. Dalam kenyataan sehari-hari, dengan mudah ditemui pelanggaran terhadap tanda dan rambu lalu lintas. Mulai dari truk yang melaju di lajur kanan, mobil atau bus mendahului dari bahu jalan, atau mobil, bus, dan truk melaju dengan kecepatan rendah di lajur paling kanan, sampai banyaknya kendaraan yang mengabaikan jarak aman dalam berkendara. Jarak antarkendaraan, terutama di jalan tol, hanya 3–5 meter, padahal jarum spidometer menunjukkan kecepatan 80–100 km/jam. Akibatnya, begitu mobil yang berada di depan berhenti secara mendadak, tabrakan beruntun tidak dapat dihindari. Dengan materi tambahan ini, guru dapat memberikan manfaat mempelajari gerak lurus kepada siswa. Ingatkan bahaya mengenai penggunaan kendaraan pada usia siswa yang masih di bawah umur.

76

Gerak Lurus

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi, Demonstrasi 3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan alat-alat yang diperlukan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa yang Dimaksud dengan Gerak? b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa yang Dimaksud dengan Gerak? (1) Mengamati Mengamati gerak semu saat berkendara dan melihat pohonpohon bangunan di sekitar bergerak. (2) Menanya (a) Menanya benda dimaksud diam dan bergerak. (b) Menanya acuan yang dipakai untuk menyebut benda diam dan bergerak. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Melakukan kegiatan sesuai prosedur. (b) Mengumpulkan informasi lalu menghubungkannya dengan kegiatan yang dilakukan (4) Mengasosiasi Mendiskusikan dengan anggota kelompok untuk mendefinisikan benda bergerak atau diam. (5) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil diskusi ke depan kelas. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan dalam kelompok tersendiri atau demonstrasi. Sikap yang perlu dinilai adalah keaktifan siswa saat melakukan percobaan dan diskusi.

c)

c.

Kegiatan Penutup Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok. Pada pertemuan selanjutnya, setiap kelompok diminta membawa papan dan mobil mainan.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Apa yang Dimaksud dengan Gerak? Jika pensil B dijadikan sebagai titik acuan, dikatakan pensil A bergerak terhadap pensil B. Jika buku dijadikan sebagai titik acuan, dikatakan pensil A bergerak terhadap buku. Dari sini dapat disimpulkan bahwa benda dikatakan bergerak jika posisinya berubah terhadap suatu titik acuan yang telah ditentukan. Tumbuhan juga melakukan gerak, tetapi tidak sama seperti hewan ataupun manusia. Gerak pada tumbuhan sangat terbatas dan pengamatannya memerlukan waktu minimal sehari untuk dapat melihat gerakannya. Gerakan

Buku Guru Fisika Kelas X

77

pada tumbuhan biasanya hanya dilakukan pada bagian-bagian tertentu misalnya, bagian ujung tunas dan ujung akar. Gerakan pada bagian ini dapat diamati dengan adanya pertumbuhan tanaman ke arah tertentu. Contoh yang mudah diamati adalah merambatnya sulur mentimun. Jika kita menancapkan sebatang kayu di dekat tanaman mentimun, selang beberapa waktu kayu tersebut akan dibelit oleh sulur mentimun. Sementara gerakan pada akar yaitu menembus tanah menuju tempat yang lembap dan berair. Guru menjelaskan kekuasaan Tuhan yang menciptakan semua makhluk- nya bergerak. Partikel-partikel pada zat padat juga bergerak meskipun tidak terlihat atau tidak dapat dirasakan. Bahkan galaksi kita dan galaksi di sekitar kita pun bergerak. Guru mengingatkan siswa agar selalu beriman kepada Tuhan yang telah menciptakan dunia dan isinya dengan sangat sempurna. 2.

Pertemuan II (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan beberapa alat ukur jarak (penggaris atau rol meter) dan alat ukur waktu (stopwatch) untuk melakukan Mari Bereksplorasi: Apa Beda Gerakan Benda di Meja Datar dan Papan Miring? b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk berkumpul sesuai kelompoknya dan menyiapkan alat yang akan digunakan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Samakah Gerakan Benda di Meja Datar dan Papan Miring? b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Samakah Gerakan Benda di Meja Datar dan Papan Miring? (1) Mengamati Mengamati gerakan orang naik sepeda di jalan datar dan jalan menurun. (2) Menanya (a) Menanya pengaruh perbedaan lintasan terhadap gerakan benda. (b) Memprediksi gerak benda berdasarkan lintasan. (3) Mengumpulkan Informasi Melakukan percobaan sesuai prosedur dan mencari informasi tambahan bahan diskusi. (4) Mengasosiasi Mendiskusikan hasil kegiatan dan menghubungkannya dengan informasi yang diperoleh, lalu menyimpulkan gerakan benda di lintasan yang berbeda.

78

Gerak Lurus

(5) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil diskusi ke depan kelas. c)

c.

3.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan meminta siswa menjawab pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif subbab A. Guru menilai sikap rasa ingin tahu siswa dan kreativitas saat menjawab pertanyaan.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Apa Beda Gerak Benda di Meja Datar dan Papan Miring? Meja datar dan papan miring termasuk lintasan lurus, sehingga kedua gerakan termasuk dalam gerak lurus. Gerak mobil mainan di meja datar memiliki kecepatan yang tidak berubah. Gerak ini termasuk dalam gerak lurus beraturan. Gerak mobil di papan miring memiliki kecepatan yang berubah beraturan. Kecepatannya berubah karena memiliki percepatan konstan. Gerak mobil mainan di papan miring tergolong gerak lurus berubah beraturan. 2) Bertindak Kreatif Diperlukan banyak informasi untuk menjawab pertanyaan di fitur ini. Perlintasan kereta api yang akan dibangun tentu memiliki manfaat misalnya transportasi menjadi lebih lancar. Akibatnya, distribusi barang juga diharapkan semakin cepat. Akan tetapi kendala berupa sifat tanah dan keadaan geografi juga akan menambah biaya pembangunan. Siswa diminta mencari tambahan info tentang dampak pembangunan perlintasan kereta api terhadap transportasi yang sudah ada sebelumnya.

Pertemuan III (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Materi untuk Guru Sampaikan kepada siswa cara pembacaan ticker timer yang benar. Miskonsepsi yang sering terjadi adalah membaca titik pada pita dari kiri ke kanan, padahal pembacaan yang benar tergantung dari arah gerak pita ketik. Jika arah pita ketik ke kanan, pembacaan dari kanan ke kiri. GLBB dipercepat F GLBB diperlambat

F

GLB F Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 4.1 Arah pita ketik ke kanan

Buku Guru Fisika Kelas X

79

Jika arah pita ketik ke kiri, pembacaan dari kiri ke kanan GLBB diperlambat F GLBB dipercepat F GLB

F

Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 4.2 Arah pita ketik ke kiri

Di soal Ujian Nasional pernah ditanyakan tentang gerak mobil dari jejak tetesan oli. Prinsipnya hampir sama dengan ticker timer, hanya saja pembacaan titik searah dengan gerak mobil. Pembacaan gerak mobil yang bergerak ke kanan digambarkan sebagai berikut. GLBB diperlambat GLBB dipercepat GLB Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 4.3 Gerak mobil ke kanan

Pembacaan gerak mobil yang bergerak ke kiri digambarkan sebagai berikut. GLBB dipercepat GLBB diperlambat GLB Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 4.4 Gerak mobil ke kiri

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi 3)

80

Gerak Lurus

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa menuju laboratorium dan menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan. Guru membagi kelompok sesuai dengan alat yang tersedia.

b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). (1) Mengamati Mengamati benda yang bergerak di bidang miring licin. (2) Menanya Menanya karakteristik gerak lurus berubah beraturan. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Melakukan percobaan gerak lurus berubah beraturan sesuai prosedur. (b) Mengumpulkan informasi yang berhubungan dengan gerak lurus berubah beraturan. (4) Mengasosiasi (a) Mendiskusikan hasil praktikum, lalu menghubungkannya dengan informasi yang diperoleh. (b) Menyimpulkan karakteristik gerak lurus berubah beraturan.

c)

c.

(5) Mengomunikasikan Mempresentasikan laporan sementara di depan kelas. Catatan: Saat melakukan kegiatan ini diperlukan kerja sama dan kesungguhan. Guru menilai sikap siswa saat kegiatan berlangsung. Kegiatan Penutup Guru meminta siswa melakukan Tugas Mandiri: Mana yang Lebih Cepat Sampai di Tanah? di rumah dan membuat resumenya. Resume Tugas Mandiri dan laporan kegiatan hari ini dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak lurus yang memiliki kecepatan berubah terhadap waktu dan memiliki percepatan tetap. Pada gerak lurus berubah beraturan berlaku persamaan:

1

s =2 v t + at t 0 2 Oleh karena v0 = 0, persamaannya menjadi st = dengan persamaan a = menggunakan persamaan vt = at =

2s 2 t

2s 2 t

1 at2 . 2

Percepatan dapat dicari

·t=

. Mencari kecepatan akhir bola dapat 2s t

Keterangan: st = jarak (m) v 0 = kecepatan awal benda = 0 (pada percobaan, benda mula-mula dalam keadaan diam) vt = kecepatan benda saat t (pada percobaan, merupakan kecepatan benda sampai di ujung bidang) (m/s) a = percepatan benda (m/s2)

Buku Guru Fisika Kelas X

81

Grafik s–t dan v–t pada GLBB dapat terlihat seperti gambar di bawah ini. s

v

v0

0

t

0

t

Gambar 4.5 Grafik s–t pada GLBB

Gambar 4.6 Grafik v–t pada GLBB

Jika hasil grafik yang digambarkan oleh siswa tidak seperti gambar di atas, guru sebaiknya tidak menyalahkan. Berikan faktor yang mengakibatkan hasil menjadi tidak sesuai. Misal alat yang tidak presisi atau pengukuran yang tidak akurat. Bimbing siswa untuk belajar menemukan faktor-faktor yang meng- akibatkan percobaan mereka tidak sesuai dengan hasil percobaan. 4.

Pertemuan IV (3 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan bahan diskusi dan bahan materi mengenai gerak jatuh bebas. Pada pertemuan ini guru dapat menjelaskan keterlibatan percepatan gravitasi dalam gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas, dan gerak vertikal ke bawah. Jika benda mengalami gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke bawah, benda mengalami percepatan gravitasi yang bernilai positif. Akibatnya benda akan bergerak semakin cepat dengan percepatan konstan yaitu 9,8 m/s2. Jika benda mengalami gerak vertikal ke atas, benda akan mengalami percepatan gravitasi yang bernilai negatif. Hal ini karena arah gerak benda berlawanan dengan gaya tarik bumi. Akibatnya, gerak benda semakin lambat dengan perlambatan konstan yaitu 9,8 m/s2. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan resume Tugas Mandiri: Mana yang Lebih Cepat Sampai di Tanah? dan melihat hasilnya. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menentukan Nilai Percepatan Gravitasi. (1) Mengamati Mencermati persamaan yang digunakan untuk menentukan nilai percepatan gravitasi. (2) Menanya Menanyakan besaran yang harus dicari untuk mendapat nilai percepatan gravitasi.

82

Gerak Lurus

(3) Mengumpulkan Informasi Melakukan percobaan sesuai rancangan dan mengambil data percobaan. (4) Mengasosiasi Mengolah data percobaan, lalu menyimpulkan hasilnya. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan dimulai dari persamaan yang digunakan, rancangan percobaan, dan hasil yang diperoleh. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru meminta siswa menjawab pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif subbab B. Setelah itu, guru meminta siswa mengerjakan soal Review di subbab A dan subbab B di rumah.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Mana yang Lebih Cepat Sampai di Tanah? Saat kertas berukuran 20 cm × 20 cm dijatuhkan bersamaan dengan koin, koin akan lebih dahulu sampai di tanah. Hal ini karena hambatan udara pada koin lebih kecil daripada kertas. Saat kertas dibentuk seperti koin, koin dan kertas akan jatuh bersamaan karena hambatan keduanya sama. Kesimpulannya, benda yang memiliki ukuran sama meskipun memiliki massa yang berbeda akan jatuh ke tanah secara bersamaan. Hal ini karena kedua benda memperoleh percepatan yang sama yaitu percepatan gravitasi yang bernilai 9,8 m/s2. 2) Mari Bereksplorasi: Menentukan Nilai Percepatan Gravitasi Nilai g bisa saja berbeda karena alat yang digunakan dan hambatan udara yang tidak dapat diabaikan. Jika percobaan dilakukan di ruang hampa udara, keakuratan akan lebih tinggi. Penggunaan alat dan pengambilan data juga memengaruhi hasil percobaan. Penggunaan alat saat pengambilan data yang tidak teliti mengakibatkan data memiliki ketelitian yang kurang sehingga memengaruhi hasil akhir. Alat yang digunakan juga memengaruhi hasil pengukuran. Jika alat yang digunakan presisi, hasil akan lebih akurat dan mendekati nilai g menurut literatur. 3) Review (Subbab A)

4)

G

1. 2.

v = 3,083 m/s, v = 1,25 m/s 9,6 menit

3. 4.

300 m a. 10 sekon

b.

40 m

5.

a.

b.

350 cm

200 cm dari P

Review (Subbab B) 1.

2,070 m

2. 3.

4 10 m/s 2s

4. 5.

10 2 m/s 5,42 m/s

Buku Guru Fisika Kelas X

83

5)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 2. c 3. b 4. e 5. a B.

Uraian

6. 7. 8. 9. 10.

e e d c b

1.

a. v1 =

s1 t1

36 km 2 jam

=

= 18 km/jam

Saat 36 km pertama, kelajuan burung adalah 18 km/jam. b. v2 =

s2 t2

24 km 1, 5 jam

=

= 16 km/jam

Sisa perjalanan ditempuh dengan kelajuan 16 km/jam. c.

3.

v=

stotal

60 km (2 + 1, 5) jam

=

t1 + t2

=

60 km 3, 5 jam

= 17,14 km/jam

Kelajuan rata-rata seluruh perjalanan 17,14 km/jam. Pada detik ke-5 posisi anak berada 5 m dari tempat semula. Saat t = 5 s sampai t = 15, anak berhenti sehingga tetap berada 5 m dari tempat semula. Saat t = 15 s sampai t = 20 s, anak berada 15 m dari tempat semula. Saat t = 20 s sampai t = 27 s, anak berhenti tetap berada 15 m dari tempat semula. Saat t = 27 s sampai t = 30 s, anakberbalik dan berada di posisi 5 m dari tempat semula. Saat t = 30 s sampai t = 40 s, anak berhenti. Saat t = 40 s sampai t = 45 s, anak berbalik dan kembali ke tempat semula.

5.

1

s = v 0t +

at2

2

52 = v0(5) +

1 (–4,8)(5)2 2

52 = 5v0 – 60 5v 0 = 112 v 0 = 22,4 v t2 = v02 + 2as

vt2 = (22,4)2 + 2(–4,8)(52) = 501,76 – 499,2

v t=

2, 56 = 1,6

Kelajuan truk setelah menempuh jarak 52 m adalah 1,6 m/s 7. a. vt = 2 s = gt = (9,8 m/s2)(2 s) = 19,6 m/s b.

Δh =

1 2 gt 2

=

1 2

(9,8 m/s 2 )(2 s)2 = (4,9 m/s 2)(4 s2 ) = 19,6 m

h ′ = h – Δh = (147 – 19,6) m = 127,4 m c.

vtanah = =

d. 84

Gerak Lurus

t=

2h g

2 gh 2 2(9, 8 m/s )(147 m) = 2.881, 2 m 2/s2 = 53,7 m/s

=

2(147 m) 2 9, 8 m/s

=

30 s

2

≈ 5,47 s

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Siswa yang tidak memenuhi KKM diminta untuk mengikuti program remedial. Siswa diminta mengerjakan soal yang lebih mudah. Contoh soal yang dapat digunakan seperti berikut ini. 1. Putri berlari mengelilingi lapangan yang berbentuk lingkaran dengan panjang diameter 140 m. Dia mampu menempuh 2,5 kali putaran dalam waktu 5 menit. Tentukan kelajuan dan kecepatan Putri saat berlari! Jawaban: 140 m

D = 140 m

Jarak = 2,5πD (2,5)(

22 7

)(140 m)

= 1.100 m Perpindahan = 0,5πd = (0,5( 22 )(140 m) = 220 m 7

Kelajuan = = Kecepatan

2.

jarak waktu

=

1.100 m 5 menit

1.100 m = 3,66 m/s 300 s perpindahan = waktu 220 m = 300 s = 0,73 m/s

Sebuah truk menempuh 40 m dalam waktu 8,5 s sembari memperlambat geraknya sebesar 0,5 m/s2 sehingga kelajuan akhir 2,8 m/s. Tentukan kelajuan awal gerak truk! Jawaban: Diketahui: s = 40 m t = 8,5 s vt = 2,8 m/s a = –0,5 m/s2 Ditanyakan: v 0 Jawab: s= v t+

1

2 0at 2

40 = v0(8,5) +

1 (–0,5)(8,5)2 2

40 = 8,5v0 – 18,0625 8,5 v0 = 58,0625 v0 =

58, 0625 8, 5

= 6,83

Kelajuan awal gerak truk 6,83 m/s. Buku Guru Fisika Kelas X

85

3.

Tika mengendarai mobil dengan kecepatan 36 km/jam ke arah utara. Oleh karena ada halangan di depannya, Tika harus mengerem mobilnya sehingga mobil mengalami perlambatan sebesar 5 m/s2 hingga berhenti. Berapa lama jarak yang ditempuh mobil Tika sejak pengereman hingga berhenti? Jawaban: Diketahui: v 0 = 36 km/jam = 10 m/s a = 5 m/s2 vt = 0 Ditanyakan: s Jawab:

vt2 = v02 + 2as 0 = (10 m/s)2 – 2(5 m/s2)(s) 10s m/s2 = 100 m2/s2 s=

2

100 m /s 2 10 m/s

2

= 10 m Jarak yang ditempuh Tika dari pengereman hingga berhenti 10 m. 4.

Material sebuah gedung jatuh dari ketinggian 98 m. Saat material berada 53,9 m dari tanah, berapa lama material telah bergerak? Jawaban: Diketahui: h = 98 m h ′ = 78,4 m Ditanyakan: t Jawab: h – h′ =

1 2

gt2

(98 – 53,9) m =

1 2

(9,8 m/s2 ) t 2

44, 1 m

t2 = 4, 9 m/s 2 = 9 s2

t= 3s Material telah bergerak selama 3 s. 5.

86

Saat berlibur ke Bali, Nunung mencoba bungee jumping. Nunung menjatuhkan diri dari ketinggian 50 meter. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s2, tentukan jarak yang ditempuh pada detik ke-1, ke-2, dan ke-3! Jawaban: Diketahui: h = 50 m g = 9,8 m/s2 t1 = 1 s t2 = 2 s t3 = 3 s Ditanyakan: h1, h2, dan h3

Gerak Lurus

Jawab: 1

2

1

2

2

2.

h1 =

2

gt1 =

2

(9,8 m/s )(1 s) = 4,9 m

h2 =

1 2

gt22 =

1 2

(9,8 m/s 2)(2 s)2 = 19,6 m

h3 =

1 2

gt32 =

1 2

(9,8 m/s 2 )(3 s)2 = 44,1 m

Pengayaan Program pengayaan dilakukan bersamaan dengan remediasi. Siswa yang tidak mengikuti remediasi, mengikuti program pengayaan. Siswa diminta mengerjakan soal OSK 2006 berikut ini. Sebuah koin dijatuhkan ke dalam sumur. Jika waktu total dari koin mulai dijatuhkan sampai terdengar bunyi pantulan bahwa koin telah menyentuh permukaan air adalah T, dan kecepatan gelombang suara v serta percepatan gravitasi g, nyatakan kedalaman permukaan air sumur dalam T, v, dan g. Jawaban: Diketahui: waktu total koin jatuh dari A ke B (tAB) tambah waktu pantul bunyi dari B ke A (tBA) adalah T → ditulis tAB + tBA = T Ditanyakan: kedalaman permukaan air sumur h dan T, v, dan g Jawab: 1) Tinjau gerak jatuh bebas koin dari posisi A (bibir sumur) sampai ke B (permukaan air sumur). 1

Δs = v0 t +

2

at2

Di sini Δs = AB = h, vA = 0, t = tAB, dan a = g sehingga h = 0 + 2)

1 2

g t2AB → tAB =

2h g

Tinjau perambatan bunyi pantul dari B ke A dengan kecepatan bunyi v. s = v t → BA = v t BA → h = v tBA → tBA =h

3)

v

Substitusi kedua persamaan di atas ke tAB + tBA = T sehingga diperoleh 2h g

+

+

Misal

h v

2 g

= T →1 h v

h –T= 0

h = x atau h = x2 maka persamaan bisa ditulis

2 1 2 x + g v

x–T= 0

Persamaan di atas adalah persamaan kuadrat dengan variabel x dengan koefisien-koefisien a=

1 , v

b=

2 g

D = b2 – 4ac =

, dan c = –T 2 g

1 – 4( )(–T) = v

2 g

+

4T v

Buku Guru Fisika Kelas X

87

−

2

±

2 4T

+

−

2

±

2 v + 4 gT

−b ± D 2a

x=

g

=

g

v

2 ⎛⎜

1⎞ ⎜ ⎝ 2⎠

=

g

gv 2 v

Kuadratkan kedua luas diperoleh 2

x2 = h =

g

+

2v+4gT

± 2 ⎝⎜2 g

gv

⎛2v+4gT⎞ g v ⎠⎜

4 v

2

Dengan menyederhanakan ruas kanan diperoleh 2

v g

h= v

+ vT±

2

v 2 g

+ 2vT g

I. Penilaian Tabel 4.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.4 dan KD 4.4

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.4

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

J. Rangkuman 1.

2.

3.

88

Kegiatan-kegiatan pada gerak lurus menuntut kemampuan siswa agar teliti dalam melakukan pengukuran. Guru harus menekankan kepada siswa pentingnya ketelitian dalam pengukuran yang dilakukan. Gerak lurus beraturan memiliki kecepatan konstan, sedangkan gerak lurus berubah beraturan memiliki percepatan konstan. Siswa harus dapat membuat grafik s–t dan v–t pada jenis kedua gerakan tersebut. Meskipun dalam kegiatan siswa tidak mendapatkan gambar grafik yang benar, di akhir pembelajaran guru harus memberikan gambar grafik yang benar agar siswa lebih paham. Di setiap kegiatan mungkin hasilnya tidak sesuai teori. Tugas guru adalah mengungkapkan faktor-faktor yang mengakibatkan percobaan menjadi tidak sesuai. Misal penggunaan alat ukur panjang yang tidak presisi atau ketidaktelitian penggunaan alat ukur waktu.

Gerak Lurus

Materi yang Dipelajari • •

Gerak dengan Analisis Vektor Gerak Parabola

Menyelidiki Gerak dengan Analisis Vektor • • • • •

Menyelidiki analisis vektor dimensi tiga pada gerak benda. Menganalisis vektor satuan dan vektor posisi. Menyelidiki pemanfaatan vektor pada GPS. Menganalisis perpindahan, kecepatan, dan percepatan menggunakan vektor. Menganalisis penggunaan turunan dan integral untuk menentukan besaranbesaran pada gerak lurus.

Menyelidiki Gerak Parabola

• •

•

Menyelidiki gerak parabola. Menganalisis lintasan gerak parabola, vektor kecepatan gerak parabola, dan vektor posisinya setiap saat. Menyelidiki waktu naik dan waktu turun pada gerak parabola.

Menganalisis gerak parabola menggunakan vektor berikut makna fisisnya serta menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

A. Pendahuluan Pembahasan tentang gerak partikel pada garis lurus telah dijelaskan di bab sebelumnya. Gerak lurus yang terdiri dari gerak benda pada lintasan lurus mendatar (sumbu X) dan gerak vertikal (gerak vertikal ke atas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak jatuh bebas) merupakan gerak dimensi satu. Pembahasan gerak pada bab ini akan diperluas sampai dengan gerak benda pada bidang datar (dimensi dua). Contoh gerak dimensi dua yang dipelajari pada bab ini yaitu gerak parabola. Untuk menganalisis gerak dimensi dua diperlukan pengetahuan tentang vektor yang juga telah dipelajari di kelas X. Besaran-besaran pada gerak dimensi dua diuraikan pada dua buah sumbu koordinat yang saling tegak lurus. Sebagai contoh kecepatan benda pada gerak parabola

Buku Guru Fisika Kelas X

89

diuraikan ke sumbu X dan sumbu Y, dengan vektor satuan untuk sumbu X adalah iˆ dan vektor satuan untuk sumbu Y adalah ˆj . Pada pembahasan tersebut, persamaan

posisi, kecepatan, dan percepatan dinyatakan dalam fungsi waktu. Pengetahuan tentang turunan dan integral sangat diperlukan untuk menentukan besaran-besaran tersebut. Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan dapat mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi tentang gerak, misalnya perangkat GPS yang dapat menentukan posisi, kecepatan, arah, dan waktu secara bersamaan. Guru menganjurkan siswa agar mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi sebagai wujud rasa syukur terhadap Tuhan Yang Maha Esa sesuai dengan ajaran agama yang dianut. Model pembelajaran yang digunakan sebaiknya metode discovery, inquiry, dan project based learning. Ajaklah siswa untuk menemukan persamaan-persamaan pada gerak parabola dan gerak melingkar melalui kegiatan eksplorasi. Arahkan siswa agar selalu berpikir kritis dalam menganalisis peristiwa gerak dalam kehidupan sehari-hari. Melalui metode pembelajaran tersebut, siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah misalnya memiliki rasa ingin tahu, teliti, objektif, jujur, terbuka, kritis, bertanggung jawab, dan peduli lingkungan dalam aktivitas sehari-hari. Tekankan kepada siswa agar selalu menghargai pendapat orang lain saat berdiskusi. Anjurkan siswa agar berani mengemukan pendapat dan pertanyaan saat berdiskusi dengan sopan.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 5.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Penilaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3 . 5 Menganalisis gerak parabola dengan menggunakan vektor berikut makna fisisnya dan penerapan- nya dalam kehidupan seharihari.

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, Review, dan Refl eksi sehingga peserta didik mampu menganalisis gerak parabola menggunakan vektor dan penerapannya.

Indikator Pencapaian • •

• •

•

4

. 5 Mempresentasikan hasil percobaan gerak parabola dan maka fisisnya.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan presentasi hasil kegiatan tersebut.

•

Menganalisis vektor kecepatan awal gerak parabola. Menganalisis vektor kecepatan dan vektor posisi setiap saat pada gerak parabola. Menganalisis titik tertinggi dan jarak terjauh gerak parabola. Menjelaskan vektor satuan dan vektor posisi pada gerak dimensi dua dan dimensi tiga. Menganalisis vektor per- pindahan, kecepatan, dan percepatan pada benda. Melakukan penyelidikan tentang gerak parabola dan mempresentasikan hasilnya.

90

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menentukan vektor kecepatan awal gerak parabola; 2. menentukan vektor kecepatan dan vektor posisi setiap saat pada gerak parabola; 3. menentukan titik tertinggi dan jarak terjauh gerak parabola; 4. menjelaskan vektor satuan dan vektor posisi pada gerak dimensi dua; 5. menentukan vektor perpindahan, kecepatan, dan percepatan pada gerak dimensi dua.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Gerak Parabola Gerak dengan Analisis Vektor

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

Alat dan Bahan a. Kelereng b. Katapel c. Rol meter d. Busur derajat

2.

Media Pembelajaran a. Animasi b. Video

3.

Sumber Belajar a. Fisika XI untuk SMA dan MA, bab Gerak, oleh Edi Istiyono b. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1, bab Gerak Dua Dimensi, oleh Serway dan Jewet

e. f. g.

Stopwatch Penggaris Jangka

c. d.

Gambar Benda-benda di sekitar

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Discovery b. Inquiry c. Project Based Learning d. Problem Based Learning

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi e. Pemberian Tugas dan Resitasi f. Proyek g. Latihan

Buku Guru Fisika Kelas X

91

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan agar siswa dapat menganalisis gerak dimensi dua menggunakan vektor. Kegiatan pembelajaran berupa kegiatan eksplorasi yang dilakukan di dalam kelas. Guru juga dapat menggunakan animasi atau video pembelajaran lain dalam kegiatan pengamatan untuk menjelaskan gerak dimensi tiga. Adapun kegiatan selanjutnya dapat menggunakan prosedur di buku siswa. Dengan menggunakan video atau animasi, pembelajaran akan lebih mengasyikkan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Discovery 2) 3)

92

Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menjelaskan gambar apersepsi tentang lintasan gerak bola saat ditendang berbentuk parabola dan termasuk gerak dimensi dua. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Analisis Vektor pada Gerak Benda secara berkelompok. Kegiatan ini bertujuan menumbuhkan pemahaman tentang penggunaan vektor untuk menganalisis gerak benda. Guru mengingatkan siswa agar mempelajari kembali materi vektor dan gerak lurus yang telah dipelajari di kelas X. Guru mengarahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (a) Mengamati Mengamati gerak dimensi dua pada gambar. • Alternatif media: mengamati video atau animasi gerak dimensi dua. • Alternatif strategi: percobaan ini menggunakan model problem based learning. Model dapat diganti inquiry dengan meminta siswa membuat gambar sendiri untuk menyelidiki vektor dimensi dua. (b) Menanya Menanya penggunaan vektor untuk menentukan vektor posisi dimensi dua. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan vektor posisi, kecepatan, dan percepatan pada gerak dimensi dua pada gerak lurus. Memprediksi posisi, kecepatan, dan percepatan gerak lurus pada waktu tertentu.

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

c)

c.

(d) Mengasosiasi Mendiskusikan fungsi persamaan vektor posisi, kecepatan, dan percepatan gerak benda. Selanjutnya, menyimpulkan hasil kegiatan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan Mari Bereksplorasi. (2) Guru memberikan contoh soal penggunaan vektor pada besaran posisi, kecepatan, dan percepatan. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian memberikan Tugas Mandiri: GPS (Global Positioning System).

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Analisis Vektor pada Gerak Benda a. Posisi awal (0, 0) Posisi akhir siswa A Sumbu X = 3 satuan Sumbu Y = 4 satuan Jika dinyatakan dengan vektor, posisi akhir siswa A yaitu A(3, 4) satuan G atau A = 3iˆ + 4 ˆj satuan. Posisi akhir siswa B Sumbu X = 4 satuan Sumbu Y = 3 satuan Jika dinyatakan dengan vektor, posisi akhir siswa B dinyatakan dengan G B(4, 3) satuan atau B = 4iˆ + 3 ˆj satuan.

b.

Perpindahan A G G G Δ rA = r2 − r1 G = A –0 = ( 3iˆ + 4 ˆj ) – 0 = 3iˆ + 4 ˆj Besar perpindahan A: G

|Δ rA | = 32 + 4 2 = 5 satuan Perpindahan B: G G G G Δ rB = r2 − r1 – B – 0 = ( 4iˆ + 3 ˆj ) – 0 = 4iˆ + 3 ˆj Besar perpindahan B: G 2 2 |Δ rB | = 4 + 3 = 5 satuan

Buku Guru Fisika Kelas X

93

2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua melanjutkan pembahasan tentang analisis vektor untuk gerak. Pada pertemuan ini kegiatan pembelajaran berupa diskusi kelas tentang kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat yang dilangsungkan di dalam kelas. Alternatif pembelajaran yang dapat dilakukan guru yaitu guru menunjuk salah satu kelompok untuk mempresentasikan Tugas Mandiri di depan kelas. Kelompok tersebut selanjutnya memimpin diskusi kelas tentang kecepatan rata- rata dan kecepatan sesaat. Guru berfungsi sebagai fasilitator dan meluruskan diskusi apabila pembahasan tidak sesuai yang diharapkan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: GPS (Global Positioning System). Guru membahas tugas tersebut. GPS merupakan peralatan yang dapat menginformasikan letak, kecepatan, arah, dan waktu secara akurat. Saat ini peralatan GPS dapat ditemukan pada smartphone, mobil, dan kendaraan modern. b)

c)

3.

94

Kegiatan Inti (1) Guru memberikan pertanyaan mengenai perbedaan kecepatan dan kelajuan yang telah dipelajari pada bab sebelumnya. (2) Guru meminta siswa menjelaskan kecepatan rata-rata menggunakan vektor. (3) Guru menanyakan pengertian limit fungsi pada pelajaran Matematika dan mengelaborasikannya untuk menjelaskan kecepatan sesaat. (4) Guru menjelaskan contoh soal kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat. (5) Dengan cara yang sama, guru menjelaskan percepatan rata-rata dan percepatan sesaat menggunakan vektor. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa mengerjakan soal-soal pada pertemuan Review subbab A untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga bertujuan agar siswa memahami penggunaan turunan dan integral untuk menentukan besaran-besaran dalam gerak. Guru memberi- kan contoh fungsi dalam matematika, lalu meminta siswa untuk menurunkan fungsi matematika tersebut.

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

Contoh: f(x) = 3x2 + 4x +6 df (x) dx

b.

= 6x + 4

Materi untuk Guru Turunan fungsi dalam matematika dijelaskan sebagai berikut. 1) Turunan fungsi konstan Jika f(x) = c, dengan c adalah konstanta real, maka f '(x) = 0. 2) Turunan fungsi identitas Jika f(x) = x (fungsi identitas), maka turunan f(x) adalah f '(x) = 1. 3) Turunan fungsi pangkat Jika f(x) = axn, dengan a ≠ 0, a adalah konstanta real, dan n bilangan real, maka turunan f(x) adalah f '(x) = anxn – 1. Persamaan turunan tersebut dapat diaplikasikan pada pelajaran Fisika. Akan tetapi, persamaan besaran dalam Fisika merupakan fungsi waktu f(t). Sebagai contoh kecepatan adalah turunan pertama dari fungsi posisi. Adapun percepatan adalah turunan kedua dari fungsi posisi dan turunan pertama dari fungsi kecepatan. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) 3)

Metode Pembelajaran: Tanya Jawab, Diskusi, Latihan Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengingatkan kembali persamaan kecepatan sesaat dan percepatan sesaat. Guru menanyakan cara menentukan persamaan posisi jika diketahui persamaan kecepatan atau percepatannya. Guru menanyakan kepada siswa cara menentukan persamaan kecepatan jika diketahui percepatannya. b)

c)

Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa menjelaskan cara menentukan persamaan posisi jika diketahui persamaan kecepatannya. (2) Guru membahas jawaban siswa dan mendiskusikan penggunaan integral untuk menentukan persamaan posisi dari persamaan kecepatan. (3) Guru menjelaskan contoh soal penggunaan integral untuk menentukan persamaan posisi dari persamaan kecepatan. (4) Dengan cara yang sama, guru meminta siswa menjelaskan penggunaan integral untuk menentukan persamaan kecepatan dari persamaan percepatan. (5) Guru meminta siswa mengerjakan beberapa soal Review subbab A dan membahasnya bersama siswa. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa menentukan posisi suatu tempat menggunakan vektor yang terdapat pada Bertindak Kreatif. Anjurkan siswa agar terbiasa menggunakan vektor untuk menunjukkan tempat-tempat dalam kehidupan seharihari sehingga lebih mudah ditemukan. Buku Guru Fisika Kelas X

95

c.

4.

Kunci Jawaban Review Subbab A G G 1. Δ x = −5iˆ dan Δy = 5 ˆj 3. a. 10 m/s; b. 5 m/s 5. a. (4 + 3t) m/s2; b. 4 m/s2; c. 10 m/s2

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keempat bertujuan agar siswa dapat menganalisis gerak parabola. Lakukan kegiatan eksplorasi di luar ruangan, misalnya di lapangan sekolah atau tempat lapang yang lainnya. Bagilah siswa ke dalam beberapa kelompok dan usahakan agar setiap kelompok dapat melakukan kegiatan eksplorasi. Siapkan alat dan bahan sebelum pembelajaran dimulai. Guru dapat meminta siswa membawa alat dan bahan seperti katapel dan kelereng dari rumah. Alternatif pembelajaran lain yang dapat dilakukan yaitu kegiatan pengamatan berupa mengamati demonstrasi gerak parabola menggunakan slang air seperti dalam tugas mandiri. Dengan demikian, lintasan parabola sama dengan lintasan air yang mengalir melalui slang. Adapun prosedur yang lain sama dengan di buku siswa. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

96

Metode Pembelajaran: Eksperimen, Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendiskusikan corner kick pada permainan sepak bola yang terdapat pada apersepsi awal bab di buku siswa. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gerak Parabola secara berkelompok. Kegiatan ini bertujuan agar siswa dapat menemukan sendiri persamaan-persamaan pada gerak parabola. Dengan mempraktikkan gerak parabola, siswa memperoleh pengalaman nyata dalam mempelajari gerak parabola. Dalam menganalisis persamaan pada gerak parabola, guru meminta siswa agar memantapkan keterampilan dalam menguraikan vektor pada tiap-tiap sumbu koordinat. Tekankan siswa agar berhati-hati dalam melakukan kegiatan eksplorasi sehingga tidak membahayakan orang lain. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat.

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

c)

c.

(a) Mengamati Mengamati lintasan gerak kelereng yang dilempar menggunakan katapel di lapangan melalui eksperimen. Alternatif: mengamati demonstrasi gerak parabola menggunakan slang air. (b) Menanya (i) Menanyakan bentuk lintasan, jarak tempuh, dan arah kecepatan kelereng. (ii) Menanyakan cara menganalisis vektor posisi, vektor kecepatan, dan percepatan gerak kelereng. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi tentang hubungan posisi, kecepatan, dan percepatan gerak parabola. Memprediksi posisi dan kecepatan berdasarkan pengolahan data percobaan, serta mencari pengaruh sudut elevasi terhadap ketinggian dan jarak tempuh. (d) Mengasosiasi (i) Mendiskusikan persamaan-persamaan posisi dan kecepatan setiap saat. (ii) Mendiskusikan persamaan posisi dan kecepatan saat mencapai tinggi maksimum dan jarak terjauh. (iii) Menghubungkan besaran-besaran pada gerak parabola. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan analisis vektor pada gerak parabola. (2) Guru mengajak siswa membuka website yang berisi tentang simulasi gerak peluru. Selain itu, mintalah siswa untuk mengamati lintasan gerak parabola secara langsung dengan melaksanakan Tugas Mandiri: Gerak Parabola Menggunakan Slang Air di rumah masing-masing apabila kegiatan ini belum dilakukan di sekolah. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian memberikan Tugas Mandiri: Mengukur Waktu Naik dan Waktu Turun pada Gerak Vertikal yang akan dibahas pada pertemuan selanjutnya. Guru menjelaskan Tugas Proyek di akhir bab yang harus dikerjakan siswa tentang pengendalian lalu lintas udara. Tugas Proyek tersebut dipresentasikan pada pertemuan terakhir apabila kegiatan ini belum dilaksanakan di sekolah.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gerak Parabola Saat ditembakkan secara vertikal, lintasan kelereng tidak berbentuk parabola. Hal ini disebabkan kelereng hanya bergerak di sepanjang sumbu Y. Adapun saat dilempar secara horizontal, lintasan kelereng berbentuk setengah parabola. Hal ini disebabkan tidak ada kecepatan awal di sumbu Y sehingga jenis gerak di sumbu Y adalah gerak jatuh bebas.

Buku Guru Fisika Kelas X

97

Saat ditembakkan dengan sudut elevasi tertentu, lintasan kelereng berbentuk parabola. Kecepatan kelereng terdiri atas kecepatan di sumbu X dan sumbu Y. Jenis gerak di sumbu X adalah GLB karena tidak ada percepatan yang bekerja di sumbu X. Adapun jenis gerak di sumbu Y adalah GLBB. Pada saat naik, gerak kelereng diperlambat oleh percepatan gravitasi bumi. Sebaliknya, setelah mencapai tinggi maksimum, kelereng turun kembali ke tanah karena adanya percepatan gravitasi bumi. Gabungan gerak di sumbu X dan sumbu Y tersebut menyebabkan lintasan gerak kelereng berbentuk parabola. Sudut elevasi memengaruhi besar kecepatan awal di sumbu X dan besar kecepatan awal di sumbu Y. Akibatnya, tinggi maksimum dan jarak tempuh di sumbu X juga terpengaruh. Hal ini telah dijelaskan di persamaan kecepatan dan posisi di buku siswa. 5.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima bertujuan membahas hasil eksplorasi siswa yang telah dilakukan sebelumnya. Kegiatan pembelajaran berupa kegiatan diskusi yang dilakukan di dalam kelas. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan membahas kembali kegiatan yang dilakukan pada pertemuan pertama. b)

c)

Kegiatan Inti (1) Guru meminta beberapa kelompok untuk mempresentasikan hasil kegiatan eksplorasi dan membahasnya dalam diskusi kelas. (2) Guru mengelaborasikan hasil eksplorasi untuk membahas persamaan-persamaan pada gerak parabola. (3) Guru membahas Tugas Mandiri: Gerak Parabola Menggunakan Slang Air yang telah dikerjakan siswa di rumah. Dalam melakukan penilaian hasil Tugas Mandiri, guru harus memperhatikan kebenaran data yang diperoleh. Guru juga harus memperhatikan kemampuan siswa dalam menyampaikan hasil tugas mandiri. (4) Guru meminta beberapa siswa mempresentasikan Tugas Mandiri: Mengukur Waktu Naik dan Waktu Turun pada Gerak Vertikal. Berdasarkan hasil tersebut siswa akan memahami bahwa waktu naik pada gerak parabola sama dengan waktu turunnya apabila jarak tempuh naik sama dengan jarak tempuh ketika turun. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat pada Bertindak Kreatif. Melalui pertanyaan-pertanyaan tersebut siswa akan terlatih berpikir kritis. Guru meminta siswa mengerjakan soal latihan pada Review subbab B.

98

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

c.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Mengukur Waktu Naik dan Waktu Turun pada Gerak Vertikal GLBB diperlambat (gerak naik) Kecepatan awal: vx(0) = v0 cos θ vy(0) = v0 sin θ

Di titik tertinggi vy = 0

vy(0) – gtnaik = 0 v0 sin θ – gtnaik = 0 tnaik =

G v0 sin θ G g G 0

hmaks =

v

2

2

sin θ G 2g

GLBB dipercepat (gerak turun) Kecepatan benda: vy = 0 vx = v0 cos θ

Oleh karena vy = 0, benda bergerak jatuh bebas tanpa kecepatan awal. hmaks = 2

2

v0 sin θ

=

t

=

2g

turun

tturun = 2)

8.

Jadi, tnaik =

1 2

gt2turun

1 g turun 2 G 2 2 v0 sin θ G2 g G v 0 sin θ G g G θ tturun = v0 sin G g

Review Subbab B 1. 14 m 3. 250 m

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempresentasikan Tugas Proyek tentang pengendalian lalu lintas udara. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) 3)

Metode Pembelajaran: Proyek, Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta setiap kelompok untuk mempersiapkan proyek yang akan mereka presentasikan. Guru menjelaskan langkahlangkah presentasi. Buku Guru Fisika Kelas X

99

c.

b)

Kegiatan Inti Siswa mempresentasikan hasil kerja mereka. Guru memberikan kesempatan kepada siswa lain untuk mengajukan pertanyaanpertanyaan mengenai proyek yang dipresentasikan. Guru melakukan penilaian proyek.

c)

Kegiatan Penutup Guru memberikan penghargaan kepada tiap-tiap kelompok yang telah melaksanakan proyek dengan baik. Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengerjakan soal-soal Evaluasi sebagai latihan ulangan harian.

Kunci Jawaban 1) Evaluasi A. Pilihan ganda 1. e 2. d 3. c 4. c 5. c

6. 7. 8. 9. 10.

a d a d b

B.

Uraian 1.

1 2

y = v0 sin θ t – 176,4 = v0( 1 )(2) – 2

1 2

g t2 (9,8)(2)2

176,4 = v0 – 19,6 v 0 = 196 Jadi, kecepatan awal peluru 196 m/s. 3. gt

5.

yt = v0 sin θ t –

1 2

2

= ( 20 2 )( 1 2 )(1) – 2

1 2 2 (9,8)(1)

= 15,1

Ketinggian bola setelah 1 s adalah 15,1 m. G 2 G dr (t) = d(12t − t + 3) = 12 – 2t a. v(t) = dt dt G = 12 + 2(0) = 12 v(0) Jadi, kecepatan awal partikel 12 m/s.

7.

b.

G G a (t) = dv(t) = d(12 − 2t) = –2

c.

Percepatan bertanda negatif artinya partikel mengalami perlambatan sebesar 2 m/s2. G v(4) = 12 – 2(4) = 12 – 8 = 4

a.

G v(t) =

dt

Kecepatan partikel saat t = 4 s adalah 4 m/s.

G v(t) = G a(t) =

100

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

dt

G dr (t) dt

2 2 d((1, 5 m/s )t + (0, 5 m/s)t − 8) = (3,0 dt G dv(t) dt

m/s2 )t + 0,5 m/s

G a (t) =

2

d((3, 0 m/s )t + (0, 5 m/s)) dt

= 3,0 m/s2

b. 9.

t = = =

Percepatan benda tetap yaitu 3,0 m/s2. G v(5) = (3,0 m/s2)(5 s) + 0,5 m/s = 15,5 m/s Kecepatan benda setelah t = 5 s adalah15,5 m/s. 2h g 2(490 m) 9, 8 m/s 980 m 9, 8 m/s

2

2

2

= 100 s = 10 s xPP′ = v0t = (25 m/s)(10 s) = 250 m Jadi, jarak xPP′ adalah 250 m.

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.

2.

3.

4.

Isi Proyek Proyek ini bertujuan agar siswa memahami manfaat analisis vektor untuk gerak dalam kehidupan sehari-hari. Siswa diharapkan memahami prinsip kerja pengendalian lalu lintas udara. Latar Belakang Tidak seperti lalu lintas darat, pengendalian lalu lintas udara memerlukan teknologi tinggi. Pengendali lalu lintas harus mengetahui posisi dan arah gerak pesawat setiap saat. Pengendali juga harus mengatur waktu landing dan waktu take off. Berdasarkan latar belakang ini, siswa perlu menganalisis penggunaan vektor dalam lalu lintas udara. Hasil yang Akan Dicapai Setelah melakukan tugas proyek ini, siswa diharapkan dapat menjelaskan penggunaan vektor untuk menganalisis gerak benda. Cara Mengerjakan Bagilah siswa ke dalam beberapa kelompok. Jelaskan tata cara mengerjakan proyek dengan jelas. Jika memungkinkan, mintalah siswa untuk melakukan studi lapangan ke bandara. Sebelumnya, buatlah surat tugas izin studi lapangan ke bandara dari sekolah dan berikan surat pemberitahuan studi lapangan ke orang tua siswa. Selanjutnya, mintalah siswa untuk melakukan studi literatur dari buku ensiklopedia atau internet tentang pengendalian lalu lintas udara beserta laporannya. Laporan tersebut dipresentasikan pada pertemuan terakhir bab ini.

Buku Guru Fisika Kelas X

101

I. Program Remedial dan Pengayaan Pada akhir bab, siswa diberi ulangan harian. Hasil tes dianalisis untuk mengetahui tingkat ketercapaian KKM dan mengidentifikasi indikator-indikator yang belum dikuasai siswa. Bagi siswa yang belum mencapai KKM, diberikan program remedial berupa soal- soal. Adapun siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan yaitu pemberian tugas yang lebih menantang. Pelaksanaan program remedial dan pengayaan dilaksanakan dalam waktu yang bersamaan. 1.

Remedial 1. Bola ditendang dengan sudut elevasi 45°. Apabila kecepatan awal bola 20 m/s, tentukan jarak terjauh yang dicapai bola saat menyentuh tanah! (g = 10 m/s2) Diketahui: θ = 45° v 0 = 20 m/s g = 10 m/s2 Ditanyakan: R Jawab: 2

2

R= 2.

v0 sin 2θ (20 m/s) sin 90° 2 = g (10 m/s )

= 40 m

Jadi, jarak terjauh yang dicapai bola 40 m. Burhan mengendarai sepeda motor ke arah tenggara selama 2 jam sehingga berada pada posisi (100 km, 50 km). Tuliskan persamaan kecepatan rata-rata sepeda motor Burhan tersebut (arah timur sumbu X, arah selatan sumbu Y)! Jawaban: G Diketahui: Δr = (100 km)+ (50 km) Δt = 2 jam G Ditanyakan: vrt Jawab: G

ˆ vG rt = Δr = (100 km)i + Δt

2 jam

(50 km)ˆj = 2 jam

(50 km/jam) iˆ + (25 km/jam) ˆ j

Jadi, persamaan kecepatan rata-rata sepeda motor Burhan G vrt = (50 km/jam)iˆ + (25 km/jam)ˆj . 3.

102

Sebuah pesawat memiliki kecepatan ke arah sumbu X dan sumbu Y. ˆ Persamaan- nya berturut-turut vx(t) = 5t iˆ dan vy(t) = (4t2 + 8t) j , vx dan vy dalam m/s, dan t dalam sekon. Tentukan besar dan arah kecepatan pesawat saat t = 1 s! Jawaban: Diketahui: vx(t) = 5t iˆ vy(t) = (4t2 + 8t) iˆ t = 1s G Ditanyakan: v(1) dan arah

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

Jawab: vx (1) = 5(1) = 5 iˆ iˆ

vy(1) = (4(1)2 + 8(1)) iˆ = 12 iˆ G |v(1)| =

2

vx vy

tan θ =

vx

2

+ vy = 5 2 + 12 2 = 13

12 5

=

⎛ 12 ⎞ 5 ⎜⎠ =

θ = tan–1 ⎜⎝

67,4°

Kecepatan pesawat 13 m/s dengan arah 67,4°. 4.

Sebuah partikel di pinggiran roda berputar sebanyak 900 putaran dalam 1 menit. Tentukan kecepatan sudut rata-rata roda! Jawaban: Diketahui: Δθ = 900 putaran Δt = 1 menit = 60 s Ditanyakan: ωrt Jawab: Δθ = 900 putaran × 2π rad/putaran = 1.800π rad ωrt =

5.

Δθ Δt

1.800π rad 60 s

=

= 30π rad/s

Kecepatan sudut rata-rata 30π rad/s. Posisi sudut sebuah titik yang melingkar dinyatakan sebagai θ(t) = (0,5t4 – 0,1t3), θ dalam rad, dan t dalam sekon. Tentukan percepatan sudut saat t = 2 s! Jawaban: Diketahui: θ(t) = (0,5t4 – 0,1t3) t = 2s Ditanyakan: α(2) Jawab: ω(t) = =

dθ (t) dt d(0, 5t

4

3

− 0, 1t ) dt

= 2,0t3 – 0,3t2 α(t) = =

dω (t) dt d(2, 0t

3

2

− 0, 3t ) dt

= 6,0t2 – 0,6t α(2) = ((6,0)(2)2 – (0,6)(2)) = 22,8 Percepatan sudut saat t = 2 s sebesar 22,8 rad/s2.

Buku Guru Fisika Kelas X

103

2.

Pengayaan 1. Bola dilemparkan ke atas dengan sudut elevasi 30° dari sebuah gedung setinggi 40 m. Kecepatan awal bola 20 m/s. Apabila angin bertiup horizontal dengan arah yang sama dengan bola sehingga bola mengalami percepatan ax = 0,5 m/s2, tentukan: a. waktu yang diperlukan bola mencapai tanah; b. kelajuan bola sebelum mencapai tanah. (anggap g = 10 m/s2) Jawaban: Diketahui: y 0 = 40 m v 0 = 20 m/s θ = 30° ax = 0,5 m/s2 g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. tu dara G b. |v| Jawab: a. Komponen kecepatan awal bola: vx(0) = v0 cos θ = (20 m/s) cos 30° = 17,2 m/s vy(0) = v0 sin θ = (20 m/s) sin 30° = 10 m/s Ketika mencapai tanah, y = 0.

y = y0 + v0 sin θ t – 1 2

0 = 40 + (20)( )t – 2

1 2

gt2

1 2

(10)t2

0 = 40 + 10t – 5t t – 2t – 8 = 0 (t – 4)(t + 2) = 0 t = 4 atau t = –2 Jadi, waktu bola mencapai tanah selama 4 sekon. Gerak dalam arah x dan y saling independen satu sama lain. Dengan demikian, angin tidak memengaruhi gerak vertikal. Angin menyebabkan kecepatan dalam arah x menjadi meningkat. Besar kecepatan bola saat menyentuh tanah: v x = vx(0) + ax t = 17,2 m/s + (0,5 m/s2)(4 s) = 19,2 m/s vy = vy(0) – gt = 10 m/s – (10 m/s2)(4 s) = –30 m/s 2

b.

v = =

vx2 + vy2 2

(19, 2 m/s) + (−30 m/s)

2

= 35,6 m/s Jadi, kecepatan bola mencapai tanah 35,6 m/s.

104

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

2.

Pemain ski bergerak melewati papan dengan v0 kelajuan horizontal 20 m/s seperti gambar di α samping. Lereng pendaratan melandai dengan sudut d y 30°. a. Di bagian lereng manakah pemain ski x mendarat? b. Apabila pemain ski memiringkan lompatannya sehingga lompatan ski melengkung ke atas dengan sudut elevasi tertentu, berapakah sudut elevasi yang harus dilakukan agar pemain ski dapat memaksimalkan jangkauan lompatannya? (anggap g = 10 m/s) Jawaban: Diketahui: v 0 = 20 m/s α = 30° g = 10 m/s2 Ditanyakan: a. d b. θ Jawab: a. Jarak tempuh pemain ski: x = v0 t = (20 m/s)t 1

2

1

2

2

y=

2

gt =

2

(10 m/s )t

Dari segitiga siku-siku pada pendaratan diperoleh persamaan: x = d cos α y = d sin α Dari keempat persamaan di atas diperoleh: d sin 30° = 5t2 d cos 30° = 20t –––––––––––– : tan 30° = 1 t 4

0,577 =

1 t 4

t = 2,31 d sin 30° = 5t2 d=

b.

2

5t sin 30

=

5(2, 31) 1 2

2

= 53,36 m

Jadi, pemain ski akan mendarat pada lereng dengan jarak 53,36 m dari peluncurannya. Jika pemain ski memiliki komponen kecepatan awal ke atas, pemain ski akan berada di udara untuk jangka waktu yang lebih lama sehingga dapat menempuh jarak lebih jauh. Akan tetapi, dengan memiringkan vektor kecepatan awal ke atas, komponen kecepatan pada arah sumbu X menjadi berkurang. Untuk itu diperlukan sudut optimum agar jarak lompatan menjadi lebih jauh. Sudut optimum pada gerak parabola dari pembahasan sebelumnya yaitu 45°. Adapun sudut optimum pada lompatan ski juga berjumlah 45°.

Buku Guru Fisika Kelas X

105

Dengan demikian, sudut elevasi pemain ski: θ + α = 45° θ = 45° – α = 45° – 30° = 15° Jadi, sudut elevasi pemain ski agar memperoleh lompatan terjauh 15°.

J. Penilaian Tabel 5.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

1.

Kompetensi SikapSpiritual Sikap Sosial

2.

KD 3.5 dan KD 4.5

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.5

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan TugasMandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Proyek

Format 9

dan

K. Rangkuman 1. 2.

106

Pembelajaran tentang Analisis Vektor pada Gerak Parabola merupakan perluasan materi Gerak Lurus. Pada bab ini, dipelajari gerak dimensi dua menggunakan vektor yaitu pada gerak parabola. Model pembelajaran yang digunakan yaitu problem based leraning, discovery, inquiry, dan project based learning. Siswa diharapkan dapat menemukan sendiri persamaan- persamaan pada gerak parabola dan gerak melingkar melalui kegiatan eksplorasi. Siswa diharapkan menerapkan perilaku ilmiah saat pembelajaran dan menghargai pendapat orang lain serta santun dalam berdiskusi.

Analisis Vektor pada Gerak Parabola

Gerak Melingkar dan Penerapannya • •

Gerak Melingkar Gerak Melingkar Beraturan

Menjelaskan gerak melingkar

• • •

Menjelaskan besaran-besaran dalam gerak melingkar. Menjelaskan persamaan dalam gerak melingkar beraturan. Menggunakan persamaanpersamaan untuk menyelesaikan permasalahan yang melibatkan gerak melingkar.

Menjelaskan penerapan gerak melingkar

• •

Menjelaskan hubungan roda-roda dan persamaan yang berlaku. Menjelaskan hubungan roda-roda dalam teknologi.

Menjelaskan besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan dan penerapannya dalam teknologi

A. Pendahuluan Untuk menjelaskan materi Gerak Melingkar dan Penerapannya, digunakan empat model pembelajaran yaitu Inquiry, Problem Based Learning, Discovery, dan Project Based Learning. Melalui ketiga metode tersebut, siswa diajak lebih aktif dalam kegiatan diskusi, kegiatan eksplorasi, tugas mandiri, eksperimen, serta contoh teknologi yang menerapkan prinsip gerak melingkar. Dalam melakukan berbagai kegiatan tersebut, kepada siswa ditanamkan sikap untuk menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur fenomena gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari. Berbagai fenomena gerak melingkar dalam kehidupan dapat diajarkan melalui kegiatan eksplorasi maupun eksperimen. Sebelum memulai pembelajaran guru dapat memberikan contoh tentang penerapan gerak melingkar agar siswa tertarik. Misalnya gerak melingkar titik di pinggir roda atau gerak jarum jam. Selain itu, siswa dapat diberikan apersepsi tentang teknologi yang menggunakan roda-roda. Manfaat kegiatan tersebut untuk mengajak siswa berperilaku ilmiah dalam mempelajari fenomena gerak melingkar serta menghargai kerja individu maupun kelompok. Materi gerak melingkar terdapat miskonsepsi tentang arah gerak dan arah kecepatan sudut yang akan dijelaskan pada pertemuan I.

Buku Guru Fisika Kelas X

107

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 6.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3.6 Menganalisis besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan (tetap) dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran pada Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Bertindak Kreatif, Refleksi, dan Review agar siswa dapat menganalisis peristiwa pada gerak melingkar.

Indikator Pencapaian • • •

• • 4 . 6 Melakukan percobaan berikut presenteasi hasilnya tentang gerak melingkar, makna fisis dan pemanfaatannya.

•

Dicapai dengan kegiatan di dalam laboratorium atau di luar laboratorium melalui Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, dan Tugas Proyek.

• • •

Menjelaskan besaranbesaran dalam gerak melingkar. Menjelaskan persamaan dalam gerak melingkar beraturan. Menggunakan persamaanpersamaan untuk menyelesaikan permasalahan yang melibatkan gerak melingkar. Menjelaskan hubungan roda-roda dan persamaan yang berlaku. Menjelaskan hubungan roda-roda dalam teknologi. Menentukan besaranbesaran gerak melingkar melalui percobaan. Menyajikan data besaran yang terkait dengan hubungan roda-roda. Menyajikan makalah dan skema mengenai teknologi yang menerapkan gerak melingkar dalam hubungan roda-roda.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa diharapkan mampu: 1. menjelaskan besaran-besaran dalam gerak melingkar; 2. menggunakan persamaan gerak melingkar beraturan dalam menyelesaikan permasalahan; 3. menjelaskan hubungan roda-roda dan penerapannya dalam kehidupan; 4. menyajikan makalah dan skema mengenai penerapan gerak melingkar dalam teknologi roda-roda.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

108

Gerak Melingkar Penerapan Gerak Melingkar

Gerak Melingkar dan Penerapannya

E. Alat, Media, dan Sumber Belajar 1.

Alat dan Bahan a. Tali b. Benda pemberat c. Stopwatch d. Sepeda e. Penggaris atau rol meter

2.

Media Pembelajaran a. Gambar b. Peristiwa di sekitar c. Benda-benda di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Fisika Mengungkap Fenomena Alam Kelas X, bab Gerak, oleh Hartanto dan Rita Widya Satria b. Sains Fisika Kelas X, Edi Istiyono

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Eksperimen d. Pemberian Tugas dan Resitasi

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama membahas tentang gerak melingkar. Pada pertemuan pertama, sebaiknya guru mempersiapkan materi yang akan diajarkan, semisal gambar mesin jam analog, peralatan untuk kegiatan eksplorasi, video animasi, dan materi untuk tugas proyek. Video animasi yang dibutuhkan berupa animasi gerak melingkar yang dapat di download di internet. Animasi diperlihatkan kepada siswa supaya siswa mau berpikir kritis dan memiliki rasa ingin tahu tentang peristiwa-peristiwa yang berhubungan dengan gerak melingkar. Apabila di sekolah tidak ada media yang digunakan untuk menampilkan video animasi, guru dapat menggunakan media gambar untuk menjelaskan materi.

Buku Guru Fisika Kelas X

109

Pada pertemuan I, guru akan dihadapkan dengan miskonsepsi arah kecepatan sudut. Penggambaran arah kecepatan sudut yang tepat digambarkan sesuai gambar berikut.

Sumber: Serway, 2004

Gambar Arah kecepatan sudut dengan menggunakan konsep tangan kanan

Guru harus dapat menjelaskan kepada siswa bahwa arah kecepatan sudut berbeda dengan arah gerak benda. Arah gerak kecepatan sudut menggunakan aturan tangan kanan, empat jari yang menekuk sebagai arah gerak benda sedangkan ibu jari yang berdiri sebagai arah kecepatan sudut. b.

Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

Model Pembelajaran: Inquiry, Problem Based Learning Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, dan Latihan Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Besaran dalam Gerak Melingkar. b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Besaran dalam Gerak Melingkar. (1) Mengamati Mengamati gerak melingkar saat memutar tali. (2) Menanya Menanya besaran yang akan diperoleh saat memutar tali. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Melakukan percobaan sesuai dengan prosedur untuk memperolah besaran. (b) Mencari referensi tentang defitrasi besaran pada gerak melingkar. (4) Mengasosiasi (a) Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan dengan anggota kelompoknya. (b) Menghubungkan hasil kegiatan dengan definisi besaran pada gerak melingkar lalu membuat kesimpulan.

c)

110

(5) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil kegiatan di kelas. Kegiatan Penutup (1) Guru meminta siswa menjawab pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif dan Review di Subbab A.

Gerak Melingkar dan Penerapannya

(2)

c.

Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Simulasi Gerak Melingkar dan Tugas Mandiri: Gaya Sentripetal untuk dikumpulkan pada pertemuan kedua. (3) Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Proyek untuk dibahas pada pertemuan ketiga. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Besaran dalam Gerak Melingkar Besaran yang ditemukan siswa sesuai dengan gerakan yang mereka lakukan. Persamaan besaran dapat dilihat di buku siswa. 2) Review (Subbab A) 1. T = 84,33 menit 2. v = 0,24 m/s 3. v = 29,8 m/s

4.

ωj = ωm =

2π 43.200 2π 3.600

ωd = 2 5. 2.

T=

2π 3

60

= =

π 21.600 π 1.800

=π

30

sekon

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua membahas tentang penerapan gerak melingkar dalam kehidupan. Dalam pertemuan ini, Guru menyiapkan materi tentang hubungan roda-roda. Anda sebaiknya menekankan kepada siswa supaya bersungguh- sungguh dalam memahami konsep hubungan roda-roda. Kegiatan yang dapat memantapkan wawasan siswa, Guru bisa menyiapkan kegiatan Eksperimen dan Tugas Mandiri. Kegiatan eksperimen dan tugas mandiri bertujuan agar siswa berperilaku ilmiah dalam memecahkan masalah. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi, serta Latihan 3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Mengamati Hubungan Roda-Roda. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menyelidiki Hubungan Roda-Roda. (1) Mengamati Mengamati hubungan roda-roda pada sepeda.

Buku Guru Fisika Kelas X

111

(2) Menanya (a) Menanya hubungan jari-jari terhadap kecepatan sudut dan kecepatan linear. (b) Menanya pengaruh posisi roda terhadap kecepatan. (3) Mengumpulkan Informasi Melakukan praktikum sesuai prosedur untuk memperoleh data. (4) Mengasosiasi Mengolah data dan menghubungkan hasilnya dengan teori yang dipelajari.

c)

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Menyelidiki Hubungan Roda-Roda Sepeda Gir belakang sepusat dengan roda belakang sepeda sehingga kecepatan sudut, periode, dan frekuensi keduanya sama. Gir belakang dan gir depan dihubungkan dengan rantai sehingga kecepatan linear keduanya sama. 2) Review (Subbab B) 1. Oleh karena RA < RB, kecepatan sudut roda gigi A lebih besar daripada kecepatan sudut roda gigi B. 2. v = 40 cm/s 3. ωA = 60 rad/s 4. vB : vC = 1 : 3 5. RB = 12 cm 3)

3.

(5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil sementara di depan kelas. Kegiatan Penutup Guru mengingatkan siswa bahwa pertemuan selanjutnya siswa harus mengumpulkan dan mempresentasikan Tugas Proyek. Sebagai refleksi, guru meminta siswa mengungkapkan pendapatnya pada pertanyaan Bertindak Kreatif dan mengerjakan Review Subbab B.

Bertindak Kreatif Saat menanjak lebih nyaman menyetel ke gir yang menghasilkan putaran pendek-pendek dan ringan. Gir depan kecil dan gir belakang besar akan menghasilkan kayuhan yang ringan.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan materi untuk membahas hasil Tugas Proyek yang dikerjakan siswa. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) 3)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan hasil dari tugas yang mereka lakukan.

112

Gerak Melingkar dan Penerapannya

b)

c)

c.

Kegiatan Inti (1) Siswa menyampaikan hasil pengerjaan Tugas Proyek. (2) Guru memberi kesempatan siswa lain untuk bertanya dan memberi tambahan kepada tiap-tiap kelompok.

Kegiatan Penutup Guru mengingatkan minggu depan akan diadakan ulangan harian. Minta siswa mengerjakan soal Evaluasi sebagai latihan. Kunci Jawaban 1) Evaluasi a. Pilihan ganda 1. e 6. c 2. a 7. b 3. c 8. b 4. d 9. d 5. c 10. e b. Uraian

1.

n ω = 2π

a.

t

=

T= =

5.

7.

60

rad/s

= 92π rad/s Kecepatan sudut gerak partikel 92π rad/s. v =ωR = (92π rad/s)(0,1 m) = 9,2π m/s Kecepatan linear gerak partikel 9,2π m/s.

b.

3.

2π (2.760)

t n

f =

1s 12

=

n t 12 1s

= 0,083 s = 12 Hz v = ωR = 2πfR = (2π)(12 Hz)(0,08 m) = 1,92π m/s Periode, frekuensi, dan kecepatan linear baling-baling berturutturut 0,083 s, 12 Hz, dan 1,92π m/s. αs = ω 2R = (5 rad/s)2(0,2 m) = 5 m/s2 Jadi, percepatan sentripetal roda adalah 5 m/s2. n1 ω5 = ω1

=

n4 5

Jika ω2 merupakan laju linear persneling lima dan laju linear mobil sebanding dengan kecepatan sudut roda penggerak beban sehingga v5 = v1 = 4(4 m/s) = 16 m/s.

Buku Guru Fisika Kelas X

113

9. Kecepatan linear roda D: v D = ωD RD = (36 rad/s)(8 cm) = 288 cm/s

Roda D dan roda C bersinggungan, maka: vC = vD = 288 cm/s

Roda C dan roda B dihubungkan dengan sabuk, maka: vB = vC = 288 cm/s Kecepatan sudut roda B:

ωB =

vB RB

288 cm/s 8 cm

=

= 36 rad/s

Roda A dan B sepusat, maka: ωA = ωB = 36 rad/s Laju linear roda A: v A = ωA RA = (36 rad/s)(20 cm) = 720 cm/s Jadi, laju linear roda A adalah 720 cm/s.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Setelah mengadakan ulangan harian, diketahui siswa yang belum mencapai KKM. Siswa yang belum mencapai KKM mengikuti program Remedial. Soal berikut dapat digunakan sebagai program remediasi. 1.

Mobil balap melewati lintasan yang berbentuk lingkaran yang memiliki jarijari 250 m. Jika mobil bergerak dengan kelajuan tetap 45 m/s, tentukan kecepatan sudutnya! Jawaban: ω=

2.

=

45 m/s 250 m

= 0,18 rad/s

Kecepatan sudut mobil balap sebesar 0,18 rad/s. Dua buah roda berturut-turut berjari-jari 6 cm dan 18 cm. Kedua roda dihubungkan dengan sabuk. Jika roda pertama (jari-jari 6 cm) melakukan 24 putaran setiap menit, berapa putaran setiap menit yang dilakukan roda kedua? Jawaban v 1 = v2 2πf1R1 = 2πf2R2 f2 =

3.

v R

R1 R2

f1 =6 cm

18 cm

(24 rpm) = 8 rpm

Kecepatan linear suatu titik yang terletak di pinggir roda adalah 0,5π m/s. Jika roda tersebut berputar dengan periode 2 sekon, hitunglah jari-jari roda! Jawaban: R=

v ω

=

vT 2π

=

(0, 5π m/s)(2 s) 2π

= 0,5 m

Jadi, jari-jari roda tersebut 0,5 m.

114

Gerak Melingkar dan Penerapannya

4.

Perhatikan gambar di samping! Kedua roda gigi pada gambar berputar. Banyaknya gigi roda A dan roda B berturut-turut 12 dan 36. Jika kecepatan sudut roda B sebesar ω rad/s, hitunglah kecepatan sudut roda gigi A! Jawaban: ωA ωB

ωA =

=n

A

B

nB A

ω B nB

= 3ω Jadi, kecepatan sudut roda gigi A adalah 3ω. 5.

nA

Tiga buah roda A, B, dan C terpasang seperti gambar di bawah ini.

A

B

C

Panjang jari-jari roda A, B, dan C berturut-turut 12 cm, 8 cm, 16 cm. Jika roda B memerlukan waktu 0,4 sekon untuk melakukan satu putaran, tentukan kecepatan linear ketiga roda tersebut! Jawaban:

ωB =

2π TB

=

2π 0,4 s

= 5π rad/s

v B = ωBRB = (5π)(0,08) m/s = 0,4π m/s

Roda B dan roda C sepusat sehingga ωC = ωB = 5π rad/s v C = ωCRC = (5π)(0,16) m/s = 0,8 m/s Roda C dan Roda A dihubungkan dengan rantai sehingga vA = vC = 0,8 m/s. 2.

Materi Pengayaan Program pengayaan diberikan kepada siswa yang sudah memenuhi KKM. Siswa diminta mengunduh berkas tentang prinsip kerja kincir air yang berhubungan dengan gerak melingkar. Siswa membaca artikel tersebut dan membuat ringkasan.

I. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek Proyek ini bertujuan untuk mengetahui penerapan ataupun teknologi di masyarakat yang menggunakan prinsip gerak melingkar ataupun hubungan roda- roda. Siswa mendatangi tempat yang memanfaatkan gerak melingkar dan hubungan roda-roda, kemudian malakukan wawancara terhadap pemilik atau pekerjanya.

2.

Latar Belakang Di sekitar kita ada teknologi yang memanfaatkan prinsip gerak melingkar dan hubungan roda-roda. Terkadang kita tidak tahu cara kerja alat dan teknologi tersebut. Dengan mendatangi tempat-tempat yang memanfaatkan teknologi ini, siswa Buku Guru Fisika Kelas X

115

diharapkan dapat mengembangkan teknologi yang lebih baik dan lebih memahami penerapan gerak melingkar pada kehidupan. 3.

Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai berupa makalah tentang kegunaan teknologi yang mereka datangi. Makalah disertai dengan kebermanfaatan teknologi dalam membantu manusia dan cara kerja teknologi tersebut. Selain itu, siswa menggambarkan skema dari teknologi yang mereka datangi.

4.

Cara Mengerjakan Siswa mendatangi tempat yang menerapkan gerak melingkar atau hubungan roda-roda. Teknologi sesuai dengan daerah masing-masing. Setelah itu, siswa meminta izin untuk melakukan penelitian di tempat tersebut untuk menggali cara kerja yang digunakan. Siswa dapat melakukan wawancara kepada pemilik ataupun pekerja. Siswa juga meminta izin untuk menggambar skema alat atau teknologi yang mereka teliti.

J. Penilaian Tabel 6.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.6 dan KD 4.6

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.6

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan Mari Bereksplorasi

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Proyek

Format 9

K. Rangkuman 1. 2. 3. 4.

116

Gerak melingkar merupakan suatu kejadian fisika yang dapat diterapkan dalam kehidupan. Dalam mempelajari materi ini dibutuhkan tiga model pembelajaran antara lain Inquiry, Problem Based Learning, dan Discovery. Model Inquiry disajikan dalam bentuk kegiatan bertindak kreatif dan kegiatan tugas mandiri. Model Problem Based Learning disajikan dalam bentuk kegiatan bereksplorasi. Model Discovery dalam materi ini diterapkan ketika siswa melakukan kegiatan eksperimen.

Gerak Melingkar dan Penerapannya

Sumbu Y: F2y = F2 cos 30° 1

= (20 N)( 2

3)

= 15 3 N Resultan gaya: ΣF = F – F – F

A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. B. 1.

Pilihan Ganda b 11. b 21. b c 12. c 22. d b 13. b 23. b e 14. a 24. d e 15. d 25. d d 16. e 26. b a 17. d 27. b b 18. c 28. c c 19. d 29. d bUraian 20. d 30. b Ilmu-ilmu fisika yang akan diterapkan oleh Pak Arnold sebagai teknisi, yaitu: a. teknik elektro, b. elektronika, c. elektrostatis, dan d. elektrodinamis.

3. Diketahui:

F1 F3 θ1 θ2 Ditanyakan: R Jawab: Sumbu X: F1 = 20 N F2x = F2 sin θ1 = (20) sin 30° = (20)( 1 ) 2

= 10 N F3x = F3 cos θ2 = (30) cos 60°

= F2 = 20 N = 30 N = 30° = 60°

x

1

2x

3x

= (20 – 10 – 15) N = –5 N ΣFy = F2y – F3y = ( 10 3 – 15 3 ) N = –5 3 N 2 ΣFy = ∑ F + ∑ F x

2

y

2

=

(−5) + (−5 3 )

=

25 + 75 N

2

N

= 100 N = 10 N Jadi, resultan ketiga vektor sebesar 10 N. 5. Diketahui:

a = 5 m/s2 v t = 360 km/jam = 100 m/s t = 5 sekon Ditanyakan: v 0 Jawab: v 0 = vt – at 2

= 100 m/s – (5 m/s )(5 s) = (100 – 25) m/s = 75 m/s Jadi, kecepatan pesawat mula-mula 75 m/s.

= (30)( 1 ) 2

Buku Guru Fisika Kelas X

117

7. Diketahui:

θ = 37° sin 37° = 0,6 ⇒ cos 37° = 0,8 v 0 = 126 km/jam = 35 m/s t = 0,5 s 2 g = 9,8 m/s Ditanyakan: vx dan vy Jawab: v x = v0 cos θ = (35 m/s) cos 37° = (35 m/s)(0,8) = 28 m/s vy = v0 sin θ – g t = (35 m/s)(0,6) – (9,8 m/s2)(0,5 s) = 21 m/s – 4,9 m/s = 16,1 m/s Jadi, kecepatan peluru di sumbu X sebesar 28 m/s, sedangkan kecepatan peluru di sumbu Y sebesar 16,1 m/s.

9. Diketahui:

ω = 5p rad/s R = 10 cm = 0,1 m Ditanyakan: as Jawab: a s = ω2 R

= (5π rad/s)2(0,1 m) = 25π2 (rad/s)2 (0,1 m) = 2,5π2 m/s2 Jadi, percepatan sentripetal roda tersebut 2,5π2 m/s2.

118

Ulangan Akhir Semester 1

Dinamika Partikel • Hukum-Hukum Newton • Penerapan Hukum-Hukum Newton

Membuktikan hukum I, II, dan III Newton

•

Menyelidiki sifat kelembaman benda berdasarkan hukum I Newton melalui kegiatan eksplorasi • Menyelidiki hubungan gaya, massa, dan percepatan benda berdasarkan hukum II Newton melalui kegiatan eksplorasi dan eksperimen • Menyelidiki hukum III Newton melalui kegiatan eksplorasi

Menjelaskan dinamika partikel menggunakan hukum Newton

•

Menjelaskan gaya-gaya yang bekerja pada benda dan menggambar diagram gaya pada benda bebas • Menyelidiki gaya gesek statis dan kinetis melalui kegiatan eksplorasi • Menentukan koefisien gesekan statis dan kinetis melalui eksperimen • Melakukan diskusi informasi untuk menganalisis masalah dinamika partikel

Menjelaskan hubungan gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus menggunakan hukum-hukum Newton dan mengaplikasikannya pada permasalahan sehari-hari

A. Pendahuluan

Dinamika gerak lurus merupakan bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari tentang gerak benda dengan memperhatikan penyebab gerak yaitu gaya. Oleh karena benda dianggap sebagai partikel, bab ini diberi judul Dinamika Partikel. Dalam bab sebelumnya, Anda telah mengajarkan kepada siswa mengenai kinematika gerak, yaitu cabang fisika yang mempelajari tentang gerak tanpa memedulikan penyebab terjadinya gerak benda. Kinematika gerak dan dinamika partikel masuk dalam tema besar mekanika, yaitu cabang ilmu Fisika yang mempelajari tentang gerak. Newton menyatakan hukum-hukumnya tentang gerak benda yang terdiri dari hukum I Newton tentang kelembaman/inersia, hukum II Newton, dan hukum III Newton. Ketiga hukum Newton tersebut dapat diaplikasikan dalam berbagai permasalahan dinamika partikel dalam kehidupan.

Buku Guru Fisika Kelas X

119

Model pembelajaran yang cocok diterapkan dalam bab Dinamika Partikel antara lain problem based learning, discovery, dan inquiry. Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi untuk menyelidiki hukum I, II, dan III Newton. Guru sebaiknya menjelaskan kepada siswa bahwa kegiatan pembelajaran bertujuan untuk mendorong sikap siswa agar bertambah keimanannya dengan menyadari keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap Tuhan yang telah menciptakannya. Sebagai contoh mengenai percepatan gravitasi bumi. Benda-benda di bumi akan selalu jatuh ke permukaan bumi. Dengan adanya gaya gravitasi tersebut, benda-benda di bumi akan tetap berada di permukaan bumi meskipun bumi selalu berotasi dan bergerak mengelilingi matahari. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. Sebagai contoh, siswa harus jujur dan teliti dalam melaksanakan praktikum. Tidak hanya dalam bab pengukuran, ketelitian dan akurasi data sangat diperlukan dalam setiap kegiatan ilmiah. Dengan akurasi yang tinggi, kegiatan ilmiah tersebut dapat dipertanggungjawabkan. Kerja sama dan tanggung jawab dalam setiap kegiatan kelompok juga diperlukan agar memberikan hasil yang maksimal. Melalui kegiatan kelompok tersebut, diharapkan siswa dapat menghargai pendapat orang lain, berani mengemukakan pendapat, dan selalu berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan. Miskonsepsi yang sering ditemui pada bab Dinamika Partikel yaitu mengenai gaya gesek statis. Miskonsepsi yang sering terjadi adalah siswa menganggap bahwa gaya gesek statis selalu lebih besar daripada gaya gesek kinetis (fs > fk) karena koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis (ms > mk). Memang benar bahwa koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis (ms > mk). Akan tetapi, gaya gesek statis memiliki nilai tidak tetap. Besar gaya gesek statis bergantung pada gaya tarik yang diberikan pada benda dan akan mencapai maksimum pada saat akan bergerak. Langkah-langkah yang harus dilakukan guru agar tidak terjadi miskonsepsi akan dibahas pada pertemuan V.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 7.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3

120

. 7 Menganalisis interaksi gaya serta hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus.

Dinamika Partikel

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, Review, dan Tugas Proyek sehingga siswa mampu menganalisis permasalahan dinamika partikel.

Indikator Pencapaian •

Menjelaskan hukum I Newton berdasarkan pen- dekatan scientific approach. • Menjelaskan hukum II Newton tentang hubungan antara gaya, massa, dan percepatan gerak benda melalui penyelidikan. • Menjelaskan hukum III Newton tentang gaya aksireaksi melalui penyelidikan. • Menganalisis berbagai macam gaya yang bekerja pada benda melalui kegiatan.

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian •

•

4

. 7 Melakukan percobaan berikut presentasi hasil- nya terkait interaksi gaya serta hubungan gaya, massa, dan percepatan dalam gerak lurus serta makna fisisnya.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen beserta presentasi hasilnya.

•

•

•

•

C. Tujuan Pembelajaran

Menjelaskan faktorfaktor yang memengaruhi gaya gesekan melalui penyelidikan. Menganalisis permasalahan dinamika partikel menggunakan hukum Newton melalui kegiatan diskusi. Menyajikan laporan dan mempresentasikan praktikum hukum I dan II Newton. Menyajikan laporan dan mempresentasikan praktikum menentukan koefisien gesekan statis dan kinetis pada bidang miring. Menyajikan laporan dan mempresentasikan kegiatan menyelidiki diagram gaya pada peristiwa orang menimba air. Menyajikan laporan dan mempresentasikan hasil percobaan gerak melingkar vertikal dan ayunan konis.

Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan hukum I Newton dan mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari; 2. menjelaskan hukum II Newton dan mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari; 3. menjelaskan hukum III Newton dan mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari; 4. menganalisis hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda melalui percobaan; 5. menentukan koefisien gesekan statis dan gesekan kinetik melalui percobaan; 6. menganalisis permasalahan dinamika partikel menggunakan hukum Newton.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Hukum-Hukum Newton Penerapan Hukum-Hukum Newton

Buku Guru Fisika Kelas X

121

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

Alat dan Bahan a. Gelas b. Kertas HVS c. Dua buah bola yang berbeda ukuran d. Dua buah kereta dinamika/troli e. Ticker timer f. Pita kertas g. Katrol h. Papan luncur i. Catu daya/sumber tegangan j. Benang k. Beban 200 g, 400 g, dan 600 g l. Dua timbangan roti m. Dua balok kayu berbeda ukuran n. Neraca pegas o. Papan kayu sepanjang 2 m p. Neraca digital q. Busur derajat r. Papan tumpuan

2.

Media Pembelajaran a. Video atau animasi pembelajaran b. Gambar c. Benda-benda di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Fisika Kelas X Semester 1 untuk SMA dan MA, bab Dinamika Partikel, oleh Edi Istiyono b. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1, bab Gerak Melingkar dan Penerapan Lain dari Hukum-Hukum Newton, oleh Serway dan Jewet

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran

122

1.

Pendekatan Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry

3.

Metode Pembelajaran a. Eksperimen b. Diskusi c. Tanya Jawab d. Pemberian Tugas dan Resitasi e. Demonstrasi

Dinamika Partikel

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan pertama bertujuan agar siswa memahami hukum I Newton dan hukum II Newton. Sebelum pembelajaran dimulai, guru hendaknya menyiapkan beberapa alat dan bahan yang diperlukan dalam kegiatan Mari Bereksplorasi, antara lain kertas dan gelas untuk mempelajari hukum I Newton serta bola basket serta bola tenis untuk mempelajari hukum II Newton. Guru dapat menggunakan benda lain untuk memperagakan hukum I misalnya batu, tempat pensil, atau penghapus papan tulis. Guru dapat memanfaatkan benda-benda di sekitar untuk memperagakan hukum I New- ton. Agar percobaan berhasil benda (gelas, batu, atau penghapus) harus cukup berat. Sebaiknya guru mencoba kegiatan ini terlebih dahulu untuk menentukan seberapa berat benda yang diperlukan. Kegiatan eksplorasi menyelidiki hukum II Newton juga dapat dilaksanakan di luar kelas, misalnya di lapangan sepak bola sekolah. Dengan mengganti tempat dan tata cara pembelajaran, siswa akan tetap antusias dan tidak cepat bosan dalam mengikuti pembelajaran. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Eksperimen, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a)

Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menceritakan sejarah penemuan hukum Newton yang merupakan penyempurnaan teoriteori ilmuwan gerak pada zaman dahulu.

b)

Kegiatan Inti (1) Guru menunjuk beberapa siswa untuk mendemonstrasikan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum I Newton. (a) Mengamati Mengamati hukum I Newton tentang kelembaman benda. (b) Menanya Menanya kondisi gelas saat kertas ditarik cepat dan secara perlahan. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan sifat kelembaman benda. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hukum I Newton. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan laporan hasil diskusi. Alternatif pembelajaran: gelas dapat diganti dengan media lain, misalnya tumpukan koin atau kaleng susu. Catatan: sikap yang harus dinilai adalah kerja sama antaranggota kelompok dan keaktifan siswa dalam berdiskusi.

Buku Guru Fisika Kelas X

123

(2)

Kegiatan selanjutnya dalam pertemuan ini adalah Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum II Newton. Sebelum kegiatan dimulai, guru menanyakan hubungan antara gaya, massa, dan gerakan benda pada gerak lurus. Pertanyaan tersebut digunakan untuk memotivasi siswa agar lebih antusias dalam mempelajari hukum II Newton. (a) Mengamati Mengamati gerak dua buah bola berbeda massa dan ukuran. (b) Menanya Menanya hubungan gaya, massa, dan percepatan gerak bola. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan hukum II Newton tentang gerak. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hukum II Newton. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan laporan hasil diskusi. Alternatif pembelajaran: guru dapat mengganti bola dengan balok atau benda lain yang berbeda massa. (3) Guru memberikan Tugas Mandiri: Massa dan Berat kepada siswa. Arahkan siswa agar memiliki sikap tekun, jujur, dan bertanggung jawab saat mengerjakan tugas. Tugas mandiri ini dikerjakan di luar jam pelajaran sehingga guru dapat melanjutkan ke materi selanjutnya secara langsung. Tugas ini dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. c)

c.

Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru memberikan tugas rumah kepada siswa untuk mengerjakan Tugas Mandiri: Menyelidiki Pasangan Gaya Aksi-Reaksi sebagai pretes untuk mempelajari hukum III Newton. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum I Newton Ketika kertas ditarik perlahan, gelas akan ikut bergerak bersama kertas. Hal ini disebabkan gaya yang bekerja pada kertas berlangsung lama sehingga ikut menarik gelas. Akan tetapi, ketika kertas ditarik dengan cepat, gelas akan tetap pada posisi semula dan tidak ikut bergerak. Hal ini disebabkan gaya yang bekerja pada kertas berlangsung sangat singkat sehingga tidak memengaruhi gelas. Dalam hal ini gelas mempertahankan keadaannya semula. Kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan keadaannya dinamakan kelembaman/inersia. 2)

Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum II Newton Bola yang bermasa lebih kecil (bola tenis) akan menempuh lintasan yang lebih jauh daripada bola yang bermassa besar (bola basket) ketika dilempar dengan gaya yang sama. Hal ini membuktikan bahwa percepatan yang dialami bola tenis lebih besar daripada percepatan yang dialami bola basket. Dengan demikian,

percepatan yang dialami benda berbanding terbalik dengan massanya. Ketika salah satu bola dilempar dengan gaya yang lebih besar, bola akan menempuh lintasan yang lebih jauh daripada lintasan semula. Hal ini membuktikan bahwa percepatan yang dialami benda sebanding dengan besar gaya yang diberikan. Semakin besar gaya yang diberikan pada bola, bola akan menempuh lintasan yang semakin jauh. Begitu pula sebaliknya, apabila gaya yang diberikan kecil, jarak tempuh benda semakin dekat. 124

Dinamika Partikel

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa benda akan terus bergerak apabila tidak ada gaya yang menghambat geraknya. Akan tetapi, benda akan selalu mengalami gaya hambat ketika bergerak, misalnya gaya hambat oleh udara maupun gaya hambat oleh permukaan benda yang bersentuhan. Gaya hambat ini dinamakan gaya gesekan. Gaya gesekan akan dijelaskan lebih lanjut dalam subbab selanjutnya. Jadi, bola lama-kelamaan akan berhenti karena adanya gaya gesekan. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua masih membahas hukum Newton, yaitu hukum III Newton. Sebelum pembelajaran dimulai, guru menyiapkan dua timbangan roti untuk memperagakan hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksi. Apabila guru tidak memungkinkan menggunakan dua timbangan roti, guru dapat menggunakan balon karet untuk memperagakan hukum III Newton. Siswa diminta meniup balon karet tersebut hingga membesar, kemudian melepaskan balon tersebut sehingga dapat meluncur. Guru meminta siswa menjelaskan gayagaya yang menyebabkan balon dapat meluncur. Gaya yang bekerja pada balon merupakan gaya aksi-reaksi. Balon mengeluarkan gaya ke belakang, kemudian balon terdorong ke depan. Kedua gaya tersebut merupakan pasangan gaya aksireaksi. Jelaskan kepada siswa gaya aksi- reaksi pada balon diterapkan dalam peristiwa peluncuran roket. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Demonstrasi, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendemonstrasikan hukum III Newton pada dua buah timbangan roti. b) Kegiatan Inti (1) Siswa mengamati dengan teliti dan objektif skala yang ditunjukkan kedua timbangan. (2) Siswa mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum III Newton dengan santun. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. (a) Mengamati Mengamati gaya aksi-reaksi pada dua buah timbangan. (b) Menanya Menanya skala yang ditunjukkan oleh kedua timbangan. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan penyebab kedua timbangan menunjukkan skala yang sama meskipun tidak diberi beban. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan hukum III Newton tentang gaya aksi-reaksi. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan laporan hasil diskusi. Catatan: sikap yang harus dinilai yaitu sikap dan keaktifan siswa dalam berdiskusi dan menyampaikan pendapat.

Buku Guru Fisika Kelas X

125

(3) Guru meminta siswa mendiskusikan Tugas Mandiri: Menyelidiki Pasangan Gaya Aksi-Reaksi yang terdapat di buku siswa. (4) Guru membahas tugas tersebut bersama-sama siswa. c)

c.

Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan meminta siswa menjawab pertanyaan-pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif. Setelah pembelajaran selesai, siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Massa dan Berat, lalu guru memberikan tugas siswa untuk mengerjakan soal Review subbab A sebagai pekerjaan rumah dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum III Newton Pada skala yang ditunjukkan kedua timbangan roti sama karena merupakan pasangan gaya aksi-reaksi. Timbangan bagian atas menekan timbangan di bawahnya sehingga jarum skalanya menyimpang. Oleh karena mendapat gaya aksi, timbangan bagian bawah memberikan gaya reaksi yang sama besar pada timbangan bagian atas. Akibatnya, jarum skala timbangan atas juga menunjukkan skala yang sama dengan timbangan bawah. 2)

Tugas Mandiri: Massa dan Berat Massa dan berat merupakan besaran yang berbeda. Perbedaan massa dan berat dijelaskan dalam tabel berikut. Massa

3)

1.

Menyatakan banyak zat pada benda.

2. 3. 4. 5.

Di semua tempat nilainya sama. Termasuk besaran skalar. Satuan SI: kilogram (kg). Dapat diukur menggunakan neraca Ohauss.

Berat Menyatakan besar gaya tarik bumi pada benda. Harganya tergantung besar g setempat. Termasuk besaran vektor. Satuan SI: newton (N). Dapat diukur menggunakan neraca pegas atau dinamometer.

Tugas Mandiri: Menyelidiki Pasangan Gaya Aksi-Reaksi Gambar kegiatan yang dilakukan oleh Randy sebagai berikut. A JG

B

JG FBR

FRB JG FBA

JG FAB

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 7.1 Pasangan gaya aksi-reaksi

JG Pada gambar tersebut, Randy mendorong balok dengan gaya FRB ke kanan. Berdasarkan hukum III Newton, akan timbul gaya reaksi yang berlawanan JG arah dengan gaya yang diberikan Randy. Gaya reaksi tersebut yaitu F BR yang berarah ke kiri yang sama besar. Antara kedua balok juga terjadi gaya aksiJG reaksi. Balok A mengerjakan gaya ke balok B ( FA ), demikian pula balok B JG memberikan gaya reaksi pada balok A ( F BA). 126

Dinamika Partikel

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga ini siswa melaksanakan kegiatan eksperimen menyelidiki hubungan antara gaya, massa, dan percepatan gerak benda berdasarkan hukum Newton. Pertemuan ini dilaksanakan di ruang laboratorium. Hal-hal yang perlu diperhatikan guru antara lain mengecek kelengkapan alat dan bahan yang diperlukan. Guru harus menghitung peralatan yang tersedia sehingga dapat menentukan jumlah kelompok dalam setiap kelas. Apabila jumlah peralatan yang disediakan terbatas, aturlah sehingga siswa dapat melaksanakan praktikum secara bergantian. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menjelaskan latar belakang dan tujuan kegiatan eksperimen. Guru menjelaskan petunjuk pelaksanaan praktikum secara umum dan membagi siswa ke dalam beberapa kelompok. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Hukum II Newton sesuai dengan prosedur yang terdapat di buku siswa. (1) Mengamati Mengamati gerak kereta dinamika untuk mencari hubungan antara gaya, massa, dan percepatan gerak benda. (2) Menanya Menanya hubungan antara gaya dan percepatan gerak benda, serta hubungan antara massa dan percepatan gerak benda. (3) Mengumpulkan informasi Menganalisis pola ticker timer yang terbentuk dan mendiskusikan kecepatan troli pada tiap-tiap percobaan. Selanjutnya, mendiskusikan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan benda. (4) Mengasosiasi Menyimpulkan hukum II Newton berdasarkan hasil percobaan. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil percobaan. c)

Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan membahas kegiatan eksperimen yang telah dilakukan. Tunjukkan kesalahan-kesalahan percobaan yang mungkin dilakukan siswa. Jelaskan kepada siswa mengenai hasil praktikum yang diharapkan. Hal ini dilakukan agar siswa memahami tujuan dari kegiatan yang telah dilaksanakan. Guru meminta siswa mengumpulkan tugas Review subbab A, lalu memberikan Tugas Mandiri: Menyelidiki Gerak Jatuh Bebas.

Buku Guru Fisika Kelas X

127

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen Penambahan beban yang digantung pada troli, berarti penambahan gaya yang bekerja pada troli. Besarnya percepatan yang timbul pada troli sebanding dengan sudut kecondongan grafik. Semakin banyak massa yang digantung troli akan bergerak semakin cepat sehingga sudut kecondongan grafik semakin besar. Hal ini berarti percepatan benda sebanding dengan besar gaya yang diberikan atau dapat ditulis sebagai berikut. G JG a ~ F Pada percobaan selanjutnya, penambahan jumlah troli berarti penambahan massa troli. Pada beban gantung yang sama, penambahan massa troli mengakibatkan troli bergerak lebih lambat. Percepatan 2 buah troli lebih kecil daripada percepatan 1 buah troli. Hal ini berarti percepatan benda berbanding terbalik dengan massanya atau dapat ditulis sebagai berikut. G a ~ 1 m

Berdasarkan kedua penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa percepatan benda sebanding dengan besarnya gaya yang diberikan dan berbanding terbalik dengan massanya. Hal ini sesuai dengan hukum II Newton yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan berikut.

G a = 2)

4.

128

JG F m

atau

JG G =m F a

Review Subbab A 1. Massa merupakan sifat intrinsik suatu benda dan tidak dipengaruhi oleh lingkungan tempat benda berada. Massa menjelaskan kuatnya daya tahan benda untuk menolak terjadinya perubahan dalam kecepatannya. Semakin besar massa benda, benda sukar dipercepat atau diubah geraknya. Sebaliknya, semakin kecil massa benda, benda akan semakin mudah digerakkan. Dengan demikian, kelembaman atau inersia benda ditentukan oleh massa benda. 2. Pernyataan tersebut benar karena benda yang diam juga terjadi karena percepatan benda bernilai nol. 3. Percepatan truk kontainer ketika dimuati barang sebesar 8 m/s2. 4. Gaya kontak antara kedua balok 2 N. 5. Benda akan membalik saat t2 = 7 sekon (setelah bergerak 15 s) dan s = 525 m.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Subbab kedua membahas aplikasi hukum Newton untuk menyelesaikan permasalahan dinamika partikel. Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai berbagai gaya yang bekerja pada benda antara lain gaya berat, gaya normal, dan gaya tegangan tali. Guru dapat menyajikan peristiwaperistiwa yang melibatkan gaya berat, gaya normal, dan gaya tegangan tali melalui berbagai media pembelajaran. Apabila sekolah menyediakan media presentasi, guru dapat mencari video atau animasi pembelajaran mengenai materi tersebut.

Dinamika Partikel

b.

Dengan menggunakan media presentasi, siswa akan lebih mudah memahami gaya-gaya tersebut. Guru juga dapat menggunakan gambar atau benda-benda di sekitar sebagai media pembelajaran. Gunakan katrol untuk menjelaskan gambar yang terdapat di buku siswa tersebut. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Menyelidiki Gerak Jatuh Bebas. Guru melakukan tanya jawab mengenai kecepatan gerak benda dan percepatan yang dialaminya. b) Kegiatan Inti Guru memberikan permasalahan kepada siswa mengenai orang sedang menimba air melalui katrol seperti digambarkan di buku siswa pada kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Diagram Gaya. (1) Mengamati Mengamati peristiwa orang menimba air menggunakan katrol tetap. (2) Menanya Menanya gaya-gaya yang bekerja pada peristiwa tersebut dan menggambarkan diagram gayanya. (3) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan gaya berat dan gaya tegangan tali serta menghitung nilainya. (4) Mengasosiasi Menyimpulkan gaya berat dan gaya tegangan tali pada peristiwa orang menimba air. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi. Catatan: sikap yang harus dinilai adalah sikap siswa dalam berdiskusi meliputi kemampuan mengemukakan pendapat, menghargai pendapat orang lain, dan sopan santun dalam berdiskusi. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Menganalisis Gaya Tegangan Tali pada siswa dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban

1)

Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Diagram Gaya Ketika orang menimba air menggunakan katrol, o rang tersebut memberikan gaya pada tali JG sebesar F sehingga ember berisi air dapat naik ke atas. Pada peristiwa tersebut gaya gesekan dan massa tali diabaikan sehingga tidak memengaruhi gerak benda. Ember berisi air adalah beban bermassa JG sehingga memiliki berat (gaya berat = w ).

JG T JG 2 T2

JG T JG1 T1

JG F

JG w

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 7.2 Diagram gaya

Buku Guru Fisika Kelas X

129

JG Ketika tali ditarik dengan gaya F, akan timbul gaya tegangan tali JG yang bekerja di sepanjang tali. Gaya tegangan tali T1 bekerja pada katrol dan bekerja pada beban. Kedua gaya tersebut memiliki besar yang sama tetapi berlawanan arah sehingga merupakan gaya aksi-r e aksi. Begitu pula pada tali yang J Gtali T bekerja pada katrol dan ditarik orang tersebut. Gaya tegangan 2 orang dan memiliki nilai yang sama sehingga merupakan gaya aksireaksi. Jawaban pertanyaan c sebagai berikut. Diketahui: m = 3 kg JG 9,8 m/s2 gJG =JG JG

Ditanyakan: w , T, F Jawab: JG JG w = m g = (3 kg)(9,8 m/s2) = 29,4 N Oleh kare n a beban bergerak dengan kelajuan tetap, persamaan yang J G Σ F = 0 (hukum I Newton). berlaku adalah Persamaan gaya pada beban: JG JG JG JG w – T1 = 0 sehingga w = T1 P ersa maan gaya pada katr ol: JG JG JG JG JG T1 – T2 = 0 sehingga T1 = T2 = T P ersa maan gaya pad a JG J G JG JG JG JG ora ng: JG F – T2 = 0 sehingga F = T2 Berdasarkan ketiga persamaan tersebut, w = f = T = 29,4 N. 2)

5.

130

Tugas Mandiri: Menyelidiki Gerak Jatuh Bebas Benda akan mengalami gerak jatuh bebas saat tali dipotong. Percepatan yang dialami benda adalah percepatan gravitasi bumi. Hubungan antara gerak jatuh bebas dan hukum II NJGewton sebagai G berikut. F=m a JG JG w =m g Gaya yang bekerja pada benda adalah gaya berat, sedangkan percepatan yang dialami benda adalah percepatan gravitasi bumi.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima ini membahas mengenai gaya gesekan dan gaya normal. Alat dan bahan yang perlu dipersiapkan oleh guru antara lain dua buah balok yang berbeda massanya dan neraca pegas. Miskonsepsi yang sering terjadi adalah siswa menganggap bahwa gaya gesek statis selalu lebih besar daripada gaya gesek kinetis (fs > fk) karena koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis (ms > mk). Memang benar bahwa koefisien gesekan statis selalu lebih besar daripada koefisien gesekan kinetis (μs > μk). Akan tetapi, gaya gesek statis memiliki nilai yang tidak tetap. Besar gaya gesek statis bergantung pada gaya tarik yang diberikan pada benda dan akan mencapai maksimum pada saat akan bergerak. Hal ini dapat dibuktikan pada saat balok ditarik dengan gaya yang kecil, dinamometer menunjukka n angka yang kecil pula. Oleh J G karena balok tetap diam, hukum I Newton (Σ F = 0 ) berlaku pada keadaan tersebut.

Dinamika Partikel

Gaya yang diberikan sama dengan gaya gesek yang dialami balok. Perhatikan gambar berikut. G a = 0 JG fs

F

Sumber: Dokumen Penerbit

JG Gambar 7.3 Balok tetap diam ketika ditarik dengan gaya F

JG Σ F =0 JG J G F – fs = 0 JG JG F = fs

Ketika gaya tarik diperbesar tetapi balok masih diam di atas meja, persamaan di atas masih berlaku pada balok. Dengan demikian, gaya gesek statis memiliki nilai yang tidak tetap, bergantung gaya tarik yang diberikan. Gaya gesek statis akan mencapai maksimum ketika balok tepat akan bergerak. Persamaan yang berlaku saat balok tepat akan bergerak sebagai berikut. JG ΣF = 0 JG JG

F – fs

maks

=0

JG JG F = fs

maks

JJG = μs N

JJG N adalah gaya normal yang dialami balok dan μs adalah koefisien gesekan statis (koefisien gesekan yang berlaku saat benda diam). Setelah balok bergerak, gaya gesek yang bekerja pada benda adalah gaya gesek kinetis. Gaya gesek kinetis dirumuskan sebagai berikut. JG JJG f k = μk N JJG G N adalah gaya normal yang dialami f balok G fs maks dan μk adalah koefisien gesekan kinetis (koefisien gesekan yang berlaku saat benda telah bergerak). G G Gaya gesek yang dialami benda saat bergerak lebih kecil daripada gaya gesek f = μ N k k statis maksimum. Grafik gaya gesek Daerah Daerah yang bekerja pada benda dari keadaan statis kinetis diam hingga bergerak digambarkan Sumber: Dokumen sebagai berikut. Penerbit

Gambar 7.4 Grafik gaya gesek

Buku Guru Fisika Kelas X

131

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a)

b)

c)

c.

Kegiatan Pendahuluan Guru menunjuk beberapa siswa untuk mendemonstrasikan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Gesek. Kegiatan Inti (1) Mengamati Siswa mengamati dengan teliti dan objektif gaya yang diperlukan hingga balok bergerak dan mencatat hasil pengamatannya. (2) Menanya Menanya jenis-jenis gaya gesek. (3) Mengumpulkan informasi Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan dan menyelesaikan permasalahanpermasalahan dengan santun. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis dalam berdiskusi. (4) Mengasosiasi Menyimpulkan jenis-jenis gaya gesek beserta keuntungan dan kerugiannya. (5) Mengomunikasikan Guru meminta beberapa kelompok untuk mempresentasikan hasil diskusi mereka dan membahasnya bersama siswa lainnya. Dalam membahas hasil diskusi, guru juga melakukan tanya jawab dengan siswa mengenai gaya gesek, dan gaya normal, pemanfaatan gaya gesek dan kerugian-kerugian yang ditimbulkan gaya gesek.

Kegiatan Penutup Guru memberikan tugas rumah kepada siswa untuk mempelajari analisis dinamika partikel menggunakan hukum Newton dan mengerjakan Review subbab B. Tugas tersebut dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Sebelum pembelajaran ditutup, guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Menganalisis Gaya Tegangan Tali. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Gesek Gaya gesek yang dialami benda bergantung pada tingkat kekasaran permukaan benda. Semakin kasar suatu permukaan, gaya gesek yang akan dialami benda akan semakin besar. Besaran yang menyatakan tingkat kekasaran suatu permukaan dinamakan koefisien gesekan. Besar koefisien gesekan statis dan kinetis akan dipelajari siswa melalui kegiatan mari bereksperimen.

132

Dinamika Partikel

Pada kegiatan selanjutnya, gaya gesek yang dialami benda akan semakin besar ketika massa benda diperbesar. Hal ini disebabkan benda menjadi semakin berat sehingga gaya tekan yang diberikan permukaan pada benda semakin besar. Gaya tekan ini dinamakan gaya normal. Gaya normal selalu tegak lurus dengan permukaan benda. Jadi, faktorfaktor yang memengaruhi gaya gesek antara lain tingkat kekasaran permukaan dan besarnya gaya tekan permukaan yang di alami benda (gaya normal). Berbagai macam ban dibuat beralur agar gaya gesek yang dialami ban semakin besar. Gaya gesekan inilah yang menggerakkan ban sehingga dapat berputar dan melaju di permukaan jalan. Apabila permukaan ban menjadi aus, ban akan selip ketika melaju di jalan yang licin. Kondisi ban yang aus sangat membahayakan pengemudi karena laju kendaraan menjadi tidak terkendali. Olahraga ski membutuhkan permukaan licin agar pemain ski dapat meluncur dengan cepat. Dengan permukaan licin tersebut, gaya gesekan yang dialami papan ski semakin kecil sehingga papan mudah meluncur. Permukaan es merupakan permukaan yang sangat licin sehingga gaya gesekan menjadi semakin kecil. Olahraga ski tidak dapat dilakukan di tempat berpasir karena permukaannya kasar sehingga gaya gesekan yang dialami sangat besar. 2)

Tugas Mandiri: Menganalisis Gaya Tegangan Tali Diketahui:

mA = 5 kg mB = 3 kg

mC = 2 kg JG = 1 0N J JG Ditanyakan: TAB : TAC Jaw ab: JG G

Σ F = Σm a JG G F = (mA + mB + mC) a

G 10 N = (5 kg + 3 kg + 2 kg) a G 10 N = (10 kg) a G 10 N a = = 1 m/s 2 10 kg

Diagram bebas benda A G a

JG TAB

A (b)

JJG NA

JJG NB JG TAB

A

JJG NC JG TBC

B J w

A

J F

C JG wB

JG w

C

(a)

JG G ΣF =m a JG G TA = mA a = (5 kg)(1 m/s2) = 5 N

Diagram bebas benda C JG T BC

C

JG F

(c) Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 7.5 (a) Diagram gaya; (b) dan (c) Diagram bebas benda

Buku Guru Fisika Kelas X

133

JG G Σ F = Σm a G JG JG F – TBC = mC a J 10 N – TB = (2 kg)(1 m/s2) JG 10 N – TB = 2 N JG T = 10 N – 2 N = 8 N JG JG BC

TAB : TBC = 5 : 8.

JG JG Jadi, perbandingan tegangan tali antara TAB dan TBC adalah 5 : 8. 6.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa melaksanakan kegiatan eksperimen menentukan koefisien gesekan statis dan kinetis antara balok dan permukaan papan kayu. Pertemuan ini dilaksanakan di ruang laboratorium. Hal-hal yang perlu diperhatikan guru antara lain mengecek kelengkapan alat dan bahan yang diperlukan. Guru harus menyiapkan papan kayu sesuai dengan jumlah kelompok serta alat dan bahan lainnya sesuai dengan petunjuk praktikum. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Eksperimen Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan latar belakang dan tujuan kegiatan eksperimen. Guru menjelaskan petunjuk pelaksanaan praktikum secara umum dan membagi siswa ke dalam beberapa kelompok. b)

134

Dinamika Partikel

Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Koefisien Gesekan Statis dan Kinetis sesuai dengan prosedur yang terdapat di buku siswa. (1) Mengamati Mengamati gaya gesek pada bidang miring. (2) Menanya Menanya sudut kritis pada saat balok tepat akan bergerak. (3) Mengumpulkan informasi Menganalisis gaya gesek serta menentukan koefisien gesekan statis dan kinetis. (4) Mengasosiasi Menyimpulkan koefisien gesek statis dan kinetis papan. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil percobaan. Catatan: sikap yang harus dinilai yaitu kerja sama antaranggota kelompok, ketepatan dan ketelitian dalam melakukan praktikum, kelengkapan alat, dan kebersihan ruang laboratorium setelah kegiatan selesai.

c)

c.

Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan membahas kegiatan eksperimen yang telah dilakukan. Tunjukkan kesalahan-kesalahan percobaan yang mungkin dilakukan siswa. Jelaskan kepada siswa mengenai hasil praktikum yang diharapkan. Hal ini dilakukan agar siswa memahami tujuan dari kegiatan yang telah dilaksanakan.

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Menentukan Koefisien Gesekan Statis dan Kinetis Untuk memperoleh koefisien gesekan antara balok dengan papan, guru mengulas kembali hukum II Newton. Gaya yang bekerja pada balok adalah

JJG JG JG berat (m ), gaya normal ( gaya ), dan gaya gesek statis ). Gaya-gaya ini N fs g ( saling menyeimbangkan balok saat diam. Gaya-gaya pada balok digambarkan seperti di bawah ini. JJG N JG fs JG

m g sin θ JG

m g cos θ

JG

mg

θ

Oleh karena balok dalam keadaan seimbang, hukum I Newton yang bekerja pada balok: JG JG G (1) Σ F x = mJGg sin θ – f s = m a x = 0 JG JJG (2) Σ F y = N – mJGg cos θ = mGa y = 0 Dari kedua persamaan di atas diperoleh bahwa: JG f s = m JG g sin θ JJG JG N = m g cos Pada saat sudut bidang miring diperbesar hingga balok akan tergelincir, gaya gesek statis telah mencapai maksimum. Sudut θ pada keadaan ini disebut sudut kritis θC. Dengan demikian, koefisien gesekan statis balok dengan papan sebagai berikut. JG Gaya gesek statis maksimum ketika balok tepat akan bergerak ( f smaks): JJG JG = μs N fs maks

JG mJGg sin θ = μs m g cos θC μs =

sin θ cos θ

= tan θC

Buku Guru Fisika Kelas X

135

Sebagai contoh, ketika balok tepat akan bergerak pada θC = 20°, koefisien gesek statis balok adalah μs = tan 20° = 0,364. Balok akan bergerak dipercepat ketika θ > θC. Setelah balok berg erak, gaya gesek JJG J yang dialami balok adalah gaya gesek kinetis ( f k = μk N). Gaya gesek kinetis ini lebih kecil daripada gaya gesek statis maksimum. Untuk memperoleh nilai koefisien gesekan kinetiks (μk ), sudut θ diperkecil sehingga balok bergerak G dengan kecepatan tetap ( a x = 0). Dengan cara yang sama seperti pada saat balok tepat akan bergerak, diperoleh hasil bahwa μk = tan θC′. Sudut θC′ selalu lebih kecil daripada θC. 5.

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempelajari gaya sentripetal dan analisis masalah dinamika partikel menggunakan hukum Newton. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a)

b)

Kegiatan Pendahuluan Guru memimpin diskusi tentang gaya sentripetal kemudian dilanjutkan dengan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menganalisis Hukum II Newton pada Gerak Melingkar. Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menganalisis Hukum II Newton pada Gerak Melingkar. (a) Mengamati Mengamati gerak melingkar vertikal dan ayunan konis. (b) Menanya Menanya diagram gaya pada bandul saat berada di puncak, di dasar, dan di tepi lintasan. Menanya diagram gaya pada ayunan konis. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan persamaan gaya sentripetal dan tegangan tali. (d) Mengasosiasi Menyimpulkan persamaan gaya sentripetal dan tegangan tali pada tiap-tiap posisi. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan. (2) Guru meminta siswa mendiskusikan analisis masalah dinamika partikel pada benda-benda yang dihubungkan melalui katrol, benda-benda pada bidang miring, dan berat benda di dalam lift. (3) Guru meminta beberapa siswa untuk menjelaskan analisis dianamika partikel tersebut di depan kelas. Catatan: Guru melakukan penilaian sikap siswa selama kegiatan pembelajaran berlangsung. Sikap yang perlu dinilai saat kegiatan

136

Dinamika Partikel

c.

eksplorasi adalah kerja sama antaranggota kelompok, kemampuan dalam berdiskusi dan menyampaikan pendapat, serta sopan santun dalam berdiskusi. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa mengerjakan soalsoal Review subbab B dan soal-soal Evaluasi sebagai latihan di rumah. Kunci Jawaban 1) Review Subbab B 1. Ga = 0,7 J G T = 21 N

2)

2.

8,70 sekon

3.

4,9 2 m/s2

4. 5.

4,0 N 5,14 N

Evaluasi A. Pilihan Ganda

B.

1. d 2. c 3. c 4. a 5. a Uraian 1.

6. 7. 8. 9. 10.

b b a c e

Berdasarkan hukum I Newton, apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, benda yang mula-mula diam akan tetap diam, sedangkan benda yang mula-mula bergerak dengan kecepatan tetap akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap. Oleh karena tidak ada gaya yang bekerja pada benda, benda tidak G mengalami percepatan ( a = 0). JG

3.

Diketahui:

μk = 0,4 F = 28 N JG g = 9,8 m/s2 m = 5 kg G Ditanyakan: percepatan benda ( a ) Jawab: JG G Σ JG J = m aG F G – F fk = m a JG JJG JG G fk μ N =m a JG F – k JG G F – μk m g = m a G G G F − μk m g a = m 28 − (0,4)(5)(9,8) = 5

8, 4 m/s2 = 5 m/s2

JJG N JG F = 28 N

JG w

= 1,68 m/s2

Percepatan benda 1,68 m/s2.

Buku Guru Fisika Kelas X

137

5.

Diketahui:

m A = 10 kg

μs = 0,2 JG

2

mB = 5 kg

g = 9,8 m/s

Ditanyakan: massa balok (mC) Jawab: U ntuk gaya normal pada benda A dan C di atas meja: JGJ = mAJGg + mCJG g JJG JG N = (mA + mC) g JG JJG f s = μs N = μs (mA + mC) JG g = 0,2 (10 + mC)(9,8) = (19,6 + 1,96mC) . . . . (i) Tinjau diagram bebas balok B dan A sebagai satu sistem: JG Σ F = 0 JG JG JG JG mB g – T + T – f s = 0 JG G mB Jg = f s JG f = (5 kg)(9,8 J Gs m/s2) f s = 49 N . . . . (ii)

A

JG T

JG fs

JG T B JG mB g

Meng gabungkan persamaan (i) dan JG (ii): f s = 19,6 + 1,96mC 49 = (19,6 + 1,96mC) mC =

49 - 19,6 1,96

= 15 Jadi, massa minimal benda C adalah 15 kg. 7.

Diketahui:

m = 80 kg JJG N = 1.000 N JG g = 9,8 m/s2 G Ditanyakan: a Jawab: JG w = (80 kg)(9,8 m/s2) = 784 N JJG JG Oleh karena N > w , lift bergerak ke atas sehingga JJG JG G N– w =m a JJG G G N mg a = − =

m (1.000 − 784) N 80 kg

= 2,7 m/s2 Jadi, percepatan gerak lift 2,7 m/s2.

JJG JG G N– w =ma.

138

Dinamika Partikel

9.

G a = = = JG

JG F m1 + m2 + m3 JG F 4m + 2m + 3m JG F 9m

G

JG ⎛ F ⎞

4

JG

F 12 = m1 a = (4m) ⎜

⎜ ⎝ m⎠

=

9

F

9 JG JG G F 23 = (m1 + m2) a = (6m)⎛ ⎜ F

⎜⎞ ⎝ m⎠

=

2 3

JG F

9 JG F 12 JG F 23

4

=2 3

JG F9 F

JG

2 3=

JG Jadi, nilai perbandingan gaya kontak antara balok 1 dan 2 ( F 12) dan JG gaya kontak antara balok 2 dan 3 ( F 23) adalah 2 : 3.

H. Program Remedial dan Pengayaan Setelah dilakukan ulangan harian, guru menganalisis nilai siswa sehingga diketahui ketercapaian KKM. Siswa diberi program pengayaan jika nilai ulangan harian berada di atas KKM. Jika siswa belum mencapai KKM, guru memberi program Remedial, yaitu dengan mengerjakan soal-soal remedial. Sementara siswa mengerjakan remedial, siswa yang berada di atas KKM diberi pengayaan berupa soalsoal. 1.

Soal Remedial 1. Mesin mobil balap mampu menghasilkan gaya dorong 10.000 N. Massa mobil beserta pembalapnya 900 kg. Berapa percepatan mobil balap itu jika gesekan terhadap angin dan jalan 1.000 N? Jawaban: JG Diketahui: F = 10.000 N JG f k = 1.000 N m = 900 kg G Ditanyakan: a Jawab: aG = = = =

JG ΣF

m JG JG F − fk m 10.000 N − 1.000 N 900 kg 9.000 N 900 kg

= 10 m/s2 Percepatan mobil balap 10 m/s2.

Buku Guru Fisika Kelas X

139

2.

Balok bermassa 2 kg yang semula diam ditarik sepanjang bidang datar yang licin oleh JG gaya horizontal F . Diketahui percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2. a. Hitunglah gaya normal balok! b. Hitunglah gaya yang dibutuhkan sehingga balok bergerak, jika kecepatan setelah 2 s adalah 4 m/s! Jawaban:

Diketahui:

m = 2 kg JG 2 g = 9,8 m/s JJG Ditanyakan: a. N JG b. F Jawab: a.

G v = 4 m/s t = 2s

JG ΣFy= 0 JJG JG N – w =0 JJG JG N = w

JG =mg

= (2 kg)(9,8 m/s2) = 19,6 N Jadi, gaya normal balok 19,6 N. b.

G v a= =

v − t

0

t 4 m/s − 0 2s

= 2 m/s2 JG G F =m a = (2 kg)(2 m/s2) = 4N Jadi, gaya yang dibutuhkan 4 N. 3.

JJG N

JG F JG w

Balok A bermassa 4,5 kg terletak di atas lantai yang licin tanpa gesekan. Balok B yang bermassa 3 kg diletakkan di atas balok A. JG Berapa gaya normal balok A terhadap lantai? ( g = 9,8 m/s2) mA = 4,5 kg mB = 3 kg JJG Ditanyakan: NAL J a wab: J JG JG N = w benda JJG JG JG N AL = mB g + mA g

B

Diketahui:

= (3 kg)(9,8 m/s2) + (4,5 kg)(9,8 m/s2) = 73,5 N Jadi, gaya normal balok A terhadap lantai 73,5 N.

140

Dinamika Partikel

A

4.

Benda diberi gaya seperti gambar berikut.

JG F2 = 10 N

JG F1 = 50 N

Apabila massa benda 5 kg dan koefisien gesekan antara benda dan lantai 0,2, berapakah JG percepatan yang dialami benda? ( g = 9,8 m/s2) Jawaban: Diketahui: m = 5 kg μ k = 0,2 JG 2 g = 9,8 m/s JG F1 = 50 N ke kanan JG F2 = 10 N ke kiri Ditanyakan: a Jawab: Diagram benda bebas N JG F1 JG fk

JG F2 JG w

JG JG G Benda bergerak sepanjang sumbu X sehingga Σ F x = m a dan Σ Fy = 0. JG Σ Fy = 0 JJG JG N– w =0 JJG JG N = w JG = m g = (5 kg)(9,8 m/s2) = 49 N JG G ΣFx = m a JG JG JG G F1 – F2 – f k = m a JG JG JJG G F1 – F2 – μ N = m a G 50 N – 10 N – 0,2(49 N) = (5 kg) a G a =

30, 2 N 5 kg

= 6,04 m/s2

Jadi, percepatan benda 6,04 m/s2.

Buku Guru Fisika Kelas X

141

5. Benda terletak di suatu bidang miring dengan kemiringan 45°. Apabila massa JG benda 12 kg dan g = 9,8 m/s2, berapakah besar gaya normal benda tersebut? Jawaban: Diketahui:

m = 12 kg JG 2 g = 9,8 m/s

JG JG 2 = m g = (12 kg)(9,8 m/s ) = 117,6 N J Ditanyakan: w Ja w ab: JG J G JJ Σ Fy= 0 N G JJG J N JG – w cos α = 0 fk JJG J N = w cos α α JG = (117,6 N)cos 45° w cos α = (117,6 N)( 1 2 )

2

45°

JG w

= 58,8 2 N Gaya normal benda sebesar 58,8 2 N. 2.

Soal Pengayaan 1. Perhatikan gambar berikut! A

T1

T3

T2

T4 B

Diketahui massa A = 50 kg, massa B = 30 kg, dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2. Kedua katrol licin dan massanya diabaikan. Apabila koefisien gesek statis antara balok A dan lantai 0,25, sedangkan koefisien gesek kinetisnya 0,2, apa yang harus dilakukan agar sistem berada dalam keseimbangan? Jawaban: Diketahui: mA = 50 kg mB = 20 kg g = 10 m/s2 ms = 0,25 mk = 0,2 Ditanyakan: perlakuan agar sistem seimbang Jawab: Untuk mengetahui kondisi sistem, Anda harus menentukan terlebih dahulu resultan gaya yang bekerja pada sistem. Gaya-gaya yang bekerja pada sistem digambarkan sebagai berikut.

142

Dinamika Partikel

NA T1 f wA

T3

T2

T4 wB

NA = wA = mA g = 50 kg(10 m/s2) = 500 N wB = mB g = 30 kg(10 m/s2) = 300 N f s = ms NA = 0,25(500 N) = 125 N fk = mk NA = 0,2(500 N) = 100 N Oleh karena wB > fs, sistem bergerak.

Agar sistem tidak bergerak, gesekan antara balok A dengan lantai harus diperbesar. Hal ini dapat dilakukan dengan memperbesar massa balok A atau dengan memperbesar koefisien gesek statis antara balok A dengan lantai. Memperbesar massa balok A: f s = μ NA 150 = 0,25 mA g 150 = 0,25 mA(10) 150 = 2,5 mA 60 = mA Jadi, balok A diganti 60 kg agar sistem seimbang. Memperbesar koefisien gesekan: f s = μ NA 150 = ms mA g 150 = ms(50)(10) 150 = 500ms 0,3 = ms Jadi, agar sistem seimbang koefisien gesek statis diperbesar menjadi 0,3. 2.

Sebuah balok mula-mula diam lalu dikenai gaya seperti gambar berikut. F2 = 20 2 N

F1 = 10 N

5 kg

45°

Apabila koefisien gesek statis antara balok dan lantai 0,4, sedangkan koefisien gesek kinetis balok dengan lantai 0,2, bagaimana kondisi balok tersebut? (g = 10 m/s2)

Buku Guru Fisika Kelas X

143

Jawaban: Diketahui:

m = 5 kg F1 = 10 N

F2 = 20 2 N ms = 0,4 mk = 0,2 g = 10 m/s2 Ditanyakan: kondisi balok Jawab: Diagram gaya pada balok: N

F2y

F2 = 20 2 N

F1 = 10 N

45°

F 2x

f mg

F2x = F2 cos 45° = (20

2

1

N)( 2

2

)

2

)

= 20 N F2y = F2 sin 45° = (20

2

1

N)( 2

= 20 N N + F2y = m g

N = m g – F2y

= (5 kg)(10 m/s2) – 20 N = 30 N fsmaks = ms N = (0,4)(30 N) = 12 N f k = mk N = (0,2)(30 N) = 6N Benda akan bergerak jika gaya yang diberikan lebih besar daripada gaya gesek statis maksimum. Gaya yang diberikan ke benda yaitu: SFx = F2x – F1 = 20 N – 10 N = 10 N Oleh karena SFx lebih kecil daripada gaya gesek statis maksimum, benda tetap diam seperti semula.

144

Dinamika Partikel

3.

Perhatikan gambar berikut! A

B T1

T2

C

Diketahui massa balok A, B, dan C sama besar, yaitu 5 kg. Sistem berada dalam keseimbangan. Apabila massa katrol diabaikan dan katrol licin, diperoleh pernyataan sebagai berikut. (1) msA = msB = 0,5 (2) T1 = T2 = 50 N (3) wC = TA = TB (4) wC = fA + fB Berdasarkan gambar tersebut, manakah pernyataan yang benar? (g = 10 m/s2) Jawaban: Diketahui: mA = mB = mC = 5 kg g = 10 m/s2 Massa katrol diabaikan dan licin sehingga tidak terjadi gerak rotasi. Ditanyakan: kesimpulan kondisi sistem Jawab: NA A fA

wA

T1

T2 T1 T 2

NB B wB

fB

C wC

Katrol licin sehingga T1 = T2 = T ΣF = 0 fA + fB = w C . . . (nomor 4 benar) Benda C: ΣFC = 0 T1 + T2 – wC= 0 T1 + T2 = wC 2T = 50 N T = 25 N Jadi, T1 = T2 = 25 N (nomor 2 dan 3 salah)

T1

T2 wC

fA

T

Buku Guru Fisika Kelas X

145

Benda A: ΣFA = 0 fA – T = 0 mANA = T mA = =

T NA 25 N 50 N

= 0,5

NA = NB dan T1 = T2 = T Jadi, mA = mB = 0,5 (nomor (1) benar) Jadi, pernyataan yang benar ditunjukkan nomor (1) dan (4).

I. Penilaian Tabel 7.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

1.

Kompetensi SikapSpiritual Sikap Sosial

2.

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

KD 3.7 dan KD 4.7

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.7

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan TugasMandiri, Laporan Kegiatan Mari Bereksplorasi, dan Laporan Praktikum

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

dan

J. Rangkuman 1. 2.

3.

146

Dinamika partikel merupakan bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari tentang gerak benda dengan memperhatikan penyebab gerak yaitu gaya. Model pembelajaran yang cocok untuk mempelajari hukum I Newton tentang kelembaman/inersia, hukum II Newton, dan hukum III Newton yaitu problem based learning, dan discovery. Siswa membuktikan hukum-hukum Newton melalui kegiatan eksplorasi dan eksperimen dalam pembelajaran. Melalui model pembelajaran tersebut siswa akan memahami fisika secara nyata, tidak hanya sebatas pengetahuan dan hafalan rumus-rumus. Siswa juga terlatih mengembangkan sikap ilmiah seperti tekun, teliti, jujur, dan bertanggung jawab selama kegiatan pembelajaran. Setelah mempelajari bab ini diharapkan siswa dapat mengaplikasikan hukumhukum Newton tersebut dalam berbagai permasalahan dinamika partikel dalam kehidupan sehari-hari.

Dinamika Partikel

Materi yang Dipelajari • •

Hukum Newton tentang Gravitasi Hukum-Hukum Kepler tentang Gerak Planet

Mendiskusikan Hukum Newton tentang Gravitasi • • • • • • •

Menyelidiki gaya gravitasi pada benda- benda di bumi. Melakukan studi pustaka tentang keteraturan objek dalam tata surya karena adanya gaya gravitasi. Mendiskusikan gaya gravitasi umum dan kuat medan gravitasi. Menyelidiki kuat medan gravitasi di permukaan planet. Menentukan percepatan gravitasi pada objek-objek dalam tata surya. Menjelaskan energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi. Mendiskusikan kehidupan astronaut di stasiun luar angkasa.

Mendiskusikan Hukum-Hukum Kepler

• • • • • • • • •

Melakukan studi pustaka tentang gerak planet dalam tata surya. Mendiskusikan hukum I Kepler tentang bentuk lintasan planet. Mendiskusikan hukum II Kepler tentang kelajuan planet saat mengelilingi matahari. Mendiskusikan hukum III Kepler tentang periode revolusi planet. Menjelaskan kesesuaian hukum Kepler dan hukum Newton tentang gravitasi. Melakukan studi pustaka tentang satelit buatan dan kegunaannya. Mendiskusikan kelajuan satelit mengorbit planet dan kelajuan lepas dari suatu planet. Menentukan kelajuan lepas dari objek- objek dalam tata surya. Mendiskusikan permasalahan satelit buatan dan inovasi pembuatan satelit.

Menjelaskan keteraturan gerak planet dalam tata surya berdasarkan hukum Newton dan menjelaskan pemanfaatan satelit buatan yang mengorbit bumi dan permasalahan yang ditimbulkannya.

A. Pendahuluan Alam semesta merupakan objek yang sangat besar. Bumi merupakan salah satu planet anggota tata surya yang memiliki kehidupan. Matahari sebagai pusat tata surya dikelilingi planet-planet beserta satelitnya, asteroid, dan komet. Planetplanet dalam tata surya bergerak mengelilingi matahari dalam orbit masingmasing. Kumpulan asteroid berada di antara planet Mars dan Yupiter sehingga disebut juga sabuk asteroid. Adapun komet mengelilingi matahari dengan orbit yang sangat elips.

Buku Guru Fisika Kelas X

147

Di ruang angkasa juga terdapat meteoroid, yaitu benda langit yang bergerak tidak beraturan karena berasal dari pecahan asteroid, komet atau benda langit lainnya. Objekobjek dalam tata surya tersusun secara teratur dan seimbang. Pembahasan mengenai tata surya dan keteraturannya menunjukkan betapa besar kekuasaan Tuhan yang telah menciptakan alam semesta dengan keteraturan objek di dalamnya. Hal tersebut juga menunjukkan betapa kecil manusia sebagai makhluk ciptaan Tuhan dibandingkan dengan kekuasaan Tuhan Yang Maha Esa sehingga dapat menambah keimanan dan ketakwaan kepada Tuhan. Guru sebaiknya menggunakan model pembelajaran Problem Based Learning, Discovery, dan Project Based Learning dalam bab ini. Ajaklah siswa untuk berpikir kritis mengenai fenomena-fenomena alam mengenai gravitasi dan gerak benda-benda langit lainnya. Pada subbab hukum Newton tentang gravitasi membahas interaksi antara benda-benda bermassa. Newton menemukan adanya gaya gravitasi secara tidak disengaja. Gaya gravitasi tersebut merupakan jawaban penyebab gerak jatuhnya benda-benda di permukaan bumi, serta membuka wawasan mengenai keteraturan objek dalam tata surya. Planet-planet dapat tetap berada pada orbitnya karena adanya gaya tarik-menarik dengan matahari yang disebut gaya gravitasi umum. Selanjutnya, gerak planet mengelilingi matahari dan gerak satelit dibahas dalam subbab hukumhukum Kepler. Pada subbab tersebut siswa diharapkan dapat mencari informasi secara mandiri mengenai satelit buatan yang telah diluncurkan serta kegunaannya, dan dapat menjelaskan satelit yang berada di orbit geostasioner. Dimensi sikap ilmiah yang dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah misalnya memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, terbuka, kritis, dan peduli lingkungan dalam aktivitas sehari-hari sebagai implementasi sikap dalam berdiskusi. Tekankan kepada siswa agar selalu menghargai pendapat orang lain saat berdiskusi. Anjurkan siswa agar berani mengemukan pendapat dan pertanyaan saat berdiskusi. Miskonsepsi yang sering terjadi pada bab ini yaitu perbedaan antara gaya gravitasi yang dialami suatu benda dan gaya gravitasi umum, serta perbedaan antara energi potensial yang dimiliki benda dan energi potensial gravitasi. Guru harus menjelaskan secara rinci agar tidak terjadi miskonsepsi pada siswa.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 8.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar 3.8 Menganalisis keteraturan gerak planet dalam tata surya berdasarkan hukumhukum Newton.

148

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Review, dan Bertindak Kreatif sehingga memahami hukum Newton tentang gravitasi dan hukum Kepler.

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

Indikator Pencapaian • Menjelaskan keteraturan gerak dalam tata surya berdasarkan hukum Newton tentang gravitasi. • Menentukan gaya gravitasi yang dialami suatu benda. • Menentukan kuat medan gravitasi atau percepatan gravitasi pada permukaan planet dalam tata surya. • Menentukan percepatan gravitasi pada ketinggian tertentu di atas planet.

Kompetensi Dasar

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian • •

• •

•

4.8 Menyajikan karya mengenai gerak satelit buatan yang mengorbit bumi, pemanfaatan dan dampak yang ditimbulkannya dari berbagai sumber informasi.

Dicapai melalui Tugas Proyek.

•

Menentukan energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi. Menjelaskan gerak edar planet mengelilingi matahari berdasarkan hukumhukum Kepler. Menerapkan hukum III Kepler untuk menganalisis periode revolusi planet. Menentukan kelajuan satelit dan kelajuan lepas dari suatu planet dan benda langit lainnya. Menjelaskan satelit buatan yang telah diluncurkan serta kegunaannya. Menjelaskan manfaat dan dampak gerak satelit buatan, lalu mempresentasikannya di kelas.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan hukum Newton tentang gravitasi; 2. menentukan gaya gravitasi yang dialami suatu benda; 3. menentukan kuat medan gravitasi atau percepatan gravitasi pada permukaan planet dan pada ketinggian tertentu di atas planet; 4. menentukan energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi; 5. menjelaskan hukum-hukum Kepler; 6. menerapkan hukum III Kepler untuk menganalisis periode revolusi planet; 7. menentukan kelajuan satelit dan kelajuan lepas dari suatu planet dan benda langit lainnya; 8. menjelaskan satelit buatan yang telah diluncurkan serta kegunaannya.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Hukum Newton tentang Gravitasi Hukum-Hukum Kepler dan Gerak Satelit

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

Alat dan Bahan Seperangkat media presentasi

Buku Guru Fisika Kelas X

149

2.

Media Pembelajaran a. Media presentasi b. Benda-benda di sekitar c. Gambar d. Animasi

3.

Sumber Belajar a. Fisika Kelas XI, Edy Istiyono, halaman 71–81 b. Rahasia di Balik Satelit, oleh Colin Utley

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Project Based Learning

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Pemberian Tugas dan Resitasi e. Latihan

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang keteraturan objek-objek dalam tata surya karena adanya gaya gravitasi. Siswa mendiskusikan keteraturan gerak dalam tata surya secara aktif. Adapun guru berperan sebagai motivator dan fasilitator sehingga kegiatan pembelajaran dapat berlangsung lancar. Setelah pembelajaran selesai, siswa diharapkan bertambah keimanan dan ketakwaannya kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah menciptakan alam semesta beserta keteraturan gerak di dalamnya. Guru mengajak siswa agar selalu mengamalkan ajaran agama yang dianut sebagai wujud iman dan takwa kepada Tuhan Yang Maha Esa. Guru juga dapat menggunakan alternatif pembelajaran yang lain. Sebagai contoh guru meminta siswa secara mandiri mendiskusikan gaya gravitasi. Tunjuklah beberapa siswa mempresentasikan materi di depan kelas dan memimpin diskusi kelas tentang gaya gravitasi. Guru berperan sebagai fasilitator dalam pembelajaran. Materi untuk Guru Gravitasi ibarat lem yang merekatkan alam semesta (Chris Woodford, 2006). Gaya gravitasi ada di mana-mana. Gaya yang tidak kasat mata ini mengakibatkan benda-benda jatuh ke bumi, dan juga membuat bintang-

150

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

bintang dan planet-planet tetap bergerak melingkar dalam gerakan kosmis yang tidak berkesudahan. Gaya gravitasi menyebabkan terjadinya pasang surut air laut serta mempertahankan manusia agar tidak terlempar dari bumi ketika bumi berotasi. Gaya gravitasi mirip dengan magnetisme. Magnet yang sangat kuat dapat menarik mobil atau bahkan truk dan pesawat terbang. Meskipun lebih lemah daripada magnetisme, gaya gravitasi dapat bekerja pada jarak yang tidak terbatas. Bumi yang berjarak 150 juta km dari matahari dapat berada tetap pada orbitnya mengelilingi matahari dan tidak terlempar ke luar angkasa. Begitu pula dengan planet Neptunus yang merupakan planet terluar dalam tata surya tetap bergerak melingkar pada orbitnya mengelilingi matahari. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendiskusikan Satelit Palapa dan memberikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam apersepsi di buku siswa. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Gravitasi secara berkelompok. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (a) Mengamati (i) Mengamati gerak jatuh bebas akibat pengaruh gravitasi. (ii) Melakukan studi literatur tentang tata surya, anggota tata surya, dan keseimbangan yang terjadi di dalamnya. Alternatif strategi: Kegiatan ini dapat dilakukan dengan strategi problem based learning dengan cara guru memberi contoh kejadiankejadian yang berkaitan tentang peristiwa yang melibatkan gaya gravitasi. Setelah itu guru memberi pertanyaan-pertanyaan dan siswa dituntut untuk dapat menjawab pertanyaan-pertanyan yang diajukan guru. (b) Menanya Menanya pemikiran dirinya penyebab gerakan planet sangat teratur dan planet-planet tidak saling bertabrakan satu sama lain berdasarkan hukum Newton tentang gravitasi. (c) Mengumpulkan informasi (i) Mendiskusikan konsep gaya gravitasi dan kuat medan gravitasi berdasarkan hukum Newton. (ii) Membuat perbandingan tentang gerak bumi, bulan, matahari, dan planet lain dalam tata surya. (d) Mengasosiasikan Mengulas besaran-besaran yang memengaruhi gaya gravitasi dan kuat medan gravitasi.

Buku Guru Fisika Kelas X

151

c)

c.

2.

152

(e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok dan membahasnya bersama guru dan siswa lainnya. Kegiatan ini akan menjadikan siswa mengenal lebih nyata mengenai pengaruh gaya gravitasi terhadap sesuatu. Gunakan benda yang tidak berbahaya untuk dijatuhkan atau dilempar. (2) Guru memimpin diskusi kelas mengenai gaya gravitasi di alam semesta yang terdiri dari bermacam-macam galaksi. Diskusikan bersama siswa tentang alam semesta yang semakin meluas dan kemungkinan-kemungkinan yang terjadi apabila galaksi saling bertabrakan. Guru memberikan contoh soal mengenai gaya gravitasi umum. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mempelajari materi tentang percepatan gravitasi pada suatu planet. Guru memberikan Tugas Mandiri: Menyelidiki Percepatan Gravitasi di Permukaan Planet dan Tugas Proyek membuat miniatur tata surya yang terdapat di akhir bab. Guru menjelaskan bahwa tugas tersebut dikumpulkan di akhir pertemuan pada bab ini.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Gravitasi 1 ) Benda-benda di sekitar permukaan bumi selalu jatuh menuju ke pusat bumi karena adanya gaya tarik (gravitasi) bumi. Benda-benda tersebut berada di dalam medan gravitasi bumi sehingga selalu jatuh ke pusat bumi. Kuat medan gravitasi paling besar berada di permukaan bumi. Semakin jauh dari permukaan bumi, kuat medan gravitasi semakin kecil. Bulan tidak jatuh ke bumi karena tidak berada di dalam medan gravitasi bumi. 2 ) Matahari termasuk bintang dan berada di pusat tata surya. Adapun planetplanet bergerak mengelilingi matahari pada orbit masing-masing. Bumi termasuk salah satu planet dalam tata surya. Dengan demikian, bumi bergerak mengelilingi matahari yang disebut dengan gerak revolusi bumi. Selain mengelilingi matahari, bumi juga berotasi (berputar pada porosnya). Arah rotasi bumi dari barat ke timur sehingga orang-orang di bumi seolaholah melihat matahari bergerak dari timur ke barat. 3 ) Tiap-tiap planet bergerak dalam orbit masing-masing. Planet-planet tersebut tidak pernah bertabrakan satu sama lain karena adanya gaya tarik-menarik antara tiap-tiap planet ke matahari yang disebut gaya gravitasi umum. Gaya gravitasi tersebut berperan sebagai gaya sentripetal sehingga tiap-tiap planet tetap berada pada orbitnya. 4 ) Gaya gravitasi umum antara dua buah benda bermassa dipengaruhi oleh massa tiap-tiap benda dan jarak pisah antara dua buah benda tersebut.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua membahas tentang percepatan gravitasi di permukaan planet dan percepatan gravitasi di ketinggian tertentu. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi di dalam kelas. Selain itu, guru juga dapat meminta siswa untuk Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

b.

mempraktikkan kembali Tugas Mandiri menyelidiki percepatan gravitasi di permukaan planet. Dengan demikian pembelajaran berlangsung mengasyikkan. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk mempersiapkan Tugas Mandiri dari pertemuan sebelumnya. b)

c)

c.

Kegiatan Inti (1) Guru meminta beberapa siswa untuk membacakan laporan Tugas Mandiri: Menyelidiki Percepatan Gravitasi di Permukaan Planet. (2) Guru memimpin diskusi kelas untuk membahas tugas mandiri tersebut. (3) Guru memberikan contoh soal mengenai percepatan gravitasi pada permukaan planet. (4) Guru membahas percepatan gravitasi pada ketinggian h di atas planet. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu memberikan Tugas Mandiri: Menentukan Percepatan Gravitasi di Permukaan Matahari, Bulan dan Planet-Planet dalam Tata Surya dan meminta siswa mengerjakan soal-soal pada Review akhir subbab A untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban Tugas Mandiri: Menyelidiki Percepatan Gravitasi di Permukaan Planet Besar percepatan gravitasi yang dialami semua benda pada permukaan planet adalah sama. Selembar bulu burung dan batu yang dijatuhkan dari ketinggian yang sama dalam tabung hampa udara akan mencapai dasar tabung secara bersamaan. Akan tetapi, dalam kehidupan sehari-hari batu akan sampai ke tanah terlebih dahulu daripada bulu burung apabila kedua benda tersebut dijatuhkan dari ketinggian yang sama pada saat bersamaan. Hal ini bukan berarti karena percepatan gravitasi yang dialami kedua benda berbeda nilainya. Bulu burung mengalami gesekan udara yang lebih besar sehingga terhambat dan memerlukan waktu lebih lama untuk sampai ke permukaan bumi.

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga membahas mengenai percepatan gravitasi di permukaan matahari, bulan, dan planet-planet dalam tata surya. Sebelum memulai pembelajaran guru sebaiknya mempersiapkan informasi tentang matahari dan planet-planet dalam tata surya.

Buku Guru Fisika Kelas X

153

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk mempersiapkan tugas mandiri dari pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas untuk membahas Tugas Mandiri: Menentukan Percepatan Gravitasi di Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet dalam Tata Surya. (2) Guru meminta siswa menjelaskan perbedaan percepatan gravitasi di permukaan matahari, bulan, dan planet-planet lain dalam tata surya. Guru melakukan penilaian unjuk kerja siswa tentang cara menyampaikan pendapat dan keaslian gagasan siswa. Selain itu, kesopanan dalam berdiskusi juga diperhatikan. (3) Guru memimpin diskusi kelas tentang energi potensial gravitasi dan potensial gravitasi. (4) Guru memberikan contoh soal mengenai energi potensial gravitasi. (5) Guru meminta beberapa siswa mengerjakan soal-soal Review subbab A di depan kelas, lalu membahasnya bersama siswa lainnya. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refl eksi pembelajaran dengan mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat pada Bertindak Kreatif, lalu meminta siswa mempelajari materi selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Menentukan Percepatan Gravitasi di Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet dalam Tata Surya Tabel 8.2

Percepatan Gravitasi di Pemukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet

No.

Nama

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Matahari Merkurius Venus Bumi Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus Bulan

Massa (kg) 1,991 × 3,18 × 4,88 × 5,98 × 6,42 × 1,90 × 5,68 × 8,68 × 1,03 × 7,36 ×

1030 10 23 10 24 10 24 10 23 10 27 10 26 10 25 10 26 10 22

Jari-Jari Rata-Rata (m) Percepatan Gravitasi di Permukaan (m/s2) 6,96 2,43 6,06 6,37 3,37 6,99 5,85 2,33 2,21 1,74

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik, Serway Jewet

154

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

× × × × × × × × × ×

108 106 106 106 106 107 107 107 107 106

274,14 3,59 8,86 9,83 3,77 25,94 11,07 10,66 14,07 1,62

2) Bertindak Kreatif Seperti halnya di bumi, astronaut menghirup oksigen dan melepaskan karbon dioksida. Untuk keperluan tersebut, astronaut menggunakan alat yang berfungsi mengambil karbon dioksida dari tubuhnya dan menjaga kadar oksigen. Air merupakan benda yang berat sehingga membutuhkan biaya yang mahal untuk meluncurkannya ke luar angkasa. Oleh karena itu, stasiun luar angkasa modern menghemat air dengan mendaur ulang air yang digunakan. Makanan di ruang angkasa berupa makanan kering beku. Akan tetapi, makanan yang mudah remuk harus dihindari karena remahan makanan yang melayang-layang di ruang stasiun angkasa dapat masuk ke perlengkapan listrik atau terhirup oleh astronaut. Di ruang angkasa, astronaut melayang sehingga membuat astronaut mudah tidur dengan nyaman di ruang angkasa. Untuk menghindari astronaut melayang ke seluruh penjuru stasiun luar angkasa, astronaut tidur di dalam kantong tidur yang diikat ke dinding. 3) Review Subbab A 1. 3 : 5

4.

2.

5,5 m/s2

3.

5

4. 5.

5,7 × 107 J a. 4,35 m/s2 b. 1,09 m/s2 c. 0,61 m/s2

Gm r2

2

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan keempat ini, siswa menyelidiki hukum-hukum Kepler tentang gerak planet. Siswa melakukan kegiatan eksplorasi mengenai hukum-hukum Kepler dengan melakukan pengamatan dan studi literatur.

b.

Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

Model Pembelajaran: Problem Based Learning Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan mengajukan pertanyaanpertanyaan mengenai tata surya, anggota tata surya dan gerakan planet mengelilingi matahari. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yaitu agar siswa memahami hukum-hukum Kepler. Dalam kegiatan diskusi, guru melakukan penilain sikap dan penilaian unjuk kerja terhadap siswa. Perhatikan kemampuan siswa dalam menyampaikan pendapat.

Buku Guru Fisika Kelas X

155

b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum-Hukum Kepler secara berkelompok. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (a) Mengamati Mengamati gerak semu matahari lalu melakukan studi literatur tentang bentuk lintasan planet, jarak rata-rata planet dari matahari, dan periode revolusi planet. Alternatif strategi: Model diubah menjadi inquiry dengan menampilkan simulasi atau video tentang hukum-hukum Kepler, lalu siswa diminta menganalisa dan menuliskan inti dari pengamatan yang mereka lakukan. (b) Menanya Menanyakan pemikiran dirinya tentang faktor-faktor yang memengaruhi gerakan planet mengelilingi matahari. (c) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan hukum-hukum Kepler tentang bentuk orbit planet, kelajuan revolusi, dan periode revolusi.

c)

156

(d) Mengasosiasikan Mendiskusikan kesesuaian hukum Newton tentang gravitasi dan hukum Kepler tentang gerak planet. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok tentang hukum-hukum Kepler. Kegiatan ini akan memberikan informasi kepada siswa mengenai pola gerak benda langit terhadap benda lain. Guru dapat menyarankan siswa agar melakukan pengamatan terhadap matahari, bintang, atau planet lain. (2) Guru mengelaborasikan gerak planet mengelilingi matahari menjelaskan gerak satelit mengorbit planet dan kelajuan lepas dari suatu planet. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa melakukan Tugas Mandiri: Menyelidiki Satelit Buatan di Bumi dan Pemanfaatannya serta Tugas Mandiri: Menentukan Kelajuan Lepas dari Permukaan Matahari, Bulan, dan PlanetPlanet dalam Tata Surya untuk dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

c.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Hukum-Hukum Kepler Tabel 8.3 Jarak Rata-Rata Planet dari Matahari dan Periode Revolusi Planet No.

Nama Planet

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Merkurius Venus Bumi Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus

Jarak Rata-Rata Planet dari Matahari (meter) 5,79 × 1,08 × 1,496 × 2,28 × 7,78 × 1,43 × 2,87 × 4,50 ×

1010 1011 1011 1011 1011 1012 1012 1012

Periode Revolusi Planet (sekon) 7,60 × 106 1,94 × 107 3,156 × 107 5,94 × 107 3,74 × 108 9,35 × 108 2,64 × 109 5,22 × 109

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik, Serway Jewet

Jawaban: 1. Periode revolusi planet dipengaruhi oleh jarak rata-rata planet dari matahari. Berdasarkan tabel di atas, semakin jauh dari matahari, periode revolusi planet semakin besar. 2. Orbit planet berbentuk elips dengan matahari berada di salah satu titik fokus elips. 3. Kelajuan planet mengelilingi matahari memiliki nilai yang bervariasi. Semakin dekat ke matahari, kelajuan planet semakin besar. 4. Hukum-hukum Kepler telah dijelaskan di buku siswa. 5.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ini kelima ini bertujuan agar siswa dapat menjelaskan data dan informasi tentang satelit buatan yang mengorbit bumi dan permasalahan yang ditimbulkannya. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Latihan, Proyek 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan apersepsi dengan mengingatkan kembali Satelit Palapa milik Indonesia. b)

Kegiatan Inti (1) Siswa mempresentasikan makalah tentang manfaat dan dampak satelit buatan yang mengorbit bumi. (2) Guru berperan sebagai fasilitator dalam pembelajaran. (3) Guru memberikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam Bertindak Kreatif dan mengarahkan siswa agar mengembangkan kreativitas dan inovasi untuk mendesain satelit.

Buku Guru Fisika Kelas X

157

c.

158

(4) Guru meminta siswa mencoba mengerjakan Review subbab B lalu dibahas di kelas. Selanjutnya, minta siswa mengerjakan soal Evaluasi sebagai latihan menghadapi ulangan harian. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Menentukan Kelajuan Lepas dari Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet dalam Tata Surya. Guru meminta siswa mempelajari kembali materi yang telah dipelajari untuk persiapan ulangan harian. Pada akhir pembelajaran, siswa mengumpulkan Tugas Proyek membuat miniatur tata surya. Guru membahas kelebihan dan kekurangan miniatur tata surya hasil karya siswa. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Menyelidiki Satelit Buatan di Bumi dan Pemanfaatannya Jenis-jenis satelit ruang angkasa 1. Satelit astronomi, yaitu satelit yang digunakan untuk mengamati planet, galaksi, dan objek angkasa yang sangat jauh. Contoh: Seri Satelit Pegasus, Seri Explorer , dan Satelit Astronomi Inframerah (SAIM). 2. Satelit pengamat bumi, yaitu satelit yang dirancang khusus untuk mengamati bumi untuk pengamatan lingkungan, meteorologi, dan pembuatan peta. Contoh: Seri Satelit Landsat, Seri Satelit Vanguard, Satelit Magsat, serta Seri Explorer 1, 2, dan 12. 3. Satelit pengamat matahari, yaitu satelit yang dirancang khusus untuk mengamati matahari. Contoh: Explorer, Pioner, Helios 1 dan 2, serta Solar Max. 4. Satelit komunikasi, yaitu satelit dibuat dengan tujuan telekomunikasi menggunakan radio pada frekuensi gelombang mikro. Contoh: Satelit Palapa (Indonesia), Anik (Kanada), Molniya (Uni Soviet), dan beberapa satelit milik Amerika Serikat (Telsar, Sinkom, dan Early Bird). 5. Satelit navigasi, yaitu satelit yang dibuat untuk menentukan lokasi sebuah titik di permukaan bumi. Contoh: GPS (Amerika Serikat) dan Glonass (Rusia). 6. Satelit militer, yaitu satelit pengamat bumi atau satelit komunikasi yang digunakan untuk tujuan militer atau mata-mata. Contoh: Midas (Amerika Serikat) dan Cosmos 954 (Rusia). 7. Satelit cuaca, yaitu satelit yang digunakan untuk mengamati cuaca dan iklim bumi. Contoh: TIROS 1 dan Nimbus 6. 8. Satelit tenaga surya, yaitu satelit yang menggunakan transmisi tenaga gelombang mikro untuk menyorotkan tenaga surya kepada antena sangat besar di bumi sehingga dapat digunakan untuk menggantikan sumber tenaga konvensional. Contoh: Ikaros (Jepang). 9. Stasiun angkasa, yaitu satelit yang dirancang sebagai tempat tinggal manusia di luar angkasa. Stasiun ruang angkasa juga digunakan untuk mempelajari efek jangka panjang penerbangan luar angkasa terhadap tubuh manusia dan untuk penelitian ilmiah. Contoh: stasiun ruang angkasa internasional (ISS).

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

10. Satelit miniatur adalah satelit yang ringan dan kecil. Satelit miniatur dikelompokkan menjadi satelit mini (200–500 kg), satelit mikro (10–200 kg), dan satelit nano (kurang dari 10 kg). Contoh: satelit miniatur CubeSat yang digunakan untuk berbagai misi seperti observasi bumi, fotografi, dan demonstrasi teknologi. Satelit dapat ditempatkan pada ketinggian orbit yang bervariasi. Satelit yang berada pada orbit geostasioner memiliki kelajuan sama dengan kelajuan rotasi bumi. Dengan demikian, satelit geostasioner dapat berada tetap di atas suatu tempat. Guru dapat mencari informasi lebih lanjut tentang orbit geostasioner dengan berselancar di internet. 2) Bertindak Kreatif Meluncurkan objek ke luar angkasa memerlukan biaya sangat mahal. Semakin besar massa satelit, biaya yang diperlukan semakin mahal. Berdasarkan hal tersebut, satelit sebaiknya terbuat dari bahan yang ringan seperti titanium, aluminium, atau magnesium. Satelit harus bisa menahan perubahan suhu yang sangat besar. Sisi satelit yang menghadap matahari dapat mencapai 150°C, sedangkan sisi yang berada di bawah bayangan matahari dapat mencapai –200°C. Permukaan yang menghadap ke matahari dilapisi ubin kaca. Ubin kaca ini memantulkan panas matahari dan mengeluarkan panas yang dihasilkan oleh perlengkapan satelit. Adapun permukaan lainnya dibungkus dengan lapisan material ganda. Lapisan luar dilapisi logam tipis (biasanya dari emas) sehingga terlihat seperti cermin. Lapisan ini berfungsi memantulkan kembali panas matahari ke luar angkasa. Adapun lapisan dalam dibuat dari selimut panas yang tebal. Hal ini bertujuan agar dapat mempertahankan panas saat satelit tidak mendapat cahaya matahari. Agar dapat beroperasi dalam jangka waktu lama, satelit dilengkapi dengan sel surya sebagai sumber daya saat beroperasi. 3) Tugas Mandiri: Menentukan Kelajuan Lepas dari Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet dalam Tata Surya Tabel 8.4 Kelajuan Lepas dari Permukaan Matahari, Bulan, dan Planet-Planet No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Nama Matahari Merkurius Venus Bumi Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptunus Bulan

Kelajuan Lepas (km/s) 618 4,3 10,3 11,2 5,0 60 36 22 24 2,3

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik, Serway Jewet

4)

Review Subbab B 1. Jika jari-jari orbit satelit lebih kecil daripada jari-jari orbit geostasioner, kelajuan orbit satelit akan melampaui kelajuan rotasi bumi. Akibatnya, kita tidak dapat mengatur arah gerak satelit. 3. 6,3 km/s 5. 1,504 x 108 m

Buku Guru Fisika Kelas X

159

5)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 2. e 3. d 4. c 5. c B. Uraian 1. A

6. 7. 8. 9. 10.

d b a a a B

C B

FAC

16 m

F

x

9m

a–x

FAC = FBC G

mA mC rAC2 mA (rAC )2 16m 2 x

=G

mrB m2C BC

mB (rBC )2 9m 2 (a − x)

= =

4 a 7

x=

Jadi, planet C berada sejauh 3.

Diketahui:

m h Ditanyakan: a. b. Jawab:

a.

= 80 kg = 10 km w′ Δw

w′ w

=

g′ g

w′ mg

=

⎜⎛ ⎜ ⎝ R + h⎠

w′ =

R ⎞

4 7

a dari planet A. g = 9,8 m/s2 R = 6.370 km

2

⎛ 6.370 ⎞ 2 ⎜ ⎝ 6.370 + 10⎠ (80

kg)(9,8 m/s2) = 781,5 N

Jadi, berat pria tersebut menjadi 781,5 N. b. w = m g = (80 kg)(9,8 m/s2) = 784 N Penyusutan =

Δw w

× 100% = 784

− 781, 5 784

× 100% = 0,318%

Jadi, berat pria tersebut menyusut 0,318%. 5.

160

R = 6.370 km = 6,37 × 106 m g = 9,8 m/s2 G = 6,67 × 10–11 Nm2/kg2 Ditanyakan: M

Diketahui:

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

Jawab: g= G

M 2 R

M =

R g G

2

6

= )

2

(6, 37 × 10 m) (9, 8 m/s ) 11 2 2 (6, 67 × 10 − Nm /kg

2

= 5,96 × 1024 kg

Jadi, massa bumi sebesar 5,96 × 1024 kg. 7.

Diketahui:

Rp = 4RB

M p = 9MB g B = 9,8 m/s Ditanyakan: g p Jawab: gP gB

M

=M

B

9 16

gP =

P

⎛ RB ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ RP ⎠

2

2

2

=

9 9MB ⎛ RB ⎞ ⎜ 4R⎜ = 16 MB ⎝ B ⎠

gB = 9 (9,8 m/s2 ) = 5,5 m/s2 16

Jadi, percepatan gravitasi planet tersebut sebesar 5,5 m/s2. 9.

Diketahui:

Rx : Ry = 9 : 16 Tx = 135 hari

Ditanyakan: Ty Jawab: ⎛ Ty ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ Tx ⎠

2

3

=

⎛ Ry ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ Rx ⎠

3

⎛ Ry ⎞ 2 ⎜ ⎝ x ⎠

T y= T x ⎜R

3

⎛ 16 ⎞ 2 9 ⎜⎠

= (135 hari) ⎝⎜

= 320 hari

Jadi, periode planet Y mengelilingi matahari selama 320 hari.

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek Siswa membuat karya tulis terkait dengan manfaat dan dampak satelit buatan yang mengorbit bumi. Karya tulis dapat bersumber dari berbagai media seperti buku, majalah, dan media online.

2.

Latar Belakang Satelit adalah benda yang secara gerakan akan mengorbit benda lain. Satelit buatan merupakan benda buatan manusia yang dibuat untuk mengorbit ke bumi untuk keperluan tertentu.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Siswa mampu menjelaskan manfaat dan dampak dari keberadaan satelit buatan.

Buku Guru Fisika Kelas X

161

4.

Cara Mengerjakan Bagilah siswa menjadi beberapa kelompok dengan anggota 4–5 orang. Jelaskan waktu pengerjaan tugas proyek, yaitu mulai dari awal memasuki bab hukum Newton dan dikumpulkan di akhir pembelajaran pada bab ini. Carilah referensi dari berbagai sumber.

I. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes, siswa yang belum memenuhi KKM diberi program remedial berupa soal-soal. Adapun siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan. Program remedial dan pengayaan diberikan bersama di luar jam pelajaran. 1.

Soal Remedial 1. Perhatikan gambar berikut. m a

2m

2a

3m

Tentukan besar gaya gravitasi yang dialami benda 2m! Jawaban:

Diketahui:

m1 = m m2 = 2m m3 = 3m r12 = a r23 = 2a G Ditanyakan: | F2m |

Jawab: G F21 = G

m1m2 r212

=G

m(2m) 2 a

m a F 21 F23 2m

= 2 Gm2

3m

2a

2

a

2 G m2 m3 (2m)(3m) Gm F23 = G r 2 = G (2a)2 = 1,5 2

a

23

G 2 2 | F2m | = F21 + F23 = 2

⎛

2

⎜

⎝

2 2 2 Gm ⎞ ⎛ + ⎜ 1,Gm ⎞ ⎜ ⎜ 2 2 5 a ⎠ ⎝ a ⎠

Gm

= 2,5 2

2

a

m

2.

162

2

Jadi, gaya gravitasi yang dialami benda 2m sebesar 2,5G a 2 . Planet X diketahui memiliki jari-jari sebesar 0,5 kali jari-jari bumi dan memiliki massa 0,2 kali massa bumi. Apabila percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, berapakah percepatan gravitasi di planet X? Jawaban: Diketahui: RX = 0,5R M X = 0,2MB g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: gX

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

Jawab: gX g

=

2

⎛ M X⎞ ⎛ R B⎞ ⎜ ⎜⎜ ⎜ ⎝ M B ⎠ ⎝ RX ⎠

2

g

=

X

9, 8 m/s

2

⎛ 0, 2 M ⎞ B

⎜ ⎝

⎜

MB

⎛ ⎜

R

1

⎞

⎜⎠ ⎝ R ⎜ 2

⎜ ⎠

g X = (0,2)(4)(9,8 m/s2 ) = 7,84 m/s2

Jadi, percepatan gravitasi di planet X sebesar 7,84 m/s2. 3.

Pilot bermassa 70 kg berada di dalam pesawat yang terbang pada ketinggian 1 2

R di atas permukaan bumi. Apabila percepatan gravitasi di permukaan

bumi 9,8 m/s2, berapakah berat pilot di dalam pesawat pada ketinggian tersebut? Jawaban: Diketahui: m = 70 kg h =

1 2

R

g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: ωh Jawab: ωh = m g R ⎞ ⎜ g ⎝ R + h⎠

= m ⎛⎜

= (70 kg)

⎛ ⎜

2

⎞ ⎜

R1

2

(9,8 m/s2)

⎜ ⎜ ⎝ R +2 R ⎠

= 304,9 N

Jadi, berat pilot pada ketinggian 4.

1 2

R sebesar 304,9 N.

Percepatan gravitasi di permukaan suatu planet sebesar 25,9 m/s2. Apabila jari-jari planet 70.000 km, berapakah kelajuan lepas dari planet tersebut? Jawaban: Diketahui: g = 25,9 m/s2 R = 70.000 km = 7 × 107 m Ditanyakan: v t Jawab: vt = 2 gR 2

5.

7

= 2(25, 9 m/s )(7 × 10 m) = 60,2 km/s Jadi, kelajuan lepas dari planet tersebut 60,2 km/s. Perbandingan periode revolusi satelit A dan B terhadap sebuah planet sebesar 1 : 8. Apabila jari-jari orbit satelit A 10.000 km, berapakah jari-jari orbit satelit B? Jawaban: Diketahui: TA : TB = 1 : 8 RA = 10.000 km Ditanyakan: RB

Buku Guru Fisika Kelas X

163

Jawab:

⎛ TA ⎞ ⎜ T ⎜ ⎝ B ⎠

2

3

=

⎛ R ⎞A ⎜R ⎜ ⎝ B ⎠

=

⎛ 10.000 ⎞ ⎜ R ⎜ ⎝ B ⎠

⎛ 1 ⎞3 ⎜ 8⎜ ⎝ ⎠

=

10.000 RB

1 4

=

10.000 RB

⎛1⎞ ⎜⎝ 8 ⎜⎠

2

2

3

R B = 40.000

Jadi, jari-jari orbit satelit B adalah 40.000 km. 2.

Pengayaan Galaksi di Alam Semesta Manusia telah mempelajari astronomi selama ratusan ribu tahun. Banyak hal yang telah ditemukan mengenai sifat sistem tata surya kita dan hal lain yang tersembunyi di alam semesta. Akan tetapi, hingga saat ini masih banyak rahasia ruang angkasa yang belum ditemukan sehingga penyelidikan mengenai alam semesta selalu dikembangkan. Saat ini, dipercaya bahwa alam semesta dan semua yang ada di dalamnya berasal dari ledakan besar (big bang) yang terjadi sekitar 10.000 hingga 15.000 juta tahun yang lalu (Bryson Gore, 2007). Ledakan sangat dahsyat tersebut mengakibatkan alam semesta terus-menerus meluas karena seluruh atom, bintang, dan galaksi saling menjauhi satu sama lain. Galaksi-galaksi yang berjarak 1 miliar tahun cahaya dari bumi bergerak menjauh dari bumi dengan kecepatan 20 juta meter per detik. Para ilmuwan memperkirakan bahwa alam semesta terdiri dari lebih dari 100 miliar galaksi. Galaksi-galaksi ini terlihat mirip dengan bintang. Akan tetapi, sebenarnya galaksi terdiri dari kumpulan gas, debu, dan miliaran bintang. Galaksi dikelompokkan menjadi tiga macam, yaitu galaksi spiral, galaksi elips, dan galaksi tidak beraturan seperti diperlihatkan pada Gambar 8.1, 8.2, dan 8.3.

Sumber: wikimedia.org

Gambar 8.1 Galaksi spiral

164

Sumber: www.noao.ed u

Sumber: wikipedia.org

Gambar 8.2 Galaksi elips

Gambar 8.3 Galaksi tidak beraturan

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

a) Galaksi Spiral Galaksi spiral terbentuk karena bola gas berputar mengempis akibat gaya gravitasi. Galaksi spiral berbentuk datar dan terlihat seperti telur dadar atau piza. Contoh galaksi spiral yaitu galaksi tempat tinggal kita yang dinamakan Galaksi Bima Sakti. b)

Galaksi Elips Galaksi elips terbentuk ketika galaksi-galaksi spiral saling bertabrakan. Hanya ada sedikit putaran pada galaksi elips sehingga tidak memipih seperti bentuk galaksi spiral. c) Galaksi Tidak Beraturan Galaksi tidak beraturan terjadi ketika sebuah galaksi hampir bertabrakan dengan galaksi lainnya. Para astronom menemukan bahwa Galaksi Bima Sakti terletak dalam sebuah gugusan dengan 6 atau 7 galaksi lainnya. Gugusan ini terdiri dari galaksi spiral, galaksi elips, dan galaksi tidak beraturan. Adapun jarak antargalaksi dalam gugusan tersebut sekitar tiga juta tahun cahaya. Gugusan galaksi terdekat berikutnya berada sekitar 50 juta tahun cahaya. Gaya gravitasi antargalaksi dalam sebuah gugusan dapat mengubah posisi galaksi-galaksi tersebut dan bahkan dapat menyebabkan galaksi-galaksi saling bertabrakan. Setiap galaksi memiliki sebuah lubang hitam di dalamnya. Ketika sebuah galaksi terbentuk, bagian pusatnya menjadi sangat rapat dan membentuk sebuah bintang yang sangat besar. Bintang tersebut dapat membentuk lubang hitam jika massanya 5 kali lebih besar daripada massa matahari. Saat gas hidrogen telah berubah seluruhnya menjadi helium, bintang mulai mengerut dan inti bintang memadat dan memanas hingga miliaran derajat celsius. Bintang meledak dalam sebuah ledakan supernova sehingga bagian luarnya terlempar ke luar angkasa. Adapun bagian inti yang sangat padat dan sangat besar menghasilkan gaya gravitasi yang sangat kuat. Akibatnya, inti tersebut semakin mengempis dan tidak dapat dilihat seperti membentuk lubang hitam. Gaya gravitasi dari lubang hitam sangat kuat, bahkan berkas cahaya tidak dapat lolos dari lubang hitam. Pada tahun 1990-an, astronom menemukan bahwa bintang-bintang yang berada di dekat pusat sebuah galaksi bergerak lebih cepat daripada yang diperkirakan. Hal tersebut membuktikan bahwa sebagian besar materi pasti terkumpul di pusat galaksi membentuk lubang hitam sehingga manghasilkan gaya gravitasi yang cukup kuat untuk menjaga bintang-bintang tetap pada orbitnya. Contoh soal pengayaan: Sebuah pesawat ruang angkasa akan mengorbit di ketinggian 330 km. Jika semua konstruksinya selesai, berat di bumi 4,9 × 106 N. Berapa berat pesawat saat berada di orbitnya? Penyelesaian: Pertama kali dihitung massa pesawat. 6

m =

F g

=

4, 9 × 10 N 2 9, 8 m/s

= 5 × 105 kg

Buku Guru Fisika Kelas X

165

g =

GM 2 (R + h) 2

−11

2

24

=

(6, 67 × 10 N m /kg )(5, 98×10 kg) 6 6 2 (6, 37 × 10 m + 0, 33 × 10 m)

=

39, 8866 × 10 N 6 2 (6, 7 × 10 m)

13

≈ 8,88 m/s2 worbit= m g = (5 × 105 kg) (8,88 m/s2) = 4,44 × 106 N

J. Penilaian Tabel 8.5 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

1.

Kompetensi SikapSpiritual Sikap Sosial

2.

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

KD 3.8 dan KD 4.8

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.8

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Proyek

Format 9

dan

K. Rangkuman 1.

2.

166

Pembelajaran bab hukum Newton tentang gravitasi dan hukum-hukum Kepler bertujuan agar siswa dapat memahami keteraturan gerak planet dalam tata surya sehingga bertambah keimanannya terhadap kebesaran Tuhan Yang Maha Esa yang telah menciptakannya. Guru sebaiknya mengajak siswa untuk berpikir kritis terhadap fenomenafenomena alam tentang gravitasi dan keteraturan gerak dalam tata surya. Ajaklah siswa untuk mengembangkan pemikirannya tentang alam semesta yang terdiri atas miliaran galaksi dan kemungkinan-kemungkinan yang dapat terjadi di alam.

Hukum Newton tentang Gravitasi dan Hukum Kepler

Materi yang Dipelajari • • •

Konsep Usaha dan Energi Hubungan Antara Usaha dan Energi Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Konsep Usaha dan Energi

•

Melakukan studi eksplorasi konsep dari usaha dan energi. • Menentukan dan menjelaskan jenis usaha bernilai positif, usaha bernilai negatif, dan usaha bernilai nol. • Melakukan studi eksplorasi tentang energi kinetik. • Melakukan studi eksplorasi tentang energi potensial gravitasi dan energi. • Menyelesaikan permasalahan yang berhubungan dengan usaha dan energi.

•

•

Hubungan Antara Usaha dan Energi

• Melakukan studi eksplorasi tentang hubungan antara usaha dan energi. • Menyelesaika n permasalahan tentang hubungan antara usaha dan energi.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

•

Melakukan studi eksplorasi tentang hukum Kekekalan Energi Mekanik. • Menganalisis hukum Kekekalan Energi Mekanik pada berbagai peristiwa. • Menyelesaikan tugas proyek tentang energi. • Menyelesaikan permasalahan tentang hukum Kekekalan Energi Mekanik.

Menganalisis konsep energi, usaha, hubungan usaha dan perubahan energi, serta hukum Kekekalan Energi untuk menyelesai- kan permasalahan gerak dalam kejadian seharihari. Memecahkan masalah menggunakan metode ilmiah terkait dengan konsep gaya dan kekekalan energi.

A. Pendahuluan Pembelajaran usaha dan energi bermanfaat bagi siswa. Dalam pembelajaran ini, siswa akan memahami konsep serta penerapan usaha dan energi. Sebagai contoh PLTA menerapkan konsep usaha dan energi. Pada mulanya kincir digerakkan menggunakan air terjun sehingga bergerak. Kincir yang berputar akan mengggerakkan kumparan pada generator. Kumparan generator yang bergerak akan menghasilkan listrik yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. Bab usaha dan energi bertujuan menganalisis

Buku Guru Fisika Kelas X

167

konsep energi, usaha, hubungan usaha dan perubahan energi, serta hukum Kekekalan Energi Mekanik. Adapun tujuan yang lain adalah memecahkan masalah menggunakan metode ilmiah terkait dengan konsep gaya dan kekekalan energi. Dalam bab ini terdapat tiga subbab yaitu konsep usaha dan energi, hubungan antara usaha dan energi, dan hukum Kekekalan Energi. Subbab pertama menjelaskan tentang konsep usaha dan energi, berbagai macam energi, energi kinetik, dan energi potensial. Sementara itu, subbab kedua menjelaskan hubungan antara usaha dan energi yang meliputi hubungan antara usaha dan energi kinetik serta hubungan antara usaha dan energi potensial. Adapun pada subbab ketiga menjelaskan hukum Kekekalan Energi Mekanik dan penerapannya. Dengan mempelajari materi ini siswa diharapkan mengagumi ciptaan Tuhan berupa energi yang bermanfaat dalam kehidupan manusia. Siswa juga diharapkan memiliki sikap rasa ingin tahu, kreatif, dan inovatif. Selain itu, siswa diharapkan objektif dalam menulis data, teliti dalam pengukuran, disiplin dalam mengerjakan tugas, bertanggung jawab, jujur, dan berkomunikasi dengan baik saat mengungkapkan pendapat serta mengajukan pertanyaan. Pada bab ini disajikan beberapa materi yang membantu siswa untuk menemukan konsep sesuai KI 3 dan KI 4. Pada KI 3, siswa diharapkan dapat menganalisis konsep energi, usaha, hubungan usaha dan perubahan energi, serta hukum Kekekalan Energi untuk menyelesaikan permasalahan gerak dalam kejadian sehari-hari. Pada KI 4, siswa diharapkan memecahkan masalah menggunakan metode ilmiah terkait yang berhubungan dengan usaha, energi, dan hukum Kekekalan Energi.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 9.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3 . 9 Menganalisis konsep energi, usaha (kerja), hubungan usaha (kerja) dan perubah- an energi, hukum Keke- kalan Energi, serta penerapannya dalam peristiwa sehari-hari.

4 . 9 Mengajukan gagasan penyelesaian masalah gerak dalam kehidupan seharihari dengan menerapkan metode ilmiah, konsep energi, usaha (kerja), dan hukum Kekekalan Energi.

168

Usaha dan Energi

Indikator Pencapaian

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Kelompok, dan Tugas Mandiri, sehingga peserta didik mampu memahami konsep usaha dan energi.

•

•

Dicapai dengan melakukan kegiatan pada Tugas Proyek.

• Mengaplikasikan hukum Kekekalan Energi Mekanik pada PLTA sederhana dan mempresentasikan hasilnya.

Menjelaskan konsep usaha dan energi. • Menganalisis hubungan usaha dan perubahan energi. • Menyelesaikan permasalahan gerak dalam kejadian sehari-hari yang berhubungan dengan hukum kekekalan energi.

C. Tujuan Pembelajaran 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: menjelaskan konsep usaha dan energi; memahami usaha bernilai positif, negatif, dan nol; menganalisis energi potensial (gravitasi dan pegas) dan energi kinetik; menjelaskan hubungan antara usaha dan energi; menjelaskan berbagai masalah yang berhubungan dengan usaha dan energi; menjelaskan hukum Kekekalan Energi Mekanik; menyelesaikan berbagai masalah keseharian yang berhubungan dengan hukum Kekekalan Energi Mekanik.

D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3.

Konsep Usaha dan Energi Hubungan Antara Usaha dan Energi Hukum Kekekalan Energi Mekanik

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

2.

3.

Alat dan Bahan a. Kertas f. Statif k. Gambar pergerakan b. Alat tulis g. Pegas l. Kincir benda c. Kantung plastik h. Beban bermassa m. Dinamo d. Pasir i. Sepeda n. Kabel e. Bola j. Papan kayu panjang o. Multimeter Media Pembelajaran a. Media presentasi b. Internet pada kolom tautan c. Gambar d. Benda-benda di sekitar Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Energi dan Perpindahannya, oleh Raymond A. Serway dan John W. Jewwet, Jr b. Fisika Mengungkap Fenomena Alam untuk Kelas XI SMA/MA, bab Usaha dan Energi, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria c. Fisika Kelas XI untuk SMA dan MA, bab Usaha dan Energi, oleh Edi Istiyono

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery

Buku Guru Fisika Kelas X

169

3.

Metode Pembelajaran a. Diskusi c. b. Eksperimen d.

Tanya jawab Demonstrasi

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pertemuan pertama bertujuan menjelaskan konsep usaha. Konsep usaha yang dimaksud adalah pengertian usaha, usaha yang dipengaruhi sudut perpindahan, serta usaha bernilai positif, negatif, dan nol. Hal-hal yang perlu disiapkan oleh guru adalah mempelajari tentang materi usaha dan mempersiapkan peralatan yang digunakan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Kegiatan Usaha dan Energi. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) 3)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan mengajak siswa berdiskusi tentang kegiatan Apersepsi serta menjelaskan kepada siswa materi yang akan dipelajari. Selain itu, guru menjelaskan tujuan dari pembelajaran. Hal yang akan diperoleh guru yaitu pemahaman dasar siswa tentang usaha dan en ergi. b)

170

Usaha dan Energi

Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Kegiatan Usaha dan Energi. Guru mengingatkan peserta didik untuk bekerja sama, jujur, dan objektif. (a) Mengamati Mengamati kegiatan memindahkan kantong yang berisi pasir untuk menjelaskan konsep usaha dan energi. (b) Menanya (i) Menanyakan hubungan antara beban dan tingkat kelelahan. (ii) Menanyakan hubungan antara perpindahan dan tingkat kelelahan. (c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan hubungan antara beban dan tingkat kelelahan. (ii) Mendiskusikan hubungan antara perpindahan dan tingkat kelelahan. (iii) Mendiskusikan pengaruh energi terhadap usaha. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan energi dan usaha yang dipengaruhi beban, perpindahan, serta tingkat kelelahan.

(e) Mengomunikasikan Mempresentasikan serta menuliskan laporan pengamatan kegiatan Mari Bereksplorasi: Kegiatan Usaha dan Energi. Catatan: Apabila di area tersebut tidak ada pasir, siswa dapat menggantinya dengan air. Melalui kegiatan ini, siswa dapat mengetahui pengaruh usaha dan energi. Sementara itu, guru dapat menilai berdasarkan sikap kerja sama, keaktifan, dan pemahaman siswa tentang usaha dan energi. (2) Guru mengajak berdiskusi dengan siswa tentang pengertian usaha dan pengaruh sudut terhadap besarnya usaha. Guru juga dapat menilai keaktifan siswa ketika menjelaskan pendapatnya tentang konsep usaha. (3) Guru mengajak siswa mempelajari contoh persoalan tentang usaha. c)

c.

2.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan Mari Bereksplorasi yang telah dilakukan. Guru memberi- tahukan kepada siswa untuk melakukan Tugas Mandiri: Usaha Bernilai Positif, Negatif, dan Nol. Selain itu, siswa diberitahukan supaya mempelajari materi tentang energi.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Kegiatan Usaha dan Energi Energi merupakan faktor yang dibutuhkan untuk melakukan usaha. Jika tidak ada energi, seseorang tidak mampu untuk melakukan usaha. Berdasarkan kegiatan yang dilakukan siswa, energi yang digunakan ditunjukkan melalui tingkat kelelahan. Semakin berat beban yang diangkat, semakin besar tingkat kelelahan serta usaha yang dibutuhkan. Sementara itu, semakin jauh beban dipindahkan, semakin besar tingkat kelelahan serta usaha yang dibutuhkan.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pertemuan kedua bertujuan menjelaskan tentang energi. Kegiatan-kegiatannya seperti mempelajari bentuk-bentuk energi berdasarkan sumbernya, mempelajari energi kinetik, dan mempelajari energi potensial gravitasi. Adapun yang harus dipersiapkan oleh Bapak/Ibu Guru berupa materi energi serta mempersiapkan peralatan yang dibutuhkan dalam kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Kinetik dan Mari bereksplorasi: Energi Potensial Gravitasi. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry, Problem Based Learning 2)

Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi

Buku Guru Fisika Kelas X

171

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan menanyakan siswa berupa materi yang diperoleh pada pertemuan pertama. Kemudian guru meminta siswa untuk mengumpulkan kegiatan Tugas Mandiri: Usaha Bernilai Positif, Negatif, dan Nol dan dibahas secara bersamasama. Adapun kegiatan selanjutnya, guru meminta siswa untuk menceritakan tentang energi. b)

172

Usaha dan Energi

Kegiatan Inti (1) Guru berdiskusi dengan siswa untuk mempelajari bentukbentuk energi berdasarkan sumbernya. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Kinetik. Guru meminta siswa untuk saling bekerja sama dan aktif dalam melakukan kegiatan tersebut. (a) Mengamati Mengamati pergerakan kelereng untuk mengetahui konsep energi kinetik. (b) Menanya (i) Menanyakan pengaruh gaya terhadap pergerakan kelereng. (ii) Menanyakan hubungan antara energi kinetik pada kelereng dan pergerakan kelereng. (iii) Menanyakan pengaruh massa kelereng terhadap energi kinetik pada kelereng. (c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan pengaruh gaya terhadap pergerakan kelereng. (ii) Mendiskusikan hubungan antara energi kinetik pada kelereng dan pergerakan kelereng. (iii) Mendiskusikan pengaruh massa kelereng terhadap energi kinetik pada kelereng. (d) Mengasosiasikan Menuliskan serta menyimpulkan hasil pengamatan yang berhubungan dengan energi kinetik. (e) Mengomunikasikan Menuliskan seluruh hasil pengamatan dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Alternatif peralatan jika tidak terdapat kelereng dapat diganti dengan batu kecil. Melalui kegiatan ini, guru membantu siswa dalam memahami hubungan antara energi kinetik, massa, dan kecepatan benda. Guru dapat menilai siswa melalui sikap kerja sama dan keaktifan serta pemahamannya tentang energi kinetik.

(3)

c)

c.

Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Gravitasi. Guru meminta siswa untuk saling bekerja sama dan aktif dalam melakukan kegiatan tersebut. (a) Mengamati Mengamati pergerakan kelereng yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu untuk mengetahui konsep energi potensial gravitasi. (b) Menanya Menanyakan pengaruh massa serta ketinggian kelereng terhadap energi potensial kelereng. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan pengaruh massa serta ketinggian kelereng terhadap energi potensial kelereng. (d) Mengasosiasikan Menulis serta menyimpulkan hasil pengamatan yang berhubungan dengan energi potensial. (e) Mengomunikasikan Menulis seluruh hasil pengamatan dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Alternatif peralatan jika tidak terdapat kelereng diganti dengan batu kecil. Hal yang akan diperoleh melalui kegiatan ini berupa pengaruh massa dan ketinggian terhadap energi potensial gravitasi. Guru dapat menilai siswa melalui sikap bekerja sama, keaktifan, dan pemahaman terhadap energi potensial gravitasi. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah dipelajari bersama. Guru meminta siswa untuk mempelajari energi potensial pada pegas untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Usaha Bernilai Positif, Negatif, dan Nol Ketika siswa mendorong meja hingga bergeser, kegiatan tersebut menunjukkan usaha bernilai positif. Hal ini disebabkan arah pergerakan benda searah dengan gaya yang bekerja. Sementara itu, jika bola digelindingkan di pasir, bola akan melambat sehingga bola berhenti. Bola berhenti diakibatkan adanya gaya gesek. Bola yang bergerak di atas pasir menunjukkan bentuk usaha bernilai negatif. Hal ini disebabkan arah pergerakan bola berlawanan dengan gaya. Adapun ketika siswa mendorong tembok sekuat tenaga, tembok tidak akan berpindah. Hal ini menunjukkan bahwa usaha bernilai nol. Usaha bernilai nol jika gaya yang diberikan pada benda tidak mengakibatkan benda berpindah atau gaya yang diberikan pada benda tegak lurus dengan arah perpindahan.

Buku Guru Fisika Kelas X

173

3.

2)

Mari Bereksplorasi: Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda pada saat bergerak. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatan benda. Ketika kelereng diam kemudian disentil, kelereng memiliki energi kinetik. Semakin besar gaya yang dilakukan pada kelereng, semakin besar energi kinetik kelereng. Sementara itu, semakin besar massa kelereng, semakin besar pula energi kinetik yang dimiliki oleh kelereng.

3)

Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Gravitasi Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki benda dan dipengaruhi oleh massa benda, percepatan gravitasi, dan posisi benda. Semakin besar massa yang dijatuhkan, semakin besar pula energi potensial yang dihasilkan dan ditandai semakin dalam lubang pada pasir. Sementara itu, semakin tinggi posisi benda yang dijatuhkan, semakin besar energi potensial yang dihasilkan dan ditandai semakin dalam lubang pada pasir.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pembelajaran pertemuan ketiga bertujuan untuk membahas tentang energi potensial pegas dan contoh permasalahan yang berhubungan dengan energi. Halhal yang harus disiapkan pada pertemuan ketiga berupa peralatan yang dibutuhkan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Pegas. Siapkan juga media presentasi yang dibutuhkan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pelajaran dengan mengulas kembali materi-materi yang diajarkan pada pertemuan sebelumnya. Selain itu, guru meminta mengumpulkan resume hasil kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Kinetik dan Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Gravitasi. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Pegas. Guru mengingatkan supaya siswa saling bekerja sama dan bersikap objektif dengan hasil yang diperoleh. (a) Mengamati Mengamati perubahan panjang pegas berdasarkan massa benda serta konstanta pegas untuk memahami konsep energi potensial pegas. (b) Menanya (i) Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi energi potensial pegas. (ii) Menanyakan perubahan panjang pegas yang terjadi jika massa beban diubah. (iii) Menanyakan perubahan panjang pegas yang terjadi jika konstanta pegas diubah.

174

Usaha dan Energi

c.

(c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi energi potensial pegas. (ii) Mendiskusikan perubahan panjang pegas yang terjadi jika massa berubah. (iii) Mendiskusikan perubahan panjang pegas yang terjadi jika konstanta pegas diubah. (d) Mengasosiasikan Mengolah hasil yang diperoleh dan menyimpulkan hasil pengamatan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan serta membuat laporan hasil pengamatan. Catatan: Model pembelajaran dapat diganti dengan inqury. Caranya dengan memberi pengantar siswa tentang pegas yang memiliki konstanta berbeda-beda. Guru memberi pertanyaan tentang hubungan konstanta pegas dengan energi potensialnya. Dari pertanyaan itu, siswa diminta untuk merancang kegiatan untuk mencari hubungan besaran tersebut. (2) Guru mengajak siswa untuk mendiskusikan contoh persoalan dan soal Review subbab A. (3) Guru mengajak siswa untuk berpikir untuk kegiatan Bertindak Kreatif pada subab A. (4) Guru memberitahukan kepada siswa untuk mencoba tugas Review subbab A dan dibahas di kelas. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah dipelajari. Guru menginformasikan kepada siswa adanya Tugas Proyek yang dikumpulkan dan dibahas pada pertemuan keenam. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Energi Potensial Pegas Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki benda karena sifat elastis pegas. Energi potensial pegas dipengaruhi oleh konstanta pegas, perubahan panjang, dan massa benda yang menggantung pada pegas. Ketika massa yang menggantung pada pegas semakin besar, perubahan panjang pegas semakin besar. Adapun jika konstanta pegas yang digunakan lebih besar, perubahan panjang pada pegas akan semakin kecil. 2) Review Subbab A 1. Ep = 1,764 × 10–2 joule 2. W = 284,4 joule 3. W = 41,5 joule 3)

Bertindak Kreatif Alat yang digunakan untuk memudahkan melakukan usaha disebut pesawat sederhana. Jenis pesawat sederhana antara lain tuas, bidang miring, katrol, dan roda bergandar. Adapun contoh penerapan dalam kehidupan sehari-hari yaitu pemanfaatan katrol untuk mengambil air.

Buku Guru Fisika Kelas X

175

4.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pertemuan keempat bertujuan mempelajari hubungan antara usaha dan energi. Hal-hal yang harus disiapkan oleh guru berupa peralatanperalatan yang dibutuhkan dalam kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Usaha dan Energi. Selain itu, guru mempelajari materi hubungan antara usaha dan energi sehingga dapat didiskusikan bersama dengan seluruh siswa. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pelajaran dengan menjelaskan tujuan pembelajaran. Guru menjelaskan secara singkat kegiatan yang akan dilakukan dalam pertemuan ini. b)

Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Usaha dan Energi. Guru meminta siswa untuk bekerja sama sehingga mengetahui hubungan antara usaha dan energi. (a) Mengamati Mengamati hubungan antara usaha dan energi yang terjadi pada pergerakan bola yang dijatuhkan dari atas dan kelereng yang disentil. (b) Menanya (i) Menanyakan energi yang memengaruhi pergerakan bola yang mengenai plastisin. (ii) Menanyakan energi yang memengaruhi pergerakan kelereng yang menumbuk kelereng lain. (iii) Menanyakan hubungan antara usaha dan energi. (c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan energi yang memengaruhi pergerakan bola. (ii) Mendiskusikan energi yang memengaruhi pergerakan kelereng. (iii) Mendiskusikan hubungan antara usaha dan energi. (d) Mengasosiasikan Mengumpulkan hasil diskusi sehingga mengetahui hubungan antara usaha dan energi. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan serta menuliskan laporan hasil pengamatan hubungan antara usaha dan energi. Catatan: Hal yang akan diperoleh dari kegiatan ini yaitu siswa mengetahui hubungan antara usaha dan energi. Guru akan mendapatkan laporan hasil pengamatan siswa sehingga dapat digunakan untuk sistem penilaiannya. Selain itu, guru menilai siswa melalui keaktifan, sikap bekerja sama, serta wawasannya terhadap hubungan usaha dan energi.

176

Usaha dan Energi

(2) Guru mengajak siswa berdiskusi tentang hubungan antara usaha dan energi kinetik serta hubungan antara usaha dan enegi potensial. (3) Guru mengajak siswa untuk berdiskusi tentang Bertindak Kreatif dan Review subbab B. c)

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Usaha dan Energi Energi diperlukan dalam melakukan usaha. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa usaha merupakan perubahan energi. Bola yang dijatuhkan dari suatu ketinggian kemudian mengenai plastisin menunjukkan adanya usaha yang ditandai perubahan energi potensial. Hal ini dibuktikan dengan perubahan bentuk plastisin. Sementara itu, kelereng yang disentil dan mengakibatkan kelereng lain bergerak menunjukkan usaha yang diakibatkan perubahan kinetik. 2) Bertindak Kreatif Jalan di perbukitan dibuat berputar-putar dan naik perlahan disebabkan gaya yang dibutuhkan untuk mencapai puncak menjadi kecil. Hal itu akan memudahkan kendaraan mencapai ke atas bukit. Sementara itu, jika jalan dibuat lurus menanjak, gaya yang diperlukan semakin besar dan menyusahkan kendaraan untuk mencapai puncak. Adapun contoh penerapan hubungan usaha dan energi berupa seseorang mendorong kotak pada bidang miring yang menunjukkan usaha memindahkan benda dengan menerapkan perubahan energi potensial dan energi kinetik. Contoh peralatan yang dapat dibuat oleh siswa seperti pemanfaatan katrol. 3)

5.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan. Guru memberikan tugas kepada siswa untuk membaca materi tentang hubungan antara usaha dan energi.

Review Subbab B 1. 19,6 joule 2. 6,25 joule 3. 750 N

Pertemuan V ( 2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan kelima bertujuan menjelaskan hukum Kekekalan Energi Mekanik. Dalam menjelaskan hukum Kekekalan Energi Mekanik dapat dilakukan dengan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada peristiwa benda jatuh bebas. Adapun halhal yang perlu disiapkan berupa peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi dan materi hukum Kekekalan Energi Mekanik beserta penerapannya. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning

2)

Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi

Buku Guru Fisika Kelas X

177

3)

178

Usaha dan Energi

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kepada siswa tentang kesulitan yang dialami saat mempelajari pertemuan sebelumnya. Selanjutnya, guru memulai pertemuan dengan menjelaskan tujuan pembelajaran dan indikator yang akan dicapai pada bab ini. b)

Kegiatan Isi (1) Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Guru meminta siswa untuk saling bekerja sama serta objektif dalam menentukan hasilnya. (a) Mengamati Mengamati pergerakan bola di atas bidang miring sehingga mengetahui prinsip hukum Kekekalan Energi Mekanik pada bola. (b) Menanya (i) Menanyakan energi yang terjadi pada bola yang bergerak di atas bidang miring. (ii) Menanyakan hukum Kekekalan Energi maknik yang terjadi pada bola. (c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan energi yang terjadi pada bola yang bergerak di atas bidang miring sehingga mengetahui energi yang memengaruhi di setiap posisi. (ii) Mendiskusikan hukum Kekekalan Energi maknik yang terjadi pada bola. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi sehingga mengetahui prinsip hukum Kekekalan Energi Mekanik pada bola. (e) Mengomunikasikan Menuliskan laporan hasil pengamatan dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Model diganti inquiry dengan cara siswa diminta mengamati peristiwa yang menurut mereka dapat dijadikan contoh dalam hukum Kekekalan Energi Mekanik kemudian menganalisis dan menuliskan kesimpulannya. (2) Guru mengajak siswa berdiskusi tentang hukum Kekekalan Energi Mekanik terutama pada peristiwa benda jatuh bebas.

c)

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah disampaikan dan mengingatkan siswa untuk mencoba kegiatan Tugas Mandiri: Menganalisis Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada peristiwa sehari-hari dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Selain itu, guru juga mengingatkan bahwa batas akhir penyelesaikan Tugas Proyek dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

c.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Hukum Kekekalan Energi Mekanik Pada bidang miring berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik. Ketika bola berada di posisi tertinggi bidang miring, energi kinetiknya minimal, sedangkan energi potensialnya maksimal. Sementara itu, ketika bola berada di posisi dasar bidang miring, bola memiliki energi kinetik maksimal dan energi potensialnya minimal. Jadi, jika dituliskan dengan bentuk hukum Kekekalan Energi Mekanik sebagai berikut.

EM = EM puncak dasar = Ep Epmaksimal + Ek + Ekmaksimal minimal minimal 6.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pertemuan keenam bertujuan untuk menjelaskan penerapan hukum Kekekalan Energi Mekanik dalam kehidupan sehari-hari. Dalam pertemuan ini, guru memberikan contoh penerapan hukum Kekekalan Energi melalui berbagai persoalan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2)

Metode Pembelajaran: Proyek, Diskusi, Tanya Jawab

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan menjelaskan tujuan pembelajaran. Kegiatan selanjutnya, guru meminta siswa untuk mengumpulkan resume kegiatan Tugas Mandiri berupa hukum Kekekalan Energi Mekanik. Guru meminta beberapa siswa mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Guru meminta siswa untuk aktif dalam berdiskusi. b)

c)

Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa mempresentasikan hasil Tugas Proyek. Guru meminta siswa untuk aktif dan santun ketika berdiskusi. (2) Guru mengajak siswa membahas Bertindak Kreatif subbab C dan Tautan. (3) Guru berdiskusi dengan siswa untuk mempelajari contoh soal dan Review Subbab C. (4) Guru mengajak siswa membahas soal Evaluasi. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi pelajaran yang telah diajarkan dan mengarahkan kepada siswa untuk selalu bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas nikmat berupa energi. Guru memberitahukan kepada siswa bahwa pertemuan selanjutnya digunakan untuk ulangan harian. Dalam mempersiapkan ulangan harian, siswa dapat mencoba kegiatan evaluasi.

Buku Guru Fisika Kelas X

179

c.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri a) Gerak Parabola Pada gerak parabola, benda memiliki energi kinetik maksimum, dan energi potensial benda bernilai minimum. Di titik B, energi kinetik benda berkurang dari semula, sedang-

B A Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 9.1 Gerak Parabola

C

b)

c)

180

Usaha dan Energi

kan energi potensial benda bertambah. Adapun di titik C, energi kinetik benda bernilai maksimum, sedangkan energi potensial benda minimum. Gerak Roller Coaster Pada gambar di samping ditunjukkan lintasan roller A coaster. Ketika roller coaster di titik A, roller coaster memiliki C energi potensial maksimum, sedangkan energi kinetik roller coaster bernilai minimum. Pada B saat roller coaster di titik B, Sumber: Dokumen Penerbit roller coaster memiliki energi potensial maksimum, Gambar 9.2 Gerak Roller Coaster sedangkan energi kinetik bernilai minimum. Sementara itu, ketika roller coaster di titik C, energi potensial roller coaster bertambah dan energi kinetik roller coaster berkurang. Gerak Bandul Matematis Pada gambar di samping ditunjukkan gambar bandul matematis. Ketika bandul disimpangkan di titik A, bandul akan memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetik minimum. Ketika bandul berada di titik B, tali bandul lurus vertikal ke bawah sehingga C energi potensial minimum dan A energi kinetik maksimum. B Selanjutnya, bandul berada di Sumber: Dokumen Penerbit titik C, bandul memiliki energi Gambar 9.3 Bandul Matematis potensial akan bernilai maksimum dan energi kinetik minimum.

d) Gerak Pemain Ski Es

A

B C Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 9.4 Gerak pemain ski es

Gambar di atas menunjukkan gambar pemain ski es yang meluncur dari titik A–C. Pada puncak bukit es, pemain ski es memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetik minimum. Ketika pemain ski es meluncur ke bawah, energi potensial menurun dan energi kinetik meningkat. Selanjutnya pemain ski es berada di titik terendah, energi potensial minimum dan energi kinetiknya maksimum. 2)

Tugas Proyek Kincir yang bilah-bilahya terkena air mengalir, kincir akan berputar. Kincir yang berputar merupakan contoh energi kinetik. Jika kincir terhubung dengan dinamo sehingga dinamo mengalami pergerakan akan dihasilkan energi listrik. Ketika dinamo dihubungkan dengan multimeter akan ditunjukkan pergerakan jarum multimeter yang berpindah dari posisi semula.

3)

Review Subbab C 1. 2. 3.

1, 4 10 m/s

75 joule 17,4 joule

4)

Bertindak Kreatif Ketinggian awal roller coaster minimal 2,5 jari-jari lintasan lingkaran vertikalnya. Hal ini terjadi akibat pengaruh hukum Kekekalan Energi Mekanik. Jika ketinggian awal 2,5 jari-jari lintasan lingkaran, energi kinetik pada saat di posisi tertinggi jari-jari lingkaran bernilai maksimal sehingga dapat berputar penuh. Adapun orang yang bermain ski es, memilih pegunungan yang tinggi dan dimulai dari atas disebabkan ketika posisi menurun, pemain ski es nilai energi kinetiknya bertambah.

5)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. c 2. d 3. e 4. a 5. c

6. 7. 8. 9. 10.

c b e d e

Buku Guru Fisika Kelas X

181

B.

Uraian 1. E M = EM A

B

E p + E k = Ep + Ek A A B B E k = 0 + Ek B B EM = E M = mgR A

Benda bergerak dari B ke C W = ΔEk W = E k – Ek akhir

awal

–fs = E k C– E kB –fs = 0 – mgR fs = mgR (1 N)(0,25) = (1 × 10–1 kg)(10 m/s2)R R = 0,25 m Jadi, jari-jari bidang lengkung adalah 0,25 m. 3.

Pada titik A ΣF =

A

2

mv R mvA2

T+w = R Supaya dapat berputar, nilai T adalah nol, berarti persamaan di atas menjadi: mvA2

w= R vA2 = gR Laju bandul di titik terendah EM = E M A B E p + E k = Ep + Ek A

mghA +

1 2

2gR +

A

B

mvA2 = mghB + 1 2

gR =

1 2

B

1 2

mvB2

vB2

vB = 5 gR vB = 5(10 m/s2 )(0, 5 m) vB = 5 m/s Jadi, laju di titik terendah sebesar 5 m/s.

182

Usaha dan Energi

v B

5.

w = ΔEk Fs = E k

akhir

–(f + w sin θ) s = 0 – Ek

– Ek

awal

(μ w cos θ + w sin θ) s =

awal

1

2

mv 2 μ gs cos θ + gs sin θ = A

μk gs

h

1 2 v 2

=

1 2

v2

μkgl + gh =

1 2

v2

s

+ gs

s

θ

f θ

w

v = 2( μk gl + gh) Jadi, kecepatan minimum agar mobil mencapai puncak adalah 2( μk gl + gh) . 7.

w = ΔEk Fs = E k – Ek akhir

awal

–(f + w)h = 0 – Ek awal (f + w)h = E kawal

1

(f + w)h =

2

2

mv 2( f + w)

h=

m(2v0 2 )

= = =

mv2

2( f + mg) 2mv0 2

f

m( g + m ) 2v0 2 f

g(1 + m )

Jadi, tinggi maksimum bola yang dilemparkan adalah 9.

Ep =

−GMm R1

Ep1 =

−(6, 37 × 10 − )(6, 0 × 10 ) 6 (75) (6, 37 × 10 )

1

11

2

2v0 f . g(1 + m )

24

Ep = –4,73 × 109 joule 1

Ep = 2

−GMm R2

Buku Guru Fisika Kelas X

183

24

Ep = 2

−(6, 37 × 10 −11 )(6, 0 × 10 ) (75) 6 (9, 55 × 10 )

Ep = –3,16 × 109 joule 2

W = ΔEp W = Ep – Ep 2

1

W = –3,16 × 109 joule – (–4,73 × 109 joule) W = 1,57 × 109 joule Jadi, usaha yang terjadi pada satelit sebesar 1,57 × 109 joule.

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek Proyek ini merupakan aplikasi ilmu yang telah siswa pelajari berupa usaha dan energi. Dalam proyek ini, siswa merancang peralatan sederhana menyerupai pembangkit listrik tenaga air. Tugas proyek ini menuntut kreativitas dan inovasi siswa dalam mengerjakan proyek yang berhubungan dengan energi.

2.

Latar Belakang Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan melainkan mengalami perubahan bentuk. Pembangkit listrik tenaga air menerapkan perubahan energi kinetik melalui pergerakan air dan diubah menjadi energi listrik.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai berupa proses pengerjaan yang disajikan dalam laporan pengamatan sehingga siswa memahami adanya perubahan energi dan hukum Kekekalan Energi. Selain itu, juga produk berupa prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Air.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan di luar jam pelajaran secara berkelompok. Guru memantau perkembangan tugas proyek di setiap akhir pembelajaran supaya berjalan dengan lancar. Tekankan kepada siswa untuk saling bekerja sama dalam mengerjakan Tugas Proyek.

I. Program Remedial dan Pengayaan 1.

184

Remedial Jika terdapat siswa yang memiliki nilai kurang dari KKM, guru wajib membuat program remedial. Program remedial yang diprogramkan berupa pembelajaran kelompok dengan tutor sebaya, pembuatan rangkuman materi, dan pembuatan makalah. Belajar kelompok dengan tutor sebaya diharapkan memudahkan siswa untuk berdiskusi tentang hal-hal yang tidak dimengerti. Pembuatan rangkuman materi berguna untuk mengulas materi yang telah diajarkan. Adapun pembuatan makalah berguna untuk menambah wawasan siswa. Sementara itu, siswa yang sudah memenuhi KKM dapat mempelajari materi pengayaan pada uraian berikut.

Usaha dan Energi

2.

Pengayaan Helikopter menolong seorang korban banjir. Helikopter berada pada ketinggian 2L menurunkan tangga tali untuk membantu korban banjir. Korban memanjat tangga tali dengan percepatan ax relatif terhadap tangga tali. Helikopter diam di tempat dan menarik tangga tali dengan percepatan ay. Jika massa tali diabaikan, massa korban m, percepatan gravitasi g, dan anggap tali diam saat korban mulai memanjat, hitunglah usaha korban untuk naik ke helikopter dalam m, g, ax, ay, dan L! Penyelesaian: Percepatan orang: aorang = ax + ay Waktu yang dibutuhkan orang untuk memanjat: s = v0 + 2L = (0)t + 2L =

1 (a 2 x

1

2 1 2

at2 (ax + ay)t2

+ ay)t2

t2 =

4L (ax + ay )

Jika helikopter diam dan percepatan orang memanjat ax, panjang tali yang dipanjat orang adalah: s=

v0t +

1 2 at 2 1 ⎛ 4L ⎞ a ⎜ +a ⎜ 2 x x y ⎠ a ⎝

s1 =

0(t) +

s1 =

ax 2L ax + ay

Usaha korban untuk naik ke helikopter: ΣF = ma F – w = m(ax + ay) F = w + m(ax + ay) F = mg + m(ax + ay) F = m(g + ax + ay) w = ∫ F dy =

s1

∫ m(g + ax + ay) dy

0

= m(g + ax + ay)(s1 – 0) = m(g + ax + ay)(s1) = m(g + ax + ay)⎛⎜ ⎝

ax ⎞ 2L ax + ay⎜ ⎠

Buku Guru Fisika Kelas X

185

J. Penilaian Tabel 9.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

2.

KD 3.9 dan KD 4.9

Format Penilaian

3.

KD 3.9

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

K. Rangkuman 1.

2. 3. 4.

186

Usaha dan energi merupakan besaran fisika yang mempelajari kegiatan seharihari. Pembelajaran yang cocok untuk mempelajarinya adalah problem based learning. Melalui berbagai permasalahan yang disajikan oleh guru, siswa terlatih berpikir kritis dan mengagumi hasil ciptaan Tuhan berupa energi dan usaha. Pembelajaran usaha dan energi membutuhkan praktik di laboratorium sehingga dengan menggunakan model inquiry, siswa mengetahui dengan mempraktikkannya secara langsung untuk mengetahui nilai dari usaha. Pembelajaran usaha dan energi dapat dipelajari siswa dengan kegiatan eksplorasi sehingga siswa dan guru dapat mendiskusikan bersama-sama untuk membahas tentang usaha dan energi. Siswa harus dapat menganalisis hukum Kekekalan Energi Mekanik yang diterapkan dalam berbagai kejadian dalam kehidupan sehari-hari.

Usaha dan Energi

Materi yang Dipelajari • •

Momentum dan Impuls Tumbukan

Menyelidiki Konsep Momentum dan Impuls

•

Menyelidiki momentum benda bergerak. • Mendeskripsikan hukum Kekekalan Momentum. • Mendeskripsikan teorema momentum impuls. • Menyelidiki timbulnya gaya dorong pada roket. • Mendiskusikan hukum II Newton dalam bentuk momentum. • Mendiskripsikan penerapan momentum dan impuls dalam kegiatan olahraga.

Mendeskripsikan Jenis-Jenis Tumbukan

• • • • • •

Menyelidiki sifat-sifat tumbukan. Menyelidiki dan mendeskripsikan tumbukan lenting sempurna. Mendeskripsikan tumbukan lenting sebagian. Mendeskripsikan tumbukan tidak lenting sama sekali. Mendiskusikan ayunan balistik untuk menghitung kecepatan peluru. Mendeskripsikan penerapan peristiwa tumbukan untuk mendesain bumper kendaraan.

Menerapkan konsep momentum dan impuls, serta hukum Kekekalan Momentum dalam kehidupan sehari-hari.

A. Pendahuluan Interaksi antara dua buah benda atau lebih pada gerak benda selalu melibatkan momentum dan impuls. Sebagai contoh ketika memukul bola biliar menggunakan stik dan terjadinya tumbukan antara bola biliar satu dengan lainnya. Saat memukul bola biliar, pemain memberikan gaya pada bola biliar melalui stik. Gaya tersebut bekerja pada bola dalam waktu yang singkat sehingga disebut gaya impulsif. Impuls yang diberikan pada bola mengubah momentumnya sehingga bola bergerak. Selanjutnya, bola putih mengenai bola lain dan terjadi tumbukan.

Buku Guru Fisika Kelas X

187

Konsep momentum dan impuls sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dengan memahami konsep momentum dan impuls, manusia dapat mendesain peralatan yang bermanfaat dan tidak membahayakan penggunanya. Sebagai contoh ketika mendesain helm, bagian dalam helm dilapisi spons atau gabus. Hal tersebut bertujuan memperlama kontak kepala dengan helm saat terjadi benturan sehingga gaya impulsif yang bekerja pada kepala tidak terlalu besar. Lain halnya saat mendesain palu. Palu terbuat dari besi yang keras sehingga saat digunakan untuk menancapkan paku, selang waktu kontak antara palu dengan paku menjadi semakin kecil. Akibatnya, gaya impulsif yang ditimbul- kan menjadi semakin besar. Banyak sekali manfaat momentum impuls dalam kehidupan. Anjurkan siswa agar menerapkan pengetahuan yang dimilikinya untuk mengembangkan teknologi sehingga bermanfaat untuk umat manusia. Tekankan siswa agar tidak memanfaatkan pengetahuan yang dimiliki untuk berbuat jahat atau merugikan orang lain karena tidak sesuai dengan ajaran agama yang dianut. Guru sebaiknya menggunakan model pembelajaran Discovery, Problem Based Learning, dan Project Based Learning dalam bab ini. Ajaklah siswa untuk berpikir kritis tentang peristiwa-peristiwa yang melibatkan momentum dan impuls. Mintalah siswa untuk menganalisis peristiwa-peristiwa tersebut sehingga diperoleh konsep momentum dan impuls serta persamaannya. Adapun proyek yang harus dikerjakan siswa yaitu membuat roket air sederhana. Dengan melakukan proyek tersebut, siswa akan memahami prinsip kerja roket yang sesungguhnya. Pada subbab tumbukan, siswa dilatih untuk menemukan jenis-jenis tumbukan secara mandiri melalui kegiatan eksplorasi. Dimensi sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu siswa dapat menerap- kan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati- hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif, dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. Tekankan kepada siswa agar selalu menghargai pendapat orang lain saat berdiskusi. Dalam pelaksanaan praktikum seringkali ditemukan kesalahan- kesalahan sehingga hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan yang diharapkan. Tekankan kepada siswa agar memiliki sikap teliti dan objektif dalam melakukan pengukuran sehingga data yang diperoleh akurat.

B. KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 10.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar 3.10 Menerapkan konsep momentum dan impuls, serta hukum Kekekalan Momentum dalam kehidupan sehari-hari.

188

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

•

Dicapai melalui pembelajaran di kelas dan di laboratorium pada saat membahas kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Review, Refleksi, dan Bertindak Kreatif.

Indikator Pencapaian • Memformulasikan konsep momentum dan impuls. • Menerapkan hukum Kekekalan Momentum dalam berbagai persoalan fisika. • Menjelaskan teorema mo- mentum impuls. • Menjelaskan hukum II Newton dalam bentuk momentum. • Menjelaskan timbulnya gaya dorong pada roket.

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian • Menyelidiki tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali.

4.10 Menyajikan hasil pengujian penerapan hukum Kekekalan Momentum, misalnya bola jatuh bebas ke lantai dan roket sederhana.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi di laboratorium dan Tugas Proyek.

• Mempresentasikan hasil kegiatan tentang sifatsifat tumbukan, yaitu pada bola yang dijatuhkan ke lantai dan tumbukan dua buah mobil mainan. • Mendesain, memodifikasi, dan mempresentasikan hasil proyek pembuatan roket air sederhana.

C. Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. memformulasikan konsep momentum dan impuls dalam berbagai peristiwa; 2. menerapkan hukum Kekekalan Momentum untuk menyelesaikan permasalahan fisika; 3. menerapkan teorema momentum dan impuls untuk menyelesaikan permasalahan fisika; 4. menjelaskan timbulnya gaya dorong pada roket dan menentukan nilainya; 5. menyelesaikan permasalahan tumbuhan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Konsep Momentum dan Impuls Tumbukan

E. Alat dan Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

2.

Alat dan Bahan a. Bola berbeda ukuran 2 buah b. Kardus 4 buah c. Balon berbeda ukuran 3 buah d. Bola bekel e. Bola kasti f. Mobil mainan listrik 2 buah Media Pembelajaran a. Animasi b. Perangkat komputer dan proyektor c. Gambar d. Benda-benda sekitar

Buku Guru Fisika Kelas X

189

3.

Sumber Belajar a. Fisika Mengungkap Fenomena Alam untuk Kelas XI SMA/MA, bab Momentum dan Impuls, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria b. Fisika Kelas XI untuk SMA/MA, bab Momentum dan Impuls, oleh Edi Istiyono c. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1, bab Momentum Linier dan Tumbukan, oleh Serway dan Jewet

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Discovery b. Problem Based Learning c. Project Based Learning d. Inquiry Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi e. Pemberian Tugas dan Resitasi

3.

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I ( 2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang konsep momentum. Siswa melakukan kegiatan eksplorasi secara berkelompok di laboratorium. Sebelum pembelajaran, guru sebaiknya mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan dalam kegiatan eksplorasi seperti dua bola berbeda ukuran dan empat buah kardus. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendiskusikan permainan biliar dan memberikan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam apersepsi di buku siswa. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Momentum Benda Bergerak secara berkelompok. Tujuan dari kegiatan ini untuk menunjukkan bahwa benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v memiliki momentum sebesar p = mv. Guru menyiapkan dua buah bola berbeda ukuran, misal bola kasti dan bola sepak, serta empat buah kardus kosong.

190

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

c)

c.

(1) Mengamati Mengamati perilaku benda yang memiliki massa berbeda dan bergerak dengan kecepatan bervariasi. Dalam percobaan siswa harus dapat menganalisis pengaruh kecepatan dan massa benda terhadap mmomentum yang dihasilkan. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (2) Menanya Menanyakan hubungan antarbesaran dalam kasus momentum. (3) Mengumpulkan Informasi Mengumpulkan informasi kemudian berhipotesis nilai momentum sebanding dengan massa dan kecepatan gaya. (4) Mengasosiasi Menganalisis setiap gejala untuk menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Siswa menyampaikan hasil pengamatannya di depan kelas. Guru menekankan kepada siswa supaya setiap siswa aktif dalam diskusi. Guru memberikan penilaian sikap dan keaktifan siswa. Catatan: Jika tidak ada bola yang dimaksud, alternatif bola yang digunakan bisa bola tenis dan bola bekel, serta menggunakan kardus bekas kemasan obat. Sikap yang dinilai dalam pertemuan ini antara lain kerja sama antaranggota kelompok, ketelitian dan kecermatan dalam melakukan percobaan, serta proses diskusi dan penyampaian gagasan siswa. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mempelajari momentum, impuls, dan tumbukan secara mandiri.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Momentum Benda Bergerak 1) Saat bola kecil bergerak dengan kecepatan lambat, bola akan segera berhenti setelah menumbuk tumpukan kardus. Setelah kecepatan bola diperbesar, momentum bola semakin bertambah. Hal ini dibuktikan dengan ada beberapa kardus yang roboh. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa momentum benda bergerak sebanding dengan kecepatannya. 2) Ketika bola besar dilemparkan dengan sedikit gaya, tumpukan kardus akan roboh. Beberapa kardus akan ikut terseret gerakan bola setelah bertumbukan. Hal ini membuktikan bahwa massa yang besar memberikan momentum yang besar pula. Dengan demikian, massa bola sebanding dengan momentum bola. 3) Momentum yaitu ukuran kesulitan suatu benda untuk dihentikan. Momentum benda merupakan hasil kali massa benda dan kecepatannya. Berdasarkan kegiatan tersebut, benda-benda yang bergerak selalu memiliki momentum. Momentum benda akan semakin besar ketika kecepatan benda semakin cepat. Semakin besar momentum suatu benda, benda semakin susah untuk dihentikan. Besaran lain yang memengaruhi momentum

Buku Guru Fisika Kelas X

191

benda yaitu massa benda. Benda yang bermassa besar akan memiliki momentum yang lebih besar daripada benda yang bermassa kecil ketika kedua benda bergerak dengan kecepatan yang sama. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan memberikan pemahaman kepada siswa tentang hukum Kekekalan Momentum. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi kelas tentang orang memanah. Guru memberikan pertanyaan-pertanyaan kepada siswa sehingga siswa berpikir kritis untuk menyelesaikan permasalahan orang memanah. b.

192

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi , Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengingatkan kembali konsep momentum pada pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas tentang orang memanah. Guru memberikan pertanyaan-pertanyaan untuk menentukan kecepatan pemanah terdorong ke belakang saat melepaskan anak panah. Siswa harus mampu memecahkan masalah atas pertanyaan yang diajukan guru. Guru dapat mengarahkan siswa untuk mengingat kembali materi momentum pada pembahasan sebelumnya. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (2) Guru membahas hasil diskusi siswa serta menjelaskan hukum Kekekalan Momentum pada peristiwa tersebut. (3) Guru meminta siswa menentukan kecepatan pemanah terdorong ke belakang menggunakan hukum Kekekalan Momentum kemudian membahasnya bersama siswa lainnya. (4) Guru memberikan pertanyaan tentang kemungkinan yang akan terjadi jika pemanah menembakkan anak panah dengan sudut elevasi tertentu. Guru meminta beberapa siswa menjawab pertanyaan tersebut dan menjelaskan pengaruh sudut elevasi terhadap kecepatan pemanah terdorong ke belakang. Selama proses diskusi berlangsung, guru mengamati keaktifan siswa dan memberikan penilaian sikap. (5) Guru memberikan contoh soal penerapan hukum Kekekalan Momentum. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Menyelidiki Gaya Dorong pada Roket untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga ini membahas impuls dan hukum II Newton dalam bentuk momentum. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi kelas. Guru membahas Tugas Mandiri: Menyelidiki Gaya Dorong pada Roket untuk menjelaskan hukum II Newton dalam bentuk momentum. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) b)

c)

c.

Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendiskusikan gaya impulsif yang bekerja pada saat pemain memukul bola biliar. Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas tentang teorema Impuls Momentum. Dalam melakukan diskusi, diperlukan sikap proaktif dan ingin tahu yang tinggi supaya siswa memahami konsep dengan benar dan mampu menerapkannya pada berbagai kasus. Untuk menguji pemahaman siswa, guru memberikan pertanyaanpertanyaan yang terdapat pada Bertindak Kreatif tentang aplikasi momentum impuls dalam kehidupan sehari-hari serta memberikan contoh soal tentang teorema Impuls Momentum beserta penyelesaiannya dengan melibatkan siswa sebagai penyumbang ide. (2) Guru meminta siswa mempresentasikan Tugas Mandiri: Menyelidiki Gaya Dorong pada Roket. Guru menyiapkan balon karet sebagai media demo bagi kelompok yang presentasi serta menyiapkan media presentasi berupa perangkat komputer dan proyektor. (3) Guru memimpin diskusi kelas membahas tugas tersebut dan mengelaborasikannya untuk menjelaskan hukum II Newton dalam bentuk momentum. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengerjakan soal-soal Review Subbab A.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Menyelidiki Gaya Dorong pada Roket Balon yang berukuran besar dapat menampung gas lebih banyak. Dengan demikian gaya dorong yang ditimbulkan semakin besar sehingga dapat menempuh jarak yang semakin tinggi. Timbulnya gaya dorong pada roket identik dengan timbulnya gaya dorong balon seperti kegiatan yang telah dilakukan. Pada kegiatan tersebut, massa sistem berubah sehingga momentumnya berubah.

Buku Guru Fisika Kelas X

193

Ketika jepitan pada mulut balon dibuka, udara di dalam balon keluar dengan cepat melalui mulut balon. Perubahan massa udara dalam balon tiap satuan waktu (

Δm Δt

) menyebabkan terjadinya perubahan momentum

2)

tiap satuan waktu ( Δmv = Δp ). Perubahan momentum tiap satuan waktu Δt Δt menyebabkan timbulnya gaya dorong pada balon. Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan teorema Impuls Momentum. Bertindak Kreatif Orang yang melakukan lompat jauh atau lompat tinggi selalu menekuk lututnya saat mendarat. Hal tersebut bertujuan untuk memperlama selang waktu kontak Δt. Sesaat sebelum menyentuh tanah, kelajuan pelompat sebesar – 2 gh . Perubahan momentum pelompat akan memberikan impuls pada kaki pelompat. Gaya impulsif yang dialami kaki pelompat sebesar F =

I Δt

=

Δp Δt

=

m 2 gh . Δt

Dengan memperlama selang waktu kontak, gaya

impulsif yang dialami pelompat akan semakin kecil. Jika pelompat mendarat dengan posisi lutut lurus, gaya impulsif rata-rata yang dialami menjadi sangat besar. Hal ini dapat mengakibatkan patah tulang pada kaki pelompat. 3)

4.

Pertemuan IV ( 2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa menyelidiki jenis-jenis tumbukan. Guru sebaiknya mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan sebelum pembelajaran. b.

194

Review Subbab A 1. 30.000 kg m/s 3. 0,125 m/s 5. 80 g

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan mendiskusikan tumbukantumbukan antarbenda dalam kehidupan sehari-hari. Guru menanyakan kepada siswa tentang jenis-jenis tumbukan untuk merangsang rasa ingin tahu siswa. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki SifatSifat Tumbukan secara berkelompok. Kegiatan ini bertujuan untuk menunjukkan kepada siswa tentang macam-macam tumbukan. Jenis tumbukan ini diidentifikasi dengan melihat perilaku kedua benda setelah terjadi tumbukan.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

(1) Mengamati Melakukan pengamatan sesuai prosedur jenis tumbukan yang terjadi antara bola dengan kardus dan antarmobil mainan. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. Alternatif: Media dapat diganti dengan video atau animasi. Setelah mengamati animasi, tanyakan kepada siswa tentang asumsi yang mereka dapat. (2) Menanya Menanyakan sifat-sifat tumbukan berdasarkan gejala yang diamati. (3) Mengumpulkan Informasi Mengumpulkan informasi yang berhubungan dengan sifat-sifat tumbukan. Kegiatan ini diharapkan siswa dapat berasumsi bahwa tumbukan ada tiga macam, yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tak lenting. (4) Mengasosiasi Menganalisis setiap gejala dan menyimpulkan sesuai dengan kegiatan yang dilakukan. Selama diskusi, guru mengamati keaktifan setiap siswa dan memberikan penilaian sikap. (5) Mengomunikasikan Mengumpulkan laporan kemudian guru memimpin diskusi kelas membahas tugas tersebut dan mengelaborasikannya untuk menjelaskan jenis-jenis tumbukan beserta sifatnya. Catatan: Guru dapat mengganti metode pembelajaran menjadi Inguiry. Guru meminta siswa menyiapkan alat dan bahan sendiri tentang jenis dan sifat-sifat tumbukan. Siswa secara mandiri melakukan percobaan, lalu mempresentasikan jenis-jenis dan sifat-sifat tumbukan. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa melakukan Tugas Mandiri: Menyelidiki Tumbukan Lenting Sempurna sebagai pekerjaan rumah.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Sifat-Sifat Tumbukan 1. Tumbukan antara bola bekel dengan lantai lebih lenting daripada tumbukan antara bola kasti dengan lantai. Hal ini dibuktikan dengan jumlah pantulan bola bekel lebih banyak daripada jumlah pantulan bola kasti. Adapun jenis tumbukan kedua bola tersebut termasuk tumbukan lenting sebagian. 2. Apabila kedua mobil bergerak bersama-sama dengan kecepatan yang sama setelah bertumbukan, jenis tumbukan yang terjadi yaitu tumbukan tidak lenting sama sekali.

Buku Guru Fisika Kelas X

195

3.

Energi kinetik bola bekel dan bola kasti berkurang setelah bertumbukan. Hal ini dibuktikan dengan ketinggian pantul kedua bola semakin lama semakin rendah dan akhirnya berhenti memantul.

4. Ada kemungkinan energi kinetik benda yang bertumbukan tidak berubah. Hal ini terjadi apabila tumbukan yang terjadi lenting sempurna. Tumbukan antaratom gas dan tumbukan antarpartikel atomik termasuk tumbukan lenting sempurna. 5. Dengan demikian, jenis-jenis tumbukan antara lain tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali. 5.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima membahas tumbukan lenting sempurna dengan lebih rinci. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi kelas. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengingatkan kembali jenis-jenis tumbukan pada pertemuan sebelumnya. b)

c)

c.

Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas tentang hukum Kekekalan Energi dan hukum Kekekalan Momentum yang berlaku pada tumbukan lenting sempurna. Diskusi kelas berupa pematangan konsep tentang tumbukan lenting sempurna. Pembahasan dapat diperjelas dengan memberikan contoh kasus pada permainan biliar, karambol, bisa juga tumbukan dua bola bekel yang bergerak mendekat dengan arah berlawanan. (2) Guru membahas Tugas Mandiri: Menyelidiki Tumbukan Lenting Sempurna. Guru memberi tambahan penjelasan keterkaitan hukum Kekekalan Momentum dalam kasus tumbukan lenting sempurna. Penjelasan dilanjutkan dengan pembahasan tumbukan lenting sebagian. Guru menanyakan koefisien restitusi pada tiap-tiap jenis tumbukan. (3) Guru memberikan contoh soal tumbukan lenting sempurna. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa mengerjakan Review subbab B sebagai pekerjaan rumah.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Menyelidiki Tumbukan Lenting Sempurna 1. Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum Kekekalan

Momen- tum dan hukum Kekekalan Energi Kinetik.

196

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

Hukum Kekekalan Momentum: m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ m1(v1 – v1′) = m2(v2′ – v2)

Hukum Kekekalan Energi Kinetik:

. . . . (1)

1 2

1

m1v12 +

2

m2v22 =

1 2

m1v1′2 +

1 2

m2v2′2

m1(v12 – v1′2) = m2(v2′2 – v22) m1(v1 + v1′)(v1 – v1′) = m2(v2′ + v2)(v2′ – v2) . . . . (2)

Persamaan (2) dibagi dengan persamaan (1): m1(v1 + v1′)(v1 – v1′) = m2(v2′ + v2)(v2′ – v2) m1(v1 – v1′) = m2(v2′ – v2) ––––––––––––––––––––––––––––––––––– : (v1 + v1′) = (v2′ + v2) v1 – v2 = –(v1′ – v2′) Δv = –Δv′ Koefisien restitusi: ′

e = – Δv = – Δv

2.

Δv′ −Δv′

=1

Kedua bola identik sehingga m1 = m2 = m v2 = 0

v1 = v

Gambar 10.1 Sebelum tumbukan v1′ = 0

v2′ = v

Gambar 10.2 Setelah tumbukan

p awal = mv1 + mv2

p

= mv + m(0) = mv

Ek

awal

=

=

=

1 mv12 2 1 2

2 mv

1

2

2 mv

1 2

+

+

1 2

mv22

m(0)2

akhir

Ek

akhir

= mv1′ + mv2′

= mv + m(0) = mv

= mv12 + mv2′2 =

1 2

=

m(0)2 +

1

2 mv 2

1

2 mv 2 Pada tumbukan tersebut momentum awal sistem sama dengan momentum akhir setelah tumbukan. Begitu pula dengan energi kinetik sistem sebelum tumbukan sama dengan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan demikian, tumbukan tersebut termasuk tumbukan lenting sempurna.

Buku Guru Fisika Kelas X

197

2)

Review Subbab B 1. 0,8 3. 1.001 m/s 5.

6.

vA = – 5 m/s, vB = 10 m/s 3

Pertemuan VI ( 2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar

3

b.

Pertemuan keenam membahas tumbukan tidak lenting sama sekali dan aplikasinya pada ayunan balistik. Kegiatan pembelajaran dilakukan di dalam kelas. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengingatkan kembali jenis-jenis tumbukan pada pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas tentang tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali. Guru menanyakan kecepatan benda jatuh saat menyentuh tanah. Guru menanyakan hubungan antara kecepatan benda dan ketinggian maksimum pantulan bola untuk mengetahui koefisien restitusi pada bola yang memantul. (2) Guru menjelaskan tumbukan tidak lenting sama sekali, lalu guru menanyakan cara mengukur kecepatan peluru. (3) Siswa mendiskusikan aplikasi tumbukan tidak lenting sama sekali pada ayunan balistik. c)

c.

198

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, mengingatkan siswa untuk mempersiapkan Tugas Proyek yang harus dipresentasikan pada pertemuan selanjutnya. Guru melakukan refleksi pembelajaran, lalu meminta siswa mengerjakan soal-soal Evaluasi.

Kunci Jawaban Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 6. 2. e 7. 3. a 8. 4. d 9. 5. b 10.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

e d c c b

B.

Uraian 1.

msvs′ + mpvp′ = msvs + mpvp (5 kg)vs′ + (0,01 kg)(200 m/s) = (5 kg)(0) + (0,01 kg) (0) (5 kg) vs′ + 2 kg m/s = 0 (5 kg) vs′ = –2 kg m/s v s′ = –

2 5

m/s

v s ′ = –0,4 m/s Jadi, senapan bergerak ke belakang dengan kecepatan 0,4 m/s. 3.

h2 h1

e = h

e2 = h1 =

2

h1 h2 2 e1

0, 5

m = 10,3 meter = Jadi, tinggi pohon kelapa 10,3 meter.

5.

(0, 5 m) 2 (0, 22)

=

0, 0484

I = F Δt = m Δv = 0,25 kg (v2 – v1) = 0,25 kg (0 – 8 m/s) = –2 kg m/s = –2 Ns Jadi, besar impuls yang terjadi sebesar 2 Ns.

7.

p 1 = p2 mgvg + mdvd = (mg + md) v ′ (0,5 kg)(20 m/s) + (0,2 kg)(0 m/s) = (0,5 + 0,2) kg v′ 10 kg m/s = (0,7 kg) v′ v′=

10 kg m/s 0, 7 kg

= 14,3 m/s Jadi, kecepatan kedua benda setelah tumbukan 14,3 m/s. 9.

e= – 0,8 = –

v′ v v′ 5 m/s

v ′ = –4 m/s Tanda negatif artinya kecepatan bola berlawanan arah dengan kecepatan awal. Jadi, kecepatan pantulan bola sebesar 4 m/s.

Buku Guru Fisika Kelas X

199

7.

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempresentasikan Tugas Proyek tentang roket air sederhana. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Proyek, Diskusi, dan Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta setiap kelompok untuk mempersiapkan proyek yang akan mereka presentasikan. Guru menjelaskan langkah-langkah presentasi. b)

c)

Kegiatan Inti Siswa mempresentasikan hasil kerja berupa roket air sederhana. Guru memberikan kesempatan kepada siswa lain untuk mengajukan pertanyaan-pertanyaan mengenai proyek yang dipresentasikan. Guru melakukan penilaian proyek. Kegiatan Penutup Guru memberikan penghargaan kepada tiap-tiap kelompok yang telah melaksanakan proyek dengan baik.

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek

200

1.

Isi Proyek Tugas proyek ini berisi pembuatan roket air sederhana. Siswa diminta untuk mendesain dan membuat roket air sederhana secara berkelompok.

2.

Latar Belakang Berdasarkan hukum III Newton, prinsip kerja roket berdasarkan gaya aksireaksi. Roket memberikan gaya dorong berupa semburan gas, selanjutnya gas tersebut memberikan gaya reaksi ke roket. Tugas proyek ini bertujuan agar siswa memahami timbulnya gaya dorong roket tersebut.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Setelah melakukan tugas proyek ini, siswa diharapkan dapat memahami timbulnya gaya dorong pada roket sebenarnya. Semakin banyak semburan yang dikeluarkan, perubahan momentum pada roket semakin besar. Akibatnya, gaya dorong yang ditimbulkan juga semakin besar.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan siswa secara berkelompok di luar jam pelajaran. Anjurkan siswa agar mengembangkan kreativitas dan inovasinya sehingga menghasilkan roket air yang memuaskan. Berikan bimbingan kepada siswa secara rutin saat mengerjakan proyek dan tekankan siswa agar saling bekerja sama saat mengerjakan proyek.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

I. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Pada akhir bab, siswa diberi ulangan harian. Hasil tes dianalisis untuk mengetahui tingkat ketercapaian KKM dan mengidentifikasi indikator-indikator yang belum dikuasai siswa. Bagi siswa yang belum mencapai KKM diberikan program remedial yaitu mempelajari materi yang belum dikuasai dengan bimbingan guru. Pelaksanaan remedial dilakukan di luar jam pelajaran, misalnya 30 menit setelah jam sekolah selesai.

2.

Pengayaan Bagi siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan yaitu pemberian tugas yang lebih menantang. Pelaksanaan pengayaan dan remedial dilaksanakan dalam waktu yang bersamaan. Materi Pengayaan Perhatikan peralatan inovatif yang menerapkan konsep hukum Kekekalan Momentum dan hukum Kekekalan Energi

Kinetik pada Gambar 10.3. Alat tersebut terdiri atas lima buah bola keras dan identik yang digantung dengan tali sama panjang.

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik Serway Jewet

Gambar 10.3 Peralatan inovatif hukum Kekekalan Momentum

Perhatikan Gambar 10.4a dan b. Ketika bola 1 ditarik dan dilepaskan (gambar a), terjadi tumbukan mendekati lenting sempurna sehingga bola 5 akan bergerak (gambar b). Jika bola 1 dan 2 ditarik dan dilepaskan, bola 4 dan 5 yang akan bergerak dan seterusnya.

1

v

3

2

4

5

(a)

1

2

3

4

5

v

(b)

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 10.4 a . Bola 1 dilepas dengan kecepatan v b. Bola 5 bergerak dengan kecepatan v

Buku Guru Fisika Kelas X

201

Dengan menerapkan hukum Kekekalan Momentum dan hukum Kekekalan Energi Kinetik, diskusikan pertanyaan berikut bersama kelompok Anda dengan santun.

1

v

3 4

2

5

1

2

(a)

4

3

5

1 2

v

(b)

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 10.5 a . Bola 1 dilepas dengan kecepatan v b. Bola 4 dan 5 bergerak dengan kecepatan

1. 2.

1 2

v

Mungkinkah ketika bola 1 dilepaskan, maka bola 4 dan 5 akan bergerak dengan kelajuan setengah dari kelajuan bola 1 seperti Gambar 10.5a dan b? Bayangkan jika bola 4 dan 5 direkatkan sehingga tidak dapat terpisah dan harus bergerak bersama. a. Berapakah kelajuan bola 4 dan 5 setelah bertumbukan apabila bola 1 berhenti setelah menumbuk bola 2? b. Berapakah kelajuan tiap-tiap bola jika bola 1 memantul kembali setelah bertumbukan lenting sempurna?

Kunci Jawaban: 1. Momentum awal bola 1 = mv Momentum akhir bola 4 dan 5 = m(1 v) + m(1 v) = mv 2

2

Dengan demikian momentum sistem adalah konstan. Energi kinetik awal = Energi kinetik akhir = = =

1

2 1 2 1

mv2 1

1

2

2 1

m( v)2 + 2

8 mv 1 2 4

mv

+

m( 1 v)2 2

2 mv 8

Dengan demikian, energi kinetik sistem tidak kekal. Jadi, ketika bola 1 dilepaskan maka bola 4 dan 5 tidak mungkin bergerak dengan kelajuan energi

1 2

v karena energi kinetik sistem tidak kekal. Satu-satunya cara agar

kinetik sistem kekal yaitu satu bola harus bergerak ketika satu bola dilepaskan atau dua bola harus bergerak ketika dua bola dilepaskan.

202

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

2.

a.

Apabila bola 4 dan 5 direkatkan, bola 4 dan 5 harus bergerak dengan yang sama. Akibatnya, tumbukan yang terjadi bukanlah tumbukan lenting kecepatan sempurna karena kinetik sistem tidak kekal. Apabila bola 1 berhenti setelah menumbuk bola 2, hukum kekekalan momentum yang terjadi sebagai berikut. p awal = p akhir

mv = mv′ + mv′ v′=

1 2

v

Dengan demikian, kelajuan bola 4 dan 5 menjadi b.

1 2

v.

Apabila bola 1 memantul kembali setelah bertumbukan, hukum Kekekalan Momentum yaitu: p awal = p akhir

mv = mv1′ + 2mv4.5

Hukum Kekekalan Energi Kinetik:

. . . 1)

E

k awal

= Ek

1 2

mv 2 =

akhir

1 2

mv1′2 +

1 (2m)v4.52 2

. . . 2)

Dengan menggabungkan persamaan 1) dan 2) diperoleh: v4.5 = 2 v 3

J. Penilaian

v 1′ = – 1 v 3

Tabel 10.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Instrumen

Format Penilaian

1.

Kompetensi Sikap Spiritual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 4.10 dan KD 3.10

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.10

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

5.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Kegiatan

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

Buku Guru Fisika Kelas X

203

K. Rangkuman 1.

2. 3.

204

Pembelajaran bab momentum, impuls, dan tumbukan bertujuan agar siswa dapat mendeskripsikan momentum dan impuls, hukum Kekekalan Momentum, serta menerapakannya dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan momentum dan impuls dalam kehidupan akan memberikan manfaat bagi kehidupan manusia sesuai dengan ajaran agama yang dianut. Model pembelajaran yang digunakan yaitu discovery, problem based learning, dan project based learning. Sikap ilmiah yang diharapkan dimiliki siswa yaitu dapat menerapkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, dan inovatif) dalam melakukan percobaan dan berdiskusi. Selain itu, siswa diharapkan selalu menghargai pendapat orang lain dan sopan saat berdiskusi.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

Materi yang Dipelajari • Getaran Harmonis • Persamaan Gerak Harmonis

Mengenal Getaran Harmonis dan Besaran-Besaran yang Terkait

• Menjelaskan pengertian getaran harmonis. • Menjelaskan gerak dan besaran yang terkait dengan gerak harmonis pada bandul matematis dan pegas.

Menjelaskan Persamaan Getaran Harmonis

• •

Menjelaskan besaran yang me- mengaruhi gerak harmonis. Menjelaskan hubungan antarbesaran pada getaran harmonis pegas-massa dan ayunan matematis.

Menjelaskan karakteristik besaran-besaran fisis pada gerak harmonis dan menerapkan persamaan gerak harmonis dalam pemecahan masalah.

A. Pendahuluan Bab Gerak Harmonis dipelajari untuk mengenalkan gerak harmonis dan besaranbesaran yang terkait. Selain untuk mengenalkan contoh-contoh gerak harmonis dalam kehidupan sehari-hari, bab ini juga berisi tentang persamaan-persamaan gerak harmonis seperti simpangan, kecepatan, dan percepatan. Bab Gerak Harmonis terdiri atas dua subbab. Subbab pertama berisi penjelasan tentang gerak harmonis dan besaranbesarannya. Pada subbab kedua membahas tentang persamaan dari besaran-besaran tersebut. Guru memulai mengenalkan bab ini dengan memberikan berbagai contoh yang terkecil dengan gerak harmonik. Dalam buku ini siswa dikenalkan dengan penemuan terbaru para ilmuwan yaitu robot kecil yang berbentuk lalat. Pola gerakan sayap robot menjadi bahan diskusi menarik untuk memulai mengawali bab ini.

Buku Guru Fisika Kelas X

205

Pada bab ini disajikan beberapa materi yang membantu siswa untuk menemukan konsep sesuai KI 3 dan KI 4. Pada KD 3.4 dan KD 4.4, siswa diharapkan dapat menganalisis konsep dan karakteristik gerak harmonis dan persamaan-persamaan yang terkait.

B. KD, Cara Penyampaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 11.1 KD, Cara Penyampaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar

Indikator Pencapaian

3.11 Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan seharihari.

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif.

•

4.11 Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana dan atau getaran pegas berikut presentasi serta makna fisisnya.

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Berekspereimen, Bertindak Kreatif, dan Tugas Proyek.

• Menyimpulkan karakteristik gerak harmonis pada ayunan bandul dan pegas lalu mempresentasikan hasilnya. • Merangkai alat sesuai dengan prosedur kerja.

C. Tujuan Pembelajaran

Menjelaskan definisi gerak harmonis. • Menjelaskan besaranbesaran terkait fenomena gerak harmonis. • Menjelaskan karakteristik gerak harmonis pada bandul matematis dan pegas. • Menggunakan persamaan simpangan, kecepatan, dan percepatan dengan tepat.

Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep getaran harmonis; 2. menjelaskan berbagai besaran yang terkait getaran harmonis; 3. membedakan penyebab gerak harmonis pada ayunan bandul dan pegas; 4. menjelaskan dan menggunakan persamaan yang terkait getaran harmonis; 5. menjelaskan energi yang terkandung dalam gerak harmonis.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Getaran Harmonis Persamaan Gerak Harmonis

E. Alat, Bahan, Media, dan Sumber Belajar 1.

206

Alat dan Bahan a. Penggaris plastik b. Benang jahit c. Beban d. Statif e. Pegas

Getaran Harmonis

f. g. h. i.

Bandul Stopwatch Mistar Tali

2.

Media Pembelajaran a. Gambar b. Animasi c. Benda-benda di sekitar d. Media presentasi

3.

Sumber Belajar a. Fisika Kelas XI, bab Gaya dan Pengaruhnya, oleh Edi Istiyono b. Kompetensi Fisika XI, bab Getaran, oleh Siswanto dan Sukaryadi

F. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran 1.

Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya jawab d. Demonstrasi e. Pemberian tugas dan resitasi f. Latihan g. Proyek

3.

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama dari materi getaran harmonis diawali dengan kegiatan eksperimen menyelidiki gaya pemulih pada getaran. Siswa melakukan kegiatan eksperimen secara berkelompok di ruang laboratorium. Sebelum pembelajaran dimulai, guru sebaiknya mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan dengan mengoordinasi kepada petugas lab. Alat dan bahan yang diperlukan antara lain bandul, statif, tali, dan pegas. Apabila alat dan bahan terbatas, guru dapat mengganti kegiatan eksperimen dengan kegiatan demonstrasi. Guru meminta beberapa siswa untuk mendemonstrasikan kegiatan di depan kelas sehingga semua siswa dapat mengamati dengan jelas. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Diskusi, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan aplikasi getaran harmonis dalam teknologi yaitu robot lalat (robo-fly). Selanjutnya, guru menanyakan getaran harmonis yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari misalnya seorang

Buku Guru Fisika Kelas X

207

anak bermain ayunan di taman sekolah. Guru melanjutkan kegiatan belajar mengajar dengan mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Pemulih pada Getaran. Kegiatan ini bertujuan agar siswa memahami penyebab terjadinya getaran harmonis dan menentukan gaya pemulih pada getaran harmonis melalui kegiatan pengamatan.

c.

208

b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Getaran Harmonis Sederhana sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru menyarankan siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. Guru melakukan penilaian unjuk kerja kegiatan eksplorasi meliputi persiapan alat, cara kerja, serta hasil yang diperoleh. Guru juga melakukan sikap siswa dalam berdiskusi meliputi keaktifan siswa dalam berdiskusi serta kesopanan dalam menyampaikan pendapat/ pertanyaan. (1) Mengamati Mengamati getaran pada ayunan sederhana dan getaran pegas melalui eksperimen berkelompok. Alternatif: mengamati demonstrasi getaran pada ayunan sederhana dan getaran pegas. (2) Menanya Menanyakan gaya pemulih pada getaran ayunan sederhana dan getaran pada pegas. (3) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan besar dan arah gaya pemulih menggunakan vektor-vektor gaya yang bekerja pada ayunan dan pegas. (4) Mengasosiasikan Mengolah hasil kegiatan untuk dapat menjawab pertanyaanpertanyaan yang diajukan dan memberikan kesimpulan sesuai dengan hasil kegiatan. (5) Mengomunikasikan Menulis hasil kegiatan dalam bentuk laporan kemudian mempresentasikannya di depan kelas. Siswa akan memperoleh gambaran awal mengenai contoh gerak harmonik yang akan mereka pelajari. Guru dapat mencari contoh-contoh lain yang familiar dan mudah difahami oleh siswa.

c)

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan. Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Gerak Harmonis pada Bandul dan Pegas untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gaya Pemulih pada Getaran Bandul mendapat gaya ke kiri ketika disimpangkan ke kanan. Sebaliknya, bandul kembali lagi ke kanan ketika berada di sebelah kiri titik seimbang. Begitu pula gaya pemulih pada pegas. Gaya pemulih selalu berlawanan arah dengan simpangannya.

Getaran Harmonis

Gaya pemulih dan gaya-gaya lain yang bekerja pada bandul digambarkan seperti di samping. Pembahasan Hasil Percobaan: Diketahui: m = 100 g = 0,1 kg g = 9,8 m/s2 A = 30 cm = 0,3 m y = 10 cm = 0,1 m Ditanyakan: Fp Jawab: y

θ x

A

y

Fp = –mg sin θ = –mg

mg cos θ mg

mg A Sumber: Dokumen Penerbit 2 0, 1 m = –(0,1 kg)(9,8 m/s ) 0, 3 m Gambar 11.1 Gaya-gaya pada = –0,327 N ayunan sederhana Jadi, gaya pemulih pada bandul –0,327 N. Gaya pemulih pada pegas digambarkan di samping. Pembahasan Hasil Percobaan: A = x = 3 cm = 0,03 m Fp = –k x = –k (0,03) A = –0,03k Gaya pemulih yang bekerja –0,03k N. Oleh karena simpangan berarah ke bawah, gaya pemulih berarah ke atas. Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 11.2 Getaran pada pegas

2.

Pertemuan II (2 × 45 Menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan kedua dari materi getaran harmonis diawali dengan pembahasan Tugas Mandiri: Gerak Harmonis pada Bandul dan Pegas. Kegiatan ini mem- perdalam materi getaran harmonis dengan membahas kembali gaya pemulih sebagai salah satu besaran yang memengaruhi getaran harmonis. Guru menyiapkan gambar ilustrasi sesuai buku siswa. Guru dapat mengganti ilustrasi dengan gambar yang lain jika hal itu diperlukan untuk menambah pemahaman siswa.

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Inquiry, Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran:

Buku Guru Fisika Kelas X

209

c.

b)

Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa untuk menjelaskan hasil Tugas Mandiri: Gerak Harmonis pada Bandul dan Pegas. (2) Guru meminta siswa membuka fitur Tautan agar siswa memiliki gambaran materi tentang gerak harmonis pada ayunan bandul dan pegas. (3) Guru meminta siswa untuk melakukan kegiatan Bertindak Kreatif dan mengerjakan soal pada Review subbab A.

c)

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan.

Bertindak Kreatif Jika jam bandul berjalan lebih lambat, hal yang dapat dilakukan adalah dengan memperpendek pendulumnya. Hal ini dapat meningkatkan periode di antara detikan.

Pertemuan III (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga dimulai untuk membahas subbab kedua yaitu Persamaan Gerak Harmonis. Guru memastikan laboratorium internet dalam keadaan tidak digunakan untuk melakukan kegiatan. b.

210

Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan menjelaskan gaya pemulih yang bekerja pada getaran harmonis. Penjelasan tentang gaya pemulih ini lebih mudah jika disajikan dalam ilustrasi seperti yang terdapat pada kegiatan Tugas Mandiri.

Kunci Jawaban 1) Review Subbab A: a) Getaran harmonik adalah gerak suatu benda secara bolak-balik melalui suatu titik keseimbangan tertentu dengan jumlah getaran setiap detik yang selalu konstan. Contoh getaran harmonis dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak pegas, gerak sayap serangga, dan ayunan bandul pada jam dinding. b) Gerak benda dengan lintasan X disebut sebagai amplitudo. c) Meregang dan memampat pada pegas yaitu gerak yang terjadi pada pegas ketika melakukan getaran harmonis. Meregang yaitu kondisi ketika pegas lebih panjang dibanding posisi setimbang sedangkan memampat terjadi ketika pegas pada posisi lebih pendek dibanding posisi setimbang. 2)

3.

a)

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Demonstrasi, Diskusi

Getaran Harmonis

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Pada pertemuan ini akan dibahas tentang persamaan gerak harmonis. Kegiatan diawali dengan penjelasan macam-macam besaran pada gerak harmonis oleh guru. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Besaran yang Memengaruhi Getaran Harmonis sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru menganjurkan siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompok. Guru menilai sikap siswa saat melakukan kegiatan. Penilaian meliputi keaktifan siswa saat berdiskusi dan kesopanan dalam menyampaikan pendapat/pertanyaan. (1) Mengamati Mengamati gerak harmonik pada ayunan. (2) Menanya (a) Menanyakan faktor yang memengaruhi nilai simpangan dan kecepatan gerak benda. (b) Menanyakan pengaruh perubahan besaran kecepatan terhadap nilai simpangan. (3) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan kegiatan dan memberikan hipotesis terkait hasil kegiatan. Jika akses internet di sekolah kurang memadai, guru harus mencari jaringan internet di tempat lain, lalu mengunduhnya di komputer sehingga bisa dijalankan secara offline di sekolah. (4) Mengasosiasikan Mengolah hasil kegiatan untuk dapat menjawab pertanyaanpertanyaan yang diajukan dan memberikan kesimpulan sesuai dengan hasil kegiatan. (5) Mengomunikasikan Menulis hasil kegiatan dalam bentuk laporan kemudian mempresentasikannya di depan kelas. Kegiatan ini akan mengenalkan kepada siswa mengenai beragam besaran yang terkait dengan gerak harmonik. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan. Guru meminta siswa belajar karena pada pertemuan berikutnya akan diadakan pretest sebelum praktikum getaran pada pegas.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Gerak Harmonis Sederhana a) Kecepatan dan simpangan gerak harmonis dipengaruhi oleh frekuensi getaran dan amplitudo.

Buku Guru Fisika Kelas X

211

b)

c) 4.

Pertemuan IV (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keempat dimulai dengan pembahasan tentang periode dan frekuensi getaran harmonis pada pegas. Guru menyiapkan instrumen percobaan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Getaran Harmonis Pegas-Massa. Guru menyiapkan soal untuk pretest. b.

212

Pengaruh perubahan besaran terhadap kecepatan dan simpangan sebagai berikut. 1) Semakin besar amplitudo dan frekuensi, nilai simpangan dan kecepatan semakin besar. 2) Semakin besar damping, amplitudo pada titik yang jauh dari pusat getaran semakin cepat meluruh. 3) Semakin besar tension, panjang gelombang semakin besar. Percepatan gerak semakin besar jika perubahan kecepatan setiap satuan waktu semakin besar.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Diskusi, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan beberapa soal pretest kepada siswa untuk menguji kesiapan siswa untuk melaksanakan percobaan. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, yaitu agar siswa dapat menemukan sendiri hubungan antara massa beban terhadap periode/ frekuensi getar pegas. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Getaran Harmonis Pegas-Massa. Guru menekankan siswa untuk saling bekerja sama dengan teman satu kelompok. Guru mengamati kerja siswa dan melakukan penilaian unjuk kerja. Guru juga melakukan penilaian sikap terkait keaktifan dalam berdiskusi serta kesopanan dalam menyampaikan gagasan/pendapat. (1) Mengamati Mengamati gerak dan bentuk pegas ketika diberi beban serta disimpangkan melalui eksperimen atau demonstrasi. (2) Menanya Menanyakan hubungan antara massa beban terhadap periode/ frekuensi ayunan pegas. (3) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan kegiatan Mari Bereksperimen dan memberikan hipotesis tentang hubungan antara massa beban terhadap periode/frekuensi getaran pegas.

Getaran Harmonis

c)

c.

(4) Mengasosiasikan Mengolah data percobaan ke dalam grafik, menentukan persamaan grafik, serta menginterpretasikan data dan grafik untuk menentukan hubungan antara massa beban terhadap periode/ frekuensi getaran pegas. (5) Mengomunikasikan Menulis hasil kegiatan dalam bentuk laporan, lalu mempresentasikannya di depan kelas. Aktivitas pada bagian ini akan memudahkan siswa dalam memahami penerapan gerak harmonis pada pegas dengan beban bermassa tertentu. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali percobaan getaran pada pegas dan memberikan kesimpulan terhadap kegiatan yang telah dilakukan. Guru memberi tahu siswa pada pertemuan berikutnya akan dilakukan percobaan kembali tentang getaran pada ayunan matematis.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Gerak Harmonis Pegas-Massa 1)

Grafik hubungan kuadrat periode (T 2) terhadap massa (m). T 2(s2)

m (gram)

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 11.3 Grafik T 2 terhadap m pada gerak harmonis pegas

2)

Hubungan massa dengan periode ayunan yaitu kuadrat periode ayunan (T 2) sebanding dengan massa benda, sesuai dengan penurunan rumus berikut. m

T = 2π

k

2

T = 4π

2

m k

T2= 3)

4π k

2

m ⇒ T2 ∞m

Hubungan massa dengan frekuensi ayunan yaitu kuadrat frekuensi ayunan berbanding terbalik dengan massa. Perhatikan penurunan persamaan berikut. T2 = (

4π k

2

m

2

1 2 ) f

= 4π m k

1 2 f

2 = 4π m ⇒

k

1 2 f

∞m

Buku Guru Fisika Kelas X

213

5.

Pertemuan V (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima akan membahas tentang karakteristik ayunan sederhana. Guru menyiapkan beberapa set instrumen percobaan ayunan sederhana di laboratorium fisika. Kelas dibagi menjadi beberapa kelompok. Satu kelompok terdiri atas 4–5 siswa. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Eksperimen 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a)

Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan pengantar singkat tentang ayunan matematis dan memberi pengarahan teknis percobaan. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran yaitu agar siswa menemukan sendiri pengaruh panjang tali terhadap periode/frekuensi getaran ayunan sederhana.

b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Ayunan Sederhana (Ayunan Matematis) sesuai dengan prosedur kegiatan. Guru melakukan penilaian unjuk kerja dan penilaian sikap siswa saat melakukan kegiatan eksperimen. Sikap yang perlu dinilai adalah kerja sama, keaktifan, dan ketelitian siswa. (1) Mengamati Mengamati gerak ayunan sederhana (ayunan matematis) melalui eksperimen. (2) Menanya (a) Menanyakan bentuk grafik hubungan antara panjang tali dengan periode ayunan matematis. (b) Menanyakan nilai gradien yang didapatkan dari grafik tersebut. (3) Mengumpulkan informasi Mendiskusikan kegiatan Mari Bereksperimen dan memberikan hipotesis terkait hasil kegiatan. (4) Mengasosiasikan Mengolah data hasil percobaan ke dalam grafik, menentukan persamaan grafik, serta menginterpretasikan data dan grafik untuk menentukan hubungan antara massa dan panjang tali terhadap periode ayunan matematis. (5) Mengomunikasikan Menulis hasil kegiatan dalam bentuk laporan, lalu mempresentasikannya di depan kelas. Siswa akan lebih memahami penerapan gerak harmonis dalam ayunan matematis dan semua yang berkait dengan besaran yang ada. Kegiatan Penutup Guru mengulas kembali percobaan ayunan matematis.

c)

214

Getaran Harmonis

c.

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Ayunan Sederhana (Ayunan Matematis) 1) Grafik hubungan panjang tali (A) dengan kuadrat periode ayunan (T 2). T 2 (s2) T y2

θ Ax

A (m)

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 11.4 Grafik T 2 terhadap A pada ayunan matematis

2)

Gradien grafik antara panjang tali (A) dengan periode (T 2) dapat ditentukan dengan menentukan harga θ, yaitu: tan θ =

Ax Ty2

Andaikan Ax = 20 cm dan T2y = 12 s , maka kemiringan grafik sebagai berikut. 0, 2

tan θ =

1

= 0,2

θ = arc tan 0,2 = 11,3° 6.

Pertemuan VI (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keenam membahas mengenai materi energi yang terkandung dalam benda yang melakukan gerak harmonis. Guru menyiapkan bahan ajar terkait materi yang akan didiskusikan. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru menyiapkan bahan ajar berupa materi energi dalam getaran harmonis. Guru dapat memperdalam materi yang akan disampaikan dengan menggunakan buku referensi seperti buku Fisika Universitas. b) Kegiatan Inti (1) Guru memimpin diskusi kelas tentang besaran-besaran energi yang terkait dengan gerak harmonis. Kegiatan diskusi diawali dengan mengajukan pertanyaan tentang persamaan energi potensial, energi kinetik, dan energi mekanik. Guru memberikan contoh soal kepada siswa sebagai sarana untuk memperdalam pemahaman terhadap materi yang disampaikan.

Buku Guru Fisika Kelas X

215

(2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Bertindak Kreatif. Diperlukan sikap rasa ingin tahu mencari informasi tambahan untuk melakukan kegiatan ini. Selain itu, sikap kreatif dan inovatif. (3) Setelah kegiatan diskusi selesai, guru mengajak siswa untuk mengerjakan Review subbab B. Guru meminta siswa menuliskan jawaban Review subbab B di papan tulis untuk dibahas bersama. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru mengingkatkan siswa tentang laporan praktikum ayunan matematis untuk dikumpulkan pada pertemuan berikutnya.

Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Percepatan gravitasi dapat dibuktikan dengan percobaan ayunan matematis. Dengan mengambil data T 2 terhadap A sehingga diperoleh persamaan:

T 2 = 4π

2A

4π

2

⇒ T2 A g g = Berdasarkan persamaan tersebut dapat dibuat grafik seperti gambar di samping. tan θ =

2 gradien adalah m = 4π . Andaikan nilai

g

tan θ diperoleh c, maka nilai percepatan gravitasi dapat diperoleh dengan persamaan: 2 c = 4π ;

2)

a.

b. c.

Getaran Harmonis

g = 4π

θ Ax

A (m)

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 11.5 Grafik T 2 terhadap A pada ayunan matematis

2

c

Review subbab B 1.

216

ΔT 2

ΔT 2 ΔA

Nilai tan θ merupakan kemiringan/slope grafik. Pada persamaan grafik, nilai

g

T 2 (s2)

Di titik setimbang benda memiliki energi kinetik maksimum dan energi potensial minimun, sehingga nilai kecepatan v0 = Aω = 200p mm/s = 0,2 m/s a0 = –Aω2 = –2 × 104 mm/s = –20 m/s Di titik maksimum benda memiliki energi potensial maksimum dan energi kinetik minimum sehingga nilai kecepatan vm = 0 dan am = 0. y(t) = A sin ωt = 2 sin 2π (50)t = 2 sin 100pt Persamaan kecepatan v(t) = Aω cos ωt = 2(100π) cos 100πt = 200π cos 100πt Persamaan percepatan a(t) = –Aω2 sin ωt = –2(100π)2 sin 100πt = –2 × 104 sin 100πt dengan y(t), v(t), dan a(t) dalam mm dan t dalam sekon.

3.

mpvp = mbvb 0,05(2) = 0,85vb 0,1 = 0,85vb 0, 85

vb =

0, 1

= 8,5 m/s 1 m v2 2 b b

E= =

1 2

(0,85)(8,5)2

= 30,7 J Di titik maksimum, Ek = 0 E = Ek + Ep E= 0+ 30,7 =

1 2

1 2

kA2

(1.000)A2

61,4 = 500A2 A2 =

61, 4 500

A = 0, 1228 = 0,35 m = 35 cm 1 2

kA2 =

1 2

mω2A2

1.000 = 0,05(2πf)2 1.000 = 0,05(22)(3,14)2f 2 1.000 = 0,05(4)(9,86)f 2 f 2 = 507,10 f = 507, 1 = 22,5 Hz Jadi, amplitudo getaran 35 cm dan frekuensi getaran 22,5 Hz. 5.

kx : ky = 2 : 5.

3)

Evaluasi A. Pilihan ganda 1. c 3. c 2. e 4. b

5. d 6. a

7. b 8. d

9. d 10. e

Buku Guru Fisika Kelas X

217

B.

Uraian 1. Ek →

1 3

1 3 1

E

Ek = =

Ep

(18 × 10–4 mω2)

3

= 6 × 10–4 mω2 Ep = = =

1 2 1 2 1 2

mω2 A2 mω2(6 × 10–2)2 mω2 36 × 10–4

= 18 × 10–4 mω2 joule 6 × 10–4 mω2 =

1 2

mω2 A2 −4

6 × 10 mω

2

A2 =

0, 5mω

A=

2

12 × 10

−4

= 2 × 10–2 3 m = 2 3 cm Jadi, simpangan pada saat Ek = 3. T1 2π

1 3

E p adalah 2 3 cm.

= T2 A1 g1

= 2π

A1 10

=

A2 g2

A2 9, 8

9,8A1 = 10A2 A2 =

9, 8 A 10 1

A 2 = 0,98A1

A 2 = 0,98A1 × 100% = 98%A1

Jadi, perubahan panjang ayunan bandul supaya periode jam bandul tetap adalah 100% – 98% = 2%. 5. ΔA = A1 – A10 = (100,02 – 100) cm = 0,02 cm = 2 × 10–4 m

218

Getaran Harmonis

F = kx 3,6 = k(2 × 10–3) k=

3, 6 4 2 × 10 −

= 1,8 × 104 = 18.000 N/m

E=

FA 0 AΔA

=

3, 6(1) 3 × 10−6 (2× 10−4 )

=

3, 6 6 × 10 −10

= 0,6 × 1010 = 6 × 109 N/m2 Jadi, tetapan gaya dan modulus elastis kawat berturut-turut adalah 18.000 N/m dan 6 × 109 N/m2.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Remedial diperuntukkan bagi siswa yang nilainya kurang. Program remedial dilakukan dengan membuat kelompok belajar dengan bantuan tutor sebaya. Tutor sebaya adalah siswa dengan memiliki kepahaman tentang materi gerak harmonis yang ditunjuk oleh guru. Tutor sebaya berguna untuk menjelaskan materi- materi yang telah diajarkan oleh guru. Setelah siswa belajar dengan tutor sebaya, siswa yang ikut program remedial diminta untuk membuat rangkuman materi tentang gerak harmonis.

2.

Pengayaan Sebuah bandul diberi simpangan θ derajat dan berayun dengan periode T detik. Apa yang terjadi dengan periode ayunan bandul tersebut jika diberi simpangan 2θ derajat? (di mana θ < 5°) Jawab: Dalam soal telah kita peroleh periode ayunan bandul untuk sudut θ kecil (θ < 5°) adalah T = 2π

L g

.

Periode ini diperoleh dengan menganggap bahwa untuk sudut simpang yang kecil (< 10°) maka bisa diambil pendekatan x = Lθ dan sin = θ dalam rad. Jika diberi simpangan 2θ (2θ < 10° sebab θ < 5°), anggap x = Lθ dan sin = θ tetap berlaku sehingga tetap diperoleh persamaan untuk menentukan periode ayunan sebagai T = 2π

L g

dengan L adalah panjang tali dan g adalah percepatan gravitasi

tempat percobaan dilakukan. Oleh karena waktu ayunan tidak dipengaruhi oleh simpangan θ, periode bandul hampir tetap ketika sudut simpangan bandul diubah dari θ (< 5°) menjadi 2θ (10°).

Buku Guru Fisika Kelas X

219

I. Penilaian Tabel 11.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

1.

Kompetensi SikapSprititual dan Sikap Sosial

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.11 dan KD 4.11

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.11

Tes Tertulis

Tes Pilihan Ganda dan Uraian

Lembar Evaluasi/ Ulangan Harian

4.

Kumpulan TugasMandiri LaporPraktikum

Portofolio

Panduan Penyusunan Portofolio

Lembar Penilaian Portofolio

dan an

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

J. Rangkuman 1.

2.

3.

220

Getaran harmonis merupakan materi pelajaran yang terkait dengan gerak benda yang bersifat bolak-balik melewati suatu titik keseimbangan. Guru harus menjelaskan besaran-besaran terkait gerak harmonis seperti periode, frekuensi, dan menjelaskan proses satu kali getaran. Persamaan yang terkait dengan getaran harmonis adalah penyederhanaan pola getaran harmonis dalam hubungan-hubungan antar besaran dalam getaran harmonis benda. Guru membimbing siswa dalam menurunkan persamaan simpangan menjadi kecepatan dan percepatan. Siswa diharapkan mengetahui penerapan-penerapan teori getaran harmonis yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

Getaran Harmonis

A. Pilihan ganda 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

b e b c d e c d c b

11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

b c b a e e a a c d

21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.

b c d d e c d e e d

B. Uraian 1. Skala tetap = 1,5 cm Skala nonius = (4 × 0,01) cm = 0,04 cm Hasil hitungan = 1,5 cm + 0,04 cm = 1,54 cm

Roda A dan roda B dihubungkan dengan sabuk vA = vB vB

ω A=

RA

=

1 2

× ketelitian

=

1 2

× 0,01 cm

= 0,005 cm Jadi, hasil pengukuran diameter dalam pada cincin adalah (1,540 ± 0,005) cm. 5. Diketahui:

RA = 25 cm R B = 15 cm R C = 40 cm ω C = 60 rpm = 2π rad/s Ditanyakan: ωA Jawab: ωC = ω B 2π =

vB

RB

vB = 2π rad/s (0,15 m) = 0,3π m/s

0, 3π m/s = 0, 25 m

1,2π rad/s

Jadi, kecepatan sudut roda A 1,2π rad/s. 7. Diketahui:

Tx : Ty = 8 : 27 Rx = 20.000 km

Ditanyakan: Ry Jawab: 2

⎛ Tx ⎞ ⎜ ⎜T ⎜ ⎝ y⎠

⎜

⎛

3

=

8 2

⎞ ⎜⎝ 27 ⎠ ⎜

= 2

Ketidakpastian

=

⎛⎜ 8⎜ ⎞ 3= ⎝ 27 ⎠ 4 9

=

Ry =

⎛ R ⎞x ⎜ ⎜ ⎜R ⎜ ⎝ y ⎠

3

⎛ 20.000 ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ Ry ⎜ ⎝ ⎠ 20.000 Ry 20.000 Ry 180.000 4

Ry = 45.000

Jadi, jari-jari orbit satelit y sebesar 45.000 km. 9. Diketahui:

mm = mp = 100 gram

= 0,1 kg vm = 0 v ′ = 0,2 m/s Ditanyakan: vp Jawab: mmvm = mpvp = (mm + mp)v′

(0,1)(0) + (0,1)vp = (0,1 + 0,1)(0,2) 0,1vp = 0,04 vp = 0,4 ms

Jadi, kecepatan bola putih sebesar 0,4 m/s.

Buku Guru Fisika Kelas X

221

angka pasti

: angka yang ditunjukkan pada skala alat ukur dengan nilai yang

ada angka penting

: angka hasil pengukuran yang terdiri atas angka pasti dan angka terakhir yang ditaksir

angka taksiran

: angka hasil pengukuran yang diperoleh dengan memperkirakan nilainya

besaran

: sesuatu yang diukur dan memiliki besar (nilai)

besaran pokok

: besaran yang satuannya telah ditetapkan lebih dahulu

besaran turunan

: besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok

dimensi besaran

: cara besaran tersusun dari besaran-besaran pokok

dinamika

: cabang mekanika yang mempelajari gerakan benda-benda akibat gaya yang bekerja padanya

gaya gesek

: gaya yang menentang arah gerak benda pada suatu permukaan yang saling bersentuhan dan besarnya tergantung kondisi permukaan yang saling bersentuhan tersebut

gaya gesek kinetik

:

gaya gesek statis

: gaya gesekan yang bekerja saat benda dalam keadaan diam

gaya reaksi

: gaya yang ditimbulkan oleh suatu benda yang merupakan perlawanan terhadap gaya aksi yang ditimbulkan oleh benda lain yang saling bersentuhan

gaya sentripetal

: gaya yang memberikan percepatan memusat pada suatu partikel atau benda

gerak

: peristiwa perubahan letak benda/materi/sistem terhadap titik acuan tertentu

inersia

: kecenderungan benda untuk mempertahankan keadaannya

jarak

: panjang lintasan yang ditempuh benda yang bergerak

kecepatan

: kelajuan yang disertai arah

kecepatan linear

: kecepatan yang arahnya selalu menyinggung lintasan linear dan tegak lurus jari-jari lingkaran

kecepatan sudut

: perubahan lintasan sudut tiap satuan waktu

kedudukan sembarang

: letak suatu materi yang dinyatakan terhadap suatu titik

222

Glosarium

gaya gesek yang bekerja pada benda apabila benda tersebut bergerak terhadap benda lain

(titik acuan)

kelajuan

: cepat lambatnya perubahan jarak terhadap waktu dan merupakan besaran skalar yang nilainya selalu positif sehingga tidak memedulikan arah. Kelajuan dapat diukur dengan menggunakan spidometer

koefisien gesek kinetis : koefisien gesek ketika benda sudah bergerak koefisien gesek statis : koefisien gesek ketika benda masih diam mengukur

: kegiatan membandingkan sesuatu yang diukur dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan

percepatan

: perubahan kecepatan tiap satuan waktu

percepatan sentripetal : percepatan pada gerak melingkar dengan arah menuju pusat lingkaran perpindahan

: perubahan letak suatu benda atau sistem dengan memperhatikan arah perubahan letaknya

rahang sorong

: bagian dari jangka sorong yang dapat digeser-geser dan terdapat skala 10 bagian yang disebut skala nonius

rahang tetap

: bagian dari jangka sorong yang tetap dan terdapat skala utama

suhu

: besaran yang menyatakan derajat panas suatu benda

tahun cahaya

: jarak yang ditempuh cahaya selama satu tahun perjalanan. Satuan jarak yang umumnya digunakan untuk ukuran jarak benda-benda langit

vektor

: besaran yang memiliki besar dan arah

Buku Guru Fisika Kelas X

223

Indeks Subjek

A

alat ukur, 17, 19, 20, 24–26, 28, 53, 56, 146, 147, 149 alat ukur waktu, 56, 66

B

besaran pokok, 19, 23, 26, 29 besaran skalar, 17, 23, 38, 39, 54, 74 besaran turunan, 19, 23, 26, 29 besaran vektor, 16, 23, 33–38, 41, 50, 54, 74

I

inersia, 67, 72, 76, 90

J

jarak, 21, 29, 30, 38, 46–48, 52–56, 59, 63–65, 72, 100, 105, 113, 157, 168, 171, 173, 175, 177, 179, 180, 182–184, 188

M

D

dimensi, 17–20, 23, 29, 30–32, 39, 68, 105

massa, 3, 4, 17, 20, 23, 25, 26, 28–30, 32, 43, 60, 67, 69, 70, 72, 73, 74–78, 80, 85–89, 105, 107, 126, 134, 135, 139–143, 152– 154, 159, 160

E

N

energi kinetik, 24, 31 energi potensial, 31, 109, 111, 112, 117, 122, 124, 126, 127

F

fokus, 9, 24, 168, 173, 174, 179, 180, 182 frekuensi, 97, 98, 100

G

gaya aksi, 69, 72–74, 77 gaya gesek, 67, 68, 78, 79, 80, 82, 83 gaya normal 70, 76, 78, 79, 80, 82, 84, 96, 88 gaya sentripetal, 107 gerak jatuh bebas, 51–53, 59, 60, 75, 76, 77

H

hukum I Newton, 67, 70–72, 77, 78, 83, 90 hukum II Newton 67, 70–72, 75–77, 82, 90

224

Indeks Glosarium

notasi ilmiah, 17, 20, 25, 31 notasi vektor, 33–36, 38, 50

P

perpindahan, 32, 33, 36–38, 46–48, 52–55, 64, 108, 145–148, 155, 156, 161

S

satuan, 18, 19, 22, 23, 26, 30–33, 35, 39, 41, 49, 74, 105

Indeks Pengarang Istiyono, Edi, 27 Serway, Raymond A. dan John W. Jewet, Jr., 54, 94, 115

Besaran atau Konstanta

Simbol

Laju cahaya (GEM) di ruang hampa

c

3 × 108 m/s

Kontanta gravitasi umum

G

6,67 × 10–11 Nm2/kg2

Konstanta Planck

h

6,63 × 10–34 Js

Bilangan Avogadro

NA

6,02 × 1023 partikel/mol

R

8,315 J/mol K = 0,082 atm liter/mol K

Konstanta Boltzmann

k

1,38 × 10–23 J/K

Konstanta Stefan-Boltzmann

σ

5,67 × 10–8 W/m2K4

Konstanta Wien

C

2,898 × 10–3 mK

Magneton

μB

9,27 × 10–24 J/T

Konstanta gas

Bohr

Muatan elektron Permitivitas di ruang hampa Permeabilitas Massa elektron Massa proton Massa neutron Satuan massa atom (1 sama) Konstanta Rydberg

Nilai

e

1,6 × 10–19 C

ε0

8,85 × 10–12 C2/Nm2

μ0 me mp mn u R

4π × 10–7 Tm/A 9,11 × 10–31 kg 1,6726 × 10–27

kg

1,6749 × 10–27 kg 1,6605 × 10–27 kg 1,097 × 10–7 m–1

Buku Guru Fisika Kelas X

225

Assidiq, Abdul Kahfi. 2009. Kamus Lengkap Fisika. Yogyakarta: Panji Pustaka Charles Chew and Leong See Cheng. 1994. Comprehensive Physics For ’O’ Level Science. Singapore: Federal Publications. Clark, John O.E. 2009. Materi Fisika! Volume 4 Cahaya. Bandung: Pakar Raya. Departemen Pendidikan Nasional. 2013. Lampiran Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 69 Tahun 2013 tentang Kerangka Dasar dan Struktur Kurikulum Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah. Jakarta: Pusat Kurikulum dan Perbukuan Balitbang Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. Foo Seng Teek, Yee Cheng Teik, Lee Beng Hin, Lee Cheng Xi, and Chong Geok Chuan. 2010. Success Physics SPM. Selangor: Oxford Fajar Sdn, Bhd. Hamdani. 2011. Strategi Belajar Mengajar. Bandung: Pustaka Setia. Hartanta dan Reza Widya Satria. 2006. Fisika Mengungkap Fenomena Alam untuk Kelas X. Klaten: Cempaka Putih. Hewit, Paul G., Suzanne Lyons, John Suchocki, and Jennifer YEH. 2007. Conceptual Integrated Science. San Fransisco: Pearson Education, Inc. Istiyono, Edi. 2006. Fisika Kelas X untuk SMA/MA. Klaten: Intan Pariwara. Istiyono, Edi. 2007. Fisika Kelas XI untuk SMA/MA. Klaten: Intan Pariwara. Jackson, Tom. 2009. Cahaya dan Warna. Bandung: Pakar Raya. Loo Wan Yong, Loo Kwok Wai, and See Toh Weng Fong. 2004. Physics Insights. Singapore: Pearson Education Asia Pte. Ltd. Maglof, Lisa. 2009. Panas dan Energi. Bandung: Pakar Raya. McCarthy, Thomas., Dinah Zike, Deborah Lillie, and Margaret K. Zorn. 2005. Glencoe Science: Motion, Forces, and Energy. USA: National Geographic. Morais, Gabriel Lionel. 2009. ’O’ Level Physics Workout Multiple-Choice Questions 2nd Edition. Singapore: Pearson Education South Asia Pte Ltd. Morais, Gabriel Lionel. 2009. ’O’ Level Physics Workout. Singapore: Pearson Longman. Nainggolan, Sahat. 2008. Latihan Soal-Soal Fisika SMA. Jakarta: Kawan Pustaka. Poh Liong Yong, Lee Beng Hin, and Jonathan Wong. 2010. Ace Ahead STPM Text Physics Volume 1. Selangor: Oxford Fajar Sdn, Bhd. Radin, Shelden H. dan Robert T. Folk. 1982. Physics for Scientist and Engineers. New Jersey: Prentice– Hall. Redaksi Kawan Pustaka. 2005. Rangkuman Rumus Matematika, Fisika, dan Kimia SMA. Jakarta: Kawan Pustaka. Serway, Raymond A. dan John W. Jewet, Jr. 2009. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Salemba Teknika. Setyawan, L. H. 2004. Fisika Bergambar. Bandung: Pakar Raya. Siswanto dan Sukaryadi. 2009. BSE Kompetensi Fisika Kelas X untuk SMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Siswanto dan Sukaryadi. 2009. BSE Kompetensi Fisika Kelas XI untuk SMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Slavin, Robert E. 2008. Cooperative Learning Teori, Riset dan Praktik. Bandung: Nusa Media. Tipler, P. A. 1991. Physics for Scientists and Engineers. California: World Publisher. Inc. Trianto. 2010. Mendesain Model Pembelajaran Inovatif-Progresif. Jakarta: Prenada Media Grup. Utley, Colin. 2006. Rahasia di Balik Kereta Api Berkecepatan Tinggi. Bandung: Pakar Raya. Wilardjo, L. dan Murniati. 2002. Kamus Fisika. Jakarta: Balai Pustaka. Young, H. D. dan Roger A. Freedman. 1999. University Physics. New York: Adison-Wesley Publishing Company.

226

Buku Guru Fisika Kelas X Glosarium