Tr 2.docx

NAMA : NUR HASANAH KELAS : FISIKA DIK C 2017 NIM : 4173321037

KOMPETENSI INTI (KI) KI-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 menerap-kan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkrit dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan. A. KOMPETENSI DASAR (KD) DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI (IPK) Kompetensi Dasar-3

Kompetensi Dasar-4

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

4.6 Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya tentang gerak melingkar, makna fisis dan pemanfaatannya.

Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

3.6.1 Peserta didik dapat mengidentifikasi besaran-besaran frekuensi, periode, posisi sudut, kecepatan linier, kecepatan sudut, pada gerak melingkar beraturan (GMB). 3.6.2 Peserta didik dapat menerapkan persamaan gerak melingkar untuk memecahkan permasalahan. 3.6.3 Peserta didik dapat menyebutkan contoh-contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari. 3.6.4 Peserta didik dapat menjelaskan percepatan sentripetal 3.6.5 Peserta didik dapat menerapkan persamaan percepatan sentripetal untuk

4.6.1

Melaporkan hasil eksperimen tentang gerak melingkar beraturan.

3.6.6 3.6.7

3.6.8

3.6.9

menyelesaikan permasalahan sederhana. Peserta didik dapat menjelaskan gaya sentripetal. Peserta didik dapat menerapkan persamaan gaya sentripetal untuk menyelesaikan permasalahan sederhana dalam kehidupan sehari-hari. Peserta didik dapat menjelaskan karakteristik hubungan roda-roda sepusat, bersinggungan, dan rodaroda yang dihubungkan dengan rantai/sabuk Peserta didik dapat menerapkan persamaan hubungan antar roda-roda untuk menyelesaikan permasalahan sederhana dalam kehidupan sehari-hari.

Materi Pembelajaran Gerak Melingkar Beraturan 

Jika sebuah benda bergerak dengan kelajuan konstan pada suatu lingkaran (disekeliling lingkaran), maka dikatakan bahwa benda tersebut melakukan gerak melingkar beraturan.



Kecepatan pada gerak melingkar beraturan besarnya selalu tetap namun arahnya selalu

berubah, arah kecepatan selalu menyinggung lingkaran, maka v selalu tegak lurus garis yang ditarik melalui pusat lingkaran ke sekeliling lingkaran tersebut. 

Pengertian radian. 

1 (satu) radian adalah besarnya sudut tengah lingkaran yang panjang busurnya sama dengan jari-jarinya.



Besarnya sudut :

S radian R S = panjang busur R = jari-jari  =



Jika panjang busur sama dengan jari-jari, maka  = 1 radian. Satu radian dipergunakan untuk menyatakan posisi suatu titik yang bergerak melingkar (beraturan maupun tak beraturan) atau dalam gerak rotasi. Keliling lingkaran = 2 x radius, gerakan melingkar dalam 1 putaran = 2 radian. 1 putaran = 3600 = 2 rad. 360 1 rad = = 57,30 2

Frekwensi dan perioda dalam gerak melingkar beraturan. Waktu yang diperlukan P untuk satu kali berputar mengelilingi lingkaran di sebut waktu edar atau perioda dan diberi notasi T. Banyaknya putaran per detik disebut Frekwensi dan diberi notasi f. Satuan frekwensi ialah Herz atau cps (cycle per second). Jadi antara f dan T kita dapatkan hubungan : f . T = 1

f=

1 T



Kecepatan linier dan kecepatan sudut. Jika dalam waktu T detik ditempuh jalan sepanjang keliling lingkaran ialah 2R, maka kelajuan partikel P untuk mengelilingi lingkaran dapat dirumuskan : v =

s t

Kecepatan ini disebut kecepatan linier dan diberi notasi v. 

Kecepatan anguler (sudut) diberi notasi  adalah perubahan dari perpindahan sudut persatuan waktu (setiap saat). Biasanya dinyatakan dalam radian/detik, derajat perdetik, putaran perdetik (rps) atau putaran permenit (rpm). Bila benda melingkar beraturan dengan sudut rata-rata ()dalam radian perdetik :

=

sudut gerakan (radian) waktu (det ik ) yang diperlukan untuk membentuk sudut tersebut.

= Jika 1 putaran maka :  =

2

 t

rad/detik

atau

=2f

T

Dengan demikian besarnya sudut yang ditempuh dalam t detik : = t

atau

=2ft

Dengan demikian antara v dan  kita dapatkan hubungan :

v =R

Si st e m Ger a k Mel i n gkar Pada Be ber apa Sus u nan Roda .

 Sistem langsung. Pemindahan gerak pada sistem langsung yaitu melalui persinggungan roda yang satu dengan roda yang lain.

Pada sistem ini kelajuan liniernya sama, sedangkan kelajuan anguler tidak sama.

v1 = v2, tetapi 1  2  Sistem tak langsung. Pemindahan gerak pada sistem tak langsung yaitu pemindahan gerak dengan menggunakan ban penghubung atau rantai.

Pada sistem ini kelajuan liniernya sama, sedangkan kelajuaan angulernya tidak sama.

v1 = v2, tetapi 1  2  Sistem roda pada satu sumbu ( CO-Axle ) Jika roda-roda tersebut disusun dalam satu poros putar, maka pada sistem tersebut titik-titik yang terletak pada satu jari mempunyai kecepatan anguler yang sama, tetapi kecepatan liniernya tidak sama.

A = R = C , tetapi v A  v B  v C

Percepatan Sentripetal. Jika suatu benda melakukan gerak dengan kelajuan tetap mengelilingi suatu lingkaran, maka arah dari gerak benda tersebut mempunyai perubahn yang tetap. Dalam hal ini maka benda harus mempunyai percepatan yang merubah arah dari kecepatan tersebut. Arah dari percepatan ini akan selalu tegak lurus dengan arah kecepatan, yakni arah percepatan selalu menuju kearah pusat lingkaran. Percepatan yang mempunyai sifat-sifat tersebut di atas dinamakan PERCEPATAN CENTRIPETALNYA. Harga percepatan centripetal (ar) adalah :

ar =

(kecepa tan linier pada benda)2 jari  jari lingkaran

ar =

v2

atau ar = 2 R

R Gaya yang menyebabkan benda bergerak melingkar beraturan disebut GAYA CENTRIPETAL yang arahnya selalu ke pusat lingkaran. Sedangkan gaya reaksi dari gaya centripetal (gaya radial) ini disebut GAYA CENTRIFUGAL yang arahnya menjauhi pusat lingkaran. Adapun besarnya gaya-gaya ini adalah : F=m.a Fr = m . ar Fr = m .

v2 R

Fr = gaya centripetal/centrifugal m = massa benda v = kecepatan linier R = jari-jari lingkaran.

atau

Fr = m 2 R

Beberapa contoh benda bergerak melingkar 1. Gerak benda di luar dinding melingkar.

v2 N = m . g cos  - m R .

v2 N = m . g - m .R 2. Gerak benda di dalam dinding melingkar.

v2 N=m.g+m. R

v2 N = m . g cos  + m . R

v2 N = m . R - m . g cos 

v2 N=m.R-m.g

3. Benda dihubungkan dengan tali diputar vertikal.

v2 T=m.g+m R

v2 T = m m . g cos  + m R

v2 T = m . R - m . g cos 

v2 T=m.R -m.g

4. Benda dihubungkan dengan tali diputar mendatar (ayunan centrifugal/konis) T cos  = m . g v2 T sin  = m . R Periodenya T = 2

L cos g

Keterangan : R adalah jari-jari lingkaran 5. Gerak benda pada sebuah tikungan berbentuk lingkaran mendatar. v2 N . k = m . R N = gaya normal N=m.g

Lampiran 2 Lembar Kerja Siswa (LKS) Mata Pelajaran

: Fisika

Pokok Pembahasan

: Gerak Melingkar Beraturan

Nama Kelompok

:

Anggota Kelompok

: 1. .... 2. .... 3. .... 4. .... 5. .... 6. ....

I.

Petunjuk Belajar : 1. Baca secara cermat petunjuk langkah-langkah sebelum Anda melakukan kegiatan 2. Baca buku-buku Fisika kelas X SMA dan buku lain yang relevan berkaitan dengan materi Gerak melingkar beraturan untuk memperkuat konsep dan pemahaman Anda. 3. Tanyakan pada pembimbing jika ada hal-hal yang kurang jelas

II.

Kompetensi Yang Akan Dicapai Memprediksi besaran-besaran fisika pada gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan

III.

Indikator Menyimpulkan karakteristik gerak melingkar beraturan melalui percobaan dan pengukuran besaran-besaran terkait.

IV.

Informasi Pendukung Sebuah partikel bergerak menuruti lintasan yang berbentuk lingkaran, bila tiap selang waktu yang sama menempuh busur (jarak) yang sama panjangnya atau mempunyai laju tetap. Gerak melingkar dengan laju tetap disebut gerak melingkar beraturan.

V.

Alat dan Bahan  Satu set alat sentripetal dengan beban + 20 gram  Stopwatch  Beban pemberat mA = 50 gram, 100 gram, dan 200 gram  Mistar  Neraca pegas

VI.

Langkah-Langkah Percobaan Urutan kerja

1. Timbanglah berat beban dengan neraca pegas WA = . . . . . . . . N WB = . . . . . . . . N Jadi mA = . . . . . . . kg dan mB = . . . . . . . . Kg 2. Putarlah benda B sehingga bergerak melingkar beraturan. Usahakan tali PB horisontal. Panjang PB + 0,50 m 3. Ukurlah waktu 20 putaran, Tentukan period putaran T 4. Ukurlah jari-jari lingkaran R. 5. Lakukan percobaan ini 3 kali dengan mA dan R yang berbeda dan isilah hasilnya pada tabel di bawah ini. No

mA

WA (N)

R (m)

(gram)

1

2

1. 2. 3.

50 100 200

3

4

t 10 put (s)

T (s)

5

6

2R V= T

a= s

v2 R

(ms-1)

(ms-2)

7

8

Fs=mB.as (N) 9

6. Perhatikan hasil pada kolom 3 dan 9 bandingkan nilainya, kecenderungan apa menurut pendapatmu ? Jawab:........................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... Informasi : Gaya Fs dalam kolom 9 disebut gaya sentripetal yang arahnya ke pusat. 7. Sebutkan faktor-faktor kesalahan apa yang mempengaruhi hasil pengukuran tersebut. Jawab :..............................................................................................................................

....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ......................................................................................

8. Seandainya faktor-faktor tersebut dapat diusahakan sekecil mungkin, maka kesimpulan apakah yang dapat diperoleh mengenai hasil kolom 3 dab 9 ? Jawab:........................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ..........................................................................

9. Tuliskan ungkapan gaya sentripetal fs dalam m, R, dan T. Jawab:........................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... .......................................................................... 10. Diskusi : a. Pada benda yang mana gaya sentripetal Fs bekerja Jawab:..................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................... Kemanakah arahnya ? Jawab:..................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ............................................................................................................ b. Sebutkan dua buah contoh benda yang bergerak melingkar beraturan ! Jawab:..................................................................................................................................... ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................

Lembar Kerja Siswa (LKS)

Gerak Bulan Mengelilingi Bumi 1. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari lintasan 50 cm dan melakukan 6 putaran selama 3 menit. Hitunglah : a. Periode putaran, b. Frekuensi putaran, c. Kecepatan sudut dan d. Kecepatan linier 2. Sebuah benda massanya 0,3 kg diikatkan pada ujung tali yang panjangnya 0,4 meter dan diputar mendatar dengan 3 putaran tiap detik. Hitunglah : a. Laju linier benda, b. Percepatan sentripetal 3. Sebuah baling-baling helikopter berputar dengan 900 putaran per menit. a. Berapakah kecepatan sudutnya ? b. Berapakah kelajuan linear sebuah titik di ujung baling-baling jika radius baling-baling 3 m? 4. Sebuah roda berputar 90 kali tiap menit. Tentukan kecepatan linier suatu titik pada roda yang berjarak 15 cm dari pusat roda ! 5. Pada sebuah mobil balap, jari-jari ban mobil sama dengan 30 cm. Mobil ini bergerak dipercepat dari keadaan diam sampai kecepatan 15 m/s dalam waktu 8 sekon. Dalam waktu 8 sekon tersebut, telah berapa kali ban mobil berputar ? 6. Boneka kecil diikat dengan tali yang panjangnya 20 cm. Boneka tersebut diputar di atas meja dengan laju tetap. Apabila untuk melakukan 10 putaran diperlukan waktu 3 sekon, tentukanlah frekuensi putarannya, laju linier dan laju angulernya.

7. Seorang mengendarai sepeda dengan laju 18 km/jam. Bila garis tengah roda sepeda 0,8 m, berapakah periode putar roda itu ? 8. Seutar tali melilit pada sebuah roda yang jari-jarinya 25 cm. Jika kelajuan sebuah titik pada tali sama dengan 5 m/s, berapakah kecepatan sudut roda itu berputar ? 9. Sebuah partikel bergerak melingkar dengan radius 40 cm. Jika partikel tersebut melakukan 5 kali putaran dalam setiap sekonnya, berapakah kelajuan linear partikel ? 10. Sebuah benda bermassa 4 kg diikatkan pada tali dan diputar dengan jari-jari

6 m pada

kelajuan konstan 12 m/s oleh seorang Hercules. Berapakah kecepatan sudutnya ?

Soal Kuis Hubungan Roda –Roda 1. Dua buah roda masing – masing dengan jari – jari 18 cm dan 6 cm dihubungkan dengan tali seperti pada gambar. Jika roda A melakukan 24 putaran tiap menit, berapa putaran tiap menit yang dilakukan roda B ?

2. Sebuah sepeda mempunyai roda belakang dengan jari – jari 35 cm. Gigi roda belakang dan roda putaran kaki, jari – jarinya masing – masing 4 cm dan 10 cm. Gigi roda belakang dan roda putaran depan tersebut dihubungkan oleh rantai. Jika kecepatan sepeda 18 km/jam, tentukan : a. kecepatan sudut roda belakang b. kecepatan linier gigi roda belakang c. kecepatan sudut roda gigi depan tempat putaran kaki !