Buku Guru Fisika Kelas XI

A. Pe Pen nda dah hul ulu uan Diberlakukannya Kurikulum 2013 berdampak pada pola penyajian buku teks pelajaran. Buku Guru Fisika Kelas XI untuk SMA/MA ini merupakan buku yang tidak dapat dipisahkan dari Buku Siswa Fisika Kelas XI untuk SMA/MA. Buku Guru ini disusun untuk membantu guru dalam mengoperasionalkan buku siswa. Dengan demikian, dalam Buku Guru Fisika Kelas XI 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.

Mar arii Bere rek ksp spllor oras asii Kegiatan ini berupa kegiatan sederhana yang dilakukan di kelas secara berkelompok. berkelomp ok. Kegiatan ini bisa memilik memilikii prosedur atau siswa yang merancang kegiatan yang akan dilakukan. Dalam kegiatan ini ada proses mengamati, menanya, mendiskusikan, mengambil kesimpulan, dan mengomunikasikan.

2.

Tugas Ma 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 Berek ekssperi rime men n 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 bisa dikerjakan dikerjakan di di rumah rumah maupun maupun di sekolah. sekolah.

5.

Apresiasi Il 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 Kr 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. pembelajaran. Guru dapat mengajak siswa berdiskusi mengenai kemungkinan-kemungkinan jawaban pada fitur ini untuk membuka pemikiran siswa. Buku Guru Fisika Kelas XI

1

7.

Tugas Proyek Tugas ini dikerjakan secara berkelompok dan waktu pengerjaannya penger jaannya lebih dari satu minggu. Hasilnya bisa berupa alat, makalah, maupun skema suatu alat. Jika kegiatan ini mengharuskan siswa melakukan kunjungan kunjun gan 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.

Komidi putar berjari-jari 2 m diputar dengan sebuah tali yang dililitkan mengelilinginya mengeliling inya dan ditarik. Jika gaya 31,4 N yang diberikan pada tali selama 10 s membuat satu putaran penuh, momen inersia komidi putar sebesar . . . kg m 2. a. 50 50 0 d. 1.256 b.. 62 b 6288 e. 2.000 c. 1. 00 0 Soal di atas menghendaki momen inersia komidi putar. Persamaan yang FR

1

digunakan adalah I = = dan α dapat dapat dicari dengan persamaan θ = 2 α t2. Guru dapat membuat beberapa soal dari kasus ini. Besaran yang ditanyakan dapat diganti dengan gaya yang diberikan, jari-jari komidi putar, percepatan sudut, waktu untuk membuat satu putaran penuh, dan kecepatan sudut. Salah satu variasi soal yang mungkin sebagai berikut. α

Komidi putar berjari-jari 2 m diputar dengan sebuah tali yang dililitkan mengelilinginya dan ditarik. Gay Gayaa F yang diberikan pada tali selama 5 s membuat satu putaran penuh sehingga momen inersia komidi putar sebesar 500 kg m 2. Nilai gaya F sebesar . . . N. a. 31,4 d. 256,2 b.. 62,8 b e. 512,4 c. 1 25, 6 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. Pe Peni nila laia ian n Di Diri ri 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 XI memuat dua bagian bagian utama yaitu bagian pertama berupa petunjuk umum pembelajaran dan bagian kedua berupa petunjuk teknis pembelajaran. Sistematika buku guru dengan susunan sebagai berikut. I.

Petu Pe tunj njuk uk Um Umum um Pe Pemb mbel elaj ajar aran an

A. B. C. D. E. F. G.

II.. II

Petu Pe tunj njuk uk Tekn Teknis is Pemb Pembel elaj ajar aran an

A. B.

Pen da hu l u a n Ruan Ru ang g Lin Lingk gkup up Ma Mata ta Pe Pela laja jara ran n Fisika Tuj ujua uan n Pemb Pembeela laja jara ran n Stra St rate tegi gi,, Met Metod ode, e, da dan n Med Media ia Pembelajaran Fisika Medi Me diaa dan dan Pr Pros oses es Pe Pemb mbel elaj ajar aran an P en en il il ai ai an an Pr Pr os os es es da da n H as as il il Belajar Fisika Komp Ko mpet eten ensi si dan dan Mat Mater erii Poko Pokok k dalam Fisika

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

Pen da hu l u a n Komp Ko mpet eten ensi si Int Inti, i, Kom Kompe pete tens nsii Dasa Dasar, r, dan dan Indikator Pencapaian Tuju Tu juan an Pe Pemb mbeela laja jara ran n Mat ateeri Pe Pemb mbel elaj ajaara ran n Alat Al at dan dan Bah Bahan an,, Medi Media, a, dan dan Sum Sumbe berr Belaj Belajar ar Pend Pe ndek ekata atan, n, Mo Mode del, l, da dan n Met Metod odee Pem Pembe belaj lajar aran an Kegi Ke giat atan an Bel Belaj ajar ar Men Menga gaja jarr Petu Pe tunj njuk uk Pe Peng nger erja jan n Pro Proye yek k Remedial da dan Pe Pengayaan Penilaian Penilaia n Ra ng k u ma n

Dengan sistematika penyajian seperti dicantumkan di atas diharapkan buku ini dapat membantu guru mengantarkan peserta didik meraih kompetensi yang diharapkan, baik kompete kompetensi nsi lulusan lulusan maupun kompete kompetensi nsi inti. 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) ( 2) sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan. Kompetensi pengetahuan dan keterampilan sebagai beri be riku kut. t. 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 XI

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 berkont ribusi pada kesejahter kesejahteraan aan hidup hidup umat umat manusia. manusia. Peran keluarga sangat penting dalam proses pembelajaran sehingga tidak dapat sepenuhnya digantikan oleh sekolah. Hal Ha l ini karena keluarga merupakan tempat pertama bersemainya bersemai nya bibit sikap sikap (spiritual (spiritual dan sosial), sosial), pengetahuan, pengetahuan, dan keterampilan keterampilan peserta 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. Rua Ruang ng Lin Lingku gkup p Mata Mata Pel Pelajar ajaran an Fisi Fisika ka Fisika merupakan ilmu pengetahuan tentang gejala alam yang dituangkan berupa fakta, konsep, prinsip, dan hukum yang teruji kebenarannya keben arannya dan melalui suatu rangkaian kegiatan dalam metode ilmiah. Fisika yang merupakan bagian dari sains, memiliki karakteristik karakteristi k 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 XI SMA/MA (Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam) memuat materi-materi berikut. 1. Kese Keseimb imbanga angan n benda benda tegar tegar dan dinam dinamika ika rotas rotasi. i. 2. Elas Elastisi tisitas tas bahan bahan dan dan persama persamaan an hukum hukum Hooke. Hooke. 3. Huku Hukum-hu m-hukum kum pada pada fluida fluida stat statis is dan pener penerapan apannya. nya. 4. Huku Hukum-hu m-hukum kum pada pada fluida fluida dinam dinamis is dan penera penerapann pannya. ya. 5. Konv Konversi ersi suhu, suhu, pemuaia pemuaian n zat, kalor, kalor, dan dan perpindah perpindahan an kalor. kalor. 6. Pers Persamaa amaan n keadaan keadaan gas ideal ideal dan dan teori kinet kinetik ik gas ideal. ideal. 7. Huku Hukum-hu m-hukum kum termo termodin dinami amika ka dan penera penerapann pannya. ya. 8. Ge Gelo lomb mban ang g me meka kani nik. k. 9. Pers Persamaa amaan n pada gelomba gelombang ng berjalan berjalan dan dan gelombang gelombang stasio stasioner. ner. 10. Pers Persama amaan an yang digu digunaka nakan n pada fenome fenomena na dan cahaya cahaya.. 11. Alat Alat-ala -alatt optik optik dan dan persamaa persamaan n yang digu digunaka nakan. n. 12. Gej Gejala ala pem pemana anasan san gl glob obal. al.

C. Tu Tuju juan an Pemb Pembel elaj ajar aran an 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 sebaga i berikut. 1. Menam Menambah bah keima keimanan nan peser peserta ta didik didik denga dengan n menyad menyadari ari hubun hubungan gan keter keteratura aturan, n, keindahan alam, dan kompleksitas alam dalam jagat raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya.

4


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 bekerja sama 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.


5

Bagaimana Menentukan Kalor Jenis? A.

Pendahuluan Kegiatan ini dilakukan untuk menentukan kalor jenis bahan. Pada praktikum ini menggunakan air panas. Hati-hati saat menuangkan air panas agar tidak mengenai bagian tubuh. Saat memegang gelas beker yang berisi air panas, gunakan bahan pelindung agar tangan tidak panas. Sebaiknya tidak menggunakan korek api untuk bermain-main. Lakukan pengukuran massa dan suhu dengan teliti sehingga hasil yang didapat juga akurat.

B.

Apa yang Diperlukan? 1. Gelas beaker 2. Pembakar spiritus 3. Kalorimeter plastik 4. Kubus logam atau silinder logam 5. Neraca 6. Kaki tiga 7. Kasa kawat 8. Temometer dua buah 9. Korek api

C.

6

Apa yang Harus Dilakukan? 1. Masukkan air ke dalam gelas beaker, lalu panaskan menggunakan pembakar spiritus. 2. Timbanglah massa kalorimeter, pengaduk, dan kubus logam. Catatlah massa keduanya. m1 = massa kalorimeter dan pengaduk m2 = massa kubus logam 3. Masukkan air dingin ke dalam kalorimeter kira-kira sepertiga bagian, lalu timbang massanya.


Ukurlah suhu air dingin. m3 = m1 + massa air dingin m3 – m1 = massa air dingin 4. Catatlah kalor jenis bahan kalorimeter dan kalor jenis bahan pengaduk. 5. Ikatlah kubus logam menggunakan benang dan masukkan ke dalam air yang sudah mendidih di gelas beker. Setelah beberapa saat, ukur suhu logam dalam air. 6. Pindahkan kubus logam dengan cepat ke kalorimeter. Aduklah sehingga terjadi kesetimbangan, lalu catat suhu kesetimbangan. D. Pertanyaan dan Diskusi 1. Berapa suhu kesetimbangan air dan kubus logam? 2. Berapa kalor jenis kubus logam? 3. Hitunglah kalor jenis dan kapasitas kalor kubus logam dengan persamaan kalorimeter! 4. Buatlah laporan dari kegiatan yang telah dilakukan. Tuliskan laporan dengan format yang telah ditentukan. Laporan sebaiknya memuat tujuan, alat bahan, cara kerja, hasil kegiatan, dan kesimpulan dari kegiatan yang telah dilakukan. E.

Unjuk Kreativitas Gantilah kubus dengan jenis logam yang lain dan yang memiliki massa berbeda. Bandingkan dengan hasil yang sebelumnya.

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.

Momen Inersia Benda 1.

Pengamatan Amatilah gerak benda yang memiliki ukuran dan bentuk berbeda dengan teliti dan cermat. Misal mengamati gerak benda berbentuk bola dan cincin yang memiliki massa dan jari-jari yang mendekati sama. 2. Prosedur a. Rancanglah suatu kegiatan untuk mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi gerak benda. b. Alat dan bahan yang perlu disediakan adalah benda yang memiliki massa dan jari-jari yang sama tetapi bentuknya berbeda serta alat ukur waktu. 3. Diskusi Diasumsikan benda yang digunakan adalah bola dan cincin. Setelah memenuhi prosedur di atas, jawablah pertanyaan berikut. a. Benda mana yang lebih sulit berpindah? b. Faktor apa yang memengaruhi gerak benda tersebut? Lakukan diskusi bersama kelompok Anda untuk menjawab pertanyaan di atas. Dengarkan pendapat tiap-tiap anggota kelompok dan ungkapkan pendapat Anda dengan bahasa yang santun.


7

4.

Kesimpulan dan Laporan Ambil kesimpulan berdasarkan kesepakatan anggota kelompok. Usahakan tiaptiap anggota kelompok memiliki andil dalam pembuatan laporan. Buat laporan dengan rapi dan teliti. Belajarlah membuah laporan dengan format yang jelas sehingga laporan mudah digunakan untuk belajar.

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. 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 masalahmasalah 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.

1.

Apa yang Menyebabkan Pemanasan Global? Pengamatan Pemanasan global disebabkan oleh beberapa faktor. Beberapa faktor tersebut dapat Anda amati pada gambar di bawah ini!

Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 9.2 Pemanasan global

8


Prosedur Apa yang Anda peroleh setelah mengamati gambar di atas? Catatlah halhal penting dalam gambar tersebut dan berikan penjelasannya. 3. Diskusi Setelah mengamati dan mencatat hal-hal penting dalam gambar, lakukan diskusi dengan kelompok Anda untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. a. Kegiatan apa yang mengakibatkan pemanasan global? b. Mengapa kegiatan tersebut dapat mengakibatkan pemanasan global? c. Apa yang dimaksud dengan gas rumah kaca? d. Sebutkan beberapa contoh gas rumah kaca! e. Apa akibat dari pemasan global? f. Cara apa yang dapat dilakukan untuk mencegah pemanasan global? 4. Kesimpulan dan Laporan Catatlah hasil diskusi Anda dan buatlah menjadi makalah singkat. Kumpulkan laporan sesuai instruksi guru Anda.

2.

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.


9

Pelajarilah kondisi desa atau kecamatan yang dekat dengan sekolah Anda. Catatlah kegiatan yang menurut Anda menjadi penyebab pemanasan global. Setelah itu, rancanglah suatu program yang dapat membenahi kegiatan di desa atau kecamatan tersebut agar dapat mengurangi pemanasan global. Buatlah suatu program yang dapat memperbaiki kondisi lingkungan di daerah yang Anda datangi. Program yang Anda buat sebaiknya bekerja sama dengan pemerintah desa atau kecamatan dan pihak sekolah. Sebagai contoh suatu daerah menjadi pusat produksi tahu. Proses pengolahan tahu menghasilkan limbah yang mengandung gas metana. Anda dapat merancang pengolahan limbah agar gas metana tidak tersebar ke lingkungan dengan memanfaatkannya sebagai energi biogas. Rancangan ini dibuat dua minggu, kemudian presentasikan ke depan kelas. Pelaksanaan dan pantauan dapat dilakukan dalam waktu yang lebih lama atau dapat dijadikan sebagai proyek sekolah. 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) , menghubunghubungkan fenomena (associating), menanya atau merumuskan masalah (questioning), 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.

10

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. 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.


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 pertanyaan 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. Me ng am ati o bj ek / kejadian. Aktivitas. W awa nc ar a d en ga n 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.

Me ng ol ah i nf or mas i 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

–


Langkah Pembelajaran Kegiatan Belajar

Kegiatan Belajar Siswa

–

Mengomunikasikan

Kegiatan Guru

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.

4) Kegiatan pembelajaran berorientasi pada hasil yang dapat diukur dan diamati. 5) Setiap kesalahan harus segera dikoreksi atau diperbaiki. 6) Perlu dilakukan pengulangan dan latihan agar perilaku yang diinginkan dapat menjadi kebiasaan atau pelaziman. 7) Evaluasi atau penilaian didasari atas perilaku yang nyata atau autentik. 8) Guru mencatat semua kemajuan peserta didik untuk kemungkinan memberikan tindakan perbaikan.

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

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 kekurangan atau kelebihan masing-masing.

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.


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 (KI-2). 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


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

Pos/ Neg

Butir Sikap

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 bersih ka n ge la s royong kimia yang dipecahkan oleh temannya.

+

Diberi apresiasi/ pujian

4.

3/9/2016

Beny

Menyajikan hasil Percaya diskusi kelompok diri dan menjawab sanggahan kelompok lain dengan tegas menggunakan argumentasi yang logis dan relevan.

+

Diberi apresiasi/ pujian.

5.

14/10/2016 Cyntia

Tidak mengum- Disiplin pulkan tugas.

–

Ditanya alasannya tidak mengumpulkan tugas, agar selanjutnya selalu mengumpulkan tugas.


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

12/7/2016 Bagus

27/8/2016

: .. . : ... : . . ./. . . :... Butir Sikap

Pos/ Tindak Lanjut Neg

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

+


Rangga Tidak serius dalam Ketakwaan berdo a sebel um memulai pelajaran.

–

Ditegur dan di bina.

Bahar

Suka mencela teman Ketakwaan yang mempunyai kekurangan (kelainan fisik).

–

Ditegur dan di bina.

Andre

Mengkoordinasi Kemanusiaan teman sekelas dalam menggalang bantuan untuk korban bencana alam.

+


Mutia

Mengajak temannya Ketakwaan berdoa sebelum dan sesudah melakukan kegiatan praktikum.

+


3.

15/9/2016

4.

17/12/2016 Aldi

Menjadiketuapanitia Ketakwaan peringatan hari besar keagamaan di sekolah.

+


5.

20/12/2016 Ringgo

M e n y a n g g a h Toleransi pendapat temannya beragama saat diskusi karena menggunakan dasar kitab atau agama yang dianutnya.

–

Ditegur dan di bina agar menghormati pendapat dari agama beda agama.


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

1.

2.

2)

Waktu

12/7/2016

27/8/2016

Nama

Kejadian/Perilaku

Butir Sikap

Pos/ Neg

Bagus

Tidak mengikuti sholat Jumat 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

Membantutemanmempersiapkan Toleransi perayaan keagamaan yang beragama 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.


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


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.


19

kan oleh pemuaian logam juga sangat besar. Gaya yang timbul ini dapat meretakkan dan merusak struktur beton pada jembatan dan bangunan-bangunan. 5. 8,65 mm. 3.

52

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga ini siswa melakukan kegiatan praktikum menentukan konstanta pegas berdasarkan hukum Hooke. Hal-hal yang perlu diperhatikan guru adalah mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan dengan mengoordinasikan dengan petugas laboratorium. Alat dan bahan yang perlu dipersiapkan yaitu statif, mistar, beban, pegas, dan neraca. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Ekseperimen, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menjelaskan latar belakang dan tujuan praktikum. Guru menjelaskan petunjuk pelaksanaan praktikum secara umum, lalu membagi siswa ke dalam beberapa kelompok. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Konstanta Pegas Berdasarkan Hukum Hooke sesuai dengan prosedur yang terdapat di buku siswa. Saat melakukan kegiatan ini, siswa dituntut agar teliti dan cermat sehingga data yang diperoleh akurat. Selain itu, kerja sama antaranggota kelompok juga perlu diamati. (1) Mengamati Mengamati kondisi pegas saat diberi beban (2) Menanya Menanyakan keadaan dari pegas diberikan beban dan mencatat perubahan panjang yang terjadi. (3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan grafik hubungan F dan perubahan panjang pegas. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan nilai konstanta pegas berdasarkan hasil eksperimen. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan terkait dengan aktivitas yang dilakukan dan dikumpulkan ke guru. Guru dapat menggunakan benda elastis lain seperti karet. 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.

Elastisitas dan Hukum Hooke

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Menentukan Konstanta Pegas Berdasarkan Hukum Hooke Grafik hubungan antara F dan Δ. F

Berdasarkan hukum Hooke, gaya pemulih dirumuskan dengan F = –k Δ. Besarnya perubahan panjang pegas sebanding dengan gayanya. Oleh karena itu, grafik F terhadap Δ berupa garis lurus. Δ 

Gambar 2.1 Grafik F–Δ

Hubungan antara F dan Δ menunjukkan nilai konstanta pegas. Konstanta pegas dapat ditentukan dengan persamaan k =

F Δ

.

Pada percobaan selanjutnya, karet tidak dapat kembali ke bentuk semula karena tegangan yang diberikan telah melewati batas elastisitasnya. Akibatnya, karet tidak lagi bersifat elastis tetapi berubah bentuk secara permanen. Apabila tegangan terus-menerus diperbesar, karet akan putus. 4.

Pertemuan IV (3 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keempat ini siswa melaksanakan kegiatan untuk menyelidiki konstanta susunan seri dan paralel. Guru mempersiapkan beberapa buah pegas dan beban. Apabila jumlah pegas tidak mencukupi, siswa dapat melaksanakan kegiatan ini secara bergantian. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali pembelajaran dengan menjelaskan berbagai macam susunan pegas. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Susunan Seri dan Paralel Pegas . (1) Mengamati Mengamati pertambahan panjang pegas yang disusun seri maupun paralel. (2) Menanya Menanyakan gaya yang dialami pegas dengan susunan seri maupun paralel. (3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan pengaruh susunan seri dan paralel terhadap pertambahan panjang pegas yang diberi beban.


53

c.

5.

54

(4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hubungan pertambahan panjang pegas dengan jenis susunan pegas. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan terkait dengan aktivitas yang dilakukan dan dikumpulkan kepada guru. Buatlah banyak variasi susunan pegas baik paralel maupun seri. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan tugas mandiri pada siswa untuk mengerjakan Review subbab hukum Hooke. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Susunan Seri dan Paralel Pegas Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, pertambahan panjang pegas yang tersusun seri akan lebih besar daripada pertambahan panjang pegas yang tersusun secara paralel. Hal ini disebabkan kedua pegas yang tersusun seri mengalami gaya tarik yang sama besar yaitu sebesar berat beban yang digantungkan. Akibatnya, kedua pegas seluruhnya bertambah panjang dan pertambahan panjang total kedua pegas tersebut adalah jumlah dari pertambahan panjang tiap-tiap pegas. Sebaliknya, pegas-pegas yang tersusun paralel akan mengalami pertambahan panjang yang lebih kecil. Hal ini disebabkan beban yang digantungkan pada susunan pegas terbagi menjadi dua sehingga tiap-tiap pegas menerima gaya tarik yang lebih kecil daripada berat beban. Jumlah gaya yang dialami tiap-tiap pegas sama dengan berat beban yang digantungkan. Adapun pertambahan panjang kedua pegas adalah sama. Formulasi susunan seri dan paralel pegas telah dijelaskan di buku siswa.

Pertemuan V (2 × 45) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima ini membahas mengenai pemanfaatan pegas dalam kehidupan. Dalam pembelajaran ini siswa mencari informasi pemanfaatan pegas dalam kehidupan. Siswa diperbolehkan mencari informasi di perpustakaan ataupun melalui internet. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Tanya Jawab, Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menceritakan beberapa pemanfaatan pegas dalam kehidupan. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan studi literatur mencari pemanfaatan pegas dan benda-benda elastis lain dalam kehidupan. (2) Guru bersama-sama siswa melakukan diskusi kelas membahas pemanfaatan pegas dan benda-benda elastis lainnya. Galilah kreativitas dan inovasi siswa untuk memberikan ide-ide baru mengenai pemanfaatan pegas dalam kehidupan. (3) Guru meminta siswa mengumpulkan tugas Review subbab B dan membahasnya bersama. Elastisitas dan Hukum Hooke

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dan meminta siswa menjawab pertanyaan dalam fitur Bertindak Kreatif. Kunci Jawaban 1) Review Subbab B 1. 6 cm 2. 4,5 J 3. 36 cm

c)

c.

2)

4.

k 1 k 2

5.

F =

=

2 9

YAΔ 0

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 2. c 3. b 4. d 5. d B. Uraian 1. Diketahui:

6. 7. 8. 9. 10.

b d c c b

A = 3 mm2 = 3 × 10–6 m2 F = 3,6 N  0 = 100 cm = 1 m Δ =  –  0 = 100,02 cm – 100 cm = 0,02 cm = 2 × 10 –4 m Ditanyakan: k , Y Jawab: k =

=

F Δ

3,6N 2 × 10−4 m

= 18.000 N/m k = Y =

=

YA 0

k  0 A

(18.000 N/m)(1m) (3 × 10−6 m 2 )

= 6 × 109 N/m2 Jadi, tetapan gaya kawat sebesar 18.000 N/m dan modulus elastisitas kawat sebesar 6 × 10 9 N/m2.


55

3.

p = 2,5 m –2  = 1 cm = 1 × 10 m t = 1,5 mm = 1,5 × 10 –3 m m = 50 kg –3 Δx = 1,2 mm = 1,2 × 10 m g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: Y Jawab: A =  t = (1 × 10–2 m)(1,5 × 10–3 m) = 1,5 × 10–5 m2

Y =

F 0 A Δ

=

(mg )p A Δx

=

(50 kg)(9,8 m/s2 )(2,5 m) (1,5 × 10 −5 m 2 )(1,2 × 10 −3 m)

= 6,8 × 1010 N/m2 Jadi, modulus Young batang aluminium 6,8 × 1010 N/m2. 5.

k 1 = 200 N/m k 2 = 100 N/m m = 3 kg g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. k total b. Δx c. Ep Jawab: a. Pegas tersusun paralel k total = k 1 + k 2 = 200 N/m + 100 N/m = 300 N/m Jadi, konstanta gabungan pegas 300 N/m.

Diketahui:

b.

F = k totalΔx Δx

=

F k total

=

mg k total

=

(3 kg)(9,8 m/s2 ) (300 N/m)

= 9,8 × 10–2 m = 9,8 cm Jadi, pegas bertambah panjang 9,8 cm.

56

A

Diketahui:


p

mg

c.

Ep =

1 2

k total(Δx)2

=

1 2

(300 N/m)(9,8 × 10–2 m)2

= 1,4406 J Jadi, energi potensial pegas 1,4406 J. 7.

m = 2 kg k = 400 N/m g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. Δx(a = 0)

Diketahui:

b.

Δx

c.

Δx

(a = 2 m/s 2 )

Jawab: a. Hukum  Newton  ΣF =ma m g – F = 0 F=mg Hukum Hooke F = k Δx Δx

(a = −2 m/s2 )

F

F

= k mg

= k =

w

(2 kg)(9,8 m/s2 ) (400 N/m)

= 0,049 m = 4,9 cm Jadi, pertambahan panjang pegas ketika lift diam 4,9 cm. b. Hukum  Newton  ΣF =ma F – m g = m a F=mg+ma = m( g + a) = 2 kg(9,8 m/s2 + 2 m/s2) = 23,6 N Hukum Hooke F = k Δx Δx

=

a

F k

F

w

23,6 N

= 400 N/m = 0,059 m = 5,9 cm Jadi, pertambahan panjang pegas ketika lift naik adalah 5,9 cm. Buku Guru Fisika Kelas XI

57

c.

Hukum Newton 



F =ma m g – F = m a F = m( g – a) = (2 kg)(9,8 m/s2 – 2 m/s2) = 15,6 N Hukum Hooke F = k Δx Σ

Δx

=

a F

F k

w

15,6 N

= 400 N/m = 0,039 m = 3,9 cm Jadi, pertambahan panjang pegas ketika lift turun adalah 3,9 cm. 9. Diketahui: k = 300 N/m m = 5 kg g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. k total b. Δx c. Ep Jawab: a. k p = k + k = 2k 1 k total

=

1 k p

+

1+ 2 1 1 1 = + = 2k 2k k k

2(300 N/m) 2k = 3 3

k total =

=

3 2k

= 200 N/m

Jadi, konstanta susunan pegas 200 N/m. b. F = k total Δx Δx

=

F k total

=

mg k total

=

(5kg)(9,8 m/s 2 ) 200 N/m

= 0,245 m = 24,5 cm

Jadi, pertambahan panjang susunan pegas 24,5 cm. c.

Ep =

1 2

k total Δx2 =

1 2

(200 N/m)(0,245 m)2 = 6,0025 J

Jadi, energi potensial pegas 6,0025 J.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

58

Soal Remedial 1. Kawat A dan B terbuat dari bahan yang berbeda. Diketahui modulus elastisitas kawat A setengah dari modulus elastisitas kawat B dan diameter kawat A sama dengan 1,5 kali diameter kawat B. Jika kedua kawat sama panjang, tentukan perbandingan antara tetapan gaya kawat A dan B!


Jawaban: Diketahui:

Y A = 0,5 Y B DA = 1,5 DB  A =  B = Ditanyakan: k A : k B Jawab: k A k B

=

Y A AA Y B

AB 

=

YA (DA )2 YB (DB )2

=

0, 5 YB ( 32 DB )2 YB DB

2

=

9 ⎛ 1 ⎞⎛ 9 ⎞ ⎜ ⎟⎜ ⎟ = 8 ⎝ 2 ⎠⎝ 4 ⎠

Jadi, perbandingan antara tetapan gaya kawat A dan B adalah 9 : 8. 2. Ketika diberi beban 4 N, pegas yang semula memiliki panjang 20 cm meregang menjadi 22 cm seperti gambar berikut.

20 cm

22 cm

4N

Apabila pegas mematuhi hukum Hooke, berapakah panjang total pegas ketika diberi beban 6 N? Jawaban: Diketahui: x 0 = 20 cm Δx = 22 cm – 20 cm = 2 cm 1 F1 = 4 N F2 = 6 N Ditanyakan: x 2 Jawab: k 1 = k 2 F1 Δx1

=

F2 Δx2

4N 2 cm

=

6N Δx2

Δx 2

=

(2 cm)(6 N) (4 N)

= 3 cm x2 = x0 + Δx2 = 20 cm + 3 cm = 23 cm Jadi, panjang pegas ketika ditarik gaya 6 N adalah 23 cm.


59

3.

Enam buah pegas identik disusun seperti gambar di samping. Apabila tiap-tiap pegas memiliki konstanta pegas 330 N/m, hitunglah konstanta sistem pegas tersebut. Jawaban: k p = k + k + k = 3k 1 k p = k + k = 2k 2

1 k total

1 k p2

1 k

=

1 k p1

=

1 1 1 + + 3k 2k k

=

2 3 6 + + 6k 6k 6k

=

11 6k

k total =

+

+

6 k 6(330 N/m) = 11 11

= 180 N/m

Jadi, konstanta sistem pegas sebesar 180 N/m. 4. Grafik di samping memperlihatkan hubungan antara gaya ( F ) terhadap pertambahan panjang pegas ( Δ x ). Berdasarkan grafik 1 5 tersebut, hitunglah gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas sejauh 18 cm. Jawaban: Diketahui: F1 = 15 N Δx = 3 cm 1 Δx = 18 cm 2 Ditanyakan: F2 Jawab: F = k Δx k =

F (N)

3

Δx (cm)

F Δx

Pegas yang digunakan adalah sama sehingga k 1 = k 2. k 1 = k 2 F1 Δx1

F2 =

=

F2 Δx 2

(15 N) F1 Δx2 = (18 cm) = 90 N (3 cm) Δx1

Jadi, gaya yang diperlukan 90 N. 5. Tiga pegas identik dengan konstanta tiap-tiap pegas 200 N/m disusun seperti gambar di samping. Berapakah pertambahan panjang sistem pegas ketika diberi beban 1 kg? ( g = 9,8 m/s2) Jawaban: Diketahui: k = 200 N/m m = 1 kg g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: Δx 60


m

Jawab: Dua buah pegas tersusun paralel k p = k + k = 200 N/m + 200 N/m = 400 N/m 1 k total

=

1 k p

=

1 400 N/m

1 k

+

1 200 N/m

2 1 + 400 N/m 400N/m 3 400 N/m

= = k total =

+

400 3

N/m

F = k total Δx Δx

= = =

F k total mg k total (1 kg)(9,8 m/s2 ) 400 N/m 3

= 0,0735 m = 7,35 cm Jadi, pegas bertambah panjang 7,35 cm. 2.

Pengayaan Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas zat padat dikelompokkan menjadi tiga macam yaitu modulus Young, modulus geser, dan modulus Bulk. Modulus Young digunakan untuk mengukur elastisitas zat padat terhadap perubahan panjang yang dialaminya (elastisitas panjang). Modulus geser digunakan untuk mengukur elastisitas zat padat terhadap gerakan molekul-molekul di dalam benda padat yang saling sejajar (elastisitas bentuk). Modulus Bulk digunakan untuk mengukur elastisitas benda padat atau cair terhadap perubahan volumenya (elastisitas volume). 1. Modulus Geser Δx

F F

h –F Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 2.2 Pergeseran permukaan pada benda

f s Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 2.3 Buku mengalami tegangan geser


61

Apabila sebuah benda dikenai gaya yang sejajar pada salah satu sisi permukaannya, sedangkan permukaan yang lain dijaga agar diam oleh gaya lainnya, benda akan mengalami perubahan bentuk. Perhatikan Gambar 2.2. Pada gambar tersebut, benda mula-mula berbentuk balok. Gaya yang bekerja pada luas permukaan benda disebut tegangan geser. Tegangan geser menyebabkan permukaan yang semula persegi panjang berubah menjadi jajargenjang. Hal ini dapat ditemui ketika mendorong buku yang berada di atas meja ke arah sisi-sisi tepinya seperti ditunjukkan Gambar 2.3. Tegangan geser dihitung dengan membandingkan antara gaya yang F

bekerja pada luas permukaan yang digeser ( A ). Perhatikan kembali Gambar 2.2. Regangan geser dihitung dengan membandingkan antara jarak horizontal pergeseran permukaan (Dx) dengan tinggi balok semula ( h). Dengan demikian, nilai modulus geser dapat dihitung sebagai berikut. S=

=

tegangan geser regangan geser F A Δx h

Fh

S = A Δx Keterangan: S = modulus geser (N/m 2) F = gaya yang bekerja (N) A = luas penampang (m 2) h = tinggi benda (m) Δ x = perubahan permukaan (m)

2.

Modulus Bulk (Elastisitas Volume) V 0

F

F

F

F

Δ V

F F Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 2.4 Perubahan volume benda karena adanya tekanan yang seragam di permukaan benda

Modulus Bulk menentukan ciri respons sebuah benda terhadap perubahan gaya yang besarnya seragam dan tegak lurus di seluruh permukaan benda. Hal ini dapat diamati ketika sebuah benda dicelupkan ke dalam fluida. Perubahan tekanan yang dialami benda menyebabkan perubahan volume

62


benda, tetapi bentuk benda tidak berubah. Cermati Gambar 2.4. Mula-mula volume benda sebesar V 0, yaitu kubus dengan sisi berupa garis putus-putus. Setelah mendapat tekanan di seluruh permukaannya, kubus mengecil sebesar ΔV . Regangan volume dihitung dengan membandingkan antara besarnya perubahan volume (ΔV ) terhadap volume awal benda ( V 0). Benda mengalami perubahan volume di dalam fluida ketika tekanan fluida diperbesar atau F

diperkecil. Tekanan volume yang dialami benda ( A ) sama dengan perubahan tekanan fluida (Δ p). Dengan demikian, modulus Bulk dirumuskan sebagai berikut. B =

tekanan volume regangan volume

=–

F A ΔV V 0

B = –

= –

Δ p ΔV

V 0

Δ p V

0

ΔV

☞

Tanda negatif menunjukkan bahwa penambahan tekanan ( Δ p) menyebabkan pengurangan volume ( ΔV negatif) dan sebaliknya.

Keterangan: B = modulus Bulk (N/m2) F = gaya (N) A = luas penampang (m2) 2 Δ p = perubahan tekanan (N/m ) 3 V 0 = volume awal (m ) 3 Δ V = perubahan volume (m )

Nilai-nilai modulus Young, modulus geser, dan modulus Bulk untuk beberapa bahan disajikan dalam Tabel 2.2. Tabel 2.2 Nilai Umum Modulus Elastis Beberapa Bahan Bahan

Tungsten Baja Tembaga Kuningan Aluminium Kuarsa Permata Air Raksa

Modulus Young (N/m2)

35 × 10 10 20 × 10 10 11 × 10 10 9,1 × 10 10 7,0 × 10 10 6,5–7,8 × 10 10 5,6 × 10 10 – –

Modulus Geser (N/m2)

14 × 10 10 8,4 × 10 10 4,2 × 10 10 3,5 × 10 10 2,5 × 10 10 2,6–3,2 × 10 10 2,6 × 10 10 – –

Modulus Bulk (N/m 2)

20 × 10 10 6 × 10 10 14 × 10 10 6,1 × 10 10 7,0 × 10 10 5,0–5,5 × 10 10 2,7 × 10 10 0,21 × 10 10 2,6 × 10 10

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik, Serway dan Jewett

Dari tabel tersebut diketahui zat yang memiliki ketiga jenis modulus adalah zat padat. Zat cair hanya memiliki modulus Bulk. Zat cair tidak memiliki modulus Young dan modulus geser karena zat cair akan mengalir apabila dikenai gaya tarik atau gaya geser.


63

I.

Penilaian Tabel 2.3 Penilaian Pembelajaran

J.

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

Rangkuman 1.

Pokok bahasan elastisitas dan hukum Hooke membahas perubahan bentuk benda apabila dikenai gaya atau diberi beban. 2. Model pembelajaran yang cocok diterapkan dalam bab ini yaitu discovery dan problem based learning. Melalui pembelajaran discovery, siswa lebih mudah mempelajari bab ini karena siswa mempraktikkan sendiri materi yang dipelajari. Adapun model problem based learning digunakan dalam diskusi informasi pemanfaatan benda elastis dalam produk teknologi. 3. Setelah mempelajari bab ini siswa akan mengagumi kebesaran Tuhan yang telah menciptakan bahan-bahan yang sangat bermanfaat bagi umat manusia. Hal-hal yang dapat dilakukan siswa antara lain mengembangkan dan memanfaatkan bahan bahan sesuai dengan elastisitasnya dalam produk teknologi.

64


Fluida Statis dan Penerapannya • •

Fluida Statis Penerapan Hukum Dasar Fluida Statis

Menjelaskan penerapan hukum Dasar Fluida Statis

Menjelaskan gejala-gejala dan hukum Dasar Fluida Statis

• • • • •

Menjelaskan perbedaan ciri ikan yang hidup di kedalaman berbeda Menentukan hubungan antara kedalaman dan tekanan hidrostatis Menjelaskan gejala kapilaritas pada sedotan Menjelaskan pancaran air berdasarkan hukum Pascal Menjelaskan hukum Archimedes

• • •

Menjelaskan sistem hidrolik pada kapal selam Menjelaskan prinsip kerja kapal selam sederhana Membuat alat menggunakan sistem hidrolik

Menjelaskan hukum-hukum pada fluida statis dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari

A. Pendahuluan Fluida statis merupakan bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari tentang sifatsifat fluida yang tidak bergerak. Pada bab ini akan dibahas mengenai beberapa gejala fluida statis, hukum-hukum dasar pada fluida statis, dan penerapannya dalam kehidupan. Guru mengenalkan konsep fluida statis melalui penerapan pada kehidupan seperti pemanfaatannya dalam dongkrak mobil. Guru dapat memberikan contoh lain seperti pada shock breaker kendaraan. Siswa diharapkan dapat mengenali gejala fluida statis dan menerapkannya dalam kehidupan. Selain itu, siswa dapat merancang sebuah alat sederhana yang dapat meringankan pekerjaan. Dalam melakukan setiap kegiatan, siswa diharapkan bersikap teliti, cermat, bertanggung jawab, disiplin, kreatif, santun, penuh rasa ingin tahu, dan inovatif. Dari keseluruhan proses pembelajaran siswa dapat memanfaatkan sifat-sifat dari fluida statis dan mengatasi masalah yang berhubungan dengan fluida statis. Buku Guru Fisika Kelas XI

65

Guru menyampaikan bahwa sifat-sifat istimewa dari fluida tidak terlepas dari peran Tuhan yang telah menciptakan zat dan sifat-sifat tersebut. Memanfaatkan potensi yang terdapat dalam fluida untuk kesejahteraan dan kemajuan kehidupan manusia termasuk sifat mulia. Hal ini tidak lain karena Tuhan memerintahkan kepada manusia untuk menjadi manusia yang bermanfaat kepada orang lain. Peran guru dalam menyampaikan poin-poin seperti di atas akan sangat membantu siswa untuk lebih memahami maksud dari proses belajar yang mereka lakukan.

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

3.3 Menerapkan hukumhukum pada fluida statik dalam kehidupan seharihari.

Cara Pencapaian KD

•

Dicapai melalui pembelajaran pada Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif

Indikator Pencapaian

• • • • • • •

4.3 Merencanakan dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik berikut presentasi hasil dan makna fisis.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, dan Tugas Proyek.

Menjelaskan tekanan, tekanan hidrostatis, dan tekanan mutlak. Menjelaskan tegangan permukaan dan menyebutkan contohnya. Menjelaskan kapilaritas serta keuntungan dan kerugiannya. Menjelaskan viskositas dan persamaannya. Menjelaskan hukum-hukum dasar fluida statis Me nj el as ka n p en er ap an hukum-hukum dasar fluida statis. Menggunakan persamaan dalam fluida statis untuk menyelesaikan persamaan.

•

M el ak uk an pe rc ob aa n yang berhubungan dengan fluida statis dan mempresentasikan hasilnya. • Merencanakan dan mem buat peral atan ber kaitan dengan hukum-hukum dasar fluida statis untuk mempermudah pekerjaan dan mempresentasikannya.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan tekanan, tekanan hidrostatis, dan tekanan mutlak; 2. menjelaskan tegangan permukaan dan menyebutkan contohnya; 3. menjelaskan kapilaritas serta keuntungan dan kerugiannya; 4. menjelaskan viskositas dan persamaannya; 5. menjelaskan hukum-hukum dasar fluida statis;

66

Fluida Statis dan Penerapannya

6. 7.

menjelaskan penerapan hukum-hukum dasar fluida statis; menggunakan persamaan dalam fluida statis untuk menyelesaikan persoalan.

D. Materi Pokok 1. 2.

Fluida Statis Penerapan Hukum Dasar Fluida Statis

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

Alat dan Bahan a. Seperangkat pipa U h. Beban b. Mistar i. Statif c. Air j. Hidrometer d. Gelas beker k. Botol plastik atau kaca e. Sedotan l. Slang f. Gelas ukur m. Baskom g. Neraca pegas 2. Media pembelajaran a. Gambar b. Animasi atau video pembelajaran c. Benda-benda di sekitar 3. Sumber Belajar a. Fisika XI, bab Fluida, oleh Edi Istiyono. b. Fisika Mengungkap Fenomena Alam XI, bab Fluida, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria.

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. Tanya Jawab c. Demonstrasi d. Eksperimen e. Latihan f. Pemberian Tugas dan Resitasi

G. Kegiatan Belajar Mengajar 1.

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini membahas mengenai tekanan, tekanan hidrostatis, tekanan mutlak. Guru mempersiapkan beberapa alat dan bahan yang akan digunakan


67

b.

68

untuk mengajar seperti foto dua jenis ikan yang hidup di laut dangkal dan laut dalam, serta alat yang akan dilakukan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi . 1) Materi untuk Guru Dalam kegiatan Mari Bereksplorasi ini ada kemungkinan terjadi kesalahan pemahaman (miskonsepsi) terkait dengan tujuan pengamatan. Guru perlu mengarahkan kepada siswa tentang kedalaman laut. Kedalaman laut diukur dari permukaan air laut. Jadi, nilai h pada tekanan hidrostatis tidak diukur dari dasar wadah melainkan dari permukaan. Guru dapat menambah informasi mengenai ciri fisik ikan laut dangkal dan laut dalam dari referensi lain, semisal internet atau buku. 2) Materi Pengayaan Materi fluida statis termasuk materi yang cukup menarik untuk diajarkan kepada siswa. Hal ini tidak lain karena begitu banyaknya contoh dalam kehidupan sehari-hari yang menjadi penerapan dari konsep fluida statis. Guru sebaiknya mempunyai banyak referensi mengenai penerapan konsep tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Eksperimen, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Mari Bereksplorasi: Perbedaan Ciri Ikan, lalu meneliti pekerjaan siswa. Guru memilih beberapa siswa untuk menjelaskan tugas yang telah dikerjakan. b) Kegiatan Inti (1) Guru membahas hasil Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Perbedaan Ciri Ikan yang dilakukan siswa dan mencari hubungan dengan materi yang akan dihubungkan. Guru disarankan untuk bertanya kepada semua siswa di kelas untuk mengetahui pemahaman mereka mengenai hubungan Mari Bereksplorasi dan materi yang ingin disampaikan. (a) Mengamati Mengamati penampakan dua jenis ikan yang hidup di kedalaman air berbeda. (b) Menanya Menanyakan perbedaan kedua jenis ikan dan faktor-faktor yang menyebabkan keduanya berbeda. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan jawaban dengan anggota kelompok dan mencari informasi tambahan dari buku referensi. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hubungan antara kedalaman air dengan ciri ikan yang hidup di dalamnya. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan terkait dengan aktivitas yang dilakukan lalu mempresentasikan di kelas.


c)

c.

Catatan: Guru dapat menggunakan pelbagai media untuk melakukan aktivitas ini baik foto maupun video. Jika ada fasilitas internet, guru dapat membimbing siswa untuk mencari kedua jenis ikan dari internet. Namun jika hal ini tidak memungkinkan, dapat digunakan majalah atau buku-buku yang ada diperpustakaan. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Tekanan Hidrostatis di laboratorium. (a) Mengamati Mengamati naik turunnya zat cair pada pipa U. (b) Menanya Menanya persamaan yang berlaku pada percobaan yang dilakukan (c) Mengumpulkan Informasi Mengambil data percobaan sesuai dengan prosedur dan mencari informasi tentang persamaan tekanan hidrostatis (d) Mengasosiasikan Menghubungkan antara data yang diperoleh dengan persamaan yang digunakan. (e) Mengomunikasikan Menyimpulkan hasil kegiatan lalu mempresentasikannya di kelas. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Ke Mana Arah Pancaran Air? untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Perbedaan Ciri Ikan Bentuk ikan yang hidup di air dangkal berbeda dengan ikan di laut dalam. Perbedaan ini terletak pada ketebalan permukaan kulit ikan yang menyesuaikan dengan tekanan air tempat mereka hidup. Ikan laut dalam lebih tebal kulitnya karena hidup di air dengan tekanan tinggi dibanding kondisi di laut dangkal.

2)

Mari Bereksperimen: Tekanan Hidrostatis

a)

Hasil pengamatan dapat dibuat seperti tabel berikut. No.

Kedalaman (h)

Ketinggian Air ( Δ )

1. 2. 3. 4. 5.


69

b)

Kesimpulan Grafik kedalaman air dengan ketinggian air berbentuk garis lurus sebagai berikut. Δ

(cm)

h (cm) Gambar 3.1 Grafik

Δ – h

Semakin besar kedalaman corong air, semakin besar pula perbedaan ketinggian air dalam pipa U. Hal ini membuktikan bahwa semakin dalam zat cair, tekanan hidrostatis akan semakin besar. Jadi, tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman zat cair. ph ~ h Tekanan hidrostatis juga dipengaruhi oleh jenis fluida yang diteliti. Apabila air diganti dengan minyak, tekanan hidrostatis akan berbeda karena masa jenis air berbeda dengan massa jenis minyak. Tekanan hidrostatis sebanding dengan massa jenis zat cair (fluida). ph ~ ρ Selain kedua besaran tersebut, tekanan hidrostatis dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut. Dengan demikian, tekanan hidrostatis dirumuskan: ph = ρ g h 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga siswa akan belajar mengenai penerapan hukum-hukum dasar fluida statis. Guru mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan antara lain gelas ukur, neraca pegas, beban, dan hidrometer (jika ada). Untuk melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Hukum Archimedes . Pembelajaran dilaksanakan di ruang laboratorium agar lebih lancar. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Eksperimen, Tanya Jawab 3)

70

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membahas Tugas Mandiri: Ke Mana Arah Pancaran Air? Guru melakukan tanya jawab mengenai tugas tersebut. Guru menjelaskan tujuan dan langkah-langkah praktikum.


b)) b

c)

c.

Kegiatan Inti (1)) Si (1 Sisw swaa melak melaksa sana naka kan n Mari Bereksperimen: Hukum Archimedes dengan tekun. (a) Mengamati Mengamati kenaikan zat cair saat dimasuki benda. (b) Menanya Menanya hubungan antara kenaikan zat cair dengan gaya yang diberikan benda kepada zat cair. (c)) Me (c Meng ngum umpu pulk lkan an In Info form rmasi asi Mengambil data percobaan sesuai prosedur dan membaca literatur tentang hukum Archimedes. (d) Me Meng ngas asos osia iasi sika kan n Mendiskusikan hasil percobaan dan menghubungkannya dengan hukum Archimedes. (e) Me Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Membuat laporan terkait dengan aktivitas yang dilakukan dan mempresentasikannya di kelas. Catatan: Guru membantu siswa untuk mempersiapkan peralatan dan membimbing dalam melakukan eksperimen. Guru menilai sikap siswa saat melakukan percobaan. (2)) Guru melak (2 melakukan ukan penila penilaian ian unjuk unjuk kerja kerja dengan dengan mengis mengisii lembar lembar pengamatan unjuk kerja. Kegiatan Penutup Guru membahas kegiatan praktikum yang telah dilaksanakan dan meluruskan pemahaman-pemahaman siswa mengenai hukum Pascal dan hukum Archimedes. Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan membahas pertanyaan pada fitur Bertindak Kreatif subbab 1.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Ke Manakah Arah Pancaran Air? Air akan memancar ke segala arah seperti gambar di samping. Kekuatan semburan air adalah sama. Hal ini sesuai dengan hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup diteruskan tanpa berkur ber kurang ang ke set setiap iap titi titik k dal dalam am flu fluida ida ke dinding bejana.

Gambar 3.2 Arah pancaran air saat diberi tekanan


71

c)

c.

4.

(b) Menanya Menanyakan penyebab yang memengaruhi ketinggian air di sedotan. (c)) Me (c Meng ngum umpu pulk lkan an In Info form rmasi asi Melakukan percobaan sesuai prosedur dan mencari informasi tentang kapilaritas. (d) Me Meng ngas asos osia iasi sika kan n Mendiskusikan penyebab yang memengaruhi perbedaan ketinggian air di sedotan kemudian menyimpulkan hasil kegiatan dan menuliskan pengertian mengenai kapilaritas. (e) Me Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Mempresentasikan hasil diskusi dan pencarian informasi. (3)) Guru menjel (3 menjelaska askan n materi materi yang terkait terkait denga dengan n hukum-huk hukum-hukum um dasar fluida statis yang terdiri atas hukum Pascal dan hukum Archimedes. (4)) Guru menje (4 menjelask laskan an mengenai mengenai hukum hukum Pascal Pascal dan dan Archimed Archimedes es disertai dengan persamaan yang terkait dengannya. Dengan kegiatan ini, siswa dapat mengetahui efek dari kapilaritas pada sedotan yaitu naiknya permukaan air dalam sedotan. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan denga n mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Berilah tugas siswa untuk mengerjakan Review subbab 1 secara mandiri sebagai pekerjaan rumah dan Tugas Mandiri: Sistem Hidrolik dan Kapal Selam sebagai bahan diskusi di pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Mengamati Gejala Kapilaritas pada Sedotan Kapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair pada pipa kapiler (pipa sempit). Peristiwa kapilaritas dipengaruhi oleh adhesi dan kohesi. Dalam hal ini, adhesi (gaya tarik-menarik antara air dan sedotan) lebih besar daripada kohesinya (gaya tarik-menarik antar molekul air). Akibatnya, air akan naik pada sedotan. Daya kapilaritas dipengaruhi oleh diameter sedotan. Semakin kecil diameter sedotan (sedotan semakin sempit), maka semakin tinggi kenaikan ke naikan airnya. Peristiwa kapilaritas dapat memberikan keuntungan misalnya pada peristiwa penyerapan air tanah oleh pembuluh xilem pada daun. Kapilaritas juga dapat merugik merugikan an misalnya misalnya meremb merembesnya esnya air hujan pada dinding rumah.

Pertem Pert emua uan n IV IV (3 (3 × 45 me meni nit) t) a. Pers rsia iap pan Mengaja jarr Pertemuan IV membahas Penerapan Hukum Dasar Fluida Statis. Kegiatan pembelajaran dimulai dengan membahas Tugas Mandiri: Sistem Hidrolik dan Kapal Selam. Selanjutnya melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Kapal Selam dari Botol. Hal-hal yang perlu dipersiapkan oleh guru antara lain menyediakan alat dan bahan yang diperlukan, misalnya botol plastik/kaca, selang, dan baskom berisi air. Kegiatan ini sebaiknya dilaksanakan di ruang laboratorium agar berjalan dengan lancar.


73

74

b.

Proses Pros es Be Bela laja jarr Men Menga gaja jarr 1) Model Pembelaja Pembelajaran: ran: Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelaja Pembelajaran: ran: Demonstrasi, Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Sistem Hidrolik dan Kapal Selam. Guru meminta beberapa siwa membacakan tugas mereka, lalu membahasnya bersama siswa yang lain melalui diskusi kelas. b)) Kegiatan Inti b (1)) Gu (1 Guru ru mem memba bahas has peke pekerj rjaan aan rum rumah ah Review subbab A. (2)) Si (2 Siswa swa mel melak aksan sanaka akan n kegi kegiata atan n Mari Bereksplorasi: Kapal Selam dari Botol sesuai dengan prosedur yang terdapat terdapa t di buku siswa. (a) Mengamati Mengamati kapal selam sederhana yang terbuat dari botol (b) Menanya Menanyakan keadaan botol ketika belum terisi air dan sesudah terisi air. (c)) Me (c Meng ngum umpu pulk lkan an In Infor forma masi si Melakukan kegiatan sesuai dengan prosedur dan membaca tentang cara kerja kapal selam. (d) Me Meng ngas asos osia iasi sika kan n Mendiskusikan keadaan botol dan pengaruhnya ketika berada di air. Setelah itu, menyimpulkan keadaan botol dengan prinsip kerja kapal selam. (e) Me Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Mempresentasikan hasil diskusi dan pencarian informasi. (3) Guru menga mengamat matii siswa dan dan melakuk melakukan an penilai penilaian an sikap sikap unjuk unjuk kerja dengan mengisi lembar pengamatan sikap unjuk kerja. c) Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Berilah tugas siswa untuk mengerjakan Review subbab B secara mandiri di rumah masing-masing. Guru mengingatkan tugas proyek yang harus dipresentasikan pada pertemuan berikutn beri kutnya. ya.

c.

Kunci Jawaban 1) Review (Subbab A) 1. Ikan di laut laut dangk dangkal al memil memiliki iki kulit kulit lebi lebih h tipis tipis daripa daripada da ikan ikan di laut dalam. Hal ini disebabkan tekanan hidrostatis di laut dangkal lebih kecil daripada tekanan hidrostatis di laut dalam. 2. 80 N 3. a. Keuntungan kapilaritas (1)) Nai (1 Naikn knya ya miny minyak ak pada pada sumb sumbu u kompor kompor.. (2)) Naik (2 Naiknya nya air air tanah tanah melalui melalui pemb pembuluh uluh xile xilem m pada pada batang. batang. b. Kerugian kapilarit kapilaritas as Air hujan merembes pada dinding rumah bagian dalam. 4. 0,04 N/m 5. 6,4 mm


2)

5.

Mari Bereksplorasi: Kapal Selam dari Botol Botol berada di dasar baskom pada saat air di dalam botol masih penuh. Botol berangsur-angsur naik ke permukaan ketika air di dalam botol dikeluarkan melalui selang. Hal ini disebabkan berat kapal selam semakin berkurang sehingga kapal selam mengapung. Prinsip kerja kapal selam yaitu dengan mengatur berat kapal selam sehingga dapat berada dalam posisi terapung, melayang, ataupun tenggelam.

Pertemuan V (2 × 45 Menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima diisi dengan aktivitas tugas proyek. Siswa mempresentasikan alat yang menggunakan sistem hidrolik. Siswa juga mengumpulkan laporan tertulis mengenai tugas proyek mereka. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan (1) Guru meminta siswa mengumpulkan pekerjaan rumah Review di subbab B. (2) Guru memberikan pengantar kepada siswa untuk memastikan semua hal yang terkait dengan kegiatan proyek berlangsung dengan lancar. Guru menjelaskan langkah-langkah presentasi. b) Kegiatan Inti (1) Siswa mempresentasikan hasil kerja mereka. (2) Guru memberikan kesempatan kepada siswa lain untuk mengajukan pertanyaan-pertanyaan mengenai proyek yang dipresentasikan. Guru melakukan penilaian proyek. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan penghargaan kepada tiap-tiap kelompok yang telah melaksanakan proyek dengan baik. Alat-alat yang dihasilkan disimpan di ruang laboratorium sebagai inventaris. c.

Kunci Jawaban 1) Review (Subbab B) 1. 800 gram 2. 9 cm 3. Kapal selam memiliki rongga atau tangki yang dilengkapi dengan katup air dan katup udara. Supaya dapat tenggelam, maka katup air pada tangki dibuka sehingga air masuk dan udara dikeluarkan melewati katup udara. Akibatnya, kapal bertambah berat sehingga gaya apung lebih kecil dari gaya beratnya, akibatnya kapal menyelam. Sebaliknya untuk dapat muncul lagi di permukaan, air dalam tangki dipompa dan udara masuk lewat katup udara ke dalamnya. Dengan cara ini gaya apung kapal lebih besar daripada berat kapal sehingga kapal terapung. Buku Guru Fisika Kelas XI

75

4.

2)

Udara merupakan fluida, sedangkan balon sebagai benda yang melayang di udara. Sesuai dengan hukum Archimedes, balon yang berisi gas helium (He) memiliki massa jenis lebih kecil daripada massa jenis udara pada umumnya sehingga balon mengapung.

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

6. 7. 8. 9. 10.

e b d a d

Uraian F

w

1. p = A = A =

mg A

(30 kg)(9,8 m/s 2 )

=

4 × 10

−3

m

2

= 73.500 N/m2

Tekanan hak sepatu sebesar 73.500 N/m2. 3.

ρ minyak hminyak = ρ air hair

h air =

ρ minyak

hminyak

ρ air

(0,8 gram/cm 3 )(20 cm)

= 1,0 gram/cm 3 = 16 cm Δh = hminyak – hair = (20 – 16) cm = 4 cm Jadi, selisih tinggi minyak dan air 4 cm. Σw

= ΣFA wB + wal = FA + FA B al mB g + mal g = ρ f g V B + ρ f g V al

5.

ρ B V B + mal = ρ f (V B + ρ f

mal ρ al

) 0,064

600 V B + 0,064 = 1.000 V B + 1.000 ( 2.700 ) 600 V B + 0,064 = 1.000 V B + 0,0237 0,0403 = 400 V B V B = 1,0075 × 10–4 m3 = 100,75 cm3 Jadi, volume balok 100,75 cm3. 7. p =

F A

=

mg 4(2 × 10 −3 m 2 )

=

(1.000 kg)(9,8 m/ s 2 ) 8 × 10 -3 m

= 1.225.000 Pa

Tekanan sedan pada jembatan sebesar 1.225.000 Pa. 9.

76


a.

FA = wu – wc FA = 70 N – 35 N = 35 N

b.

FA = ρ f g V b

f

V b = f

= c.

FA ρ g f 35 N (1.000 kg/m 3 )(10 m/s 2 )

= 3,5 × 10–3 m3 Massa jenis benda (ρ ) ρ b =

m V b

→m=

f

ρ b =

w g

V bf

=

w g

=

7 kg 3, 5 × 10 −3 m 3

70 N 10 m/s2

= 7 kg

= 2.000 kg/m3

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek

Tugas proyek ini berisi pembuatan alat yang menggunakan sistem hidrolik sehingga dapat meringankan pekerjaan di rumah. 2.

Latar Belakang Hukum-hukum dasar fluida statis dapat diterapkan dalam berbagai peralatan. Alatalat yang menerapkan hukum-hukum dasar fluida statis antara lain dongkrak hidrolik, kapal selam, balon udara, kapal laut, dan hidrometer.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Setelah mengerjakan tugas proyek ini, siswa diharapkan memahami hukum-hukum dasar fluida statis dan dapat menerapkannya dalam kehidupan.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan di luar jam pelajaran secara berkelompok. Siswa dituntut mengembangkan kreativitas dan inovasi sehingga dapat menghasilkan alat yang memuaskan. Guru menekankan siswa agar saling bekerja sama dalam mengerjakan proyek.

I. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes siswa, bagi yang belum memenuhi KKM harus mengikuti program remedial. Siswa diminta mengerjakan soal di bawah ini. Adapun siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan.


77

1)

Remedial 1. Permukaan air dalam tandon di rumah Apta memiliki perbedaan ketinggian dengan keran 5 m. Jika massa jenis air 1.000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s 2, tentukan tekanan hidrostatik keran! Jawaban: Tekanan pada keran adalah: p = ρ gh = (1.000 kg/m3)(9,8 m/s2)(5 m) = 49.000 N/m2

2.

5m

Barometer pipa U yang berisi raksa digunakan untuk mengukur tekanan 1 atm (1 atm = 101,325 kPa). Jika pada suhu 0°C massa jenis raksa 13,6 × 103 kg/m3 dan massa jenis air 1.000 kg/m3. Tentukan: a. tinggi kolom raksa pada barometer pipa U; b. tinggi kolom air pada barometer pipa U. Jawaban: a. Tinggi kolom raksa pada barometer pipa U p

h =

ρ Hg g

1,01325 ×105 N/m 2 = (1,36 × 10 4 kg/m 3 )(9,8 m/s 2 )

= 0,76 m = 76 cm b.

Tinggi kolom air pada barometer pipa U h =

p ρ H O g 2

=

1,01325× 10 5 N/m 2 (1 ×10 3 kg/m 3 )(9, 8 m/s 2 )

= 10,34 m 3.

Sebuah model sederhana yang menggambarkan benua sebagai sebuah balok dengan massa jenis 3.000 kg/m 3 terapung pada lapisan mantel di sekitarnya. Jika massa jenis mantel 4.000 kg/m3 dan ketebalan benua 50 km, perkirakan ketinggian benua di atas lapisan sekitarnya (mantel). Jawaban: V ′ b = V b

ρ b ρ k

=

3.000 kg/m 3 4.000 kg/m 3

= 0,75

Jadi, ketinggian benua di atas mantel adalah: (1 – 0,75)50 km = 12,5 km. 4.

78

Silinder logam dengan volume 20 cm3 ditimbang di udara beratnya 2 N. Jika silinder ditimbang di dalam cairan beratnya 1,8 N dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2, berapakah massa jenis cairan tersebut?


Jawaban: FA = wu – wf = ρ f g V ρ f =

wu − wf gV

=

(2 − 1,8) N (10 m/s2 )(2 × 10−5 m 3 )

=

0, 2 2 × 10−4

kg/m3

= 1.000 kg/m3 Massa jenis cairan sebesar 1.000 kg/m 3. 5.

Dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Dongkrak hidrolik memiliki perbandingan luas silinder beban dengan luas silinder tekan 10 cm 2. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan ternyata gaya yang diperlukan untuk mengangkat bagian roda mobil dengan dongkrak sebesar 100 N, tentukan berat bagian roda mobil. Jawaban: F1 A1

=

F2 A2

A1 A2

=

F1 F2

F2 =

A2 A1

F1 =

10 1

(100 N) = 1.000 N

Pengayaan Siswa yang mencapai KKM mengikuti program pengayaan yang diadakan bersamaan dengan program remedial di luar jam pelajaran. Siswa diminta mengunduh atau membaca artikel tentang perlunya pemasangan tandon air di rumah dan juga pengaruh ketinggian dengan penggunaan air di rumah.

2)

J. Penilaian Tabel 3.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

2.

KD 3.3 dan 4.3

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.3

Tes Tertulis



4.


Portofolio



5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10


79

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan sifat elastisitas bahan; 2. menjelaskan pengaruh tegangan terhadap perubahan bentuk benda melalui grafik; 3. menentukan konstanta pegas melalui percobaan hukum Hooke; 4. menganalisis susunan seri dan paralel pegas berdasarkan hukum Hooke; 5. menjelaskan pemanfaatan benda-benda elastis dalam kehidupan.

D. Materi Pembelajaran 1. 2.

Elastisitas Bahan Hukum Hooke


2.

Alat dan Bahan a. Karet gelang b. Benang jahit c. Paper clip d. Lup e. Pegas

Beban Statif+klem Neraca Mistar LCD + proyektor

Media Pembelajaran

a. b. 3.

f. g. h. i. j.

Gambar Peristiwa di sekitar

Sumber Belajar

a. b.

Fisika untuk Sains dan Teknik, bab Keseimbangan Statis dan Elastisitas, oleh Serway dan Jewett. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, bab Gaya, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria.


Pendekatan Scientific Approach

2.

Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery

3.

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


47

K. Rangkuman 1.

2.

80

Guru memberikan lebih banyak contoh gejala yang dialami fluida dalam kehidupan sehari-hari. Jangan lupa memberi pengetahuan kepada siswa bahwa fluida bukan hanya zat cair saja, tetapi zat gas juga termasuk fluida. Penerapan hukum-hukum dasar fluida statis banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Guru sebaiknya menekankan pentingnya mempelajari penerapan hukum-hukum tersebut agar siswa dapat menyelesaikan permasalahan yang terkait dengan fludia.


Materi yang Dipelajari • •

Konsep Fluida Dinamis Penerapan Fluida Dinamis

Menyelidiki Penerapan Fluida Dinamis

Menyelidiki Konsep Fluida Dinamis

• • • • •

Menyelidiki bentuk aliran fluida. Mendiskusikan konsep fluida ideal. Menyelidiki asas Kontinuitas. Mendiskusikan asas Bernoulli. Menganalisis penggunaan asas Kontinuitas dan asas Bernoulli dalam permasalahan fisika.

• •

• • • •

Mengamati timbulnya gaya angkat pada fluida dinamis. Mendiskusikan penerapan asas Kontinuitas pada slang penyemprotan dan penyempitan pembuluh darah. Membuktikan teorema Toricelli pada kebocoran tangki. Mendiskusikan efek Venturi dan penerapannya pada venturimeter, alat penyemprot, dan tabung pitot. Mendiskusikan besar gaya angkat pesawat terbang. Membuat tiruan atau memodifikasi sayap pesawat, venturimeter, tabung pitot atau peralatan lain yang menerapkan asas Bernoulli.

Menerapkan dan menyelesaikan permasalahan fluida dinamik serta memodifikasi ide/gagasan proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida.

A. Pendahuluan Pesawat terbang merupakan salah satu alat transportasi yang bermanfaat bagi manusia. Salah satu bagian dan pesawat terbang yang menerapkan konsep fluida dinamis adalah sayap. Pada bagian sayap pesawat terbang menerapkan salah satu konsep fluida statis yaitu asas Bernoulli. Fluida dinamis merupakan kelanjutan dari fluida statis yang telah dipelajari pada bab sebelumnya. Pada bab ini akan dipelajari tentang fluida yang bergerak. Ketika fluida bergerak, alirannya dapat dikategorikan menjadi dua macam, yaitu aliran laminer dan aliran turbulen. Oleh karena gerakan fluida yang sesungguhnya sangatlah rumit, dibuatlah beberapa asumsi sehingga memudahkan dalam pendekatan yang dikenal dengan fluida ideal. Penggunaan asumsi tersebut mempermudah pemahaman tentang asas kontinuitas fluida, asas Bernoulli, teorema Toricelli, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Buku Guru Fisika Kelas XI

81

Model pembelajaran yang digunakan sebaiknya discovery, inquiry, problem based learning, dan project based learning. Ajaklah siswa untuk menemukan bentuk aliran fluida, pengukuran debit air dan kecepatan air, serta penerapan fluida dinamis melalui kegiatan eksplorasi, tugas mandiri, dan eksperimen. Arahkan siswa agar selalu berpikir kritis dalam pemanfaatan fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari. Melalui model 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 Pendapaian KD, dan Indikator Pencapaian Tabel 4.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar

3.4 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi.

Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar lingkungan sekolah seperti Mari Bereksperimen, Mari Bereksplorasi, Bertindak Kreatif, dan Tugas Mandiri sehingga siswa mampu memahami fluida dinamis yang diterapkan dalam teknologi.


• • •

•

•

• •

• •

4.4 Membuat dan menguji proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida dan makna fisisnya.

82

Fluida Dinamis dan Penerapannya

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksperimen di laboratorium dan Tugas Proyek.

•

Menjelaskan konsep fluida ideal. Menjelaskan bentuk aliran fluida. Menerapkan asas Kontinuitas dalam menyelesaikan permasalahan fluida dinamis. Menerapkan asas Bernoulli pada fluida tidak bergerak dan fluida yang mengalir pada pipa horizontal. Menjelaskan penerapan asas Kontinuitas pada slang penyemprotan dan penyempitan pembuluh darah. M en er ap ka n t eo re ma Toricelli pada kebocoran tangki. Menjelaskan efek Venturi dan penerapannya pada venturimeter tanpa manometer. Menjelaskan prinsip kerja tabung pitot dan alat penyemprot. Menganalisis gaya angkat pada pesawat. M em bu at ti ru an sa ya p pesawat terbang atau alat venturi lalu mengujidan mempresentasikan hasilnya di kelas.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan konsep fluida ideal; 2. menjelaskan bentuk aliran fluida; 3. menerapkan asas Kontinuitas dalam menyelesaikan permasalahan fluida dinamis; 4. menerapkan asas Bernoulli dalam menyelesaikan permasalahan fluida dinamis; 5. menganalisis penerapan asas Kontinuitas dan asas Bernoulli dalam berbagai peralatan dan teknologi.


Konsep Fluida Dinamis Penerapan Fluida Dinamis


Alat dan Bahan a. Tinta b. Serbuk gabus c. Keran dan slang air d. Gelas ukur e. Stopwatch f. Gelas g. Sedotan h. Botol air 1,5 L i. Solder j. Penggaris k. Selotip l. Gunting

2.

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

3.

Sumber Belajar

a. b. c.

Fisika Untuk Sains dan Teknik Buku 1 Edisi 6, bab Mekanika Fluida, oleh Raymond A. Serway dam John W. Jewett, Jr. Fisika Mengungkap Fenomena Alam Kelas XI SMA/MA, bab Fluida, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria. Fisika Kelas XI Untuk SMA dan MA, bab 6 Fluida, oleh Edi Istiyono.


83

(1) Mengamati (a) Mengamati pergerakan tinta dan gabus di sungai atau parit. (b) Mengamati bentuk aliran air di sungai dan slang. (2) Menanya (a) Menanya pergerakan tinta maupun gabus ketika berada di parit atau di sungai. (b) Menanya bentuk aliran fluida pada air sungai dan air slang. (3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan bentuk aliran fluida. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi serta pengamatan bentuk aliran fluida. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil dan membuat laporan hasil pengamatan. Catatan: Guru menilai siswa berdasarkan kerja sama dan keaktifan dalam melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi . Hasil yang diperoleh yaitu siswa mengetahui bentuk aliran fluida. c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian menjelaskan Tugas Proyek di akhir bab yang harus dikerjakan siswa tentang penerapan asas Bernoulli dalam berbagai peralatan dalam kehidupan. Laporan Tugas Proyek dan produk peralatan yang dibuat dipresentasikan di pertemuan terakhir.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Bagaimanakah Bentuk Aliran Fluida?

Lintasan yang ditempuh suatu fluida yang sedang bergerak disebut garis alir. Apabila dalam melalui titik tertentu suatu fluida menempuh garis alir yang sama dengan garis alir fluida yang mendahuluinya, maka aliran fluida dikatakan bersifat stasioner atau tenang. Ketika serbuk tinta dan serbuk gabus dimasukkan ke dalam sungai atau parit, serbuk gabus dan tinta akan ikut bergerak terbawa arus sungai atau parit. Aliran gabus dapat Anda amati dengan mudah karena gabus tidak larut dalam air. Sebaliknya, tinta dapat larut dalam air tetapi dapat menjelaskan garis alir fluida dengan jelas. Pergerakan tinta atau serbuk gabus ditentukan oleh kecepatan aliran fluida. Semakin cepat fluida bergerak, serbuk gabus atau tinta akan cepat mengalir.


85

Aliran air pada sungai, parit, atau selokan tidaklah mulus. Ada lingkaran-lingkaran tak menentu dan menyerupai pusaran pada aliran tersebut. Aliran air pada sungai, parit, atau selokan dinamakan aliran turbulen yang digambarkan sebagai berikut.


Gambar 4.1 Aliran turbulen

Apabila aliran fluida mulus, lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus sehingga dinamakan aliran lurus atau aliran laminer. Aliran laminer terjadi pada air yang dialirkan melalui slang. Pada aliran ini garis alir fluida tidak saling bersilangan seperti ditunjukkan pada gambar berikut.


Gambar 4.2 Aliran laminer

2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua bertujuan agar siswa memahami asas kontinuitas. Lakukan pembelajaran di laboratorium sehingga kegiatan eksperimen dapat dilakukan dengan mudah. Sebelum pembelajaran dimulai, siapkan terlebih dahulu alat dan bahan yang diperlukan dalam kegiatan eksperimen dengan bekerja sama dengan petugas laboratorium. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Eksperimen, Tanya Jawab 3)

86

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menjelaskan tujuan kegiatan eksperimen yaitu mengukur debit air yang mengalir melalui keran dan membuktikan asas kontinuitas. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Pengukuran Debit Air dan Kecepatan Air Keran secara berkelompok. Tekankan siswa agar berhati-hati dalam melakukan kegiatan eksperimen. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat.


c)

c.

(1) Mengamati Mengamati debit air serta kecepatan air keran. (2) Menanya (a) Menanyakan debit air keran. (b) Menanyakan kecepatan air yang mengalir. (c) Menanyakan pengaruh kecepatan terhadap debit air yang dihasilkan. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Mendiskusikan hasil debit air keran. (b) Mendiskusikan hasil kecepatan air. (c) Mendiskusikan pengaruh kecepatan terhadap debit air. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi tentang debit air dan kecepatan air. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil pengamatan dan membuat laporan hasil pengamatan. Catatan: Jika siswa tidak bisa menemukan persamaan debit air, model diubah menjadi discovery. Guru mengenalkan dahulu tentang debit air, baru kemudian membuktikannya dengan percobaan. Data yang diperoleh berupa hasil debit air keran, kecepatan air, dan hubungan antara debit air keran dengan kecepatan air. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengevaluasi kegiatan eksperimen yang telah dilakukan siswa.

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Pengukuran Debit Air dan Kecepatan Air Keran

Debit air keran dapat dihitung dengan membagi volume air yang keluar dari keran (V ) dengan selang waktu yang diperlukan ( t). Kecepatan alir fluida dapat dihitung sebagai berikut. Q = v =

V = Av t Q A

=

Q

( 14 π d 2 )

Pada unjuk kreativitas, lubang pada keran diperbesar atau diperkecil sehingga aliran fluida berubah-ubah. Ketika lubang keran diperkecil, kecepatan fluida akan semakin besar sehingga air memancar melalui slang. Sebaliknya, ketika lubang keran air dibuka maksimal, kecepatan aliran fluida yang mengalir akan semakin lambat. Hal ini disebabkan debit air yang keluar melalui slang konstan sesuai dengan asas Kontinuitas.


87

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga bertujuan agar siswa memahami asas Bernoulli. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi informasi yang dilakukan di dalam kelas. Guru membahas eksperimen pada pertemuan kedua dan mengelaborasikannya untuk menjelaskan asas Bernoulli. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kembali hasil eksperimen pada pertemuan sebelumnya. Guru menanyakan aliran air jika luas penampang pipa yang digunakan semakin besar atau semakin kecil. Guru memberikan pertanyaan hal yang mungkin terjadi jika ketinggian pipa bervariasi antara satu tempat dengan yang lainnya. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa menjawab pertanyaan-pertanyaan yang diajukan secara bergantian. (2) Guru membahas jawaban siswa dan mengelaborasikannya untuk menjelaskan asas Bernoulli. Guru mengajak diskusi siswa tentang asas Bernoulli. (3) Guru menjelaskan contoh soal penerapan asas Bernoulli dalam permasalahan fisika. (4) Guru mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam Bertindak Kreatif dan meminta beberapa siswa untuk menjawabnya. Melalui kegiatan ini siswa diharapkan memahami asas Kontinuitas dan asas Bernoulli yang diterapkan pada tandon air dan slang. (5) Guru membahas jawaban siswa dan menyimpulkannya bersamasama siswa. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mengerjakan Review subbab A sebagai tugas rumah.

c.

Kunci Jawaban 1)

88

Bertindak Kreatif Laju air yang keluar dari lubang sama dengan laju air yang jatuh bebas dari ketinggian h. Dengan meletakkan tandon air di tempat yang tinggi, kecepatan air akan semakin besar. Begitu pula dengan menekan ujung slang yang berarti memperkecil luas penampang slang. Dengan luas penampang yang kecil, akan diperoleh kecepatan aliran fluida yang besar.


3.

p = 2,5 m –2  = 1 cm = 1 × 10 m t = 1,5 mm = 1,5 × 10 –3 m m = 50 kg –3 Δx = 1,2 mm = 1,2 × 10 m g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: Y Jawab: A =  t = (1 × 10–2 m)(1,5 × 10–3 m) = 1,5 × 10–5 m2

Y =

F 0 A Δ

=

(mg )p A Δx

=

(50 kg)(9,8 m/s2 )(2,5 m) (1,5 × 10 −5 m 2 )(1,2 × 10 −3 m)

= 6,8 × 1010 N/m2 Jadi, modulus Young batang aluminium 6,8 × 1010 N/m2. 5.

k 1 = 200 N/m k 2 = 100 N/m m = 3 kg g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. k total b. Δx c. Ep Jawab: a. Pegas tersusun paralel k total = k 1 + k 2 = 200 N/m + 100 N/m = 300 N/m Jadi, konstanta gabungan pegas 300 N/m.

Diketahui:

b.

F = k totalΔx Δx

=

F k total

=

mg k total

=

(3 kg)(9,8 m/s2 ) (300 N/m)

= 9,8 × 10–2 m = 9,8 cm Jadi, pegas bertambah panjang 9,8 cm.

56

A

Diketahui:


p

mg

2)

4.

Review Subbab A 1. Ketika slang dibuka maksimal, kecepatan aliran fluida yang mengalir akan lambat. Sebaliknya, ketika slang ditekan, lubang slang menjadi lebih kecil. Akibatnya, kecepatan fluida akan semakin besar sehingga air memancar melalui slang. Hal ini disebabkan debit air yang keluar melalui selang konstan sesuai dengan asas Kontinuitas. 3. 40 m/s 5. 1 L/s

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keempat bertujuan menyelidiki penerapan fluida dalam kehidupan. Guru sebaiknya mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan terlebih dahulu. Selain itu, guru mempersiapkan materi yang berhubungan dengan pesawat terbang saat mendarat. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi 3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan tentang pesawat terbang yang dapat tinggal landas seperti pada apersepsi pembelajaran. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Fluida Dinamis 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 pergerakan air ketika air diisap menggunakan sedotan. (ii) Mengamati gambar pesawat terbang ketika mendarat. (b) Menanya (i) Menanyakan penyebab air dalam gelas naik saat diisap menggunakan sedotan. (ii) Menanyakan mekanisme sayap pesawat terbang. (c) Mengumpulkan Informasi (i) Mendiskusikan penyebab air dalam gelas naik saat diisap menggunakan sedotan. (ii) Mendiskusikan mekanisme sayap pesawat terbang ketika pesawat terbang mendarat. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan laporan hasil diskusi tentang penyebab air dalam gelas naik ketika diisap menggunakan sedotan dan mekanisme sayap pesawat terbang saat mendarat.


89

c.

5.

(e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi serta mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Kegiatan ini bertujuan untuk mengetahui penerapan fluida dinamis. Untuk memudahkan siswa memahami penerapan fluida dinamis pada pesawat terbang, guru juga dapat memperlihatkan video kepada siswa. Apabila hal tersebut tidak memungkinkan, guru dapat mengajak siswa membaca berbagai literatur baik buku maupun artikel. Guru menilai siswa berdasarkan pemahamanna, keaktifan, dan sikap kerja sama. (2) Guru memimpin diskusi kelas tentang penerapan asas Kontinuitas dan teorema Toricelli. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran, kemudian meminta siswa mempelajari dan mengerjakan Tugas Mandiri: Kebocoran Tangki sebagai pekerjaan di rumah dan dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Penerapan Fluida Dinamis Ketika air diisap melalui sedotan, udara di dalam sedotan naik ke atas dengan kelajuan yang tinggi. Akibatnya, tekanan di dalam sedotan menjadi lebih kecil daripada tekanan di dalam gelas sehingga air mengalir ke atas melalui sedotan. Pesawat terbang dapat take off dan landing karena adanya gaya angkat sayap pesawat terbang. Bentuk sayap pesawat dapat diatur sehingga kelajuan udara di atas dan di bawah pesawat memiliki nilai yang berbeda. Dengan perbedaan kelajuan tersebut akan menimbulkan perbedaan tekanan udara di atas dan dibawah sayap sehingga pesawat dapat take off maupun landing. Penerapan fluida dinamis yang lain yaitu pemanfaatan tandon air, slang penyemprotan, alat penyemprot, tabung pitot, dan venturimeter.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kelima bertujuan agar siswa memahami teorema Toricelli. Lakukan pembelajaran di laboratorium sehingga kegiatan eksperimen dapat dilakukan dengan mudah. Sebelum pembelajaran dimulai, siapkan terlebih dahulu alat dan bahan yang diperlukan dalam kegiatan eksperimen dengan bekerja sama dengan petugas laboratorium. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi, Eksperimen 3)

90

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Kebocoran Tangki dan membahasnya. Guru menjelaskan kegiatan eksperimen yang harus dilakukan siswa.


b)

c)

c.

Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Pengukuran Kecepatan Air pada Lubang Kebocoran secara berkelompok. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (1) Mengamati Mengamati jarak pancuran air pada botol yang belubang. (2) Menanya (a) Menanyakan kecepatan air yang mengalir melalui lubang dinding botol. (b) Menanyakan waktu yang dibutuhkan air mencapai tanah. (c) Menanyakan hubungan ketinggian lubang dan jangkauan air. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Mendiskusikan waktu serta kecepatan air yang mengalir pada lubang dinding botol. (b) Mendiskusikan hubungan ketinggian lubang dan jangkauan air. (4) Mengasosiasikan Mengolah hasil percobaan serta mengumpulkan laporan hasil praktikum. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil percobaan dan membuat laporan hasil percobaan pengukuran kecepatan air pada lubang kebocoran. Catatan: Dalam kegiatan ini jika siswa kesulitan mencari botol bekas, siswa dapat menggantinya dengan plastik yang diberi lubang. Data yang akan diperoleh yaitu kecepatan air yang melalui lubang dinding botol. Selain itu, guru dapat menilai siswa melalui sikap kerja sama, keaktifan, dan pemahaman tehadap materi tersebut. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran kemudian meminta siswa mengerjakan Tugas Mandiri: Venturimeter Tanpa Manometer dan Review subbab B sebagai tugas rumah.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Kebocoran Tangki Laju fluida pada permukaan tangki diabaikan ( v1 = 0) karena luas permukaan tangki air jauh lebih besar daripada luas penampang lubang. Adapun tekanan di permukaan tangki sama dengan tekanan pada lubang karena sama-sama berhubungan dengan udara luar ( p1 = p2) Persamaan Bernoulli pada tangki yaitu: 1 1 ρ 1 + ρ gh1 + 2 ρ v12 = p2 + ρ gh2 + 2 ρ v22

Oleh karena p1 = p2 dan v1 = 0, maka: gh1 ρ

= ρ gh2 +

1 ρ v22 2


91

g(h1 ρ

– h2) v2 =

2)

=

1 ρ v22 2

2 g(h1 − h2 )

v 2 = 2 gh Mari Bereksperimen: Pengukuran Kecepatan Air pada Lubang Kebocoran

Kecepatan aliran air dapat dihitung dengan persamaan: v = 2 gh Lintasan air yang keluar dari lubang berbentuk setengah parabola. Dengan demikian, persamaan gerak parabola berlaku pada aliran air tersebut. Berdasarkan gerak parabola yang telah dipelajari di bab sebelumnya, jenis gerak pada pada sumbu X adalah GLB sedangkan jenis gerak pada sumbu Y adalah GLBB. OLeh karena kecepatan semburan air dari lubang ke arah h sumbu X, kecepatan awal dalam arah sumbu Y sama dengan nol. Dengan h 1 v demikian, air jatuh bebas jari lubang ke tanah dan menempuh jarak sejauh h2. h2 = 20 cm Persamaan gerak dalam arah sumbu Y sebagai berikut. h2 =

1 2 gt 2

t =

2 h2 g

x


Gambar 4.3 Kebocoran tangki

2 h2

Jadi, air sampai ke tanah dalam waktu t = g . Jenis gerak dalam arah sumbu X adalah GLB. Persamaan yang berlaku sebagai berikut. x=vt=

2 gh

2 h2 g

= 2 h h2

Jadi, hubungan antara ketinggian lubang dengan jangkauan air dalam arah sumbu X yaitu x = 2 h h2 . 6.

92

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan keenam bertujuan agar siswa memahami penerapan asas Bernoulli pada venturimeter, tabung pitot, alat penyemprot, dan gaya angkat pada pesawat terbang. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi informasi yang dilakukan di dalam kelas secara berkelompok.


b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Venturimeter Tanpa Manometer , kemudian lakukan diskusi untuk membahas tugas ini. Guru membagi siswa ke dalam beberapa kelompok kemudian meminta tiap-tiap kelompok untuk mempelajari prinsip kerja salah satu alat yang menerapkan asas Bernoulli. Guru menganjurkan siswa membuka situs tentang animasi penerapan asas Bernoulli sehingga lebih mudah dipahami. b) Kegiatan Inti (1) Siswa mendiskusikan prinsip kerja venturimeter tanpa manometer, venturimeter dengan manometer, tabung pitot, dan gaya angkat pesawat terbang sesuai dengan kelompoknya. (2) Guru meminta tiap-tiap kelompok untuk mempresentasikan hasil diskusi kelompoknya di depan kelas. Guru berperan sebagai moderator dalam diskusi kelas. Arahkan siswa agar terbuka dan kritis saat berdiskusi, menghargai pendapat orang lain, dan sopan dalam mengajukan pertanyaan atau pendapat. (3) Guru mengajukan pertanyaan-pertanyaan pada Bertindak Kreatif kemudian mendiskusikannya bersama siswa. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mencoba mengerjakan soal Review subbab B. Guru mengingatkan siswa untuk mempresentasikan tugas proyek pada pertemuan selanjutnya.

c.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Venturimeter Tanpa Manometer Jika fluida mengalir melewati pipa berdiameter kecil, bentuk venturimeter menjadi:

h

A 1

v1

A 2

v2


Gambar 4.4 Venturimeter tanpa manometer


93

Persamaan Bernoulli pada pipa horizontal sebagai berikut. p1 +

1 ρ v12 = p2 + ρ v22 2

. . . (1)

Berdasarkan asas kontinuitas, A1v1 = A2v2 sehingga diperoleh: v2 =

A1 A2

v1

. . . (2)

Substitusi persamaan (2) pada persamaan (1) diperoleh: p1 + 1 ρ v12 (1 2

1 ρ v12 2

= p2 +

A1 2 2 1 ρ ( ) v1 A2 2

A1

– ( A2 ) 2) = p2 – p1

. . . (3)

Tekanan pada pipa besar lebih besar daripada tekanan pada pipa kecil. Perbedaan tekanan tersebut dapat dilihat dari perbedaan ketinggian fluida pada pipa besar dan kecil. Dengan demikian p 2 > p1. Perbedaan tekanan hidrostatis fluida pada kedua pipa yaitu: p2 – p1 = ρ gh . . . (4) Substitusi persamaan (4) ke persamaan (3) diperoleh: 1 ρ v12 (1 2

A1

– ( A ) 2) = ρ gh 2

v1 =

2 gh A1 2 1 − ( A ) 2

Jadi, persamaan kecepatan fluida jika mengalir melalui pipa berdiameter kecil yaitu v1=

2 gh A1 2 1 − ( A )

.

2

2)

94

Bertindak Kreatif Cerobong asap menerapkan prinsip fluida dinamis yaitu asas Bernoulli. Pergerakan asap disebabkan adanya per bedaan tekanan di dalam cerobong dan tekanan di permukaan cerobong. Apabila di permukaan cerobong diberikan kincir yang terhubung dinamo, bilah kincir akan bergerak karena dorongan asap. Kincir yang bergerak mengakibatkan kumparan pada dinamo ikut bergerak sehingga dihasilkan listrik.


Kincir

Dinamo

Termometer Pipa kecil Kabel Gelas ukur







Pembakar bunsen Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 4.5 Miniatur kincir angin







Multimeter

3)

Siswa dapat membuat miniatur tersebut dengan menggabungkan gelas ukur, termometer, pembakar bunsen, penutup gelas ukur, pipa kecil, kincir angin, dinamo mainan, dan multimeter. Gelas ukur diisi air kemudian ditutup dengan penutup gelas tersebut. Berilah lubang pada salah satu bagian penutup gelas dan masukkan pipa ke dalam lubang tersebut. Sementara itu, kincir dihubungkan dengan dinamo dan dipasang di bagian ujung pipa. Panaskan gelas ukur hingga mendidih sehingga kincir bergerak dan menghasilkan listrik. Gunakan multimeter untuk mengukur arus listrik yang dihasilkan. Review Subbab B 1. 4 cm 3. 5.

7.

4 9

h

75,4 m/s

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempresentasikan tugas proyek tentang pembuatan alat yang menerapkan asas Bernoulli. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, Proyek 3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta setiap kelompok untuk mempersiapkan proyek yang akan mereka presentasikan. Guru menjelaskan langkah-langkah presentasi. 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, kemudian meminta siswa mengumpulkan produk hasil kerja sebagai alat peraga di laboratorium. Guru memberikan tugas rumah kepada siswa untuk mengerjakan soal-soal Evaluasi sebagai latihan untuk mengerjakan ulangan harian pada pertemuan selanjutnya.


95

c.

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

6. 7. 8. 9. 10.

b b b b c

Uraian 1. Diketahui:

P = 150 watt h = 12 m V = 1.000 liter = 1 m 3 g = 10 m/s2 Ditanyakan: t Jawab: Energi listrik= energi potensial W = mgh Pt = ρ V gh t=

ρ V

gh

=

P (1.000 kg/m 3 )(1m 3 )(10 m/s 2 )(12 m) 150 W

=

12 × 10 4 J 150 W

= 800 sekon Jadi, waktu yang dibutuhkan supaya tandon air penuh adalah 800 sekon. 3.

h 1 = 150 cm = 1,5 m h = 125 cm = 1,25 m Q = 30 liter/menit = 0,5 × 10 –3 m3/s Ditanyakan: A Jawab:

Diketahui:

v =

2 gh

= (2)(10 m/s 2 )(1,25 m) = 5 m/s Q = A v A =

=

Q v

0, 5 × 10 −3 m 3/s 5 m/s

= 1 × 10–4 m2 Jadi, luas penampang kebocoran adalah 1 × 10–4 m2.

96


5.

d 1 = 4 cm = 4 × 10–2 m v 1 = 1 m/s p 1 = 3 × 105 Pa d 2 = 2 cm = 2 × 10–2 m h2 = 5 m h1 = 0 Ditanyakan: p 2 Jawab: Persamaan Kontinuitas: A1v1 = A2v2

Diketahui:

π (

d1 2 ) v1 2

= π (

v2 =

d2 2 ) v2 2

d1 4 × 10 −2 m 2 ( d2 ) v1 = ( 2 × 10 −2 m )2 (1 m/s) = 4 m/s

Persamaan Bernoulli: p1 + ρ gh1 +

1 1 ρ v12 = p2 + ρ gh2 + ρ v22 2 2

p 2 = p1 + ρ g(h1 – h2) +

1 ρ (v12 – v22) 2

= (3 × 105) + (103)(10)(0 – 5) +

1 2

(103(12 – 42)) = 2,425 × 10 5

Jadi, tekanan pada pipa kedua adalah 2,425 × 105 Pa. 7.

h1 = 4 m h = 1,8 m A = 2,8 m2 = 2,8 × 10–4 m2 Ditanyakan: a. v b. Q c. X Jawab:

Diketahui:

a.

v =

2 gh =

2(10 m/s2 )(1,8 m) = 6 m/s

Jadi, kelajuan air yang keluar dari keran 6 m/s. b. Q = A v = (2,8 × 10–4 m2)(6 m/s) = 16,8 × 10–4 m3/s Jadi, debit air yang keluar dari keran sebanyak 16,8 × 10 –4 m3/s. c.

X = 2 h h2 = 2 (1, 8)(4 − 1,8) = 3,98

Jadi, jarak pancaran air diukur dari dasar tangki sejauh 3,98 m. 9.

d 1 = 5 cm d 2 = 3 cm Δ p 1 = 0,8 × 10 4 Pa Ditanyakan: v 1

Diketahui:


97

Jawab: 2 Δ p A1 2 ρ (( ) − 1) A2

v1 =

2 Δ p

=

d 4 ρ (( 1 ) − 1) d2

2(0, 8 × 10 4 ) 5 (10 3 )(( 3 )4 − 1)

=

=

9 34

34

= 1,54 Jadi, kecepatan air pada pipa berdiameter besar

9 34

34 m/s atau

1,54 m/s.

H Petunjuk Pengerjaan Proyek

98

1.

Isi Proyek Tugas proyek ini berisi pembuatan alat yang memanfaatkan asas Bernoulli berupa tiruan sayap pesawat terbang, alat penyemprot, tabung pitot, atau pembuatan venturimeter secara berkelompok.

2.

Latar Belakang Asas Bernoulli banyak diterapkan dalam kehidupan manusia. Contoh penerapan asas Bernoulli antara lain pada sayap pesawat terbang, alat penyemprot, venturimeter tanpa manometer, venturimeter dengan manometer, dan tabung pitot.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Setelah melakukan tugas proyek ini, siswa diharapkan dapat memahami penerapan asas Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari. Dengan membuat tiruan sayap pesawat atau venturimeter diharapkan siswa dapat mengembangkan penerapan asas Bernoulli dalam teknologi.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan siswa secara berkelompok di luar jam pelajaran. Anjurkan siswa agar mengembangkan kreativitas dan inovasinya sehingga menghasilkan produk yang memuaskan. Berikan bimbingan kepada siswa secara rutin saat mengerjakan proyek dan tekankan siswa agar saling bekerja sama saat mengerjakan proyek.


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, guru memberikan program remedial dengan mempelajari kembali materi yang belum dikuasai dengan bimbingan guru. Pelaksanaan program remedial dilakukan di luar jam pelajaran. Bagi siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan yaitu pemberian tugas yang lebih menantang. Pelaksanaan pengayaan dan program remedial dilaksanakan dalam waktu yang bersamaan. 2.

Pengayaan Pompa air memiliki daya 100 watt menyedot air pada kedalaman 9 meter. Air dialirkan melalui pipa dan ditampung dalam bak berukuran 0,9 m 3. Bak tersebut penuh setelah dialiri selama 15 menit. Jika percepatan gravitasi 9,8 m/s 2, tentukan efisiensi pompa air tersebut! Penyelesaian: P1 = 100 watt Diketahui: h = 9m V = 0,9 m3 t = 15 menit = 900 sekon g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: η Jawab: P2 = ρ Q gh V

P2 = ρ t Q g h 0, 9

= (103)( 900 )(9,8) (9) = 88,2 watt η

=

P2 P1

=

88,2 100

× 100% × 100%

= 88,2% Jadi, efisiensi pompa air tersebut adalah 88,2%.


99


Peruntukan

1.


Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.4 dan 4.4

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Unjuk Kerja serta Rubrik

Format 6–8

3.

KD 3.4

Te Tertulis



4.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

5.


Portofolio



K. Rangkuman 1.

Pembelajaran bab fluida dinamis merupakan kelanjutan dari fluida statis di kelas X. Tujuan pembelajaran pada bab ini agar siswa mampu menerapkan dan menyelesaikan permasalah fluida dinamik serta memodifikasi ide/gagasan proyek sederhana yang menerapkan dinamika fluida. 2. Model pembelajaran yang digunakan bervariasi, antara lain discovery, inquiry, problem based learning, dan project based learning. Melalui model pembelajaran tersebut siswa dapat menerapkan perilaku ilmiah dalam pembelajaran dan dapat menghargai kerja individu dan kelompok dalam berdiskusi dan melaksanakan tugas. 3. Melalui pembelajaran fluida dinamis ini, siswa semakin bertambahnya pengetahuan siswa dengan penciptaan fluida oleh Tuhan Yang Maha Esa sehingga siswa dapat memanfaatkannya dalam berbagai peralatan dan teknologi.

100


Suhu dan Kalor • • • •

Menjelaskan suhu dan pengukurannya

•

•

Mengukur suhu menggunakan tangan dan termometer Menjelaskan cara mengalibrasi termometer zat cair

Suhu Pemuaian Kalor Perpindahan Kalor

Menjelaskan pemuaian pada berbagai zat

•

•

Menjelaskan pemuaian dari pengamatan video tentang pemuaian Melakukan kegiatan untuk membuktikan pemuaian gas

Menjelaskan pengaruh kalor terhadap wujud zat

•

M en j el a s k a n pengaruh kalor terhadap suatu benda • Menentukan kalor jenis melalui percobaan

Menjelaskan perpindahan kalor

•

Menjelaskan perpindahan kalor saat memanaskan air • Menentukan b a h a n - b a h a n yang termasuk konduksi kalor • Membuat kompor matahari

Menjelaskan pengaruh kalor dan perpindahan kalor serta menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari

A. Pendahuluan Bab Suhu dan Kalor mempelajari mengenai suhu, pemuaian, kalor, dan perpindahan kalor. Suhu dapat mengakibatkan benda mengalami pemuaian. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, zat cair, dan zat gas. Kenaikan suhu benda diakibatkan oleh pemberian kalor ke benda tersebut. Kalor dapat merambat dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Indonesia memiliki energi panas matahari yang melimpah. Pembuatan kompor matahari dapat memanfaatkan kelimpahan tersebut. Selain itu, pembuatan kompor matahari merupakan salah satu upaya untuk menghemat energi. Dengan mengetahui kelimpahan energi panas di Indonesia, siswa diharapkan mensyukuri dan


101

memanfaatkan dengan sebaik-baiknya. Selain itu, dengan mengetahui pengaruh suhu dan kalor terhadap suatu benda, siswa dapat menggunakannya untuk mengatasi halhal yang berhubungan dengan suhu dan kalor dalam kehidupan. Di bab ini, siswa diharapkan dapat melakukan pengukuran suhu menggunakan alat yang tepat dan merawat alat ukur suhu dengan benar. Siswa diharapkan dapat memanfaatkan pemuaian dan perpindahan kalor untuk menyelesaikan permasalahan dalam kehidupan. Dalam melakukan kegiatan guru memotivasi siswa agar bersikap kreatif, inovatif, dan penuh rasa ingin tahu. Sikap bertanggung jawab, disiplin, jujur, teliti, dan cermat juga diperlukan saat melakukan berbagai kegiatan dalam bab ini. Guru juga memotivasi siswa agar dapat berkomunikasi dengan baik saat presentasi ataupun saat mengungkapkan pendapat dalam setiap kegiatan diskusi.

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

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari.


Dicapai melalui pem belajaran di dalam laboratorium maupun di luar laboratorium melalui kegiatan Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa memahami suhu, pemuaian, kalor, dan perpindahannya yang meliputi karakteristik termal suatu ba ha n, kapa si tas, da n konduktivitas kalor.


• • • • • •

• •

4.5 Merencanakan dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu baha n, teru ta ma terkai t kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil dan makna fisisnya.

102

Suhu dan Kalor

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen.

•

Menjelaskan suhu dan alat ukur suhu. Menjelaskan skala suhu. M en je la sk an p en ga ru h suhu pada pemuaian zat padat, zat cair, dan zat gas. Menggunakan persamaan pemuaian untuk menyelesaikan soal. M en je la sk an p en ga ru h kalor terhadap suatu zat. M en je la sk an a sa s Bl ac k dan menggunakan persamaannya dalam menyelesaikan persoalan. Menjelaskan perpindahan kalor dan peristiwa yang berkai tan. Menggunakan persamaan pada perpindahan kalor untuk menyelesaikan permasalahan.

Melakukan percobaan untuk menemukan hubungan antara konduktivitas termal dengan perambatan kalor dan mempresentasikan hasilnya. • M el ak uk an e ks pe ri me n untuk menentukan kalor jenis dan kapas itas kal or suatu bahan lalu mempresentasikan hasilnya.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, siswa diharapkan mampu: 1. menjelaskan suhu dan alat ukur suhu; 2. menjelaskan skala suhu; 3. menjelaskan pengaruh suhu pada pemuaian zat padat, zat cair, dan zat gas; 4. menggunakan persamaan pemuaian untuk menyelesaikan soal; 5. menjelaskan pengaruh kalor terhadap suatu zat; 6. menjelaskan asas Black dan menggunakan persamaannya dalam menyelesaikan persoalan; 7. menjelaskan perpindahan kalor dan peristiwa yang berkaitan; 8. menggunakan persamaan pada perpindahan kalor untuk menyelesaikan permasalahan.

D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3. 4.

Suhu Pemuaian Kalor Perpindahan Kalor


Alat dan Bahan a. Gelas beker h. Kalorimeter plastik b. Air i. Kubus logam atau silinder logam c. Termometer j. Neraca d. Ember atau baskom k. Kaki tiga e. Botol l. Kasa kawat f. Balon m. Korek api g. Pembakar spiritus 2. Media Pembelajaran a. Gambar b. Video c. Peristiwa di sekitar 3. Sumber Belajar a. Seri Kegiatan Sains: Panas & Energi, oleh Lisa Magloff. b. Fisika untuk Sains dan Teknik Buku 2, bab Suhu serta bab Kalor dan Hukum Pertama Termodinamika, oleh Seway dan Jewett.


Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Project Based Learning c. Discovery d. Inquiry


103

3.

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


Pertemuan I (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini dibahas mengenai suhu, alat ukur, dan skalanya. Guru menyiapkan gelas beker, air, pembakar spiritus, dan termometer yang akan digunakan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Bagaimana Cara Mengukur Suhu dengan Tepat? Materi Untuk Guru Miskonsepsi yang sering terjadi adalah menyamakan suhu dengan kalor. Guru harus dapat membedakan definisi suhu dan kalor. Suhu adalah ukuran derajat panas. Adapun kalor adalah bentuk energi atau jumlah panas yang diserap atau dilepaskan suatu benda. Besaran yang dapat diukur menggunakan termometer adalah suhu bukan kalor. b. Proses Belajar Mengajar

Problem Based Learning dan Discovery Tanya Jawab, Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi, Eksperimen, Latihan 3) Langkah-langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa menyiapkan alat-alat yang diperlukan. Kegiatan bisa dilakukan di kelas atau di laboratorium. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi : Bagaimana Cara Mengukur Suhu dengan Tepat? Setelah melakukan kegiatan ini siswa dapat mengetahui cara mengukur suhu dengan tepat. (1) Mengamati Mengamati skala termometer yang akan digunakan untuk mengukur suhu. (2) Menanyakan (a) Menanyakan skala termometer yang digunakan. ( b) Menanyakan cara pengukuran yang memiliki hasil paling akurat. (3) Mengumpulkan infromasi Mencoba melakukan pengukuran dengan tangan dan termometer yang tersedia. 1) 2)

104

Suhu dan Kalor

Model Pembelajaran : Metode Pembelajaran :

c)

c.

(4) Mengasosiasi Menulis hasilnya dalam lembar pengamatan dan mendiskusikan hasilnya dengan anggota kelompok. (5) Mengomunikasikan Menuliskan kesimpulan cara yang benar dalam menggunakan termometer, lalu mengomunikasikan hasilnya ke depan kelas bersama anggota kelompoknya. Catatan: sikap yang perlu dinilai adalah keaktifan siswa dalam melakukan kegiatan dan diskusi. Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Tugas : Bagaimana Mengalibrasi Termometer Zat Cair? dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. Setelah itu sebagai penutup siswa diminta mengerjakan Review subbab A.

Kunci Jawaban 1)

Mari Bereksplorasi: Bagaimana Cara Mengukur Suhu dengan Tepat? Air yang tidak dipanaskan akan terasa lebih dingin dibanding air yang telah dipanaskan. Air yang dipanaskan memiliki suhu lebih tinggi dibanding air yang tidak dipanaskan. Pengukuran menggunakan termometer yang berbeda akan menghasilkan pengukuran yang kadangkadang berbeda. Hal ini karena tingkat keakuratan tiap-tiap termometer juga berbeda. Suhu yang ditampilkan dari setiap termometer akan menunjukkan skala yang berbeda tergantung dari prinsip kerja dan bahan yang digunakan. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa suhu adalah derajat panas suatu benda. 2) Review (Subbab A) 1. Suhu adalah derajat atau tingkat panas suatu benda. 2. Prinsip kerja pirometer berdasarkan intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda tersebut. Untuk mengukur suhu benda, instrumen pirometer tidak perlu menyentuh benda tersebut sehingga suhu yang sangat tinggi tidak akan merusak atau membakar pirometer. Keunggulan pirometer sebagai berikut. a. Dapat mengukur suhu benda tanpa menyentuhnya. b. Aman dari pengaruh suhu benda yang diukur. Kelemahan pirometer sebagai berikut. a. Harganya mahal. b. Tidak setiap benda dapat diukur suhunya dengan pirometer. 3. Raksa memiliki jangkauan suhu dari –39°C hingga 357°C, sedangkan alkohol memiliki jangkauan suhu dari –144°C hingga 78°C. Jadi, untuk mengukur suhu yang memiliki titik beku –115°C seharusnya memakai termometer yang berisi alkohol. 4. 302°F = 423 K 5. a. 92°A = 40°C = 32°R = 104°F. b. Kedua skala menunjukkan pada angka yang sama yaitu –25.


105

2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan II membahas mengenai pemuaian zat padat, zat cair, dan zat gas. 1) Materi untuk Guru Miskonsepsi yang sering terjadi adalah pemuaian luas dan pemuaian volume pada zat padat hanya terjadi satu arah. Pada kenyataannya, pemuaian terjadi ke segala arah. Misal pada lempengan, semua sisi akan memuai. Gambar pemuaian luas dan pemuaian volume pada zat padat dilihat pada gambar di bawah ini. p1 = panjang akhir

1 =

0 =

lebar akhir

p0 = panjang mula-mula

V t

V 0

Pada suhu T 1 volume kubus V 0 Pada suhu T 2 volume kubus V t



Gambar 5.1 Pemuaian luas pada zat padat

Gambar 5.2 Pemuaian volume pada zat padat

b.

106

lebar mula-mula

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery, Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Pemberian Tugas dan Resitasi, Demonstrasi 3) Langkah-langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Bagaimana Mengalibrasi Termometer Zat Cair? dan membahasnya secara singkat. Guru meminta beberapa orang siswa menyimpulkan tugas tersebut. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa Pengaruh Suhu terhadap Pemuaian? (a) Mengamati Mengamati pemuaian dan penyusutan gas. (b) Menanya (a) Menanyakan pengaruh suhu terhadap pemuaian. ( b) Menanyakan faktor yang memengaruhi pemuaian. (c) Mengumpulkan infromasi Melakukan kegiatan sesuai prosedur tentang pengaruh suhu terhadap pemuaian dengan anggota kelompoknya. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan dengan anggota kelompoknya. Setelah itu, mengambil kesimpulan dari hasil kegiatan.

Suhu dan Kalor

c)

c.

(e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasilnya ke depan kelas dan melakukan tanya jawab. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pemuaian Zat Cair (a) Mengamati Mengatasi pemuaian pada zat cair. (b) Menanya i. Menanya faktor yang memengaruhi pemuaian zat cair. ii. Menanya perbedaan karakteristik antara air dan alkohol. iii. Memprediksi kemungkinan hasil kegiatan. (c) Mengumpulkan informasi Mencari data perbedaan karakteristik termal air dan alkohol. Lalu melakukan percobaan untuk membuktikan perbedaan tersebut. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan hasil kegiatan bersama anggota kelompoknya, lalu menyimpulkannya. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan di depan kelas. Catatan: sikap yang perlu dinilai saat melakukan kegiatan ini adalah ketelitian dan keaktifan. Jika alat yang dimiliki tidak terlalu banyak, pembelajaran dapat dilakukan dengan cara demonstrasi di depan kelas. (3) Siswa diminta mengerjakan Review subbab B. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi dengan membahas fitur Bertindak Kreatif (subbab B). Guru meminta siswa mengerjakan Tugas Proyek: Membuat Kompor Matahari yang tertulis di akhir subbab D untuk dikumpulkan dan dibahas pada pertemuan keenam. Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok untuk mengerjakan tugas tersebut.

Kunci Jawaban

1)

Tugas Mandiri: Bagaimana Mengalibrasi Termometer Zat Cair? Alat yang diperlukan untuk mengalibrasi termometer zat cair adalah termometer terkalibrasi disertai sertifikat Uji Operasional. Semua alat pengukuran harus dikontrol pada saat pertama beroperasi dan sesudah digunakan paling sedikit satu kali pertahun dengan menggunakan termometer terkalibrasi. Pengujian harus dilakukan paling sedikit dengan satu nilai pada rentang temperatur saat alat dioperasikan. Untuk pengukuran pada temperatur kamar misal alat tersebut dicek pada suhu 15–25°C. Suhu yang ditunjukkan oleh tiap-tiap termometer dicek oleh termometer terkalibrasi. Termometer-termometer tersebut dimasukkan ke dalam lemari pendingin atau penangas air ( water bath ), sampai temperatur yang ditunjukkan oleh tiap-tiap termometer stabil paling sedikit dalam satu menit. Pengukuran suhu udara menggunakan termometer, untuk memperlambat penunjukan suhu dapat dilakukan dengan menempelkan gabus atau kapas pada ujung termometer dan biarkan termometer kira-kira 1 (satu) jam untuk mencapai suhu yang diinginkan.


107

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merawat termometer sebagai beriku ber ikut. t. a) Perha Perhatika tikan n permuk permukaan aan kaca term termomet ometer. er. Sete Setelah lah dipa dipakai, kai, sege segera ra bersihkan kaca dari kotoran atau endapan yang mungkin menempe menempell dengan kain. Usapkan kain tersebut secara perlahan. b)) Setel b Setelah ah dipa dipakai, kai, seger segeraa simp simpan an term termomet ometer er dala dalam m wada wadah h penyi penyimpan mpan-an. Sebelum disimpan, sebaiknya termometer didinginkan terlebih dahulu. Simpan termometer pada lemari penyimpanan yang tertutup. c) Peri Periksa ksa kead keadaan aan term termomet ometer er secara secara ber berkala kala,, jangan jangan samp sampai ai terja terjadi di anomali pada termometer tersebut. 2) Mari Bereksplorasi: Bagaimana Pengaruh Suhu terhadap Pemuaian? Udara di dalam balon mengalami keniakan suhu karena mendapat kalor dari air panas. Akibatnya, balon mengembang. Ketika bagian bawah botol disiram dengan air keran, suhu udara berkurang sehingga udara menyusut dan mengakibatkan balon mengempis. Percobaan sederhana ini menunjukkan bahwa udara (gas) memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. 3) Mari Bereksplorasi: Pemuaian Zat Cair Volume zat akan bertambah seiring dengan kenaikan suhu. Semakin tinggi suhu, pertambahan volume semakin besar. besar . Air dan alkohol memiliki koefisien pemuaian yang berbeda. Koefisien muai air adalah 2,1 × 10 –4/°C, sedangkan koefisien muai alkohol adalah 1,12 × 10 –4/°C. Jadi, air akan memuai lebih besar daripada alkohol pada suhu yang sama. 4) Review (subbab B) 1. 2,29 × 10–3/°C. ′ < V 2. Oleh karena V air baja maka tidak ada air yang tumpah. 3. Anom Anomali ali air berm bermanfa anfaat at bagi bagi kehi kehidupa dupan n di dae daerah rah yang meng mengalam alamii musim dingin. Ketika air dingin di dalam danau mencapai suhu di bawa ba wah h 4° 4°C, C, pe pert rtam amba baha han n vo volu lume me ai airr ka kare rena na pe pemu muai aian an ak akan an memperkecil massa jenis air yang yan g lebih dingin. Air yang lebih dingin massa jenisnya lebih kecil akan bergerak ke permukaan danau, sedangkan air 4°C yang massa jenisnya lebih besar akan tenggelam ke dasar danau. Hasilnya, air di permukaan danau akan membeku terlebih dahulu, sebab air di permukaanlah yang mencapai menc apai suhu 0°C. Jadi, di perm permukaan ukaan air akan terb terbentuk entuk lapi lapisan san es. Air di bawa bawah h lapi lapisan san es di danau yang dalam tidak pernah membeku sehingga ikan dan tumbuhan dalam danau mampu menghadapi musim dingin. 4. 0,010114 m3 5. Air mem memilik ilikii koefis koefisien ien muai muai volu volume me lebih lebih besa besarr diband dibanding ing deng dengan an aluminium. Jadi, saat dipanaskan air akan memuai lebih besar dibanding wadah aluminium. Oleh karena itu, sebaiknya pengisian air ke wadah tidak sampai penuh agar air tidak tumpah.

108

Suhu dan Kalor

3.

Pert Pe rtem emua uan n III III (2 × 45 45 men menit it)) a.

Pers rsia iap pan Mengaj ajar ar Guru mempersiapkan alat-alat untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa Pengaruh Kalor terhadap Suatu Benda?

b.

Pros Pr oses es Be Bela laja jarr Men Menga gaja jarr

c.

Model Pembelajaran : Discovery Metode Pembelajaran : Pemberian Tugas dan Resitasi, Tanya Jawab, Diskusi, Eksperimen, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi : Apa Pengaruh Kalor terhadap Suatu Benda?. b)) Kegiatan Inti b Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi : Apa Pengaruh Kalor terhadap Suatu Benda? (1) Mengamati Mengamati lama waktu pemanasan dan pengaruhnya terhadap suhu. (2) Menanya (a) Menany Menanyakan akan pengar pengaruh uh volum volumee air air terhada terhadap p kenaika kenaikan n suhu. suhu. (b)) Mem (b Mempred prediksi iksi hasil hasil kegia kegiatan tan yang yang akan akan dilakuk dilakukan. an. (3)) Men (3 Mengu gump mpul ulka kan n in infor forma masi si Melakukan kegiatan sesuai prosedur untuk mengetahui pengaruh kalor terhadap suhu benda. (4) Me Meng ngas asos osia iasi si Mendiskusikan pertanyaan bersama anggota kelompoknya. Setelah itu, mengambil kesimpulan hasil kegiatan dan diskusi. (5)) Me (5 Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Menyampaikan hasil diskusi kelompok ke depan kelas. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Review subbab B. Kemudian guru mengingatkan siswa bahwa minggu depan melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Bagaimana Menentukan Kalor Jenis? Kunci Jawaban 1) 2)

Mari Bereksplorasi: Apa Pengaruh Kalor terhadap Suatu Benda? Air yang memiliki massa lebih sedikit akan mengalami kenaikan suhu lebih cepat. Air mengalami kenaikan suhu karena mendapatkan kalor dari pemanasan yang dilakukan. Semakin lama waktu pemanasan, semakin besar kenaikan kenaikan suhu. Grafikny Grafiknyaa bisa berupa berupa garis garis lurus karena karena kenaikan kenaikan suhu sebanding dengan waktu pemanasan. 2) Review (subbab 3) 1. Kalo Kalorr adalah adalah ener energi gi panas panas zat yang dapa dapatt berpind berpindah ah dari dari suhu ting tinggi gi ke suhu rendah.

1)


109

2.

Kalor jenis Kalor jenis air air 4.200 4.200 J/kg °C dan dan kalor kalor jenis jenis min minyak yak 2.200 2.200 J/kg °C. Oleh karena kalor jenis berbanding terbalik dengan kenaikan suhu, benda yang memil memiliki iki kalor jenis kecil akan mengal mengalami ami kenaik kenaikan an suhu yang besar. Kesimpulannya, dengan massa yang sama, minyak akan mengalami kenaikan suhu lebih cepat dibanding air. 3. Dua zat yang berb berbeda eda suhu akan mem memilik ilikii suhu suhu keset kesetimb imbanga angan n ketika ketika dicampur. Suhu yang lebih tinggi akan turun, sedangkan suhu yang lebih rendah akan naik. Air yang hangat dapat diperoleh dengan mencampurkan air dingin dan air panas. 4. 150 gram. 5. 10,914 g. 4.

110

Pertem Pert emua uan n IV IV (2 (2 × 45 me meni nit) t) a. Persi siap apa an Men eng gaja jarr Pada pertemuan ini dilakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Bagaimana Menentukan Kalor Jenis? Guru menyiapkan alat dan bahan yang akan dilakukan untuk kegiatan tersebut. b. Pr Pros oses es Be Bela laja jarr Men Menga gaja jarr 1) Metode Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa ke laboratorium untuk melakukan kegiatan keg iatan Mari Bereksperimen: Bagaimana Menentukan Kalor Jenis? Percobaan ini dilakukan sesuai dengan ketersediaan alat. Misal di sekolah hanya tersedia satu set alat, kegiatan dapat dilakukan bersama-sama bersama-sa ma atau secara demonstrasi demonstrasi.. Jika alat alat tidak tidak ada, gunakan alat sederhana. Hal yang penting adalah siswa mengetahui langkahlangkah percobaan untuk menentukan kalor jenis. b)) Kegiatan Inti b Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen : Bagaimana menentukan Kalor Jenis? . (1) Mengamati Mengamati perubahan suhu pada zat cair dengan jumlah dan waktu pemanasan sama. (2) Menanya (a)) Menan (a Menanya ya besarn besarnya ya pengaru pengaruh h kalor kalor yang yang hilang hilang dala dalam m keakuratan perhitungan. (b) Mena Menanya nya proses proses pengadu pengadukan kan terhadap terhadap keseim keseimbang bangan an termal. (3)) Me (3 Mengu ngump mpul ulka kan n in infor forma masi si (a)) Mela (a Melakuka kukan n kegiatan kegiatan sesuai sesuai prosed prosedur ur kerja kerja dengan dengan teliti teliti dan dan cermat. (b) Menc Mencari ari tambaha tambahan n informasi informasi yang yang diperluk diperlukan an di buku referensi yang disarankan oleh guru.

Suhu dan Kalor

Jawaban: FA = wu – wf = ρ f g V ρ f =

wu − wf gV

=

(2 − 1,8) N (10 m/s2 )(2 × 10−5 m 3 )

=

0, 2 2 × 10−4

kg/m3

= 1.000 kg/m3 Massa jenis cairan sebesar 1.000 kg/m 3. 5.

Dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat mobil. Dongkrak hidrolik memiliki perbandingan luas silinder beban dengan luas silinder tekan 10 cm 2. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan ternyata gaya yang diperlukan untuk mengangkat bagian roda mobil dengan dongkrak sebesar 100 N, tentukan berat bagian roda mobil. Jawaban: F1 A1

=

F2 A2

A1 A2

=

F1 F2

F2 =

A2 A1

F1 =

10 1

(100 N) = 1.000 N

Pengayaan Siswa yang mencapai KKM mengikuti program pengayaan yang diadakan bersamaan dengan program remedial di luar jam pelajaran. Siswa diminta mengunduh atau membaca artikel tentang perlunya pemasangan tandon air di rumah dan juga pengaruh ketinggian dengan penggunaan air di rumah.

2)


Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

2.

KD 3.3 dan 4.3

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.3

Tes Tertulis



4.


Portofolio



5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10


79

c)

c.

(4) Meng Mengas asos osia iasi si Mendiskusikan hasil kegiatan dengan anggota kelompoknya, lalu menghubungkan dengan hasil pencarian informasi. (5)) Me (5 Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Menyampaikan hasil kegiatan dan diskusi ke depan kelas. Kegiatan Penutup (1) Gur Guru u memi memint ntaa siswa siswa me meng nger erja jakan kan Tugas Mandiri: Bagaimana Kalor Berpindah? untuk dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya. (2)) Guru memin (2 meminta ta siswa siswa membawa membawa bahan bahan yang yang kira-kir kira-kiraa dapat dapat digunakan dalam kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Konduksi Panas .

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Bagaimana Menentukan Kalor Jenis? Kalor jenis logam dapat ditulis dengan persamaan asas Black. Kalorimeter, pengaduk, dan air menyerap kalor. Adapun logam melepas kalor. Persamaannya dituliskan sebagai berikut.

clogam =

mkal ckal (Tc − Tkal ) + mp cp (Tc − Tp ) + mair cair (Tc − Tair ) mlogam (Tlogam − T c )

Jika hasil tidak sesuai dengan teori, guru tidak boleh menyalahkan siswa. Tekankan kepada siswa agar tidak mengubah data yang mereka peroleh. Diskusikan bersama siswa faktor-faktor yang mengakibatkan hasil tidak sesuai teori. Faktor dapat berupa ketidaktelitian saat menimbang dan mengukur suhu. Bisa juga karena ada kalor yang lepas. 5.

Pertem Pert emua uan n V (2 (2 × 45 45 me meni nit) t) a. Pers rsia iap pan Mengaj ajar ar Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai perpindahan kalor. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengamati Konduksi Kalor . Jika tersedia di sekolah, guru menyiapkan aluminium, tembaga, besi, bes i, dan timah. Bisa diganti bahan lain yang lebih mudah didapatkan. Selain itu, bisa menggunakan benda-benda yang dibawa siswa. b. Pr Pros oses es Be Bela laja jarr Men Menga gaja jarr 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning, Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri: Bagaimana Kalor Berpindah? b)) Kegiatan Inti b Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi : Mengamati Konduksi Kalor. (1) Mengamati Mengamati prosedur kerja yang harus dilakukan.


111

c)

c.

112

(2) Menanya Menanya karakteristik tiap-tiap bahan yang berhubungan dengan kemampuannya merambatkan kalor. (3) Mengumpulkan informasi Mencari informasi tentang karakteristik bahan yang digunakan dalam kegiatan. (4) Mengasosiasi Mendiskusikan pertanyaan, lalu menghubungkannya dengan hasil pencarian informasi. (5) Mengomunikasikan Menyampaikan hasilnya ke depan kelas, lalu melakukan tanya jawab. Catatan: model pembelajaran yang digunakan adalah inquiry sehingga siswa harus berusaha merancang percobaan untuk mengetahui sifat hantaran kalor beberapa benda. Jika terlalu sulit, guru dapat membantu siswa sehingga model pembelajaran adalah discovery. Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Review di subbab D. Setelah itu, Guru mengingatkan siswa untuk mengumpulkan dan mempresentasikan Tugas Proyek pada pertemuan selanjutnya sesuai kelompoknya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Bagaimana Kalor Berpindah? Tangan terasa hangat di sekitar nyala api karena kalor merambat melalui radiasi. Sendok yang diletakkan di air panas akan hangat karena kalor merambat secara konduksi. Air terlihat bersirkulasi karena terjadi perpindahan kalor secara konveksi. 2) Mari Bereksplorasi: Mengamati Konduksi Kalor Konduktivitas termal suatu bahan memengaruhi kecepatan perambatan kalor. Semakin besar konduktivitas termal suatu bahan, semakin cepat suatu bahan menghantarkan kalor. Benda yang terbuat dari logam biasanya lebih cepat menghantarkan kalor dibanding benda dari plastik atau kayu. Besaran lain yang memengaruhi perambatan kalor secara konduksi adalah luas penghantar, perbedaan suhu, dan panjang penghantar. 3) Review (Subbab D) 1. Kalor berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi adalah perpindahan kalor suatu benda tanpa diikuti partikel-partikel benda tersebut. Konveksi adalah perpindahan kalor suatu benda dengan diikuti partikel-partikel benda tersebut. Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa membutuhkan medium. 2. Warna hitam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik, sedangkan warna putih merupakan pemancar dan penyerap kalor yang buruk. Saat siang hari, tiang yang dicat hitam menyerap kalor lebih banyak dibanding tiang yang dicat putih. Akibatnya, tiang yang dicat hitam lebih panas dibanding tiang yang dicat putih. Pada malam hari, tiang yang dicat hitam lebih banyak memancarkan kalor dibanding tiang yang dicat putih. Akibatnya, tiang yang dicat hitam lebih cepat dingin dibanding tiang yang dicat putih.

Suhu dan Kalor

3. 4. 5.

6.

150x J/s. 774,8 watt. Bahan yang memiliki emisivitas lebih tinggi memancarkan kalor lebih cepat. Akibatnya, kopi akan lebih cepat dingin jika dituang ke dalam cangkir yang memiliki emisivitas lebih tinggi. Oleh karena itu, agar kopi tidak cepat dingin, sebaiknya kopi dituang ke dalam cangkir yang memiliki emisivitas lebih rendah yaitu cangkir yang memiliki nilai e = 0,5.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Menyiapkan materi mengenai rancangan kompor matahari. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 2)

c.

Model Pembelajaran : Project Based Learning Metode Pembelajaran : Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan hasil dari tugas yang mereka lakukan. b) Kegiatan Inti (1) Siswa menyampaikan hasil pengerjaan Tugas Proyek. (2) Guru memberi kesempatan siswa lain untuk bertanya dan memberi tambahan kepada tiap-tiap kelompok. Tugas guru adalah memberi komentar terhadap hasil yang dicapai siswa. Kompor matahari dapat dicoba agar mengetahui tingkat keberhasilan desain yang dibuat siswa. Proyek ini dapat dikembangkan agar dapat digunakan secara luas. c) Kegiatan Penutup Guru mengingatkan minggu depan akan diadakan ulangan harian.

Kunci Jawaban Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 2. d 3. a 4. e 5. e B.

6. 7. 8. 9. 10.

a b c a b

Uraian 1. Seng merupakan konduktor yang baik, sedangkan genting yang terbuat dari tanah liat merupakan isolator. Konduktor dapat menyerap panas dengan mudah sehingga panas matahari dapat diserap dengan mudah oleh seng dan panas akan lolos sampai ke bagian bawah seng. Akibatnya, ketika di bawah atap seng akan terasa panas. Isolator tidak dapat menyerap panas dengan baik sehingga panas matahari tidak diserap dengan mudah. Akibatnya, ketika di bawah genting tanah liat akan terasa lebih sejuk.


113

3.

Saat batang logam dipotong, kalor merambat lebih cepat karena jarak yang ditempuh lebih pendek. Dengan demikian, plastisin lebih cepat terlepas jika batang lebih pendek dari semula.

5.

T °C =

5 4

T °R =

5 (40) = 50 4

9

T °F = (50° × 5 ) + 32 = 90° + 32° = 122° Jadi, suhu ruangan dalam skala fahrenheit 122°F.

7.

Δ A = A0 2α ΔT Δ A

0,17

cm2 = 100 cm2 A0 = 2α ΔT = 2(1, 7 × 10 5 )( 50) A0 = p  −



=

A0 p

=

100 cm 2 20cm

= 5 cm

Jadi, lebar lempeng tembaga mula-mula 5 cm. 9.

T 4 =

=

H e σ A

0,7π 2 J/s ≈ (0,8)(5,67 ×10 −8 W/m 2K 4 )(2 × 10 −4 π m 2 ) 2,423

× 1011

T ≈ 701,6 K Jadi, suhu kubus kira-kira 701,6 K.


Isi Proyek Proyek ini bertujuan untuk menghasilkan kompor matahari dengan berbagai rancangan. Siswa diminta merancang dan membuat kompor matahari sesuai daya kreativitas mereka. Siswa dianjurkan melakukan studi literatur agar dapat menentukan desain yang paling efektif. 2. Latar Belakang Indonesia merupakan negara tropis sehingga sinar matahari melimpah. Panas matahari dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk memasak makanan atau menjerang air. Bahan bakar minyak dan gas yang semakin langka menjadi alasan kita untuk memanfaatkan kelimpahan energi panas matahari di Indonesia. 3. Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai berupa proses pengerjaan yang disajikan dalam makalah dan produk yang berupa kompor matahari. Setiap kelompok mempresentasikan ke depan kelas mulai dari desain yang dibuat, proses pengerjaan, dan tingkat keberhasilan kompor yang mereka buat. 4. Cara Mengerjakan Siswa mendesain rancangan berdasarkan studi literatur yang telah mereka lakukan. Beberapa contoh kompor matahari sebagai berikut. a. Kompor berbentuk kotak d. Kompor parabola b. Cerek surya e. Kompor hibrid c. Kompor panel/

114

Suhu dan Kalor


Remedial Setelah ulangan harian, guru menganalisis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Setelah itu, lihat indikator yang belum tercapai dan materi yang belum dikuasai oleh siswa. Siswa yang belum mencapai KKM diminta mengerjakan soal. Contoh soal yang bisa diberikan sebagi berikut. 1. Mengapa kentang lebih cepat matang dipanaskan menggunakan tusuk yang terbuat dari logam? Jawaban: Logam merupakan konduktor panas sehingga cepat menghantarkan panas. Jika kentang ditusuk dengan logam, logam akan menghantarkan panas ke bagian dalam kentang. Oleh karena kentang mendapat panas dari dalam dan dari luar, kentang akan cepat matang dibanding hanya mendapatkan pemanasan dari luar. 2. Jika Anda memanaskan air menggunakan gelas plastik, air dapat mendidih sedangkan gelas plastik tidak meleleh. Mengapa demikian? Jawaban: Saat gelas plastik berisi air dipanaskan, kalor akan mengalir dari api melintasi permukaan gelas plastik dan diteruskan ke air. Kalor yang seharusnya melelehkan plastik akan diserap air untuk mendidih. Akibatnya, gelas plastik yang berisi air tidak meleleh jika dipanaskan. 3. Sampel tembaga bermassa 50 g bersuhu 25°C. Jika energi sebanyak 1.200 J diberikan untuk memanaskan sampel tersebut, berapa suhu akhir sampel? (kalor jenis tembaga = 400 J/kg°C) Jawaban: Q = m c DT ΔT

=

1.200 J (0,05 kg)(400 J/kg° C)

= 60°C ΔT = T 2 – T 1 T 2 = DT + T 1 = 60°C + 25°C = 85°C Suhu akhir sampel 85°C. 4. Kalorimeter tembaga bermassa 50 g berisi air sebanyak 250 g yang bersuhu 20°C. Berapa massa air mendidih yang harus dicampur dengan air agar suhu sistem menjadi 50°C? (kalor jenis tembaga= 400 J/kg °C, kalor jenis air = 4.200 J/kg °C) Jawaban: Qlepas = Qserap mapca(T ap – T k) = mkck(T c – T k) + maca(T c – T a) map(4.200(100 – 50) = (0,05)(400)(50 – 20) + (0,25)(4.200) (50 – 20)


115

210.000map = 600 + 31.500 map = 32.100

210.000

» 0,153 Massa air mendidih yang dibutuhkan 0,153 kg atau 153 gram. 5. Jendela dengan luas permukaan 6 m2 disusun dari dua lapis kaca yang ketebalannya masing-masing 4 mm. Jika perbedaan suhu di dalam dan di luar sebesar 10°C, berapa perpindahan energi secara konduksi yang melewati jendela setiap sekon? (konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m °C). Jawaban: Q t

=

kAΔT L

=

(0,8)(6)(10) 8 × 10 -3

= 6.000 W = 6.000 J/s Perpindahan energi secara konduksi sebesar 6.000 J/s. 2.

Pengayaan Program pengayaan diberikan dalam waktu yang bersamaan dengan program remediasi. Siswa yang mengikuti program pengayaan diminta untuk membaca tentang termometer gas berikut ini. Termometer Gas Volume Konstan Termometer yang hampir sempurna adalah termometer gas volume konstan. Prinsip kerja termometer gas volume konstan adalah volume gas dijaga agar selalu tetap atau tidak berubah. Ketika suhu bertambah, tekanan gas juga bertambah.

h Pipa 2

Tanda acuan Pipa 1 Gas

Air raksa

Selang penghubung Gurumuda.Net

Gambar 5.3 Termometer gas volume konstan

Di dalam pipa 1 dan pipa 2 terdapat air raksa. Volume gas dijaga agar selalu tetap, dengan cara menaikan atau menurunkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa dalam pipa 1 selalu berada pada tanda acuan. Jika suhu meningkat, tekanan gas dalam tabung juga meningkat. Oleh karena itu, pipa 2

116

Suhu dan Kalor

harus diangkat lebih tinggi agar volume gas selalu konstan. Tekanan gas bisa diketahui dengan membaca tinggi kolom air raksa ( h) dalam pipa 2. Pada termometer gas volume konstan yang canggih sudah ada alat penghitung tekanan. Wadah yang berisi gas juga sudah dirancang agar gas selalu berada dalam volume yang tetap. Jadi yang diukur hanya perubahan tekanan saja. Untuk mengalibrasi termometer gas volume konstan, kita bisa mengukur tekanan gas pada dua suhu. Misalnya kita gunakan suhu titik es dan suhu titik uap. Termometer gas volume konstan dikalibrasi pada tempat yang mempunyai tekanan udara 1 atm. Langkah melakukan kalibrasi termometer adalah sebagai berikut. Pertama, tabung gas dimasukkan ke dalam wadah yang berisi es dan air. Volume gas dijaga agar selalu tetap, dengan cara menurunkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa pada pipa 1 tetap berada pada titik acuan. Jika volume gas sudah tidak berubah, catat ketinggian kolom air raksa ( h) pada pipa 2. Gunakan h untuk menghitung tekanan. Jika menggunakan termometer gas volume konstan yang canggih, tabung yang berisi gas langsung dicelup ke dalam wadah yang berisi es dan air. Sudah ada alat pengukur tekanan. Catat tekanan gas tersebut (anggap saja ini tekanan 1 atau p 1) Kedua, tabung gas dimasukkan ke dalam wadah yang berisi air yang sedang dipanaskan. Volume gas dijaga agar selalu tetap dengan cara menaikkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa pada pipa 1 tetap berada pada titik acuan. Jika volume gas sudah tidak berubah, catat ketinggian kolom air raksa ( h) pada pipa 2. Gunakan h untuk menghitung tekanan gas (anggap saja ini tekanan 2 atau p 2) Ketiga, buat grafik yang menyatakan hubungan antara tekanan dan suhu. seperti contoh di bawah ini. p(tekanan) p2 p1

–273,15

–200

–100

0

100

200 T°C

Gurumuda.Net Sumber: http://goo.gl/EtLN1P

Gambar 5.4 Grafik tekanan dan suhu

Nilai p1 adalah tekanan gas pada suhu titik es (0 oC) dan p2 adalah tekanan gas pada suhu titik uap (100oC). Gambarkan sebuah garis yang menghubungkan titik temu p1 dengan 0oC dan titik temu p 2 dengan 100oC. Dengan berpedoman pada grafik, walaupun kita hanya mengetahui besar tekanan gas, besar suhu juga bisa diketahui dengan mudah bahkan bisa diramalkan.


117

J.

Penilaian Tabel 5.2 Penilaian

Pembelajaran

No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.5 dan 4.5

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.5

Tes Tertulis


Lembar evaluasi/ ulangan harian

4.


Portofolio



5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

K. Rangkuman 1. 2.

3.

4.

118

Suhu dan kalor berbeda. Suhu adalah derajat panas, sedangkan kalor adalah jumlah panas yang diserap atau dilepaskan suatu benda. Siswa harus dapat melakukan pengukuran suhu dengan baik dan teliti. Guru sebaiknya mengingatkan siswa untuk menggunakan dan menyimpan termometer dengan cara yang benar. Percobaan menentukan kalor jenis memerlukan ketelitian dalam menimbang dan mengukur suhu. Guru mengingatkan siswa agar teliti dan jujur dalam mencatat data yang diperoleh. Kompor matahari yang dibuat siswa dapat dikembangkan menjadi proyek sekolah. Selain memanfaatkan kelimpahan cahaya matahari, pembuatan kompor matahari dapat digunakan untuk menghemat energi meskipun dalam skala kecil.

Suhu dan Kalor

Materi yang Dipelajari • • •

Menjelaskan Persamaan Umum Gas Ideal

• • •

Melakukan studi eksplorasi tentang gas ideal dalam kehidupan. M el ak uk an e ks pe ri me n hukum Boyle. Melakukan diskusi tentang hubungan antara tekanan, volume, dan suhu dalam gas ideal.

Persamaan Umum Gas Tekanan, Suhu, dan Energi Gas Teori Ekipartisi Energi

Menjelaskan Hubungan Antara Tekanan, Suhu, dan Energi

Menjelaskan Derajat Kebebasan dan Energi dalam Gas Ideal

•

•

•

•

•

Melakukan studi eksplorasi tentang hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan. M en en tu ka n p er sa ma an tekanan dengan konsep impuls, momentum, dan tekanan. Melakukan studi eksplorasi tentang hubungan antara temperatur dan energi kinetik. M en di sk us ik an t en ta ng kecepatan efektif gas ideal.

• •

Melakukan studi eksplorasi tentang penerapan teorema ekipartisi. M en di sk us ik an t en ta ng derajat kebebasan dan energi dalam gas ideal. M en di sk us ik an t en ta ng penerapan teori kinetik gas dalam kehidupan.

Menjelaskan teori kinetik gas di ruang tertutup sehingga diketahui karakteristik gas ideal serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

A. Pendahuluan Pokok bahasan teori kinetik gas menjelaskan tentang karakter gas dalam ruang tertutup. Dalam materi teori kinetik gas terdapat tiga subbab, yaitu persamaan umum gas, hubungan antara tekanan, suhu, dan energi, serta teori kinetik gas. Pembahasan teori kinetik gas membantu manusia dalam mempelajari berbagai peralatan yang bermanfaat bagi manusia seperti pemanfaatan balon udara untuk rekreasi dan penelitian. Selain itu, pembahasan teori kinetik gas membantu manusia dalam mempelajari konsep termodinamika yang diterapkan dalam pembahasan mesin Carnot maupun mesin pendingin.


119

Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan menyadari bahwa gas merupakan bentuk yang kompleks dan telah diatur dan ditata rapi oleh Tuhan Yang Maha Esa. Keteraturan tersebut membantu siswa untuk menyadari bukti kekuasaan Tuhan. Jika siswa telah menyadari bukti kekuasaan Tuhan, keimanan dan ketakwaannya semakin bertambah. Selain itu, siswa akan menyadari bahwa manusia adalah makhluk yang lemah dan tidak pantas untuk menyombongkan diri di hadapan Tuhan. Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan untuk berlaku jujur dalam menulis hasil percobaan, berperilaku kritis dan aktif dalam setiap diskusi, berkomunikasi dengan baik, bertanggung jawab, dan disiplin dalam melakukan kegiatan. Adapun hal lain yang diharapkan berupa siswa bersikap kreatif dan inovatif melalui berbagai kegiatan. Dalam bab ini disajikan materi yang membantu siswa untuk menemukan konsep sesuai dengan KD 3. Pada KD 3, siswa diharapkan dapat memahami teori kinetik gas dalam menjelaskan karakteristik gas dalam ruangan tertutup.

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

Kompetensi Dasar

3. 6 Memahami teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup.

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, dan Tugas Mandiri sehingga peserta didik mampu memahami teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup.


•

• • • • • •

4.6 Mempresentasikan laporan hasil pemikiran tentang teori kinetik gas, dan makna fisisnya

•

Dicapai dengan melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi dan Mari Bereksperimen.

•

Menjelaskan hukum Boyle, hukum Charless, hukum Gay Lussac, dan hukum Boyle-Gay Lussac. Menjelaskan penerapan gas ideal dalam kehidupan. M en je la sk an h ub un ga n antara tekanan dan kecepatan gas. M en je la sk an h ub un ga n antara tekanan dan energi kinetik rata-rata. M en je la sk an h ub un ga n antara temperatur dan energi kinetik rata-rata. M en je la sk an k on se p ke cepatan efektif gas. M en je la sk an p e ne ra pa n teori kinetik gas. Menyajikan laporan hasil pengamatan dari kegiatan yang berhubungan dengan teori kinetik gas.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan hukum-hukum yang berhubungan dengan gas pada ruang tertutup; 2. menjelaskan persamaan gas ideal; 3. menganalisis hubungan antara tekanan dan kecepatan gas; 4. menganalisis hubungan antara tekanan dan energi kinetik rata-rata; 5. menganalisis hubungan antara temperatur dan energi kinetik rata-rata;

120

Teori Kinetik Gas

6. 7. 8.

menganalisis konsep kecepatan efektif gas; menjelaskan penerapan teori kinetik gas; menganalisis besarnya energi dalam dari berbagai persoalan.

D. Materi Pembelajaran 1. 2. 3.

Persamaan Umum Gas Tekanan, Suhu, dan Energi Kinetik Gas Teori Kinetik Gas


Alat dan Bahan a. Minuman bersoda b. Tabung berpiston c. Penggaris d. Pipa U e. Air raksa f. Kaleng g. Kelereng h. Pembakar Bunsen i. Kaki tiga j. Tabung dan tutup tabung k. Termometer l. Kincir m. Kertas HVS 3. Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Buku 2 Edisi 6, bab Teori Kinetik Gas, oleh Raymond A.. Serway dan John W. Jewwet. b. Fisika Mengungkapkan Fenomena Alam Kelas XI SMA/MA, bab Teori Kinetik Gas, oleh Hartanto dan Reza Widya Satria. c. Fisika Kelas XI untuk SMA/MA, bab 7 Teori Kinetik Gas, oleh Edi Istiyono 2. Media Pembelajaran a. Media presentasi b. Gambar c. Video d. Benda-benda di sekitar


Pendekatan: Scientific Approach 2. Model Pembelajaran: a. Discovery b. Inquiry c. Problem Based Learning


121

3.

Metode Pembelajaran: a. Diskusi b. Eksperimen c. Tanya Jawab d. Demonstrasi

e. f.

Latihan Pemberian Tugas dan Resitasi


Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan pertama, guru bertujuan untuk mengenalkan teori kinetik gas kepada siswa. Pengenalannya dengan menanyakan tentang kegunaan gas dalam kehidupan, menanyakan tentang gambar pada Apersepsi, dan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gas Ideal dalam Kehidupan . Adapun hal-hal yang perlu disiapkan berupa materi yang berhubungan dengan balon udara dan minuman bersoda untuk kegiatan Mari Bereksplorasi. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

122

Teori Kinetik Gas

Model Pembelajaran : Inquiry Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengawali dengan menjelaskan tujuan dari pembelajaran. Selain itu, guru mengajak siswa untuk berdiskusi mengenai kegunaan gas dalam kehidupan. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk berdiskusi bersama tentang kegiatan Apersepsi. Guru mengajak siswa untuk aktif dalam berdiskusi. (2) Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gas Ideal dalam Kehidupan . Guru meminta siswa untuk melakukan pengamatan secara objektif dan jujur lalu di presentasikan di kelas. Guru mengajak seluruh siswa untuk aktif berdiskusi. (a) Mengamati Mengamati gelembung-gelembung yang terjadi pada minuman bersoda sehingga mengetahui penerapan gas ideal dalam kehidupan sehari-hari. Apabila di daerah tersebut tidak terdapat minuman bersoda, guru dapat menggunakan air yang dituangkan dalam botol sehingga terlihat adanya gelembung. (b) Menanyakan i. Menanyakan jenis gas yang terdapat dalam gelembung minuman. ii. Menanyakan kejadian gelembung yang naik ke permukaan berubah menjadi besar ketika mendekati permukaan air.

c.

2.

(c) Mengumpulkan Informasi i. Mendiskusikan jenis gas yang terdapat dalam gelembung minuman. ii. Mendiskusikan kejadian gelembung yang naik ke permukaan berubah menjadi besar ketika mendekati permukaan air. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan serta hasil diskusi sehingga mengetahui contoh penerapan gas yang terjadi pada minuman bersoda. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasilnya dalam laporan pengamatan dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Kegiatan ini akan memberikan pemahaman kepada siswa tentang gas ideal yang ditemui di kehidupan. Melalui kegiatan ini siswa diharapkan bekerja sama dengan temannya dan bersikap aktif saat diskusi. Hal yang diperoleh berupa laporan pengamatan yang dikumpulkan kepada Bapak/Ibu Guru. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah didiskusikan. Selain itu, guru meminta siswa untuk mempelajari hukum-hukum dalam persamaan gas ideal. Kunci Jawaban 1) Apersepsi Balon udara merupakan contoh penerapan teori kinetik gas. Dengan memanaskan udara di dalam balon, parasut pada balon udara akan mengembang. Hal itulah yang menyebabkan adanya gaya ke atas sehingga balon dapat melayang di udara. 2) Mari Bereksplorasi: Gas Ideal dalam Kehidupan Ketika minuman bersoda dituangkan dalam gelas kosong, akan muncul gelembung yang memiliki kandungan gas CO 2. Ketika gelembung dari dasar gelas menuju permukaan akan terjadi perubahan volume semakin membesar. Hal ini disebabkan adanya penambahan jumlah mol pada gas.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan kedua, guru mengajarkan hukum-hukum yang berlaku dalam persamaan gas ideal. Dalam pertemuan kedua, guru mengajak siswa melakukan kegiatan praktikum di laboratorium. Hal-hal yang perlu disiapkan guru berupa peralatan laboratorium untuk kegiatan eksperimen yang dibantu oleh laboran. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

Model Pembelajaran : Discovery Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Eksperimen Langkah-Langkah Pembelajaran


123

Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kepada siswa tentang materi yang telah mereka pelajari di rumah berupa hukum-hukum dalam persamaan gas ideal. Guru menanyakan serta mendiskusikan pemahaman siswa tentang hukum-hukum tersebut. b) Kegiatan Inti Guru mengajak siswa untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Hukum Boyle . Guru menekankan kepada siswa untuk bekerja sama dalam melakukan kegiatan tersebut. Guru meminta siswa untuk objektif dan jujur dalam melihat hasil eksperimen. Selain itu, guru meminta siswa untuk bertanggung jawab membersihkan peralatan jika kegiatannya telah selesai. (1) Mengamati Mengamati percobaan menggunakan tabung berpiston untuk mengetahui prinsip hukum Boyle. Alternatif strategi: Model diganti problem based learning dengan memberikan beberapa contoh kegiatan untuk dianalisis siswa. (2) Menanyakan (a) Menanyakan hubungan antara tekanan dan volume berdasarkan eksperimen menggunakan raksa. (b) Menanyakan hubungan antara tekanan dan volume berdasarkan eksperimen menggunakan fluida selain raksa. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Mendiskusikan hubungan antara tekanan dan volume berdasarkan eksperimen menggunakan raksa. (b) Mendiskusikan hubungan antara tekanan dan volume berdasarkan eksperimen menggunakan fluida selain raksa. (4) Mengasosiasikan Mengolah data yang diperoleh dari hasil percobaan serta menyimpulkan hasil yang telah diperoleh sehingga mengetahui hubungan tekanan dan volume pada percobaan hukum Boyle. (5) Mengomunikasikan Menuliskan hasilnya dalam bentuk laporan praktikum dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Apabila dalam percobaan tidak terdapat raksa, guru dapat menggantinya menggunakan air, oli, atau minyak goreng. Hasil yang diperoleh berupa data tekanan udara dan volume udara. Data tersebut dituliskan dalam laporan praktikum yang dikumpulkan kepada Bapak/Ibu Guru. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah diajarkan dan meminta siswa untuk membuat laporan hasil eksperimen dan dikumpulkan pada pertemuan ketiga.

a)

3.

124

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga, guru menjelaskan persamaan gas ideal dan mendiskusikan soal yang berhubungan dengan persamaan gas ideal. Hal-hal yang perlu disiapkan guru berupa materi tentang persamaan gas ideal.

Teori Kinetik Gas

b.

Proses Belajar Mengajar

Model Pembelajaran : Problem Based Learning Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Latihan, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa untuk mengumpulkan laporan kegiatan Mari Bereksperimen: Hukum Boyle serta mendiskusikan dengan siswa hasil eksperimen tersebut. b) Kegiatan Inti (1) Guru dan siswa mendiskusikan hukum tentang gas yang lain dan persamaan gas ideal. Selanjutnya, guru dan siswa menganalisis contoh soal subbab pertama. Guru mengajak siswa untuk aktif dalam berdiskusi membahas persoalan tersebut. (2) Guru dan siswa mendiskusikan Bertindak Kreatif. Guru mengajak siswa untuk berpikir kritis dan proaktif dalam mendiskusikannya. Melalui kegiatan ini, siswa akan mengetahui hubungan antara tekanan, volume, dan jumlah partikel. (3) Guru meminta beberapa siswa mengerjakan beberapa soal Review subbab A. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas seluruh materi yang telah diajarkan pada pertemuan ini. Selain itu guru meminta siswa untuk mempelajari subbab tekanan, suhu, dan energi gas. 1) 2)

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Hukum Boyle Eksperimen hukum Boyle membuktikan bahwa tekanan berbanding terbalik dengan volume. Jika tekanan diperbesar, volume gas menjadi semakin kecil. Sementara itu, jika tekanan diperkecil, volume yang dihasilkan semakin besar. Hasil perkalian antara tekanan dan volume awal memiliki nilai kesamaan dengan hasil perkalian antara tekanan dan volume akhir. Jika fluida diganti sehingga memiliki massa jenis yang berbeda dari fluida semula, besaran tersebut tidak akan memengaruhi hubungan antara tekanan dan volume. (2) Bertindak Kreatif Balon yang ditiup volumenya akan bertambah, sedangkan tekanannya dianggap tetap. Tekanan dianggap tetap disebabkan balon terbuat dari bah an elastis yang senantiasa mengembang. Setelah balon ditiup kemudian dipanaskan di bawah sinar matahari, balon akan meletus. Hal ini disebabkan adanya peningkatan suhu pada balon yang menyebabkan bertambahnya volume balon. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa volume berbanding lurus dengan suhu. (3) Review Subbab A 1. 37,5 g/cm3 2. 11,72 kg 3. 14,03 kg


125

4.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keempat, guru mengajarkan tekanan gas sebagai fungsi kecepatan rata-rata. Hal-hal yang dibutuhkan guru berupa peralatan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan antara Impuls, Gaya, dan Tekanan . Guru membagi kelompok siswa untuk melakukan kegiatan tersebut. Selain itu, guru menyiapkan materi yang digunakan untuk menjelaskan tentang tekanan gas sebagai fungsi kecepatan rata-rata. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

126

Teori Kinetik Gas

Model Pembelajaran : Inquiry Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan menanyakan tingkat kefahaman tentang hubungan antara tekanan gas dan kecepatan ratarata partikel gas. Guru meminta pendapat dari beberapa siswa untuk menjawab hubungan tekanan gas dan kecepatan rata-rata partikel gas. Sementara itu, siswa lain diminta menanggapi jawabannya tersebut. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Impuls, Gaya, dan Tekanan. Guru meminta siswa untuk saling bekerja sama mendiskusikan dan menjawab pertanyaan-pertanyaan pada kegiatan tersebut. Hasil diskusi dijadikan bahan presentasi untuk setiap kelompok. Guru meminta setiap kelompok untuk mempresentasikan hasilnya. (a) Mengamati Mengamati pergerakan kelereng yang diletakkan pada kaleng tertutup sehingga mencerminkan hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan pada gas ideal. (b) Menanyakan i. Menanyakan pergerakan kelereng sebelum dan sesudah kelereng digerakkan. ii. Menanyakan hal yang akan terjadi antarkelereng ketika kaleng digerakkan. iii. Menanyakan tekanan yang terjadi pada kaleng ketika kelereng bergerak. iv. Menanyakan hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan ketika kelereng bergerak. (c) Mengumpulkan Informasi i. Mendiskusikan pergerakan kelereng sebelum dan sesudah kelereng digerakkan. ii. Mendiskusikan hal yang akan terjadi antarkelereng ketika kaleng digerakkan. iii. Mendiskusikan tekanan yang terjadi pada kaleng ketika kelereng bergerak. iv. Mendiskusikan hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan ketika kelereng bergerak.

c)

c.

5.

(d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan sehingga mengetahui hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan pada gas ideal. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasil pengamatannya dalam bentuk laporan pengamatan dan mempresentasikannya di depan kelas. (2) Guru mengajak siswa untuk mendiskusikan hubungan antara tekanan dan kecepatan rata-rata partikel setelah melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi. Catatan: Guru dapat menilai siswa melalui tindakannya berupa sikap aktif berdiskusi, bekerja sama, dan keberanian mempresentasikan hasil di depan kelas. Dengan adanya kegiatan ini, siswa akan mengetahui hubungan antara impuls, gaya, dan tekanan. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah disampaikan dan meminta siswa untuk mengerjakan Tugas Mandiri: Hubungan Antara Tekanan dan Kecepatan Rata-Rata . Tugas tersebut dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya dan guru tidak lupa mengingatkan kepada siswa untuk mengerjakan Tugas Proyek yang dikumpulkan pada pertemuan terakhir.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Impuls, Gaya, dan Tekanan Kelereng dianggap sebagai partikel, sedangkan kaleng diangap sebagai ruangan. Ketika kelereng dimasukkan di dalam kaleng kemudian kaleng digerakkan, kelereng akan bergerak dan saling bertumbukan satu sama lain. Tumbukan antarkelereng terjadi disebabkan adanya gaya kelereng yang terjadi pada waktu tertentu. Oleh karena itu, terjadilah impuls pada tumbukan tersebut. Kelereng juga menumbuk kaleng sehingga memberikan tekanan pada kaleng. Oleh karena itu, setelah mengerakkan kaleng dan melihat pergerakan kelereng dapat diketahui bahwa impuls, gaya, dan tekanan berbanding lurus.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan kelima, guru membahas tentang hubungan antara tekanan dan energi kinetik rata-rata serta hubungan antara temperatur dan energi kinetik rata-rata gas. Hal-hal yang perlu disiapkan berupa materi tentang hubungan antara tekanan dan energi kinetik rata-rata serta hubungan antara temperatur dan energi kinetik gas. Adapun hal lain yang harus disiapkan adalah peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Temperatur dan Energi Kinetik Gas . Untuk mempersiapkan peralatan tersebut, sebaiknya guru berkoordinasi dengan laboran untuk mempersiapkan peralatannya. b. Proses Belajar Mengajar 1) 2) 3)

Model Pembelajaran : Inquiry Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi, Eksperimen Langkah-Langkah Pembelajaran


127

a)

b)

c)

128

Teori Kinetik Gas

Kegiatan Pendahuluan Guru mengingatkan siswa untuk mengumpulkan Tugas Mandiri: Hubungan Antara Tekanan dan Kecepatan Rata-Rata . Guru meminta salah satu siswa untuk maju di depan kelas untuk menguraikan persamaan tersebut. Apabila siswa tersebut salah dalam menguraikan, guru menawarkan kepada siswa lain untuk menguraikan persamaan tersebut. Hal yang dapat dinilai yaitu kemampuan siswa dalam memahami persamaan gas ideal sehingga mengetahui hubungan antara tekanan dan kecepatan rata-rata. Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa mendiskusikan hubungan antara tekanan dan energi kinetik rata-rata serta hubungan antara temperatur dengan energi kinetik rata-rata. Guru meminta siswa untuk aktif berdiskusi untuk mengetahui hubungan besaran-besaran tersebut. (2) Guru mengajak siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Temperatur dan Energi Kinetik Gas . Guru meminta seluruh siswa untuk bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. Guru meminta setiap kelompok untuk mempresentasikan hasil yang diperoleh. (a) Mengamati Mengamati suhu termometer dan pergerakan kincir untuk mengetahui hubungan antara temperatur dan energi kinetik gas. (b) Menanyakan Menanyakan hubungan antara temperatur dan energi kinetik setelah melihat termometer dan pergerakan kincir. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan suhu pada termometer dan pergerakan kincir untuk mengetahui hubungan antara temperatur dan energi kinetik. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil pengamatan sehingga mengetahui hubungan antara temperatur dan energi kinetik gas. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasil pengamatan dalam bentuk laporan pengamatan dan mempresentasikannya di depan kelas. Catatan: Jika peralatan tidak memungkinkan, guru dapat mendemonstrasikan alat di depan kelas. Apabila hal tersebut tidak memungkinkan juga, tabung yang berisi air dapat diganti dengan kaleng susu bekas. Melalui kegiatan ini, siswa akan mengetahui hubungan tempeteratur dan energi kinetik. Energi kinetiknya dapat diketahui melalui pergerakan kincir. Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah diajarkan serta mengingatkan siswa untuk mempelajari tentang kecepatan efektif gas ideal yang akan dibahas dalam pertemuan selanjutnya. Guru tidak lupa mengingatkan kepada siswa untuk mengerjakan Tugas Proyek.

c.

Kunci Jawaban

1)

Tugas Mandiri: Hubungan antara Tekanan dan Kecepatan Rata-Rata Suatu gas yang mengandung N molekul di dalam bejana tertutup berbentuk kubus dengan rusuk L dan volumenya V . Setiap molekul memiliki massa m yang bergerak dengan kecepatan v dan memiliki komponen pada sumbu X , Y , dan Z sehingga dapat dinotasikan dalam vx, vy, dan vz. Molekul tersebut senantiasa bergerak sehingga terjadi tumbukan elastis sempurna sehingga ketika molekul menumbuk dinding dengan kecepatan v, molekul akan terpantul dengan besar kecepatan yang sama yaitu v. Ketika molekul mula-mula bergerak searah sumbu X dengan arah ke kiri sebesar – vx, molekul akan terpantul dengan kecepatan yang sama sebesar vx dengan arah ke kanan. Jika hal tersebut dihubungkan dengan konsep perubahan momentum molekul akan dihasilkan sebagai berikut. Δ p = p2 – p1 Δ p = mvx – (– mvx) Δ p = 2mvx

Jika molekul tersebut akan kembali menumbuk dinding yang sama setelah menempuh jarak x sebesar 2L, interval waktu dari perjalanan molekul tersebut adalah Δt =

x vx

=

2L vx

Apabila terjadi perubahan momentum dalam pergerakan molekul, Anda dapat mengetahui gaya yang terjadi pada molekulnya dengan I = Δ p FΔt = Δ p Δ p

F = Δt Pada persamaan sebelumnya diketahui bahwa Δ p = 2 mv x dan Δt =

F = F = F =

2L vx Δ p Δt

, besar gaya yang terjadi seperti berikut.

2mvx 2L / vx mv x L

Jika tekanan dihubungkan dengan gaya per satuan luas dengan F = p = p =

mvx L F A

, sehingga akan terbentuk

2mvx 2 / L A


129

p =

mvx2 AL

p =

mvx2 V

Tekanan total gas yang memiliki N molekul dengan komponen kecepatan terhadap sumbu dan dinotasikan dengan v1x, v2x, v3x, . . ., vN x adalah p =

m 2 (v + v22x + v23x + . . . + v2Nx) V 1x

Jika kuadrat kecepatan rata-rata dihubungkan dengan penjumlahan komponen kecepatan terhadap sumbu akan diperoleh persamaan sebagai berikut. v x2

=

v12x

2 + v2x +

2 v32x + . . . + vNx N

v x2 N = v21x + v22x + v23x + . . . + v2Nx Berdasarkan persamaan kuadrat kecepatan rata-rata di atas akan diperoleh persamaan tekanan sebagai berikut. p =

m 2 (v + v22x + v23x + . . . + v2Nx) V 1x

p =

mvx2 N V

Ketika molekul bergerak secara acak ke segala arah pada arah sumbu X , Y , dan Z dengan kecepatan tetap dan sama besar ( v x2 = v y2 = v z2 ) sehingga nilai v x2 sebagai berikut. 2 v 2 = v x2 + v y2 + v z

v 2 = v x2 + v x2 + v x2 v 2 = 3 v x2

vx2 =

1 3

v2

Jika tekanan dirumuskan dengan p = 1

mvx2 N dan kecepatan di sumbu V

x adalah v x2 = 3 v 2 , hubungan antara tekanan dan kecepatan rata-rata ditulis dalam persamaan berikut.

p =

mvx2 N V mN 1 V 3

p =

1 mNv 2 3 V

p =

2)

130

Teori Kinetik Gas

v2

Mari Bereksplorasi: Hubungan Antara Temperatur dan Energi Kinetik Gas Pembakar bunsen dinyalakan kemudian digunakan untuk memanasi tabung tertutup yang berisi air. Ketika air mendidih, suhunya meningkat. Suhu meningkat akan menghasilkan uap yang dapat menggerakkan kincir. Semakin tinggi suhunya, semakin cepat perputaran kincir. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa temperatur dan energi kinetik berbanding lurus.

6.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keenam, guru menjelaskan tentang kecepatan efektif gas ideal. Hal-hal yang harus dipersiapkan oleh guru yaitu mempelajari materi kecepatan efektif gas ideal, Contoh Soal subbab B, dan Review subbab B. b. Proses Belajar Mengajar 1) Metode Pembelajaran : Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Pemberian Tugan dan Restasi, Latihan 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menanyakan kepada siswa materi-materi yang telah diajarkan pada pertemuan sebelumnya serta menanyakan pemahaman siswa tentang kecepatan efektif gas ideal. b) Kegiatan Inti (1) Guru mendiskusikan dengan siswa tentang kecepatan efektif gas ideal. (2) Guru mengajak siswa untuk menganalisis materi Bertindak Kreatif subbab B. Guru meminta siswa supaya aktif berdiskusi menganalisis permasalahan tersebut. (3) Guru mendiskusikan dengan siswa tentang Contoh Soal subbab B. (4) Guru menawarkan kepada siswa untuk mengerjakan soal Review subbab B. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah diajarkan. Guru meminta siswa untuk mempelajari subbab teorema ekipartisi energi. c.

Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Kantong pada balon udara dapat mengembang disebabkan udara di dalam kantong lebih panas daripada udara di luar kantong. Udara di dalam kantong berisi gas helium yang dipanaskan sehingga memiliki gaya angkat ke atas dan energinya maksimal. Apabila kantong pada balon udara sobek, udara di dalam kantong akan keluar sehingga volume dan tekanan pada kantong mengecil. 2) Review Subbab B 1. 4,14 × 10–20 J 2. 0,53 × 108 KJ 3. 18,1 m


131

7.

132

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini, guru akan membahas tentang teorema ekipartisi energi. Hal-hal yang perlu disiapkan berupa video atau gambar microwave oven dan balon udara untuk membantu siswa dalam menganalisis kegiatan Tugas Mandiri. b. Proses Belajar Mengajar 1) Metode Pembelajaran : Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Tanya Jawab, Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberitahukan kepada siswa dalam pertemuan ini akan dibahas mengenai teorema ekipartisi energi. Guru menanyakan kepada siswa tingkat kefahaman tentang teorema ekipartisi energi setelah siswa mempelajari subbab tersebut di rumah. b) Kegiatan Inti (1) Guru mengajak siswa untuk menganalisis kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Teorema Ekipartisi Energi. Guru meminta siswa untuk berdiskusi dan bekerjasama dengan kelompoknya. Guru mengarahkan siswa untuk aktif dan berkata santun saat berdiskusi. Apabila diskusi telah selesai, siswa diminta untuk mempresentasikan di depan kelas. (a) Mengamati Mencari literatur yang berhubungan dengan pergerakan balon udara sehingga mengetahui penerapan teori ekipartisi. (b) Menanyakan Menanyakan penyebab balon udara bergerak ke atas dan menanyakan gas yang menyebabkan balon udara bergerak. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan penyebab balon udara mampu bergerak ke atas serta mendiskusikan jenis gas yang menyebabkan balon udara dapat bergerak ke atas. (d) Mengasosiasikan Menuliskan dan menyimpulkan hasil pengamatan sehingga dapat mengetahui penerapan teori ekipartisi. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasil pengamatan dalam bentuk laporan pengamatan dan mempresentasikannya di depan kelas. Catatan: Literatur yang digunakan oleh guru dapat berupa buku maupun berbagai sumber yang berasal dari internet. Alangkah baiknya, jika guru menunjukkan video atau gambar sehingga memudahkan siswa untuk berdiskusi. (2) Guru berdiskusi dengan siswa untuk mempelajari materi teorema ekipartisi energi. (3) Guru berdiskusi dengan siswa tentang permasalahan pada dan Bertindak Kreatif . Guru meminta siswa aktif dalam mendiskusikannya.

Teori Kinetik Gas

c)

c.

(4) Guru dan siswa membahas bersama tentang Contoh Soal dan Review subbab C. Kegiatan Penutup (10–15%) Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas materi yang telah disampaikan. Selain itu guru memberikan tugas untuk mengerjakan Soal Evaluasi.

Kunci Jawaban

1) Review Subbab C a) Energi kinetik rata-rata 9,315 × 10 –20 Joule Energi dalam 224.305,2 Joule b) 50 mol c) 1500 K 2) Mari Bereksplorasi: Penerapan Teorema Ekipartisi Energi Balon udara dapat mengembang disebabkan adanya perbedaan suhu dibagian dalam maupun luar parasut balon udara. Jika suhu di dalam parasut balon udara meningkat, parasut akan mengembang. Ketika parasut mengembang akan menyebabkan adanya gaya angkat balon udara. 3) Bertindak Kreatif Minuman bersoda jika dibuka tutup botolnya akan terlihat adanya gas yang keluar. Gas yang keluar tersebut adalah gas karbon dioksida. Ketika botol dikocok kemudian dibuka tutup botolnya, soda akan menyemprot keluar. Hal ini disebabkan gas karbon dioksida terkumpul di atas botol dan ketika tutup botol dibuka gas tersebut memberikan tekanan sehingga terdapat energi gas untuk menyemprot keluar botol. 4) Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. e 3. c 5. d 7. b 9. e 2. e 4. b 6. e 8. a 10. a B. Uraian 1. Diketahui: ρ 1 = 30 g/cm3 p 2 = 2,5 p1 T 2 = 4T 1 Ditanyakan: r2 Jawab: p α rT ρ 1T 1

p1 p2

=

p1 2, 5 p1

=

(30 g/cm 3 )T 1 ρ 2 (4 T 1)

=

(30 g/cm 3 ) 4 ρ 2

1 2, 5

ρ 2 T 2

= 18,75 g/cm3 Jadi, massa jenis gas yang terbentuk 18,75 g/cm3. ρ 2


133

3.

V = 6 L = 6 × 10–3 m3 p = 4 atm = 4 × 10 5 N/m2 v = 200 m/s Mr = 2 g/mol Ditanyakan: n Jawab:

Diketahui:

v=

3 p

v2 =

3 p

r=

ρ

ρ

3 p v2

=

3(4 × 10 5 N/m 2 ) (200 m/s)2

=

3(4 × 10 5 N/m 2 ) 4 × 10 4 m 2/s 2

= 30 kg/m3

m = rV = (30 kg/m3)(6 × 10–3 m3) = 18 × 10–2 kg = 1,8 gram n =

m Mr

1,8 gram 2 g/mol

=

= 0,9 mol

Jadi, banyaknya mol gas tersebut adalah 0,9 mol. 5. Diketahui: V = 6 L = 6 × 10–3 m3 p = 2 atm = 2,02 × 105 N/m2 v = 300 m/s Ditanyakan: m Jawab: v= r=

3 p ρ

3 p v2

=

3(2,02 × 10 5 N/m 2 ) 2

(3 × 10 m /s)

2

=

6,06 × 10 5 N/m 2 4

2

9 × 10 m /s

2

= 6,73 kg/m3

m = rV = (6,73 kg/m3)(6 × 10–3 m3) = 40,38 × 10–3 kg = 40,38 gram Jadi, massa gas ideal tersebut sebesar 40,38 gram.

7.

134

Teori Kinetik Gas

Diketahui:

h V 1 p T 1

= 5m = 2,5 mm3 = 1 atm = 1,01 × 103 N/m2 = T 2 ρ = 1 g/cm3 = 1.000 kg/m3 g = 9,8 m/s2 Ditanyakan: a. p2 b. V2 Jawab: a. p 2 = patm + ρ g h = (1,01 × 105 N/m2) + (1.000 kg/m3)(9,8 m/s2)(5 m) = (1,01 × 105 N/m2) + 0,49 × 10 5 N/m2 = 1,5 × 105 N/m2 Jadi, tekanan mula-mula gelembung 1,5 × 105 N/m2.

p1V 1 T 1

=

V 2 =

p1V1T 2 p2T 1

b.

9.

p2V 2 T 2

=

p1V 1 p2

=

(1,5 × 10 5 N/m 2 )(2,5 mm 3 ) (1,01 × 10 5 N/m 3 )

= 3,71 mm3

Jadi, volume gelembung setelah mencapai permukaan sebesar 3,71 mm3. Diketahui: T 1 = 27°C = 300 K veff = 2 veff 2

Ditanyakan: Jawab: veff =

3 kT m0

veff ≈

T veff 1 veff 2 ve

1

2veff 1

= =

1 4

=

ΔT

T 1 T 2

=

1 2

1

300 K T 2 300 K T 2

300 K T 2

T 2 = 1.200 K ΔT = T 2 – T 1 = 1.200 K – 300 K = 900 K Jadi, kenaikan suhu yang dialami gas adalah 900 K.

H. Program Remedial dan Pengayaan 1.

Remedial Program remedial diperuntukkan bagi siswa yang nilainya kurang dari KKM. Program remidiasi dilakukan dengan membuat kelompok belajar dengan bantuan tutor sebaya. Tutor sebaya adalah siswa dengan memiliki kefahaman tentang teori kinetik gas dan ditunjuk oleh guru. Tutor sebaya berguna untuk menjelaskan materimateri yang telah diajarkan oleh guru. Setelah siswa belajar dengan tutor sebaya, siswa diminta untuk membuat rangkuman materi tentang teori kinetik gas. Adapun bagi siswa yang tidak mengikuti program remedial, siswa diminta untuk mempelajari materi pengayaan. 2. Pengayaan Hitunglah ketinggian maksimal sebuah molekul nitrogen di udara jika memiliki berat molekul 28 gram/mol pada suhu 27°C dan percepatan gravitasi di permukaan bumi 9,8 m/s2? Penyelesaian: Massa gas nitrogen dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

m =

(1 molekul)(28 gram/mol) = 4,65 × 10–23 gram = 4,65 × 10 –26 kg 6,02 ×1023 molekul/mol


135

Pada ketinggian tertentu, besar energi molekul memiliki kesamaan dengan energi potensial dan dikonsepkan sebagai berikut. 3 2

kT = mgh h=

3kT 2mg

h=

3(1, 38 × 10 −23 J/K)(300 K) 2(4,65 × 1 0-26 kg)(9,8 m/s 2 )

= 13.624,4 m ≈ 13,6 km Jadi, ketinggian maksimal molekul nitrogen sebesar 13,6 km.

I.

Penilaian Tabel 6.2 Penilaian

J.

Pembelajaran

No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1 – 5

2.

KD 3.6 dan 4.6

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.6

Tes Tertulis


Lembar evaluasi/ ulangan harian

4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Praktikum

Portofolio



Bentuk Penilaian

Format Penilaian

Rangkuman 1.

Teori kinetik gas merupakan ilmu fisika yang mempelajari pergerakan gas yang berhubungan dengan tekanan, suhu, volume, jumlah molekul, dan energi. 2. Pembelajaran yang cocok untuk mempelajari tentang teori kinetik gas adalah problem based learning, discovery, inquiry, dan project based learning. Siswa mempelajari tentang teori kinetik gas dengan kegiatan eksplorasi dan eksperimen sehingga memudahkan siswa untuk memahami berbagai konsep tentang teori kinetik gas. 3. Siswa diharapkan mengetahui penerapan-penerapan gas ideal yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.

136

Teori Kinetik Gas

Jawab:

A. Pilihan Ganda

1. 2. 3. 4. 5.

a e c c e

6. 7. 8. 9. 10.

c b c b b

11. 12. 13. 14. 15.

d e c b d

16. 17. 18. 19. 20.

d e e b c

a.

σ

B. Uraian

mA = 80 kg mB = 100 kg μ k = 0,5 g = 10 m/s2 Ditanyakan: a T Jawab: m f ges w = mB g = 100(10) = 1.000 N f ges = μ k N = 0,5(800) = 400 N ΣF = m a w – T + T – f ges = (mA + mB)a

b.

= 3,3

=

6,28 N 3,14(1 × 10−3 m)2

e =

=

2m

c.

Y =

=

w

m/s2

D = 2 mm r = 1 mm = 1 × 10–3 m F = 6,28 N  0 = 10 m ' = 10,01 Ditanyakan: a. σ b. e c. Y

Δ

0  − 0 0

10, 01 m − 10 m 10 m

= 0,001

T

Ja di , besa rn ya pe rc ep at an ad al ah 3,3 m/s2. 3. Diketahui:

F 2 π r

=

1.000 – T + T – 400 = (80 + 100)a 600 = 180a a=

=

= 2 × 106 N/m2

1. Diketahui:

600 180

F

= A

σ

e

2 × 106 N/m 2 0,001

= 2 × 109 N/m2 5. Diketahui:

ρ b = ρ a =

400 kg/m3 1.000 kg/m3

Ditanyakan: vmuncul Jawab: w = FA m b g = ρ f V bf g m b = ρ f V bf ρ bV b = ρ f V bf V bf =

ρ bV b ρ f

=

400V b 1.000

=

2 V 5 b

Buku Guru Fisika Kelas XI 137

V muncul = 1 – V bf

=1– =

T Q = 90 ×

2 V 5 b

= 60 Jadi, suhu pada sambungan Q 60°C.

3 V 5 b

T P = 100°C T R = 40°C 1 k 2 B

k A =

AA = AB  =  =  A B Ditanyakan: T Q Jawab: H 1 = H 2 kA AΔT A 

=

kB AΔT B

1 k (100 – T Q) = k B(T Q – 40) 2 B 1 2

T Q = T Q – 40

90 =

138

3 5

bagian.

3

E = 2 kT

=

3 2

(1,38 × 10–23 J/K)(400 K)

= 8,28 × 10–21 J P =

3 NEk 2 V



k A(T P – T Q) = k B(T Q – T R

50 –

V = 15 L = 15 × 10 –3 m3 T = 127°C = 400 K P = 165,6 N/m2 k =1,38 × 10–23 J/K Ditanyakan: N Jawab:

9. Diketahui:

Jadi, volume yang muncul 7. Diketahui:

2 3

3 2

T Q

Ulangan Akhir Semester 1

165,6

N/m2

=

165,6 N/m2 =

−21 J ) 2 N(8, 28 × 10 3 −3 15 × 10 m 3

2 3

N (0,549 × 10–18 J/m3)

N = 452,459 × 1018 = 4,52 × 1020 Ja di , ba ny ak pa rt ik el ga s ad al ah 4,52 × 1020.

Termodinamika • • •

Usaha dan Proses Termodinamika Hukum I Termodinamika dan Kapasitas Kalor Gas Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika

Menganalisis perubahan keadaan gas ideal dengan menerapkan hukum termodinamika

Membuat karya/model penerapan hukum I dan II Termodinamika dan makna fisisnya

•

•

• •

Melakukan pengamatan tentang usaha dalam sistem termodinamika Melakukan pengamatan tentang hukum I Termodinamika dalam tubuh manusia Melakukan pengamatan tentang penerapan siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika

• • •

Membuat makalah tentang mesin 2 tak dan 4 tak Membuat makalah tentang kapal bertenaga uap Membuat mesin uap sederhana Mengerjakan tugas proyek pembuatan mesin pendingin sederhana

Siswa menjelaskan dan menyelesaikan berbagai permasalahan yang berhubungan dengan proses termodinamika dan siklus termodinamika.

A. Pendahuluan Konsep termodinamika banyak diterapkan dalam kehidupan manusia. Contoh penerapan termodinamika seperti pada mesin motor dan AC ( Air Conditioner ). Termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari hukum-hukum dasar tentang perpindahan energi dalam bentuk kalor dan usaha. Perbedaan di antara keduanya adalah energi berpindah dalam bentuk kalor ketika terjadi perbedaan temperatur, sedangkan perpindahan dalam bentuk kerja tidak bergantung pada perbedaan temperatur. Termodinamika akan mempelajari sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda yang diperhatikan dinamakan sistem, sedangkan semua yang berada di sekitar benda dinamakan lingkungan. Tujuan pembelajaran termodinamika yaitu siswa memahami berbagai konsep yang berhubungan dengan termodinamika dan mengetahui penerapan konsep termodinamika melalui alat-alat yang digunakan dalam kehidupan manusia. Dalam bab ini terdapat


139

tiga subbab yaitu usaha dan proses termodinamika, hukum I Termodinamika dan kapasitas kalor gas, serta siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika. Subbab pertama akan menjelaskan usaha oleh sistem terhadap lingkungannya dan proses termodinamika. Sementara itu, subbab kedua akan menjelaskan hukum I Termodinamika dan kapasitas kalor gas. Adapun, subbab ketiga akan menjelaskan pengertian siklus, siklus Carnot, dan hukum II Termodinamika dan Entropi. Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan mampu memahami konsep termodinamika dan memahami penerapan termodinamika yang diaplikasikan dalam kehidupan manusia. Dengan memahami konsep termodinamika yang diterapkan di berbagai peralatan manusia, siswa akan bertambah rasa spiritualnya. Selain itu, dengan melakukan kegiatan pada materi ini, siswa akan bersikap aktif, kreatif, dan inovatif dalam mempelajari termodinamika. Bab ini menjelaskan materi yang sesuai kompetensi dasar serta berbagai kegiatannya disesuaikan dalam rangka mencapai kompetensi dasar tersebut.

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

Kompetensi Dasar

3. 7 Menganalisis perubahan keadaaan gas ideal dengan menerapkan hukum Termodinamika

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, dan Tugas Mandiri, sehingga peserta didik mampu memahami konsep termodinamika.


• • • • • • • •

4.7 Membuat karya/model penerapan hukum I dan II Termodinamika dan makna fisisnya

140

Termodinamika

•

Dicapai dengan melakukan kegiatan Bertindak Kreatif dan Tugas Proyek.

•

Menjelaskan usaha pada termodinamika. Menjelaskan proses termodinamika. Menjelaskan usaha, energi dalam, dan kalor pada proses termodinamika. M en je la sk an h uk um I Termodinamika. M en je la sk an hu ku m I I Termodinamika. Menjelaskan konsep kapasitas kalor gas. Menjelaskan siklus Carnot dan penerapannya. Menjelaskan entropi dan persamaannya.

M em bu at ma ka la h y an g menjelaskan cara kerja dan diagram kerja dan diagram kerja mesin uap sederhana. • M em bu at ma ka la h y an g berhubungan dengan mesin 2 tak dan mesin 4 tak. • Membuat mesin pendingin buata n.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. menjelaskan usaha pada termodinamika; 2. menjelaskan proses termodinamika; 3. menjelaskan usaha, energi dalam, dan kalor pada proses termodinamika; 4. menjelaskan hukum I Termodinamika; 5. menjelaskan hukum II Termodinamika; 6. menjelaskan konsep kapasitas kalor gas; 7. menjelaskan siklus Carnot dan penerapannya; 8. menjelaskan entropi dan persamaannya.


Usaha dan Proses Termodinamika Hukum I Termodinamika dan Kapasitas Kalor Gas Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika


Alat dan Bahan a. Kertas b. Alat tulis c. Gambar d. Silinder berpiston e. Pemberat f. Pembakar bunsen g. Kaki tiga h. Kasa

2.

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

3.

Sumber Belajar a. Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statical Thermodynamics , oleh Francis W. Sears dan Gerhard L. Salinger. b. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 2, halaman 37 dan halaman 129, oleh Raymond A. Serway dan John W. Jewwet, Jr. c. Fisika Mengungkap Fenomena Alam Kelas XI, halaman 235, oleh Harnanto dan Reza Widya Satria. d. Fisika Kelas XI, halaman 287, oleh Edi Istiyono.


Pendekatan Pembelajaran: Scientific Approach


141

2.

Model Pembelajaran: a. Problem Based Learning b. Inquiry c. Discovery d. Project Based Learning 3. Metode Pembelajaran: a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Demonstrasi


142

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pertemuan pertama bertujuan membahas subbab usaha dan proses termodinamika. Subbab usaha dan proses termodinamika akan membahas tentang usaha oleh sistem terhadap lingkungannya serta proses termodinamika. Pada proses termodinamika akan dibahas berbagai konsep seperti proses isotermal, proses isokorik, proses isobar, dan proses adiabatik. Hal-hal yang harus disiapkan oleh guru yaitu mempelajari Apersepsi, Mari Bereksplorasi: Usaha dalam Sistem Termodinamika , dan materi yang membahas tentang usaha oleh sistem terhadap lingkungannya serta proses termodinamika. 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 mengajak siswa untuk berdiskusi kegiatan Apersepsi. Dalam mempelajari kegiatan Apersepsi, guru akan mengerti pemahaman dasar siswa tentang aplikasi termodinamika yang diterapkan dalam kehidupan manusia. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Usaha dalam Sistem Termodinamika . Ketika mempelajarinya, guru mengingatkan siswa untuk bersikap aktif dan kerjasama dengan teman kelompoknya. (a) Mengamati Mengamati pergerakan silinder berpiston untuk menjelaskan konsep usaha pada termodinamika. (b) Menanya i. Menanyakan kondisi piston setelah dipanaskan. ii. Menanyakan adanya energi dalam dan usaha pada piston. (c) Mengumpulkan Informasi i. Mendiskusikan kondisi piston setelah dipanaskan. ii. Mendiskusikan energi dalam dan usaha pada piston.

Termodinamika

c.

(d) Mengasosiasikan Menyimpulkan konsep termodinamika yaitu usaha dan energi dalam pada silinder berpiston akibat proses pemanasan. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan di depan kelas serta menuliskan hasil diskusi di kertas A4. Catatan: Kegiatan Mari Bereksplorasi: Usaha dalam Sistem Termodinamika sebaiknya dikerjakan di laboratorium. Apabila di sekolah peralatannya terbatas, sebaiknya guru melakukan demonstrasi di depan kelas dan dilihat oleh siswa. Guru akan menilai siswa berdasarkan keaktifan siswa, sikap kerjasama, dan pengetahuan siswa tentang usaha pada proses termodinamika. Alternatif silinder berpiston yaitu guru dapat membuat peralatan sendiri dengan menggabungkan antara botol minuman kaca bekas dan alat suntik bekas. Tutup botol minuman kaca bekas diberi lubang dengan diameter yang sama dengan ujung alat suntik bekas tanpa jarum. Selanjutnya ujung alat suntik tersebut dimasukkan ke dalam lubang tutup botol. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan memberikan kesimpulan setelah melakukan kegiatan-kegiatan tersebut. Guru meminta siswa untuk mengerjakan soal Review, mengerjakan kegiatan Bertindak Kreatif pada subbab A, dan mempelajari subbab B. Guru mengingatkan siswa untuk mengerjakan tugas proyek tentang pembuatan mesin pendingin buatan yang dikumpulkan dan dipresentasikan pada pertemuan ke empat. Kunci Jawaban 1) Apersepsi AC merupakan contoh alat elektronika yang menerapkan konsep termodinamika. AC mengambil kalor dari udara panas di sekelilingnya dan mengalirkannya ke mesin pendingin yang ada di dalamnya. Dalam proses termodinamika akan dikenal beberapa istilah seperti usaha, kalor, dan energi dalam. Usaha, kalor, dan energi dalam terdapat dalam hukum Termodinamika. Salah satu hukum Termodinamika, khususnya hukum I Termodinamika menjelaskan bahwa sejumlah kalor Q yang diterima dan usaha W yang dilakukan terhadap suatu gas dapat digunakan untuk mengubah energi dalam. Konsep termodinamika banyak diterapkan dalam peralatan-peralatan manusia seperti AC, lemari es, dan mesin motor. 2) Mari Bereksplorasi: Usaha dalam Sistem Termodinamika Kegiatan ini akan membantu siswa dalam memberikan konsep awal tentang adanya usaha dan energi. Ketika tabung dipanaskan akan menghasilkan kalor pada tabung. Selanjutnya, piston akan bergerak sehingga terdapat gaya pada piston. Ketika piston memiliki gaya dan berpindah posisi dapat dikatakan bahwa piston melakukan usaha.


143

Pergerakan piston piston dari bawah ke atas tentunya membutuhkan energi. Adanya energi, kalor, dan usaha merupakan konsep dasar untuk mempelajari hukum I Termodinamika. 2.

144

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua membahas tentang hukum I Termodinamika dan Kapasitas Kalor Gas. Pada pertemuan ini akan membahas soal Review, kegiatan Bertindak Kreatif pada subbab A, Mari Bereksplorasi: Hukum I Termodinamika dalam Tubuh Manusia , pembahasan materi hukum I Termodinamika dan kapasitas kalor gas, serta membahas contoh soal subbab B. Halhal yang perlu disiapkan guru sebelum mengajar adalah mempelajari berbagai hal yang akan disampaikan pada pertemuan kedua. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry, dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran: a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai kegiatan mengajar dengan bertanya kepada siswa tentang materi yang telah disampaikan pada pertemuan sebelumnya. Selanjutnya guru mengajak siswa untuk membahas soal Review dan didiskusikan bersama. Selanjutnya, guru membahas kegiatan Bertindak Kreatif subbab A. Kegiatan pendahuluan ini akan berguna sebagai pandangan guru terhadap siswa tentang materi yang telah dijelaskan pada pertemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Hukum I Termodinamika dalam Tubuh Manusia . Ketika melakukan kegiatan ini, guru mengingatkan kepada siswa untuk bersikap aktif dan bekerjasama dengan teman-temannya. (a) Mengamati Mengamati dan memahami penjelasan pada kegiatan Mari Bereksplorasi: Hukum I Termodinamika dalam Tubuh Manusia. (b) Menanya i. Menanyakan konsep energi yang terjadi di dalam tubuh. ii. Menanyakan konsep hukum I Termodinamika yang terjadi di dalam tubuh. (c) Mengumpulkan Informasi i. Mendiskusikan konsep energi yang terjadi di dalam tubuh. ii. Menanyakan konsep hukum I Termodinamika yang terjadi di dalam tubuh. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan adanya konsep termodinamika yang terjadi di dalam tubuh manusia.

Termodinamika

c.

(e) Mengomunikasikan Mempresentasikan di depan kelas dan menuliskan laporan hasil diskusi untuk dikumpulkan kepada guru. Catatan: Kegiatan ini bertujuan menambah wawasan siswa bahwa penerapan termodinamika tidak hanya untuk peralatan seperti mesin saja melainkan pada tubuh manusia juga menerapkan konsep hukum I Termodinamika. Guru menilai siswa berdasarkan keaktifan siswa dan sikap bekerja sama dengan teman satu kelompoknya. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap berbagai ulasan pada pertemuan ini. Tak lupa, guru mengingatkan siswa untuk mempelajari materi pertemuan selanjutnya mengerjakan kegiatan Bertindak Kreatif subbab B, dan mengerjakan Review subbab B. Selain itu, guru mengingatkan kembali kegiatan Tugas Proyek pembuatan mesin pendingin buatan. Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Subbab A Apabila botol minuman kaca beserta tutupnya dan alat suntik dihubungkan lalu di bagian bawah dipanaskan, piston pada alat suntik akan terangkat. Sementara itu, ketika didinginkan piston akan kembali turun. Hal ini membuktikan adanya kerja yang dilakukan piston alat suntik. 2) Review Subbab A 1. Suhu akhir gas 375 K. 2. Suhu akhir udara 422 K. 3. Usaha yang dilakukan gas 10,6 kkal. 4. Usaha pada proses A–E sebesar 288 kkal. 5. Usaha gas sebesar –4.410 J. 3) Mari Bereksplorasi: Hukum I Termodinamika dalam Tubuh Manusia Hukum I Termodinamika diterapkan dalam tubuh manusia. Manusia membutuhkan energi untuk melakukan berbagai aktivitas. Energi juga diperlukan untuk pertumbuhan. Peristiwa perubahan energi dalam tubuh dinamakan metabolisme. Ketika melakukan kerja, terjadi penurunan energi dalam tubuh. Oleh karena itu, diperlukan tambahan energi untuk mengimbanginya. Umumnya temperatur tubuh lebih besar dari lingkungan sehingga kalor mengalir keluar dari tubuh. Pada siang hari kondisinya panas. Pada saat panas, manusia kehilangan energi. Akibatnya kalor dalam tubuh lebih rendah dibandingkan kalor lingkungan. Biasanya langkah manusia untuk menstabilkannya adalah berteduh di bawah pohon, memakai topi, atau menggunakan payung. Adanya kerja, energi, dan kalor merupakan konsep dasar dari hukum I Termodinamika.


145

3.

146

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketiga akan membahas tentang siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika. Pada pertemuan ini akan membahas kegiatan Mari Bereksplorasi : penerapan siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika, siklus termodinamika, hukum II Termodinamika dan entropi, Tugas Mandiri: Mesin Uap, dan Tugas Mandiri: Mesin 2 Tak dan Mesin 4 Tak . Hal yang perlu disiapkan guru yaitu mempelajari materi tersebut untuk membantu dalam proses pengajaran. 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 pembelajaran dengan menanyakan hal-hal yang berhubungan dengan pertemuan kemarin. Selanjutnya guru membahas soal Review subbab B dan membahas kegiatan Bertindak Kreatif pada subbab B. Setelah membahas soal, guru memberitahukan kepada siswa bahwa pertemuan ketiga akan membahas siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika . Guru mengingatkan peserta didik untuk bersikap aktif dan bekerjasama dengan teman satu kelompoknya. (a) Mengamati Mengamati dan memahami pernyataan pada kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika . (b) Menanya Menanya hubungan pembakaran, bahan bakar, dan pengoperasian mesin. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan hubungan pembakaran, bahan bakar, dan pengoperasian mesin serta melakukan studi literatur. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hubungan pembakaran, bahan bakar, dan pengoperasian mesin. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasil diskusi pada kertas folio dan mempresentasikan hasilnya di depan kelas. Catatan: Kegiatan kegiatan Mari Bereksplorasi: Penerapan Siklus Termodinamika dan Hukum II Termodinamika bertujuan untuk memberikan pemahaman kepada siswa penerapan termodinamika dalam kehidupan manusia. Hal yang dapat dinilai guru yaitu keaktifan siswa ketika berdiskusi dan sikap bekerja sama dalam menyelesaikan kegiatan tersebut.

Termodinamika

210.000map = 600 + 31.500 map = 32.100

210.000

» 0,153 Massa air mendidih yang dibutuhkan 0,153 kg atau 153 gram. 5. Jendela dengan luas permukaan 6 m2 disusun dari dua lapis kaca yang ketebalannya masing-masing 4 mm. Jika perbedaan suhu di dalam dan di luar sebesar 10°C, berapa perpindahan energi secara konduksi yang melewati jendela setiap sekon? (konduktivitas termal kaca sebesar 0,8 W/m °C). Jawaban: Q t

=

kAΔT L

=

(0,8)(6)(10) 8 × 10 -3

= 6.000 W = 6.000 J/s Perpindahan energi secara konduksi sebesar 6.000 J/s. 2.

Pengayaan Program pengayaan diberikan dalam waktu yang bersamaan dengan program remediasi. Siswa yang mengikuti program pengayaan diminta untuk membaca tentang termometer gas berikut ini. Termometer Gas Volume Konstan Termometer yang hampir sempurna adalah termometer gas volume konstan. Prinsip kerja termometer gas volume konstan adalah volume gas dijaga agar selalu tetap atau tidak berubah. Ketika suhu bertambah, tekanan gas juga bertambah.

h Pipa 2

Tanda acuan Pipa 1 Gas

Air raksa

Selang penghubung Gurumuda.Net

Gambar 5.3 Termometer gas volume konstan

Di dalam pipa 1 dan pipa 2 terdapat air raksa. Volume gas dijaga agar selalu tetap, dengan cara menaikan atau menurunkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa dalam pipa 1 selalu berada pada tanda acuan. Jika suhu meningkat, tekanan gas dalam tabung juga meningkat. Oleh karena itu, pipa 2

116

Suhu dan Kalor

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari dan memberikan kesimpulan terhadap berbagai ulasan pada pertemua pertemuan n ini. ini. Tak Tak lupa, lupa, guru menging mengingatkan atkan siswa mengerjakan Review subbab C mengerjakan kegiatan Bertindak Kreatif subbab C dan mempersiapka mempersiapkan n Tugas Proyek pembuatan mesin pendingin buatan pada pada pertemuan pertemuan selanjutnya selanjutnya.. Kunci Ja Jawaban 1) Bert rtin ind dak Kr Kre eati tiff Pompa ban sepeda tertutup dengan ujung selang udara pada mulanya tidak terasa panas, tetapi ketika pompa ditekan berulang kali tabung pompa akan terasa panas. Hal tersebut terjadi karena pompa yang ditekan berulang kali menunjukkan adanya perubahan energi. Perubahan energi tersebut akan diperoleh usaha. Adanya energi dan usaha akan menghasilkan kalor yang disertai perubahan suhu. 2) Review Subbab B 1. Ma Mass ssaa ga gass hi hidr drog ogen en 3, 3,66 g.

c)

c.

a. ΔU = = –7.560 joule b.. ΔU = b = 5.520 J c. ΔU = = –990 J 3. Bes Besar arnya nya kalo kalorr dala dalam m prose prosess –1.30 –1.3000 kJ dan dan suhu suhu di di B 168 168 K. 4. a. QAB = 20 J b.. QBC = –72 J b c. ΔU = 17 J d. ΔU DA = 52 J 2.

Kalorr je Kalo jeni niss mo mola larr pa pada da te teka kana nan n da dan n vo volu lume me te teta tap p besa besarny rnyaa 75 J mol mol –1 K–1 dan 66,7 J mol–1 K–1. b.. γ = b = 1,12 3) Mari Ber Bereksp eksplora lorasi: si: Pene Penerapa rapan n Siklus Siklus Term Termodin odinamik amika a dan dan Hukum Hukum II Termodinamika Bahan bakar sangatlah diperlukan untuk proses pembakaran dalam mesin. Pada awalnya bahan bakar dan udara dicampurkan terlebih dahulu oleh karburator. Campuran bahan bakar dan udara dihisap dengan gerakan naik-turun ke dalam ruang bakar. Bahan bakar masuk ke dalam silinder saluran masuk sehingga campuran udara dan bahan bakar tertahan dalam silinder. Saat torak naik ke atas akan menyebabkan bahan bakar termampatkan. Saat kompresi dan torak bergerak ke atas, akan terjadi loncatan bunga api yag dihasilkan oleh busi yang mengakibatkan terjadinya peristiwa pembakaran. Selanjutnya, torak kembali naik dan mendorong gas sisa yang merupakan sisa hasil pembakaran keluar melalui saluran pengeluaran. 4) Tu Tuga gass Man Mandi diri ri:: Mes Mesin in Ua Uap p Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya bias anya mengg menggunaka unakan n air ai r seba sebagai gai fluid fluidaa yang berge bergerak. rak. Siklu Sikluss ini 5.

a.


147

menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine. Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap panas yang secara umum ditemukan di pembangkit listrik. Skema kerja mesin uap yang menggunakan siklus Rankine, sebagai berikut. Boiler 3

Turbin W turbin

4 Kondensor W pump Qout

2 Pompa Qn

1

Gambar 7.1 Mesin uap dengan siklus Rankine

5)

4.

148

Tugass Mand Tuga Mandir iri: i: Mes Mesin in 2 Ta Tak k dan dan 4 Ta Tak k Motor diklasifikasikan menurut beberapa hal. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan, motor dibedakan menjadi dua jenis, yaitu motor diesel dan motor bensin. Berdasarkan banyaknya langkah dalam satu siklus proses pembakaran motor menjadikan motor 4 tak dan motor 2 tak. Motor bahan bakar bensin 4 tak tak didemon didemonstrasikan strasikan oleh Nikolaus Otto. Keempat langkah pada motor bahan bakar bensin 4 tak adalah langkah masuk, langkah kompresi, langkah tenaga, dan langkah buang. Sementara itu, mesin 2 tak memiliki langkah antara lain langkah masuk, langkah penyaluran, langkah tekan, dan langkah tenaga.

Pertem Pert emua uan n IV IV (2 (2 × 45 me meni nit) t) a. Per ersi sia apan Menga gajjar Pada pertemuan ke empat yang harus disiapkan oleh guru berupa pembahasan Review subbab C, pembahasan Bertindak Kreatif subbab C, pembahasan Tugas Proyek, dan pembahasan soal evaluasi. b. Pr Pros oses es Bel Belaj ajar ar Men Menga gaja jarr 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning, Inquiry, dan Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memulai pembelajaran dengan membahas pemahaman siswa tentang pertemuan sebelumnya, pembahasan Bertindak Kreatif subbab C, dan menanyakan siswa tentang Tugas Proyek yang telah dilakukan.

Termodinamika

Kegiatan Inti (1) Guru menga mengajak jak siswa untu untuk k diskus diskusii tenta tentang ng soal soal Review subbab C. (2)) Guru meng (2 mengaja ajak k siswa siswa memb membahas ahas keg kegiat iatan an Bertindak Kreatif subbab C. (3)) Guru meng (3 mengajak ajak sisw siswaa memb membahas ahas kegi kegiatan atan Tugas Proyek. (4)) Guru meng (4 mengajak ajak sisw siswaa memba membahas has soal eval evaluasi uasi.. c) Kegiatan Penutup Berdasarkan semua pertemuan tersebut, guru mengajak siswa mengulang kembali berbagai konsep termodinamika. Guru mengingatkan bahwa konsep termodinamika banyak dimanfaatkan bagi kehidupan kehidupan manusia. manusia. Kunci Ja Jawaban 1) Be Bert rtin inda dak k Krea Kreati tiff Subb Subbab ab C Prinsip kerja kapal uap yaitu konversi energi dari uap menjadi men jadi gerak. Alat dan bahan yang digunakan seperti gabus, kaleng minuman, lilin, kawat tembaga, tripleks, baskom, air, cutter, gergaji, tang, korek api, dan double tape. Langkah pembuatannya sebagai berikut. 1. Pot oto ong gabu buss den enga gan n cutter dengan ukuran 25 × 10 cm c m dan 36 × 20 cm. 2. Bua Buang ng isi isi soda soda minuma minuman, n, caran caranya ya melub melubang angii bagian bagian atas atas deng dengan an paku ukuran sedang. 3. Pot Potong ong kawa kawatt denga dengan n panja panjang ng 35 35 cm seba sebanya nyak k dua dua buah buah untu untuk k penyangga kaleng, lilitkan dengan tang di ujung kepala kaleng dan kaki kaleng. 4. Pot Potong ong lil lilin in sama sama panja panjang ng seki sekitar tar 4 cm cm sebany sebanyak ak 4 buah. buah. 5. Pot Poton ong g tripl tripleks eks 20 20 × 5 cm mem memben bentu tuk k runci runcing ng di di satu satu sisi. sisi. 6. Te Temp mpel elka kan n tr trip iple leks ks de deng ngan an double tape di gabus berukuran 25 × 10 cm. 7. Is Isii ka kalen eng g de deng ngaan ai air. 8. Te Temp mpel el gab gabus us kec kecil il ke ke gabu gabuss yang yang bes besar ar.. 9. Taru Taruh h lilin lilin berj berjejer ejer di bawah bawah kale kaleng. ng. Nyala Nyalakan kan lili lilin n dengan dengan korek korek.. 10. Taruh rakitan rakitan gabus dan dan kaleng di atas baskom berisi air dan tunggu hingga ada uap yang keluar dari kaleng, lalu percobaan akan bergerak. Pada percobaan air dalam kaleng mendidih dan mengeluarkan uap yang kuat karena ada energi panas dari lilin yang membuat rakitan mirip kapal tersebut jalan. Ini membuktikan adanya konversi dari energi panas ke energi uap. 2) Review Subbab C 1. Ja Jadi di,, ef efis isie iens nsii me mesi sin n 68 68,7 ,755 %. 2. AC memi memili liki ki koefi koefisie sien n perfor performan mansi si 2,5 2,5 dan efisi efisiens ensii 29%. 29%. 3. a. Kalor pa pada re reservoir re rendah 5. 5.000 J. J. b.. Koefisien kerja mesin penghanga b penghangatt 2,67. 2,67. 4. a. Perubahan en entropi si sistem 61 611,06 J/ J/K. b.. Entropi mula-mul b mula-mulaa sistem sistem 3.638,94 J/K. 5. a. Ka Kalo lorr ya yang ng di dibu buan ang g ke re rese serv rvoi oirr pa pana nass 65 65.0 .000 00 J. b.. Perbandi b Perbandingan ngan T t : T r = 26 : 1.

b)) b

c.


149

3)

Tugas Pr Proyek Berikut ini gambar mesin pendingin buatan: Mesin pendingin buatan dibuat seperti ilustrasi gambar di samping. SelanjutKipas angin nya pada es batu ditambahkan garam supaya es batu tidak mudah mencair. Ember Ketika kipas angin dihidupkan maka angin akan meniup es batu sehingga Pralon udaranya akan keluar melalui pipa pralon. Secara alami, kalor yang Es batu mengalir dari suhu yang tinggi ke suhu yang lebih rendah. Namun hal tersebut Gambar 7.2 Mesin pendingin sederhana dapat diubah dengan adanya mesin pendingin. Sistem kerja mesin pendingin yaitu mengubah kalor yang mengalir dari suhu rendah ke suhu lebih dingin. Untuk melakukannya tentunya dibutuhkan adanya usaha/kerja. Adanya usaha dan kalor akan memengaruhi energi yang terdapat dalam mesin pendingin.

4)

Evaluasi A. Pilihan Ga Ganda 1. b 6. e 2. e 7. d 3. d 8. a 4. d 9. e 5. e 10. a B. Uraian 1. Siklus I → p = 5 × 105 N N/m /m2, V 1 = 4 cm3, V 2 = 1 cm3 Siklus II → p1 = 5 × 105 N N/m /m2, p2 = 2 × 105 N/m2, V = = 1 cm3 Siklus III → p = 2 × 105 N N/m /m2, V 1 = 1 cm3, V 2 = 4 cm cm3 Siklus IV → p1 = 2 × 105 N N/m /m2, p2 = 5 × 10 5 N/m2, V = = 4 cm2 Dita Di tany nyak akan an:: Ga Gamb mbar ar si sikl klus us p–V dan dan W Jawab: p(× 10 5 N/m 2)

I

5 4

II

IV

3 2

IIII II

1 1

2

3

4

5

6

(cm3) V (cm

W I = p(V 2 – V 1) = (5 × 105 N N/m /m2)(10–6 m3 – 4 × 10–6 m3) = (5 × 105 N N/m /m2)(–3 × 10–6 m3) = –1,5 J 150

Termodinamika

W II = p(ΔV ) =0 W III = p(V 2 – V 1) = (2 × 105 N/m2)(4 × 10–6 m3 – 10–6 m3) = (2 × 105 N/m2)(3 × 10–6 m3) = 0,6 J W IV = p(ΔV ) =0 W = W I + W II + W III + W IV = –1,5 J + 0 + 0,6 J + 0 = – 0,9 J Usaha total dalam proses – 0,9 J.

3.

Diketahui: p(× 10 5 N/m 2)

C

5 4

B

3 2

A

1 1

2

3

Ditanyakan: a. b. Jawab:

4

V (m3)

W AB W BA → melalui C

(2 × 105 N /m2

+

3 × 105 N /m2 )(3 m3 ) 2

a.

W AB =

b.

= 7,5 × 105 joule Usaha dari A ke B besarnya 7,5 × 105 joule. W BA = W BC + W CA W BC =

(3 × 105 N/m 2

+

5 × 10 5 N/m 2 )(− 1 m 3 ) 2

= –4 × 105 J W CA = (2 × 105 N/m 2 + 5 × 105 N/m 2 )(− 2 m 3 ) 2

= –7 × 105 J W BA = W BC + W CA = (–4 × 105 J) + (–7 × 105 J) = –11 × 105 J = –1,1 × 106 J Usaha dari B ke A melalui C sebesar –1,1 × 10 6 J.


151

5.

ΔT =

Diketahui:

40°C = 40 K W = 6.000 joule Cp = 800 J/K Ditanyakan: a. Cv b. n Jawab: a. W = Qp – Qv W = (Cp – Cv) ΔT 6.000 J = (800 J/K – Cv)(40 K) 150 J/K = 800 J/K – Cv Cv = 650 J/K Kapasitas kalor saat volume tetap 650 J/K. b. Cp – Cv = nR n=

=

Cp

− Cv

R

150 J/K ≈ 18 mol 8,314 J/mol K

Jumlah zat tersebut 18 mol. 7. Diketahui: Qv = 600 J n = 1,5 mol ΔT = 420 K – 400 K = 20 K Ditanyakan: jenis gas Jawab: Cv =

=

Qv ΔT 600 J 20 K

= 30 JK–1

Cp = Cv + nR = 30 JK–1 + (1,5 mol)(8,314 J/mol K) = 42,5 JK –1 γ

= =

Cp Cv

42,5 JK −1 30 JK −1

= 1,4

Tetapan Laplace bernilai 1,4 sehingga gas ini merupakan gas diatomik. 9.

T r = 300 K T t = 500 K W = 4.000 J Ditanyakan: Qr dan Qt Jawab:

Diketahui:

Qr Qt

= =

Qr Qt

152

Termodinamika

=

T r T t 3 300K = 5 500K 3 ⇒ Qr = 0,6 Qt 5

Qt – Qr = W Qt – 0,6 Qt= 4.000 J 0,4 Qt = 4.000 J Qt = 10.000 J Qr = 0,6 Qt = (0,6)(10.000 J) = 6.000 J Jadi, Qt = 10.000 J dan Qr = 6.000 J.


Isi Proyek Proyek ini merupakan aplikasi termodinamika khususnya pembuatan mesin pendingin. Dalam proyek ini, siswa merancang peralatan sederhana berupa mesin pendingin sederhana. Tugas ini menuntut siswa dalam mengerjakan proyek yang berhubungan dengan hukum Termodinamika. 2. Latar Belakang Secara alami, kalor yang mengalir dari suhu yang tinggi ke suhu yang lebih rendah. Namun hal tersebut dapat diubah dengan adanya mesin pendingin. Sistem kerja mesin pendingin yaitu mengubah kalor yang mengalir dari suhu rendah ke suhu lebih dingin. Untuk melakukannya tentunya dibutuhkan adanya usaha/kerja. Prinsip tersebut yang mendasari kerja mesin pendingin. 3. Hasil yang Akan Dicapai Hasil yang akan dicapai berupa produk dan laporan hasil pengamatan. Selain itu, hasil dari peralatan tersebut dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. 4. Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan secara berkelompok dan guru memantau perkembangannya. Guru mengingatkan kepada siswa untuk saling bekerja sama dalam mengerjakan tugas ini. Selain itu, tidak lupa guru mengingatkan bersikap aktif ketika melakukan presentasi produk yang dibuatnya.


Remedial Jika terdapat siswa yang memiliki nilai kurang dari KKM, guru membuat program remedial. Program remedial dapat berupa pembuatan rangkuman materi dan pembuatan makalah yang berhubungan dengan termodinamika. Sementara itu, bagi siswa yang telah memenuhi KKM, siswa diminta untuk mempelajari materi pengayaan. 2. Pengayaan Pompa Kalor Pompa panas merupakan sebuah refrigerator yang digunakan untuk memompa energi termal dari tandon dingin (udara dingin) ke tandon panas (udara panas). Tandon panas merupakan sistem ideal dengan kapasitor panas yang demikian besar sehingga dapat menyerap atau memberikan panas tanpa perubahan temperatur yang berarti. Sistem pompa kalor itu tidak hanya berfungsi untuk mendinginkan atau mempertahankan temperatur sumber kalor yang rendah. Namun dapat mengalirkan


153

energi kalor ke suatu benda atau penyerap kalor untuk menaikkan temperatur atau mempertahankan temperaturnya pada tingkat yang tinggi secara baik. Dalam ilmu termodinamika, refrigerator dan pompa kalor ( heat pump) relatif sama. Perbedaannya terletak pada proses kerjanya. Mesin kalor adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Misalnya pada mesin mobil, energi panas hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi gerak mobil. Namun, dalam semua mesin kalor kita ketahui bahwa pengubahan energi panas ke energi mekanik selalu disertai pengeluaran gas buang, yang membawa sejumlah energi panas. Dengan demikian, hanya sebagian energi panas hasil pembakaran bahan bakar yang diubah ke energi mekanik. Contoh lain dalam mesin pembangkit tenaga listrik; batu bara atau bahan bakar lain dibakar dan energi panas yang dihasilkan digunakan untuk mengubah wujud air ke uap. Uap ini diarahkan ke sudu-sudu sebuah turbin, membuat sudu-sudu ini berputar. Akhirnya energi mekanik putaran ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Pada banyak penggunaan, untuk mesin yang sama dapat dipakai sebagai refrigerator dan juga sebagai pompa kalor. Pada beberapa situasi, baik efek pendinginan pada satu tingkat temperatur maupun efek pemanasan pada temperatur lain bisa saja dinginkan, dan dengan demikian sistem akan beroperasi serentak sebagai mesin refrigerasi dan sebagai pompa kalor.


Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

2.

KD 3.7 dan 4.7

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik, Tes Unjuk Kerja

Format 6–8

3.

KD 3.7

Tes Tertulis


Lembar Evaluasi /Ulangan Harian

4.


Portofolio



5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

K. Rangkuman 1.

2. 3.

154

Termodinamika adalah ilmu fisika yang dapat diterapkan dalam kehidupan seharihari. Pembelajaran yang cocok untuk mempelajarinya adalah problem based learning. Melalui berbagai permasalahan yang disajikan, siswa dapat menganalis permasalahan tersebut. Model discovery dan inquiry dapat diterapkan sebelum siswa masuk ke materi. Model project based learning diterapkan pada pengerjaan tugas proyek. Pembelajaran termodinamika dapat dilakukan dengan kegiatan bereksplorasi sehingga siswa dan guru mendiskusikan bersama-sama membahas termodinamika. Siswa dapat memahami termodinamika yang dapat diterapkan dalam kehidupan.

Termodinamika

Materi yang Dipelajari Gelombang Mekanik

Menganalisis Karakteristik Gelombang Mekanik

• Menjelas Menjelaskan kan definis definisii gelomban gelombang g transtransversal dan longitudinal dengan mengamati arah getar dan arah rambat gelombang pada slinki. • Men Mengek gekspl sploras orasii bes besara aran-b n-besa esaran ran pada gelombang dengan ilustrasi. • Menj Menjelask elaskan an karak karakteris teristik tik gelom gelombang bang dengan mengamati gejala gelombang beru be rupa pa pe pema mant ntul ul an an,, pe pele lent ntur uran an,, da dan n pemaduan pada ripple tank .

Menjelaskan besaran-besaran fisis pada gelombang mekanik.

A. Pen end dah ahu ulu luan an Pada kelas X siswa telah diajarkan tentang macam-macam energi. Secara garis besar energi dibeda dibedakan kan menjad menjadii energi kineti kinetik k dan energi potensi potensial. al. Perwuj Perwujudan udan energi juga bermacam-macam, bermacam-macam, antara lain energi cahaya, bunyi, kimia, dan kalor. Cahaya, bunyi, dan kalor berpinda berpindah h dalam dalam wujud gelomba gelombang. ng. Gelomba Gelombang ng terbagi terbagi menjadi dua yaitu gelombang mekanik dan elektromagnetik. Dalam bab ini akan dibahas tentang gelombang mekanik secara umum. Bab Gelombang menjelaskan tentang perpindahan energi melalui suatu medium tanpa diikuti partikel mediumnya. Bab ini akan membahas pengertian dan karakteristik gelombang serta besaran-besaran fisisnya.


155

Tuhan menciptakan alam semesta supaya manusia belajar sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan hidup. Jika siswa menyadari kesempurnaan dan kebesaran Tuhan serta memahami kelemahan dirinya sebagai hamba, siswa diharapkan semakin beriman dan takwa takwa terhadap terhadap ajaran ajaran agamanya. agamanya. Selain itu, dalam dalam setiap setiap kegiatan kegiatan siswa siswa diharapkan dapat bersikap cermat dalam mengamati gejala yang ditimbulkan pada setiap percobaan, memiliki rasa ingin tahu yang tinggi terhadap gejala-gejala yang diamati, santun dan berkomunikasi dengan baik saat menyampaikan kesimpulan, serta disiplin dalam setiap kegiatan. Bab ini menyajikan beberapa materi untuk membantu siswa menemukan konsep yang diminta oleh KI 3 dan KI 4. Pada KD 3, siswa diharapkan dapat menyelidiki karakteristik gelombang mekanik. Pada KD 4, siswa diharapkan dapat menyimpulkan karakteristik-karakteristik gelombang mekanik menggunakan alat simulasi berupa tangki riak (ripple tank ). ).

B. KD, Cara Cara Pencap Pencapaian aian KD, KD, dan Indi Indikat kator or Pencap Pencapaian aian Tabel 8.1 KD, Cara Pencapaian KD, dan Indikator Pencapaian Cara Pencapaian Kompetensi Dasar

Kompetensi Dasar

3. 8 Mengana Menganalisis lisis karakt karakteris eristik tik gelombang mekanik.

4.8 Mengaju Mengajukan kan gagasa gagasan n penyelesaian masalah tentang karakteristik gelombang mekanik misalnya tali.

•

•


Dicapa Dica paii mela melalu luii kegi kegiat atan an pembelajaran di laboratorium, di luar laboratorium, di kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu menganalisis karakteristik gelombang mekanik.

•

Dicapa Dica paii mela melalu luii kegi kegiat atan an Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Mari Bereksperimen untuk menyelesaikan masalah tentang karakteristik gelombang mekanik.

•

•

C. Tu Tuju juan an Pemb Pembel elaj ajar aran an Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. me menj njel elas aska kan n penge pengert rtia ian n gelom gelomba bang ng;; 2. me menj njel elas aska kan n ma maca camm-ma maca cam m ge gelo lomb mban ang; g; 3. men mendes deskri kripsi psikan kan kara karakte kteris ristik tik-ka -karak rakter terist istik ik gelo gelomba mbang. ng.

D. Ma Mater terii Pemb Pembela elajar jaran an 1. 2. 3.

156

Pengg Peng gol olon onga gan n Gel Gelom omb ban ang g Besa Be sara ran n Fi Fisi siss Ge Gelo lomb mban ang g Kara Ka rakt kter eris isti tik k Ge Gelo lomb mban ang g

Gelombang Mekanik

M en en je je la la sk sk an an de fi de fi ni ni si si gelombang. Menj Me njel elas aska kan n ka kara rakt kter eris isti tik k gelombang mekanik.

Mengan Meng anal alis isis is ka kasu suss ge gelo lomm bang pada tali atau air dan menghubungkan dengan karakteristik gelombang mekanik.

E. Al Alat, at, Bah Bahan an,, Media Media,, dan Sum Sumbe berr Belaja Belajarr 1.

Alat da dan Bahan a. Buku b. Pensil c. Set ripple tank d. Kertas e. Slinki

2.

Media Pemb mbe ela lajjar ara an a. Video b. Peran Perangkat gkat komp komputer uter dan proye proyektor ktor c. Gambar d. Animasi e. Ben end daa-b ben end da di di se seki kittar

3.

Sumber Belajar

a. b. c.

Fisika untuk Fisika untuk Sains Sains dan Tekni Teknik, k, bab bab Gerakan Gerakan Gel Gelomba ombang ng (halam (halaman an 737), 737), oleh oleh Serway dan Jewett. Fisika Mengun Mengungkap gkap Fenome Fenomena na Alam, bab Gejala Gelomb Gelombang ang (halam (halaman an 3), oleh Hartanto, Reza Widya Satria, dan Maharani Hamidah. Kompete Kom petensi nsi Fisik Fisika, a, bab bab Gelomb Gelombang ang Mekan Mekanik ik (halam (halaman an 2), 2), oleh oleh Siswant Siswanto o dan Sukaryadi.

F. Pen Pendek dekatan atan,, Model Model,, dan dan Met Metode ode Pem Pembel belajar ajaran an 1.

Pendek Pend ekat atan an Pe Pemb mbel elaj ajar aran an Scientific Approach

2.

Model Pemb mbe ela lajjar ara an a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Problem Solving

3.

Meto tod de Pemb mbe elaj ajar ara an

a. b. c. d.

Diskusi Eksperim Eksp erimen en Demonstrasi Pemb Pe mber eria ian n Tug Tugas as da dan n Res Resit itas asii

G. Kegi Kegiatan atan Bela Belajar jar Men Mengaja gajarr 1.

Pertem Pert emua uan n I (2 × 45 me meni nit) t) a. Pers rsia iap pan Me Mengaja jarr Pada pertemuan ini akan dibahas tentang definisi gelombang. Guru menyiapkan slinki sebagai alat peraga.


157

Materi Mat eri unt untuk uk Gur Guru u Pada peristiwa gelombang yang berpindah adalah energinya, sedangkan materi/medium perambatannya tidak. Seringkali siswa mendeskripsikan gelombang layaknya gelombang air laut. Ingatkan kepada siswa bahwa ketampakan gelombang ada pula yang berupa rapatan dan renggangan. Guru menjelaskan definisi satu panjang gelombang pada gelombang transversal dan gelombang longitudinal. longitudin al. Guru juga menjel menjelaskan askan secar secaraa rinci tentan tentang g period periodee dan freku frekuensi ensi sehin sehingga gga siswa mendapatkan konsep dasar yang matang. b. Pr Pros oses es Be Bela laja jarr Men Menga gaja jarr 1) Model Pembe Pembelajaran lajaran: Discovery dan Inquiry 2) Motod Motodee Pemb Pembelaja elajaran: ran: Eksperimen, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan gambaran awal gelombang dengan membahas apersepsi di buku siswa. b)) Kegiatan Inti b (1) Gur Guru u memi meminta nta sisw siswaa melak melakuka ukan n kegiat kegiatan an Mari Bereksplorasi: Apakah Perbedaan Gelombang Transversal dan Longitudinal? . Tujuan kegiatan adalah untuk menunjukkan perbedaan gelombang transversal dan longtudinal ditinjau dari arah getar dan arah rambat gelombang. Tekankan kepada siswa untuk selalu cermat dan teliti dalam mengamati gejala-gejala yang timbul. (a) Mengamati Mengamati gejala gelombang pada slinki. Slinki merupakan media pembelajaran paling sederhana untuk menunjukkan perbedaan gelombang transversal dan longitudinal. Slinki akan menunjukkan gejala gelombang transversal ketika digerakkan ke kiri dan ke kanan pada salah satu ujungnya. Sementara slinki akan menunjukkan gejala gelombang longitudinal ketika diberi tekanan (diberikan gaya maju atau mundur). (b) Me Men nan any yak akaan i. Mena Menanya nyakan kan per perbed bedaan aan gel gelomb ombang ang tra transv nsversa ersall dan dan longitudinal sesuai gejala yang ditunjukkan. ii. Menanyakan hubungan jumlah gelombang yang terbentuk dengan panjang gelombang. (c) Me Meng ngum umpu pulk lkan an infor informa masi si Mengumpulkan informasi terkait jenis-jenis gelombang pada sumber pustaka yang ada dan mendiskusikan perbedaan antara gelombang transversal dan longitudinal. (d) Me Meng ngas asos osia iasi si Menganalisis gejala yang ditunjukkan oleh slinki dengan dua perlakuan berbeda kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Me Meng ngom omun unik ikas asik ikan an Mempresentasikan hasil diskusi sekaligus belajar mengungkapkan pendapatnya.

158

Gelombang Mekanik

c.

(2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Besaran-Besaran Gelombang. Tujuan kegiatan ini untuk memberikan pemahaman kepada siswa yang dimaksud dengan satu panjang gelombang, periode, dan amplitudo. (a) Mengamati Mencermati ilustrasi besaran-besaran gelombang. Guru dapat memberikan ilustrasi berupa gambar lembah bukit di papan tulis untuk memudahkan siswa dalam memperoleh gambaran besaran-besaran gelomba ng. Dari gambar tersebut siswa kemudian menganalisis sesuai prosedur yang ada di buku siswa. Guru menekankan tentang pentingnya sikap cermat sehingga hasil analisis sesuai dengan definisi masing-masing besaran. (b) Menanya i. Menanyakan hubungan ilustrasi dengan besaran-besaran gelombang. ii. Menanyakan definisi besaran-besaran gelombang. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi tentang definisi satu panjang gelombang, periode, dan frekuensi, kemudian mendiskusikan menerapkan teori yang ada ke dalam ilustrasi. (d) Mengasosiasi Menganalisis ilustrasi untuk menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Perwakilan siswa menyampaikan hasil diskusi di depan kelas. Tekankan siswa untuk aktif menyalurkan pendapat secara santun . c) Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Eksplorasi Karakteristik Gelombang sebagai pekerjaan rumah. Tugas Mandiri dikerjakan secara individu dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. Setelah itu, guru dapat membagi siswa menjadi beberapa kelompok untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen untuk pertemuan selanjutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Apakah Perbedaan Gelombang Transversal dan Longitudinal? Gejala yang ditimbulkan pada kegiatan b(1) dan b(2) tidak sama. Gejala gelombang pada kegiatan b(1) menunjukkan peristiwa munculnya bukit dan lembah, sedangkan pada kegiatan b(2) menunjukkan peristiwa munculnya rapatan renggangan di sepanjang badan slinki. Berdasarkan uraian tersebut, dapat disimpulkan bahwa kegiatan b(1) menunjukkan gelombang transversal karena arah rambatnya tegak lurus dengan arah getarnya. Arah getar adalah arah atas-bawah, yaitu arah ketika kita menggerakkan atau memberi impuls pada slinki, sedangkan arah rambatnya maju. Kegiatan b(2) menunjukkan gelombang longitudinal karena arah rambatnya sejajar dengan arah getarnya. Arah getarnya maju-mundur ketika kita memberi tekanan, sedangkan arah rambatnya juga ke depan di sepanjang badan slinki.


159

Gejala gelombang tidak hanya ditemukan pada slinki. Peristiwa seharihari yang menunjukkan gelombang transversal, contohnya gelombang air laut dan gelombang senar gitar yang dipetik. Contoh peristiwa yang paling populer untuk gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi. 2) Mari Bereksplorasi: Besaran-Besaran Gelombang a) Satu gelombang menjelaskan perjalanan kaki Krakatau arah Pelabuhan Merak–puncak–kaki Krakatau arah Pelabuhan Bakauhuni. Satu gelombang dalam kasus ini adalah jarak lembah yang saling berdekatan. b) Panjang gelombang 636 m. Diameter lingkar kaki pada dasar laut menggambarkan jarak lembah satu ke lembah lain yang saling berdekatan. Satu panjang gelombang dapat didefinisikan sebagai satu bukit satu lembah, jarak dua bukit yang saling berdekatan, atau jarak dua lembah yang saling berdekatan. c) Periode ekspedisi 36 jam. d) Amplitudo adalah jarak terjauh dari kesetimbangan. Nilai amplitudo 813 m. 2.

160

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk melakukan tiga kegiatan Mari Bereksperimen sekaligus. Tiga kegiatan tersebut adalah Mengamati Gejala Pemantulan Gelombang, Mengamati Gejala Pelenturan Gelombang, dan Mengamati Gejala Pemaduan Gelombang . Materi untuk Guru Pemantulan gelombang terjadi jika muka gelombang mengenai suatu penghalang. Penghalang yang dapat memantulkan adalah penghalang yang rigid (keras), artinya gelombang tidak akan dipantulkan melainkan akan diserap jika mengenai penghalang yang terbuat dari bahan lunak misalnya busa, kain, dan tisu. Pembiasan gelombang terjadi jika gelombang mengenai medium yang memiliki indeks bias berbeda. Artinya, gelombang tidak akan dibiaskan jika melewati medium yang berbeda, tetapi indeks bias kedua medium sama. Andaikan medium sirop memiliki indeks bias n1 dan minyak memiliki indeks bias n2 dan n1 = n2, maka meskipun mediumnya berbeda, tetapi gelombang yang melewati medium itu akan diteruskan karena indeks biasnya sama. Gelombang akan dilenturkan jika mengenai penghalang berupa celah sempit. Proses difraksi dapat digunakan untuk membuat muka gelombang yang coherent. Proses difraksi akan memperkecil amplitudo gelombang. Interferensi terjadi ketika ada dua atau lebih gelombang yang saling bersuperposisi. Proses interferensi gelombang yang paling mudah dijumpai adalah superposisi gelombang air laut. Ketika ada sebuah gelombang datang disusul oleh gelombang lain dan kedua gelombang saling berinterferensi konstruktif, gelombang yang terbentuk semakin tinggi. Jika kedua gelombang berinterferensi destruktif, gelombang yang terbentuk lebih rendah.

Gelombang Mekanik

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperiman 3) 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 diminta melakukan kegiatan eksperimen untuk menyelidiki sifat-sifat gelombang. Guru menekankan siswa untuk teliti dalam melakukan pengamatan. Siswa harus berhati-hati dalam melakukan percobaan untuk menghindari kerusakan alat. Tujuan dari kegiatan ini supaya siswa mampu menemukan dan mengidentifikasi sifat-sifat gelombang mekanik serta memahami bentuk gejalanya tidak hanya mengetahui dari pustaka yang ada. (1) Mengamati (a) Mengamati gejala pemantulan, pelenturan, dan pemaduan gelombang air. (b) Mengidentifikasi dan melukiskan pola setiap gejala yang timbul. (2) Menanya Menanyakan perbedaan sifat gelombang berdasarkan gejala yang ditunjukkan oleh pola pada saat pengamatan. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dan membuat hipotesis terhadap pengamatannya. Gelombang dipantulkan jika mengenai bidang pantul yang rigid/keras. Gelombang dilenturkan jika muka gelombang melewati celah yang sangat sempit. Dua buah gelombang dapat dipadukan melalui proses superposisi. (4) Mengasosiasikan Menganalisis pola yang didapat kemudian digunakan untuk menguji hipotesis serta menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi . (5) Mengomunikasikan Membuat laporan praktikum secara individu dan dikumpulkan maksimal dua minggu. Format laporan memuat judul, alat dan bahan, cara kerja, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan. Guru memberi masukan agar mencantumkan hasil percobaan sesuai dengan data yang siswa peroleh. Sarankan kepada siswa untuk menemukan penyebab jika terjadi perbedaan antara hasil yang diperoleh dengan referensi yang ada. Tekankan kepada siswa pentingnya kejujuran dan kecermatan dalam setiap percobaan.


161

c.

Catatan: Jika alat ripple tank tidak ada, maka dapat menggunakan baskom atau akuarium kecil yang didesain sedemikian rupa sehingga memiliki prinsip kerja seperti ripple tank . Vibrator dapat dibuat dengan memanfaatkan pegas yang bergerak harmonik untuk menimbulkan gejala gelombang pada air. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan pengarahan kepada siswa bahwa pada pertemuan berikutnya akan dibahas tentang interferensi gelombang secara lebih dalam. Siswa diminta untuk mempelajari materi tersebut di rumah. Siswa juga diminta melakukan kegiatan Tugas Mandiri: Interferensi Gelombang untuk dibahas pada pertemuan berikutnya. Selain itu, guru memberikan Tugas Proyek di rumah. Kelas dibagi dalam 3–4 kelompok. Waktu untuk penyelesaian Tugas Proyek ini adalah dua minggu. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Mengamati Gejala Pemantulan Gelombang a) Muka gelombang sebelum dipasang penghalang bergerak wajar dan berbentuk lingkaran. Setelah dipasang penghalang akan muncul gelombang pantul yang menyebabkan gangguan pada gelombang datang sehingga gelombang menjadi beriak.

←⎯⎯ Penghalang

Gelombang ⎯ ⎯ ← datang

⎯ ⎯ ←

Gelombang pantul


Gambar 8.1 Muka gelombang pada proses pemantulan

b)

Hukum Pemantulan Hukum pada pemantulan gelombang berlaku hukum Snellius, yakni besar sudut yang dibentuk gelombang datang dengan garis normal sama dengan besar sudut yang dibentuk oleh gelombang pantul dengan garis normal. c) Kesimpulan dari eksperimen ini adalah gelombang dapat dipantulkan jika melalui penghalang yang rigid atau keras. d) Contoh pemantulan gelombang dalam peristiwa sehari-hari adalah pemantulan gelombang air laut oleh tepi pantai.

162

Gelombang Mekanik

2)

Mari Bereksperimen: Mengamati Gejala Pelenturan Gelombang a) Ketika gelombang sumber melewati celah maka muka gelombang mengalami pelenturan.

⎯ ⎯ ←

← ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ← ⎯ ⎯

Gelombang setelah terdifraksi

Celah

Gelombang datang


Gambar 8.2 Muka gelombang pada proses difraksi

b)

3)

Gelombang memiliki amplitudo yang besar dan nonhomogen sebelum melewati celah. Namun, setelah melewati celah gelombang memiliki ampitudo yang lebih kecil dan muka gelombang yang terbentuk menjadi coherent. c) Kesimpulan dari eksperimen ini adalah gelombang dapat mengalami pelenturan jika mengenai celah sempit. d) Contoh peristiwa difraksi dalam kehidupan sehari-hari adalah gelombang air sungai mampu melewati celah sempit di antara bebatuan. Mari Bereksperimen: Mengamati Gejala Pemaduan Gelombang a) Gelombang hasil difraksi oleh celah tunggal akan terdifraksi lagi oleh celah ganda. Setelah melewati celah ganda, gelombang akan bersuperposisi. Gelombang ⎯ ⎯ ← datang

Celah tunggal

← ⎯ ⎯ ⎯ ⎯

← ⎯ Gelombang yang ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ← berinterferensi ⎯ ← ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯

Celah ganda


Gambar 8.3 Muka gelombang pada proses interferensi

b)

Kesimpulan dari eksperimen ini adalah dua buah gelombang dapat berpadu/berinterferensi melalui proses superposisi. c) Contoh peristiwa interferensi dalam kehidupan sehari-hari adalah gelombang datang air laut berinterferensi dengan gelombang pantul oleh tepi sehingga terbentuk interferensi destruktif.

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas interferensi gelombang secara lebih dalam. Guru menyiapkan soal untuk pre test. Selain itu, siswa diminta menyiapkan Tugas Mandiri mereka.


163

b.

c.

164

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 memberikan Review tentang eksperimen pemaduan gelombang pada pertemuan sebelumnya. Guru memberikan pre test untuk menguji siswa benar-benar belajar di rumah. b) Kegiatan Inti (1) Siswa menyampaikan hasil kegiatan pada Tugas Mandiri di depan kelas. Guru memandu jalannya diskusi di kelas. Tujuan dari Tugas Mandiri ini untuk memberikan pemahaman kepada siswa bahwa dua atau lebih gelombang dapat saling menguatkan dapat pula saling melemahkan. Siswa memperesentasikan jawaban tugas mandiri dengan membuat sebuah forum resmi. Kegiatan ini sekaligus mengajarkan siswa untuk toleransi dan saling menghargai pendapat teman. (2) Guru mengawasi agar siswa hanya membuka situs yang berkaitan dengan materi. Sarankan siswa untuk membuka video animasi dan simulasi sehingga siswa tidak hanya berpikir abstrak, tetapi memiliki gambaran konkret tentang materi gelombang mekanik. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mengerjakan Review dan Bertindak Kreatif untuk dibahas pada pertemuan berikutnya. Siswa diminta mempelajari Evaluasi sebagai persiapan ulangan harian. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Interferensi Gelombang Efek yang terasa pada lantai ketika baris-berbaris secara serempak dan tidak serempak jelas berbeda. Baris-berbaris secara serempak berarti memberikan energi yang sefase sehingga suara yang ditimbulkan terasa lebih keras dan getaran pada lantai juga terasa lebih kencang. Peristiwa ini dapat dikelompokkan sebagai interferensi konstruktif. Adapun ketika hentakan kaki serampangan maka ada kemungkinan gelombang yang menjalar pada lantai saling melemahkan. Peristiwa ini dapat dikelompokkan sebagai interferensi destruktif. 2) Bertindak Kreatif Ketika pulsa mermabat paada tali ringan mencapai batasan di antara kedua medium, sebagian pulsa akan dipantulkan dan mengalami pembalikan. Sebagian pulsa lagi akan ditansmisikan ke tali yang lebih berat. Perbedaan yang terjadi pada saat tali diikat kuat ke tiang adalah seluruh pulsa aka dipantulkan kembali tanpa ada yang ditransmisikan. 3) Review 1. Gelombang adalah getaran (gangguan) yang merambat melalui suatu medium tanpa diikuti perpindahan materi mediumnya. Karakteristik gelombang mekanik di antaranya dapat dipantulkan, dapat dibiaskan, dapat dipadukan , dan dapat dilenturkan (difraksi).

Gelombang Mekanik

2.

3. 4.

Perbedaan gelombang transversal dengan longitudinal terletak pada arah rambat dan arah getarnya. Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya. Contoh: gelombang tali dan gelombang air. Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getar dan arah rambatnya saling sejajar. Contoh: gelombang pada slinki yang ditekan dan gelombang bunyi. Suatu gelombang akan dibelokkan atau dibiaskan ketika gelombang melalui dua medium yang berbeda indeks biasnya. λ

v =

= T

t =

x v

=

5m 3s

=

10 m 5 m/s 3

5 3

m/s

= 6 s

Jadi, waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak 10 meter adalah 6 sekon. 5. f A = f B vA λ A

6 m/s 2m

4)

= =

vB λ B

vB 3m

vB = 9 m/s Jadi, cepat rambat gelombang di medium B sebesar 9 m/s. Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. a 6. c 2. e 7. b 3. c 8. e 4. b 9. c 5. e 10. c B. Uraian 1. Gelombang dapat dibiaskan jika melewati dua medium yang memiliki indeks bias berbeda. Gelombang akan dibiaskan mendekati garis normal jika kerapatan medium gelombang bias lebih besar dibandingkan dengan kerapatan medium gelombang datang. Gelombang akan dibiaskan menjauhi garis normal jika kerapatan medium gelombang bias lebih kecil dibandingkan dengan kerapatan medium gelombang datang.

3.

λ =

x n

=

2m 7 4

4

= (2 m)( 7 ) =

8 7

m

v = λ f 8

= ( 7 m)(7 Hz) = 8 m/s Jadi, cepat rambat gelombang sebesar 8 m/s.


165

5.

1 λ → t = 3 4

s

T = 12 s λ = 12 m Untuk menempuh jarak 12 m diperlukan waktu 12 sekon. Untuk menempuh jarak 100 m diperlukan waktu: t =

100 m 12 m

(12 s) = 100 sekon

Jadi, waktu yang diperlukan oleh nelayan mencapai pantai yang jaraknya 100 m adalah 100 sekon. 7. Perhatikan grafik gelombang tersebut, terlihat bahwa titik A dan C terletak pada fase yang sama. Ini bisa dilihat dari soal yang menyatakan bahwa A, B, dan C segaris. Sehingga membuktikan bahwa amplitudo A dan C sama, yaitu sebesar 0,5 amplitudo gelombang. Perhatikan lagi lintasan yang ditempuh pada gelombang dari A ke C seperti pada gambar di bawah ini. A A

B

C

O D

E

–A

Pada grafik di atas kita bisa menyimpulkan bahwa jarak titik A ke titik C adalah sepanjang dua kali panjang gelombang. Sehingga, jarak titik A ke titik C adalah 2 λ . 9. Peristiwa telepon benang menandakan bahwa bunyi sebagai gelombang mekanik dapat merambat melalui medium padat.

H. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes siswa yang belum memenuhi KKM diberi program remedial, sedangkan yang sudah memenuhi KKM diberi program pengayaan. 1.

166

Remedial 1. Slinki sepanjang 5 m digetarkan. Tentukan panjang gelombang yang terbentuk jika: a. terdapat 5 puncak dan 4 lembah; b. terdapat 3 renggangan dan 3 rapatan.

Gelombang Mekanik

Jawaban: 1

5 puncak 4 lembah → 4 2 λ

a.

1

4 2 λ = 5 m 9 λ = 2 λ =

10 9

m

3 renggangan 3 rapatan → 3λ 3λ = 5 m

b.

λ =

2.

5m

5 3

m

Di permukaan sebuah rawa terdapat dua buah gabus yang terpisah satu dengan yang lain sejauh 1,5 m. Keduanya naik turun bersama di permukaan air dengan frekuensi 2 getaran per detik. Apabila salah satu gabus berada di puncak gelombang, sedangkan gabus yang satu lagi pada puncak yang lain dan di antara kedua gabus terdapat 1 puncak dan 2 lembah, berapakah cepat rambat gelombang di permukaan rawa? Jawaban: Diketahui: jarak dua gabus = 1,5 m f = 2 Hz Ditanyakan: v Jawab: 2λ = 1,5 m λ

=

1,5m 2

= 0,75 m

v = λ f = (0,75 m)(2 Hz) = 1,5 m/s Jadi, cepat rambat gelombang di permukaan rawa sebesar 1,5 m/s. 2.

Pengayaan Polarisasi Gelombang

Selain dapat dipantulkan, dibiaskan, dilenturkan, dan diinterferensikan, sebagian atau seluruh sifat gelombang lainnya adalah dapat terpolarisasi. Polarisasi adalah penyerapan arah getar gelombang. Ide polarisasi gelombang dengan mudah dapat kita pahami dengan memperhatikan secara saksama suatu gelombang memiliki arah getar yang terjadi dalam satu arah saja. Arah ini disebut arah polarisasi. Untuk mengamati proses polarisasi, kita dapat mengikat seutas tali pada titik O di dinding, kemudian masukkan ujung tali lain ke sebuah celah. Pasang celah dalam posisi vertikal, kemudian getarkan ujung tali. Setelah itu, ubah posisi celah dalam posisi horizontal, lalu tali kembali digetarkan. Perhatikan gambar berikut ini!


167



Gambar 8.4 Gelombang tidak terpolarisasi

Gambar 8.5 Gelombang terpolarisasi

Dua perlakuan di atas menunjukkan gejala berbeda. Polarisasi menunjukkan penyearahan arah getar gelombang sesuai dengan arah celahnya. Jika gelombang mengandung arah getar yang searah celah, akan diloloskan. Namun, jika gelombang mengandung arah getar yang tegak lurus arah celah, akan diblok atau tidak diloloskan. Polarisasi Transversal Gelombang transversal memiliki arah getar dan arah rambat yang saling tegak lurus. Keadaan ini memungkinkan untuk dilakukan penyerapan arah getar yang tidak sesuai dengan arah rambatnya. Berbeda dengan gelombang longitudinal, arah getar gelombang longitudinal sejajar dengan arah rambatnya. Perhatikan gambar berikut!

Sumber: fisikon.com

Gambar 8.6 Gelombang longitudinal tidak terpolarisasi

Polarisator Polarisator adalah alat yang digunakan untuk mempolarisasi gelombang. Polarisator yang paling mudah dijumpai adalah polarisator gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik dapat terpolarisasi karena termasuk gelombang transversal. Polarisasi terdiri atas dua bagian,yaitu polarisator dan analisator. Polarisator adalah polaroid yang dapat mempolarisasi gelombang. Analisator adalah polaroid yang dapat menganalisa gelombang. Perhatikan gambar di bawah ini untuk mengetahui proses polarisasi gelombang transversal.

168

Gelombang Mekanik

Sumber: mikroskopie-forum.de/

Gambar 8. 7 Polarisator

↑

↑

Polarisator

Analisator


Gambar 8.8 Proses polarisasi

Contoh Soal: Dua buah polaroid menghasilkan intensitas cahaya yang teramati mata sebesar seperempat intensitas cahaya yang dilewatkan polarisator p1. Tentukan besar sudut yang dibentuk sumbu polarisator p1 dengan sumbu analisator p2! Pembahasan:

Diketahui:

I 2 =

1 I 4 1

Ditanyakan: θ Jawab: I 2 = I 1 cos2 θ 1 I 4 1

= I 1 cos2 θ

1 4

= cos2 θ

1 2

= cos2 θ

θ = arc cos

1 2

= 60°

Jadi, besar sudut yang dibentuk sumbu polarisator p1 dengan sumbu analisator p2 sebesar 60°.


169

tiga subbab yaitu usaha dan proses termodinamika, hukum I Termodinamika dan kapasitas kalor gas, serta siklus termodinamika dan hukum II Termodinamika. Subbab pertama akan menjelaskan usaha oleh sistem terhadap lingkungannya dan proses termodinamika. Sementara itu, subbab kedua akan menjelaskan hukum I Termodinamika dan kapasitas kalor gas. Adapun, subbab ketiga akan menjelaskan pengertian siklus, siklus Carnot, dan hukum II Termodinamika dan Entropi. Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan mampu memahami konsep termodinamika dan memahami penerapan termodinamika yang diaplikasikan dalam kehidupan manusia. Dengan memahami konsep termodinamika yang diterapkan di berbagai peralatan manusia, siswa akan bertambah rasa spiritualnya. Selain itu, dengan melakukan kegiatan pada materi ini, siswa akan bersikap aktif, kreatif, dan inovatif dalam mempelajari termodinamika. Bab ini menjelaskan materi yang sesuai kompetensi dasar serta berbagai kegiatannya disesuaikan dalam rangka mencapai kompetensi dasar tersebut.


Kompetensi Dasar

3. 7 Menganalisis perubahan keadaaan gas ideal dengan menerapkan hukum Termodinamika

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, dan Tugas Mandiri, sehingga peserta didik mampu memahami konsep termodinamika.


• • • • • • • •

4.7 Membuat karya/model penerapan hukum I dan II Termodinamika dan makna fisisnya

140

Termodinamika

•

Dicapai dengan melakukan kegiatan Bertindak Kreatif dan Tugas Proyek.

•

Menjelaskan usaha pada termodinamika. Menjelaskan proses termodinamika. Menjelaskan usaha, energi dalam, dan kalor pada proses termodinamika. M en je la sk an h uk um I Termodinamika. M en je la sk an hu ku m I I Termodinamika. Menjelaskan konsep kapasitas kalor gas. Menjelaskan siklus Carnot dan penerapannya. Menjelaskan entropi dan persamaannya.

M em bu at ma ka la h y an g menjelaskan cara kerja dan diagram kerja dan diagram kerja mesin uap sederhana. • M em bu at ma ka la h y an g berhubungan dengan mesin 2 tak dan mesin 4 tak. • Membuat mesin pendingin buata n.

I. Penilaian Tabel 8.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.8 dan KD 4.8

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.8

Tes Tertulis


Lembar Evaluasi/ Uulangan Harian

4.


Portofolio



J. Rangkuman 1.

2.

3.

170

Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang menuntut siswa mampu membedakan gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Guru harus menekankan letak perbedaan tersebut karena konsep tersebut sangat fundamental. Siswa harus mampu mengidentifikasi gejala-gejala gelombang sehingga dapat memahami sifat-sifat gelombang. Sifat gelombang ada lima, yaitu dipantulkan, dibiaskan, dilenturkan, dipadukan, dan dipolarisasikan. Siswa dituntut untuk memahami besaran-besaran fisis dalam gelombang mekanik.

Gelombang Mekanik

Persamaan Gelombang • •

Gelombang Berjalan (Travelling Wave) Gelombang Tegak (Standing Wave)

Menganalisis persamaan gelombang berjalan

Menganalisis persamaan gelombang tegak

Melakukan eksplorasi gelombang berjalan menggunakan slinki • Merumuskan persamaan gelombang berjalan menggunakan ilustrasi • Memecahkan masalah terkait besaran pada gelombang berjalan

• Mengeksplorasi gelombang stasioner melalui percobaan • Melakukan eksperimen Melde untuk menentukan pengaruh tegangan tali terhadap panjang gelombang dan kelajuan gelombang stasioner pada dawai • Memecahkan masalah terkait besaran pada gelombang stasioner

•

Memecahkan permasalahan fisis terkait dengan persamaan gelombang

A. Pendahuluan Pada pembahasan sebelumnya yaitu bab VIII siswa telah dikenalkan gelombang mekanik dan karakteristiknya. Gelombang adalah impuls atau suatu gangguan yang merambat melalui medium tanpa diikuti perpindahan partikel mediumnya. Berdasarkan amplitudonya, gelombang dibagi menjadi gelombang berjalan dan gelombang tegak/ gelombang berdiri/gelombang stasioner. Dalam bab ini akan dibahas perbedaan dari kedua gelombang. Selain itu akan dibahas pula persamaan dari masing-masing gelombang. Bab Persaman Gelombang dibagi menjadi dua subbab yaitu subbab gelombang berjalan, dan subbab gelombang stasioner. Subbab pertama akan menjelaskan persamaan gelombang berjalan, sedangkan subbab kedua akan membahas persamaan gelombang stasioner dan beberapa penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Pada bab ini gelombang stasioner yang dibahas hanyalah gelombang pada tali atau gelombang satu dimensi.


171

Contoh dari gelombang berjalan adalah gelombang air danau saat ada daun jatuh dan ombak di laut. Sementara gelombang stasioner banyak sekali diterapkan pada alat musik. Bukan hanya alat musik dawai, akan tetapi alat musik membran seperti rebana juga menerapkan gelombang stasioner dua dimensi. Bab ini menyajikan beberapa materi untuk memantau siswa menemukan konsep yang diminta KD 3.9 dan KD 4.9. Pada KD 3.9 siswa harus mampu menganalisis besaran besaran fisis gelombang yang ditemuinya dalam kehidupan sehari-hari. Sementara KD 4.9 siswa dibantu pemahamannya tentang gelombang berjalan dan stasioner melalui kegiatan di laboratorium.


Kompetensi Dasar

3.9 Menganalisis besaran besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata.

4.9 Melakukan percobaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata.

172

Persamaan Gelombang

•

Dicapai melalui kegiatan pembelajaran di laboratorium, di luar laboratorium, di kelas melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Review sehingga siswa mampu menganalisis besaran-besaran gelombang berjalan dan gelombang stasioner serta menentukan persamannya.


•

Menganalisis persamaan simpangan, persamaan kecepatan, persamaan percepatan, dan fase dalam gelombang berjalan. • Menjelaskan tentang superposisi gelombang yang menjadi cikal gelombang stasioner. • M en je la sk an p e rs am aa n gelombang stasioner ujung terikat. • M en je la sk an p e rs am aa n gelombang stasioner ujung bebas. •

•

Dicapai melalui kegiatan Tugas Mandiri dan Bertindak Kreatif, dan Mari Bereksperimen untuk menyelidiki gelombang berjalan dan gelombang stasioner dalam kasus nyata.

M er en ca na ka n m et od e pengamatan untuk mengidentifikasi gelombang berjalan. • Merumuskan persamaan gelombang berjalan dari kegiatan pengamatan. • Menarik kesimpulan dari percobaan gelombang stasioner Melde. • Menentukan besaran yang memengaruhi kelajuan gelombang stasioner.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari baba ini siswa mampu: 1. mengidentifikasi gelombang berjalan dan stasioner; 2. menganalisis persamaan gelombang untuk menentukan nilai besaran yang menyusunnya; 3. menenetukan persamaan gelombang berjalan dan satsioner berdasarkan data; 4. menggunakan persamaan gelombang tegak ujung terikat; 5. menggunakan persamaan gelombang tegak ujung bebas; 6. menerapkan persamaan Melde dalam berbagai kasus.


Gelombang Berjalan Gelombang Stasioner


Alat dan Bahan a. Slinki b. Set percobaan Melde c. Tali/kawat

2.

Media Pembelajaran a. Perangkat komputer dan proyektor b. Gambar c. Benda-benda di sekitar

3.

Sumber Belajar a. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1, bab Gerakan Gelombang hal. 737, oleh Serway dan Jewett. b. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, bab Gejala Gelombang hal. 3, oleh Hartanto, Reza Widya Satria, dan Maharani Hamidah. c. Kompetensi Fisika, bab Gelombang Mekanik hal. 2, oleh Siswanto dan Sukaryadi.


Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Problem Solving 3. Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Demonstrasi d. Pemberian Tugas dan Resitasi


173


Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai persamaan gelombang berjalan dan gelombang tegak. Guru menyiapkan bahan ajar dan peraga berupa slinki untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gelombang Berjalan . b.

174

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru menyiapkan slinki yang akan digunakan untuk melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gelombang Berjalan . Kelas dibagi menjadi dua kelompok besar yang masing-masing akan mempraktikkan gelombang transversal dan gelombang longitudinal. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gelombang Berjalan. Kegiatan ini untuk menunjukkan kepada siswa visualisasi dari gelombang berjalan. (a) Mengamati Memberikan perlakuan pada slinki sesuai prosedur pada buku siswa dan mengamati gejala yang timbul. Pastikan impuls diberikan secara terus-menerus sehingga didapatkan gelombang berjalan. (b) Menanyakan Menanyakan nilai besaran-besaran gelombang sesuai dengan gejala yang ditunjukkan oleh slinki. (c) Mengumpulkan informasi Berdiskusi untuk menentukan nilai besaran-besaran gelombang berjalan disesuaikan dengan definisi masingmasing besaran. Guru melakukan penilaian terhadap keaktifan siswa. (d) Mengasosiasi Mengolah data yang didapat berdasarkan hasil pengamatan dan diskusi. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil pengamatan di depan kelas. Guru membahas jawaban siswa supaya semua siswa memahami dengan baik tentang gelombang berjalan. Catatan: Jika tidak ada slinki media dapat diganti dengan tali karet yang biasa digunakan dalam permainan lompat tali. Model dapat diganti inqury dengan meminta siswa merancang kegiatan utnuk mengamati gelombang berjalan.

Persamaan Gelombang

c.

(2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Merumuskan Persamaan Gelombang . Siswa harus mengidentifikasi nilai besa ran- besa ra n gelomban g supa ya da pat me rumusk an persamaan gelombang. Ingat: hal ini juga sebagai sarana bagi siswa mengingat macam-macam besaran dan cara menentukan nilai besaran sesuai materi yang telah dipelajari. (a) Mengamati Mengamati grafik gelombang berjalan yang disajikan dalam gambar. Guru menyarankan supaya siswa melakukan pengamatan dengan cermat. (b) Menanya Menanyakan tentang esensi dari gelombang berjalan. Fungsi gelombang berjalan merupakan amplitudo sebagai fungsi waktu dan posisi. (c) Mengumpulkan Informasi Mengumpulkan informasi dengan berdiskusi bersama teman tentang cara menentukan persamaan gelombang. Misalnya harus menentukan nilai konstanta gelombang, periode, amplitudo, panjang gelombang, dan frekuensi terlebih dahulu. (d) Mengasosiasi Mengolah data yang disediakan pada grafik untuk kemudian disusun sehingga mampu mendeskripsikan persamaan gelombang dengan benar. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan langkah-langkah yang ditempuh sampai mendapatkan persamaan gelombang di depan kelas. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa mempelajari instrumen percobaan Melde untuk bahan pembahasan pada pertemuan berikutnya. Guru juga meminta siswa untuk mengerjakan Bertindak Kreatif dan Review subbab A sebagai pekerjaan rumah. Guru menekankan kepada siswa pentingnya bekerja setiap saat meskipun tidak ada pekerjaan rumah. Bertindak Kreatif dan Review dibahas secara singkat pada pertemuan berikutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Gelombang Berjalan a) Arah penjalaran gelombang tegak lurus dengan arah getar. b) Andaikan slinki yang digunakan sepanjang 2 meter. Dalam satu detik tangan bergerak kanan-kiri sebanyak 5 kali sehingga secara perhitungan: f = 4 Hz x = 2 m Terdapat 4 gelombang dengan panjang gelombang 50 cm.


175

c) Ketinggian bukit pada gejala gelombang tidak berubah-ubah. d) Panjang gelombang sesuai pengandaian jawaban pada poin b adalah 50 cm. 2) Mari Bereksplorasi: Merumuskan Persamaan Gelombang Berjalan y = 0,05 sin π (t – 4x) 3) Bertindak Kreatif Perlakuan yang diberikan untuk memperbesar simpangan gelombang adalah dengan memperbesar amplitudo sumber getar. Jika sumber getarnya adalah tangan, yang harus dilakukan adalah memperbesar amplitudo gerakan tangan. 4) Review 1. Besaran-besaran fisis pada gelombang tegak dan gelombang berjalan yaitu amplitudo ( A), kecepatan sudut (ω ), waktu (t), periode (T ), panjang gelombang (λ ), dan jarak titik dari sumber gelombang ( x). 2. Gelombang menjalar ke kiri: y = A sin(ωt + kx) Gelombang menjalar ke kanan: y = A sin (ωt – kx) 3. Kecepatan adalah turunan dua kali dari persamaan simpangan y = 0,1 sin 2π (5t – v = a =

4.

1 2

x)

1 dy π cos 2π (5t – x) = 2 dt 1 dv π 2 sin 2π(5t – = –10 2 dt

x) t

v(x, t) = 20π cos 2π (10π x) cos ( 0, 4 + t

a(x, t) = –100π 2 sin 2π ( 0, 4 +

x 80

) m/s

x 80

) m/s2 5. f = 7,5 Hz; T = 0,13 s; λ = π m; v = 7,5π m/s 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang gelombang stasioner pada dawai. Guru menjelaskan keterlibatan medium pantul sehingga muncul gelombang stasioner. Guru menyiapkan alat untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Gelombang Stasioner Melde . b.

176

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Demonstrasi, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan penjelasan singkat tentang cara melakukan percobaan Melde.

Persamaan Gelombang

b)

c)

c.

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Gelombang Stasioner Melde. Kegiatan ini bertujuan untuk menunjukkan bentuk gelombang tegak atau stasioner dan mengidentifikasi besaran-besaran yang menyertainya. (1) Mengamati Melakukan kegiatan eksplorasi sesuai prosedur pada buku siswa. Kegiatan sebagai simulasi proses terbentuknya gelombang stasioner. Guru membimbing siswa mengidentifikasi besaran besaran pada gelombang stasioner. Guru memastikan setiap siswa berperan aktif dalam kegiatan. Anjurkan siswa untuk teliti dalam menghitung panjang gelombang, jumlah dot dan antidot, dan jumlah gelombang yang terjadi. (2) Menanya Menanyakan tentang konsep gelombang stasioner dan perbedaannya dengan gelombang berjalan. (3) Mengumpulkan informasi Melakukan studi literatur dan berdiskusi untuk mengungkapkan hipotesis bahwa gelombang stasioner adalah gelombang yang memiliki amplitudo berubah-ubah tiap satuan waktu. (4) Mengasosiasi Mengolah data yang didapat kemudian mendeskripsikan macammacam besaran yang dimiliki oleh gelombang stasioner. (5) Mengomunikasikan i. Membuat laporan sesuai format dalam buku siswa. Tekankan kepada siswa bahwa data yang mereka cantumkan adalah data sesuai pengamatan. Sikap jujur merupakan sikap yang sangat penting dalam eksperimen. ii. Menyampaikan hasil pengamatan di depan kelas. Guru memandu jalannya diskusi kelas. Kegiatan Penutup Guru mengulas kegiatan pada pertemuan hari ini. Guru meminta siswa mempelajari macam-macam gelombang stasioner yang akan dipraktikkan pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Gelombang Stasioner Melde Andaikan dalam percobaan yang terjadi seperti berikut. Panjang tali yang digunakan 50 cm. 

λ


Gambar Gelombang stasioner pada percobaan Melde Buku Guru Fisika Kelas XI

177

1)

2)

Pasangan bukit dan lembah yang terjadi 4 buah. Gelombang yang terbentuk 2 buah dengan meninjau bukit pada pasangan pertama dan lembah pada pasangan kedua adalah satu gelombang.  = 50 cm n = 2 λ =



= n

50 cm 2

= 25 cm

3) 4)

Dot adalah simpul ada 5 buah. Antidot adalah perut ada 4 buah. Terbentuk gelombang stasioner karena gelombang datang dari vibrator yang merambat sepanjang tali dipantulkan oleh dinding katrol. Gelombang datang dan gelombang pantul saling bersuperposisi. Pada antidot terjadi interferensi konstruktif dan pada dot terjadi interferensi destruktif. 5) Persamaan gelombang stasioner Gelombang yang terbentuk termasuk gelombang tegak pemantulan ujung terikat. y = 2 A sin kx cos ω t Jika frekuensi sumber (vibrator) 20 Hz dan tinggi antidot 4 cm, maka: k =

2π

2π

= 0,25 = 8π λ f = 20 Hz A =

4 cm 2 2π

= 2 cm = 0,2 cm 2π

= 0,25 = 8π λ f = 2π (20) = 40π ω = 2π y = 2(0,02) sin 8π x cos 40π t y = 0,04 sin 8 π x cos 40π t dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon k =

3.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang percobaan Melde untuk menentukan cepat rambat gelombang pada dawai. Guru membagi kelas menjadi 4–5 kelompok. Guru menyiapkan set percobaan Melde untuk kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Pengaruh Tegangan Tali terhadap Panjang Gelombang dan Kelajuan Gelombang Stasioner . b.

178

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan pre test terkait praktikum untuk memastikan siswa siap melakukan percobaan hari ini.

Persamaan Gelombang

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Pengaruh Tegangan Tali terhadap Panjang Gelombang dan Kelajuan Gelombang Stasioner sesuai prosedur. Kegiatan ini bertujuan untuk menuntun siswa menemukan hubungan tegangan tali terhadap panjang gelombang dan kelajuan gelombang stasioner. (1) Mengamati Melaksanakan praktikum untuk menentukan pengaruh tegangan tali terhadap panjang gelombang dan kelajuan gelombang stasioner. Pastikan semua siswa terlibat dalam kegiatan. Siswa mengamati perubahan panjang gelombang ketika tegangan tali diubah dengan memperbesar atau memperkecil beban yang digantungkan. Tekankan kepada siswa untuk hati-hati dalam menggunakan alat. Anjurkan siswa untuk teliti dalam menimbang beban, mengukur panjang gelombang, serta melakukan perhitungan cepat rambat gelombang. (2) Menanya Menanyakan hubungan antarbesaran dalam menetukan panjang gelombang dan kelajuan gelombang stasioner. (3) Mengumpulkan informasi Melakukan studi pustaka untuk menjawab pertanyaan serta mendiskusikan hubungan antarbesaran dalam percobaan Melde. (4) Mengasosiasi Mengolah data yang diperoleh pada saat melakukan pengamatan. Analisis data diperlukan untuk menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi . (5) Mengomunikasikan Membuat laporan praktikum secara individu untuk dikumpulkan minggu depan. Format laporan meliputi judul, tujuan, alat dan bahan, cara kerja, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan ulasan tentang praktikum hari ini. Selanjutnya siswa diminta mengerjakan soal Review subbab B dan Bertindak Kreatif untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya.

b)

c.

Kunci Jawaban Mari Bereksperimen: Pengaruh Tegangan Tali terhadap Panjang Gelombang dan Kelajuan Gelombang Stasioner pada Dawai 1. Penambahan beban akan mengurangi jumlah gelombang yang terbentuk, tetapi panjang gelombangnya bertambah. 2. Penambahan beban akan memperbesar kelajuan gelombang. 3. Besaran-besaran fisis yang memengaruhi kelajuan perambatan gelombang pada dawai sebagai berikut. a. Tegangan tali yang dapat diukur dengan mengetahui massa beban. b. Panjang dawai. c. Massa dawai.


179

4. 4.

Kesimpulan dari percobaan ini adalah semakin berat beban, kelajuan gelombang pada dawai semakin besar.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan soal-soal tentang materi yang telah dipelajari. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi dan Demonstrasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah mereka berupa jawaban Review subbab B dan Bertindak Kreatif.

Kegiatan Inti (1) Guru membahas soal-soal pada Review subbab B. (2) Siswa menyampaikan analisis pada kegiatan Bertindak Kreatif. c) Kegiatan Penutup Guru memberi tahu siswa minggu depan akan diadakan ulangan harian dan meminta siswa untuk belajar. Guru menyarankan siswa berlatih mengerjakan soal-soal Evaluasi sebagai persiapan menghadapi ulangan harian. Ulangan harian dilaksanakan selama 2 jam pelajaran. Kunci Jawaban 1) Review Subbab B 1. Besaran-besaran fisis pada gelombang tegak dan gelombang berjalan yaitu amplitudo ( A), kecepatan sudut (ω ), waktu (t), periode (T ), panjang gelombang (λ ), dan jarak titik dari bidang pantul ( x). 2. Gelombang stasioner atau gelombang tegak/berdiri merupakan gelombang yang terbentuk sebagai perpaduan antara gelombang datang dengan gelombang pantul. Gelombang stasioner ada dua, yaitu: a. gelombang stasioner ujung terikat Persamaan posisinya adalah y(x, t) = A sin kx cos ω t b. gelombang stasioner ujung bebas Persamaan posisinya adalah y(x, t) = A cos kx sin ω t 3. 4,9 N 4. v = 280 m/s 5. v = 250π m/s 2) Bertindak Kreatif Salah satu cara untuk menaikkan frekuensi dengan memperpendek dawai. Dengan tegangan yang sama, kelajuan dawai akan bertambah. Pada kondisi tersebut panjang gelombang tidak berubah dan frekuensi sebanding dengan kelajuan gelombang.

b)

c.

180

Persamaan Gelombang

3)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 6. d 2. a 7. b 3. b 8. a 4. c 9. c 5. b 10. a B. Uraian 1. Cepat rambat gelombang dawai dituliskan dalam persamaan FL m

v =

F ρ A

=

Dari persamaan tersebut, kecepatan sebanding dengan akar tegangan dawai, sebanding dengan panjang dawai, berbanding terbalik dengan massa dawai, berbanding terbalik dengan massa jenis dawai, dan berbanding terbalik dengan luas penampang dawai. 3. y = 2A sin kx cos ω t = 1 sin 3x cos 2t ymaks = 1 sin 3x = 1 sin (6,9 rad) = 0,578 Jadi, amplitudo dari gerak harmonik sederhana dari elemen medium yang terletak di x = 2,3 m sebesar 0,578 m. 5.

m L

= 9 × 10–3 kg/m

m = 9 × 10–3 kg/m(1,5 m) = 1,35 × 10–3 kg v =

=

FL m

(20 N)(1,5 m) 13,5 × 10 3 kg −

= 47,1 m/s Jadi, cepat rambat gelombang pada tali sebesar 47,1 m/s. 7. 3λ = 3 m λ = 1 m Letak perut ketiga pada ujung terikat berlaku kelipatan Pada ujung terikat berlaku persamaan:

1 λ . 4

1

x = (2n + 1) 4 λ


181

Perut ketiga → n = 2 x = (2(2) + 1)

1 5 5 λ = λ = 4 4 4

(1 m) = 1,25 m

Jadi, jarak perut ketiga dari ujung terikat sejauh 1,25 m. 9. f 1A =

1 2L

T A

f 1C =

1 2L

T C

T A T C

=

2 f 1A 2 1C

μ

μ

=

  f 1A v  f  1C 

⎛ 440 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ 262 ⎠

2

T A T C

= 2,82

Jadi, rasio tegangan antara senar A dan C sebesar 2,82.

H. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil tes siswa yang belum memenuhi KKM diberi program remedial, sedangkan yang sudah memenuhi KKM diberi program pengayaan. 1. Remedial 1)

Dawai sepanjang 80 cm ditegangkan dengan gaya F = 8 N. Dawai tersebut memiliki massa 16 gram. Berapakah kelajuan gelombang pada dawai tersebut? Jawaban: 

v =

2)

m

=

(8)(0,8) 16 × 10 3

=

6, 4 16 × 10

=

6, 4 × 10 16

=

4 × 10

−

3

−

3

−

2

−

= 20 m/s

Dua buah gelombang identik berlawanan arah rambat membentuk pola gelombang stasioner ujung terikat. Kedua gelombang tersebut adalah π

y1 = 2 sin (π x – 2 t) dan y2 = 2 sin (π x + superposisi gelombang tersebut? Jawaban: y = y1 + y2

= 2 sin (π x – = 2{sin (π x –

182

Persamaan Gelombang

π

t) + 2 sin (π x + 2

π

t) + sin (π x + 2

π

2

π

2

t)

t)}

π

2

t). Bagaimanakah persamaan

= 2{sin π x cos

π

= 2{2 sin π x cos 2.

π

t – cos π x sin 2 t + sin π x cos 2 π

t} = 4 sin π x cos 2

π

2

π

π

t + cos π x sin 2 t } 2

t

Pengayaan Salah satu penerapan gelombang stasioner adalah pada pipa organa. Pipa organa merupakan sebuah sumber bunyi berbentuk pipa dengan dua ujung terbuka dan ada pula salah satu ujungnya tertutup. Gorong-gorong merupakan salah satu bentuk dari pipa organa terbuka. Bagian dari gorong-gorong yang panjangnya 1,23 m menimbulkan suara merdu ketika ada angin yang bertiup. Berapakah frekuensi harmonik ketiga jika kelajuan angin sebesar 343 m/s. Penyelesaian: Frekuensi nada dasar atau harmonik pertama dari gorong-gorong:

f 1 =

v 2L

343 m/s

= 2(1,23 m) = 139,2 MHz f 3 = 3 f 1 = 417,6 Hz Jadi, frekuensi harmonik ketiga gorong-gorong saat ditiup angin sebesar 417,6 Hz.


Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

2.

KD 3.9 dan 4.9

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.9

Tes Tertulis



4.


Portofolio


Format 9

J. Rangkuman 1.

Kegiatan-kegiatan pada materi persamaan gelombang menuntut siswa mampu mengidentifikasi gelombang berjalan dan gelombang stasioner. Guru harus menekankan bahwa gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudonya selalu tetap.


183

2.

3.

184

Siswa harus mampu menyusun persamaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner berdasarkan data-data fisis yang ada. Guru menekankan bahwa gelombang stasioner berasal dari gelombang berjalan yang bersuperposisi dengan gelombang pantulnya. Siswa dituntut memahami eksperimen Melde dan mampu menyimpulakan faktorfaktor apa sajakah yang memengaruhi kecepatan perambatan gelombang pada suatu kawat.

Persamaan Gelombang

Bunyi dan Cahaya • •

Gelombang Bunyi Gelombang Cahaya

Menjelaskan Karakteristik Gelombang Bunyi

• • • • •

Melakukan kegiatan untuk mengidentifikasi sifat bunyi pada pemantulan suara oleh dinding. Melakukan pengamatan untuk menentukan pola frekuensi harmonik pada dawai. Melakukan percobaan untuk menentukan variabel pada fenomena dawai. Mengamati gejala efek Doppler menggunakan AFG dalam sebuah percobaan. Mengamati gejala pada pipa organa tertutup sederhana dalam sebuah percobaan.

Menjelaskan Karateristik Gelombang Cahaya

•

• •

Melakukan kegiatan untuk mengidentifikasi sifat-sifat cahaya menggunakan cermin, kaca plan paralel, dan prisma. Mengamati gejala difraksi menggunakan CD dan kisi dalam sebuah percobaan. Mengamati gejala polarisasi cahaya menggunakan polarisator dalam sebuah percobaan.

Membedakan karakteristik gelombang bunyi dengan gelombang cahaya

A. Pendahuluan Bab Bunyi dan Cahaya menjelaskan tentang perbedaan gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Bab ini terdiri atas dua subbab yaitu Gelombang Bunyi dan Gelombang Cahaya. Subbab pertama membahas tentang karakteristik gelombang bunyi serta fenomena-fenomena yang menyertai gelombang bunyi. Subbab kedua menjelaskan karakteristik gelombang cahaya beserta teknologi yang menggunakan prinsip gelombang cahaya.


185

Pada bab sebelumnya, siswa telah mempelajari gelombang secara umum. Siswa telah mengenal jenis-jenis gelombang serta karakteristik-karakteristik yang dimiliki gelombang. Bab ini akan mengulas materi gelombang lebih spesifik pada gelombang bunyi dan cahaya. Gelombang bunyi merupakan perwakilan dari gelombang mekanik, sedangkan cahaya adalah representasi dari gelombang elektromagnetik. Letak perbedaan karakter dua gelombang ini diuraikan secara tersirat pada materi yang disajikan. Guru dapat memberikan stimulan kepada siswa dengan menceritakan tentang penemuan USG yang sangat berguna dalam dunia kesehatan yaitu untuk pencitraan medis. USG memanfaatkan gelombang ultrasonik. Gelombang bunyi akan mengenai objek. Objek memiliki koefisien transmisi dan refleksi berbeda-beda. Berdasarkan hal inilah citra medis dihasilkan. Cahaya merupakan bagian dari gelombang eletkromagnetik. Dalam dunia kesehatan, gelombang elektromagnetik juga sangat berguna. Citra medis dengan menggunakan sinar X dapat membaca kondisi kecacatan tulang. Berdasarkan fakta ini, diharapkan siswa tertarik untuk mempelajari materi ini dengan sungguh-sungguh. Dengan mempelajari materi ini, siswa diharapkan mengagumi ciptaan Tuhan, misal terbentuknya pelangi dan fungsi sonar pada kelelawar merupakan bagian dari keistimewaan bunyi dan cahaya. Jika siswa menyadari kebesaran Tuhan dan menyadari kekurangan diri sebagai hamba, siswa diharapkan semakin beriman dan bertambah ketakwaannya kepada Tuhan Yang Maha Esa. Selain itu, dalam setiap kegiatan siswa diharapkan dapat bersikap cermat dalam mengamati setiap gejala yang ditimbulkan dalam setiap percobaan, memiliki rasa ingin tahu yang tinggi, santun dalam menyampaikan pendapat, dan disiplin dalam setiap kegiatan. Pada KD 3 siswa diharapkan dapat menerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi. Pada KD 4 siswa diharapkan dapat merencanakan dan melaksanakan percobaan berkaitan dengan karakteristik cahaya.

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 dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi.

186

Bunyi dan Cahaya

•

Dicapai melalui pembelajaran di laboratorium, di kelas, dan di luar laboratorium melalui kegiatan Mari Bereksplorasi, Mari Bereksperimen, Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, Tugas Proyek, dan Review se hingga siswa mampu penerapkan konsep dan prinsip gelombang bunyi dan cahaya dalam teknologi.


• •

• •

Menjelaskan karakteristik gelombang bunyi. M en je la sk an f en om en a yang berkaitan dengan gelombang bunyi seperti dawai, pipa organa, efek Doppler, dan taraf intensitas. Menjelaskan karakteristik gelombang cahaya. M en je la sk an t e kn ol og i LCD dan LED terkait karakteristik gelombang cahaya.


Kompetensi Dasar

4.10 Melakukan percobaan tentang gelombang bunyi dan atau cahaya, berikut presentasi hasil dari makna fisisnya misalnya sonometer, dan kisi difraksi.

•

Dicapai melalui kegiatan Mari Bereksperimen.


• •

•

Merangkai alat percobaan sesuai prosedur. M el ak uk an pe rc ob aa n tentang bunyi pada dawai atau sonometer dan mempresentasikan hasilnya. Melakukan percobaan kisi difraksi dan mempresentasikan hasilnya.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini, siswa mampu: 1. mendeskripsikan karakteristik gelombang bunyi melalui kegiatan pengamatan tentang sifat-sifat gelombang bunyi, mengamati besaran-besaran pada fenomena dawai, dan mengamati pipa organa tertutup sederhana; 2. menjelaskan fenomena dawai dan pipa organa melalui kegiatan mengamati pola frekuensi harmonik pada dawai; 3. menjelaskan fenomena efek Doppler dan taraf intensitas dengan mengamati pelayangan bunyi; 4. mendeskripsikan karakteristik gelombang cahaya melalui kegiatan pengamatan sifat-sifat cahaya; 5. memahami fenomena interferensi, difraksi, dan polarisasi gelombang cahaya melalui kegiatan pengamatan di kelas dan laboratorium; 6. menerapkan konsep polarisasi dalam teknologi LCD dan LED melalui kegiatan studi literatur.


Gelombang Bunyi Gelombang Cahaya


Alat dan Bahan a. Buku b. Pensil c. Kisi d. AFG e. Loudspeaker f. Pipa organa tertutup g. Laser pointer h. Penggaris 2. Media Pembelajaran a. Benda-benda sekitar b. Gambar c. Video

i. j. k. l. m. n. o. p.

Kertas Polarisator Keping CD Kotak resonansi Kawat Cermin Senter Sonometer


187

3.

Sumber Belajar a. Buku untuk sains dan teknik jilid 1, bab Gelombang Bunyi halaman 110, oleh Serway dan Jewett. b. Fisika untuk Sains dan Teknik, jilid 3, bab Interferens Gelombang Cahaya halaman 116, dan bab Pola Difraksi dan Polarisasi halaman 158, oleh Serway dan Jewett. c. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, bab Gelombang Bunyi halaman 25 dan bab Gelombang Cahaya halaman 57, oleh Hartanto.


Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Project Based Learning 3. Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Pemberian Tugas dan Resitasi

d. e. f.

Tanya Jawab Proyek Latihan


188

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai karakteristik gelombang bunyi. Guru menyiapkan bahan ajar sebagai pengantar pembelajaran. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan pengantar berkaitan dengan fenomena pada apersepsi. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pemantulan Gelombang Bunyi . Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk memberikan bukti konkret kepada siswa bahwa gelombang bunyi dapat dipantulkan jika mengenai bidang pantul yang keras. (1) Mengamati Mengamati proses pemantulan gelombang dengan memperhatikan adanya gema dan gaung ketika bunyi mengenai tembok. Pengamatan dilanjutkan dengan membedakan peristiwa yang terjadi ketika bunyi merambat bebas tanpa mengenai suatu bidang pantul.

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

(2) Menanyakan (a) Menanyakan faktor penyebab pemantulan gelombang. (b) Menanyakan perbedaan gaung dan gema. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada, mendiskusikan perbedaan yang terjadi saat bunyi diteriakkan pada suatu ruangan berdinding dan pada area bebas bidang pantul. (4) Mengasosiasi Menganalisis terjadinya pemantulan bunyi oleh dinding dan pelemahan amplitudo bunyi yang menjalar pada area terbuka kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Menyampaikan pendapat yang merupakan hasil diskusi dan analisis di depan kelas dalam forum diskusi kelas. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di aula dan di ruang kelas yang penuh dengan barang seperti tas, buku, dan benda-benda lain. Kegiatan di aula dan dikelas akan memberikan pemahaman kepada siswa bahwa selain dipantulkan, energi bunyi juga dapat diserap oleh benda-benda yang lunak seperti kain. Sikap yang perlu diamati adalah kesungguhan siswa saat melakukan pengamatan dan sikap kritis saat menanya dan mengasosiasi. Tekankan kepada siswa bahwa sikap kritis adalah salah satu bentuk keingintahuan yang tinggi yang sangat dibutuhkan dalam dunia keilmuan. Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Ultrasonografi (USG) sebagai pekerjaan rumah. Tugas dilakukan secara individu dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. Guru juga memberikan Tugas Mandiri: Perambatan Bunyi pada Zat Padat sebagai bahan diskusi pada pertemuan berikutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Pemantulan Gelombang Bunyi

1)

Pemantulan di dalam aula merupakan contoh gaung, sedangkan saat di lapangan tidak terjadi pemantulan karena bunyi tidak mengenai bidang pantul. 2) Faktor yang memengaruhi tidak terjadinya pemantulan adalah energi bunyi habis sebelum mengenai bidang pantul dan terdapat bahan-bahan di sekitar medan bunyi yang sifatnya menyerap gelombang bunyi. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang cepat rambat bunyi dan fenomena efek Doppler. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah Tugas Mandiri. Guru menyiapkan AFG untuk melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi ( Beat ).


189

b.

190

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengulas secara singkat materi pada pertemuan sebelumnya. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah kemudian membahasnya dalam diskusi kelas. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi ( Beat ). Kegiatan ini bertujuan memberikan bukti konkret kepada siswa bahwa dua gelombang bunyi yang berbeda frekuensi sedikit akan menghasilkan layangan bunyi atau beat. (1) Mengamati Mengamati proses pelayangan bunyi ( beat). Pelayangan bunyi merupakan salah satu akibat dari efek Doppler. Efek Doppler mengakibatkan adanya perbedaan frekuensi antara frekuensi sumber dengan frekuensi yang sampai ke pendengar. (2) Menanyakan (a) Menanyakan faktor penyebab timbulnya pelayangan bunyi. (b) Menanyakan pengaruh kecepatan sumber dan pendengar dalam peristiwa pelayangan bunyi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada kemudian mendiskusikan perbedaan tanda yang dipakai untuk kasuskasus sumber bunyi dan pendengar yang bergerak saling mendekati, saling menjauhi, dan kasus salah satu diam yang lain menjauhi atau mendekati. (4) Mengasosiasi Menganalisis penyebab terjadinya pelayangan bunyi serta mendiskusikan besar frekuensi pelayangan sesuai dengan data percobaan. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan resmi yang memuat judul, tujuan, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimplan kemudian mempresentasikan hasil kerja kelompok dalam forum diskusi kelas yang dipimpin oleh guru sekaligus sebagai sarana belajar berbicara di depan khalayak. Catatan: Pelayangan bunyi tidak harus merupakan akibat dari efek Doppler. Guru dapat mengganti AFG dengan garputala sebagai media pembelajaran. Pilih garputala yang memiliki sedikit selisih frekuensi. Kemudian bunyikan secara bersamaan. Media juga dapat diganti dengan sonometer. Sonometer yang memiliki beberapa dawai dapat dipilih dua dawai yang memiliki selisih frekuensi yang tidak terlalu jauh. Kedua dawai dipetik secara bersamaan. Metode eksperimen dapat diganti dengan demonstrasi jika alat yang digunakan tidak

Bunyi dan Cahaya

tersedia. Dalam kegiatan ini guru menekankan pentingnya cermat. Jika kurang cermat peristiwa pelayangan bisa tidak terdeteksi. Sikap cermat juga harus diterapkan dalam semua kegiatan. Kecermatan yang tinggi akan memaksimalkan hasil yang diperoleh. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan refleksi terhadap kegiatan yang dilakukan pada pertemuan ini dan meminta siswa mempelajari tentang fenomena dawai dan pipa organa sebagai bahan pembahasan pada pertemuan berikutnya. d.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: (Ultrasonografi) USG USG adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultrasonik. Manfaat USG dalam dunia medis untuk konfirmasi kehamilan meliputi usia kehamilan, pertumbuhan janin, keadaan plasenta, ukuran cairan ketuban, kelainan posisi janin, dan jenis kelamin janin. USG lebih aman dibandingkan dengan roentgen karena USG tidak memberikan efek samping pada organ berupa efek radiasi. 2) Tugas Mandiri: Perambatan Bunyi pada Zat Padat Meskipun pada ruangan berbeda, suara dapat terdengar melalui telepon kaleng. Bunyi dapat merambat melalui medium padat, cair, dan gas. Suara akan lebih cepat sampai saat menggunakan kawat dibandingkan dengan benang karena hasil bagi antara modulus Young dengan kerapatan pada kawat lebih besar dibandingkan benang. Jika benang kendor tidak ada gelombang bunyi dari sumber yang dihantarkan melalui benang ke penerima karena energi bunyi tidak mampu menggetarkan benang yang kendor. Ketika benang disilangkan, bunyi terdengar tidak jelas karena adanya noise. Noise atau gangguan merupakan sinyal yang tidak memiliki informasi apa pun yang mengganggu sinyal utama. 4) Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi (Beat ) a) Pada kegiatan C1, frekuensi terdengar seragam. Pada kegiatan C2 terdapat bunyi keras lemah akibat adanya perbedaan sedikit frekuensi antardua sumber bunyi. b) Peristiwa pada kegiatan C2 dinamakan layangan bunyi ( beat). c) (1) Mendekati 340 − 0

f p = 340 − 4 400 Hz = 404,7 Hz Frekuensi pelayangan 4,7 Hz. (2) Menjauhi 340 − 0

f p = 340 + 4 400 Hz = 395,3 Hz Frekuensi pelayangan 4,7 Hz. Pengubahan frekuensi kurang dari 4 Hz tidak akan menimbulkan pelayangan bunyi karena telinga manusia tidak mampu membedakan frekuensi kurang dari 4 Hz. Jika selisih frekuensi lebih besar dari 4 Hz, maka pelayangan bunyi akan terdengar. Beat terdeteksi telinga manusia antara 4–7 Hz.


191

3.

192

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan alat yang digunakan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai dan Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai . b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa diminta mengumpulkan laporan eksperimen pada pertemuan sebelumnya. Guru memilih beberapa laporan untuk dipresentasikan. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai . Tujuan dari kegiatan ini membuktikan bahwa dawai yang dipetik pada bagian-bagian tertentu akan mengasilkan pola frekuensi harmonik. (a) Mengamati Mengamati bentuk gelombang yang terjadi pada dawai saat dipetik pada bagian-bagian tertentu. Pola petikan akan menghasilkan pola frekuensi harmonik. (b) Menanyakan Menanyakan hubungan frekuensi harmonik dengan panjang gelombang dan panjang dawai yang digunakan. (c) Mengumpulkan informasi Melakukan hipotesis terhadap pola yang terbentuk berdasarkan data panjang gelombang yang diperoleh dari pengamatan. (d) Mengasosiasi Menganalisis bentuk pola yang diperoleh berdasarkan diskusi kemudian mencocokan bentuk pola pada literatur. Mengidentifkasi faktor-faktor yang mungkin memengaruhi jika terjadi perbedaan pola, lalu menyimpulkan hasil diskusi. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil diskusi di depan kelas. Siswa mencocokkan pola yang mereka peroleh dengan pembahasan dari guru sesuai pola pada literatur. Catatan: Model inquiry dapat diganti dengan discovery jika siswa sulit menemukan pola tanpa bimbingan guru.

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

(2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai . Kegiatan ini bertujuan untuk mengajak siswa memahami variabel-variabel yang ada dalam fenomena dawai. Siswa harus mampu mengidentifikasi tiga mcam variabel, yaitu variabel kontrol, bebas, dan terikat. (a) Mengamati Mengamati perbedaan bunyi yang terdengar pada dawai dengan beberapa perlakuan. Siswa mampu mengidentifikasi bahwa semakin melengking bunyi yang dihasilkan, semakin besar pula frekuensi. (b) Menanyakan i. Menanyakan hubungan letak petikan dengan frekuensi yang dihasilkan. ii. Menanyakan hubungan panjang dawai dengan frekuensi yang dihasilkan. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai literatur bersama kelompok tentang hubungan antarbesaran dengan kelengkingan bunyi (besarnya frekuensi yang dihasilkan). (d) Mengasosiasi Menganalisis klasifikasi variabel berdasarkan hasil diskusi. Menjawab pertanyaan yang disediakan pada poin Pertanyaan dan Diskusi, kemudian membuat kesimpulan. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen kemudian menyampaikan kesimpulan yang dapat ditarik berdasarkan percobaan. Catatan: Media dapat diganti dengan gitar. Panjang senar dapat diatur dengan memasang pembatas fret. Siswa juga diharapkan lebih kreatif untuk menemukan pengaruh tegangan dawai terhadap frekuensi yang dihasilkan karena tegangan senar gitar dapat diubah-ubah dengan mudah. Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Proyek kepada siswa. Kelas dibagi dalam 4–5 kelompok besar. Guru menekankan tentang kerja sama dalam pengerjaan proyek. Tugas Proyek dikerjakan dalam waktu dua minggu. Tugas Proyek yang dikumpulkan berupa alat dan laporan prosedur penggunaan alat.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai Hubungan antara frekuensi harmonik, panjang gelombang, dan panjang

dawai adalah f n =

v λ n

=

nv 2l

.


193

2)

Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai

(a) Variasi letak petikan dengan dawai 30 cm. Letak Petikan

Frekuensi

1 2



–1

1 3



0

1 4



1

1 5



1

(b) Variasi panjang dawai. Panjang Dawai

30 25 20 15

(c)

cm cm cm cm

Frekuensi

–1 0 1 1

Semakin pendek jarak petikan terhadap bidang pancang, frekuensi yang dihasilkan semakin tinggi. ii. Semakin pendek dawai, dengan tegangan yang sama akan menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi. iii. Variabel bebas : panjang dawai, letak petikan. Variabel kontrol: jenis kawat, tegangan dawai, luas penampang kawat. Variabel terikat : frekuensi, panjang gelombang. Semakin besar luas penampang, frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. Contoh yang paling mudah diamati adalah pada gitar. Senar bass akan menghasilkan frekuensi lebih rendah dibandingkan dengan senar melodi. 4.

194

i.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keempat akan dibahas materi tentang intensitas dan taraf intensitas bunyi. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana . b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi, Latihan

Bunyi dan Cahaya

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan refleksi pembelajaran materi pada petemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana . Kegiatan ini bertujuan menunjukkan kepada siswa prinsip pipa organa sebagai sumber bunyi. Siswa harus dapat menyebutkan macam-macam variabel dalam fenomena pipa organa khususnya pipa organa tertutup. (1) Mengamati Mengamati perbedaan bunyi yang terdengar pada pipa organa dengan panjang kolom udara berbeda-beda. (2) Menanyakan (a) Menanyakan hubungan panjang kolom udara dengan frekuensi yang dihasilkan. (b) Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi pada fenomena pipa organa. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai literatur tentang hubungan antarbesaran yang memengaruhi frekuensi yang dihasilkan. (4) Mengasosiasi Menganalisis data hasil bercobaan kemudian membuat grafik hubungan antara kolom udara dengan frekuensi. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen dalam bentuk laporan sementara dan laporan resmi. Laporan sementara memuat judul, tujuan, dan hasil pengamatan. Sementara laporan resmi memuat judul, tujuan, prosedur percobaan, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimpulan. Mempresentasikan hasil eksperimen dalam bentuk power point sehingga seluruh siswa dapat menyaksikan bentuk grafik sesuai data yang diperoleh ketika percobaan. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di luar sekolah. Guru dapat membagi kelas menjadi beberapa kelompok. Dengan metode ini, siswa memiliki waktu cukup banyak untuk berdiskusi dengan teman satu kelompok. Siswa juga memiliki kreativitas untuk memvariasi tinggi kolom udara sesuai dengan kesepakatan kelompok. Guru menekankan meskipun kegiatan dilakukan di luar jam sekolah, tetapi harus setiap bekerja sama dengan baik sehingga tidak timbul perselisihan antaranggota kelompok. c) Kegiatan Penutup Siswa diminta mengerjakan kegiatan Bertindak Kreatif sebagai pekerjaan rumah. Kegiatan ini akan dibahas pada pertemuan berikutnya. Siswa juga diminta mengerjakan Review subbab A sebagai latihan.


195

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana a) Semakin panjang kolom udara, nada atau frekuensi yang dihasilkan semakin rendah. Semakin pendek kolom udara, nada yang dihasilkan semakin tinggi. b) Faktor yang memengaruhi frekuensi yang dihasilkan pipa organa tertutup adalah kecepatan rambat gelombang bunyi dan panjang pipa. 2) Review Subbab A

1.

2. 3. 4. 5. 5.

196

Prinsip kerja sonar sebagai berikut. Pemancar sonar mengirimkan gelombang ultrasonik. Jika gelombang tersebut mengenai benda, benda tersebut bertindak sebagai pemantul sehingga gelombang yang berasal dari sonar dipantulkan. Detektor pada sonar akan menerima gelombang pantul. Jarak benda terhadap sonar dapat ditentukan dengan membaca selisih waktu gelombang yang dikirim dengan gelombang pantul yang diterima kembali. f 1 = 250 Hz  = 0,62 m f p = 648 Hz TI 25 = 94 dB.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas materi pada subbab dua, yaitu Gelombang Cahaya. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk kegiatan Mari Berekplorasi: Sifat-Sifat Cahaya. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Inquiry, Discovery, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah berupa Bertindak Kreatif pada pertemuan sebelumnya. Guru menanyakan kepada siswa tentang cahaya monokromatis dan polikromatis. Cahaya monokromatis adalah cahaya yang terdiri atas satu frekuensi, contohnya adalah cahaya merah dan hijau. Cahaya polikromatis adalah cahaya yang terdiri atas banyak frekuensi, contohnya adalah cahaya putih. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Bertindak Kreatif. Kegiatan ini bertujuan menguji pemahaman siswa tentang karakteristik bunyi sehingga berdasarkan pemahaman tersebut, siswa mampu mengaplikasikannya dalam teknologi.

Bunyi dan Cahaya

(a) Mengamati Mengamati kecacatan yang terjadi pada ruang kedap suara ( unechoic chamber ), yaitu masih seringnya bunyi merambat keluar sehingga menimbulkan kebisingan di luar ruangan. (b) Menanyakan i. Menanyakan faktor yang menyebabkan bunyi masih dapat merambat keluar. ii. Menanyakan desain yang biasa dipakai dan desain yang paling efektif untuk ruang kedap suara. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada terkait desain-desain yang lazim digunakan, kemudian mengidentifikasi kekurangan pada desain tersebut. (d) Mengasosiasi Menganalisis data berdasarkan informasi yang diperoleh. Kekurangan-kekurangan yang ditemukan kemudian dijadikan dasar untuk merancang desain yang paling efektif. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan bentuk desain yang berhasil dirancang dalam forum diskusi kelas. Melakukan tanya jawab untuk mempertanggungjawabkan kelebihan dari desain yang telah dibuat dengan menjelaskan prinsip pergerakan muka gelombang sehingga energi bunyi terminalisasi sebelum merambat keluar ruangan. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di rumah sebagai tugas mandiri. Siswa diminta melalukan survei ke beberapa studio musik supaya mengetahui kejadian nyata di lapangan. Siswa diminta membuat sebuah karya tulis sederhana yang dikumpulkan untuk penilaian portofolio. Tekankan kepada siswa supaya tetap menjaga kesopanan saat melakukan survei. Sikap sopan dan santun harus selalu diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. (2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Sifat-Sifat Cahaya. Tujuan kegiatan ini untuk menyelidiki gejala pemantulan, pembiasan, dan penguraian atau dispersi cahaya. Berdasarkan kegiatan ini siswa diharapkan mampu mendeksripsikan sifat-sifat gelombang cahaya. (a) Mengamati Mengamati gejala pemantulan pada cermin datar, pem biasan pada kaca plan paralel, dan penguraian cahaya pada prisma. (b) Menanyakan i. Menanyakan terjadinya pemantulan teratur pada cermin datar.


197

ii.

c)

c.

198

Menanyakan peristiwa pembelokan cahaya yang mendekati garis normal dan menjauhi haris normal. iii. Menanyakan penguraian sinar putih menjadi warna pelangi setelah keluar dari prisma. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada tentang proses terjadinya peristiwa pemantulan teratur, pembelokan cahaya, serta dispersi cahaya. Siswa berdiskusi tentang peristiwa yang mereka amati kemudian menghubungkannya dengan informasi yang diperoleh. (d) Mengasosiasi Menganalisis peristiwa yang muncul kemudian menggambarkan skema dari ketiga proses yang diamati. Menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan yang memuat judul, tujuan, dan hasil pengamatan kemudian menyampaikan di depan kelas dalam forum diskusi yang dipimpin oleh guru. Catatan: Jika alat yang tersedia di laboratorium tidak memadahi, siswa dapat bergiliran dalam melakukan pengamatan. Guru membuat pos untuk setiap set percobaan. Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Pelangi sebagai pekerjaan rumah. Tugas mandiri akan dibahas pada pertemuan berikutnya.

Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Kebocoran ruang akustik disebabkan oleh energi bunyi masih dapat men jangkau luar ruangan. Alternatif yang dapat kita pikirkan adalah dengan mendesain dinding ruangan sebagai penyerap yang baik dengan memperluas bidang penyerapan. Berikut ini desain yang paling efektif dan memungkinkan untuk dilakukan. Permukaan dinding dilapisi dengan bahan peredam, misalnya Sumber: Dokumen Penerbit busa, dengan dibentuk prisma segitiga Gambar 10.1 Desain peredam ruangan seperti tampak pada Gambar 10.1. 2) Mari Bereksplorasi: Sifat-Sifat Cahaya a) Berdasarkan kegiatan 2a dapat disimpulkan bahwa cahaya dapat dipantulkan jika mengenai bidang pantul seperti cermin. Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul. b) Posisi bayangan pada kegiatan 2b tidak tepat di belakang benda asli. Bayangan jarum tidak berimpit jika ditarik garis lurus dengan posisi benda. Peristiwa ini dinamakan pembiasan. Pembiasan dikarenakan adanya perubahan kelajuan cahaya yang memasuki dua medium berbeda.

Bunyi dan Cahaya


Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.8 dan KD 4.8

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.8

Tes Tertulis


Lembar Evaluasi/ Uulangan Harian

4.


Portofolio



J. Rangkuman 1.

2.

3.

170

Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang menuntut siswa mampu membedakan gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Guru harus menekankan letak perbedaan tersebut karena konsep tersebut sangat fundamental. Siswa harus mampu mengidentifikasi gejala-gejala gelombang sehingga dapat memahami sifat-sifat gelombang. Sifat gelombang ada lima, yaitu dipantulkan, dibiaskan, dilenturkan, dipadukan, dan dipolarisasikan. Siswa dituntut untuk memahami besaran-besaran fisis dalam gelombang mekanik.

Gelombang Mekanik

c)

6.

Pada layar tampak spektrum pelangi. Peristiwa ini disebut dengan dispersi atau penguraian cahaya. Peristiwa dispersi dikarenakan perbedaan sudut deviasi setiap panjang gelombang cahaya penyusun cahaya putih.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan ini akan menggali lebih dalam tentang interferensi dan difraksi cahaya. Guru menyiapkan alat yang akan digunakan untuk media pembelajaran pada subpokok bahasan ini, berupa keping CD dan laser, serta kardus yang celah ganda dan senter.

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Ekseperimen, Diskusi, dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Guru memimpin diskusi untuk membahas Tugas Mandiri: Pelangi . b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Interferensi Celah Ganda . Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki pola interferensi Young ketika seberkas cahaya memasuki dua buah celah yang saling berdekatan. (a) Mengamati Mengamati pola yang ditimbulkan karena adanya cahaya yang melalui dua buah celah. Pola yang muncul adalah pola gelap terang. (b) Menanyakan Menanyakan pengaruh antarbesaran pada peristiwa interferensi celah ganda terhadap pola gelap terang yang dihasilkan. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang interferensi untuk dijadikan acuan dalam menjawab barbagai pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. (d) Mengasosiasi Menganalisis data hasil percobaan untuk dijadikan dasar dalam menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. Membuat kesimpulan berdasarkan data yang diperoleh.


199

(e) Mengomunikasikan Membuat laporan ←⎯ Tangan yang memuat judul, tujuan, preosedur, hasil pengamatan, pembahasan, dan ←⎯ Senter kesimpulan hasil pengamatan kemudian menyampaikan hasil diskusi ke←⎯ Kardus lompok dalam forum diskusi kelas yang dipimpin oleh guru. Catatan: ←⎯ Layar Untuk menyederhanakan metode pembelajaran, guru dapat melakukan demo, yaitu Sumber: Dokumen Penerbit dengan langkah menyusun alat Gambar 10.2 Interferensi celah seperti gambar di samping. ganda Siswa diminta mengamati gejala yang terjadi kemudian menyimpulkan berdasarkan pengamatan mereka. (2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Difraksi pada CD ( Compact Disk ) . Kegiatan ini bertujuan menyelidiki pola gelap terang pada difraksi CD. Permukaan CD terdapat lubang-lubang kecil yang dapat diperlakukan sebagai kisi. (a) Mengamati Mengamati pola gelap terang yang muncul dari peristiwa difraksi oleh permukaan CD. (b) Menanyakan Menanyakan faktor yang memengaruhi terciptanya pola gelap terang setelah cahaya mengenai permukaan keping CD. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang difraksi kisi sebagai pembanding dari difraksi keping CD. (d) Mengasosiasi Menganalisis pola yang muncul untuk kemudian dijadikan dasar menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil pengamatan yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, prosedur, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan kemudian perwakilan siswa memperesentasikan hasil pengamatan di depan kelas.

200

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi tentang materi yang dipelajari siswa pada pertemuan keenam. Selain itu siswa diminta mengerjakan Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya yang akan dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Pelangi Pelangi muncul pada saat hujan rintik-rintik dan ada cahaya matahari. Pelangi merupakan hasil dari dispersi cahaya. Titik-titik air dianggap sebagai prisma tipis sehingga ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatis melewati titik-titik air, cahaya akan terurai. 2) Interferensi celah ganda akan menghasilkan pola gelap terang yang memunculkan terang pusat. Terang pusat memiliki intensitas cahaya paling tinggi. Pola yang terbentuk kurang seperti Gambar 10.3. 3) Mari Bereksplorasi: Difraksi pada CD (Compact Disk) Pola yang tampak pada layar adalah pola gelap terang yang tampak pada Gambar 10.4. Pada gambar laser yang digunakan adalah laser hijau. Bagian yang berlaku sebagai celah sempit adalah bagian terluar bening dari CD. Sedangkan pada percobaan, lapisan metalik dibiarkan ada supaya memantulkan sinar laser yang masuk sehingga dapat ditangkap oleh layar. Terang orde 2

Terang orde 1 Terang pusat Sumber: http://nano.utenas.edu Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 10.3 Pola gelap terang pada interferensi Young

7.

Gambar 10.4 Difraksi cahaya oleh CD

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketujuh akan membahas difraksi kisi dengan lebih detail. Selain itu, akan dibahas juga tentang polarisasi cahaya. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Difraksi Kisi dan Mari Bereksplorasi Polarisasi Cahaya. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, dan Resitasi


201

3)

202

Bunyi dan Cahaya

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya yang telah dikerjakan di rumah. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi Difraksi Kisi. Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki difraksi kisi dengan menggunakan panjang gelombang sinar merah. Difraksi kisi akan menghasilkan pola gelap terang pada layar. (1) Mengamati Mengamati pola yang ditimbulkan karena adanya cahaya yang melalui kisi. Pola yang muncul adalah pola gelap terang. (2) Menanyakan i. Menanyakan pengaruh antarbesaran pada peristiwa difraksi kisi terhadap pola gelap terang yang dihasilkan. ii. Menanyakan variabel bebas, kontrol, dan terikat pada peristiwa difraksi kisi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang macam-macam difraksi untuk dijadikan acuan dalam menjawab berbagai pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. (4) Mengasosiasi Menganalisis data hasil percobaan, menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi, kemudian membuat kesimpulan berdasarkan data yang diperoleh. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen dalam bentuk laporan resmi yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, prosedur, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan. Mempresentasikan hasil eksperimen dalam bentuk power point dalam forum diskusi kelas. Catatan: Laser dapat diganti dengan lampu bohlam. Jika cahaya diganti dengan cahaya putih, maka pola gelap terang terbentuk sedikit berbeda dengan jika menggunakan cahaya monokromatis. Pola terang akan berupa pelangi sedangkan gelap hanya berbentuk sekat yang memisahkan serangkaian pelangi satu dengan yang lainnya. Jika tidak ada kisi, maka keping CD juga dapat digunakan. Namun, lapisan perak harus dihilangkan sehingga cahaya dapat menembus dan dapat ditangkap layar. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa membuka situs pada Tautan dan mempelajari penerapan teknologi karakteristik cahaya pada layar LCD dan LED. Siswa diminta mengerjakan kegiatan Tugas Mandiri: LCD dan LED di rumah serta Review subbab B dan Bertindak Kreatif untuk dibahas pada pertemuan berikutnya. Guru juga mengingatkan tentang Tugas Proyek agar dipresentasikan pada pertemuan selanjutnya.

c.

8.

Kunci Jawaban 1. Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya Konsep difraksi dan interferensi adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Dalam pembahasan di kelas XII dikenal difraksi celah tunggal dan celah banyak atau kisi. Difraksi merupakan proses pelenturan cahaya karena melalui celah sempit. 2. Mari Bereksplorasi: Difraksi Kisi a) Variabel terikat : jarak pita terang atau gelap dari terang pusat Variabel kontrol : jarak celah dengan layar. Variabel bebas : lebar celah. b) Pengaruh pengubahan jarak layar terhadap pola yang terbentuk adalah semakin besar jarak antara kisi ke layar maka semakin besar jarak antara pola terang ke pusat. 3. Mari Bereksplorasi: Polarisasi Cahaya a) Siswa akan mengalami peristiwa gelap-terang ketika memutar polarisator. b) Meskipun lampu hidup, tetapi dari balik polarisator kadang-kadang terang, agak redup, dan gelap karena cahaya lampu terpolarisasi. Polarisator mampu meloloskan medan magnet dan medan listrik cahaya secara keseluruhan, sebagian, maupun memblokir seluruhnya sampai tidak ada cahaya yang diteruskan.

Pertemuan VIII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedelapan membahas tentang teknologi layar LCD dan LED serta membahas tentang Tugas Proyek siswa yang telah dikerjakan sejak dua minggu yang lalu. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah. b. Proses Belajar Mengajar 1) ModelPembelajaran: Discovery, Project Based Learning, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Latihan , Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Proyek 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru melakukan review tentang polarisasi cahaya. b) Kegiatan Inti (1) Siswa diminta mengumpulkan hasil tugas mereka tentang teknologi LCD dan LED. (2) Guru meminta beberapa siswa untuk menyampaikan gagasannya pada rubrik Bertindak Kreatif. (3) Guru mempersilakan siswa lain untuk menambahkan atau mengusulkan gagasan mereka. (4) Guru melakukan pembahasan singkat pada kegiatan Review subbab B. (5) Siswa mempresentasikan Tugas Proyek mereka di depan kelas.


203

c)

204

Kegiatan Penutup Guru mengingatkan akan diadakannya ulangan harian bab Bunyi dan Cahaya yang dilaksanakan minggu depan. Siswa diminta belajar dengan mengerjakan soal-soal Evaluasi.

c.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: LCD dan LED a) Layar LCD dan LED menggunakan prinsip cahaya terpolarisasi. b) Perbedaan teknis layar LCD dan LED adalah pada sumber cahaya yang digunakan. LCD menggunakan neon, sedangkan LED menggunakan light emitting diode. c) Keunggulan LED dibandingkan LCD sebagai berikut. (1) Hemat konsumsi listrik. (2) Kontras gambar lebih tajam. (3) Usia lebih panjang. (4) Kecil kemungkinan terjadi dead pixel. (5) Ukuran lebih tipis. 2) Bertindak Kreatif (Subbab B) Lensa dilakukan pelapisan agar tidak memantulkan cahaya. Dengan memperkecil pantulan maka transmisi akan bertambah. Ketebalan lapisan dipilih sedemikian rupa sehingga cahaya yang terpantul dari permukaan depan dan belakang lapisan tersebut akan berinterferensi destruktif. Materi pelapis harus memiliki indeks bias yang dapat digunakan sebagai alat bantu geometrik untuk udara dan kaca. 3) Review Subbab B 1. β = 20° 2. Pita terang pada interferensi terjadi ketika berkas yang jatuh pada layar berinterferensi konstruktif. 3. Cahaya putih merupakan berkas polikromatis, maksudnya cahaya putih terdiri dari berkas-berkas monokromatis. Ketika dilewatkan kisi, cahaya putih akan terurai berdasarkan panjang gelombangnya. Pelangi pada layar merupakan pita terang dengan orde masing-masing. 4. Cahaya memiliki medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus. Proses polarisasi merupakan proses pengutuban arah getar gelombang oleh bidang polarisasi. Polarisasi dapat berupa blocking arah getar dapat pula berupa pemutaran arah getar oleh bahan optik aktif. 5. Layar LED menggunakan sumber cahaya berupa light emitting diode yang membutuhkan daya lebih kecil dibandingkan neon.

d.

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. b 3. e 5. b 7. b 9. c 2. a 4. a 6. b 8. a 10. c B. Uraian 1. Difraksi cahaya merupakan pelenturan gelombang cahaya ketika melewati celah sempit. Difraksi ada dua macam, yaitu difraksi celah tunggal (Franhouver) dan difraksi kisi.

Bunyi dan Cahaya

3.

v s = 75 km/jam = 20,8 m/s f s = 650 Hz v = 340 m/s Ditanyakan : f p Jawab:

Diketahui :

v

f p =

340

v − vs f s = 340 − 20, 8 (650) Hz = 652,8 Hz Jadi, frekuensi yang didengar pendengar adalah 652,8 Hz. 5. Diketahui :  P:  Q = 2 : 3

1

ms = 2 ma → mQ = 1 : 2 F =F Ditanyakan : f P : f P 1 2 Jawab: f P = f Q 1

vP 2 P

=

1 3

2vQ

1

vQ

2 Q vQ

=

2

2( 3  Q )

2 Q

2

1 3

2

= 3 1,14 = 0,67 1,7 = 1 Jadi, perbandingan frekuensi kawat P dan Q pada nada dasar adalah 1,7 : 1. 7. Diketahui : λ i = 633 nm = 633 × 10–9m nk = 1,56 i = 30° Ditanyakan : λ r dan vr Jawab: nk

c vr

=

3 × 108 m/s Vr

1,56 =

= 1,9 × 108 m/s

vr f =

c λ i

λ r =

=

vr f

3 × 108 m/s 633 × 10 −9 m

=

= 0,0047 × 1017 Hz

1, 9 × 10 8 m/s 0, 0047 × 1017 Hz

= 404 × 10 –9 m = 404 nm

Jadi, panjang gelombang sinar merah dalam kaca 404 mm dan kecepatan perambatannya 1,9 × 108 m/s. 9.

: λ = 600 nm = 6 × 10–7m y = 1,5 mm = 1,5 × 10 –3 m d = 0,01 mm = 1 × 10 –5 m Ditanyakan : 

Diketahui


205

Jawab: d sin θ = nλ –5 10 sin θ = 6 × 10–7

sin θ =

6

1 0 −7 = 6 × 10–2 −5 10 ×

θ = arc sin 0,06 = 3,44° = 1,9 × 10 8 m/s

tan θ =

tan 3,44°= 

=

y 

1, 5 × 10 −3 

1, 5 × 10 −3 0,03

= 5 × 10–3 m

H. Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek Pembuatan alat dalam proyek ini merupakan aplikasi ilmu yang telah siswa pelajari mengenai gelombang cahaya. Dalam kegiatan ini, siswa merancang dan membuat spektroskop sederhana. Tugas Proyek ini menuntut siswa menguasai konsep dan kreatif dalam menciptakan alat.

2.

Latar Belakang Spektroskop merupakan alat yang memanfaatkan prinsip difraksi cahaya. Spektroskop diciptakan untuk mengetahui panjang gelombang sebuah sumber cahaya. Spektroskop yang akan dibuat merupakan spektroskop cahaya tampak. Macam-macam spektroskop cahaya tampak misalnya absorpsi VIS, emisi VIS, dan fluoresensi VIS.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Setelah mengerjakan proyek ini, siswa diharapkan memahami prinsip kerja spektroskop dan mengaplikasikannya untuk menciptakan alat ukur gelombang cahaya yang lebih modern.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan secara berkelompok di luar jam pelajaran. Siswa diberi kebebasan menentukan desain spektroskop sesuai dengan kreativitas tiap-tiap kelompok. Guru memantau perkembangan tugas proyek siswa setiap akhir kegiatan pembelajaran. Tekankan kepada siswa untuk saling bekerja sama.


206

Remedial Remedial diberikan kepada siswa yang berdasarkan penilaian selama proses belajar mengajar mendapat nilai kurang. Remedial berupa tugas portofolio, yakni artikel tentang teknologi yang mengandalkan gelombang bunyi dan gelombang cahaya. Siswa diminta membuat satu ulasan detail tentang sebuah alat, misalnya sonar, holografi, dan USG. Usahakan setiap siswa yang mendapatkan remedial mengulas teknologi berbeda. Tekankan kapada siswa untuk tidak sekadar copy paste dari internet untuk menghindari plagiarisme. Berikan punishment kepada siswa yang melakukan copy paste.

Bunyi dan Cahaya

2.

Pengayaan a. Materi Pengayaan Holografi

Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari suatu benda yang tersebar direkam kemudian direkonstruksi sehingga objek seolah-olah pada posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang direkam. Gambar berubah sesuai dengan posisi dan orientasi dari perubahan sistem pandangan dengan cara yang sama seperti saat objek masih ada. Gambar rekonstruksi akan muncul secara tiga dimensi (3D) yang biasa disebut dengan hologram. Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar yang koheren dan dalam bentuk microscopic hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi. 1) Karakteristik Hologram a. Cahaya yang sampai ke pengamat berasal dari gambar yang direkonstruksi dari sebuah hologram atau objek asli. b. Hologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi dari bagian kecil hologram. Jika sebuah hologram pecah masing-masing bagian dapat digunakan untuk memproduksi lagi keseluruhan gambar. c. Hologram dapat direkonstruksi menjadi gambar nyata ( pseudoscopic) dan gambar maya (orthoscopic). d. Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan 360° dari objek. e. Satu pelat fotografi dapat digunakan untuk menyimpan lebih dari satu gambar independen. 2) Klasifikasi Hologram a. Klasifikasi berdasarkan amplitudo dan fase Fase dari hologram menghasilkan perubahan pada sinar rekonstruksi dikarenakan variasi dari indeks bias medium. Tipe penyerapan hologram ada pula yang menghasilkan perubahan amplitudo dari sinar rekonstruksi. b. Klasifikasi berdasarkan ketebalan hologram Hologram bisa berbentuk bidang atau volume. Sebuah hologram yang bervolume dapat dikatakan sebagai superposisi dari tiga dimensi rekaman terukur pada kedalaman dari emulsi menurut hukum Bragg. Sebuah hologram bidang (tipis) terjadi jika emulsi ketebalannya lebih rendah dari jarak tepi. b. Soal Pengayaan Jam beker jatuh dari kamar lantai 4 sebuah gedung dengan ketinggian 15 m. Jam berdering dengan frekuensi 550 Hz. Jika diasumsikan kecepatan bunyi di udara 343 m/s, tentukan pergeseran frekuensi sesaat sebelum jam menyentuh tanah! Penyelesaian v = 343 m/s Diketahui: y = 15 m f s = 550 Hz vp = 0 Ditanyakan: Δ f


207

Jawab: v − vp

f p = v + v f s s

Kelajuan jam saat jatuh: vs = v0 + gt = 0 + gt = gt Waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanah. 1

y = v0 + 2 gt2

15 = 0 +

1 2

(9,8)t2

30

t2 = 9,8 = 3,06 t = 3,06 = 1,75 s Frekuensi yang terdengar sesaat sebelum jam menyentuh tanah: 343 m/s

f p = 343 m/s (9, 8 m/s2 )(1, 75 s) (550 Hz) = 523,80 Hz + Pergeseran frekuensi Δ f = f s – f p = 550 Hz – 523,80 Hz = 26,2 Hz


Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.10 KD 4.10

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.10

Tes Tertulis



4.


Proyek

Penilaian Produk

Format 10

5.

Hasil Tugas Proyek

Portofolio



K. Rangkuman 1. 2. 3. 4.

208

Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang bunyi menuntut siswa mampu mengidentifikasi karakteristik gelombang bunyi untuk kemudian digunakan menyelesaikan permasalahan pada kehidupan sehari-hari. Siswa mampu menjelaskan fenomena-fenomena gelombang bunyi tanpa mengesampingkan besaran-besaran dalam gelombang bunyi. Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang cahaya menuntut siswa mampu membedakan setiap gejala yang mirip, misal pada difraksi dan dispersi dengan hamburan. Guru harus menuntun siswa menemukan letak perbedaan itu. Siswa dituntut untuk memahami konsep gelombang cahaya untuk diterapkan dalam teknologi. Guru menuntun siswa dengan memberi contoh beberapa teknologi

Bunyi dan Cahaya

Alat-Alat Optik • • • •

Mata dan Kamera Lup Mikroskop Teropong/Teleskop

Menjelaskan Prinsip Kerja Mata dan Kamera

Menganalisis Prinsip Kerja Lup

Menganalisis Prinsip Kerja Mikroskop

Menganalisis Prinsip Kerja Teropong/Teleskop

• M en di sk us ik an b a g i a n - b a g i a n mata dan fungsinya. • M en di sk us ik an gangguan penglihatan pada mata dan cara mengatasinya. • Menganalisis kekuatan lensa kacamata bagi penderita gangguan penglihatan. • M en di sk us ik an prinsip kerja kamera dan kesamaannya dengan mata manusia.

• Menganalisis sifatsifat lup melalui percobaan. • M en di sk us ik an proses pembentukan bayangan pada lup. • Menganalisis per besaran bayangan lup.

• Mengamati penggunaan mikroskop. • M en di sk us ik an b a g i a n - b a g i a n mikroskop dan fungsinya. • Menganalisis proses pembentukan ba yang an pada mikroskop. • Menganalisis per besaran bayangan mikroskop.

• M en di sk us ik an prinsip kerja ber baga i je ni s tero pong. • Membuat teropong sederhana. • Menganalisis pem bentukan bayangan pada teropong. • Menganalisis per besaran bayangan teropong.

Menganalisis cara kerja alat optik menggunakan sifat pemantulan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa, serta membuat teropong sederhana berdasarkan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya.

A. Pendahuluan Benda-benda di alam dapat kita lihat karena adanya cahaya yang mengenai benda tersebut. Melalui indra penglihatan berupa mata, manusia dapat melihat dan mengagumi ciptaan Tuhan Yang Maha Esa berupa alam semesta beserta isinya. Pembelajaran pada bab ini mengantarkan siswa untuk memahami prinsip kerja alat-alat optik berdasarkan sifat-sifat pencerminan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa. Buku Guru Fisika Kelas XI

209

Penerapan sifat-sifat cahaya dalam alat-alat optik sangat banyak. Hampir semua alat optik menggunakan konsep yang dibahas dalam bab ini. Contoh alat-alat itu antara lain, kacamata, kaca pembesar (lup), mikroskop, teleskop, dan binokular. Alat-alat tersebut sangat bermanfaat dalam kehidupan manusia dan tentu dapat lebih mendekatkan diri kepada Tuhan. Contohnya teleskop bintang yang dapat menampilkan gambaran luar angkasa. Gugusan bintang dan galaksi yang megah akan menyadarkan kita mengenai kebesaran Tuhan Yang Mahakuasa yang telah menciptakan alam semesta.


Kompetensi Dasar

3.1 1 Menganalisis cara kerja alat optik menggunakan sifat pemantulan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa.

•

Dicapai melalui kegiatan diskusi dan tanya jawab pada saat membahas Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Mari Bereksplorasi untuk memahami prinsip kerja alat-alat optik.


• •

• • •

4.11 Membuat karya yang menerapkan prinsip pemantulan dan/atau pembiasan pada cermin dan lensa.

•

D ic ap ai me la lu i T ug as Proyek membuat karya/ produk yang dilaksanakan di luar jam pelajaran.

Menganalisis pembentukan bayangan pada lup, mata, mikroskop, dan teropong. Mendeskripsikan fungsi dan bagian alat optik mata dan kacamata, mikroskop, dan teropong. Membedakan pengamatan tanpa akomodasi dengan akomodasi maksimum. Menentukan kekuatan lensa kacamata pada penderita miopi dan hipermetropi. M en gh it un g p er be sa ra n bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong.

Merancang dan membuat teropong sederhana.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan proses pembentukan bayangan pada mata; 2. menganalisis gangguan penglihatan mata dan cara mengatasinya; 3. menjelaskan proses pembentukan bayangan pada kamera; 4. menjelaskan fungsi dan kegunaan lup, mikroskop, dan teropong; 5. menganalisis pembentukan bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong pada mata berakomodasi maksimum dan pada mata tidak berakomodasi; 6. menghitung perbesaran bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong; 7. membuat teropong sederhana.

210

Alat-Alat Optik




Alat dan Bahan a. Kacamata b. Lup c. Kertas HVS d. Mikroskop e. Kamera 2. Media a. Perangkat komputer dan proyektor b. Gambar alat-alat optik c. Benda-benda di sekitar 3. Sumber Belajar a. Fisika 2B untuk SMU Semester 2, bab Alat-Alat Optik, oleh Tim Penyusun PT Intan Pariwara. b. Fisika Kelas X untuk SMA dan MA, bab Alat-Alat Optik, oleh Edi Istiyono. c. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3, bab Pembentukan Bayangan, oleh Serway dan Jewett.


Pendekatan Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Project Based Learning 3. Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Proyek e. Demonstrasi f. Eksperimen


Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama Bab Alat-Alat Optik membahas tentang mata manusia. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi di dalam kelas. Sebelum masuk ke materi mata, guru memberikan Tugas Mandiri kepada siswa untuk melakukan studi literatur tentang alat-alat optik di sekitarnya. Hal tersebut dilakukan untuk membuka wawasan siswa tentang alat-alat optik. Buku Guru Fisika Kelas XI

211

b.

c.

212

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Sebelum melaksanakan diskusi, siswa melakukan penyelidikan mengenai gangguan penglihatan yang dialami teman-teman mereka. Pada bagian ini, guru sangat perlu untuk menekankan pengertian gangguan pada mata dan solusinya. Hal ini untuk mencegah miskonsepsi mengenai jenis kacamata yang digunakan bagi pengguna gangguan penglihatan. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gangguan Penglihatan , lalu mendiskusikannya bersama teman sekelompok mereka. (1) Mengamati Mengamati siswa yang mengalami gangguan penglihatan. (2) Menanya Menanyakan jenis kacamata yang digunakan beserta kekuatan lensanya. (3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan jenis-jenis gangguan penglihatan, gejala yang dialami, dan cara mengatasi gangguan penglihatan tersebut. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi tentang jenis gangguan penglihatan dan cara mengatasinya. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok kemudian dibahas dalam diskusi kelas. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa menjawab pertanyaan dalam fitur Bertindak Kreatif. Guru menyampaikan Tugas Proyek yang harus dikerjakan siswa selama pembelajaran alat optik, yaitu membuat teropong. Guru menjelaskan hal-hal yang harus dipersiapkan dan langkah-langkah pengerjaan proyek. Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gangguan Penglihatan Kacamata adalah adalah alat optik yang digunakan untuk membantu penglihatan manusia. Tidak semua mata manusia dapat berfungsi dengan baik. Beberapa orang tidak dapat melihat benda-benda yang jauh, tidak dapat melihat dengan jelas pada jarak baca normal, dan tidak dapat membedakan garis secara vertikal ataupun horizontal. Pada keadaan tersebut, orang mengalami gangguan penglihatan. Gangguan penglihatan yang paling banyak diderita anak sekolah biasanya adalah miopi atau rabun jauh. Jenis lensa yang digunakan untuk penderita miopi adalah lensa cekung atau lensa negatif. Parah tidaknya gangguan penglihatan yang diderita ditunjukkan dengan kekuatan lensa yang digunakan. Semakin besar nilai kekuatan lensanya, gangguan penglihatan yang diderita semakin parah.

Alat-Alat Optik

Jenis gangguan penglihatan yang lain yaitu hipermetropi, presbiopi, dan astigmatisme. Hipermetropi atau rabun dekat ditolong dengan lensa cembung. Gangguan penglihatan yang banyak diderita oleh orang lanjut usia adalah presbiopi atau mata tua yaitu menurunnya daya penglihatan. Presbiopi ditolong dengan lensa rangkap. Gangguan penglihatan astigmatisme yaitu tidak dapat membedakan garis. Penderita astigmatisme ditolong dengan lensa silindris. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan kelima ini membahas mengenai pembentukan bayangan pada kamera. Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Kamera. Hal yang perlu dipersiapkan guru adalah kamera digital ataupun manual agar siswa dapat menyelidiki kamera dengan jelas. Guru perlu menegaskan bahwa prinsip kerja kamera digital dan manual apakah sama. Perbedaan keduanya hanya dalam teknologi penangkapan bayangan. Hal ini penting untuk dijelaskan agar tidak ada miskonsepsi terkait kedua jenis kamera ini. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen,Diskusi,TanyaJawab,PemberianTugasdanResitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok kemudian membagikan kamera pada tiap-tiap kelompok. Guru menyarankan siswa agar berhati-hati dalam menggunakan kamera. Sebelum diskusi dimulai, guru mengarahkan siswa agar selalu aktif dalam kegiatan diskusi, teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan, serta selalu menghargai pendapat orang lain dalam berdiskusi. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan pengamatan terhadap kamera dan melakukan studi literatur mengenai bagian-bagian kamera dan fungsinya. Guru melakukan penilaian sikap siswa selama proses pembelajaran. (1) Mengamati Mengamati kamera manual dan digital. (2) Menanya Menanyakan prinsip kerja kamera dan bayangan yang dihasilkan. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Melakukan studi literatur tentang fungsi bagian-bagian kamera. (b) Mendiskusikan pembentukan bayangan pada kamera. (c) Mendiskusikan persamaan kamera dan mata manusia. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi kelompok tentang prinsip kerja kamera. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi kemudian mempresentasikan di depan kelas. Catatan: Apabila jumlah kamera tidak memadai untuk masing-masing kelompok, siswa dapat melakukan pengamatan terhadap kamera secara bergantian. Usahakan agar setiap kelompok dapat mengamati kamera secara langsung.


213

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari siswa. Guru meminta siswa mengerjakan soalsoal Review subbab A sebagai latihan di rumah. Guru mengingatkan kembali kemajuan tugas proyek siswa. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Kamera Kamera merupakan alat optik yang digunakan untuk menyimpan gambar. Kamera tersusun dari susunan lensa-lensa cembung yang berfungsi membiaskan cahaya dan membentuk bayangan pada film. Bayangan yang dihasilkan di film ini bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Agar dapat memperoleh bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil, benda harus berada di ruang III di depan lensa cembung (jarak benda > 2 f ). Proses pembentukan bayangan pada kamera sebagai berikut.

c)

c.

Lensa kamera

Benda

2 f

f

O

Film

F

Gambar Pembentukan bayangan pada kamera

2)

3.

214

Di dalam kamera terdapat diafragma yang memiliki fungsi sama dengan iris pada mata yaitu untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk. Film berfungsi menangkap dan merekam bayangan benda. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa kamera pada film sama dengan sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa manusia pada retina, yaitu bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Review Subbab A 1. Pada penderita miopi atau rabun jauh, lensa matanya sulit memipih secara optimal sehingga tidak dapat berakomodasi minimum secara normal. Titik dekatnya lebih pendek daripada titik dekat normal ( sn < 25 cm). Titik jauhnya lebih pendek daripada titik jauh normal. Bayangan yang terbentuk berada di depan retina. Agar bayangan ini tepat di retina, maka dibantu dengan kacamata berlensa cekung. 3. 50 cm 5. 9,72 cm

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kali ini siswa mempelajari lup. Siswa diharapkan dapat membedakan pengamatan dengan mata berakomodasi dan mata tidak berakomodasi serta melukiskan pembentukan bayangannya saat menggunakan lup agar tidak terjadi miskonsepsi dalam menggunakan persamaan yang ada. Kegiatan ini dilaksanakan di ruang laboratorium agar alat dan bahan mudah didapatkan. Halhal yang harus dipersiapkan guru sebelum pembelajaran antara lain lup dan kertas HVS sesuai jumlah kelompok siswa. Alat-Alat Optik

b.

c.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membagikan lup kepada tiap-tiap kelompok, lalu menjelaskan tujuan pembelajaran. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengidentifikasi Sifat-Sifat Lup. (a) Mengamati Mengamati kertas dapat terbakar oleh cahaya matahari yang difokuskan oleh lup. (b) Menanya Menanyakan prinsip kerja dan pengaruh jarak fokus lensa pada lup. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan sifat-sifat lup, kekuatan lup, dan prinsip kerja lup untuk memperbesar bayangan. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi tentang sifat-sifat lup dan cara kerjanya. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok. (2) Guru membahas hasil diskusi siswa, lalu membahas persamaan perbesaran bayangan lup saat mata tidak berakomodasi dan saat mata berakomodasi maksimum. Guru meminta siswa untuk menjelaskan kedua jenis perbesaran bayangan pada lup tersebut. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa mengerjakan soal Review dan membahas pertanyaan di Bertindak Kreatif subbab B sebagai latihan di rumah. Guru memantau perkembangan tugas proyek siswa. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Mengidentifikasi Sifat-Sifat Lup Lup dapat membakar kertas karena cahaya matahari dikumpulkan pada satu titik yang disebut titik fokus. Lup merupakan lensa cembung sehingga bersifat konvergen (mengumpulkan sinar). Pada saat cahaya terkumpul di satu titik dan membakar kertas, jarak dari lup ke kertas merupakan jarak fokus lup. Kekuatan lup dapat diketahui meng1

gunakan rumus kekuatan lensa: P = , dengan f adalah jarak fokus lup dalam meter. Agar dapat menghasilkan bayangan maya dan diperbesar, benda diletakkan antara 0 dan F (ruang I).


215

2)

Review Subbab B 1. Lup merupakan lensa cembung yang bersifat konvergen atau mengumpulkan berkas-berkas sinar. Sinar matahari berasal dari jarak yang sangat jauh sehingga berkas-berkas sinar sejajar. Sinar-sinar sejajar tersebut dikumpulkan oleh lup pada titik fokusnya. Akibatnya, sinar matahari yang terkumpul tersebut dapat membakar kertas atau ranting kering. 3. 5 kali

5. 3)

4.

216

a.

2

16 3 D

b. 5 cm Bertindak Kreatif Subbab B Lup diaplikasikan pada kompor matahari. Fungsinya adalah sebagai pengumpul cahaya matahari. Hal ini karena lup dibuat dari lensa cembung yang memiliki sifat mengumpulkan sinar.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Siswa mempelajari mikroskop dan teropong pada pertemuan ini. Guru mempersiapkan mikroskop agar siswa dapat mengamati secara langsung. Usahakan agar setiap siswa dapat mengamati mikroskop secara langsung. Jika jumlah mikroskop tidak memadai untuk tiap-tiap kelompok, guru meminta siswa agar bergantian melakukan pengamatan. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok dan membagi mikroskop pada tiap-tiap kelompok. Guru memberikan preparat untuk diamati menggunakan mikroskop. Guru menyarankan siswa agar selalu berhati-hati dalam menggunakan alat-alat laboratorium, selalu bekerja sama dengan anggota kelompok, dan aktif dalam setiap kegiatan diskusi. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Mikroskop. Adapun guru melakukan penilaian sikap terhadap siswa selama kegiatan berlangsung. (a) Mengamati Mengamati mikroskop dan mempelajari prinsip kerja penggunaan mikroskop. (b) Menanya Menanyakan bagian-bagian mikroskop dan fungsinya. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan proses pembentukan bayangan pada mikroskop.

Alat-Alat Optik

c.

(d) Mengasosiasikan Menyimpulkan prinsip kerja mikroskop. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok. (2) Guru mengelaborasikan pembentukan bayangan pada lup untuk menjelaskan pembentukan bayangan pada mikroskop dan teropong. Guru melakukan tanya jawab dengan siswa mengenai bagian-bagian mikroskop dan perhitungan perbesaran bayangannya. Guru menjelaskan pembentukan bayangan pada teropong dan persamaan perbesaran bayangannya. (3) Guru mendiskusikan contoh soal tentang mikroskop dan teropong bersamasama siswa. c) Kegiatan Penutup (1) Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali materi-materi yang telah dipelajari. Guru memberikan tugas rumah siswa untuk mengerjakan Review subbab C dan Review subbab D yang ada di akhir subbab. (2) Guru memantau perkembangan pengerjaan tugas proyek membuat teropong. Guru menanyakan tahap-tahap yang telah dicapai siswa dalam pengerjaan proyek dan meminta siswa mempersiapkan presentasi tugas proyek pada pertemuan berikutnya. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Mikroskop Bagian optik mikroskop sebagai berikut. a. Cermin berfungsi mengumpulkan dan mengarahkan cahaya pada objek yang diamati. Ada dua cermin pada mikroskop cahaya, yaitu cermin datar dan cermin cekung. Cermin datar digunakan untuk menangkap cahaya matahari yang cukup terang dan memantulkannya ke lensa objektif. Cermin cekung digunakan apabila cahaya matahari agak redup. Cahaya yang redup dikumpulkan oleh cermin cekung dan dipantulkan ke lensa objektif. b. Lensa objektif berfungsi memperbesar bayangan objek. Lensa objektif terletak pada revolver. Bagian ini terletak di bawah tabung. Pada umumnya, ada tiga buah lensa objektif yaitu, lensa objektif dengan perbesaran 4×, 10×, dan 40×. c. Lensa okuler berfungsi memperbesar bayangan objek yang dihasilkan oleh lensa objektif. Lensa okuler terletak pada bagian atas mikroskop dan dekat dengan mata pengamat. Lensa okuler berfungsi sebagai lup. Fungsi Mikroskop Mikroskop digunakan untuk mengamati benda-benda yang sangat kecil. Proses pembentukan bayangan mikroskop terdapat di dalam buku siswa. Sifat bayangan akhir yang diperoleh yaitu maya, terbalik, dan diperbesar. Perbesaran total mikroskop dapat diperoleh dengan mengalikan ukuran lensa objektif dan lensa okuler. Adapun perhitungan perbesaran secara matematis diperoleh dari persamaan yang terdapat dalam buku siswa. Pengamatan pada mikroskop dibeda-bedakan menjadi pengamatan dengan mata berakomodasi maksimum dan pengamatan dengan mata tidak berakomodasi. Pada pengamatan berakomodasi maksimum, bayangan dari lensa objektif berada di ruang I lensa okuler. Adapun pengamatan dengan mata tidak berakomodasi, bayangan dari lensa objektif tepat berada di titik fokus lensa okuler sehingga bayangan akhir jatuh di tak terhingga. Buku Guru Fisika Kelas XI

217

2)

Bertindak Kreatif a. Mikroskop Cermin cekung digunakan apabila cahaya matahari redup. Cermin cekung mengumpulkan cahaya matahari dan dipantulkan ke lensa objektif. Apabila cermin cekung mikroskop tidak dapat digunakan, siswa sebaiknya melakukan pengamatan di tempat yang terang. Cara lain yaitu dengan menambah penerangan misalnya lampu sehingga pencahayaan cukup terang. Dengan cahaya yang terang tersebut pengamatan dapat dilakukan dengan baik menggunakan cermin datar. b. Teropong Persamaan perbesaran teropong:

M =

3)

4)

5.

218

f ob f ok

Persamaan panjang teropong d = f ob + 4 f p + f oh Berdasarkan kedua persamaan tersebut, agar menghasilkan perbesaran maksimum dipilih lensa objektif dengan fokus besar dan lensa okuler dengan fokus kecil. Selanjutnya, agar teropong tidak terlalu panjang dipilih lensa pembalik dengan fokus kecil. Review Subbab C (1) a. 18 kali b. 15 kali (3) 2,4 cm Review Subbab D 1. a. 2 meter b. 7 kali 3. 80 cm

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini siswa mempresentasikan tugas proyek pembuatan teropong. Guru menyiapkan media presentasi sebelum pembelajaran dimulai. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Tanya Jawab, 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) Kegiatan Inti Siswa mempresentasikan hasil kerja mereka. Guru memberikan kesempatan kepada siswa lain untuk mengajukan pertanyaanpertanyaan mengenai proyek yang dipresentasikan. Guru melakukan penilaian proyek.

Alat-Alat Optik

Kegiatan Penutup Guru memberikan penghargaan kepada tiap-tiap kelompok yang telah melaksanakan proyek dengan baik. Hasil proyek (produk) disimpan di ruang laboratorium sebagai inventaris. Kunci Jawaban 1) Evaluasi a. Pilihan Ganda 1. d 6. b 2. d 7. d 3. c 8. e 4. b 9. c 5. d 10. d b. Uraian

c)

c.

s′ h′ = s h

1. M = s′ 30 m

= ′

s =

2, 5 × 10 −2 m 1,2 m (30 m)(2,5 × 10 −2 m) 1, 2 m

= 0,625 m 1 f

=

1 s

=

1 30 m

+

1 s′

1

+ 0,625 m

0, 625 + 30

= 18,75 m 30,625

= 18,75 m 18,75 m

f = 30,625 = 0,612 m = 61,2 cm Jadi, fokus lensa yang digunakan 61,2 cm.

3. Mtot = Mob Mok → Mok = =

Mtot Mob 100 5

= 20 kali Jadi, perbesaran lensa okulernya sebesar 20 kali.


219

5.

a.

s′ob =

( fob sob ) (sob − f ob )

⎛ (1 cm)(1,5 cm) ⎞ ⎟ ⎠

= ⎜⎝ 1,5 cm − 1 cm 1, 5 cm

b.

= 0,5 cm = 3 cm d = s′ob + f ok = 3 cm + 2,5 cm = 5,5 cm

c.

Mtot =

s′ob sn sob f ok

3 cm 25 cm

= 1,5 cm 2,5 cm = (2)(10) = 20 kali Panjang mikroskop adalah 5,5 cm dan perbesaran totalnya 20 kali.


Isi Proyek Pembuatan proyek ini merupakan aplikasi ilmu yang telah siswa pelajari mengenai alat-alat optik. Dalam proyek ini, siswa merancang dan membuat teropong sederhana. Tugas proyek ini menuntut kreativitas dan inovasi siswa dalam menciptakan alat-alat optik.

2.

Latar Belakang Alat optik merupakan peralatan yang memanfaatkan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya. Alat optik diciptakan sesuai dengan tujuannya, misalnya kacamata digunakan untuk membantu melihat, mikroskop untuk mengamati benda benda kecil, kamera untuk membuat gambar benda, dan teropong untuk melihat benda-benda jauh. Teropong sendiri memiliki jenis yang berbeda-beda. Ada teropong bias dan ada pula teropong pantul.

3.

Hasil yang Akan Dicapai

Setelah mengerjakan tugas proyek ini, diharapkan siswa memahami prinsip kerja alat optik dan mengaplikasikannya untuk menciptakan alat optik yang lebih modern dan bermanfaat. 4.

Cara Mengerjakan

Proyek ini dikerjakan di luar jam pelajaran secara berkelompok. Tugas ini diberikan di awal pembelajaran alat-alat optik. Siswa diberi kebebasan untuk menentukan bentuk teropong yang akan mereka buat. Guru memantau perkembangan tugas proyek di setiap akhir pembelajaran agar tugas proyek siswa dapat berjalan lancar. Tekankan kepada siswa untuk saling bekerja sama dalam mengerjakan proyek.

220

Alat-Alat Optik

I. Program Remedial dan Pengayaan Berdasarkan analisis hasil ulangan harian, peserta didik yang belum mencapai KKM diberi program remedial dengan mengerjakan soal-soal remedi. Adapun siswa yang telah mencapai KKM diberi program pengayaan. Program remedi dan pengayaan dilakukan bersama di luar jam pelajaran. 1.

Soal Remedial 1. Lup berfokus 5 cm digunakan untuk mengamati benda setinggi 2 mm. Tentukan tinggi bayangan benda untuk mata tak berakomodasi dan mata berakomodasi maksimum! (sn = 25 cm) Jawaban:

a. M = M =

s f n

=

25 cm 5 cm

= 5 kali

h′ → h′ = M h

h

= (5)(0,2 cm) = 1 cm Tinggi bayangan benda saat mata tidak berakomodasi adalah 1 cm. b. M = =

s f

n

+ 1

25 cm 5 cm

+ 1

=5+1 M = 6 kali M =

h′ → h′ = M h h

= (6)(0,2 cm) = 1,2 cm Tinggi bayangan benda saat mata berakomodasi maksimum adalah 1,2 cm. 2.

Seseorang bermata normal melihat benda kecil menggunakan lup berkekuatan 10 D. Lup diletakkan 4 cm di depan mata. Jika mata berakomodasi maksimum, hitung perbesarannya! Jawaban: a. f =

100 100 → f = 10 D P

b. M =

s f n

+ 1 =

= 10 cm

25 cm 10 cm

+ 1 = 2,5 + 1 = 3,5 kali

Perbesaran yang terjadi sebesar 3,5 kali. 3.

Penderita rabun jauh hanya mampu melihat benda dengan jelas pada jarak terjauh 200 cm. Apa jenis lensa yang dapat digunakan untuk menolong orang tersebut? Hitung kekuatan lensa kacamata yang harus digunakan!


221

Jawaban: a. Rabun jauh atau miopi ditolong dengan lensa cekung.

P = –

b.

1 PR

=

1 −2 m

= –0,5 dioptri

Jenis kacamata yang diperlukan berlensa negatif dengan P = –0,5 D. 4.

Perbesaran lensa okuler sebuah mikroskop adalah 10 kali. Perbesaran total mikroskop 90 kali. Apabila jarak fokus lensa objektifnya 0,9 cm, berapakah jarak benda terhadap lensa objektif? Jawaban: Mtotal = Mob Mok Mob =

90 = 9 kali 10

Mob =

sob′ sob

9=

sob′ sob

sob′ = 9sob 1 f ob

=

1 0,9 cm

=

10 9 cm

=

1 sob

1 sob

+ +

1 sob′

1 9sob

9+1 9sob

90sob = 90 cm sob = 1 cm Jarak benda terhadap lensa objektif adalah 1 cm. 5.

Lup dengan kekuatan 20 dioptri dipakai oleh pengamat bermata normal untuk mengamati benda. Jika mata tidak berakomodasi, berapakah perbesaran bayangan yang terjadi? (sn = 25 cm) Jawaban: f =

=

1 P 1 m 20

= 0,05 m = 5 cm M =

s f n

=

25 cm 5 cm

= 5 kali

Perbesaran lup adalah 5 kali.

222

Alat-Alat Optik

3)

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan refleksi pembelajaran materi pada petemuan sebelumnya. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana . Kegiatan ini bertujuan menunjukkan kepada siswa prinsip pipa organa sebagai sumber bunyi. Siswa harus dapat menyebutkan macam-macam variabel dalam fenomena pipa organa khususnya pipa organa tertutup. (1) Mengamati Mengamati perbedaan bunyi yang terdengar pada pipa organa dengan panjang kolom udara berbeda-beda. (2) Menanyakan (a) Menanyakan hubungan panjang kolom udara dengan frekuensi yang dihasilkan. (b) Menanyakan faktor-faktor yang memengaruhi frekuensi pada fenomena pipa organa. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai literatur tentang hubungan antarbesaran yang memengaruhi frekuensi yang dihasilkan. (4) Mengasosiasi Menganalisis data hasil bercobaan kemudian membuat grafik hubungan antara kolom udara dengan frekuensi. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen dalam bentuk laporan sementara dan laporan resmi. Laporan sementara memuat judul, tujuan, dan hasil pengamatan. Sementara laporan resmi memuat judul, tujuan, prosedur percobaan, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimpulan. Mempresentasikan hasil eksperimen dalam bentuk power point sehingga seluruh siswa dapat menyaksikan bentuk grafik sesuai data yang diperoleh ketika percobaan. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di luar sekolah. Guru dapat membagi kelas menjadi beberapa kelompok. Dengan metode ini, siswa memiliki waktu cukup banyak untuk berdiskusi dengan teman satu kelompok. Siswa juga memiliki kreativitas untuk memvariasi tinggi kolom udara sesuai dengan kesepakatan kelompok. Guru menekankan meskipun kegiatan dilakukan di luar jam sekolah, tetapi harus setiap bekerja sama dengan baik sehingga tidak timbul perselisihan antaranggota kelompok. c) Kegiatan Penutup Siswa diminta mengerjakan kegiatan Bertindak Kreatif sebagai pekerjaan rumah. Kegiatan ini akan dibahas pada pertemuan berikutnya. Siswa juga diminta mengerjakan Review subbab A sebagai latihan.


195

2.

Materi Pengayaan Kamera Fotografi

Kamera difokuskan dengan cara mengubah jarak antara lensa dan film. Hal ini dilakukan agar diperoleh gambar yang tajam. Penutup ( shutter) yang berada di belakang lensa dapat dibuka dalam waktu tertentu yang disebut dengan waktu penyinaran. Fotografer memotret benda bergerak dengan menggunakan waktu penyinaran singkat. Sebaliknya, fotografer menggunakan waktu penyinaran lebih lama ketika memotret benda di tempat lebih gelap. Waktu penyinaran pada umumnya sebesar (1/30) s, (1/60) s, (1/125) s, dan (1/250) s. Pada kamera genggam, penggunaan kecepatan penutup rendah dapat menyebabkan bayangan kabur akibat gerakan, tetapi penggunaan kecepatan penutup yang dapat mengurangi pengumpulan tingkat intensitas cahaya. Adapun benda diam biasanya dipotret dengan kecepatan penutup (1/60) s. Kamera berkualitas memiliki bukaan yang dapat diubah diameternya untuk mengatur intensitas cahaya yang mengenai film. Dengan bukaan diameter yang kecil, hanya cahaya di bagian tengah lensa saja yang mencapai film. Hal ini sangat menguntungkan karena aberasi sferis dapat dikurangi. Intensitas cahaya yang mencapai film sebanding dengan luas lensa. Dengan demikian intensitas cahaya (I ) sebanding dengan kuadrat diameter ( D 2). Intensitas cahaya adalah banyaknya energi cahaya yang diterima film tiap satuan luas. Adapun luas film sebanding dengan kuadrat jarak lensa terhadap film. Dengan demikian luas film berbanding terbalik dengan kuadrat jarak fokus lensa. Jadi dapat disimpulkan bahwa I ~

D2 f 2

.

Kecerahan citra yang bentuk film bergantung pada intensitas cahaya. Dengan demikian kecerahan citra ditentukan oleh panjang fokus dan diameter lensa. Rasio f/D disebut f -number lensa yang dirumuskan: f

f -number ≡ D Intensitas cahaya pada film yang berubah-ubah ditentukan oleh kesebandingan berikut. I~

1

( ) f D

2

~

1 ( f -number )2

Istilah f-number sering disebut dengan kelajuan lensa. Semakin rendah f-number, semakin lebar bukaan lensa dan semakin tinggi jumlan energi cahaya yang mengenai film. Sistem lensa kamera seringkali ditandai dengan beberapa f-number misalnya f/2,8; f/4; f/5,6; f/8; f/11, dan f/16. Pemindahan f-number dari yang rendah menjadi lebih tinggi misalnya dari dari f-4 menuju f-5,6 mengakibatkan luas bukaan lensa berkurang dengan faktor 2. Kamera sederhana secara umum memiliki panjang fokus lensa tetap, ukuran bukaan lensa yang tetap, dan memiliki f-number sekitar f-11. Nilai f-number yang tinggi memungkinkan tercapainya kedalaman ruang yang besar. Hal ini berarti benda-benda yang jauh dari lensa dapat membentuk bayangan yang jelas pada film. Dengan demikian kamera ini tidak perlu difokuskan.


223

Kamera digital pada dasarnya memiliki prinsip kerja hampir sama dengan kamera manual. Hal yang membedakan adalah cahaya yang masuk ke lensa tidak membentuk citra pada film fotografi. Citra pada kamera digital dibentuk pada sebuah charge-coupled device (CCD) yang membentuk citra digital. Selanjutnya citra digital ini diubah ke dalam kode-kode biner sehingga dapat disimpan pada memori card sehingga diunduh ke komputer atau dikirim melalui internet.

J.

Penilaian Tabel 11.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.11 dan KD 4.11

Tes Unjuk Kerja


Format 6 dan 8

3.

KD 3.11

Tes Tertulis



4.


Portofolio


Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk

Format 10

K. Rangkuman 1.

Guru mengingatkan siswa agar selalu bersyukur karena dikaruniai mata sehingga dapat melihat kekuasaan Tuhan. Guru membimbing siswa agar dapat bertambah keimanannya dengan menyadari semua ciptaan Tuhan. 2. Persamaan pada alat-alat optik seringkali membingungkan karena banyak kesamaan. Tugas guru adalah mempermudah pembahasan agar siswa paham. 3. Guru sebaiknya lebih menekankan mengenai pengamatan berakomodasi dan tidak berakomodasi serta pengaruhnya terhadap bayangan yang terbentuk. 4. Tugas proyek menuntut siswa agar kreatif dan inovatif. Guru memberi saran agar desain teropong setiap anak bisa berbeda.

224

Alat-Alat Optik

Materi yang Dipelajari • •

Penyebab Pemanasan Global Dampak dan Penanggulangan Pemanasan Global

Menjelaskan Penyebab Pemanasan Global

• • • • • • •

Mendiskusikan kegiatan yang menyebabkan pemanasan global. Mendiskusikan terjadinya efek rumah kaca. Mendiskusikan dampak polusi udara. Mendiskusikan efek letusan gunung api terhadap perubahan iklim. Mendiskusikan pengaruh penggunaan alat transportasi terhadap kualitas udara. Mendiskusikan definisi dan fungsi ozon. Mendiskusikan manfaat kesepakatan internasional tentang pemanasan global.

Menjelaskan Dampak dan Penanggulangan Pemanasan Global

• • • •

Mendiskusikan dampak pemanasan global. Mendiskusikan akibat kenaikan permukaan air laut. Mendiskusikan perubahan iklim dunia. Mendiskusikan peranan komunitas peduli lingkungan.

Menjelaskan penyebab dan dampak pemanasan global lalu dapat memberi solusi untuk menanggulangi dampak pemanasan global.

A. Pendahuluan Pemanasan menjadi isu penting saat ini. Banyak bencana dan fenomena alam yang terjadi diakibatkan pemanasan global. Misal bencana banjir, kebakaran hutan, punahnya hewan, dan badai yang akhir-akhir ini sering terjadi di Indonesia. Bukan hanya Indonesia saja yang merasakan dampak dari pemanasan global, tetapi seluruh dunia juga merasakan dampaknya. Pemanasan global masuk dalam tema Fisika Lingkungan. Bab ini membahas penyebab pemanasan global, aktivitas yang menghasilkan gas rumah kaca, dampak pemanasan global, dan penanggulangan pemanasan global. Tema ini menuntut siswa untuk banyak membaca sehingga guru sebaiknya memiliki buku referensi yang direkomendasikan untuk siswa.

Fisika Kelas XI

225

Pengetahuan tentang pemanasan global diharapkan dapat membuka wawasan siswa bahwa aktivitas manusia yang tidak diikuti dengan sikap bijaksana dapat menimbulkan kerusakan lingkungan. Dengan menyadari hal itu, siswa diharapkan mau bertindak untuk ambil bagian menyelamatkan bumi dari kerusakan. Guru memberi pengertian bahwa kondisi bumi yang nyaman adalah anugerah Tuhan yang wajib disyukuri dan dijaga. Sebagai wujud rasa syukur ini dapat dilakukan dengan menjaga dan merawat lingkungan. Kegiatan-kegiatan di buku siswa dapat mengembangkan rasa ingin tahu siswa terkait pemanasan global. Siswa dituntut untuk bekerja sama dalam kelompok dan menghargai kerja kelompok untuk mendiskusikan permasalahan-permasalahan yang ada dalam setiap kegiatan. Bertolak dari pengetahuan yang mereka peroleh, siswa diharapkan memiliki keinginan membuat suatu kegiatan atau program bersama yang dapat dimanfaatkan di tiap-tiap daerah untuk menanggulangi dampak pemanasan global.


Kompetensi Dasar

3.12 Menganalisis gejala pemanasan global dan dampaknya bagi kehidupan serta lingkungan.

•

Dicapai melalui pembela jaran di kelas dan di luar lingkungan sekolah melalui kegiatan Tugas Mandiri, Mari Bereksplorasi, Bertindak Kreatif, Refleksi, dan Review sehingga siswa memahami tentang pemanasan global dan dampaknya bagi kehidupan.


• • • • • • •

4.12 Mengajukan ide/gagasan penyelesaian masalah gejala pemanasan global dan dampaknya bagi kehidupan serta lingkungan.

•

D ic ap ai me la lu i T ug as Proyek.

Menjelaskan definisi pemanasan global. M en je la sk an p en ye ba b pemanasan global. Menjelaskan efek rumah kaca. Menyebutkan gas rumah kaca. Menjelaskan kesepakatan dunia internasional terhadap pemanasan global. Menjelaskan dampak pemanasan global. Menjelaskan cara menanggulangi pemanasan global.

Merancang dan mempresentasikan program untuk memperbaiki lingkungan.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan definisi pemanasan global; 2. menjelaskan penyebab pemanasan global; 3. menjelaskan efek rumah kaca; 4. menyebutkan gas rumah kaca; 5. menjelaskan kesepakatan dunia internasional terhadap pemanasan global; 6. menjelaskan dampak pemanasan global; 7. menjelaskan cara menanggulangi pemanasan global.

226

Pemanasan Global dan Dampaknya bagi Kehidupan


Penyebab Pemanasan Global Dampak Pemanasan Global Cara Menanggulangi Pemanasan Global


Alat dan Bahan a. Gambar b. Alat dan media presentasi

2.

Media a. Internet b. OHP atau proyektor c. Video d. Gambar

3.

Sumber Belajar a. Dampak Pemanasan Global, oleh Wisnu Arya wardhana. b. Pemanasan Global, Faktor Penyebab, Dampak dan Solusi, oleh Dr. Fodliah, M.Si. c. Pemanasan Global: Dampak dan Upaya Meminimalisasinya, oleh Ramli Utina. d. Pemuda dan Kelautan: Pemanasan Global dan Perubahan Garis Pantai, oleh Adhyaksa Dault. e. Seri Lingkungan Hidup: Pemanasan Global, oleh Susannah Bradley.


Pendekatan: Scientific Approach

2.

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

3.

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


Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan pertama bertujuan agar siswa dapat mengetahui definisi dan penyebab pemanasan global. Guru menyiapkan gambar atau video yang dapat mendukung pembelajaran. Gambar apersepsi dapat juga digunakan untuk mengawali bab ini. Siapkan juga media presentasi. Sebaiknya guru meminta siswa membaca terlebih dahulu agar diskusi yang dilakukan dalam setiap kegiatan dapat berjalan dengan lancar. Fisika Kelas XI

227

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran

a)

Kegiatan Pendahuluan Guru mengajak siswa mengamati gambar apersepsi yaitu gambar cerobong asap yang identik dengan kegiatan perindustrian. Tanyakan kepada siswa dampak kemajuan industri bagi lingkungan dan ekonomi. Tanyakan pendapat mereka tentang perkembangan industri saat ini dan sikap mereka terhadap efek yang ditimbulkan bagi lingkungan.

b)

Kegiatan Inti Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa yang Mengakibatkan Pemanasan Global? Di kegiatan ini siswa diharapkan dapat menganalisis dari gambar yang terdapat pada kegiatan. Guru jangan lupa mengingatkan siswa untuk melakukan pengamatan dengan cermat dan sungguh-sungguh agar tujuan dari KD 2 tercapai. (1) Mengamati Mengamati gambar tentang kegiatan yang berkaitan dengan penyebab pemanasan global. (2) Menanya (i) Menanyakan kegiatan yang menyebabkan pemanasan global. (ii) Menanyakan efek dari aktivitas manusia. (3) Mengumpulkan Informasi Mencari berbagai informasi tentang kegiatan yang mengakibatkan pemanasan global. (4) Mengasosiasikan Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan, lalu menyimpulkan tentang kegiatan yang mengakibatkan pemanasan global.

c)

228

(5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil kegiatan ke depan kelas bersama anggota kelompoknya. Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran, lalu simpulkan pembelajaran pada pertemuan ini. Berikan Tugas Mandiri: Bagaimana Proses Terjadinya Efek Rumah Kaca? dan Tugas Mandiri: Pencemaran Udara sebagai pekerjaan rumah untuk dikumpulkan minggu depan. Tugas Proyek diberikan pada pertemuan ini agar siswa memiliki waktu yang cukup lama untuk mengerjakan. Tugas Proyek dibahas pada pertemuan terakhir pembahasan bab Pemanasan Global.


d.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Apa yang Mengakibatkan Pemanasan Global?

Pada gambar menunjukkan kegiatan yang mengakibatkan pemanasan global antara lain penebangan hutan, penggunaan pupuk kimia, pembakaran jerami, dan peternakan sapi. Kegiatan-kegiatan tersebut mengakibatkan pemanasan global karena menghasilkan gas rumah kaca. Sisa ranting dan dahan yang ditebang menghasilkan CO 2, penggunaan pupuk kimia menyumbang N 2O, pembakaran jerami menghasilkan CO 2, CH4, dan N2O, serta peternakan sapi menghasilkan CH4 dari kotoran sapi. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedua melanjutkan penyebab pemanasan global dimulai dengan membahas Tugas Mandiri: Bagaimana Proses Terjadinya Efek Rumah Kaca? dan Tugas Mandiri : Pencemaran Udara. Di pertemuan ini akan dibahas tentang aktivitas industri, penebangan hutan, serta peternakan dan pertanian sebagai penghasil gas rumah kaca. Setelah itu, membahas kesepakatan dunia internasional tentang pemanasan global. Guru dapat menyiapkan gambar tentang penebangan dan penggundulan hutan serta media presentasi. Materi untuk Guru Mekanisme efek rumah kaca dapat dilihat pada Gambar 12.1 . Matahari memancarkan energi hingga permukaan bumi. Energinya berupa cahaya dan panas yang menerangi dan menghangatkan bumi. Panas akan diserap sebagian dan sisanya dipantulkan kembali. Sebagian dari panas ini berwujud radiasi inframerah gelombang panjang diteruskan ke angkasa luar. Namun, sebagian panas tetap terperangkap di atmosfer bumi ak ib at me nu mp uk ny a jumlah gas rumah kaca yang menjadi perangkap gelombang radiasi ini. Gas rumah kaca ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan bumi dan akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan bumi. Keadaan ini terjadi terusmenerus sehingga mengakibatkan suhu rata-rata tahunan bumi


Gambar 12.1 Mekanisme efek rumah kaca

Fisika Kelas XI

229

terus meningkat. Gas-gas tersebut berfungsi sebagaimana gas dalam rumah kaca. Dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas-gas ini di atmosfer, semakin banyak panas yang terperangkap di bawahnya. b.

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

Langkah-Langkah Pembelajaran

a)

Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan Tugas Mandiri yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Guru dan siswa membahas kedua tugas tersebut dengan melakukan diskusi di kelas.

b)

Kegiatan Inti (1) Bagi kelompok siswa untuk mengerjakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pengaruh Penggunaan Alat Transportasi terhadap Kualitas Udara. Ingatkan siswa untuk berdiskusi dengan tenang. Setelah selesai, sebaiknya gurulah yang memilih siswa membacakan hasilnya di depan kelas. Hal ini bertujuan agar semua siswa pernah memiliki pengalaman presentasi ke depan kelas. Kegiatan ini penting untuk ketercapaian kompetensi sikap sosial yaitu terampil dalam kegiatan melaporkan. Tujuan melakukan kegiatan ini adalah mencari hubungan antara penggunaan alat transportasi dengan kualitas udara di daerah siswa. (a) Mengamati Mengamati penggunaan alat transportasi yang digunakan teman-teman anggota kelompok.

(b) Menanya i. Menanyakan akibat dari penggunaan beberapa alat transportasi. ii. Menanyakan alat transportasi yang sebaiknya digunakan. (c) Mengumpulkan Informasi Mencari berbagai informasi terkait dampak penggunaan beberapa alat transportasi terhadap kualitas udara. (d) Mengasosiasikan Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan untuk menghubungkan penggunaan alat transportasi dengan kualitas udara suatu daerah.

230


(e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil kegiatan ke depan kelas bersama anggota kelompoknya. Catatan: Guru menilai keaktifan siswa dalam mengumpulkan informasi, mengolah, mengambil kesimpulan, dan saat presentasi. (2) Ajak siswa untuk mengerjakan Review di akhir subbab A, lalu dibahas di kelas. (3) Bahaslah permasalahan pada Bertindak Kreatif tentang penebangan hutan. Minta siswa untuk mengungkapkan pendapatnya. c)

c.

Kegiatan Penutup Simpulkan hasil kegiatan pada pertemuan ini. Berikan Tugas Mandiri: Perubahan Iklim Akibat Letusan Gunung Api, Tugas Mandiri: Ozon, dan Tugas Mandiri: Manfaat Kesepakatan Internasional bagi Dunia untuk dibahas pada pertemuan selanjutnya. Pembagian kelompok diusahakan berbeda di tiap-tiap tugas. Hal ini bertujuan agar siswa mampu bekerja sama dengan baik dengan semua orang, bukan hanya teman dekat mereka saja.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Bagaimana Mekanisme Efek Rumah Kaca? Proses terjadinya rumah kaca sudah dijelaskan pada Materi untuk Guru. Efek rumah kaca dalam batas normal dibutuhkan organisme di bumi. Jika tidak terjadi efek rumah kaca, bumi memiliki suhu hampir 18°C sehingga seluruh permukaan bumi tertutup es. (Adhyaksa Dault, 2009) Pada pengamatan selama 30 tahun terakhir, kenaikan suhu ratarata udara di seluruh dunia sebesar 2°C. Di beberapa bagian bumi, kenaikan suhu rata-rata mencapai 4–5°C, contohnya Bandung dan Jakarta. Bahkan suhu di California mencapai keadaan yang sangat panas sehingga menyebabkan kekeringan parah dan kebakaran hutan.

2)

Tugas Mandiri: Pencemaran Udara Contoh jawaban pada tugas ini dapat dilihat dalam tabel berikut. Jenis Polutan Udara

Sumber

Dampak

CO 2

Penggunaan bahan bakar batu bara Penggunaan alat transportasi

Debu Ab u

Kegiatan industri Letusan gunung api

Hujan asam dan gangguan kesehatan Efek rumah kaca dan gangguan kesehatan Gangguan pernapasan Gangguan pernapasan dan penglihatan

SOx

Fisika Kelas XI

231

3)

3.

Bertindak Kreatif Kayu banyak digunakan terutama pada industri kertas dan tisu. Kita dapat mengurangi penggunaan tisu dan kertas untuk memperlambat laju penebangan hutan. Gunakan kertas dengan sehemat dan seefektif mungkin. Kita dapat mengganti tisu menggunakan saputangan. Semua dimulai dari diri sendiri. Kegiatan ini dapat diterapkan di sekolah. Guru dapat menindaklanjuti kegiatan penghematan kertas dan tisu di sekolah. Bisa diupayakan sebagai program sekolah sehingga bisa menjadi contoh bagi sekolah lain. Jika hal ini dilakukan secara serius, mulai dari lingkungan rumah, sekolah, dan seluruh Indonesia, hutan Indonesia akan pulih dan kembali asri.

Pertemuan III (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pada pertemuan ketiga ini akan diawali dengan membahas tugas yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Setelah itu, dilanjutkan mempelajari subbab B tentang dampak dan penanggulangan dampak pemanasan global. Siapkan gambar atau video untuk mempermudah proses belajar siswa. Siapkan juga media presentasi. Materi untuk Guru Letusan gunung api memiliki efek kabut ( haze effect) lebih besar dari pada efek rumah kaca sehingga dapat menurunkan suhu global rata-rata. Menurut Gerlach, selama bertahun-tahun kontribusi aktivitas vulkanik terbesar dari efek kabut adalah ketika partikel abu tersuspensi di bagian atas atmosfer dan menghalangi radiasi matahari. Letusan pada tahun 1980 dari Mt. St Helens menurunkan suhu global 0,1°C, sedangkan letusan dari El Chichon menurunkan suhu global tiga sampai lima kali lipat. Meskipun letusan Mt. St Helens mengeluarkan sejumlah besar abu di stratosfer, letusan El Chichon mengeluarkan material vulkanik dalam jumlah yang jauh lebih besar dari gas yang kaya sulfur (40 kali lipat). Dapat disimpulkan bahwa volume material vulkanik yang dikeluarkan selama ledakan bukanlah kriteria terbaik untuk mengukur dampaknya pada atmosfer. Jumlah gas yang kaya sulfur lebih berpengaruh terhadap penurunan suhu global. Sulfur bercampur dengan uap air di stratosfer membentuk awan padat dengan tetesan asam sulfat kecil. Tetesan ini memakan waktu beberapa tahun untuk menyelesaikan reaksi kimianya dan mereka mampu mengurangi suhu troposfer karena mereka menyerap radiasi matahari dan menyebarkannya kembali ke angkasa. Sumber: http://goo.gl/Uy9Hyc

232


b.

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

Langkah-Langkah Pembelajaran

a)

Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri yang telah dikerjakan di rumah. Tentukan beberapa siswa untuk mempresentasikan tugas-tugas tersebut. Pilih siswa yang berbeda dari pertemuan sebelumnya.

b)

Kegiatan Inti (1) Bahas dan diskusikan tiap-tiap tugas yang telah dipresentasikan siswa. Amati rasa ingin tahu dan keaktifan siswa saat melakukan diskusi. Berikan saran dan masukan kepada siswa yang kurang aktif dalam diskusi. (2) Siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Apa Dampak Pemanasan Global? di kelas. Kegiatan ini bertujuan untuk mengetahui dampak pemanasan global dalam kehidupan sehari-hari. Diperlukan sikap peduli terhadap lingkungan sehingga siswa menyadari perubahan lingkungan sekitar.

(a) Mengamati Mengamati gambar tentang masalah lingkungan yang diakibatkan oleh pemanasan global. Guru dapat mengganti gambar dengan video jika dirasa lebih menarik dalam pembelajaran. (b) Menanya i. Menanyakan dampak pemanasan global. ii. Menanyakan aktivitas manusia yang mengakibatkan kejadian pada gambar yang diamati siswa. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai sumber misal buku dan internet untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan. Setelah itu, mendiskusikan bersama anggota kelompok masing-masing. (d) Mengasosiasi Mengolah hasil informasi untuk menjawab pertanyaan tentang aktivitas manusia yang merusak lingkungan, solusi untuk memperbaiki lingkungan, dan kegiatan yang harus dilakukan manusia untuk menyelamatkan lingkungan dari dampak pemanasan global. (e) Mengomunikasikan Menuliskan hasil kesimpulan dalam sebuah laporan, lalu hasilnya dipresentasikan ke depan kelas.

Fisika Kelas XI

233

(3) Ajaklah siswa membuka alamat situs di internet untuk menambah pengetahuan tentang dampak dan cara mengatasi pemanasan global. (4) Bahas permasalahan pada Bertindak Kreatif . Tanyakan pendapat siswa terhadap permasalahan tersebut. c)

c.

Kegiatan Penutup Lakukan refleksi pembelajaran dengan meminta siswa menjawab soal Review akhir subbab B. Berikan Tugas Mandiri: Akibat Kenaikan Permukaan Air Laut dan Tugas Mandiri: Komunitas Peduli Lingkungan untuk dikumpulkan pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Perubahan Iklim Akibat Letusan Gunung Api

Materi dari gunung api dapat memengaruhi struktur atmosfer. Terdapat empat lapisan atmosfer dari bawah hingga atas yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer. Kedua lapisan pertama menjadi perhatian karena saat gunung meletus, abu akan dikirimkan ke lapisan itu. Di lapisan itu, materi terus membubung tinggi dibawa angin dan menyebar ke seluruh planet dan menyelimuti planet. Selanjutnya, debu dan puing beraksi kimia dengan udara membentuk asam sulfur dan zat kimia lain. Zat ini memantulkan cahaya matahari terutama radiasi pendek. Hal tersebut menyebabkan penurunan suhu yang berlangsung dalam waktu lama di area luas. Saat Gunung Pinatubo meletus melepaskan dua juta m3 puing ke atmosfer dan menyebabkan suhu turun 1°C selama satu tahun penuh. Sementara itu pada 1816 dijuluki tahun tanpa musim panas, karena letusan Gunung Tambora di timur India pada 1815. Pengaruh letusan gunung api dapat dibaca di artikel-artikel yang tersedia di internet atau buku referensi. 2)

Tugas Mandiri: Ozon

Jika ozon rusak, sinar ultraviolet akan menerobos atmosfer bumi sehingga bumi menjadi panas. Jika bumi tidak dilapisi ozon, bisa jadi kehidupan di bumi akan hilang. Isi tugas ini meliputi penjelasan ozon, terbentuknya ozon, fungsi ozon, terbentuknya lubang ozon, dan dampak lubang ozon semakin besar. Info dapat diperoleh dari buku maupun internet. 3)

234

Tugas Mandiri: Manfaat Kesepakatan Internasional bagi Dunia Kesepakatan dunia internasional tentang pemanasan global tentu bermanfaat bagi dunia. Namun, kesimpulan yang dihasilkan KTT Perubahan Iklim di Nusa Dua Bali menilai bahwa hanya mekanisme Clean Development Mechanism yang berjalan efektif. Sementara Joint Implementation dan Emission Trading berjalan tidak lancar dan masih memerlukan penyempurnaan.


4)

Mari Bereksplorasi: Apa Dampak Pemanasan Global?

Banjir dan kekeringan merupakan akibat perubahan iklim yang terjadi. Ada daerah yang mengalami kemarau panjang sehingga mengalami kekeringan. Ada daerah lain yang mengalami hujan terus-menerus sehingga banjir. Hutan gundul disebabkan oleh dua faktor yaitu penebangan liar dan kebakaran hutan. Jawaban pada pertanyaan c, d, dan e sesuai dengan hasil diskusi siswa. Guru harus menyaring semua jawaban siswa, lalu berikan kesimpulan. 5)

4.

Bertindak Kreatif Misalnya dalam suatu desa mengadakan gerakan membuang sampah sesuai jenisnya dan mengolah dengan cara yang tepat. Ada tempat sampah khusus, lalu ada pengolahan khusus bagi tiap-tiap jenis sampah. Hasil pengolahan sampah dapat digunakan kembali jika memang memungkinkan. Sampah yang tidak mungkin digunakan kembali atau didaur ulang dapat ditimbun. Jika gerakan ini diterapkan di seluruh Indonesia, maka Indonesia akan dapat menanggulangi permasalahan tentang sampah.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ini membahas tentang Tugas Mandiri yang diberikan pertemuan sebelumnya. Selain itu, siswa melakukan kegiatan untuk mngetahui perubahan iklim dunia akibat pemanasan global. Siapkan media presentasi, gambar, atau video yang mendukung pembelajaran. b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Tanya Jawab 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa mengumpulkan Tugas Mandiri yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Tunjuklah beberapa siswa untuk mempresentasikan tugas tersebut. b) Kegiatan Inti (1) Bahaslah hasil Tugas Mandiri bersama siswa. Beri kesempatan kepada siswa untuk bertanya dan mengungkapkan pendapat. (2) Melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Bagaimana Perubahan Iklim Dunia? Tujuan dari kegiatan ini agar siswa dapat menjelaskan perubahan iklim dunia yang diakibatkan pemanasan global. Siswa perlu banyak membaca untuk dapat mengetahui perubahan iklim dunia.

Fisika Kelas XI

235

c.

(a) Mengamati Mengamati perubahan iklim dunia dengan membaca informasi dari koran, media online, majalah maupun artikel di internet. (b) Menanya i. Menanyakan sebab dari perubahan iklim dunia. ii. Menanyakan daerah yang mengalami perubahan iklim. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan berbagai informasi tentang perubahan iklim di seluruh dunia dan pengaruhnya terhadap kehidupan manusia. Menghubungkan perubahan iklim dengan pemanasan global, lalu mengambil kesimpulan. (d) Mengasosiasi Mendiskusikan pertanyaan-pertanyaan untuk menghubungkan perubahan iklim dengan pemanasan global, lalu mengambil kesimpulan. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil kegiatan ke depan kelas dan menuliskannya dalam sebuah laporan. (3) Minta siswa mengerjakan soal Evaluasi, sebagai persiapan menghadapi ulangan harian. c) Kegiatan Penutup Simpulkan hasil pembelajaran pada pertemuan ini. Ingatkan siswa bahwa pertemuan minggu depan digunakan untuk membahas hasil Tugas Proyek. Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Akibat Kenaikan Permukaan Air Laut Kenaikan permukaan air laut mengakibatkan kadar garam air laut menjadi lebih rendah dari sebelumnya. Perubahan kadar garam ini berpengaruh terhadap biota laut, contoh ikan, alga, dan udang. Penyusutan Pulau Jawa 50 tahun kedepan diperkirakan seperti Gambar 12.2. Pulau Jawa memiliki penduduk terpadat di Indonesia. Jika tidak ada usaha menanggulangi pemanasan global, perkiraan pada Gambar 12.2 mungkin saja benar-benar terjadi. Penduduk yang tinggal dekat dengan pantai harus bersiap menemukan tempat tinggal baru. Sumber: Wisnu Arya Wardana, 2009

Gambar 12.2 Prediksi penyusutan daratan Pulau Jawa tahun 2070

236


Tenggelamnya pelabuhan, bandara, dan kota dekat pantai tentu berpengaruh terhadap pertumbuhan ekonomi di Jawa. 2)

Mari Bereksplorasi: Bagaimana Perubahan Iklim Dunia?

Perubahan iklim sudah dirasakan seluruh dunia. Sebagai contoh Australia, Amerika Serikat, India, Pegunungan Alpen, dan Cina. Di Australia, tinjauan satelit menunjukkan bahwa air di Great Barrier Reef ratarata menghangat 0,2°C dalam 25 tahun terakhir dan menyebabkan berkurangnya luas dasar laut yang tertutup karang. Suhu kawasa n Pegunungan Alpen di Eropa terus meningkat sejak akhir abad ke-19. Kekhawatiran pemanasan global tidak hanya berdampak pada industri ski di kawasan itu. Sekitar 40 persen air segar di Eropa berasal dari jajaran Pengunungan Alpen yang membentang dari Austria Timur hingga Prancis barat. Perubahan iklim mengancam siklus air di kawasan itu, termasuk pola curah hujan serta tutupan salju, dan gletser. Berita selengkapnya dapat dibaca dengan berselancar di internet. Perlu dibaca juga tentang badai, banjir, kekeringan, penyebaran penyakit, dan gelombang udara panas akibat perubahan iklim. 3)

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. d 6. a 2. c 7. b 3. c 8. a 4. d 9. e 5. b 10. c B. Uraian 1. Gas rumah kaca yang terlepas ke atmosfer dan mencapai troposfer akan membentuk lapisan yang bersifat seperti rumah kaca. Lapisan ini akan memantulkan sebagian panas dari bumi kembali ke bumi. Akibatnya, suhu bumi semakin lama semakin panas. 3. Pemeliharaan hewan ternak memerlukan energi listrik untuk lampulampu dan peralatan pendukung peternakan, mulai dari penghangat ruangan, mesin pemotong, dan penyimpanan daging. Peternakan membutuhkan lahan yang tidak sedikit sehingga banyak hutan hujan yang dikorbankan. Hewan-hewan ternak seperti sapi melepaskan metana dari dalam perutnya selama proses mencerna makanan. Limbah berupa kotoran ternak mengandung senyawa NO yang 300 kali lebih berbahaya dibandingkan CO 2. Penelitian Universitas Chicago telah menunjukkan bahwa seorang vegetarian dapat mengurangi emisi karbon hingga 1,5 ton setiap tahunnya. 5. Kesepakatan yang paling efektif adalah Clean Development Mechanism. Kesepakatan ini memberikan solusi yang baik bagi negara maju dan negara berkembang. Negara maju dapat berinvestasi ke negara berkembang untuk mengurangi gas rumah kaca. Join Implementation dan Emission Trading masih berjalan tersendat-sendat sehingga masih diperlukan penyempurnaan.

Fisika Kelas XI

237

7.

Iklim di Indonesia sudah mulai berubah. Ada daerah yang mengalami kemarau panjang sehingga mengalami kekeringan. Ada daerah yang mengalami musim penghujan berkepanjangan sehingga banjir. Keduanya mengganggu produksi tanaman dan perkembangbiakan hewan sehingga bisa terjadi krisis pangan. 9. Botol plastik dan gayung bekas dapat digunakan kembali sebagai hiasan atau pot tanaman. Kertas koran dapat didaur ulang. Sedotan plastik dapat dibuat menjadi hiasan. Alat suntik harus dibuang dan dihancurkan. 5.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru mencari data beberapa daerah terdekat yang memiliki masalah tentang lingkungan sehingga guru mengetahui data yang sebenarnya. Siapkan media presentasi yang diperlukan siswa. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Project Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Proyek, Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa mengumpulkan hasil dari tugas yang mereka lakukan. b) Kegiatan Inti (1) Siswa menyampaikan hasil pengerjaan Tugas Proyek. (2) Guru memberi kesempatan siswa lain untuk bertanya dan memberi tambahan kepada tiap-tiap kelompok. c) Kegiatan Penutup Guru mengingatkan minggu depan akan diadakan ulangan harian.

H. Petunjuk Pengerjaan Proyek

238

1.

Isi Proyek Proyek ini bertujuan untuk mengetahui kegiatan di suatu daerah atau bisa dikhususkan suatu desa yang memiliki kegiatan penyebab pemanasan global. Setelah mengetahui masalah di desa tersebut, siswa diharapkan dapat menyusun program untuk membenahi kegiatan desa yang menyebabkan pemanasan global.

2.

Latar Belakang Banyak kegiatan yang mengakibatkan pemanasan global, tetapi pelaku kegiatan tidak menyadarinya. Sebagai contoh, pembuatan tahu menghasilkan gas metana yang merupakan gas rumah kaca. Limbah tahu biasanya tidak diolah dengan baik sehingga baunya mengakibatkan polusi udara dan gas metana yang dihasilkan tidak dimanfaatkan dengan baik. Dengan ilmu pengetahuan yang diperoleh siswa dan kerja sama yang baik antara siswa dengan pihak pemerintah setempat, kondisi seperti ini diharapkan dapat diperbaiki.


3.

Hasil yang Akan Dicapai

Hasil yang akan dicapai berupa sebuah rancangan program yang dapat digunakan untuk memperbaiki kondisi penyebab pemanasan global. Lebih baik lagi jika hasil rancangan ini dapat disampaikan kepada pihak berwenang di daerah yang diteliti siswa, lalu dapat diwujudkan secara nyata sehingga hasil kerja siswa tidak percuma. 4.

Cara Mengerjakan Siswa mendatangi daerah yang memiliki kegiatan penyebab pemanasan global, lalu meminta izin untuk melakukan penelitian di daerah tersebut. Pihak sekolah sebaiknya memberi surat pemberitahuan resmi untuk mempermudah perizinan. Selain itu, sekolah juga memberikan surat pemberitahuan kepada orang tua tentang tugas proyek ini dan meminta orang tua siswa untuk ikut memantau kegiatan siswa. Setelah penelitian selesai, siswa membuat rancangan dan dikonsultasikan dengan guru. Jika rancangan selesai, bisa dikomunikasikan dengan pemerintah daerah setempat agar dapat ditindaklanjuti. Peran sekolah penting agar dapat melancarkan proyek ini. Sekolah dapat membantu siswa untuk berkomunikasi dengan pihak desa atau pemerintah daerah tentang rancangan siswa agar menjadi kerja nyata serta bermanfaat bagi lingkungan dan masyarakat sekitar.


Remedial

Setelah ulangan harian, guru menganalis hasil tes siswa untuk mengetahui ketercapaian KKM. Setelah itu, lihat indikator yang belum tercapai dan materi yang belum dikuasai oleh siswa. Siswa yang belum mencapai KKM diberi remedial dengan membuat makalah tentang pengolahan sampah guna menanggulangi dampak pemanasan global. Minta siswa mencari tentang contoh pengolahan sampah di Osaka, Jepang. Di makalah tersebut juga harus dituliskan kemungkinan pelaksanaan di sekolah dan di lingkungan sekitar. 2.

Pengayaan Siswa yang sudah memenuhi KKM diberi pengayaan. Program pengayaan diberikan dalam waktu yang bersamaan dengan program remedial. Pengayaan di bab ini meminta siswa untuk mencoba mengolah minyak goreng bekas menjadi biodiesel yang dapat digunakan sebagai bahan bakar ramah lingkungan. Pembuatan biodiesel ini dapat meminta bimbingan dari guru mata pelajaran Kimia. Alat dan bahan serta cara mengolah minyak goreng bekas menjadi biodiesel diuraikan sebagai berikut. a. Bahan-Bahan yang Digunakan 1) Metanol 96% 4) Akuades 2) Natrium hidroksida (NaOH) 5) Asam asetat 3) Minyak goreng bekas b. Alat-Alat yang Digunakan 1) Hot plate (pemanas listrik) 2) Termometer 3) Stirrer

Fisika Kelas XI

239

c.

Cara Pembuatan 1) Percobaan ini dapat dicoba dengan 100 ml minyak goreng, 100 ml metanol, dan 2 gram NaOH. Panaskan minyak goreng sampai suhu 55 °C dan usahakan suhu terjaga. 2) Campurkan metanol dengan natrium hidroksida agar menjadi larutan metoksid. Natrium berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi substitusi dari minyak goreng menjadi ester. 3) Campurkan larutan metoksid tadi dengan minyak goreng, lalu aduk dengan kecepatan tidak terlalu tinggi selama 1 jam. 4) Setelah proses pengadukkan selesai akan terbentuk dua larutan terpisah, yaitu gliserin dan ester (biodiesel), lalu pisahkan kedua larutan tersebut. Biodiesel yang telah dipisahkan dipanaskan pada suhu 70°C untuk menghilangkan metanol yang tersisa. 5) Cuci biodiesel dengan air yang dicampur satu tetes asam asetat untuk menetralkan pH biodiesel. Setelah itu, pencucian berikutnya hanya cukup dengan akuades saja, diulang selama 4 kali. Setiap proses pencucian pisahkan biodiesel dengan akuades. http://bisakimia.com/2014/03/18/membuat-bahan-bakar-alternatif-dari-minyak-bekasminyak jelantah/ Sumber:

J.

Penilaian Tabel 12.2 Penilaian Pembelajaran No.

Peruntukan

Teknik Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Lembar Pengamatan Sikap dan Rubrik

Format 1–5

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

2.

KD 4.12, KD 3.12

Tes Unjuk Kerja

Penilaian Tes Praktik dan Tes Unjuk Kerja serta Rubrik

Format 6–8

3.

KD 3.12

Tes Tertulis



4.

Kumpulan Tugas Mandiri dan Laporan Praktikum

Portofolio


Penilaian Portofolio

5.

Hasil Tugas Proyek

Proyek

Penilaian Produk Hasil Pengamatan

Format 10

K. Rangkuman 1. 2.

240

Materi tentang pemanasan global membutuhkan buku referensi dan sumber bacaan yang banyak. Guru sebaiknya memberikan buku alternatif lain untuk memperkaya wawasan siswa. Berikan juga situs yang akurat untuk mendukung pembelajaran. Hasil yang harus dicapai adalah siswa mengetahui penyebab, dampak, dan cara menanggulangi pemanasan global. Sikap yang diharapkan tentu kepedulian siswa terhadap lingkungan sehingga mereka turut ambil bagian dalam usaha menanggulangi dampak pemanasan global.


A.

1. 2. 3. 4. 5. B.

Pilihan Ganda

e a c a e

6. 7. 8. 9. 10.

a a e a c

11. 12. 13. 14. 15.

a a e e e

16. 17. 18. 19. 20.

d c a d a

Jawab: y = A sin (ω t – kx) = A sin (2π ft – = A sin (2π ft – = A sin 2π ( ft –

Uraian

1. Diketahui:

V 1 = 8 m3 T 1 = 27°C = 300 K p1 = p2 = 2,5 × 105 Pa W = 5 × 105 J

V 1 T 1 8 m3 300 K

=

V 2 T 2

=

10 m 3 T 2

T 2 =

(10 m 3 )(300 K) 8 m3

= 375 K = 102°C Jadi, suhu akhir gas sebesar 102°C. 3. Diketahui: V = 4 m/s f = 5 Hz A = 10 cm = 0,1 m xp = 2 m t =2s Ditanyakan: yp

λ

2π v

v

= 0,1 sin 2π (5t –

x) x)

x) 5 4

x) 5

yp → x

p =2m

= 0,1 sin 2π (5(2) – 4 (2)) 5

= 0,1 sin 2π ( 10 – 2 )

Ditanyakan: T 2 Jawab: W = ρ ΔV W = ρ ΔV (V 2 – V 1) 5 × 105 J = 2,5 × 105 Pa (V 2 – 8 m3) 2 m3 = V 2 – 8 m3 V 2 = 10 m3

2π

= 0,1 sin 2π (

20 − 5 2

)

= 0,1 sin 15π = 0,1 sin (14π + π ) = 0,1 (sin 14π cos π + cos 14π sin π ) = 0,1(0 + (1)(1)) = 0,1(1) = 0,1 Jadi, simpangan di titik P sebesar 0,1 m. vs = 25 m/s f s = 500 Hz v = 340 m/s vp = 0 m/s Ditanyakan: a. f p → bus mendekat b. f p → bus menjauh Jawab:

5. Diketahui:

a. f p = =

v + vp

f v − vs s

340 m/s + 0 340 m/s − 25 m /s

(500 Hz)

= 539,68 Hz

Buku Guru Fisika Kelas XI 241

3.

Sumber Belajar a. Buku untuk sains dan teknik jilid 1, bab Gelombang Bunyi halaman 110, oleh Serway dan Jewett. b. Fisika untuk Sains dan Teknik, jilid 3, bab Interferens Gelombang Cahaya halaman 116, dan bab Pola Difraksi dan Polarisasi halaman 158, oleh Serway dan Jewett. c. Fisika Mengungkap Fenomena Alam, bab Gelombang Bunyi halaman 25 dan bab Gelombang Cahaya halaman 57, oleh Hartanto.


Pendekatan Pembelajaran Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Project Based Learning 3. Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Eksperimen c. Pemberian Tugas dan Resitasi

d. e. f.

Tanya Jawab Proyek Latihan


188

Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas mengenai karakteristik gelombang bunyi. Guru menyiapkan bahan ajar sebagai pengantar pembelajaran. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru memberikan pengantar berkaitan dengan fenomena pada apersepsi. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pemantulan Gelombang Bunyi . Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk memberikan bukti konkret kepada siswa bahwa gelombang bunyi dapat dipantulkan jika mengenai bidang pantul yang keras. (1) Mengamati Mengamati proses pemantulan gelombang dengan memperhatikan adanya gema dan gaung ketika bunyi mengenai tembok. Pengamatan dilanjutkan dengan membedakan peristiwa yang terjadi ketika bunyi merambat bebas tanpa mengenai suatu bidang pantul.

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

(2) Menanyakan (a) Menanyakan faktor penyebab pemantulan gelombang. (b) Menanyakan perbedaan gaung dan gema. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada, mendiskusikan perbedaan yang terjadi saat bunyi diteriakkan pada suatu ruangan berdinding dan pada area bebas bidang pantul. (4) Mengasosiasi Menganalisis terjadinya pemantulan bunyi oleh dinding dan pelemahan amplitudo bunyi yang menjalar pada area terbuka kemudian menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (5) Mengomunikasikan Menyampaikan pendapat yang merupakan hasil diskusi dan analisis di depan kelas dalam forum diskusi kelas. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di aula dan di ruang kelas yang penuh dengan barang seperti tas, buku, dan benda-benda lain. Kegiatan di aula dan dikelas akan memberikan pemahaman kepada siswa bahwa selain dipantulkan, energi bunyi juga dapat diserap oleh benda-benda yang lunak seperti kain. Sikap yang perlu diamati adalah kesungguhan siswa saat melakukan pengamatan dan sikap kritis saat menanya dan mengasosiasi. Tekankan kepada siswa bahwa sikap kritis adalah salah satu bentuk keingintahuan yang tinggi yang sangat dibutuhkan dalam dunia keilmuan. Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Ultrasonografi (USG) sebagai pekerjaan rumah. Tugas dilakukan secara individu dan dikumpulkan pada pertemuan berikutnya. Guru juga memberikan Tugas Mandiri: Perambatan Bunyi pada Zat Padat sebagai bahan diskusi pada pertemuan berikutnya.

Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Pemantulan Gelombang Bunyi

1)

Pemantulan di dalam aula merupakan contoh gaung, sedangkan saat di lapangan tidak terjadi pemantulan karena bunyi tidak mengenai bidang pantul. 2) Faktor yang memengaruhi tidak terjadinya pemantulan adalah energi bunyi habis sebelum mengenai bidang pantul dan terdapat bahan-bahan di sekitar medan bunyi yang sifatnya menyerap gelombang bunyi. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas tentang cepat rambat bunyi dan fenomena efek Doppler. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah Tugas Mandiri. Guru menyiapkan AFG untuk melaksanakan kegiatan Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi ( Beat ).


189

b.

190

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru mengulas secara singkat materi pada pertemuan sebelumnya. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah kemudian membahasnya dalam diskusi kelas. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi ( Beat ). Kegiatan ini bertujuan memberikan bukti konkret kepada siswa bahwa dua gelombang bunyi yang berbeda frekuensi sedikit akan menghasilkan layangan bunyi atau beat. (1) Mengamati Mengamati proses pelayangan bunyi ( beat). Pelayangan bunyi merupakan salah satu akibat dari efek Doppler. Efek Doppler mengakibatkan adanya perbedaan frekuensi antara frekuensi sumber dengan frekuensi yang sampai ke pendengar. (2) Menanyakan (a) Menanyakan faktor penyebab timbulnya pelayangan bunyi. (b) Menanyakan pengaruh kecepatan sumber dan pendengar dalam peristiwa pelayangan bunyi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada kemudian mendiskusikan perbedaan tanda yang dipakai untuk kasuskasus sumber bunyi dan pendengar yang bergerak saling mendekati, saling menjauhi, dan kasus salah satu diam yang lain menjauhi atau mendekati. (4) Mengasosiasi Menganalisis penyebab terjadinya pelayangan bunyi serta mendiskusikan besar frekuensi pelayangan sesuai dengan data percobaan. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan resmi yang memuat judul, tujuan, hasil pengamatan, pembahasan, dan kesimplan kemudian mempresentasikan hasil kerja kelompok dalam forum diskusi kelas yang dipimpin oleh guru sekaligus sebagai sarana belajar berbicara di depan khalayak. Catatan: Pelayangan bunyi tidak harus merupakan akibat dari efek Doppler. Guru dapat mengganti AFG dengan garputala sebagai media pembelajaran. Pilih garputala yang memiliki sedikit selisih frekuensi. Kemudian bunyikan secara bersamaan. Media juga dapat diganti dengan sonometer. Sonometer yang memiliki beberapa dawai dapat dipilih dua dawai yang memiliki selisih frekuensi yang tidak terlalu jauh. Kedua dawai dipetik secara bersamaan. Metode eksperimen dapat diganti dengan demonstrasi jika alat yang digunakan tidak

Bunyi dan Cahaya

tersedia. Dalam kegiatan ini guru menekankan pentingnya cermat. Jika kurang cermat peristiwa pelayangan bisa tidak terdeteksi. Sikap cermat juga harus diterapkan dalam semua kegiatan. Kecermatan yang tinggi akan memaksimalkan hasil yang diperoleh. c) Kegiatan Penutup Guru memberikan refleksi terhadap kegiatan yang dilakukan pada pertemuan ini dan meminta siswa mempelajari tentang fenomena dawai dan pipa organa sebagai bahan pembahasan pada pertemuan berikutnya. d.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: (Ultrasonografi) USG USG adalah sebuah teknik diagnostik pencitraan menggunakan suara ultrasonik. Manfaat USG dalam dunia medis untuk konfirmasi kehamilan meliputi usia kehamilan, pertumbuhan janin, keadaan plasenta, ukuran cairan ketuban, kelainan posisi janin, dan jenis kelamin janin. USG lebih aman dibandingkan dengan roentgen karena USG tidak memberikan efek samping pada organ berupa efek radiasi. 2) Tugas Mandiri: Perambatan Bunyi pada Zat Padat Meskipun pada ruangan berbeda, suara dapat terdengar melalui telepon kaleng. Bunyi dapat merambat melalui medium padat, cair, dan gas. Suara akan lebih cepat sampai saat menggunakan kawat dibandingkan dengan benang karena hasil bagi antara modulus Young dengan kerapatan pada kawat lebih besar dibandingkan benang. Jika benang kendor tidak ada gelombang bunyi dari sumber yang dihantarkan melalui benang ke penerima karena energi bunyi tidak mampu menggetarkan benang yang kendor. Ketika benang disilangkan, bunyi terdengar tidak jelas karena adanya noise. Noise atau gangguan merupakan sinyal yang tidak memiliki informasi apa pun yang mengganggu sinyal utama. 4) Mari Bereksperimen: Layangan Bunyi (Beat ) a) Pada kegiatan C1, frekuensi terdengar seragam. Pada kegiatan C2 terdapat bunyi keras lemah akibat adanya perbedaan sedikit frekuensi antardua sumber bunyi. b) Peristiwa pada kegiatan C2 dinamakan layangan bunyi ( beat). c) (1) Mendekati 340 − 0

f p = 340 − 4 400 Hz = 404,7 Hz Frekuensi pelayangan 4,7 Hz. (2) Menjauhi 340 − 0

f p = 340 + 4 400 Hz = 395,3 Hz Frekuensi pelayangan 4,7 Hz. Pengubahan frekuensi kurang dari 4 Hz tidak akan menimbulkan pelayangan bunyi karena telinga manusia tidak mampu membedakan frekuensi kurang dari 4 Hz. Jika selisih frekuensi lebih besar dari 4 Hz, maka pelayangan bunyi akan terdengar. Beat terdeteksi telinga manusia antara 4–7 Hz.


191

3.

192

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Guru menyiapkan alat yang digunakan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai dan Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai . b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen dan Diskusi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Siswa diminta mengumpulkan laporan eksperimen pada pertemuan sebelumnya. Guru memilih beberapa laporan untuk dipresentasikan. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai . Tujuan dari kegiatan ini membuktikan bahwa dawai yang dipetik pada bagian-bagian tertentu akan mengasilkan pola frekuensi harmonik. (a) Mengamati Mengamati bentuk gelombang yang terjadi pada dawai saat dipetik pada bagian-bagian tertentu. Pola petikan akan menghasilkan pola frekuensi harmonik. (b) Menanyakan Menanyakan hubungan frekuensi harmonik dengan panjang gelombang dan panjang dawai yang digunakan. (c) Mengumpulkan informasi Melakukan hipotesis terhadap pola yang terbentuk berdasarkan data panjang gelombang yang diperoleh dari pengamatan. (d) Mengasosiasi Menganalisis bentuk pola yang diperoleh berdasarkan diskusi kemudian mencocokan bentuk pola pada literatur. Mengidentifkasi faktor-faktor yang mungkin memengaruhi jika terjadi perbedaan pola, lalu menyimpulkan hasil diskusi. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan hasil diskusi di depan kelas. Siswa mencocokkan pola yang mereka peroleh dengan pembahasan dari guru sesuai pola pada literatur. Catatan: Model inquiry dapat diganti dengan discovery jika siswa sulit menemukan pola tanpa bimbingan guru.

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

(2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai . Kegiatan ini bertujuan untuk mengajak siswa memahami variabel-variabel yang ada dalam fenomena dawai. Siswa harus mampu mengidentifikasi tiga mcam variabel, yaitu variabel kontrol, bebas, dan terikat. (a) Mengamati Mengamati perbedaan bunyi yang terdengar pada dawai dengan beberapa perlakuan. Siswa mampu mengidentifikasi bahwa semakin melengking bunyi yang dihasilkan, semakin besar pula frekuensi. (b) Menanyakan i. Menanyakan hubungan letak petikan dengan frekuensi yang dihasilkan. ii. Menanyakan hubungan panjang dawai dengan frekuensi yang dihasilkan. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dari berbagai literatur bersama kelompok tentang hubungan antarbesaran dengan kelengkingan bunyi (besarnya frekuensi yang dihasilkan). (d) Mengasosiasi Menganalisis klasifikasi variabel berdasarkan hasil diskusi. Menjawab pertanyaan yang disediakan pada poin Pertanyaan dan Diskusi, kemudian membuat kesimpulan. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen kemudian menyampaikan kesimpulan yang dapat ditarik berdasarkan percobaan. Catatan: Media dapat diganti dengan gitar. Panjang senar dapat diatur dengan memasang pembatas fret. Siswa juga diharapkan lebih kreatif untuk menemukan pengaruh tegangan dawai terhadap frekuensi yang dihasilkan karena tegangan senar gitar dapat diubah-ubah dengan mudah. Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Proyek kepada siswa. Kelas dibagi dalam 4–5 kelompok besar. Guru menekankan tentang kerja sama dalam pengerjaan proyek. Tugas Proyek dikerjakan dalam waktu dua minggu. Tugas Proyek yang dikumpulkan berupa alat dan laporan prosedur penggunaan alat.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Pola Frekuensi Harmonik pada Dawai Hubungan antara frekuensi harmonik, panjang gelombang, dan panjang

dawai adalah f n =

v λ n

=

nv 2l

.


193

2)

Mari Bereksperimen: Menentukan Variabel dalam Fenomena Dawai

(a) Variasi letak petikan dengan dawai 30 cm. Letak Petikan

Frekuensi

1 2



–1

1 3



0

1 4



1

1 5



1

(b) Variasi panjang dawai. Panjang Dawai

30 25 20 15

(c)

cm cm cm cm

Frekuensi

–1 0 1 1

Semakin pendek jarak petikan terhadap bidang pancang, frekuensi yang dihasilkan semakin tinggi. ii. Semakin pendek dawai, dengan tegangan yang sama akan menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi. iii. Variabel bebas : panjang dawai, letak petikan. Variabel kontrol: jenis kawat, tegangan dawai, luas penampang kawat. Variabel terikat : frekuensi, panjang gelombang. Semakin besar luas penampang, frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. Contoh yang paling mudah diamati adalah pada gitar. Senar bass akan menghasilkan frekuensi lebih rendah dibandingkan dengan senar melodi. 4.

194

i.

Pertemuan IV (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan keempat akan dibahas materi tentang intensitas dan taraf intensitas bunyi. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana . b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Discovery 2) Metode Pembelajaran : Eksperimen, Pemberian Tugas dan Resitasi, Latihan

Bunyi dan Cahaya

c.

Kunci Jawaban 1) Mari Bereksperimen: Pipa Organa Tertutup Sederhana a) Semakin panjang kolom udara, nada atau frekuensi yang dihasilkan semakin rendah. Semakin pendek kolom udara, nada yang dihasilkan semakin tinggi. b) Faktor yang memengaruhi frekuensi yang dihasilkan pipa organa tertutup adalah kecepatan rambat gelombang bunyi dan panjang pipa. 2) Review Subbab A

1.

2. 3. 4. 5. 5.

196

Prinsip kerja sonar sebagai berikut. Pemancar sonar mengirimkan gelombang ultrasonik. Jika gelombang tersebut mengenai benda, benda tersebut bertindak sebagai pemantul sehingga gelombang yang berasal dari sonar dipantulkan. Detektor pada sonar akan menerima gelombang pantul. Jarak benda terhadap sonar dapat ditentukan dengan membaca selisih waktu gelombang yang dikirim dengan gelombang pantul yang diterima kembali. f 1 = 250 Hz  = 0,62 m f p = 648 Hz TI 25 = 94 dB.

Pertemuan V (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pada pertemuan ini akan dibahas materi pada subbab dua, yaitu Gelombang Cahaya. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk kegiatan Mari Berekplorasi: Sifat-Sifat Cahaya. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Inquiry, Discovery, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran : Diskusi, Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah berupa Bertindak Kreatif pada pertemuan sebelumnya. Guru menanyakan kepada siswa tentang cahaya monokromatis dan polikromatis. Cahaya monokromatis adalah cahaya yang terdiri atas satu frekuensi, contohnya adalah cahaya merah dan hijau. Cahaya polikromatis adalah cahaya yang terdiri atas banyak frekuensi, contohnya adalah cahaya putih. b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Bertindak Kreatif. Kegiatan ini bertujuan menguji pemahaman siswa tentang karakteristik bunyi sehingga berdasarkan pemahaman tersebut, siswa mampu mengaplikasikannya dalam teknologi.

Bunyi dan Cahaya

(a) Mengamati Mengamati kecacatan yang terjadi pada ruang kedap suara ( unechoic chamber ), yaitu masih seringnya bunyi merambat keluar sehingga menimbulkan kebisingan di luar ruangan. (b) Menanyakan i. Menanyakan faktor yang menyebabkan bunyi masih dapat merambat keluar. ii. Menanyakan desain yang biasa dipakai dan desain yang paling efektif untuk ruang kedap suara. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada terkait desain-desain yang lazim digunakan, kemudian mengidentifikasi kekurangan pada desain tersebut. (d) Mengasosiasi Menganalisis data berdasarkan informasi yang diperoleh. Kekurangan-kekurangan yang ditemukan kemudian dijadikan dasar untuk merancang desain yang paling efektif. (e) Mengomunikasikan Menyampaikan bentuk desain yang berhasil dirancang dalam forum diskusi kelas. Melakukan tanya jawab untuk mempertanggungjawabkan kelebihan dari desain yang telah dibuat dengan menjelaskan prinsip pergerakan muka gelombang sehingga energi bunyi terminalisasi sebelum merambat keluar ruangan. Catatan: Kegiatan ini dapat dilakukan di rumah sebagai tugas mandiri. Siswa diminta melalukan survei ke beberapa studio musik supaya mengetahui kejadian nyata di lapangan. Siswa diminta membuat sebuah karya tulis sederhana yang dikumpulkan untuk penilaian portofolio. Tekankan kepada siswa supaya tetap menjaga kesopanan saat melakukan survei. Sikap sopan dan santun harus selalu diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. (2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi: Sifat-Sifat Cahaya. Tujuan kegiatan ini untuk menyelidiki gejala pemantulan, pembiasan, dan penguraian atau dispersi cahaya. Berdasarkan kegiatan ini siswa diharapkan mampu mendeksripsikan sifat-sifat gelombang cahaya. (a) Mengamati Mengamati gejala pemantulan pada cermin datar, pem biasan pada kaca plan paralel, dan penguraian cahaya pada prisma. (b) Menanyakan i. Menanyakan terjadinya pemantulan teratur pada cermin datar.


197

ii.

c)

c.

198

Menanyakan peristiwa pembelokan cahaya yang mendekati garis normal dan menjauhi haris normal. iii. Menanyakan penguraian sinar putih menjadi warna pelangi setelah keluar dari prisma. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi pada literatur yang ada tentang proses terjadinya peristiwa pemantulan teratur, pembelokan cahaya, serta dispersi cahaya. Siswa berdiskusi tentang peristiwa yang mereka amati kemudian menghubungkannya dengan informasi yang diperoleh. (d) Mengasosiasi Menganalisis peristiwa yang muncul kemudian menggambarkan skema dari ketiga proses yang diamati. Menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan yang memuat judul, tujuan, dan hasil pengamatan kemudian menyampaikan di depan kelas dalam forum diskusi yang dipimpin oleh guru. Catatan: Jika alat yang tersedia di laboratorium tidak memadahi, siswa dapat bergiliran dalam melakukan pengamatan. Guru membuat pos untuk setiap set percobaan. Kegiatan Penutup Guru memberikan Tugas Mandiri: Pelangi sebagai pekerjaan rumah. Tugas mandiri akan dibahas pada pertemuan berikutnya.

Kunci Jawaban 1) Bertindak Kreatif Kebocoran ruang akustik disebabkan oleh energi bunyi masih dapat men jangkau luar ruangan. Alternatif yang dapat kita pikirkan adalah dengan mendesain dinding ruangan sebagai penyerap yang baik dengan memperluas bidang penyerapan. Berikut ini desain yang paling efektif dan memungkinkan untuk dilakukan. Permukaan dinding dilapisi dengan bahan peredam, misalnya Sumber: Dokumen Penerbit busa, dengan dibentuk prisma segitiga Gambar 10.1 Desain peredam ruangan seperti tampak pada Gambar 10.1. 2) Mari Bereksplorasi: Sifat-Sifat Cahaya a) Berdasarkan kegiatan 2a dapat disimpulkan bahwa cahaya dapat dipantulkan jika mengenai bidang pantul seperti cermin. Besar sudut datang sama dengan besar sudut pantul. b) Posisi bayangan pada kegiatan 2b tidak tepat di belakang benda asli. Bayangan jarum tidak berimpit jika ditarik garis lurus dengan posisi benda. Peristiwa ini dinamakan pembiasan. Pembiasan dikarenakan adanya perubahan kelajuan cahaya yang memasuki dua medium berbeda.

Bunyi dan Cahaya

c)

6.

Pada layar tampak spektrum pelangi. Peristiwa ini disebut dengan dispersi atau penguraian cahaya. Peristiwa dispersi dikarenakan perbedaan sudut deviasi setiap panjang gelombang cahaya penyusun cahaya putih.

Pertemuan VI (2 × 45 menit) a.

Persiapan Mengajar Pertemuan ini akan menggali lebih dalam tentang interferensi dan difraksi cahaya. Guru menyiapkan alat yang akan digunakan untuk media pembelajaran pada subpokok bahasan ini, berupa keping CD dan laser, serta kardus yang celah ganda dan senter.

b.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran : Problem Based Learning dan Inquiry 2) Metode Pembelajaran : Ekseperimen, Diskusi, dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah yang diberikan pada pertemuan sebelumnya. Guru memimpin diskusi untuk membahas Tugas Mandiri: Pelangi . b) Kegiatan Inti (1) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Interferensi Celah Ganda . Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki pola interferensi Young ketika seberkas cahaya memasuki dua buah celah yang saling berdekatan. (a) Mengamati Mengamati pola yang ditimbulkan karena adanya cahaya yang melalui dua buah celah. Pola yang muncul adalah pola gelap terang. (b) Menanyakan Menanyakan pengaruh antarbesaran pada peristiwa interferensi celah ganda terhadap pola gelap terang yang dihasilkan. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang interferensi untuk dijadikan acuan dalam menjawab barbagai pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. (d) Mengasosiasi Menganalisis data hasil percobaan untuk dijadikan dasar dalam menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. Membuat kesimpulan berdasarkan data yang diperoleh.


199

(e) Mengomunikasikan Membuat laporan ←⎯ Tangan yang memuat judul, tujuan, preosedur, hasil pengamatan, pembahasan, dan ←⎯ Senter kesimpulan hasil pengamatan kemudian menyampaikan hasil diskusi ke←⎯ Kardus lompok dalam forum diskusi kelas yang dipimpin oleh guru. Catatan: ←⎯ Layar Untuk menyederhanakan metode pembelajaran, guru dapat melakukan demo, yaitu Sumber: Dokumen Penerbit dengan langkah menyusun alat Gambar 10.2 Interferensi celah seperti gambar di samping. ganda Siswa diminta mengamati gejala yang terjadi kemudian menyimpulkan berdasarkan pengamatan mereka. (2) Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksperimen: Difraksi pada CD ( Compact Disk ) . Kegiatan ini bertujuan menyelidiki pola gelap terang pada difraksi CD. Permukaan CD terdapat lubang-lubang kecil yang dapat diperlakukan sebagai kisi. (a) Mengamati Mengamati pola gelap terang yang muncul dari peristiwa difraksi oleh permukaan CD. (b) Menanyakan Menanyakan faktor yang memengaruhi terciptanya pola gelap terang setelah cahaya mengenai permukaan keping CD. (c) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang difraksi kisi sebagai pembanding dari difraksi keping CD. (d) Mengasosiasi Menganalisis pola yang muncul untuk kemudian dijadikan dasar menjawab pertanyaan pada poin diskusi. (e) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil pengamatan yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, prosedur, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan kemudian perwakilan siswa memperesentasikan hasil pengamatan di depan kelas.

200

Bunyi dan Cahaya

c)

c.

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi tentang materi yang dipelajari siswa pada pertemuan keenam. Selain itu siswa diminta mengerjakan Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya yang akan dibahas pada pertemuan selanjutnya.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: Pelangi Pelangi muncul pada saat hujan rintik-rintik dan ada cahaya matahari. Pelangi merupakan hasil dari dispersi cahaya. Titik-titik air dianggap sebagai prisma tipis sehingga ketika cahaya matahari yang merupakan cahaya polikromatis melewati titik-titik air, cahaya akan terurai. 2) Interferensi celah ganda akan menghasilkan pola gelap terang yang memunculkan terang pusat. Terang pusat memiliki intensitas cahaya paling tinggi. Pola yang terbentuk kurang seperti Gambar 10.3. 3) Mari Bereksplorasi: Difraksi pada CD (Compact Disk) Pola yang tampak pada layar adalah pola gelap terang yang tampak pada Gambar 10.4. Pada gambar laser yang digunakan adalah laser hijau. Bagian yang berlaku sebagai celah sempit adalah bagian terluar bening dari CD. Sedangkan pada percobaan, lapisan metalik dibiarkan ada supaya memantulkan sinar laser yang masuk sehingga dapat ditangkap oleh layar. Terang orde 2

Terang orde 1 Terang pusat Sumber: http://nano.utenas.edu Sumber: Dokumen Penerbit

Gambar 10.3 Pola gelap terang pada interferensi Young

7.

Gambar 10.4 Difraksi cahaya oleh CD

Pertemuan VII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan ketujuh akan membahas difraksi kisi dengan lebih detail. Selain itu, akan dibahas juga tentang polarisasi cahaya. Guru menyiapkan alat dan bahan untuk kegiatan Mari Bereksplorasi: Difraksi Kisi dan Mari Bereksplorasi Polarisasi Cahaya. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, dan Resitasi


201

3)

202

Bunyi dan Cahaya

Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru meminta siswa menyiapkan Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya yang telah dikerjakan di rumah. b) Kegiatan Inti Guru meminta siswa melakukan kegiatan Mari Bereksplorasi Difraksi Kisi. Kegiatan ini bertujuan untuk menyelidiki difraksi kisi dengan menggunakan panjang gelombang sinar merah. Difraksi kisi akan menghasilkan pola gelap terang pada layar. (1) Mengamati Mengamati pola yang ditimbulkan karena adanya cahaya yang melalui kisi. Pola yang muncul adalah pola gelap terang. (2) Menanyakan i. Menanyakan pengaruh antarbesaran pada peristiwa difraksi kisi terhadap pola gelap terang yang dihasilkan. ii. Menanyakan variabel bebas, kontrol, dan terikat pada peristiwa difraksi kisi. (3) Mengumpulkan informasi Mengumpulkan informasi dengan cara studi literatur tentang macam-macam difraksi untuk dijadikan acuan dalam menjawab berbagai pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi. (4) Mengasosiasi Menganalisis data hasil percobaan, menjawab pertanyaan pada poin Pertanyaan dan Diskusi, kemudian membuat kesimpulan berdasarkan data yang diperoleh. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil eksperimen dalam bentuk laporan resmi yang memuat judul, tujuan, alat dan bahan, prosedur, hasil pengamatan dan pembahasan, serta kesimpulan. Mempresentasikan hasil eksperimen dalam bentuk power point dalam forum diskusi kelas. Catatan: Laser dapat diganti dengan lampu bohlam. Jika cahaya diganti dengan cahaya putih, maka pola gelap terang terbentuk sedikit berbeda dengan jika menggunakan cahaya monokromatis. Pola terang akan berupa pelangi sedangkan gelap hanya berbentuk sekat yang memisahkan serangkaian pelangi satu dengan yang lainnya. Jika tidak ada kisi, maka keping CD juga dapat digunakan. Namun, lapisan perak harus dihilangkan sehingga cahaya dapat menembus dan dapat ditangkap layar. c) Kegiatan Penutup Guru meminta siswa membuka situs pada Tautan dan mempelajari penerapan teknologi karakteristik cahaya pada layar LCD dan LED. Siswa diminta mengerjakan kegiatan Tugas Mandiri: LCD dan LED di rumah serta Review subbab B dan Bertindak Kreatif untuk dibahas pada pertemuan berikutnya. Guru juga mengingatkan tentang Tugas Proyek agar dipresentasikan pada pertemuan selanjutnya.

c.

8.

Kunci Jawaban 1. Tugas Mandiri: Macam-Macam Difraksi Cahaya Konsep difraksi dan interferensi adalah dua hal yang tidak dapat dipisahkan. Dalam pembahasan di kelas XII dikenal difraksi celah tunggal dan celah banyak atau kisi. Difraksi merupakan proses pelenturan cahaya karena melalui celah sempit. 2. Mari Bereksplorasi: Difraksi Kisi a) Variabel terikat : jarak pita terang atau gelap dari terang pusat Variabel kontrol : jarak celah dengan layar. Variabel bebas : lebar celah. b) Pengaruh pengubahan jarak layar terhadap pola yang terbentuk adalah semakin besar jarak antara kisi ke layar maka semakin besar jarak antara pola terang ke pusat. 3. Mari Bereksplorasi: Polarisasi Cahaya a) Siswa akan mengalami peristiwa gelap-terang ketika memutar polarisator. b) Meskipun lampu hidup, tetapi dari balik polarisator kadang-kadang terang, agak redup, dan gelap karena cahaya lampu terpolarisasi. Polarisator mampu meloloskan medan magnet dan medan listrik cahaya secara keseluruhan, sebagian, maupun memblokir seluruhnya sampai tidak ada cahaya yang diteruskan.

Pertemuan VIII (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kedelapan membahas tentang teknologi layar LCD dan LED serta membahas tentang Tugas Proyek siswa yang telah dikerjakan sejak dua minggu yang lalu. Guru meminta siswa menyiapkan pekerjaan rumah. b. Proses Belajar Mengajar 1) ModelPembelajaran: Discovery, Project Based Learning, dan Problem Based Learning 2) Metode Pembelajaran: Latihan , Pemberian Tugas dan Resitasi, Diskusi, Proyek 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru melakukan review tentang polarisasi cahaya. b) Kegiatan Inti (1) Siswa diminta mengumpulkan hasil tugas mereka tentang teknologi LCD dan LED. (2) Guru meminta beberapa siswa untuk menyampaikan gagasannya pada rubrik Bertindak Kreatif. (3) Guru mempersilakan siswa lain untuk menambahkan atau mengusulkan gagasan mereka. (4) Guru melakukan pembahasan singkat pada kegiatan Review subbab B. (5) Siswa mempresentasikan Tugas Proyek mereka di depan kelas.


203

c)

204

Kegiatan Penutup Guru mengingatkan akan diadakannya ulangan harian bab Bunyi dan Cahaya yang dilaksanakan minggu depan. Siswa diminta belajar dengan mengerjakan soal-soal Evaluasi.

c.

Kunci Jawaban 1) Tugas Mandiri: LCD dan LED a) Layar LCD dan LED menggunakan prinsip cahaya terpolarisasi. b) Perbedaan teknis layar LCD dan LED adalah pada sumber cahaya yang digunakan. LCD menggunakan neon, sedangkan LED menggunakan light emitting diode. c) Keunggulan LED dibandingkan LCD sebagai berikut. (1) Hemat konsumsi listrik. (2) Kontras gambar lebih tajam. (3) Usia lebih panjang. (4) Kecil kemungkinan terjadi dead pixel. (5) Ukuran lebih tipis. 2) Bertindak Kreatif (Subbab B) Lensa dilakukan pelapisan agar tidak memantulkan cahaya. Dengan memperkecil pantulan maka transmisi akan bertambah. Ketebalan lapisan dipilih sedemikian rupa sehingga cahaya yang terpantul dari permukaan depan dan belakang lapisan tersebut akan berinterferensi destruktif. Materi pelapis harus memiliki indeks bias yang dapat digunakan sebagai alat bantu geometrik untuk udara dan kaca. 3) Review Subbab B 1. β = 20° 2. Pita terang pada interferensi terjadi ketika berkas yang jatuh pada layar berinterferensi konstruktif. 3. Cahaya putih merupakan berkas polikromatis, maksudnya cahaya putih terdiri dari berkas-berkas monokromatis. Ketika dilewatkan kisi, cahaya putih akan terurai berdasarkan panjang gelombangnya. Pelangi pada layar merupakan pita terang dengan orde masing-masing. 4. Cahaya memiliki medan magnet dan medan listrik yang saling tegak lurus. Proses polarisasi merupakan proses pengutuban arah getar gelombang oleh bidang polarisasi. Polarisasi dapat berupa blocking arah getar dapat pula berupa pemutaran arah getar oleh bahan optik aktif. 5. Layar LED menggunakan sumber cahaya berupa light emitting diode yang membutuhkan daya lebih kecil dibandingkan neon.

d.

Evaluasi A. Pilihan Ganda 1. b 3. e 5. b 7. b 9. c 2. a 4. a 6. b 8. a 10. c B. Uraian 1. Difraksi cahaya merupakan pelenturan gelombang cahaya ketika melewati celah sempit. Difraksi ada dua macam, yaitu difraksi celah tunggal (Franhouver) dan difraksi kisi.

Bunyi dan Cahaya

3.

v s = 75 km/jam = 20,8 m/s f s = 650 Hz v = 340 m/s Ditanyakan : f p Jawab:

Diketahui :

v

f p =

340

v − vs f s = 340 − 20, 8 (650) Hz = 652,8 Hz Jadi, frekuensi yang didengar pendengar adalah 652,8 Hz. 5. Diketahui :  P:  Q = 2 : 3

1

ms = 2 ma → mQ = 1 : 2 F =F Ditanyakan : f P : f P 1 2 Jawab: f P = f Q 1

vP 2 P

=

1 3

2vQ

1

vQ

2 Q vQ

=

2

2( 3  Q )

2 Q

2

1 3

2

= 3 1,14 = 0,67 1,7 = 1 Jadi, perbandingan frekuensi kawat P dan Q pada nada dasar adalah 1,7 : 1. 7. Diketahui : λ i = 633 nm = 633 × 10–9m nk = 1,56 i = 30° Ditanyakan : λ r dan vr Jawab: nk

c vr

=

3 × 108 m/s Vr

1,56 =

= 1,9 × 108 m/s

vr f =

c λ i

λ r =

=

vr f

3 × 108 m/s 633 × 10 −9 m

=

= 0,0047 × 1017 Hz

1, 9 × 10 8 m/s 0, 0047 × 1017 Hz

= 404 × 10 –9 m = 404 nm

Jadi, panjang gelombang sinar merah dalam kaca 404 mm dan kecepatan perambatannya 1,9 × 108 m/s. 9.

: λ = 600 nm = 6 × 10–7m y = 1,5 mm = 1,5 × 10 –3 m d = 0,01 mm = 1 × 10 –5 m Ditanyakan : 

Diketahui


205

Jawab: d sin θ = nλ –5 10 sin θ = 6 × 10–7

sin θ =

6

1 0 −7 = 6 × 10–2 −5 10 ×

θ = arc sin 0,06 = 3,44° = 1,9 × 10 8 m/s

tan θ =

tan 3,44°= 

=

y 

1, 5 × 10 −3 

1, 5 × 10 −3 0,03

= 5 × 10–3 m

H. Pengerjaan Proyek 1.

Isi Proyek Pembuatan alat dalam proyek ini merupakan aplikasi ilmu yang telah siswa pelajari mengenai gelombang cahaya. Dalam kegiatan ini, siswa merancang dan membuat spektroskop sederhana. Tugas Proyek ini menuntut siswa menguasai konsep dan kreatif dalam menciptakan alat.

2.

Latar Belakang Spektroskop merupakan alat yang memanfaatkan prinsip difraksi cahaya. Spektroskop diciptakan untuk mengetahui panjang gelombang sebuah sumber cahaya. Spektroskop yang akan dibuat merupakan spektroskop cahaya tampak. Macam-macam spektroskop cahaya tampak misalnya absorpsi VIS, emisi VIS, dan fluoresensi VIS.

3.

Hasil yang Akan Dicapai Setelah mengerjakan proyek ini, siswa diharapkan memahami prinsip kerja spektroskop dan mengaplikasikannya untuk menciptakan alat ukur gelombang cahaya yang lebih modern.

4.

Cara Mengerjakan Proyek ini dikerjakan secara berkelompok di luar jam pelajaran. Siswa diberi kebebasan menentukan desain spektroskop sesuai dengan kreativitas tiap-tiap kelompok. Guru memantau perkembangan tugas proyek siswa setiap akhir kegiatan pembelajaran. Tekankan kepada siswa untuk saling bekerja sama.


206

Remedial Remedial diberikan kepada siswa yang berdasarkan penilaian selama proses belajar mengajar mendapat nilai kurang. Remedial berupa tugas portofolio, yakni artikel tentang teknologi yang mengandalkan gelombang bunyi dan gelombang cahaya. Siswa diminta membuat satu ulasan detail tentang sebuah alat, misalnya sonar, holografi, dan USG. Usahakan setiap siswa yang mendapatkan remedial mengulas teknologi berbeda. Tekankan kapada siswa untuk tidak sekadar copy paste dari internet untuk menghindari plagiarisme. Berikan punishment kepada siswa yang melakukan copy paste.

Bunyi dan Cahaya

2.

Pengayaan a. Materi Pengayaan Holografi

Holografi adalah teknik yang memungkinkan cahaya dari suatu benda yang tersebar direkam kemudian direkonstruksi sehingga objek seolah-olah pada posisi yang relatif sama dengan media rekaman yang direkam. Gambar berubah sesuai dengan posisi dan orientasi dari perubahan sistem pandangan dengan cara yang sama seperti saat objek masih ada. Gambar rekonstruksi akan muncul secara tiga dimensi (3D) yang biasa disebut dengan hologram. Hologram terbentuk dari perpaduan dua sinar yang koheren dan dalam bentuk microscopic hologram menggunakan prinsip-prinsip difraksi dan interferensi. 1) Karakteristik Hologram a. Cahaya yang sampai ke pengamat berasal dari gambar yang direkonstruksi dari sebuah hologram atau objek asli. b. Hologram dari suatu objek yang tersebar dapat direkonstruksi dari bagian kecil hologram. Jika sebuah hologram pecah masing-masing bagian dapat digunakan untuk memproduksi lagi keseluruhan gambar. c. Hologram dapat direkonstruksi menjadi gambar nyata ( pseudoscopic) dan gambar maya (orthoscopic). d. Sebuah hologram tabung dapat memberikan pandangan 360° dari objek. e. Satu pelat fotografi dapat digunakan untuk menyimpan lebih dari satu gambar independen. 2) Klasifikasi Hologram a. Klasifikasi berdasarkan amplitudo dan fase Fase dari hologram menghasilkan perubahan pada sinar rekonstruksi dikarenakan variasi dari indeks bias medium. Tipe penyerapan hologram ada pula yang menghasilkan perubahan amplitudo dari sinar rekonstruksi. b. Klasifikasi berdasarkan ketebalan hologram Hologram bisa berbentuk bidang atau volume. Sebuah hologram yang bervolume dapat dikatakan sebagai superposisi dari tiga dimensi rekaman terukur pada kedalaman dari emulsi menurut hukum Bragg. Sebuah hologram bidang (tipis) terjadi jika emulsi ketebalannya lebih rendah dari jarak tepi. b. Soal Pengayaan Jam beker jatuh dari kamar lantai 4 sebuah gedung dengan ketinggian 15 m. Jam berdering dengan frekuensi 550 Hz. Jika diasumsikan kecepatan bunyi di udara 343 m/s, tentukan pergeseran frekuensi sesaat sebelum jam menyentuh tanah! Penyelesaian v = 343 m/s Diketahui: y = 15 m f s = 550 Hz vp = 0 Ditanyakan: Δ f


207

Jawab: v − vp

f p = v + v f s s

Kelajuan jam saat jatuh: vs = v0 + gt = 0 + gt = gt Waktu yang diperlukan untuk sampai ke tanah. 1

y = v0 + 2 gt2

15 = 0 +

1 2

(9,8)t2

30

t2 = 9,8 = 3,06 t = 3,06 = 1,75 s Frekuensi yang terdengar sesaat sebelum jam menyentuh tanah: 343 m/s

f p = 343 m/s (9, 8 m/s2 )(1, 75 s) (550 Hz) = 523,80 Hz + Pergeseran frekuensi Δ f = f s – f p = 550 Hz – 523,80 Hz = 26,2 Hz


Peruntukan

Teknik Penilaian

Bentuk Penilaian

Format Penilaian

1.


Pengamatan Sikap

Penilaian Sikap

Format 1–5

2.

KD 3.10 KD 4.10

Tes Unjuk Kerja


Format 6–8

3.

KD 3.10

Tes Tertulis



4.


Proyek

Penilaian Produk

Format 10

5.

Hasil Tugas Proyek

Portofolio



K. Rangkuman 1. 2. 3. 4.

208

Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang bunyi menuntut siswa mampu mengidentifikasi karakteristik gelombang bunyi untuk kemudian digunakan menyelesaikan permasalahan pada kehidupan sehari-hari. Siswa mampu menjelaskan fenomena-fenomena gelombang bunyi tanpa mengesampingkan besaran-besaran dalam gelombang bunyi. Kegiatan-kegiatan pada materi gelombang cahaya menuntut siswa mampu membedakan setiap gejala yang mirip, misal pada difraksi dan dispersi dengan hamburan. Guru harus menuntun siswa menemukan letak perbedaan itu. Siswa dituntut untuk memahami konsep gelombang cahaya untuk diterapkan dalam teknologi. Guru menuntun siswa dengan memberi contoh beberapa teknologi

Bunyi dan Cahaya

Alat-Alat Optik • • • •


Menjelaskan Prinsip Kerja Mata dan Kamera

Menganalisis Prinsip Kerja Lup

Menganalisis Prinsip Kerja Mikroskop

Menganalisis Prinsip Kerja Teropong/Teleskop

• M en di sk us ik an b a g i a n - b a g i a n mata dan fungsinya. • M en di sk us ik an gangguan penglihatan pada mata dan cara mengatasinya. • Menganalisis kekuatan lensa kacamata bagi penderita gangguan penglihatan. • M en di sk us ik an prinsip kerja kamera dan kesamaannya dengan mata manusia.

• Menganalisis sifatsifat lup melalui percobaan. • M en di sk us ik an proses pembentukan bayangan pada lup. • Menganalisis per besaran bayangan lup.

• Mengamati penggunaan mikroskop. • M en di sk us ik an b a g i a n - b a g i a n mikroskop dan fungsinya. • Menganalisis proses pembentukan ba yang an pada mikroskop. • Menganalisis per besaran bayangan mikroskop.

• M en di sk us ik an prinsip kerja ber baga i je ni s tero pong. • Membuat teropong sederhana. • Menganalisis pem bentukan bayangan pada teropong. • Menganalisis per besaran bayangan teropong.

Menganalisis cara kerja alat optik menggunakan sifat pemantulan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa, serta membuat teropong sederhana berdasarkan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya.

A. Pendahuluan Benda-benda di alam dapat kita lihat karena adanya cahaya yang mengenai benda tersebut. Melalui indra penglihatan berupa mata, manusia dapat melihat dan mengagumi ciptaan Tuhan Yang Maha Esa berupa alam semesta beserta isinya. Pembelajaran pada bab ini mengantarkan siswa untuk memahami prinsip kerja alat-alat optik berdasarkan sifat-sifat pencerminan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa. Buku Guru Fisika Kelas XI

209

Penerapan sifat-sifat cahaya dalam alat-alat optik sangat banyak. Hampir semua alat optik menggunakan konsep yang dibahas dalam bab ini. Contoh alat-alat itu antara lain, kacamata, kaca pembesar (lup), mikroskop, teleskop, dan binokular. Alat-alat tersebut sangat bermanfaat dalam kehidupan manusia dan tentu dapat lebih mendekatkan diri kepada Tuhan. Contohnya teleskop bintang yang dapat menampilkan gambaran luar angkasa. Gugusan bintang dan galaksi yang megah akan menyadarkan kita mengenai kebesaran Tuhan Yang Mahakuasa yang telah menciptakan alam semesta.


Kompetensi Dasar

3.1 1 Menganalisis cara kerja alat optik menggunakan sifat pemantulan dan pembiasan cahaya oleh cermin dan lensa.

•

Dicapai melalui kegiatan diskusi dan tanya jawab pada saat membahas Tugas Mandiri, Bertindak Kreatif, dan Mari Bereksplorasi untuk memahami prinsip kerja alat-alat optik.


• •

• • •

4.11 Membuat karya yang menerapkan prinsip pemantulan dan/atau pembiasan pada cermin dan lensa.

•

D ic ap ai me la lu i T ug as Proyek membuat karya/ produk yang dilaksanakan di luar jam pelajaran.

Menganalisis pembentukan bayangan pada lup, mata, mikroskop, dan teropong. Mendeskripsikan fungsi dan bagian alat optik mata dan kacamata, mikroskop, dan teropong. Membedakan pengamatan tanpa akomodasi dengan akomodasi maksimum. Menentukan kekuatan lensa kacamata pada penderita miopi dan hipermetropi. M en gh it un g p er be sa ra n bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong.

Merancang dan membuat teropong sederhana.

C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bab ini siswa mampu: 1. menjelaskan proses pembentukan bayangan pada mata; 2. menganalisis gangguan penglihatan mata dan cara mengatasinya; 3. menjelaskan proses pembentukan bayangan pada kamera; 4. menjelaskan fungsi dan kegunaan lup, mikroskop, dan teropong; 5. menganalisis pembentukan bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong pada mata berakomodasi maksimum dan pada mata tidak berakomodasi; 6. menghitung perbesaran bayangan pada lup, mikroskop, dan teropong; 7. membuat teropong sederhana.

210

Alat-Alat Optik




Alat dan Bahan a. Kacamata b. Lup c. Kertas HVS d. Mikroskop e. Kamera 2. Media a. Perangkat komputer dan proyektor b. Gambar alat-alat optik c. Benda-benda di sekitar 3. Sumber Belajar a. Fisika 2B untuk SMU Semester 2, bab Alat-Alat Optik, oleh Tim Penyusun PT Intan Pariwara. b. Fisika Kelas X untuk SMA dan MA, bab Alat-Alat Optik, oleh Edi Istiyono. c. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 3, bab Pembentukan Bayangan, oleh Serway dan Jewett.


Pendekatan Scientific Approach 2. Model Pembelajaran a. Problem Based Learning b. Discovery c. Inquiry d. Project Based Learning 3. Metode Pembelajaran a. Diskusi b. Tanya Jawab c. Pemberian Tugas dan Resitasi d. Proyek e. Demonstrasi f. Eksperimen


Pertemuan I (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan pertama Bab Alat-Alat Optik membahas tentang mata manusia. Kegiatan pembelajaran berupa diskusi di dalam kelas. Sebelum masuk ke materi mata, guru memberikan Tugas Mandiri kepada siswa untuk melakukan studi literatur tentang alat-alat optik di sekitarnya. Hal tersebut dilakukan untuk membuka wawasan siswa tentang alat-alat optik. Buku Guru Fisika Kelas XI

211

b.

c.

212

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery 2) Metode Pembelajaran: Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Sebelum melaksanakan diskusi, siswa melakukan penyelidikan mengenai gangguan penglihatan yang dialami teman-teman mereka. Pada bagian ini, guru sangat perlu untuk menekankan pengertian gangguan pada mata dan solusinya. Hal ini untuk mencegah miskonsepsi mengenai jenis kacamata yang digunakan bagi pengguna gangguan penglihatan. b) Kegiatan Inti Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gangguan Penglihatan , lalu mendiskusikannya bersama teman sekelompok mereka. (1) Mengamati Mengamati siswa yang mengalami gangguan penglihatan. (2) Menanya Menanyakan jenis kacamata yang digunakan beserta kekuatan lensanya. (3) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan jenis-jenis gangguan penglihatan, gejala yang dialami, dan cara mengatasi gangguan penglihatan tersebut. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi tentang jenis gangguan penglihatan dan cara mengatasinya. (5) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok kemudian dibahas dalam diskusi kelas. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan menanyakan kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa menjawab pertanyaan dalam fitur Bertindak Kreatif. Guru menyampaikan Tugas Proyek yang harus dikerjakan siswa selama pembelajaran alat optik, yaitu membuat teropong. Guru menjelaskan hal-hal yang harus dipersiapkan dan langkah-langkah pengerjaan proyek. Kunci Jawaban Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Gangguan Penglihatan Kacamata adalah adalah alat optik yang digunakan untuk membantu penglihatan manusia. Tidak semua mata manusia dapat berfungsi dengan baik. Beberapa orang tidak dapat melihat benda-benda yang jauh, tidak dapat melihat dengan jelas pada jarak baca normal, dan tidak dapat membedakan garis secara vertikal ataupun horizontal. Pada keadaan tersebut, orang mengalami gangguan penglihatan. Gangguan penglihatan yang paling banyak diderita anak sekolah biasanya adalah miopi atau rabun jauh. Jenis lensa yang digunakan untuk penderita miopi adalah lensa cekung atau lensa negatif. Parah tidaknya gangguan penglihatan yang diderita ditunjukkan dengan kekuatan lensa yang digunakan. Semakin besar nilai kekuatan lensanya, gangguan penglihatan yang diderita semakin parah.

Alat-Alat Optik

Jenis gangguan penglihatan yang lain yaitu hipermetropi, presbiopi, dan astigmatisme. Hipermetropi atau rabun dekat ditolong dengan lensa cembung. Gangguan penglihatan yang banyak diderita oleh orang lanjut usia adalah presbiopi atau mata tua yaitu menurunnya daya penglihatan. Presbiopi ditolong dengan lensa rangkap. Gangguan penglihatan astigmatisme yaitu tidak dapat membedakan garis. Penderita astigmatisme ditolong dengan lensa silindris. 2.

Pertemuan II (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pembelajaran pada pertemuan kelima ini membahas mengenai pembentukan bayangan pada kamera. Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Kamera. Hal yang perlu dipersiapkan guru adalah kamera digital ataupun manual agar siswa dapat menyelidiki kamera dengan jelas. Guru perlu menegaskan bahwa prinsip kerja kamera digital dan manual apakah sama. Perbedaan keduanya hanya dalam teknologi penangkapan bayangan. Hal ini penting untuk dijelaskan agar tidak ada miskonsepsi terkait kedua jenis kamera ini. b. Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen,Diskusi,TanyaJawab,PemberianTugasdanResitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok kemudian membagikan kamera pada tiap-tiap kelompok. Guru menyarankan siswa agar berhati-hati dalam menggunakan kamera. Sebelum diskusi dimulai, guru mengarahkan siswa agar selalu aktif dalam kegiatan diskusi, teliti dan objektif dalam melakukan pengamatan, serta selalu menghargai pendapat orang lain dalam berdiskusi. b) Kegiatan Inti Siswa melakukan pengamatan terhadap kamera dan melakukan studi literatur mengenai bagian-bagian kamera dan fungsinya. Guru melakukan penilaian sikap siswa selama proses pembelajaran. (1) Mengamati Mengamati kamera manual dan digital. (2) Menanya Menanyakan prinsip kerja kamera dan bayangan yang dihasilkan. (3) Mengumpulkan Informasi (a) Melakukan studi literatur tentang fungsi bagian-bagian kamera. (b) Mendiskusikan pembentukan bayangan pada kamera. (c) Mendiskusikan persamaan kamera dan mata manusia. (4) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi kelompok tentang prinsip kerja kamera. (5) Mengomunikasikan Membuat laporan hasil diskusi kemudian mempresentasikan di depan kelas. Catatan: Apabila jumlah kamera tidak memadai untuk masing-masing kelompok, siswa dapat melakukan pengamatan terhadap kamera secara bergantian. Usahakan agar setiap kelompok dapat mengamati kamera secara langsung.


213

Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari siswa. Guru meminta siswa mengerjakan soalsoal Review subbab A sebagai latihan di rumah. Guru mengingatkan kembali kemajuan tugas proyek siswa. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Menyelidiki Prinsip Kerja Kamera Kamera merupakan alat optik yang digunakan untuk menyimpan gambar. Kamera tersusun dari susunan lensa-lensa cembung yang berfungsi membiaskan cahaya dan membentuk bayangan pada film. Bayangan yang dihasilkan di film ini bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Agar dapat memperoleh bayangan nyata, terbalik, dan diperkecil, benda harus berada di ruang III di depan lensa cembung (jarak benda > 2 f ). Proses pembentukan bayangan pada kamera sebagai berikut.

c)

c.

Lensa kamera

Benda

2 f

f

O

Film

F

Gambar Pembentukan bayangan pada kamera

2)

3.

214

Di dalam kamera terdapat diafragma yang memiliki fungsi sama dengan iris pada mata yaitu untuk mengatur banyak sedikitnya cahaya yang masuk. Film berfungsi menangkap dan merekam bayangan benda. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa kamera pada film sama dengan sifat bayangan yang dihasilkan oleh lensa manusia pada retina, yaitu bersifat nyata, terbalik, dan diperkecil. Review Subbab A 1. Pada penderita miopi atau rabun jauh, lensa matanya sulit memipih secara optimal sehingga tidak dapat berakomodasi minimum secara normal. Titik dekatnya lebih pendek daripada titik dekat normal ( sn < 25 cm). Titik jauhnya lebih pendek daripada titik jauh normal. Bayangan yang terbentuk berada di depan retina. Agar bayangan ini tepat di retina, maka dibantu dengan kacamata berlensa cekung. 3. 50 cm 5. 9,72 cm

Pertemuan III (2 × 45 menit) a. Persiapan Mengajar Pertemuan kali ini siswa mempelajari lup. Siswa diharapkan dapat membedakan pengamatan dengan mata berakomodasi dan mata tidak berakomodasi serta melukiskan pembentukan bayangannya saat menggunakan lup agar tidak terjadi miskonsepsi dalam menggunakan persamaan yang ada. Kegiatan ini dilaksanakan di ruang laboratorium agar alat dan bahan mudah didapatkan. Halhal yang harus dipersiapkan guru sebelum pembelajaran antara lain lup dan kertas HVS sesuai jumlah kelompok siswa. Alat-Alat Optik

b.

c.

Proses Belajar Mengajar 1) Model Pembelajaran: Discovery, Inquiry 2) Metode Pembelajaran: Eksperimen, Diskusi, Tanya Jawab, serta Pemberian Tugas dan Resitasi 3) Langkah-Langkah Pembelajaran a) Kegiatan Pendahuluan Guru membagikan lup kepada tiap-tiap kelompok, lalu menjelaskan tujuan pembelajaran. b) Kegiatan Inti (1) Siswa melaksanakan kegiatan Mari Bereksplorasi: Mengidentifikasi Sifat-Sifat Lup. (a) Mengamati Mengamati kertas dapat terbakar oleh cahaya matahari yang difokuskan oleh lup. (b) Menanya Menanyakan prinsip kerja dan pengaruh jarak fokus lensa pada lup. (c) Mengumpulkan Informasi Mendiskusikan sifat-sifat lup, kekuatan lup, dan prinsip kerja lup untuk memperbesar bayangan. (d) Mengasosiasikan Menyimpulkan hasil diskusi tentang sifat-sifat lup dan cara kerjanya. (e) Mengomunikasikan Mempresentasikan hasil diskusi kelompok. (2) Guru membahas hasil diskusi siswa, lalu membahas persamaan perbesaran bayangan lup saat mata tidak berakomodasi dan saat mata berakomodasi maksimum. Guru meminta siswa untuk menjelaskan kedua jenis perbesaran bayangan pada lup tersebut. c) Kegiatan Penutup Guru melakukan refleksi pembelajaran dengan mengulas kembali materi yang telah dipelajari. Guru meminta siswa mengerjakan soal Review dan membahas pertanyaan di Bertindak Kreatif subbab B sebagai latihan di rumah. Guru memantau perkembangan tugas proyek siswa. Kunci Jawaban 1) Mari Bereksplorasi: Mengidentifikasi Sifat-Sifat Lup Lup dapat membakar kertas karena cahaya matahari dikumpulkan pada satu titik yang disebut titik fokus. Lup merupakan lensa cembung sehingga bersifat konvergen (mengumpulkan sinar). Pada saat cahaya terkumpul di satu titik dan membakar kertas, jarak dari lup ke kertas merupakan jarak fokus lup. Kekuatan lup dapat diketahui meng1

gunakan rumus kekuatan lensa: P = , dengan f adalah jarak fokus lup dalam meter. Agar dapat menghasilkan bayangan maya dan diperbesar, benda diletakkan antara 0 dan F (ruang I).


215

Buku Guru Fisika Kelas XI

Recommend Documents