RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN TAHUN PELAJARAN 2016/2017
Sekolah Mata Pelajaran Kelas / Semester Materi Pokok Waktu
: SMA NEGERI 48 JAKARTA : Fisika : XI/ Ganjil : Fluida Statis : 4 × 2 Jam Pelajaran
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Melalui proses pengamatan, bertanya, mengumpulkan informasi, bernalar, diskusi, mengasosiasi serta mengomunikasikan peserta didik mampu : 1. Menjelaskan tekanan yang dialami oleh sebuah benda akibat gaya tekan. 2. Menggunakan penerapan hukum Pascal dan Archimedes. 3. Menjelaskan terjadinya tegangan permukaan pada zat cair. 4. Menjelaskan terjadinya kapilaritas pada pipa kapiler. 5. Menjelaskan viskositas pada zat cair. B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR Kompetensi Dasar Indikator 3.3. Menerapkan hukum-hukum 3.3.1. Menjelaskan hukum utama hidrostatis pengertian tekanan fluida statik dalam kehidupan 3.3.2. Menjelaskan hidrostatis sehari-hari 3.3.3. Menyebutkan faktor-faktor yang menentukan besarnya tekanan hidrostatis 3.3.4. Menghitung besarnya tekanan hidrostatis 3.3.5. Menjelaskan bunyi Hukum Pascal 3.3.6. Merumuskan persamaan matematis Hukum Pascal 3.3.7. Dapat menyebutkan penerapan Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari 3.3.8. Menjelaskan bunyi Hukum Archimedes 3.3.9. Merumuskan persamaan matematis Hukum Archimedes 3.3.10. Dapat menyebutkan penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan seharihari 3.3.11. Menjelaskan pengertian meniskus, gejala kapilaritas, viskositas dan
hukum Stokes 3.3.12. Dapat menyebutkan penerapan meniskus, gejala kapilaritas, viskositas dan Hukum Stokes 4.3.1. Melakukan percobaan mengenai Hukum Utama Hidrostatis dan penggunaannya dalam mengukur kerapatan fluida
4.3. Merencanakan dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statis, berikut presentasi hasil dan makna fisisnya
C. MATERI PEMBELAJARAN Fakta 1. Kapal laut menerapkan konsep hukum Archimedes 2. Mesin hidrolik menerapkan konsep hukum Pascal Konsep 1. Pengertian fluida Statis 2. Tegangan fluida, massa jenis zat Prinsip 1. 2. 3. 4. 5.
Hukum Pascal Hukum Archimedes Viskositas Kapilaritas Hukum Stoke
Prosedur 1. Merancang alat percobaan yang memanfaatkan konsep fluida statis D. MEDIA/ALAT, BAHAN, DAN SUMBER PEMBELAJARAN Media : Lembar Penilaian, Laptop, LCD Projektor, Papan Tulis Bahan : Alat dan Bahan Percobaan Sumber : Silabus Fisika kelas XI, Fisika untuk SMA/MA kelas XI program ilmu alam, Penerbit CV. Haka Jaya, dan Fisika untuk SMA kelas XI, Penerbit Erlangga. E. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1. Pertemuan Pertama (2 x 40 menit) Langkah Pembelajara n Kegiatan Pendahuluan
Sintak Model Pembelajaran DL
Deskripsi
Alokasi Waktu
1. Guru memberi salam pembuka 10 menit dan berdoa untuk memulai pembelajaran
2. Guru memeriksa kehadiran siswa 3. Guru menanyakan kesiapan fisik dan psikis siswa dalam mengawali kegiatan pembelajaran 4. Guru bertanya pemahaman materi tentang fluida statis yang telah dipelajari di kelas X 5. Guru menyampaikan tujuan pembelajaran pada pertemuan yang berlangsung Kegiatan Inti
Stimulation (stimulasi/ pemberian rangsangan)
1. Guru memberikan beberapa 60 menit kegiatan demonstrasi mengenai fluida statis 2. Siswa mengamati demostrasi
Problem statemen (pertanyaan/ identifikasi masalah)
3. Guru mengajak siswa untuk tetap mengamati demonstrasi dan mengidentifikasi faktor-faktor yang berpengaruh 4. Guru memberikan beberapa pertanyaan atau siswa mangajukan pertanyaan yang berkaitan dengan demonstrasi tersebut untuk dijadikan bahan diskusi, yaitu : a. Mengapa benda tersebut bisa seperti itu? b. Fenomena fisika apa yang terdapat dalam demonstrasi tadi? c. Apa yang dimaksud dengan Fluida Statis
Data Collection (pengumpulan data)
Data Processing
5. Siswa menyimak informasi kegiatan pembelajaran yang akan disampaikan oleh guru mengenai persamaan massa jenis, tekanan, tekanan hidrostatis, tekanan atmosfer, dan tekanan terukur, serta hukum pokok hidrostatika
(pengolahan data)
6. Siswa mempelajari persamaanpersamaan yang berhubungan dengan massa jenis, tekanan, tekanan hidrostatis, tekanan atmosfer, dan tekanan terukur, serta hukum pokok hidrostatika
Verification (pembuktian)
7. Guru dan siswa mendiskusikan dan memverifikasi hasil pembelajaran mengenai persamaan massa jenis, tekanan, tekanan hidrostatis, tekanan atmosfer, dan tekanan terukur, serta hukum pokok hidrostatika
Generalization (menarik kesimpulan)
8. Siswa menyimpulkan persamaan massa jenis, tekanan, tekanan hidrostatis, tekanan atmosfer, dan tekanan terukur, serta hukum pokok hidrostatika 1. Siswa dan guru mereview hasil 10 menit pembelajaran fluida statis 2. Guru memberikan tugas untuk mempelajari hukum pascal, hukum Archimedes, penerapan hukum-hukum, serta tegangan permukaan 3. Guru memberikan penghargaan kepada siswa yang memiliki kinerja yang baik
Kegiatan Penutup
2. Pertemuan Kedua (2 x 40 menit) Langkah Pembelajara n Kegiatan Pendahuluan
Sintak Model Pembelajaran DL
Deskripsi
Alokasi Waktu
1. Guru memberi salam pembuka 10 dan berdoa untuk memulai menit pembelajaran 2. Guru memeriksa kehadiran siswa 3. Guru menanyakan kesiapan
fisik dan psikis siswa dalam mengawali kegiatan pembelajaran 4. Guru memberikan pre test kepada siswa Kegiatan Inti
Stimulation (stimulasi/ pemberian rangsangan)
Problem statemen (pertanyaan/ identifikasi masalah)
Data Collection (pengumpulan data)
Data Processing (pengolahan data)
1. Guru memberikan beberapa kegiatan demonstrasi mengenai hukum pascal, hukum Archimedes, serta tegangan permukaan 2. Siswa mengamati demostrasi 3. Guru mengajak siswa untuk tetap mengamati demonstrasi dan mengidentifikasi faktorfaktor yang berpengaruh 4. Guru memberikan beberapa pertanyaan atau siswa mangajukan pertanyaan yang berkaitan dengan demonstrasi tersebut untuk dijadikan bahan diskusi, yaitu : a. Mengapa dongkrak dapat mengangkat mobil? b. Apa pengertian dari hukum pascal, hukum Archimedes, dan tegangan permukaan, serta penerapannya? 5. Siswa menyimak informasi kegiatan pembelajaran yang akan disampaikan oleh guru mengenai persamaan hukum pascal, hukum Archimedes, dan tegangan permukaan, serta penerapannya dalam kehidupan 6. Siswa mempelajari persamaanpersamaan yang berhubungan dengan persamaan hukum pascal, hukum archimedes, dan
tegangan permukaan, serta penerapan hukum-hukum fluida Verification (pembuktian)
Generalizatio n (menarik kesimpulan)
Kegiatan Penutup
7. Guru dan siswa mendiskusikan dan memverifikasi hasil pembelajaran mengenai persamaan hukum pascal, hukum Archimedes, dan tegangan permukaan, serta penerapan hukum-hukum fluida 8. Siswa menyimpulkan persamaan hukum pascal, hukum Archimedes, dan tegangan permukaan, serta penerapan dari hukum-hukum fluida statis yang berlaku 1. Guru memberikan post test 10 kepada siswa menit 2. Siswa dan guru mereview hasil pembelajaran fluida statis 3. Guru memberikan penghargaan kepada siswa yang memiliki kinerja yang baik 4. Guru memberikan informasi kepada siswa untuk pertemuan selanjutnya
3. Pertemuan Ketiga (2 x 40 menit) Langkah Pembelajara n Kegiatan Pendahuluan
Sintak Model Pembelajaran PBL Orientasi siswa pada masalah
Deskripsi
Alokasi Waktu
1. Guru memberi salam pembuka 5 menit dan berdoa untuk memulai pembelajaran (sebagai implementasi nilai religious) 2. Guru memeriksa kehadiran siswa dan menanyakan kesiapan fisik dan psikis siswa
dalam mengawali kegiatan pembelajaran (sebagai implementasi nilai disiplin) 3. Guru memeriksa prasyarat pengetahuan yaitu tentang hukum utama hidrostatis Kegiatan Inti
Mengorganisasi siswa dalam belajar
Membimbing penyelidikan siswa
Mengembangka n dan menyajikan hasil karya
Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah
Kegiatan Penutup
1. Guru/siswa membentuk 5 menit kelompok belajar secara heterogen 2. Siswa menerima informasi kegiatan yang harus dilakukan, yaitu “Mempelajari berlakunya Hukum Utama Hidrostatis dan penggunaannya untuk mengukur kerapatan suatu fluida” 60 3. Guru membimbing siswa menit dalam melakukan rancangan percobaan menentukan berlakunya Hukum Utama Hidrostatis dan penggunaannya untuk mengukur kerapatan suatu fluida 4. Siswa mendiskusikan hasil percobaan 5. Siswa mempresentasikan hasil diskusi kelompok 6. Melakukan diskusi kelas untuk menganalisis hasil pemecahan masalah dan menyamakan persepsi berdasarkan percobaan Hukum Utama Hidrostatika 1. Siswa dan guru mereview hasil 10 percobaan Hukum Utama menit
Hidrostatis dan penggunaannya dalam mengukur kerapatan fluida 2. Siswa merefleksikan terhadap pemahaman percobaan Hukum Utama Hidrostatis dan penggunaannya dalam mengukur kerapatan fluida 3. Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang memiliki kinerja dan kerjasama yang baik 4. Pertemuan Keempat ( 2 x 40 menit)
F. PENILAIAN, PEMBELAJARAN REMEDIAL DAN PENGAYAAN 1. Teknik Penilaian No
Aspek
Teknik Penilaian
Bentuk Instrumen
. 1
Sikap
Lembar Observasi
Format jurnal guru mata pelajaran
2
Pengetahuan
Tes Tertulis
secara individu Format penilaian tes tertulis pada
Lembar Pengamatan
akhir pertemuan secara individu Format penilaian lembar
3
Keterampilan
pengamatan secara individu 2. Instrumen Penilaian No
Aspek
Penilaian Sikap
. 1
Pertemuan
Lembar observasi
Pengetahuan Tugas mengerjakan
sikap pada saat
soal-soal
Pertama
Penilaian
kegiatan 2
Pertemuan Kedua
pembelajaran Lembar observasi
Lembar penilaian
sikap pada saat
pada lembar kerja
kegiatan
siswa
Penilaian Keterampilan
3
Pertemuan Ketiga
pembelajaran Lembar observasi
Lembar pengamatan
sikap pada saat
keterampilan pada
praktik “hukum
saat praktik “hukum
utama hidrostatis”
utama hidrostatis”
3. Pembelajaran Reemdian dan Pengayaan a. Pembelajaran remedial dilaksanakan segera setelah diadakan penilaian bagi peserta didik yang mendapat nilai di bawah KKM b. Pengayaan dilaksanakan dengan memberikan tugas mengkaji materi bagi siswa yang mendapat nilai di atas KKM
G. LAMPIRAN 1. Materi Pelajaran 2. Lembar Kerja Praktikum 3. Lembar Kerja Siswa 4. Penilaian
Jakarta, 27 Juli 2016 Menyetujui, Guru Pamong Fisika
KIKA HERIATI, S.Pd
Guru PPL Fisika
JUWAIRIYAH HAFSHAH
NIP: 197701082008012020
NIM: 1301135018 Mengetahui, Kepala SMAN 48 Jakarta
ACAH RIANTO, S.Pd NIP: 196604011988121003
LAMPIRAN 1. MATERI PERTEMUAN PERTAMA DAN KEDUA
Satuan Pendidikan : SMAN 48 Jakarta Mata Pelajaran
: Fisika
Kelas / Semester
: XI / Ganjil
Alokasi Waktu
: 4 × 2 jam pelajaran
Wujud zat secara umum dibedakan menjadi tiga, yaitu zat padat, cair, dan gas. Berdasarkan bentuk dan ukurannya, zat padat mempunyai bentuk dan volume tetap, zat cair memiliki volume tetap, akan tetapi bentuknya berubah sesuai wadahnya, sedangkan gas tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap. Karena zat cair dan gas tidak mempertahankan bentuk yang tetap sehingga keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir. Fluida merupakan istilah untuk zat alir. Zat alir adalah zat yang mengalirkan seluruh bagian-bagiannya ke tempat lain dalam waktu yang bersamaan. Zat alir mencakup zat dalam wujud cair dan gas. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan berubah bentuk (dapat dimampatkan) jika diberi tekanan. Perbedaan antara zat cair dan gas terletak pada kompresibilitasnya atau ketermampatannya. Gas mudah dimampatkan, sedangkan zat cair tidak dapat dimampatkan. Ditinjau dari keadaan fisisnya, fluida terdiri atas fluida statis atau hidrostatika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang fluida atau zat alir yang diam (tidak bergerak) dan fluida dinamis atau hidrodinamika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang zat alir atau fluida yang bergerak. Hidrodinamika yang khusus membahas mengenai aliran gas dan udara disebut aerodinamika. Fluida statis adalah fluida yang tidak mengalami perpindahan bagian- bagiannya. A. Massa Jenis Massa jenis suatu benda didefenisikan sebagai massa zat dibagi dengan volume zat. Dapat dirumuskan sebagai berikut. ρ=
m v
dimana ρ : massa jenis (kg/m3 atau g/cm3) m v
: massa (kg atau g) : volume (m3 atau cm3)
Massa jenis berbagai zat berbeda-beda walaupun benda-benda tersebut jumlah atau volumenya sama. Massa jenis zat yang umum digunakan sebagai patokan adalah massa jenis air dan massa jenis raksa. Massa jenis air dalam wujud cair, yaitu 1000 kg/m3 atau 1 g/cm3, sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m3 atau 13,6 g/cm3. Berikut adalah tabel beberapa jenis bahan beserta besar massa jenisnya. Tabel 1. Massa Jenis Beberapa Zat B.
Tekanan Hidrostatis 1. Pengertian Tekanan Tekanan dalam fisika didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang persatuan luas bidang tersebut. Bidang atau permukaan yang dikenai gaya disebut bidang tekan, sedangkan gaya yang diberikan pada bidang tekanan disebut gaya tekan. Secara matematis tekanan dirumuskan dengan persamaan berikut.
P=
F A
dimana:
P
: tekanan (Pa)
F
: gaya tekan (N)
A
: luas bidang tekan (m2)
Satuan tekanan yang lain adalah pascal (Pa), atmosfer (atm), cm raksa (cmHg), dan milibar (mb). Penggunaan satuan untuk tekanan disesuaikan. 1 N/m2 = 1 Pa 1 atm = 76 cmHg 1 mb = 0,001 bar 1 bar = 105 Pa 2. Tekanan Hidrostatis Tekanan hidrostatis adalah tekanan di dalam fluida tak bergerak yang diakibatkan oleh adanya gaya gravitasi. Tekanan adalah suatu besaran skalar. Satuan internasional (SI) dari tekanan adalah pascal (Pa). Satuan ini dinamai sesuai dengan nama ilmuwan Prancis, Blaise Pascal. Satuan-satuan lain adalah bar ( 1 bar = 1,0 x 105 Pa),
atmosfer (1 atm = 101,325 Pa) dan mmHg (760 mmHg = 1 atm). Tekanan
pada fluida statis zat cair dikelompokkan menjadi dua, yaitu tekanan pada ruang tertutup dan ruang terbuka. Penerapan konsep tekanan dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada pisau dan paku. Ujung paku dibuat runcing dan pisau dibuat tajam untuk mendapatkan tekanan yang lebih besar, sehingga lebih mudah menancap pada benda lain. Untuk memahami tekanan hidrostatis, anggap zat terdiri atas beberapa lapisan. Setiap lapisan memberi tekanan pada lapisan di bawahnya, sehingga lapisan bawah akan mendapatkan tekanan paling besar. Karena lapisan atas hanya mendapat tekanan dari udara (atmosfer), maka tekanan pada permukaan zat cair sama dengan tekanan atmosfer.
⃗ F mg P= ⃗ = ⃗ A A Karena m=ρV P=
dan V = A h , maka :
ρ .V . g ρ. A . h . g = A A
Ph=ρg h
dimana = tekanan hidrostatik (N/m2)
P ρ
= massa jenis zat cair (kg/m2)
g
= percepatan gravitasi (m/s2)
h
= kedalaman (m)
Untuk mengukur tekanan udara pada ketinggian tertentu kita tidak menggunakan rumus diatas. Hal ini disebabkan karena kerapatan udara tidak sama di semua tempat. Makin tinggi suatu tempat, makin kecil kerapatan udaranya. Untuk tekanan total yang dialami suatu zat cair pada ketinggian tertentu dapat dicari dengan menjumlahkan tekanan udara luar dengan tekanan hidrostastis. Ptot =P0 + ρg h dimana P0
= tekanan udara luar (N/m2)
Bunyi hukum pokok hidrostatika adalah sebagai berikut. “Semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama”
Contoh Soal
Dalam sebuah bejana diisi air
m2 ρ=100 kg /¿ . ¿
Ketinggian airnya adalah 85 cm. Jika g =
10 m/s2dan tekanan udara 1 atm, maka tentukan : a. Tekanan hidrostatik di dasar bejana b. Tekanan mutlak di dasar bejana Penyelesaian h = 85 cm = 0,85 m ρ = 1000 kg/ m3 Pu = 1 atm = 105Pa g = 10 m/s2 a. Tekanan hidrostatis di dasar bejana Ph = ρ g h = 1000 . 10 . 0,85 = 8,5.103 Pa b. Tekanan mutlaknya di dasar bejana Ptot = P0 + ρ g h = 105 + 8,5.103 = 1,085.105 Pa C. Hukum Pascal Seorang ilmuan Prancis, Blaise Pascal, menyatakan bahwa tekanan yang diberikan di dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah. Pernyataan ini akhirnya dikenal sebagai Hukum Pascal yang menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan kepada fluida diam dalam ruang tertutup akan diteruskan dengan besar yang sama keseluruh fluida”. Berdasarkan hukum ini diperoleh prinsip bahwa dengan gaya yang kecil dapat menghasilkan suatu gaya yang lebih besar. Sistem kerja rem hidrolik merupakan salah satu contoh pengaplikasian hukum Pascal. Selain itu, hukum Pascal juga dapat di jumpai pada sistem alat pengangkat air, alat pengepres, dongkrak hidrolik, rem hidrolik, dan drum hidrolik.
Gambar 1.
Sistem Pompa
Hidrolik Sesuai dengan gambar dongkrak hidrolik diatas, apabila pengisap 1 ditekan dengan gaya F 1 , maka zat cair menekan ke atas dengan gaya PA1. Tekanan ini akan diteruskan ke penghisap 2 yang besarnya PA2. Karena tekanannya sama kesegalah arah, maka didapatkan persamaan sebagai berikut. P1=P2 ⃗ ⃗ F1 ⃗ F2 A1 ⃗ ⃗ = ⟹ F = F 1 ⃗ ⃗ A1 ⃗ A2 A2 2
Untuk pengisap berbentuk silinder, maka ⃗ F1 1 π d 21 4 ⃗ F1 d
2 1
=
=
1 A 1= π d 21 dan 4
1 A 2= π d 22 , sehingga 4
⃗ F2 1 π d 22 4
⃗ F2 d 21
Contoh Soal Sebuah pengangkat hidrolik bekerja berdasarkan tekanan air. Dari gambar, tentukan besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengangkat sebuah mobil yang massanya 1.200 kg jika g= 10 m/s2, A1= 20 cm2 dan A2 = 400cm2. Abaikan massa pengisap dan massa alas tempat mobil. Penyelesaian
m = 1.200 kg g = 10 m/s2 A1 = 20 cm2 A2 = 400 cm2
⃗ F mg = ⃗ A1 ⃗ A2
⃗ F = 2 20 cm
( ms )
( 1.200 kg ) 10
2
2
400 cm
( 12.000 N ) (20 cm 2 ) F= =600 N 400 cm 2
Besarnya gaya yang dibutuhkan adalah 600 N atau jika diganti dengan sebuah beban dibutuhkan beban dengan massa 60 kg. Jadi, mobil yang massanya 1.200 kg dapat didirong dengan sebuah beban bermassa 60 kg. D. Hukum Archimedes Hukum Archimedes Apabila benda dicelupkan ke dalam zat cair, sesungguhnya berat benda itu tidak berkurang. Gaya tarik bumi terhadap benda itu besarnya tetap. Akan tetapi zat cair mengadakan gaya yang arahnya keatas kepada setiap benda yang tercelup didalamnya. Ini menyebabkan berat benda seakan-akan berkurang. Menurut Archimedes, “Benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mengalami gaya ke atas. Besar gaya ke atas tersebut besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda”
yang kemudian dikenal dengan hukum Archimedes. Secara matematis, hukum Archimedes dituliskan sebagai berikut.
w u−w a=wc Fa =w c Fa =w c g Fa =ρc V c g dimana Fa
: gaya Archimedes
w u: berat balok di udara wa
: berat balok di dalam zat cair
wc
: berat zat cair yang ditumpahkan (N)
mc
: massa zat cair yang ditumpahkan (kg)
ρc
: massa jenis zat cair (kg/m3)
Vc
: volume benda yang tercelup (m3)
g
: percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Contoh Soal Diketahui massa jenis air 1000 kg/m3 dan gravitasi bumi 9,8 m/s2. Jika ada benda yang tercelup ke dalam air terebut dengan volume benda yang tercelup 20 m 3, maka berapakah gaya tekan ke atas? Penyelesaian ρc
= 1000 kg/m3
g = 9,8 m/s2 Vc = 20 m3 Fa =ρc V c g = (1000 kg/m3)(20 m3)(9,8 m/s2) = 196000 N Keadaan Benda Ada tiga keadaan benda yang tercelup kedalam fluida yaitu terapung, melayang, dan tenggelam. Seperti terlihat pada gambar, dari kiri ke kanan, benda dalam keadaan terapung, melayang, dan tenggelam.
Gambar 2. Benda dalam Keadaan Terapung, Melayang, dan Tenggelam Terapung Pada saat terapung besarnya gaya apung
Fa
sama dengan berat benda
w=mg . Pada
peristiwa ini, hanya sebagian volum benda yang tercelup didalam fluida sehingga volum fluida yang dipindahkan lebih kecil dari volum total benda yang mengapung. Σ F y =0 Fa =mb g ρf g V t =ρb V b g V b=
ρb v b ρf
Karena
V t (volum benda yang tercelup) sama dengan
syarat benda tenggelam adalah
Vb
(volum benda total), maka
ρb < ρ f Artinya, massa jenis benda harus lebih besar daripada massa jenis fluida.
Melayang Pada saat melayang, besarnya gaya apung
Fa
sama dengan berat benda
w=mg .
Pada peristiwa ini, volum fluida yang dipindahkan (volum benda yang tercelup) sama dengan volum total benda yang melayang. Σ F y =0 Fa =mb g ρf g V t =ρb V b g Karena
V t (volum benda yang tercelup) sama dengan
Vb
(volum benda total), maka
syarat benda melayang adalah ρ b= ρ f Artinya, massa jenis benda harus sama dengan massa jenis fluida. Tenggelam Pada tenggelam, besarnya gaya apung
Fa
lebih kecil daripada berat benda
w=mg .
Pada peristiwa ini, volum benda yang tercelup di dalam fluida sama dengan volum total benda yang mengapung, namun benda tertumpu pada dasar bejana pada benda sebesar N. Σ F y =0 Fa + N =mb g ρf g V t =ρb V b g N=ρ b V b g− ρf g V t
Karena
V t (volum benda yang tercelup) sama dengan
Vb
(volum benda total), maka
syarat benda tenggelam adalah ρb > ρ f Artinya, massa jenis benda harus lebih besar daripada massa jenis fluida.
Penerapan Hukum Archimedes Hidrometer Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk massa jenis cairan. Nilai massa jenis suatu cairan dapat diketahui dengan membaca skala pada hidrometer. Hidrometer akan mengapung jika kita masukan dalam suatu cairan. Banyaknya bagian yang mengapung tergantung pada massa jenis cairan. Berikut ini adalah gambar hidrometer dan bagianbagiannya.
Gambar 3. Hidrometer dan Bagian-bagiannya Hidrometer memiliki massa tertentu yaitu h. Jika kita masukan dalam zat cair hidrometer akan memindahkan cairan sebesar volume hidrometer yang masuk, misalnya Vh. Gaya-gaya yang bekerja pada hidrometer adalah gaya apung dan gaya beratyang saling berlawanan arah sehingga: V h ρc g=berat hidrometer
( A hh ) ρc g=w hh=
w m = A ρc g A ρ c
Panjang hidrometer hh jika c cairan besar maka hh akan rendah dan menunjukan angka yang lebih besar. Skal pada hidrometer diberi angka kecil di ujung atas hidrometer dan di beri angka yang lebih besar di bagian bawah hal ini menunjukan makin besar kerapatan cairan maka skala yang ditunjukan hidrometer juga besar. Kapal selam dan galangan kapal Pada dasarnya prinsip kerja kapal selam dan galangan kapal sama. Jika kapal akan menyelam, maka air laut dimasukkan ke dalam ruang cadangan sehingga berat kapal bertambah. Pengaturan banyak sedikitnya air laut yang dimasukkan menyebabkan kapal selam dapat menyelam pada kedalaman yang dikehendaki. Jika akan mengapung, maka air laut dikeluarkan dari ruang cadangan. Berdasarkan konsep tekanan hidrostastis, kapal selam mempunyai batasan tertentu dalam menyelam. Jika kapal menyelam terlalu dalam, maka kapal bisa hancur karena tekanan hidrostatisnya terlalu besar.
Gambar 4. Gambaran Gelangan Kapal dan Prinsip Mengapung dan Tenggelam Pada Kapal Selam
Jembatan ponton Jembatan ponton adalah kumpulan drum-drum kosong yang berjajar sehingga menyerupi jembatan dan dibuat berdasarkan prinsip benda terapung. Drum tersebut harus tertutup rapat sehingga tidak ada air yang masuk ke dalamnya. Apabila air pasang, jembatan naik. Jika air surut, maka jembatan turun. Jadi, tinggi rendahnya jembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.
Gambar 5. Contoh Jembatan Ponton
E. Tegangan Permukaan Zat Cair dan Viskositas Fluida Pada subbab ini anda akan mempelajari tegangan permukaan zat cair, yang antara lain agar dapat menjawab pertanyaan berikut. Mengapa serangga dapat hinggap di permukaan air? Mengapa air dalam pipa kapiler naik, tetapi raksa justru turun? Mengapa sebuah silet yang terbuat dari logam dapat terapung bila diletakkan secara mendatar di atas permukaan air secara hati-hati, padahal berat jenis silet tersebut lebih besar dari berat jenis air? Pada subbab ini Anda juga akan mempelajari viskositas fluida, yang antara lain agar dapat menjawab pertanyaan berikut. Mengapa kelereng yang jatuh bebas dalam suatu wadah
berisi oli (fluida kental), mula-mula makin cepat tetapi akhirnya bergerak dengan kecepatan tetap? 1. Apakah tegangan Permukaan Zat Cair itu? Untuk dapat memahaminya, perhatikan gambar dari peristiwa keseharian berikut.
(a)
(b)
(c) Gambar (a) sebuah klip yang mengapung pada permukaan air. (b) nyamuk yang dapat hinggap diatas permukaan air. (c) tetes embun pada sarang laba laba berbentuk bola.
Pikirkanlah konsep fisika apa yang mampu menjelaskan beberapa peristiwa dalam kehidupan diatas.
Konsep fisika yang dapat menjelaskan peristiwa diatas adalah tegangan
permukaan pada zat cair. Tegangan permukaan pada zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. 2. Mengapa Terjadi Tegangan Permukaan pada Zat Cair? Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Agar semakin memahami penjelasan ini, perhatikan ilustrasi berikut. Kita tinjau cairan yang berada di dalam sebuah wadah.
A BB
Molekul cairan biasanya
saling tarik menarik. Di bagian
dalam cairan (diwakili oleh B), setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dipermukaan (diwakili oleh A) ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal dengan istilah Tegangan Permukaan. Akibat tegangan permukaan ini, setetes cairan cenderung berbentuk bola. Karena dalam bentuk bola itu, cairan mendapatkan daerah permukaan yang tersempit. Inilah yang menyebabkan tetes air yang jatuh dari kran dan tetes tetes embun yang jatuh pada sarang labalaba berbentuk bola. Tarikan pada permukaan cairan membentuk semacam kulit penutup yang tipis. Nyamuk dapat berjalan diatas air karena berat nyamuk dapat diatasi oleh kulit ini. Peristiwa yang sama terjai pada kip kertas yang diletakan perlahan-lahan diatas permukaan air. Ketika Anda menambahkan sabun atau deterjen ke dalam air, Anda menurunkan tegangan permukaan air. Sebagai hasilnya,berat klip kertas tidak dapat lagi di topang oleh tegangan permukaan air, dan klp akan segera tenggelam. 3. Formulasi Tegangan Permukaan Pada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara
kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan (lihat gambar di bawah).
Jika
kawat
ini
dimasukan
ke
dalam
larutan sabun, maka setelah
dikeluarkan
akan
terbentuk lapisan air sabun
pada permukaan kawat
tersebut. Mirip seperti ketika
bermain
gelembung
sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus. Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis : γ=
F d
dalam kasus ini d=2l, sehingga γ=
F 2l
Keterangan : γ = Tegangan permukaan F = Gaya tegangan permukaan
Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaan dengan Satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm). 1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1 mN/m. Berikut ini beberapa nilai Tegangan Permukaan yang diperoleh berdasarkan percobaan. Zat cair yang kontak dengan udara Air Air Air Etil alkohol Aseton Gliserin Raksa
Suhu
Tegangan permukaan
(oc) 0 25 80 20 20 20 20
(x 10-3 N/m) 75,6 72,0 62,6 22,8 23,7 63,4 435
Sumber : Contemporary Collage Physic, Jones/Childers.
Berdasarkan data Tegangan Permukaan, tampak bahwa suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan fluida. Umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan mengalami penurunan (Bandingkan nilai tegangan permukaan air pada setiap suhu. Lihat tabel). Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan. 4. Merumuskan Kenaikan / Penurunan Permukaan Zat Cair dalam Pipa Kapiler Masih ingatkah Anda bahwa zat cair yang membasahi dinding (misalnya air) akan naik dalam pipa kapiler (tabung dalam diameter relatif kecil)? Lihat gambar disamping. Gejala ini dikenal dengan gejala kapiler, yang disebabkan oleh gaya kohesi tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dan tabung kaca. Zat cair naik hingga gaya keatas sama dengan gaya kebawah karena tegangan permukaan sama dengan berat zat cair yang diangkat. Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk menurunkan rumus kenaikan zat cair dalam pipa kapiler, seperti pada penjelasan berikut. θ
θ
γx saling meniadakan karena arahnya berlawanan
Untuk keadaan seimbang, berat zat cair yang naik dalam pipa kapiler harus sama dengan komponen gaya keatas dari gaya adhesi sehubungan dengan tegangan permukaan. Berat zat cair atau gaya kebawah w=mg, sedangkan massa m adalah massa jenis (ρ) dikali volume zat cair yang naik dalam pipa kapiler (V=luas alas X h=πr2h). Dengan demikian, w=mg = (ρ V)g = ρ(πr2h)g = ρghπr2 Gaya ke atas Fy sehubungan dengan tegangan permukaan yang bekerja sepanjang keliling permukaan dalam pipa kapiler adalah hasil kali komponen keatas tegangan permukaan (γ 2 ) dengan keliling permukaan dalam pipa kapiler (2πr). Fy= γy(2πr) = γ cos θ (2πr) Dengan menyamakan gaya keatas dan kebawah diperoleh Fy= w γ cos θ (2πr) = ρghπr2 2 γ cos θ
= ρghπr
Kenaikan atau penurunan zat cair dalam pipa kapiler h=
2 γ cos θ ρ gr
(1)
perhatian :
Untuk zat cair meniskus cekung (misal air) sudut kontak θ adalah lancip. Nilai cos θ pada persamaan (1) bernilai positif, sehingga h bernilai positif, dan ini berarti zat cair naik.
Untuk zat cair meniskus cembung (misal raksa) sudut kontak θ adalah tumpul. Nilai cos θ pada persamaan (1) bernilai negatif, sehingga h bernilai negatif dan
ini berarti zat cair turun. 5. Penerapan tegangan Pemukaan dalam kehidupan Sehari-hari. Pernahkah dirimu bertanya, mengapa kita harus mencuci pakaian dengan sabun ? Persoalannya, agar pakaian yang kita cuci benar-benar bersih maka air harus melewati celah yang sangat sempit pada serat pakaian. Untuk itu diperlukan penambahan luas permukaan air. Nah, hal ini sangat sukar dilakukan karena adanya tegangan permukaan. Mau tidak mau nilai tegangan permukaan air harus diturunkan dahulu. Kita bisa menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air panas. Makin tinggi suhu air, makin baik karena semakin tinggi suhu air, semakin kecil tegangan permukaan. Ini alternatif pertama dan merupakan cara yang jarang digunakan. Kecuali mereka yang suka bermain dengan air panas. Alternatif lainnya adalah menggunakan sabun. Pada suhu 20 oC, nilai Tegangan Permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Coba bandingkan antara air sabun dan air panas, manakah nilai tegangan permukaan paling kecil ? Pada 100 oC, nilai tegangan permukaan air panas = 58,90. Pada suhu 20 oC, nilai tegangan permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Lebih menguntungkan pakai sabun, airnya juga tidak panas. Jangan heran kalau sabun sangat laris di pasar. Bukan cuma pakaian, tapi tubuh kita juga. (catatan : masih ada faktor lain yang mempengaruhi pakaian atau tubuh kita bisa dibersihkan dengan sabun. Jadi yang dijelaskan di atas hanya salah satu faktor yang mempengaruhi. Mungkin akan anda pelajari pada mata pelajaran kimia) 6. Viskositas Fluida Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Pernah lihat zat cair yang jenisnya berbeda? misalnya sirup dan air. Sirup biasanya lebih kental dari air. Atau air susu, minyak goreng, oli, darah. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda. Pada umumnya, zat cair lebih kental dari zat gas. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida (fluida zat yang dapat mengalir, dalam hal ini zat cair dan zat gas. Viskositas adalah gaya gesekan internal fluida (internal = dalam). Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dan lainnya. Anda bisa membuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut. a. Hukum Stokes untuk Fluida Kental Pada suatu fluida ideal (fluida tidak kental) tidak ada viskositas yang menghambat lapisan – lapisan fluida tersebut menggeser satu atas lainnya. Pada suatu pipa dengan luas penampang lapisan kecepatan
seragam
fluida yang
(serbasama),
setiap
bergerak
dengan
ideal sama.
Namun,
ketika
kekentalan (viskositas ) hadir, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Fluida yang tedekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerk ( v=0), sedangkan lapisan fluida pada pusat pipa memiliki kecepatan terbesar. Gambar menunjuka kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama pada fluida kental
Viskositas pada aliran fluida kental sama saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas η = 0, sehingga kita selalu menganggap benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan oleh fluida. Tetapi, jika benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluidakental, gerak benda akan dihambat oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida dirumuskan Ff = k η v
Koefisien k bergantung pada bentuk geometri benda. Untuk benda yang memiliki bentuk geometris berupa bolandengan jari jari r, dari perhitungan laboratorium diperoleh k = 6πr dengan memasukan nilai k ini dalam persamaan kita peroleh Hukum Stokes Ff = 6π ηr v Dengan η adalah koefisien fiskositas yang dinyatakan dalam kg/ms atau Pa s. Persamaan diatas pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes pada tahun 1845, sehingga persamaan ini dikenal sebagai hukum Stokes. b. Kecepatan Terminal Perhatikan kelereng yang dilepaskan jatuh bebas dalam fuida kental. Jika hanya gaya gravitasi yang bekerja pada kelereng, kelereng akan bergerak di percepat dengan percepatan sama dengan percepatan gravitasi. Ini berarti jarak antara dua kedudukan kelereng dalam selang waktu yang sama haruslah makin besar. Hasil eksperimen menyatakan hal yang berbeda. Mulamula jarak antara dua kedudukan kelereng dalam waktu yang sama makin besar. Tetapi, mulai saat tertentu dalam selang waktu yang sama jarak antara dua kedudukan kelereng sama besar. Dari hasil eksperimen in menunjukan bahwa benda yang dijatuhkan bebas dalam fluida kental, kecepatannya makin besar sampai mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar terbesar yang tetap ini dinamakan kecepatan terminal. Pada suatu benda yang jatuh bebas dalam fluida kental, selama geraknya, pada benda tersebut bekerja tiga buah gaya, yaitu gaya berat w= mg, gaya ketas yang dikerjakan fluida Fa, dan gesekan yang dikerjakan fluida Ff, seperti pada gambar dibawah ini.
Seperti yang telah dinyatakan benda akan bergerak makin cepat sampai mencapai kecepatan terminal yang konstan. Pada saat kecepatan terminal vT tercapai, gaya gaya yang bekerja pada benda adalah seimbang.
F=¿ 0 ∑¿
+ mg – Fa - Ff = 0 Ff = mg– Fa (*) Jika massa jenis benda = ρb, massa jenis fuida = ρf dan volume benda = Vb, gaya keatas Fa = V b ρf g berat benda mg = (ρb Vb)g gaya gesekan Ff = 6π ηr vT
(benda dianggap berbentuk bola)
dengan memasukan besar ketiga gaya tersebut kedalam (*) kita peroleh 6π ηr vT = ρb Vb g - Vb ρf g = g Vb (ρb- ρf) Kecepatan terminal dalam fluida kental vT =
g V b( ρb−ρ f ) 6 π ηr
untuk benda berbentuk bola dengan jari jari r, volume benda 4 Vb= 3
vT =
g
πr3, sehingga
4 πr 3 ( ρ b− ρ f ) 3 6 π ηr
kecepatan terminal dalam fluida kental vT =
2 9
r2 g η (ρb- ρf)
LAMPIRAN 2. MATERI PERTEMUAN KEEMPAT LEMBAR PRAKTIK SISWA A. Judul Hukum Utama Hidrostatis B. Tujuan Mempelajari berlakunya Hukum Utama Hidrostatis dan penggunaannya untuk mengukur kerapatan suatu fluida. C. Alat dan Bahan 1. 1 buah bejana U 2. 1 buah pipet 3. Air 4. Minyak 8. D. Langkah Percobaan 1. Siapkan bejana U, air, dan minyak 2. Isilah pipa U dengan air secukupnya (kira-kira tinggi 5 cm) 3. Tambahkan minyak goreng pada salah satu pipa dengan menggunakan pipet 4. Ukur ketinggian masing-masing zat cair 5. Hitung massa jenis minyak 6. Masukan data percobaan pada tabel yang telah disediakan, dan ulangi percobaan dengan jenis zat cair yang berbeda 10.
5. Oli 6. Alkohol 7. Spiritus
7. Buatlah laporan hasil percobaan di lembar polio dan bandingkan
hasil massa jenis yang didapatkan dengan literature. 8. 9. Contoh gambar percobaan
11.
5. h 3. 1.
h 2. Jenis
zat cair
4.
(c
9. 14. 19. 24.
10.
11.
15.
16.
20.
21.
25.
26.
z at c ai r 6. (c m )
7. ρ zat cair 8. (kg/m3
12.
13.
17.
18.
22.
23.
27.
28.
12. LAMPIRAN 3. LEMBAR KERJA SISWA 13. LEMBAR KERJA SISWA 14. 15. 16. 17. Nama : 18. 19. Kelas : 20. 21. 22. 1. Perhatikan gambar tersebut! Mengapa mesin hidrolik pengangkat mobil bisa mengangkat mobil hanya dengan gaya yang kecil?
2. Hukum Pascal menyatakan bahwa: 23. 24. ………………………………………………………………………………………… … 25. 26. ………………………………………………………………………………………… … 27. 28. ………………………………………………………………………………………… … 29. 30. ………………………………………………………………………………………… … 31. 32. ………………………………………………………………………………………… … 33. 34. ………………………………………………………………………………………… … 35. 36. Menurut Pascal, pada gambar di atas memnuhi kondisi: 37. 38. ………. = ……… (1) 39. 40. Maka didapatkan persamaan dari konsep mesin hidrolik adalah 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 3. Perhatikan gambar berikut! 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. (a) (c) 74. 75. (a) 76. Mengapa serangga dapat hinggap di permukaan air?
77. (b) Mengapa sebuah paper clip yang terbuat dari logam dapat terapung bila diletakkan secara mendatar di atas permukaan air secara hati-hati, padahal massa jenis paper clip tersebut lebih besar dari massa jenis air? 78. (c) Mengapa setetes air cenderung berbentuk bola?
79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94. 95. 96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113. 4. Tegangan permukaan adalah 114. 115. ………………………………………………………………………………… ………… 116. 117. ………………………………………………………………………………… ………… 118. 119. ………………………………………………………………………………… ………… 120. 121. ………………………………………………………………………………… ………… 122. 123. Tegangan permukaan didefinisikan sebagai besarnya gaya tiap satuan panjang pada permukaan zat cair, atau dapat dirumuskan menjadi: 124. 125. Dimana : = ℓ 126. 127.128. F = …………………... (dinyatakan dalam satuan ………) 129. 130. = ……………….….. (dinyatakan dalam satuan ………) 131. ℓ = …………………... (dinyatakan dalam satuan ………)
5. Apabila setetes air diletakkan di atas kaca maka air akan membasahi kaca, sedangkan apabila setetes air raksa diletakkan pada kaca maka raksa tidak membasahi kaca. Mengapa demikian? 132. 133. 134. 135. 136. 137. 138. 139. 140. 141. 142. 143. 144. 145. 146. 147. 148. 149. 6. Perhatikan gambar di bawah ini! 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. 157. 158. 159. 160. 161. Mengapa air dalam pipa kapiler naik, tetapi raksa dalam pipa kapiler justru turun ? Tuliskan beserta dengan persamaan rumusnya!
7. Mengapa kita harus mencuci pakaian dengan sabun? 162. 163. 164. 165. 166. 167. 168. 169. 170. 171. 172. 173. 174. 175. 176. 177. 178. 179. 180. 8. Mengapa kelereng yang jatuh bebas dalam suatu wadah berisi oli (fluida kental), mula mula makin cepat tetapi akhirnya bergerak dengan kecepatan tetap? 181. 182. 183. 184. 185. 186. 187. 188. 189. 190. 191. 192. 193. 194. 195. 196. 197. 198. 199. 9. Suatu saat, kecepatan jatuh benda dalam fluida akan konstan. Kondisi ini disebut sebagai 200. kecepatan terminal (terminal velocity). Perhatikan gambar berikut! 201. Sebuah tabung diisi dengan fluida bermassa jenis . Ke dalamnya dijatuhkan sebuah bola berjari-jari r (volume V = ) dan massa jenis . Karena …….. lebih besar daripada 202. benda
………, maka benda akan bergerak ke bawah. Gaya - gaya yang bekerja pada adalah
gaya
……………….,
gaya
……………………….,
…………………….. 203.
Gaya berat benda
= ……….. × ……… × ...……
dan
gaya
204.
Gaya angkat Archimedes
= ……….. × ……… × ……...
205.
Gaya Stokes
206. 207.
Kecepatan terminal dicapai ketika gaya ……….. sama dengan total gaya
= ……….. × ……… × ……...
………………. dan gaya ……………. Pernyataan ini dapat dinyatakan secara matematis, yaitu : 208. 209.
…………… = …………. + ..…………
210. 211. 212. 213. 214. 215. 216. 217. 218. 219. 220.
Substitusi persamaan (5), (6), dan (7), kita dapatkan: ................ = …………… + ………….. Dari persamaan di atas, kecepatan terminal v dapat dinyatakan sebagai v=
… ……………………… (5) ……………………
Substitusi nilai volume V = 4/3πr3 ke dalam persamaan (8), kita dapatkan
221. v=
… ……………………… …………………………… …………………………… = = …………………… … … … … … … … … … .. ………………………
222. LAMPIRAN 4. LEMBAR PENILAIAN 223. 1. Instrumen Penilaian Sikap 224. 225. JURNAL GURU MATA PELAJARAN 226. 227. Nama Satuan Pendidikan : SMAN 48 JAKARTA 228.
Tahun Pelajaran
: 2016 – 2017
229.
Kelas / Semester
: XI / Ganjil
230.
Mata Pelajaran
: Fisika
231. 232.
233.
234.
235.
236.
237.
238.
N
Wa
Na
Kej
But
Pos
Tin
k
m
a
i
i
d
t
a
d
r
t
a
i
k
u ,
i P
a
S
e
n
i
H
s
a
e
r
r
i
t a
k /
f L /
a
a n
N
j
P
e
u
e
g
t
r
a
D
i
t
T
i
l
i
a
d
a
f
n
i
k
g
k
u
239.
l 240.
241.
242.
243.
244.
245.
1 246.
247.
248.
249.
250.
251.
252.
/
p
g a
2
253.
254.
255.
256.
257.
258.
259.
3 260.
261.
262.
263.
264.
265.
266.
4 267. 268.
2. Instrumen Penilaian Pengetahuan, Tes Tulis Bentuk Uraian 269. 270. PENILAIAN PENGETAHUAN, TES TULIS BENTUK URAIAN 271. 272. Nama Satuan Pendidikan : SMAN 48 JAKARTA 273. Tahun Pelajaran : 2016 – 2017 274. Kelas / Semester : XI / Satu 275. Mata Pelajaran : Fisika 276. Topik : 277. Kompetensi Dasar : 278. 279. Indikator Soal 3.1.1 Menjelaskan hukum utama hidrostatis 3.1.2 Menjelaskan pengertian tekanan hidrostatis 3.1.3 Menyebutkan faktor-faktor yang menentukan besarnya tekanan hidrostatis 3.1.4 Menghitung besarnya tekanan hidrostatis 3.1.5 Menjelaskan bunyi Hukum Pascal 3.1.6 Merumuskan persamaan matematis Hukum Pascal 3.1.7 Dapat menyebutkan penerapan Hukum Pascal dalam kehidupan sehari-hari 3.1.8 Menjelaskan bunyi Hukum Archimedes 3.1.9 Merumuskan persamaan matematis Hukum Archimedes 3.1.10 Dapat menyebutkan penerapan Hukum Archimedes dalam kehidupan seharihari 3.1.11 Menjelaskan pengertian meniskus, gejala kapilaritas, viskositas dan hukum Stokes 3.1.12 Dapat menyebutkan penerapan meniskus, gejala kapilaritas, viskositas dan Hukum Stokes 280. 281. Soal 282. 283. Soal Uraian No 1. 284. Seekor ikan berada pada kedalaman 15 meter di bawah permukaan air.
285. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 , percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 dan tekanan udara luar 105 N/m, tentukan : a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan b) tekanan total yang dialami ikan 2.
286. Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!
Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat! 287. 288. No. 291. 1.
289.
Uraian Jawaban
290. S kor 292.
a) tekanan hidrostatis yang dialami ikan
b) tekanan total yang dialami ikan
293. 2.
295. 294. F1 = F F2 = Wbatu = (1000)(10) = 10000 N A1 : A2 = 1 : 250
296. J297. umlah 299.
skor maksimum
300.
Nilai=
298.
Jumlah Skor x 100 Jumlah skor maksimum 301.
302.
3. Instrumen Penilaian Keterampilan 303. 304. PENILAIAN KETERAMPILAN 305. 306. Nama Satuan Pendidikan : SMA Negeri 48 Jakarta 307. Tahun Pelajaran : 2016/2017 308. Kelas / Semester : XI / Ganjil 309. Mata Pelajaran : Fisika 310. Topik : Fluida Statis 311.
Kompetensi Dasar
:
312. 4.3. Merencanakan dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statis, berikut presentasi hasil dan makna fisisnya 29. Materi
: ………………………….
Kelompok : ………….. 30. Kelas
: …………………………. 35. P 34. P
e l a k s a n a a n
e r s i a p a n
32. 33. Nama
P e r c o b a a n
P e r c o b a a n
36. Ke
giat an Ak hir Per cob aan
38.
39.
40.
41.
42.
44.
45.
46.
47.
48.
50.
51.
52.
53.
54.
31.
37.
J
43. 49. 55.
313.
Lembar Pengamatan
314. 315. 316.
317.
No. 320. 1
321.
Keterampilan
Rubrik 318.
319.
Rubrik
yang dinilai
S
Persiapan
322.-
Alat- alat sudah tersedia, tertata
3
dengan
percobaan (menyiapkan alat
-
dan bahan)
rapih
sesuai
keperluannya Bahan-bahan/larutan
dengan untuk
percobaan sudah disiapkan di meja
331. 2
332.
Pelaksanaan
Percobaan
325.
praktikum Lembar kegiatan praktikum tersedia Menggunakan jas laboratorium 326. Ada 3 aspek yang
2
terpenuhi
329.
330.
1
terpenuhi
333.3
Memegang alat dengan benar Menambahkan air dan minyak pada
Ada
2
aspek
yang
-
bejana U Mengukur ketinggian masing-masing
-
zat cair Menghitung massa jenis minyak Mengulangi percobaan dengan mengganti jenis zat cair lain (oli,
-
spiritus, alcohol) Menghitung massa jenis zat cair
-
lainnya Membuat laporan hasil percobaan dikertas
-
polio
bergaris
dengan
berdiskusi kelompok Melakukan presentasi
hasil
percobaan dengan membandingkan massa jenis yang dihitung dengan literatur
342.
343.
Kegiatan akhir
praktikum
336.
337.
Ada 6 aspek yang
2
terpenuhi
340.
341.
1
terpenuhi
344.3 -
Membuang sampah pada tempatnya Merapihkan alat praktikum Mengembalikan alat ke tempat
347.
semula 348.
2
terpenuhi
351.
352.
1
terpenuhi
Ada 5 aspek yang
Ada 2 aspek yang
Ada 1 aspek yang
353. 354. 355.
Mengetahui,
356.
Guru Pamong Fisika
Jakarta, 27 Juli 2016
Guru PPL Fisika 357.
KIKA HERIATI, S.Pd
HAFSHAH 358.
NIP: 197701082008012020
NIM: 1301135018
JUWAIRIYAH
