desain pembelajaran fisika sma pada dua belas topik …

i

DESAIN PEMBELAJARAN FISIKA SMA

PADA DUA BELAS TOPIK PADA BIDANG MEKANIKA

DENGAN METODE DEMONSTRASI

DAN HASIL UJI COBANYA DI ASRAMA PUTRI ST ANGELA

SMA PANGUDI LUHUR SEDAYU

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh:

Thomas Enggar Dwi Prasetyo

NIM: 081424047

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN

ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii


iii


iv

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“Karena kasih karunia Allah aku adalah sebagaimana aku ada sekarang,

dan kasih karunia yang dianugerahkanNya kepadaku tidak sia-sia

(1 Kor. 15 : 10).”

Skripsi ini kupersembahkan untuk:

Tuhan Yesus Kristus & Bunda Maria

Bapak & Ibuku : Paulus Murtija & Maria Goreti Sri Marsi

Kakak & Adikku : Th. Nuri Endarwati N & M. Tri Nurcahyana

PakLikku : Sri Mujianto & keluarganya

Guru Fisika & Matematika SMAku dulu: Bapak Budi & Alm. Bapak Dwi, kalian akan

selalu menjadi inspirasi kehidupanku.

Dosen Pembimbing Skripsiku: Prof. Dr. Paul Suparno, S.J.

Semua Dosen Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Semua teman Pendidikan Fisika USD angkatan 2008.

Dan semua pembaca sekalian.


v


vi


vii

ABSTRAK

Desain Pembelajaran Fisika SMA Pada Dua Belas Topik

Pada Bidang Mekanika dengan Metode Demonstrasi

dan Hasil Uji Cobanya di Asrama Putri St Angela

SMA Pangudi Luhur Sedayu

Oleh:

Thomas Enggar Dwi Praseetyo

Desain ini berisikan dua belas topik modul pembelajaran fisika SMA pada

bidang mekanika dengan metode demonstrasi. Keduabelas topik itu adalah Gerak

Jatuh Bebas, Hukum I Newton, Hukum II Newton, Hukum III Newton, Gaya

Gesek, Gerak Melingkar, Gaya Sentripetal, Gerak Parabola, Usaha & Energi,

Tumbukan, Dinamika Rotasi, dan Kesetimbangan Benda Tegar.

Desain ini ditulis karena pengaruh dari pengalaman-pengalaman peneliti

pada pelajaran fisika selama ini yang cenderung diajarkan hitung-menghitung

saja. Penulisan desain ini bertujuan untuk menghasilkan desain pembelajaran

fisika SMA yang membuat siswa aktif belajar fisika sendiri yaitu dengan

menggunakan metode pembelajaran demonstrasi pada dua belas topik pada bidang

mekanika.

Dua belas topik modul demonstrasi pada desain ini telah diujicobakan di

Asrama Putri St. Angela SMA Pangudi Luhur Sedayu dengan sampel

penelitiannya yaitu sepuluh siswi Asrama St. Angela Sedayu. Hasil ujicoba dua

belas topik modul demonstrasi pada desain ini menunjukkan bahwa dua belas

topik modul demonstrasi ini sudah berjalan dengan lancar dan dua belas topik

modul demonstrasi ini dapat dipergunakan pada proses belajar mengajar pada

pelajaran fisika. Para siswa lebih senang jika pada pelajaran fisika diperbanyak

pembelajaran menggunakan metode demonstrasi.


viii

ABSTRACT

A High School Physics Teaching - Learning Design on Twelve Topics

of Mechanics with Demonstration Method and its Test Result

at Sedayu High School Pangudi Luhur St Angela's Girls Boarding

By:

Thomas Enggar Dwi Prasetyo

This thesis is a high school physics teaching - learning design on twelve

topics of mechanics with demonstration method. The twelve topics are Free Fall

Motion, Newton first Law, Newton Second Law, Newton Third Law, Frictional

Force, Circular Motion, Centripetal Force, Projectile Motion, Work & Energy,

Collision, Rotational Dynamics, and Equilibrium of Rigid Bodies.

This design was written because of the influence of the researcher

experience in physics lessons that were taught using mathematics only. The goal

of this design is to make a design that improves students active learning by using

demonstration method in twelve topics of mechanics.

The twelve topics of demonstration modules have been tested at Sedayu

High School Pangudi Luhur St. Angela's Girls Boarding with research samples ten

students. The test results show that this twelve topics of demonstration modules

work well and can be used in physics teaching and learning. The students were

happier if physics lessons used demonstration method.


ix

KATA PENGANTAR

Terimakasih dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, karena berkat dan

anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang

berjudul “DESAIN PEMBELAJARAN FISIKA SMA PADA DUA BELAS

TOPIK PADA BIDANG MEKANIKA DENGAN METODE DEMONSTRASI

DAN HASIL UJI COBANYA DI ASRAMA PUTRI ST ANGELA SMA

PANGUDI LUHUR SEDAYU”, dengan baik dan lancar. Skripsi ini disusun

sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi

Pendidikan Fisika di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Keberhasilan penulisan skripsi ini tidak terlepas dari berbagai pihak yang

telah membantu dan mendukung penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini

penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua

pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini, khususnya

kepada:

1. Prof. Dr. Paul Suparno, S.J., selaku Dosen Pembimbing skripsi yang telah

memberi masukan, bimbingan, saran dan kritik serta memberi dorongan dan

semangat untuk terus maju dan tidak menyerah.

2. Drs. A. Atmadi, M.Si., selaku Kaprodi Pendidikan Fisika Universitas Sanata

Dharma, yang telah banyak membantu serta memberi dorongan untuk

menyelesaikan skripsi.


x

3. Bapak Sugeng, Ibu Heni, dan Mas Arif, selaku petugas sekretariat JPMIPA

Universitas Sanata Dharma, yang telah banyak membantu selama ini,

sehingga skripsi ini semakin lancar untuk peneliti selesaikan.

4. Mas Agus dan Mas Made, selaku petugas ruang baca skripsi, yang telah

membantu bagaimana mencari dan melihat skripsi-skripsi kakak tingkat.

5. Semua Dosen dan karyawan khususnya di Jurusan Pendidikan Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, yang

telah membimbing dan membantu selama ini.

6. Suster Cornelia, H.K., selaku Kepala Asrama Putri St. Angela SMA

Pangudi Luhur Sedayu, yang telah memberi kesempatan kepada penulis

untuk melaksanakan ujicoba modul demonstrasi di Asrama Putri St. Angela

SMA Pangudi Luhur Sedayu.

7. Siswi-siswi di Asrama Putri St. Angela SMA Pangudi Luhur Sedayu, kelas

XI IPA 1 (Anas, Agatha, Dea, Hesty, Messa, Vero) dan siswi-siswi kelas X

(Hilaria, Paula, Tika, dan Vita), yang telah mau meluangkan waktunya

untuk menjadi sampel ujicoba modul demonstrasi ini. Tanpa kalian modul

demonstrasi ini tidak akan lengkap.

8. Bapakku Paulus Murtija dan Ibuku MG. Sri Marsi, yang telah banyak

membantuku dalam berbagai macam hal. Terimakasih telah mau

mendidikku selama ini dan terimakasih untuk ibukku yang sudah mau

menjadi artis bersama dengan adikku dalam video “melempar bola sambil

naik motor.”


xi

9. Kakakku Theresia Nuri Endarwati Ningsih dan adikku Martinus Tri

Nurcahyana, yang telah banyak membantu selama membuat video

pembelajaran modul demonstrasi.

10. PakLikku Sri Mujianto dan keluarganya, yang selalu memberi bantuan,

dukungan, masukan, dan memberi semangat untuk tidak pernah menyerah.

11. Sahabatku Onto Kisworo dan sekali lagi adikku Martinus Tri Nurcahyana,

yang telah menemani dan membantu mengambil video dan foto saat ujicoba

modul demonstrasi di Asrama Putri St. Angela SMA Pangudi Luhur

Sedayu.

12. Sahabat dan teman seperjuangan Frater Radja & Frater Silva, yang telah

meminjamkan kamera digitalnya sehingga foto-foto dan video-video

kenangan selama penyusunan skripsi dan ujicoba modul demonstrasi dapat

diabadikan. “Maaf ya aku pinjam kameranya lama banget.” Frater Radja

terimakasih untuk motivasinya, “kita pasti bisa mas!.”

13. Sahabatku Leo, yang telah banyak memberi dukungan, motivasi, masukkan,

dan terimakasih buat tumpangan kosnya selama jam kuliah kosong sehingga

saya bisa sejenak membaringkan tubuh sebelum kembali mengikuti kuliah.

14. Teman-teman dan sahabat-sahabatku: Onto, Salib, Yuni, Frater Radja,

Frater Silva, Suster Renata, Leo, Martina, Mita, Katrin, dan Ana.

Terimakasih atas semua kenangan dan persahabatan kita selama kuliah ini.

Sampai berjumpa lagi saat kita semua menjadi guru nanti! Atau apa pun

pekerjaan kita nanti!


xii

15. Teman-teman seperjuangan dan sesama Dosen Pembimbing skripsi: Ganda,

Paul, Efraim, Frater Silva, Frater Raja, Suster Renata, Martina, dan Sinta.

Terimakasih buat sharing-sharingnya, motivasi, dan dukungannya. “Masih

ingat saat kita menuggu Dosen Pembimbing bareng-bareng?, itu adalah

salah satu yang menyenangkan dan takkan terlupakan!”

16. Teman-teman Pendidikan Fisika angkatan 2008, terimakasih buat

persahabatnya. Sukses buat kita semua.

17. Teman dan sahabat kecilku yang sekarang menjadi calon Romo, Frater

Wahyu. Terimakasih atas motivasinya, “Nggar awak dhewe le mlebu kuliah

bareng lho!.”

18. Teman-temanku di OMK St. Maria & St. Yosef Kleben. Terimakasih untuk

semua pengalamannya, Tuhan memberkati.

19. Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah

memberi dukungan dan doa sehingga skripsi ini akhirnya selesai. Tuhan

memberkati kalian semua.

Akhirnya penulis sadar bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna,

untuk itu penulis sangat berterimakasih dengan senang hati bila ada saran dan

kritik yang membangun supaya skripsi ini semakin baik. Semoga tulisan yang

masih jauh dari sempurna ini dapat bermanfaat bagi perkembangan dunia

pendidikan di Indonesia dan di Dunia.

Yogyakarta, 31 Mei 2013

Penulis


xiii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................iii

HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ......................... vi

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ...................................................................................................viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xx

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xxi

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1

A. LATAR BELAKANG ........................................................................... 1

B. PERUMUSAN MASALAH .................................................................. 4

C. TUJUAN PENULISAN ......................................................................... 4

D. MANFAAT PENULISAN .................................................................... 4

BAB II. LANDASAN TEORI ....................................................................... 6

A. METODE PEMBELAJARAN DEMONSTRASI ................................ 6

1. Pengertian Metode Demonstrasi Secara Umum ......................... 6


xiv

2. Metode Demonstrasi pada Pelajaran Fisika................................ 6

3. Proses Pembelajaran Demonstrasi yang Ideal ............................ 7

4. Syarat-syarat Pelaksanaan Metode Demonstrasi ........................ 9

5. Kelebihan dan Kekurangan Metode Demonstrasi ..................... 15

6. Beberapa Studi Tentang Demonstrasi ....................................... 16

7. Model Demonstrasi yang Akan Dibuat ..................................... 25

B. MEKANIKA ......................................................................................... 26

C. DUA BELAS TOPIK PADA BIDANG MEKANIKA

YANG DIRENCANAKAN DALAM DESAIN

PEMBELAJARAN ............................................................................... 27

BAB III. MODUL DEMONSTRASI ........................................................... 30

A. GERAK JATUH BEBAS ..................................................................... 31

1. Tujuan ........................................................................................ 31

2. Landasan Teori .......................................................................... 31

3. Alat-alat Demonstrasi yang Dipakai.......................................... 32

4. Proses Demonstrasi ................................................................... 33

5. Urutan Kegiatan Pembelajaran .................................................. 33

6. Pertanyaan/ Persoalan ................................................................ 35

7. Kunci Konsep Fisikanya ............................................................ 35

8. Uji Modul Demonstrasi ............................................................. 36

B. HUKUM I NEWTON ........................................................................... 39

1. Tujuan ........................................................................................ 39

2. Landasan Teori .......................................................................... 39


xv







C. HUKUM II NEWTON ......................................................................... 48

1. Tujuan ........................................................................................ 48

2. Landasan Teori .......................................................................... 48







D. HUKUM III NEWTON ........................................................................ 57

1. Tujuan ........................................................................................ 57

2. Landasan Teori .......................................................................... 57







xvi


E. GAYA GESEK ..................................................................................... 65

1. Tujuan ........................................................................................ 65

2. Landasan Teori .......................................................................... 65







F. GERAK MELINGKAR ........................................................................ 75

1. Tujuan ........................................................................................ 75

2. Landasan Teori .......................................................................... 75







G. GAYA SENTRIPETAL ....................................................................... 84

1. Tujuan ........................................................................................ 84

2. Landasan Teori .......................................................................... 84



xvii






H. GERAK PARABOLA .......................................................................... 98

1. Tujuan ........................................................................................ 98

2. Landasan Teori .......................................................................... 98

3. Alat-alat Demonstrasi yang Dipakai......................................... 100

4. Proses Demonstrasi .................................................................. 100

5. Urutan Kegiatan Pembelajaran ................................................. 101

6. Pertanyaan/ Persoalan ............................................................... 105

7. Kunci Konsep Fisikanya ........................................................... 105

8. Uji Modul Demonstrasi ............................................................ 107

I. USAHA & ENERGI ............................................................................. 110

1. Tujuan ....................................................................................... 110

2. Landasan Teori ......................................................................... 111








xviii

J. TUMBUKAN ....................................................................................... 121

1. Tujuan ....................................................................................... 121

2. Landasan Teori ......................................................................... 121







K. DINAMIKA ROTASI ......................................................................... 134

1. Tujuan ....................................................................................... 134

2. Landasan Teori ......................................................................... 135







L. KESETIMBANGAN BENDA TEGARA ........................................... 147

1. Tujuan ....................................................................................... 147

2. Landasan Teori ......................................................................... 148




xix





BAB IV. PENUTUP .................................................................................... 159

A. KESIMPULAN ................................................................................... 159

B. SARAN ................................................................................................ 160

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 161

LAMPIRAN .................................................................................................. 163


xx

DAFTAR LAMPIRAN

Nama Lampiran Halaman

Lampiran 1. Surat Ijin Penelitian .................................................................. 164

Lampiran 2. Surat Keterangan Sudah Penelitian .......................................... 165

Lampiran 3. Lembar Kuisioner Penelitian .................................................... 166

Lampiran 4. Lembar Jawaban Kuisioner Siswa ............................................ 167

Lampiran 5. Lembar Pekerjaan Siswa Selama Penelitian ............................. 168

Lampiran 6. Foto-foto Selama Penelitian Skripsi ......................................... 169

Lampiran 7. Video Contoh Pembelajaran dengan Modul Demonstrasi ....... 172


xxi

DAFTAR GAMBAR

Nama Gambar Halaman

Gambar 2.1. Demonstrasi Dua Jari pada Sebuah Tongkat............................. 17

Gambar 2.2. Demonstrasi Tongkat dan Satu Jari yang Diberi Minyak ......... 17

Gambar 2.3. Demonstrasi Salah Satu Ujung Tongkat yang Diberi Beban .... 18

Gambar 2.4. Demonstrasi dengan Tongkat dengan Posisi Miring ................ 18

Gambar 2.5. Demonstrasi dengan Tongkat yang Salah Satu Ujungnya

Dibuat Tetap ............................................................................... 18

Gambar 2.6. Demonstrasi dengan Papan/ Meja yang Bagian Atasnya

Terdapat Benda-Benda ............................................................... 19

Gambar 2.7. Demonstrasi Osilasi dari Tongkat pada Dua Poros ................... 19

Gambar 2.8. Alat-alat dalam Demonstrasi Momentum dan Energi

Kinetik Total Selama Tumbukan ............................................... 20

Gambar 2.9. Grafik Energi Kinetik Kedua Benda Sebelum dan Sesudah

Tumbukan yang Dibaca Oleh Komputer ................................... 21

Gambar 2.10. Grafik Momentum Sebelum dan Sesudah Tumbukan ............ 22

Gambar 2.11. Alat-alat dalam Demonstrasi Hukum III Newton Dramatis.... 23

Gambar 2.12. Proses Demonstrasi Hukum III Newton Dramatis .................. 24

Gambar 2.13. Penjelasan Konsep Demonstrasi Hukum III Newton

Dramatis ..................................................................................... 25

Gambar 3.1. Alat-alat Demonstrasi Gerak Jatuh Bebas ................................. 32

Gambar 3.2. Alat-alat Demonstrasi Hukum I Newton ................................... 40


xxii

Gambar 3.3. Alat-alat Demonstrasi Hukum II Newton ................................. 50

Gambar 3.4. Sketsa Masalah Gaya-gaya pada Suatu Benda di Lantai

dan di Papan miring.................................................................... 54

Gambar 3.5. Alat-alat Demonstrasi Hukum III Newton ................................ 58

Gambar 3.6. Alat-alat Demonstrasi Gaya Gesek ........................................... 67

Gambar 3.7. Alat-alat Demonstrasi Gerak Melingkar ................................... 77

Gambar 3.8. Alat-alat Demonstrasi Gaya Sentripetal .................................... 86

Gambar 3.9. Sketsa Masalah Tali yang Diikat dengan Beban (Bola) ............ 91

Gambar 3.10. Sketsa Masalah Ember Diisi Bola Kemudian Diputar ............ 95

Gambar 3.11. Alat-alat Demonstrasi Gerak Parabola ................................... 100

Gambar 3.12. Alat-alat Demonstrasi Usaha & Energi .................................. 113

Gambar 3.13. Sketsa Masalah Perubahan Energi Pada Bola

yang Dilempar ........................................................................... 117

Gambar 3.14. Alat-alat Demonstrasi Tumbukan .......................................... 123

Gambar 3.15. Alat-alat Demonstrasi Dinamika Rotasi ................................. 136

Gambar 3.16. Alat-alat Demonstrasi Kesetimbangan Benda Tegar ............. 150

Gambar 3.17. Sketsa Masalah Kaleng Kosong Diletakkan Miring .............. 154

Gambar 3.18. Sketsa Masalah Kaleng Diisi Air Diletakkan Miring............ 155


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dari pengalaman saat Program Pengalaman Lapangan (PPL) di SMA pada

semester VII yang lalu, peneliti benar-benar merasakan secara langsung

bagaimana pembelajaran fisika yang sebenarnya di salah satu sekolah.

Memang kondisi dan situasi pembelajaran saat PPL tidak ada bedanya seperti

yang peneliti rasakan dulu saat masih SMA. Kebanyakan dalam pelajaran

fisika tersebut hanya diajarkan bagaimana mengerjakan soal-soal fisika dan

mencatat rumus-rumus. Bahkan ada satu pengalaman yang menarik saat PPL

yaitu, ada seorang siswa yang menuliskan suatu kesan dan sarannya terhadap

pelajaran fisika begini,“Saya lebih suka dikasih rumus, terus latihan terus tiap

hari. Kalo denger ceramah ntar aku bosen, kalo demonstrasi ntar gak tau cara

mengaplikasikannya. Pokoknya latihan!.” Dari tulisan itu dapat disimpulkan

bahwa kebanyakan siswa di sekolah hanya diajarkan untuk latihan soal-soal

saat pelajaran fisika, lebih-lebih sekarang ini pelajaran fisika dimasukkan

dalam ujian nasional.

Unsur yang terpenting dalam pembelajaran yang baik adalah (1) siswa

yang belajar, (2) guru yang mengajar, (3) bahan pelajaran, dan (4) hubungan

antara guru dan siswa. Dalam belajar fisika yang terpenting adalah siswa yang

aktif belajar fisika. Maka semua usaha guru harus diarahkan untuk membantu

dan mendorong agar siswa mau mempelajari fisika sendiri. Dari pihak guru


2

diharapkan menguasai bahan yang mau diajarkan, mengerti keadaan siswa

sehingga dapat mengajar sesuai dengan keadaan dan perkembangan siswa,

dapat menyusun bahan sehingga mudah ditangkap siswa (Suparno, 2007: 2).

Dari penyataan di atas yang terpenting dalam pelajaran fisika adalah siswa

yang aktif belajar sendiri tentang fisika dan guru hanya berperan sebagai

pemandu yang akan mengarahkan. Berawal dari pernyataan itu juga peneliti

ingin membuat suatu desain pembelajaran fisika menggunakan suatu metode

pembelajaran fisika yang menarik dan membuat siswa aktif belajar sendiri.

Sebenarnya metode pembelajaran fisika yang menarik dan membuat siswa

aktif belajar sendiri, sangat banyak. Tetapi dari sekian banyak metode

pembelajaran fisika itu, peneliti memilih menggunakan metode demonstrasi

dalam desain pembelajaran ini. Adapun beberapa alasan peneliti memilih

metode demonstrasi tersebut yaitu:

1. Belum banyak ditemui yang menggunakan satu macam metode

pembelajaran dalam satu desain pembelajaran, khususnya metode

demonstrasi.

2. Peneliti ingin mengajar disertai dengan praktek/praktikum dan permainan

yang menarik tetapi praktikumnya dan permainannya tidak perlu rumit-

rumit dan panjang-panjang. Jadi, dengan memilih metode demonstrasi ini

peneliti dapat mengajar disertai praktikum yang singkat tetapi jelas dan

tepat sasaran.

3. Jika dibandingkan dengan menggunakan metode pembelajaran dengan

simulasi komputer, metode demonstrasi lebih mengajak siswa tidak


3

hanya memperhatikan saja tetapi juga mengalami dan mempraktekan

langsung.

Desain pembelajaran dengan menggunakan metode demonstrasi ini oleh

peneliti nanti diterapkan pada dua belas topik pada bidang mekanika di SMA.

Sebenarnya peneliti pun ingin menerapkan desain pembelajaran tersebut dalam

semua topik di SMA, tetapi karena keterbatasan waktu dari peneliti dan saran

dari Dosen Pembimbing maka, akhirnya peneliti memutuskan untuk memilih

dua belas topik pada bidang mekanika saja. Ada pun beberapa alasan lain

mengapa peneliti memilih dua belas topik pada bidang mekanika di SMA

dalam desain pembelajaran ini:

1. Supaya peneliti membuat desain pembelajaran sehingga dapat lebih siap

mengajar. Keterkaitan mekanika dengan hal tersebut adalah mekanika

adalah ilmu dasar dari fisika, jadi dengan membuat desain pembelajaran

pada dua belas topik pada bidang mekanika ini peneliti akan semakin

paham dan siap mengajar fisika.

2. Saat masih SMA peneliti mulai menyukai pelajaran fisika di kelas XI dan

kelas XII. Jadi, peneliti kurang memahami materi fisika pada bidang

mekanika. Hal ini pun kemudian menjadi kendala saat peneliti mulai

terjun mengajar. Melalui desain pembelajaran pada dua belas topik pada

bidang mekanika ini diharapkan peneliti akan semakin memahami

mekanika sehingga nantinya membuat peneliti siap untuk mengajar.


4

Melalui penggunaaan metode demonstrasi dalam pelajaran fisika ini

diharapkan nantinya pelajaran fisika lebih hidup, menyenangkan, dan lebih

mengajak siswa untuk aktif berpikir dan belajar sendiri tentang fisika serta

pelajaran fisika nantinya tidak hanya pelajaran yang sekedar latihan soal-soal.

B. Perumusan Masalah

Masalah utama yang ingin peneliti bahas dalam tulisan ini, yaitu bagaimana

membuat desain pembelajaran fisika SMA pada dua belas topik pada bidang

Mekanika dengan menggunakan metode pembelajaran demonstrasi yang bisa

membuat siswa aktif belajar fisika sendiri.

C. Tujuan Penulisan

Sesuai dengan perumusan masalah di atas tujuan penelitian ini adalah

menghasilkan desain pembelajaran fisika SMA yang membuat siswa aktif

belajar fisika sendiri yaitu dengan menggunakan metode pembelajaran

demonstrasi pada dua belas topik pada bidang mekanika.

D. Manfaat Penulisan

Manfaat yang dapat diambil melalui penulisan ini, antara lain:

1. Bagi guru: dapat digunakan untuk mengajar mata pelajaran fisika

khususnya yang ingin mengajar pelajaran fisika dengan metode

demonstrasi.


5

2. Bagi mahasiswa calon guru: dapat digunakan sebagai contoh ataupun

acuan merancang suatu pembelajaran yang mengutamakan keaktifan

siswa untuk berpikir sendiri melalui metode demonstrasi.

3. Bagi peneliti sendiri: dapat digunakan sebagai bahan rancangan

pembelajaran jika mengajar nanti sehingga dapat lebih siap untuk

mengajar di kelas.


6

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Metode Pembelajaran Demonstrasi

1. Pengertian Metode Demonstrasi Secara Umum

Metode demonstrasi adalah cara penyajian pelajaran dengan

meragakan atau mempertunjukkan kepada siswa suatu proses, situasi, atau

benda tertentu yang sedang dipelajari, baik sebenarnya ataupun tiruan,

yang sering disertai dengan penjelasan lisan. Dengan metode demonstrasi,

proses penerimaan siswa terhadap pelajaran akan lebih berkesan secara

mendalam, sehingga membentuk pengertian dengan baik dan sempurna.

Juga siswa dapat mengamati dan memperhatikan apa yang diperlihatkan

selama pelajaran berlangsung. Metode demontrasi baik digunakan untuk

mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang hal-hal yang berhubungan

dengan proses mengatur sesuatu, proses membuat sesuatu, proses

bekerjanya sesuatu, proses mengerjakan atau menggunakannya,

komponen-komponen yang membentuk sesuatu, membandingkan suatu

cara dengan cara lain, dan untuk mengetahui atau melihat kebenaran

sesuatu (Djamarah, 2010: 90-91).

2. Metode Demonstrasi pada Pelajaran Fisika

Demonstrasi berasal dari kata demonstration yang berarti

pertunjukan. Maka model pembelajaran dengan demonstrasi diartikan

sebagai model mengajar dengan pendekatan visual agar siswa dapat


7

mengamati proses, informasi, peristiwa, alat dalam pelajaran fisika.

Tujuannya sangat jelas agar siswa lebih memahami bahan yang diajarkan

lewat suatu kenyataan yang dapat diamati sehingga mudah mengerti.

Siswa lewat demonstrasi dapat mengamati sesuatu yang nyata dan

bagaimana cara bekerjanya proses tersebut.

Model demonstrasi ini dapat bersifat konstruktivis bila dalam

demonstrasi guru tidak hanya menunjukkan proses ataupun alatnya, tetapi

disertai banyak pertanyaan yang mengajak siswa berpikir dan menjawab

persoalan yang diajukan. Maka demonstrasi yang baik selalu diawali

dengan pertanyaan-pertanyaan dari guru, sehingga siswa berpikir dan

membuat hipotesis ataupun ide awal. Setelah itu baru guru menunjukkan

demonstrasinya dan siswa dapat mengamati apakah yang mereka pikirkan

dan jawabkan itu sama dengan yang mereka amati. Selama proses

demonstrasi dan juga pada akhir, guru tetap dapat terus mengajukan

pertanyaan kepada siswa. Dengan pertanyaan itulah, siswa dibantu terus

mengembangkan gagasan mereka dan aktif berpikir. Dengan demikian,

siswa bukan hanya melihat, tetapi aktif memikirkan, mengolah proses itu

dalam pikirannya, dan mengambil kesimpulan. Bila selama demonstrasi

hanya guru yang aktif maka dapat terjadi siswa menjadi pasif dan tidak

belajar secara konstruktivitis (Suparno, 2007: 142-143).

3. Proses Pembelajaran Demonstrasi yang Ideal

Pembelajaran dengan metode demonstrasi yang ideal adalah

pembelajaran menggunakan metode demonstrasi yang berjalan dengan


8

baik sesuai dengan yang direncanakan dan sungguh dapat membantu siswa

mengerti. Menurut Suparno (2007: 143-144) agar demonstrasi sungguh

berjalan dengan baik sesuai dengan yang direncanakan dan sungguh dapat

membantu siswa mengerti, perlulah guru mempersiapkan apa yang mau

didemonstrasikan, peralatannya, dan juga kesiapan menyajikannya.

Beberapa catatan berikut sangat berguna bagi guru:

a. Guru mengidentifikasi konsep atau prinsip fisika yang mau diajarkan.

Lalu membuat design demonstrasi macam apa yang akan digunakan

untuk menjelaskan prinsip di atas.

b. Bila prinsip yang mau dijelaskan panjang, sebaiknya dipotong-potong

menjadi lebih pendek dan kecil sehingga mudah dijelaskan. Kadang

demonstrasinya perlu per bagian.

c. Rencanakan agar siswa sungguh terlibat dalam proses demonstrasi,

bukan hanya sebaagai pengamat saja. Misalnya siswa diminta maju ke

depan dan mengukur sendiri.

d. Rencanakan peralatan yang digunakan secara teliti. Bila kelas kita

luas, maka peralatan demonstrasi sebaiknya dipilih yang besar

sehingga dapat nampak dari belakang.

e. Cobalah peralatan demonstrasi itu sebelum pelajaran di mulai,

sehingga guru siap dan tidak grogi dalam pelajaran sesungguhnya

karena alat tidak jalan.

f. Pertanyaan-pertanyaan untuk siswa perlu dipersiapkan agar terarah.


9

g. Ada baiknya dalam demonstrasi sendiri tidak terlalu lamban sehingga

siswa menjadi bosan; juga tidak terlalu cepat sehingga siswa tidak

mengerti apa-apa. Di sini guru diharapkan mengerti situasi siswa.

4. Syarat-syarat Pelaksanaan Metode Demonstrasi

Menurut Djajadisastra (1981: 96), agar metode demonstrasi dapat

dilaksanakan dengan sebaik-baiknya, harus memperhatikan syarat-syarat

antara lain:

a. Menetapkan tujuan demonstrasi. Penetapan tujuan ini benar-benar

harus diperhatikan karena tanpa tujuan yang jelas pelaksanaan metode

demonstrasi hanya akan merupakan pemborosan waktu, materi, dan

tenaga saja. Dari penetapan tujuan dapat diketahui kecakapan apa

yang diharapkan akan dimiliki murid setelah suatu demonstasi selesai

dilakukan.

b. Guru harus mempersiapkan diri sebaik-baiknya. Ia tidak boleh

berpendirian “bagaimana nanti” atau “bagaimana besok saja.” Dialah

yang akan menjelmakan metode dan mempertunjukkan atau

menjelaskan obyek atau hal-hal yang harus diketahui dan dimiliki

murid. Ia tidak boleh ragu-ragu dan melupakan sesuatu yang

seharusnya disajikan kepada murid. Apalagi membuat kesalahan pada

waktu demonstrasi. Hal itu berarti bahwa guru harus mempersiapkan

diri baik secara teoritis maupun praktis. Jika ada alat peraga yang akan

dijelaskan maka ia harus mengetahui betul-betul seluk beluk alat

peraga tersebut. Ia pun harus dapat menjelaskannya menurut


10

sistematika yang tepat, mana yang harus dijelaskan terlebih dahulu

dan mana yang kemudian. Apalagi bila alat peraga itu harus

dipertunjukkan denganmula-mula membongkarnya dan kemudian

memasangnya kembali. Oleh karena itu, sebelum guru

mendemonstrasikan sesuatu ia harus mempelajari teorinya dan

berlatih mempraktekkannya sendiri terlebih dahulu.

c. Mempersiapkan alat-alat peraga yang akan dipergunakan pada waktu

demonstrasi. Alat-alat peraga ini mungkin benda-benda yang

sebenarnya, mungkin tiruannya, potretnya atau gambar bagannya.

Penempatan alat peraga di depan harus pula diatur agar tidak

mengganggu ketertiban maupun urut-urutan penyajian pada waktu

demonstrasi dilakukan. Ini harus sesuai dengan langkah-langkah

demonstrasi yang akan dilakukan.

d. Mempersiapkan tempat di mana demonstrasi akan dilaksanakan.

Tempat di mana guru akan mendemonstrasikan sesuatu harus

dipersiapkan dengan memperhitungkan tempat di mana murid-murid

akan berdiri atau duduk saja dibangkunya masing-masing danberapa

banyaknya murid di kelas itu. Apakah dengan cara duduk saja di

bangku masing-masing semua murid akan dapat melihat apa yang

ditunjukkan guru? Apakah jika murid-murid mengelilingi guru baik

sambil duduk maupun sambil berdiri akan akan dapat melihat dengan

jelas apa yang sedang didemonstrasikan guru? Apakah murid-murid

tidak akan berdesak-desak sehingga mungkin membahayakan diri


11

mereka atau mungkin dapat merusak benda-benda yang dipergunakan

dalam demonstrasi? Tidakkah ruangan kelas terlampau gelap? Apakah

dinding kelas memiliki lubang-lubang udara dan jendela-jendela yang

cukup bagi pergantian udara pada waktu demonstrasi dilakukan? Hal

ini pun harus diperhatikan jika apa yang didemonstrasikan akan

mengeluarkan asap atau bau-bauan laiinya yang dibutuhkan oleh

reaksi-reaksi zat-zat kimia. Udara di dalam kelas harus selalu dijaga

agar tetap bersih.

e. Seperti sama halnya dengan metode-metode mengajar yang lainnya,

metode demonstrasi pun harus membagi-bagi waktu yang disediakan

itu untuk penjelasan-penjelasan teoritis, menjelaskan obyek yang

didemonstrasikan dan menarik kesimpulan atau inti atau prinsip-

prinsip dari hal-hal yang telah dipertunjukkan tadi. Jika waktu yang

disediakan adalah Sembilan puluh menit maka kira-kira sepuluh menit

teoritis termasuk penjelasan mengenai tujuan demonstrasi, lima puluh

menit untuk demonstrasi dan kira-kira tiga puluh menit lagi untuk

menarik kesimpulan-kesimpulan. Waktu yang diberikan untuk

demonstrasi harus terbanyak jatahnya karena metode demonstrasi

memang bermaksud agar agar murid-murid dapat memperoleh

kesempatan untuk belajar langsung dari pengamatan terhadap

obyeknya. Oleh karena itu murid-murid harus diberikan cukup waktu

untuk supaya dapat melakukan pangamatan dengan cermat, teliti, dan

berkali-kali sehingga benar-benar memahami prinsip-prinsip dari


12

obyek yang didemonstrasikan. Walaupun demikian, pembagian jatah

waktu ini bergantung pula pada jenis kegiatan atau obyek yang akan

didemonstrasikan. Misalnya dalam pelajaran olahraga, guru cukup

memberikan cara loncat tinggi beberapa kali dan selanjutnya

memperhatikan bagaimana murid-murid melakukannya. Dengan

demikian memperhitungkan waktu yang diperlukan bagi pelaksanaan

suatu demonstrasi dalam metode demonstrasi sangat penting agar

mengajar itu berhasil.

f. Jangan mendemonstrasikan sekaligus terlalu banyak hal atau obyek

karena cara semacam itu hanya akan mengacaukan tanggapan-

tanggapan murid mengenai benda-benda yang diamatinya. Demikian

pula bila obyek yang akan dipertunjukkan dan dijelaskan itu terlalu

kompleks atau rumit. Dalam keadaan seperti itu sebaiknya selalu

dibantu dengan bagan obyek yang disederhanakan agar murid-murid

dapat memperoleh gambaran yang lebih jelas mengenai obyek yang

sedang diamati. Bagan-bagan yang dibuat mungkin berupa

penampang-penampang lintang atau membujur yang harus dapat

memperjelas apa yang sedang didemonstrasikan. Dalam hal ini papan

tulis merupakan alat bantu bagi guru untuk memperjelas apa yang

sedang didemonstrasikan dengan menggambarkan bagian-bagian yang

harus dijelaskan itu pada papan tulis. Papan tulis dapat pula digunakan

untuk menempelkan gambar-gambar yang sudah disediakan dengan

menggunakan paku payung. Cara seperti ini akan lebih menghemat


13

waktu daripada dengan cara menggambarkan sendiri pada waktu

demonstrasi delakukan. Harus selalu diingat bahwa suatu demonstrasi

diadakan guna memperjelas sesuatu yang tidak dapat

dijelaskandengankata-kata. Oleh karena itu janganlah

mendemonstrasikan terlalu banyak hal atau obyek sekaligus.

g. Suatu demonstrasi tidak selalu harus dilakukan oleh guru saja. Murid-

murid sendiripun harus diberikan banyak kesempatan unutk

melakukan demonstasi. Dalam hal ini, guru dapat mempertimbangkan

sendiri apa yang dapat diserahkan kepada murid untuk

mendemonstrasikan sesuatu dan yang bagaimana yang harus

dilakukan sendiri oleh guru. Misalnya, murid dapat diminta untuk

mendemonstrasikan bagaimana gerak-gerik mengintip pada waktu

menerangkan pengertian “mengintip”, bagaimana gerak mata pada

melirik untuk menerangkan pengertian kata “melirik.” Tetapi pada

waktu akan mendemonstrasikan bagaimana susunan bunga Kembang

Sepatu, maka guru itu sendirilah yang harus memperlihatkan

bagaimana melakukan pemotongan untuk memperoleh penampang

memanjang dari bunga tersebut. Kemudian guru menerangkan yang

mana bagian-bagian dari bunga itu.

h. Pada waktu guru mendemonstrasikan sesuatu, murid-murid harus

betul-betul memperhatikan hal-hal yang sedang dijelaskan guru.

Tetapi itu tidak berarti bahwa murid-murid harus diam saja. Ajakan

murid-murid untuk mau menanyakan apa yang kurang dimengerti dari


14

segala yang sedang dipertunjukkan itu. Berikanlah sebanyak-

banyaknya kesempatan untuk bertanya kepada murid-murid sehingga

mereka puas dan memahami apa yang sedang atau telah mereka amati.

Tanya-jawab yang terjadi pada waktu demonstrasi dilakukan tidak

usah menjadikan guru ketakutan akan kehabisan waktu untuk

menerangkan obyek yang sedang diperlihatkan. Demonstrasi memang

diadakan dengan maksud agar murid dapat mempelajari sesuatu

langsung dengan mengamati sendiri obyeknya. Jadi, bila ada hal-hal

yang dipahami oleh murid-murid, sudah seharusnya bahwa hal itu

segera mereka tanyakan pada saat itu juga. Kesempatan bertanya

harus diberikan dan keberanian bertanya harus tetap dipupuk dan

dikembangkan demi kemajuan pelajaran murid-murid. Sesuatu yang

disajikan dengan metode demonstrasi tentu sudah jelas bagi guru

tetapi masih gelap bagi murid-murid. Adalah tugas guru untuk

menerangkan kepada murid dengan cara yang sebaik-baiknya,

sehingga pada akhir pelajaran, sesuatu yang didemonstasikan menjadi

jelas dan dipahami oleh murid. Untuk dapat mencapai tujuan itu, guru

harus mau memberikan kepada murid untuk bertanya. Sebab,

bagaimana guru dapat mengetahui bahwa murid-murid sudah

memahaminya bila murid-murid tidak meyatakan pendapatnya.

Dengan demikian, tanya jawab pada saat demonstrasi dilakukan tetap

diperlukan untuk menilai sampai di mana murid-murid mengerti hal-

hal yang sedang atau telah dipertunjukkan guru.


15

i. Guru tidak boleh segan atau malas untuk menyajikan suatu pelajaran

dengan menggunakan metode demonstrasi. Sifat malas inilah yang

merupakan penghalang bagi suksesnya mengajar dari seorang guru.

Guru harus sadar bahwa perkembangan jiwa murid, terutama di

sekolah dasar dan lebih-lebih di kelas-kelas rendahan, belumlah

berkembang dengan sempurna. Kemampuan berpikir murid masih

harus dibantu dengan alat-alat peraga. Kemampuan berpikir secara

abstrak masih dalam perkembangan. Tanpa bantuan alat-alat peraga

yang dipergunakan pada waktu demonstrasi, atau tanpa diragakan,

pengertian tentang sesuatu obyek atau perbuatan tidak akan terbentuk

dalam jiwa anak dengan jelas. Oleh karena itu guru tudak boleh segan-

segan untuk meragakan sesuatu baik dengan benda aslinya, tiruannya

atau melalui yang hendak diterangkan. Metode demonstrasi membantu

mencegah terjadinya verbalisme, yaitu hanya tahu-kata tetapi tidak

memiliki pengertian tentang apa yang dikatakan.

5. Kelebihan dan Kekurangan Metode Demonstrasi

Menurut Djamarah (2010: 91), metode demonstrasi memiliki kelebihan

dan kekurangannya, yaitu:

a. Kelebihan metode demonstrasi

1) Dapat membuat pengajaran menjadi lebih jelas dan lebih konkret,

sehingga menghindari verbalisme (pemahaman secara kata-kata

atau kalimat).

2) Siswa lebih mudah memahami apa yang dipelajari.


16

3) Proses pengajaran lebih menarik.

4) Siswa dirangsang untuk aktif mengamati, menyesuaikan antara

teori dengan kenyataan, dan mencoba melakukannya sendiri.

b. Kekurangan metode demonstrasi

1) Metode ini memerlukan keterampilan guru secara khusus, karena

tanpa ditunjang dengan hal itu, pelaksanaan demonstrasi akan

tidak efektif.

2) Fasilitas seperti peralatan, tempat, dan biaya yang memadai tidak

selalu tersedia dengan baik.

3) Demonstrasi memerlukan kesiapan dan perencanaan yang matang

di samping memerlukan waktu yang cukup panjang, yang

mungkin terpaksa mengambil waktu atau jam pelajaran lain.

6. Beberapa Studi Tentang Demonstrasi

Ada beberapa artikel yang diambil dari jurnal the physics teacher yang

berisi tentang pembelajaran fisika dengan menggunakan metode

demonstrasi. Dari artikel-artikel di jurnal tersebut, peneliti memilih tiga

artikel yaitu:

a. Mencari lokasi pusat massa: gaya normal dan gaya gesek

b. Demonstrasi momentum dan energi kinetik total selama tumbukan

c. Demonstrasi hukum III Newton dramatis


17

Ketiga artikel tersebut akan dijelaskan lebih lanjut di bawah ini:

a. Mencari lokasi pusat massa: gaya normal dan gaya gesek

Mengajar konsep fisika dengan bahan dasar yang ada di sekitar kita

adalah salah satu keindahan fisika. Tanpa bahan praktikum mahal dan

percobaan yang panjang, konsep fisika dapat diajarkan kepada siswa

menggunakan alat sederhana. Demonstrasi dengan alat sederhana ini

dapat ditunjukkan sebagai kegiatan yang mengejutkan, memukau atau

menimbulkan teka-teki bagi siswa. Dalam jurnal ini dijelaskan

beberapa variasi dari demonstrasi “dua jari pada sebuah tongkat”

(Balta, 2012: 456).

Variasi demonstrasinya yaitu:

1) Demonstrasi dua jari pada sebuah tongkat

2) Demonstrasi tongkat dan satu jari yang diberi minyak

Gambar 2. 1

Gambar 2. 2


18

3) Demonstrasi salah satu ujung tongkat yang diberi beban

4) Demonstrasi dengan tongkat dengan posisi miring

5) Demonstrasi dengan tongkat yang salah satu ujungnya dibuat

tetap

Gambar 2. 3

Gambar 2. 4

Gambar 2. 5


19

6) Demonstrasi dengan papan/ meja yang bagian atasnya terdapat

benda-benda

7) Osilasi dari tongkat pada dua poros

Hasil dari demonstrasi ini adalah dengan memakai alat sederhana

yaitu tongkat, dapat menjelaskan beberapa konsep fisika antara lain:

pusat massa, torsi, gaya gesek, dan gaya normal.

b. Demonstrasi momentum dan energi kinetik total selama

tumbukan

Tumbukan adalah sebuah fenomena fisika yang biasa terjadi dalam

kehidupan kita sehari-hari. Di dalam kelas, guru biasanya

mendemonstrasikan tumbukan untuk meningkatkan siswa dalam

memahami konsep kekekalan momentum dan kekekalan energi

Gambar 2. 6

Gambar 2. 7


20

kinetik pada tumbukan. Hasil demonstrasi tersebut menunjukkan

bahwa momentum total dan energi kinetik total untuk tumbukan

elastis dari kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama.

Menunjukkan momentum dan energi kinetik saat kedua benda dalam

proses tumbukan dapat memberikan tambahan pengetahuan pada

konsep tumbukan. Hasil demonstrasi selama benda bertumbukan

jarang dijelaskan, tetapi, karena waktu selama proses tumbukan sangat

singkat, hal ini membuat penentuan kecepatan atau momentum dari

setiap benda menjadi sangat sulit. Pada jurnal ini akan dijelaskan

sebuah interaksi demonstrasi yang diusulkan untuk menjelaskan hasil

dari kekekalan momentum dan kekekalan energi kinetik secara

bersamaan untuk keseluruhan dari tumbukan (Sawadthaisong, 2011:

56).

Alat-alat yang dipakai dalam demonstrasi ini:

Gambar 2. 8

1) 2 sensor

2) 2 benda

3) Papan luncur


21

4) Komputer

Proses demonstrasi:

Benda 1 massanya lebih besar daripada benda 2. Benda pertama

diletakkan di dekat sensor pertama. Dan benda 2 diletakkan di antara

sensor pertama dan kedua. Saat kedua benda saling didorong maka

benda 1 akan bergerak melewati sinar sensor pertama kemudian

menabrak benda 2 dan benda ke dua akan melewati sinar dari sensor

kedua. Kecepatan sebelum tumbukan dan sesudah tumbukan dari

kedua benda dapat langsung dihitung lewat sinar dari sensor. Sinar

sensor akan membaca kecepatan dari kedua benda dan akan diteruskan

ke komputer sehingga hasilnya dapat langsung dibaca dan dilihat di

komputer. Di komputer ada software yang akan menghitung nilai dari

momentum dan energi kinetik dari benda tadi dan hasilnya bisa

langsung dilihat dan dibaca.

Gambar 2. 9


22

Gambar 2. 10

Demonstrasi ini akan sangat membantu siswa untuk semakin

memahami konsep dari tumbukan. Karena siswa tidak hanya melihat

demonstrasi dari benda yang saling bertumbukan tetapi konsepnya

bisa semakin dipahami dengan melihat hasil perhitungan yang terjadi

selama tumbukan.

c. Demonstrasi hukum III Newton Dramatis

Pemahaman konsep dari hukum III Newton sering sulit dipahami

oleh siswa. Contoh umum dari konsep ini diberikan untuk gaya kontak

yang lebih dekat dengan pengalaman sehari-hari dari siswa.

Terkadang hal ini adalah sebuah pemikiran yang baik secara umum,

gaya reaksi kadang-kadang dapat diterima begitu saja, dan siswa dapat

kehilangan kesempatan untuk benar-benar berpikir tentang apa yang

sedang terjadi. Dalam kasus dari gaya magnet, bagaimanapun,

gagasan tindakan dari jauh benar-benar memerlukan sebuah

pemeriksaan yang teliti dari gaya yang terlibat dan dengan demikian

akan membuat analisis lebih rinci tentang situasi. Pada jurnal ini,

sebuah demonstrasi sederhana dari hukum III Newton dijelaskan


23

dalam konteks magnet jatuh melalui sebuah tabung yang berlubang.

Hasilnya adalah sudah jelas dan memudahkan siswa untuk sebuah

bukti yang tak terbantahkan dari hukum III Newton.

Untuk sebagian besar, contoh penerapan dari hukum III Newton

diberikan dalam hal gaya kontak. Contohnya, jika kamu mendorong

sebuah dinding sambil mengenakan sepatu luncur es, kamu bergerak

mundur menjauh dari dinding. Hal ini terjadi karena dinding

memberikan sebuah gaya kepadamu sebagai sebuah reaksi terhadap

dorongan yang kamu berikan pada dinding. Intuitif ini mungkin (atau

tidak mungkin!) memuaskan bagi siswa, tetapi sulit untuk dihitung,

sebagai guru umumnya kita berharap bahwa siswa akan

“memahaminya” dan kemudian kita lanjutkan (Feldman, 2011: 103).

Inti dari demonstrasi ini adalah tidak hanya mendemonstrasikan

konsep dari hukum III Newton tetapi juga memberikan sebuah bukti

perhitungan pada saat demonstrasi sehingga siswanya semakin

memahami konsep dari hukum III Newton.

Alat-alat yang dipakai dalam demonstrasi ini:

Gambar 2. 11


24

1) Logam tabung

2) Magnet yang berbentuk silinder

3) Timbangan digital

Proses demonstrasi:

Demonstrasi untuk kasus ini adalah sangat sederhana dan hasilnya

sangat mencolok. Sebuah timbangan digital digunakan untuk

mengukur berat (dalam satuan massa) dari pipa logam (72,65 g) dan

magnet (12,20 g) secara terpisah. Ketika magnet dijatuhkan melalui

pipa, pembacaan langsung dari skala seharusnya, pada prinsipnya,

memberikan nilai stabil (84,85 g) selama magnet bergerak, jika

magnet yang jatuh pada sebuah kecepatan konstan. Ini adalah tepat

apa yang akan diharapkan dari hukum III Newton, karena fakta bahwa

pipa memberikan sebuah gaya ke atas pada magnet dan oleh karena itu

harus ada reaksi ke bawah yang besarnya sama pada pipa (Feldman,

2011: 104).

Gambar 2. 12


25

Gambar 2. 13

Demonstrasi ini sangat sederhana, sangat efektif, dan tidak perlu

peralatan yang rumit-rumit. Dan hasilnya pasti akan lebih dipahami

oleh siswa karena, dalam demonstrasi juga diperlihatkan

perhitungannya.

7. Model Demonstrasi yang Akan Dibuat

Peneliti memilih metode demonstrasi dalam pembelajaran fisika ini

supaya siswa aktif berpikir sendiri dan supaya pelajaran tidak hanya

sekedar hitung-menghitung saja. Maka ada beberapa point model

demonstrasi yang diharapkan dan diimpikan oleh peneliti yaitu:

a. Model demonstrasi ini dibuat dengan sifat konstruktivis, yaitu di

dalam demonstrasi ini lebih banyak mengajak siswa berpikir dan

terlibat dalam peragaan demonstrasi, jadi siswa nantinya tidak hanya

sebagai pengamat saja. Bukan hanya itu saja tetapi model demonstrasi

ini juga kadang-kadang akan dikaitkan dengan diskusi dari siswa

sehingga akan lebih mengasyikkan dan siswa sungguh dapat

mendalami bahan.


26

b. Alat-alat yang digunakan dalam model demonstrasi ini adalah alat-alat

sehari-hari yang mudah ditemukan dan sering ditemui, sehingga terasa

dan terkesan lebih nyata dalam diri siswa, karena siswa sendiri pernah

lihat dan pernah menggunakan alat tersebut.

c. Model demonstrasi akan dibuat bervariasi yaitu bisa diterapkan di

awal pembelajaran, di tengah, ataupun di akhir pembelajaran

tergantung situasi dan model topik materinya. Hal ini sengaja dibuat

supaya pembelajaran semakin menarik dan seru bagi siswa.

d. Meskipun menggunakan model demonstrasi dalam pembelajaran

fisika tetapi tidak meninggalkan hitung-menghitung dalam pelajaran

fisika nantinya. Jadi, model demonstrasi ini diharapkan untuk

melengkapi pelajaran fisika supaya lebih menarik, seru,

mengasyikkan, dan bertujuan membuat siswa dapat belajar aktif

sendiri.

B. Mekanika

Gejala yang paling biasa dan nyata yang kita amati di sekeliling kita

adalah gerak. Udara yang bertiup, gelombang dalam samudra, burung yang

terbang, hewan yang berlari, daun yang gugur - semuanya adalah gejala gerak.

Praktis semua proses yang dapat dibayangkan, dapat dilacak kembali ke gerak

obyek tertentu. Bumi dan planet bergerak di sekeliling matahari; elektron

bergerak di dalam atom yang menimbulkan absorpsi dan emisi cahaya, atau

mereka bergerak dalam suatu logam yang menghasilkan arus listrik; molekul


27

gas bergerak menimbulkan tekanan. Pengalaman kita sehari-hari menyatakan

kepada kita bahwa gerak suatu benda dipengaruhi oleh benda-benda di

sekelilingnya, yaitu oleh antaraksi-nya dengan mereka (Alonso, 1994: 56).

Studi mengenai gerak benda, konsep-konsep gaya dan energi yang

berhubungan, membentuk satu bidang yang disebut mekanika. Mekanika

biasanya dibagi menjadi dua bagian: kinematika, yang merupakan penjelasan

mengenai bagaimana benda bergerak, dan dinamika, yang menangani masalah

gaya dan menjelaskan mengapa benda bergerak sedemikian rupa (Giancoli,

2001: 22).

Pelajaran mekanika di SMA dibagi menjadi beberapa topik materi

pembelajaran yaitu kinematika gerak lurus, gerak melingkar beraturan,

dinamika gerak lurus yang diajarkan di SMA kelas X dan beberapa topik materi

yang diajarkan di SMA kelas XI yaitu kinematika dengan gerak analisis vektor,

hukum-hukum Newton tentang gerak dan gravitasi, elastisitas, usaha dan

energi, momentum dan impuls, dinamika rotasi, dan kesetimbangan benda

tegar.

C. Dua Belas Topik Pada Bidang Mekanika yang direncanakan dalam

Desain Pembelajaran

Dalam desain pembelajaran demonstrasi ini akan digunakan pada pokok

bahasan mekanika. Dua belas topik yang direncanakan dalam desain

pembelajaran ini adalah topik-topik pada bidang mekanika SMA. Mekanika di

SMA diajarkan pada kelas X dan XI. Maka, keduabelas topik pada bidang


28

mekanikanya juga dipilih dari kelas X dan XI SMA. Keduabelas topik itu

antara lain:

1. Gerak Jatuh Bebas

2. Hukum I Newton

3. Hukum II Newton

4. Hukum III Newton

5. Gaya Gesek

6. Gerak Melingkar

7. Gaya Sentripetal

8. Gerak Parabola

9. Usaha & Energi

10. Tumbukan

11. Dinamika Rotasi

12. Kesetimbangan Benda Tegar

Adapun beberapa alasan peneliti memilih keduabelas topik pada bidang

mekanika SMA ini yaitu:

1. Berdasarkan referensi yang dibaca oleh peneliti, untuk mencari alat-alat

demonstrasi dari keduabelas topik tersebut lebih mudah daripada topik-

topik pada bidang mekanika yang lain.

2. Berdasarkan referensi yang dibaca oleh peneliti, keduabelas topik pada

bidang mekanika tersebut adalah topik yang mudah diterapkan dengan

metode demonstrasi.


29

3. Keterbatasan waktu. Sebenarnya peneliti ingin menambahkan beberapa

topik pada bidang mekanika lagi supaya nantinya lebih lengkap, tetapi

karena keterbatasan waktu maka, peneliti akhirnya memutuskan untuk

membuat dua belas macam modul demonstrasi dahulu.


30

BAB III

MODUL DEMONSTRASI

Dalam bab III ini akan dijelaskan dua belas topik modul pembelajaran

pada bidang mekanika dengan pendekatan demonstrasi. Keduabelas topik itu

antara lain:

1. Gerak Jatuh Bebas

2. Hukum I Newton

3. Hukum II Newton

4. Hukum III Newton

5. Gaya Gesek

6. Gerak Melingkar

7. Gaya Sentripetal

8. Gerak Parabola

9. Usaha & Energi

10. Tumbukan

11. Dinamika Rotasi

12. Kesetimbangan Benda Tegar.

Di dalam modul ini peneliti mencantumkan beberapa point dalam setiap

topiknya supaya modul demonstrasi ini lebih jelas dipahami dan digunakan. Point

tersebut yaitu tujuan, landasan teori, alat-alat demonstrasi yang dipakai beserta

foto alatnya, proses demonstrasi, urutan kegiatan pembelajaran, pertanyaan/


31

persoalan, kunci dari konsep-konsep fisikanya,dan terakhir adalah uji modul

demonstrasi.

A. Gerak Jatuh Bebas

1. Tujuan:

a. Menunjukkan bahwa semua benda (baik yang bermassa sama atau

berbeda) yang dijatuhkan akan sampai di tanah secara bersamaan

jika tanpa adanya hambatan udara.

b. Menunjukkan bagaimana caranya mengurangi hambatan udara

pada selembar kertas.

2. Landasan Teori

Galileo menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan, jatuh

dengan percepatan yang sama, paling tidak jika tidak ada udara. Jika

Anda memegang selembar kertas secara horisontal pada satu tangan dan

sebuah benda lain yang lebih berat – katakanlah, sebuah bola baseball –

di tangan yang lain, dan melepaskan kertas dan bola tersebut pada saat

yang sama, benda yang lebih berat akan lebih dulu mencapai tanah.

Tetapi jika Anda mengulang percobaan ini, kali ini dengan membentuk

kertas menjadi gumpalan kecil, Anda akan melihat bahwa kedua benda

tersebut mencapai lantai pada saat yang hampir sama. Galileo yakin

bahwa udara berperan sebagai hambatan untuk benda-benda yang sangat

ringan yang memiliki permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan

biasa, hambatan udara ini bisa diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara


32

telah dihisap, maka benda ringan seperti bulu atau selembar kertas yang

dipegang horisontal pun akan jatuh dengan percepatan yang sama seperti

benda yang lain. Sumbangan Galileo yang spesifik terhadap pemahaman

kita mengenai gerak benda jatuh dapat dirangkum sebagai berikut:

Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya

hambatan udara, semua benda jatuh dengan percepatan

konstan yang sama.

Kita menyebut percepatan ini percepatan yang disebabkan oleh

gravitasi pada Bumi, dan memberinya simbol g. Besarnya kira-kira, g =

9,80 m/s2

(Giancoli, 2001: 38-39).

3. Alat-alat Demonstrasi yang Dipakai:

Gambar 3. 1

a. Buku

b. Bola Tenis

c. Bola Biliard

d. Kertas


33

4. Proses Demonstrasi

a. Mendemonstrasikan bola tenis, bola biliard, dan selembar

kertas

1) Kertas diremas menjadi sebuah bola dan selembar kertas.

Kedua benda dijatuhkan secara bersama-sama. Dilihat apa

yang terjadi.

2) Dua kertas yang diremas menjadi sebuah bola. Keduanya

dijatuhkan secara bersama-sama. Dilihat apa yang terjadi.

3) Bola tenis dan kertas yang diremas menjadi bola. Kedua

benda dijatuhkan secara bersama - sama. Dilihat apa yang

terjadi.

4) Bola biliard dan kertas yang diremas menjadi bola. Kedua

benda dijatuhkan secara bersama - sama. Dilihat apa yang

terjadi.

b. Mendemonstrasikan buku dan selembar kertas

Selembar kertas ditaruh di atas buku, kemudian kedua benda

dijatuhkan. Dilihat apa yang terjadi. Kemudian kertas yang

diletakkan di bawah buku. Dilihat apa yang terjadi.

5. Urutan Kegiatan Pembelajaran

a. Guru menunjukkan alat-alat demonstrasi yang dibawa, kemudian

menjelaskan dengan singkat urutan pembelajaran dan apa yang

harus dilakukan oleh siswa selama demonstrasi nanti.

b. Siswa dibagi ke dalam kelompok-kelompok.


34

c. Sebelum demonstrasi pertama dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Menurut kalian dari

kedua benda ini jika dijatuhkan secara bersamaan dengan

ketinggian yang sama, mana yang akan sampai di lantai lebih

dahulu? Mengapa? Jelaskan?”

d. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat

hipotesis awal dan diminta mencatat hipotesisnya tersebut.

e. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil

eksperimennya kemudian mempresentasikan hasil dari demonstrasi

mereka.

f. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa

dan terakhir guru membuat kesimpulan bersama-sama dengan

siswa.

g. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan

semua siswa (dipilih tempat yang mudah dilihat oleh semua siswa).

Sambil melakukan demonstrasi guru menjelaskan kosep fisikanya.

h. Demonstrasi kedua “Buku dan Selembar Kertas”. Selembar kertas

diletakkan di atas buku dan keduanya dijatuhkan secara bersamaan.

i. Sebelum demonstrasi guru memberikan pertanyaan/persoalan awal

kepada siswa, “Apa yang akan terjadi jika kertas ini diletakkan di

atas buku, kemudian keduannya dijatuhkan? Apakah buku akan

jatuh lebih dahulu daripada kertas? Mengapa? Jelaskan?”


35

j. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


k. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

l. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa.

m. Di bagian akhir pertemuan supaya siswa semakin jelas, guru

menjelaskan konsep fisikanya sambil mendemonstrasikan lagi di

depan para siswa.

6. Pertanyaan/ Persoalan

a. Menurut kalian dari kedua benda ini jika dijatuhkan secara

bersamaan dengan ketinggian yang sama, mana yang akan sampai

di lantai lebih dahulu? Mengapa? Jelaskan?

b. Apa yang akan terjadi jika kertas ini diletakkan di atas buku,

kemudian keduannya dijatuhkan? Apakah buku akan jatuh lebih

dahulu daripada kertas? Mengapa? Jelaskan?

7. Kunci Konsep Fisikanya

a. Demonstrasi bola tenis dan selembar kertas

Semua benda yang mempunyai massa sama atau pun berbeda jika

dijatuhkan pada waktu yang sama akan sampai di tanah secara

bersamaan pula karena, setiap benda yang dijatuhkan pasti akan


36

mendapat percepatan yang besar dan arahnya sama yaitu ke bawah

dan percepatan itu dinamakan percepatan gravitasi.

b. Demonstrasi buku dan selembar kertas

Selembar kertas jika dijatuhkan ke bawah pasti jatuhnya akan

melambat karena pengaruh hambatan udara, sehingga jatuhnya

tidak akan sama dengan buku. Untuk memperkecil hambatan udara

itu sehingga selembar kertas dapat jatuh bersamaan dengan buku,

ada beberapa cara yaitu menaruh selembar kertas itu di atas buku

atau di bawah buku (mungkin ada cara lain lagi, silahkan mencari

lagi). Saat kertas berada di atas buku hambatan udara akan

mengenai buku sehingga kertas dan buku akan jatuh secara

bersamaan dan saat kertas di bawah buku hambatan udara akan

mengenai kertas tetapi karena kertas terdorong oleh buku maka,

kertas dan buku akan jatuh secara bersamaan.

8. Uji Modul Demonstrasi

a. Waktu pelaksanaan:

Selasa, 13 November 2012

Jam 19:00 – 21:00 WIB

b. Tempat pelaksanaan:

Asrama Putri St. Angela SMA PL Sedayu, Bantul, Yogyakarta

c. Sampel penelitian:

Modul ini diujikan kepada enam siswi asrama Sedayu. Semuanya

kelas XI IPA 1 SMA PL Sedayu.


37

d. Hasil uji modul demonstrasi:

Modul demonstrasi untuk topik gerak jatuh bebas sudah berjalan

lancar.

Pada demonstrasi pertama, di awal hipotesis banyak siswi yang

menjawab bahwa benda yang bermassa lebih berat akan jatuh lebih

dahulu dibandingkan benda yang bermassa lebih ringan.

Sementara pada demonstrasi kedua, ternyata siswa dalam

kelompok masih banyak yang tertipu lagi konsep dari gerak jatuh

bebas. Hampir semua siswa menjawab bahwa buku akan jatuh

lebih dahulu daripada kertas, padahal sesudah demonstrasi yang

pertama sudah dijelaskan konsep dari gerak jatuh bebas.

e. Kekurangan modul demonstrasi:

Ada tiga masalah yang akan diuraikan dalam kekurangan modul

demonstrasi ini, yaitu masalah kognitif, psikomotorik, dan masalah

lainnya yang terjadi selama uji coba modul demonstrasi ini. Ketiga

masalah itu akan lebih dijelaskan sebagai berikut:

1) Kognitif

Hampir semua jawaban hipotesis siswa masih kurang tepat,

jawaban mereka singkat dan penjelasannya kurang tepat.

Sebagai contohnya masih banyak siswa yang menjawab

bahwa benda yang massanya lebih besar/ berat akan jatuh ke

tanah terlebih dahulu daripada benda yang bermassa lebih

kecil/ ringan.


38

2) Psikomotorik

Pada saat siswa dalam kelompok disuruh untuk mencoba

mendemonstrasikan alatnya terlebih dahulu, ternyata masih

banyak siswa yang terlihat malas-malasan untuk

mendemonstrasikan alat demonstasi. Hanya ada satu atau dua

siswa yang benar-benar terlihat mau dan bersemangat untuk

mencoba mendemonstrasikan alat demonstasi.

3) Masalah lainnya

Masih ada siswa yang mencoba terlebih dahulu saat guru

sedang memberikan pertanyaan awal. Jadi, diharapkan urutan

pembelajaran harus dipersiapkan dengan matang. Sehingga

nantinya tidak ada siswa yang mencoba terlebih dahulu saat

guru sedang memberikan pertanyaan.

f. Kelebihan modul demonstrasi:

Meskipun ada beberapa siswa yang terlihat kurang bersemangat

tetapi ternyata saat siswa-siswa diberi tugas untuk menjawab

pertanyaan mereka tetap aktif menjawab pertanyaan-pertanyaan

tersebut dalam hipotesis. Siswa-siswa ternyata juga tetap aktif

untuk mendemonstrasikan alat-alat demonstrasinya saat ditunjuk

atau diberi tugas untuk berdemonstrasi.


39

B. Hukum I Newton

1. Tujuan:

a. Menunjukkan konsep fisika (gaya-gaya yang bekerja) pada benda

yang diam. (∑F = 0).

b. Menunjukkan sifat inersia/ kemalasan benda.

c. Menunjukkan inersia/ kelembaman dari sebuah benda, makin besar

massanya maka, akan semakin besar pula kelembaman benda

tersebut.

2. Landasan Teori:

Analisis Newton tentang gerak dirangkum dalam “tiga hukum

gerak”-nya yang terkenal. Dalam karya besarnya, Principia (diterbitkan

tahun 1687), Newton menyatakan terima kasihnya kepada Galileo. Pada

kenyataannya, hukum gerak Newton pertama sangat dekat dengan

kesimpulan Galileo. Hukum tersebut menyatakan bahwa:

Setiap benda tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak

dengan laju tetap sepanjang garis lurus, kecuali jika diberi

gaya total yang tidak nol.

Kecenderungan sebuah benda untuk mempertahankan keadaan diam atau

gerak tetapnya pada garis lurus disebut inersia. Dengan demikian hukum

Newton pertama sering disebut hukum inersia (Giancoli, 2001: 92-93).


40


Gambar 3. 2

a. Meja (bisa juga benda yang lainnya)

b. Gelas ukuran sedang berisi air

c. Koin

d. Kertas


a. Mendemonstrasikan meja

Meja diletakkan di depan kelas yang dapat dilihat oleh semua

siswa. Guru memberikan pertanyaan kepada siswa “Mengapa meja

ini bias diam dan tidak bergerak? Jelaskan?”. Kemudiain dua siswa

disuruh untuk mendorong meja dari sisi yang saling berlawanan.

b. Mendemonstrasikan kertas dan gelas yang diisi air

Kertas ditindih dengan gelas dan ditaruh di meja. Kemudian kertas

secara pelan-pelan ditarik. Dilihat apa yang terjadi.

Berikutnya kertas ditarik secara cepat. Apa yang terjadi.


41

c. Mendemonstrasikan koin dan kertas

Koin ditaruh diatas kertas. Kemudian kertas ditarik pelan-pelan.

Dilihat apa yang terjadi.

Berikutnya kertas ditarik secara cepat. Dilihat apa yang terjadi.

Bandingkan dengan demonstrasi kedua.






c. Demonstrasi pertama adalah mendemonstrasikan meja. Sebelum

demonstrasi pertama dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan kepada siswa, “Apa yang terjadi dengan

meja, jika kedua orang mendorong dengan kekuatan yang sama

besar? Dan apa yang akan terjadi dengan meja, jika kedua orang

mendorong dengan kekuatan yang berbeda?”





mereka.


42


dan kemudian guru membuat kesimpulan bersama-sama dengan

siswa.

g. Guru memberi tambahan sebuah pertanyaan kepada siswa,”

Mengapa meja ini bisa diam dan tidak bergerak? Jelaskan?”

h. Setiap kelompok disuruh untuk menjawab pertanyaan tersebut dan

kemudian hasil jawaban semua kelompok dipresentasikan dan

terakhir guru memberikan tambahan penjelasan konsep fisikanya.

i. Demonstrasi kedua dan ketiga lebih ke demonstrasi permainan

j. Sebelum demonstrasi guru memberikan pertanyaan/persoalan awal

kepada siswa,“Bagaimanakah keadaan gelas jika kertas ditarik

secara perlahan-lahan? Mengapa? Bagaimana keadaan gelas ketika

kertas ditarik secara cepat? Mengapa?”

k. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


l. Setiap kelompok melakukan demonstrasi kertas yang ditindih gelas

diisi air kemudian kertas ditarik secara perlahan-lahan dilanjutkan

kertas ditarik secara cepat dan mencatat hasil eksperimennya

kemudian mempresentasikan hasil dari demonstrasi mereka.

m. Sebelum hasil hipotesis awal siswa dan hasil pengamatan

demonstrasi siswa dibahas bersama, dilanjutkan terlebih dahulu ke

demonstrasi ketiga.

n. Demonstrasi bagian ketiga yaitu kertas yang ditindih koin.


43

o. Pertanyaan/persoalan awal kepada siswa,“Apa yang akan terjadi

dengan gelas ini jika kertas yang ada di bawah gelas ditarik pelan?

Jelaskan?,Apa yang akan terjadi dengan gelas ini jika kertas yang

ada di bawah gelas ditarik cepat? Jelaskan?,Apa yang akan terjadi

dengan koin ini jika kertas yang ada di bawah gelas ditarik pelan?

Jelaskan?,Apa yang akan terjadi dengan koin ini jika kertas yang

ada di bawah gelas ditarik cepat? Jelaskan?”

p. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

q. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa (pembahasan digabung dari demonstrasi kedua dan ketiga).

r. Di bagian akhir pertemuan supaya siswa semakin jelas, guru

menjelaskan konsep fisikanya sambil mendemonstrasikan lagi di

depan para siswa.


a. (Dua orang mendorong meja dari dua sisi yang berlawanan) Apa

yang terjadi dengan meja, jika kedua orang mendorong dengan

kekuatan yang sama besar? Dan apa yang akan terjadi dengan

meja, jika kedua orang mendorong dengan kekuatan yang berbeda?

b. Mengapa meja ini bisa diam dan tidak bergerak? Jelaskan?


44

c. Apa yang akan terjadi dengan gelas ini jika kertas yang ada di

bawah gelas ditarik pelan? Jelaskan?

d. Apa yang akan terjadi dengan gelas ini jika kertas yang ada di

bawah gelas ditarik cepat? Jelaskan?

e. Apa yang akan terjadi dengan koin ini jika kertas yang ada di

bawah gelas ditarik pelan? Jelaskan?

f. Apa yang akan terjadi dengan koin ini jika kertas yang ada di

bawah gelas ditarik cepat? Jelaskan?


a. Demonstrasi meja

Bunyi hukum I Newton: jika resultan gaya yang bekerja pada

suatu benda sama dengan nol (∑F = 0), maka benda yang mula-

mula diam akan terus diam, sedangkan benda yang mula-mula

bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan tetap. Jadi, sesuai

dengan hukum I Newton, meja diam karena gaya-gaya yang

bekerja pada meja sama dengan nol/ saling meniadakan.

Contoh lebih jelasnya terlihat pada saat ada dua orang yang saling

mendorong sebuah meja dengan kekuatan yang sama maka, meja

tidak akan bergerak.

b. Demonstrasi kertas dan gelas yang diisi air

Benda cenderung mempertahankan keadaan geraknya, maksudnya

benda yang mula-mula diam akan mempertahankan keadaan

diamnya (malas bergerak), dan benda yang mula-mula bergerak


45

akan mempertahankan keadaan geraknya (malas berhenti). Sifat

benda yang cenderung mempertahankan geraknya (diam atau

bergerak) ini disebut kelembaman/ inersia (kemalasan). Hukum I

Newton juga disebut dengan hukum kelembaman/ inersia.

Gelas yang diisi air mula-mula diam, sesuai dengan hukum

kelembaman (hukum I Newton) benda yang diam cenderung

mempertahankan keadaan diamnya. Gelas yang diisi air ini akan

cenderung mempertahankan keadaan diamnya ketika kertas ditarik

dengan cepat. Dan gelas baru mau bergerak jika kertas ditarik

secara pelan-pelan, hal ini menjelaskan bahwa benda yang diam

akan mau bergerak jika diberikan gaya secara sedikit demi sedikit

tidak langsung spontan.

Analoginya:

Jika kita sedang tidur kemudian diajak berlari, pasti kita tidak mau.

Supaya mau yaitu mengajaknya pelan-pelan diajak bangun dulu

kemudian makan/minum baru lari.

c. Demonstrasi koin dan kertas

Pada demonstrasi ketiga prinsipnya sama dengan demonstrasi

kedua tetapi yang mau diperlihatkan disini adalah massa dari benda

itu.

Ukuran kuantitas kelembaman suatu benda adalah besaran massa.

Semakin besar massa suatu benda, semakin besar kelembaman

suatu benda (akan semakin sukar digerakkan atau dihentikan).


46

Sebagai contohnya koin massanya lebih kecil daripada massa gelas

yang diisi air. Maka, koin akan mudah digerakkan daripada gelas

yang diisi air.




Jam 19:00 – 21:00 WIB







Modul demonstrasi untuk topik Hukum I Newton sudah berjalan

lancar.

Pada demonstrasi pertama, hampir semua siswa dalam kelompok

bisa menjawab dengan benar. Tetapi mereka tidak bisa

menjelaskan konsep fisikanya karena hampir semua siswa

melupakan konsep dari Hukum I Newton.

Pada demonstrasi kedua dan ketiga, saat gelas diletakkan di atas

kertas dan kertas itu ditarik dengan cepat. Ada siswa yang

menjawab bahwa gelas akan ikut tertarik bersama kertas. Siswa

juga belum bisa menjelaskan konsep fisikanya secara benar.


47






1) Kognitif



Bahkan kebanyakan dari siswa ternyata lupa tentang hukum I

Newton.

2) Psikomotorik

Pada saat siswa dalam kelompok disuruh untuk mencoba

mendemonstrasikan alatnya terlebih dahulu, ternyata masih

banyak siswa yang terlihat malas-malasan untuk

mendemonstrasikan alat demonstasi. Hanya ada satu atau dua

siswa yang benar-benar terlihat mau dan bersemangat untuk

mencoba mendemonstrasikan alat demonstasi.

3) Masalah lainnya

Pada demonstrasi (gelas dengan kertas, atau kertas dengan

koin) terasa masih sulit dipahami siswa penjelasan konsep

fisikanya. Maka, untuk menguatkan konsepnya peneliti

sengaja membuat penjelasan dengan analogi yaitu jika ada


48

seseorang yang sedang tidur pulas kemudian secara tiba-tiba

diajak lari pagi.








C. Hukum II Newton

1. Tujuan:

a. Menunjukkan dan menjelaskan bahwa benda yang diberikan suatu

gaya akan mengalami percepatan/ akan bergerak, seperti pada

persamaan ∑F = m . a. Dan mau menunjukkan gaya-gaya yang

bekerja pada meja yang didorong,

b. Menunjukkan gaya-gaya yang bekerja pada benda di papan miring.

2. Landasan Teori:

Hukum Newton pertama menyatakan bahwa jika tidak ada gaya

total yang bekerja pada sebuah benda, benda tersebut akan tetap diam,

atau jika sedang bergerak, akan tetap bergerak dengan laju konstan dalam

garis lurus. Tetapi apa yang terjadi jika sebuah gaya total diberikan pada

benda tersebut?. Newton berpendapat bahwa kecepatan akan berubah.


49

Suatu gaya total yang diberikan pada sebuah benda mungkin

menyebabkan lajunya bertambah. Atau, jika gaya total itu mempunyai

arah yang berlawanan dengan gerak, gaya tersebut akan memperkecil

laju benda itu. Jika arah gaya total yang bekerja berbeda dengan arah

sebuah benda yang bergerak, maka arah kecepatannya akan berubah (dan

mungkin besarnya juga). Karena perubahan laju atau kecepatan

merupakan percepatan, dapat kita katakan bahwa gaya total

menyebabkan percepatan. Jika Anda menggandakan gaya, percepatan

akan menjadi dua kali lipat pula. Jika Anda melipattigakan gaya,

percepatan juga menjadi tiga kali lipat, dan seterusnya. Dengan

demikian, percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total

yang diberikan. Tetapi percepatan juga bergantung pada massa benda.

Makin besar massa makin kecil percepatan, walaupun gayanya sama.

Hubungan matematisnya, seperti dikemukakan Newton, adalah

percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massanya.

Hubungan ini ternyata berlaku secara umum dan dapat dirangkum

sebagai berikut:

Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total

yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan

massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang

bekerja padanya.

Ini adalah hukum gerak Newton kedua.


50

Bentuk persamaanya dapat dituliskan:

a = ,

Kita susun kembali persamaan ini untuk mendapatkan pernyataan yang

lebih kita kenal untuk hukum Newton kedua: ∑F = ma (Giancoli, 2001:

94-95).


Gambar 3. 3

a. Meja (bisa juga benda yang lainnya)

b. Benda (balok)

c. Papan kayu

d. Tumpukan buku/ 1 buku tebal

4. Proses demonstrasi

a. Mendemonstrasikan meja

Salah satu siswa disuruh maju ke depan kelas untuk

mendemonstrasikan meja di depan teman-teman yang lainnya.

Meja didorong dan meja itu bergerak ke depan.


51

b. Mendemonstrasikan balok (benda)

Balok diletakkan pada meja, kemudian siswa disuruh untuk

menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada balok tersebut.

Selanjutnya balok diletakkan dipapan miring, kemudian siswa

disuruh untuk menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada balok

tersebut.(papan miring dibuat dari papan kayu yang salah satu

sisinya diletakkan ditumpukan buku). Dibagian akhir hasil

pekerjaan dari siswa dibahas bersama-sama denganguru dan guru

memberi tambahan penjelasankonsepnya.






c. Demonstrasi pertama mendorong meja. Sebelum demonstrasi

dimulai guru memberikan pertanyaan/persoalan awal kepada

siswa,“Apakah yang kita rasakan saat kita mendorong meja ini?

Mengapa?, Apakah ada gaya gesek yang melawan dorongan kita,

saat kita mendorong meja ini? Jelaskan?.”



e. Guru menyuruh salah satu siswanya untuk maju ke depan kelas dan

mendorong meja tersebut. Sementara satu siswa melakukan


52

demonstrasi, siswa yang lain disuruh untuk mengamati apa yang

terjadi.



siswa.



Sambil melakukan demonstrasi guru menjelaskan konsep fisikanya.

h. Guru memberikan tambahan pertanyaan kepada siswa, “Apakah

yang akan terjadi dengan meja, jika meja ini didorong?

Mengapa?Jelaskan?”

i. Setiap kelompok disuruh untuk menjawab pertanyaan tersebut dan

hasil jawaban semua kelompok dipresentasikan dan kemudian guru

memberikan tambahan penjelasan konsep fisikanya sambil

mendemonstrasikan meja didorong sekali lagi.

j. Demonstrasi yang kedua lebih ke tugas kepada siswa.

k. Guru meletakkan balok di atas meja kemudian dilanjutkan

meletakkan balok di papan miring.Sambil meletakkan balok

(benda) tadi, guru memberi tugas kepada siswa per kelompok

seperti tadi. Tugasnya, “Gambarkan dan sebutkan gaya-gaya yang

bekerja pada balok di meja dan balok di papan miring?”

l. Hasil dari setiap kelompok di tulis di papan tulis kemudian

dipresentasikan. Selanjutnya guru membahasnya bersama-sama


53

dengan siswa. Dan terakhir guru memberikan tambahan penjelasan

konsep fisiknya dan dibuat kesimpulan bersama-sama.


a. Apakah yang kita rasakan saat kita mendorong meja ini? Mengapa?

b. Apakah ada gaya gesek yang melawan dorongan kita, saat kita

mendorong meja ini? Jelaskan?

c. Apakah yang akan terjadi dengan meja, jika meja ini didorong?

Mengapa? Jelaskan?

d. Gambarkan dan sebutkan gaya-gaya yang bekerja pada balok di

meja dan balok di papan miring?


a. Demonstrasi meja

Bunyi hukum II Newton: percepatan yang dihasilkan oleh resultan

gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan

resultan gaya, searah dengan resultan gaya, dan berbanding

terbalik dengan massa benda (a = atau ∑F = ma). Atau lebih

jelasnya jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda tidak

sama dengan nol, maka kecepatan benda itu selalu berubah/ benda

itu mengalami percepatan. Jadi, meja yang diberi suatu gaya

(dorongan) akan menyebabkan resultan gaya yang bekerja pada

meja tidak sama dengan nol sehingga meja akan mengalami

percepatan dan meja itu bergerak. Resultan gaya yang bekerja pada

meja yang didorong itu adalah gaya dari kita yang mendorong meja


54

N

Gaya

Gaya gesek

m.g N

Gy gesek

α m.g sin α

dan gaya dorongan kita lebih besar daripada gaya gesek maka,

meja pun bergerak.

b. Demonstrasi balok (benda) di papan miring

Gambar gaya-gaya pada suatu benda di lantai dan di papan miring:

α




Jam 19:00 – 21:00 WIB






m. g cosα m.g

Gambar 3. 4 - Sketsa masalah


55


Modul demonstrasi untuk topik Hukum II Newton sudah berjalan

lancar.

Pada demonstrasi pertama, siswa dalam kelompok bisa menjwab

dengan benar tetapi belum bisa menjelaskan konsep fisikanya

dengan benar.

Sementara pada demonstrasi kedua, hampir semua siswa dalam

kelompok melupakan konsep dari Hukum II Newton. Pada saat

siswa disuruh untuk menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada

benda yang diletakkan di lantai dan di papan miring, masih banyak

siswa yang belum tahu cara menggambarkannya dan masih banyak

siswa yang salah menyebutkan gaya-gaya yang bekerja pada benda

tersebut.






1) Kognitif



Mereka banyak yang lupa hukum II Newton. Apalagi saat

siswa di dalam kelompok diberi tugas untuk menggambarkan


56

gaya-gaya yang bekerja pada benda di lantai dan di papan

miring ternyata masih banyak siswa yang belum tahu gaya-

gaya yang bekerja pada benda di lantai dan di papan miring

tersebut.

2) Psikomotorik

Masih banyak terlihat siswa yang malas-malasan untuk

mendmonstrasikan alat demonstrasinya dan hanya beberapa

siswa saja yang bersemangat untuk mencoba

mendemonstrasikan alatnya.

3) Masalah lainnya

Pada demonstrasi yang kedua siswa hanya disuruh

mengamati saja kemudian diberi tugas. Jadi, demonstrasi

kedua ini sebenarnya bukanlah demonstrasi tetapi tugas untuk

siswa berdasarkan hasil pengamatan langsung dari siswa.









57

D. Hukum III Newton

1. Tujuan:

a. Menunjukkan ketika kita mendorong/ melakukan aksi ke sebuah

benda dalam hal ini contohnya dinding, maka dinding itu juga

melakukan reaksi ke kita, sesuai prinsip hukum III Newton.

b. Menunjukkan aplikasi hukum III Newton lewat meluncurnya

sebuah botol.

2. Landasan Teori:

Hukum Newton kedua menjelaskan secara kuantitatif bagaimana

gaya-gaya mempengaruhi gerak. Tetapi kita mungkin bertanya, dari

mana gaya-gaya itu datang? Beberapa pengamatan membuktikan bahwa

gaya yang diberikan ke sebuah benda selalu diberikan oleh benda lain.

Seekor kuda menarik kereta, seseorang mendorong kereta belanja, martil

mendorong paku, magnet menarik penjepit kertas. Pada semua contoh

ini, gaya diberikan pada sebuah benda, dan gaya tersebut diberikan oleh

benda lain. Misalnya, gaya yang diberikan pada paku diberikan oleh

martil. Tetapi Newton menyadari bahwa hal ini tidak sepenuhnya seperti

itu. Memang benar martil memberikan gaya pada paku. Tetapi paku

tersebut jelas memberikan gaya kembali kepada martil, karena kecepatan

martil tersebut dengan cepat diperkecil sampai nol setelah terjadi kontak.

Hanya gaya yang besarlah yang menyebabkan perubahan kecepatan

martil yang begitu cepat. Dengan demikian, kata Newton, kedua benda

tersebut harus dipandang sama. Martil memberikan gaya pada paku, dan


58

paku memberikan gaya balik kepada martil. Ini merupakan inti dari

hukum gerak Newton ketiga:

Ketika suatu benda memberikan gaya pada benda kedua,

benda tersebut memberikan gaya yang sama besar tetapi

berlawanan arah terhadap benda yang pertama.

Hukum ini kadang-kadang dinyatakan juga sebagai “untuk setiap aksi

ada reaksi yang sama dan berlawanan arah.” Pernytaaan ini memang

benar. Tetapi untuk menghindari kesalahpahaman, sangat penting untuk

mengingat bahwa gaya “aksi” dan gaya “reaksi” bekerja pada benda yang

berbeda (Giancoli, 2001: 97).


Gambar 3. 5

a. 2 botol kecil bekas vitamin C

b. Beberapa tablet vitamin

c. 1 papan luncur/ skateboard (bisa papan luncur lain seperti kursi

yang ada rodanya)


59


a. Papan luncur/ skateboard

Salah seorang siswa disuruh mau ke depan dan menaiki sebuah

papan luncur itu. Papan luncur sengaja diletakkan di dekat dinding.

Kemudian siswa tersebut disuruh mendorong dinding itu sambil

menaiki papan lucur. Dilihat apa yang terjadi.

b. Botol vitamin dan tablet vitamin

(Siswa dibagi ke dalam kelompok-kelompok. Kemudian setiap

kelompok mendemonstrasikan sendiri-sendiri). Setengah tablet

vitamin dimasukkan ke dalam 1 botol dan diisi air sedikit saja

(seperempat botol). Kemudian dikocok-kocok. Setelah itu botol

diletakkan di atas meja/ tempat yang mudah dilihat oleh semua

siswa. Dilihat apa yang terjadi. Mengapa bisa demikian.






c. Demonstrasi pertama dengan skateboard. Sebelum demonstrasi


siswa,“Apa yang akan terjadi jika kita sedang naik papan luncur/

skateboard kemudian mendorong dinding? Mengapa?”.


60



e. Selanjutnya guru meminta salah satu siswa untuk maju ke depan

kelas dan mempraktekkan demonstrasi pertama - dengan

skateboard. Siswa yang lain disuruh mengamati dan juga

diperbolehkan untuk mencoba mempraktekkan juga.



siswa.




h. Demonstrasi kedua - botol roket. Demonstrasi ini sebaiknya

dilakukan di tempat/ ruangan yang mempunyai atap yang tinggi

atau kalau tidak ada bisa dilakukan di tempat terbuka.

i. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apa yang akan terjadi

bila tablet vitamin dimasukkan ke dalam sebuah botol kecil, botol

tersebut diisi air, kemudian dikocok dan botol diletakkan?

Mengapa? dan Bagaimana jika posisi meletakkan botol dibalik, apa

yang akan terjadi jika tablet dimasukkan botol, botol diisi air,

kemudian botol dikocok dan diletakkan? Mengapa?”


61



s. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

k. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa

l. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Apa yang akan terjadi jika kita sedang naik papan luncur/

skateboard kemudian mendorong dinding? Mengapa?

b. Demonstrasi ini mau menjelaskan tentang konsep fisika apa?

c. Apa yang akan terjadi bila tablet vitamin dimasukkan ke dalam

sebuah botol kecil, botol tersebut diisi air, kemudian dikocok dan

botol diletakkan? Mengapa?

d. Bagaimana jika posisi meletakkan botol dibalik, apa yang akan

terjadi jika tablet dimasukkan botol, botol diisi air, kemudian botol

dikocok dan diletakkan? Mengapa?


62


a. Demonstrasi papan luncur/ skateboard

Bunyi hukum III Newton: untuk setiap aksi, ada suatu reaksi yang

sama besat tetapi berrlawanan arah (aksi= - reaksi).

Sebagai contohnya jika kita mendorong suatu dinding (kita

melakukan aksi kepada dinding) maka, dinding juga akan melawan

dorongan kita yang besarnya sama dengan gaya dorong kita tadi

(dinding melakukan reaksi terhadap kita). Dorongan/ reaksi dari

dinding akan jelas telihat jika kita menaiki sebuah papan luncur,

terbukti saat kita mendorong dinding kita akan didorong oleh

dinding sehingga kita meluncur mundur.

b. Demonstrasi botol vitamin dan tablet vitamin

Setengah tablet vitamin dimasukan ke dalalm botol vitamin

kemudian diberi air sedikit kemudian dikocok-kocok. Botol itu

akan meluncur ke atas seperti roket. Ini adalah salah satu contoh

yang menggunakan prinsip dari hukum III Newton. Botol tersebut

dapat meluncur ke atas karena, pengaruh dari gaya tekan ke bawah

dari soda yang berasal dari setengah tablet yang diberi air. Soda

tersebut menekan ke bawah (tutup botol dan lantai/ meja) atau

dengan kata lain soda memberi aksi ke tutup botol dan lantai

kemudian tutup botol dan lantai juga memberi reaksi ke botol

sehingga botol bisa meluncur ke atas.


63




Jam 19:00 – 21:00 WIB







Modul demonstrasi untuk topik Hukum III Newton sudah berjalan

dengan lancar.

Pada demonstrasi pertama, hampir semua siswa melupakan konsep

dari Hukum III Newton. Sebagian besar dari siswa dalam

kelompok menjawab bahwa orang yang naik skateboard akan

terdorong karena skateboard punya roda.

Sementara pada demonstrasi kedua, sebagian siswa dalam

kelompok belum bisa menjawab dengan benar bahwa botol akan

meluncur ke atas seperti roket saat botol diisi air dan tablet vitamin.

Mereka hanya menjawab bahwa tablet vitamin akan mengeluarkan

soda saja. Dan mereka juga belum bisa menjelaskan dengan tepat

bahwa roket meluncur ke atas karena adanya aksi-reaksi.


64






1) Kognitif



Masih banyak siswa dalam kelompok yang ternyata masih

lupa tentang hukum III Newton.

2) Masalah lainnya

1) Faktor keamanan pada demonstrasi pertama harus

diperhatikan, jadi untuk menjaga keamanan siswa akan

lebih baik jika menaiki skateboard dalam posisi duduk

saja.

2) Pada demonstrasi kedua botol dan tablet vitamin. Jika

botol yang sudah diisi air dan tablet vitamin dikocok

maka, waktu mengocok botol itu harus cepat dan

kemudian langsung diletakkan dengan cepat juga.

Karena kalau tidak botol akan meluncur lebih awal

sebelum botol itu diletakkan. Atau jika ingin lama

mengamati botol tidak usah dikocok saja, tetapi


65

langsung diletakkan begitu air dan tablet sudah

dimasukkan ke dalam botol.







atau diberi tugas untuk berdemonstrasi. Khusus untuk demonstrasi

hukum III Newton ini terlihat bahwa siswa begitu bersemangat

untuk mendemonstrasikan alatnya, bahkan siswa berebut ingin

ditunjuk untuk mendemonstrasikan alatnya.

E. Gaya Gesek

1. Tujuan:

a. Menunjukkan gesekkan pada benda halus, sedikit kasar, dan kasar.

b. Menujukkan gaya gesek statis dan kinetis.

2. Landasan Teori:

Jika Anda mendorong sebuah kotak besar yang diam di atas lantai

dengan sebuah gaya horisontal yang kecil, maka mungkin saja kotak itu

tak bergerak sama sekali. Alasannya adalah karena lantai melakukan

gaya horisontal yang dinamakan gaya gesekan statis fs, yang

mengimbangi gaya yang Anda kerjakan. Gaya gesekan ini disebabkan


66

oleh ikatan molekul-molekul kotak dan lantai di tempat- tempat

terjadinya kontak yang sangat erat antara kedua permukaan. Gaya ini

berlawanan arah dengan gaya luar yang dikerjakan. Gaya gesekan statis

agak mirip dengan gaya pendukung yang dapat menyesuaikan dari nol

sampai suatu gaya maksimum fs,maks, bergantung pada seberapa kuat

Anda mendorong. Jika Anda mendorong cukup kuat, kotak akan

meluncur di atas lantai. Jika kotak meluncur, ikatan molekuler secara

terus-menerus dibentuk dan dipecah, dan potongan-potongan kecil

permukaan berpecahan. Hasilnya adalah sebuah gaya gesekan kinetik fk

(dinamakan juga gesekan luncuran) yang melawan gerakan. Untuk

mempertahankan kotak agar meluncur dengan kecepatan konstan, Anda

harus mengerjakan gaya yang sama besar dan berlawanan arah dengan

gaya gesekan kinetik ini. Kita mungkin menduga bahwa gesekan statis

sebanding dengan luas bidang kontak antara kedua permukaan. Namun,

secara eksperimen telah ditunjukkan bahwa, dengan pendekatan yang

baik, gaya ini tak bergantung pada luas bidang kontak dan hanya

sebanding dengan gaya normal yang dikerjakan oleh salah satu

permukaan pada permukaan lainnya. Jadi, gaya gesekan statik

maksimum fs,maks sebanding dengan gaya normal antara permukaan-

permukaan:

fs,maks= µsFn

dengan µs dinamakan koefisien gesekan statik. Koefisien gesekan statik

ini bergantung pada sifat permukaan kotak dan meja. Jika kita


67

mengerjakan gaya horisontal yang lebih kecil dari fs,maks pada kotak, gaya

gesekan akan tepat mengimbangi gaya horisontal ini. Secara umum kita

dapat menulis:

Gaya gesekan kinetik berlawanan dengan arah gerakan. Seperti gesekan

statik, gesekan kinetik adalah gejala yang rumit dan belum dimengerti

secara lengkap. Koefisien gesekan kinetik µk didefinisikan sebagai rasio

besarnya gaya gesekan kinetik fk dan gaya normal Fn. Maka,fk = µkFn

(Tipler, 1998: 122-124).


Gambar 3. 6

a. Papan kayu

b. Tumpukan buku/ 1 buku tebal

c. Benda 3 macam; halus, sedikit kasar, dan kasar.

d. Meja/ bisa juga benda yang lain.

fs,maks≤ µsFn


68


a. Papan miring dan 3 macam benda

Papan miring dibuat dari papan kayu yang salah satu sisi papan

diletakan pada tumpukan buku sehingga menghasilkan papan

miring. Kemudian demonstrasinya yaitu beban dengan kehalusan

yang berbeda diluncurkan di papan miring. Amati yang terjadi.

b. Meja didorong

Salah satu siswa disuruh maju ke depan kelas untuk mendorong

meja.






c. Demonstrasi pertama benda diluncurkan di papan miring. Sebelum

demonstrasi dimulai guru memberikan pertanyaan/persoalan awal

kepada siswa, “Apa yang akan terjadi dengan benda yang

permukaannya halus, jika benda itu diletakkan di papan miring?

Jelaskan? (sudut kemiringan ditambah terus), Bagaimana jika

benda pertama tadi diganti dengan benda yang permukaannya

sedikit kasar dan permukaannya kasar? Apa yang akan terjadi jika

kedua benda tersebut diletakkan di papan miring? Jelaskan? (sudut

kemiringan ditambah terus), Menurut kalian dari ketiga benda yang


69

permukaannya halus, sedikit kasar, dan kasar akan lebih cepat

meluncur benda yang mana jika ketiganya diletakkan di papan

miring? Jelaskan?”





mereka.


dan dibagian ini guru memberi tambahan pertanyaan kepada siswa,

“Menurut definisi kalian apa itu gaya gesek?. Terakhir guru

membuat kesimpulan bersama-sama dengan siswa.”




h. Demonstrasi kedua adalah meja didorong.


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apa yang kalian rasakan

saat mendorong meja dari keadaan diam sampai meja tepat akan

bergerak? Apa ada gaya gesek saat kalian mendorong meja tadi?

Jelaskan? Manakah yang lebih terasa berat saat mendorong meja

dari keadaan diam atau saat mendorong meja yang sedang


70

bergerak? Mengapa? Jelaskan? Menurut kalian ada berapa macam

gaya gesek itu? Sebutkan dan jelaskan?”



k. Guru menyuruh salah satu siswa maju ke depan kelas untuk

mendorong meja. Sementara siswa yang lainya mengamati dan

juga diperbolehkan untuk mencoba mendorong meja juga.



siswa

m. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Apa yang akan terjadi dengan benda yang permukaannya halus,

jika benda itu diletakkan di papan miring? Jelaskan? (sudut

kemiringan ditambah terus)

b. Bagaimana jika benda pertama tadi diganti dengan benda yang

permukaannya sedikit kasar dan permukaannya kasar? Apa yang

akan terjadi jika kedua benda tersebut diletakkan di papan miring?

Jelaskan? (sudut kemiringan ditambah terus)


71

c. Menurut kalian dari ketiga benda yang permukaannya halus, sedikit

kasar, dan kasar akan lebih cepat meluncur benda yang mana jika

ketiganya diletakkan di papan miring? Jelaskan?

d. Menurut definisi kalian apa itu gaya gesek?

e. Apa yang kalian rasakan saat mendorong meja dari keadaan diam

sampai meja tepat akan bergerak? Apa ada gaya gesek saat kalian

mendorong meja tadi? Jelaskan?

f. Manakah yang lebih terasa berat saat mendorong meja dari keadaan

diam atau saat mendorong meja yang sedang bergerak? Mengapa?

Jelaskan?

g. Menurut kalian ada berapa macam gaya gesek itu? Sebutkan dan

jelaskan?


a. Demonstrasi papan miring dan 3 macam benda

Gaya gesek adalah suatu gaya yang timbul/ muncul jika 2

permukaan benda saling bersentuhan. Arah gaya gesek searah

dengan permukaan bisang sentuh dan berlawanan arah dengan

arah gerak benda tersebut.

Semakin kasar suatu benda maka gaya geseknya pun semakin

besar. Sebagai contohnya pul pada sepatu sepak bola sengaja dibuat

banyak pul yang besar-besar. Hal tersebut bertujuan untuk

memperbesar gaya gesek sehingga tidak mudah terpeleset saat

bermain sepak bola.


72

b. Demonstrasi meja didorong

Gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda

yang diam sampai benda itu tepat akan bergerak. Gaya gesek statis

mulai dari nol dan membesar sampai bernilai maksimum ketika

benda tepat akan bergerak.

Contohnya: seseorang mendorong meja yang diam sampai meja itu

tepat mau bergerak.

Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda

yang sedang bergerak. Gaya gesek kinetis selalu lebih kecil

daripada gaya gesek statis maksimum.

Saat kita mendorong meja yang sedang bergerak akan terasa lebih

ringan daripada saat kita mendorong meja dari diam sampai tepat

akan bergerak. Karena gaya gesek kinetis selalu lebih kecil

daripada gaya gesek statis maksimum.



Kamis, 21 Februari 2013

Jam 19:00 – 21:30 WIB




73


Modul ini diujikan kepada tujuh siswi asrama Sedayu. Yang terdiri

dari empat orang siswi kelas XI IPA1 SMA PL Sedayu dan tiga

orang siswi kelas X SMA PL Sedayu.


Modul demonstrasi untuk topik gaya gesek ini sudah berjalan

dengan lancar.

Pada demonstrasi pertama, semua siswa menjawab dengan benar

bahwa benda halus akan bergerak lebih cepat daripada benda

sedikit halus dan benda kasar karena pengaruh dari gaya gesek.

Tetapi saat disuruh untuk menjelaskan definisi dari gaya gesek

mereka ternyata lupa dan masih kesulitan.

Sementara pada demonstrasi kedua, semua siswa menjawab dengan

benar bahwa akan lebih terasa berat saat mendorong kursi dari

keadaan diam sampai tepat akan bergerak daripada saat mendorong

kursi yang sedang dalam keadaan bergerak alasannya karena gaya

geseknya lebih besar.

Tetapi ternyata dari tiga kelompok yang ada semuanya tidak bisa

menyebutkan dua macam gaya gesek yaitu gaya gesek statis dan

gaya gesek kinetis.





74



1) Kognitif



Kebanyakan siswa dalam kelompok belum bisa menjawab

dengan benar pengertian gaya gesek bahkan mereka ternyata

tidak bisa menyebutkan dua macam gaya gesek yaitu gaya

gesek statis dan gaya gesek kinetis.

2) Psikomotorik

Ada sebagian siswi kelas XI IPA1 yang terlihat kurang

bersemangat untuk mengikuti, mendemonstrasikan alatnya,

dan memperhatikan temannya yang sedang demonstrasi,

tetapi untuk siswi kelas X terlihat bersemangat untuk


3) Masalah lainnya

Karena alat tidak terlalu besar maka, jika demonstrasi ini

dilakukan di kelas, posisi orang yang mendemonstrasikan

harus diperhatikan supaya semua siswa memperhatikan

dengan baik.





75





F. Gerak Melingkar

1. Tujuan:

a. Menunjukkan bahwa hukum I Newton juga berlaku pada gerak

melingkar yaitu benda yang berputar cenderung akan terus

berputar.

b. Menunjukkan arah kecepatan linearnya, dan menunjukkan bahwa

pada gerak melingkar juga terdapat kecepatan linear.

2. Landasan Teori:

Sebuah benda bergerak pada garis lurus jika gaya total yang ada

padanya bekerja pada arah gerak benda tersebut, atau sama dengan nol.

Jika gaya total bekerja dengan membentuk suatu sudut terhadap arah

gerak pada setiap saat, benda akan bergerak dalam lintasan yang

berbentuk kurva. Sebuah benda yang bergerak membentuk suatu

lingkaran dengan laju konstan v dikatakan mengalami gerak melingkar

beraturan. Besar kecepatan dalam hal ini tetap konstan, tetapi arah

kecepatan terus berubah sementara benda bergerak dalam lingkaran

tersebut. Karena percepatan didefinisikan sebagai besar perubahan

kecepatan, perubahan arah kecepatan menyebabkan percepatan


76

sebagaimana juga perubahan besar kecepatan. Dengan demikian, benda

yang mengelilingi sebuah lingkaran terus dipercepat, bahkan ketika

lajunya tetap konstan (v1= v2= v). Rangkumannya, benda yang bergerak

membentuk suatu lingkaran dengan radius r dan laju konstan v

mempunyai percepatan yang arahnya menuju pusat lingkaran dan

besarnya adalah aR= v2 / r. Tidaklah mengejutkan bahwa percepatan ini

bergantung pada v dan r. Untuk laju v yang lebih besar, semakin cepat

pula kecepatan berubah arah; dan semakin besar radius, makin lambat

kecepatan berubah arah. Vektor percepatan menuju ke arah pusat

lingkaran. Tetapi vektor kecepatan selalu menuju ke arah gerak, yang

tangensial terhadap lingkaran. Dengan demikian vektor kecepatan dan

percepatan tegak lurus satu sama lain pada setiap titik di jalurnya untuk

gerak melingkar beraturan. Ini merupakan contaoh lain yang

mengilustrasikan kesalahan dalam menganggap bahwa percepatan dan

kecepatan selalu dalam arah yang sama. Untuk sebuah benda yang jatuh

vertikal, a dan v memang paralel. Tetapi pada gerak melingkar, a dan v

tidak paralel – demikian juga pada gerak peluru, di mana percepatan a= g

selalu ke bawah vektor kecepatan bisa memiliki berbagai arah (Giancoli,

2001: 132-134).


77


Gambar 3. 7

a. Tali

b. Benda (bola)

c. Toples/ember

d. Meja putar


a. Ember dan meja putar

Ember diisi air dan air dalam ember diaduk. Kemudian ember yang

airnya berputar tadi diletakkan di atas meja putar. Dilihat apa yang

terjadi.

b. Tali yang diikatkan ke sebuah benda (bola)

Tali yang diikatkan ke benda diputar-putar dengan cepat.

Kemudian tali dilepas. Dilihat kemana arah tali dan benda itu

meluncur. Supaya lebih jelas lagi guru memutar benda yang diikat

tali itu di lantai kemudian dilepas.


78






c. Demonstrasi pertama ember dan meja putar. Sebelum demonstrasi


siswa,“Menurut kalian jika ember diisi air kemudian ember yang

airnya berputar terseebut diletakkan di atas meja putar, apa yang

akan terjadi? Mengapa? Jelaskan?”





mereka.



siswa.




h. Demonstrasi yang kedua tali diikatkan ke bola.


79


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa,“Tali yang diikat beban

(bola) diputar vertikal. Saat beban ada di bawah tali dilepas.

Kemanakah arah beban (bola) akan bergerak? Mengapa? Jelaskan?

Jika saat beban berada di samping kanan, kemanakah arah beban

akan bergerak? Mengapa? Jelaskan?.”



k. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.



siswa.

m. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Menurut kalian jika ember diisi air kemudian ember yang airnya

berputar tersebut diletakkan di atas meja putar, apa yang akan

terjadi? Mengapa? Jelaskan?


80

b. Tali yang diikat beban (bola) diputar vertikal. Saat beban ada di

bawah tali dilepas. Kemanakah arah beban (bola) akan bergerak?

Mengapa? Jelaskan?

c. Jika saat beban berada di samping kanan, kemanakah arah beban

akan bergerak? Mengapa? Jelaskan?


a. Demonstrasi ember dan meja putar

Menurut hukum I Newton benda yang diam akan tetap diam dan

yang sedang bergerak akan terus bergerak. Prinsip itu juga

berkerja pada benda yang bergerak melingkar. Jadi, benda yang

berputar cenderung akan terus berputar. Air ingin berputar terus

tetapi gesekan dengan dinding ember menghambatnya. Gesekan ini

membuat ember cenderung ikut berputar. Gesekan ember dengan

meja menyebabkan meja ikut berputar juga.

b. Demonstrasi tali yang diikatkan ke sebuah benda (bola)

Dalam gerak melingkar ada kecepatan linear dan arah dari

kecepatan linear itu selalu menyinggung lingkaran dan selalu tegak

lurus dengan lingkaran. Maka, kecepatan linear juga disebut

kecepatan tangensial. Jadi, jika sebuah bola yang diikat tali

kemudian tali itu diputar selanjutnya tali dilepaskan maka, arah

luncur dari bola yang bertali itu akan selalu tegak lurus dengan jari-

jari lingkaran. (ini adalah sebuah bukti arah dari kecepatan linear

pada gerak melingkar suatu benda).


81




Jam 19:00 – 21:30 WIB








Modul demonstrasi untuk topik gerak melingkar ini sudah berjalan

dengan lancar kecuali ada sedikit masalah dari ketidaksempurnaan

dalam mempersiapkan alat demonstrasi.

Pada demonstrasi pertama, semua siswa dalam kelompoknya dapat

menjawab dengan benar bahwa meja akan ikut berputar saat ember

(toples) yang beriisi air yang sedang berputar diletakkan di meja

putar. Tetapi dari setiap kelompok belum bisa menjelaskan secara

detail konsep fisikanya.

Sementara pada demonstrasi kedua, dari setiap kelompok tidak bisa

menjawab dengan tepat kemana bola yang diikat tali akan

meluncur setelah tangan melepaskan tali yang diikat bola diputar.

Dan karena tali tidak cukup erat diikatkan ke bola maka bola sering


82

lepas sehingga arah kecepatan linear pada gerak melingkar yang

tegak lurus dan bersinggungan dengan lingkaran tidak begitu

terlihat jelas oleh siswa. Untuk itu peneliti harus memberikan

penjelaskan secara detail kasus yang sebenarnya terjadi.






1) Kognitif



2) Psikomotorik

Pada demonstrasi pertama hampir semua siswa terlihat

antusias untuk mencoba mendemonstrasikan alatnya, tetapi

pada demonstrasi yang kedua masih terlihat beberapa siswa

kelas XI IPA1 yang kurang bersemangat untuk

mendemonstrasikan alatnya ataupun memperhatikan

temannya yang sedang demonstrasi.

3) Masalah lainnya

1) Pada demonstrasi yang pertama “ember (toples) dan

meja putar” jika toples berisi air yang sedang berputar

tidak diletakkan pada posisi yang tepat pada meja putar


83

maka, meja putar tidak akan ikut berputar atau bisa ikut

berputar tetapi hanya memutar sekali saja. Hal ini bisa

terjadi karena diduga pembuatan alat meja putar yang

kurang sempurna. Untuk menghindari hal itu maka,

diharapkan untuk mencoba alat ini berulang-ulang

sebelum dipraktekkan langsung.

2) Pada demonstrasi kedua “tali yang diikatkan ke sebuah

benda (bola)” ternyata tali yang diikatkan ke bola masih

sering lepas karena kurang eratnya tali diikatkan ke

bola. Dan karena masalah ini demonstrasi kedua cukup

terganggu. Jadi, mohon alat dipersiapkan dengan

sebaik-baiknya supaya hasilnya baik.









84

G. Gaya Sentripetal

1. Tujuan:

a. Menunjukkan lebih jelas bahwa dalam gerak melingkar ada sebuah

gaya yang arahnya menuju pusat lingkaran yaitu gaya sentripetal.

b. Menunjukkan bahwa air (bola) dalam ember tidak tumpah karena

adanya gaya sentripetal yang menjaganya dan mau menunjukkan

supaya air tidak tumpah diperlukkan batas kelajuan minimum

untuk memutar ember tersebut)

2. Landasan Teori:

Menurut hukum Newton kedua (∑F= ma), sebuah benda yang

mengalami percepatan harus memiliki gaya total yang bekerja padanya.

Benda yang bergerak membentuk lingkaran, seperti sebuah bola di ujung

tali, dengan demikian harus mempunyai gaya yang diberikan padanya

untuk mempertahankan geraknya dalam lingkaran itu. Dengan demikian,

diperlukan gaya total untuk memberinya percepatan sentripetal. Besar

gaya yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan hukum

Hewton kedua untuk komponen radial, ∑FR= maR, di mana aR adalah

percepatan sentripetal, aR= v2/r, dan ∑FR adalah gaya total dalam arah

radial:

∑FR= maR= m ,

Karena aR diarahkan menuju pusat lingkaran pada setiap waktu, gaya

total juga harus diarahkan ke pusat lingkaran. Gaya total jelas perlu,

karena jika tidak ada gaya total yang diberikan, benda tersebut tidak akan


85

bergerak membentuk lingkaran melainkan bergerak pada garis lurus,

sebagaimana dikatakan oleh hukum Newton. Untuk menarik sebuah

benda pada jalur “alami”-nya, diperlukan gaya total ke samping. Untuk

gerak melingkar beraturan, gaya ke samping ini harus bekerja menuju ke

pusat lingkaran. Arah gaya total dengan demikian terus berubah sehingga

selalu diarahkan ke pusat lingkaran. Gaya ini kadang-kadang disebut

gaya sentripetal (“menuju ke pusat”). Tetapi hati-hatilah bahwa “gaya

sentripetal” tidak mengindikasikan suatu jenis gaya yang baru. Istilah ini

hanya mendeskripsikan arah gaya total: bahwa gaya total diarahkan

menuju pusat lingkaran. Gaya harus diberikan oleh benda lain. Sebagai

contoh, ketika seseorang memutar bola di ujung sebuah tali membentuk

lingkaran, orang tersebut menarik tali dan tali memberikan gaya pada

bola. Ada kesalahpahaman umum bahwa benda yang bergerak melingkar

mempunyai gaya ke luar yang bekerja padanya, yang disebut gaya

sentrifugal (“menjauhi pusat”). Hal ini tidak benar: tidak ada gaya ke

luar. Bayangkan misalnya, seseorang yang memutar bola pada ujung tali

di sekitar kepalanya. Jika Anda sudah pernah melakukan ini sendiri,

Anda tahu bahwa Anda merasakan ada sebuah gaya yang menarik ke luar

pada tangan Anda. Kesalahpahaman muncul ketika tarikan ini

diinterpretasikan sebagai gaya “sentrifugal” ke luar yang menarik bola

dan diteruskan ke sepanjang tali sampai ke tangan Anda. Yang terjadi

sama sekali bukan seperti ini. Untuk mempertahankan gerak bola, Anda

menarik tali ke dalam, yang kemudian memberikan gaya pada bola. Bola


86

memberikan gaya yang sama dan berlawanan arah (hukum Newton

ketiga), dan inilah gaya yang dirasakan oleh tangan Anda. Gaya pada

bola adalah yang diberikan ke arah dalam oleh tali (Giancoli, 2001: 135-

136).


Gambar 3. 8

a. Ember ukuran sedang

b. Potongan plaron/ bisa benda yang lainya

c. Pulpen dan sambungan plaron sebagai beban pemberat/ bisa benda

yang lainya

d. Tali

e. Bola


87


a. Tali yang dikatkan dengan beban (bola)

Tali yang diikatkan bola diputar dengan arah horisontal. Kemudian

dilanjutkan dengan memutar talinya lebih cepat daripada putaran

pertama.

b. Plaron dan 2 beban diputar

2 beban pada demonstrasi ini memakai sambungan plaron dan

pulpen. Tali dimasukkan ke dalam plaron kemudian kedua ujung

tali diikatkan beban. Selanjutnya proses demonstrasinya yaitu

tangan memegang plaron dengan posisi beban yang lebih ringan

(pulpen) berada di atas sedangkan beban yang lebih berat

(sambungan plaron) berada di bawah. Kemudian benda yang lebih

ringan tersebut diputar. Amati apa yang terjadi dengan beban yang

berada di bawah (beban yang lebih berat).

c. Ember ukuran sedang diisi air (bola) kemudian diputar

Ember kemudian di putar dengan cepat dengan tangan. Dilihat apa

yang terjadi. (untuk lebih memudahkan air bisa diganti yang

lainnya, misal: bola)







88

c. Demonstrasi pertama yaitu tali yang diikatkan dengan bola.

d. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan pertanyaan/

persoalan awal kepada siswa, “Putar bola, rasakan gaya yang

sedang bekerja pada tali. Ke arah manakah tali menarik tangan

anda? Ke arah manakah tali menarik bola? Jelaskan?, Putar bola

lebih cepat. Apakah pengaruh perubahan kelajuan bola terhadap

besar gaya yang bekerja pada tangan Anda? Jelaskan?, Apa yang

terjadi dengan gerak bola jika tali dilepas? Mengapa?”

e. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


f. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

g. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa.

h. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan



i. Demonstrasi kedua yaitu plaron dan 2 beban diputar.

j. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apakah yang terjadi


89

dengan beban di bawah jika beban yang atas diputar dan putaran

ditambah cepat? Mengapa?”



l. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

m. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa

dan guru memberikan tambahan pertanyaan/persoalan, “Bagaimana

supaya beban yang di bawah tidak naik ke atas saat diputar

semakin cepat? Jelaskan?”.Terakhir guru membuat kesimpulan

bersama-sama dengan siswa.

n. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan



o. Demonstrasi ketiga yaitu ember dan bola tenis (air diganti bola

tenis).

p. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apa yang terjadi dengan

bola di dalam ember jika ember diputar pelan? Mengapa?

Jelaskan?, Apa yang terjadi dengan bola jika ember diputar cepat?

Mengapa? Jelaskan?”


90

q. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


r. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

s. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa.

t. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Putar bola, rasakan gaya yang sedang bekerja pada tali. Ke arah

manakah tali menarik tangan anda? Ke arah manakah tali menarik

bola? Jelaskan?

b. Putar bola lebih cepat. Apakah pengaruh perubahan kelajuan bola

terhadap besar gaya yang bekerja pada tangan Anda? Jelaskan?

c. Apa yang terjadi dengan gerak bola jika tali dilepas? Mengapa?

d. Pada plaron & 2 beban. Apakah yang terjadi dengan beban di

bawah jika beban yang atas diputar dan putaran ditambah cepat?

Mengapa?, Bagaimana supaya beban yang di bawah tidak naik ke

atas saat diputar semakin cepat? Jelaskan?


91

e. Apa yang terjadi dengan bola di dalam ember jika ember diputar

pelan? Mengapa? Jelaskan?

f. Apa yang terjadi dengan bola jika ember diputar cepat? Mengapa?

Jelaskan?


a. Tali yang diikatkan dengan beban (bola)

Merasakan gaya yang bekerja pada tali yang diikat beban dan

sedang diputar memang sulit. Tetapi coba dirasakan. Perhatikan

baik-baik bahwa kamu memutar tali yang diikatkan ke bola, jadi

kamu menarik tali & bola atau dengan kata lain kamu memberikan

sebuah gaya tarik ke bola melalui tali yaitu gaya tarik ke dalam dan

gaya ke arah dalam ini disebut gaya sentripetal. Dan ingat kembali

hukum III Newton tentang aksi-reaksi. Karena kamu memberikan

gaya tarik ke dalam pada bola (+F) maka bola juga memberikan

V

Ket : +F = gaya tarik tangan ke tali & bola (gaya sentripetal) -F = gaya tarik bola ke tali & tangan (muncul akibat dari - reaksi dari bola akibat aksi dari tangan).

-F +F

Gambar 3. 9 – Sketsa masalah


92

gaya yang besarnya sama tetapi berlawanan arah yaitu (-F), negatif

menunjukkan arahnya ke luar. Jadi tali & bola ditarik kalian ke

dalam memakai tangan sebaliknya bola & tali menarik tangan

kalian ke luar.

Disimpulkan juga bahwa dalam gerak melingkar selalu ada gaya

sentripetal dan jika tidak ada gaya sentripetal maka, benda tidak

akan bisa bergerak melingkar. Sebagai contohnya jika kita melepas

tali yang diikat bola yang sedang kita putar maka bola & tali itu

akan meluncur ke luar lingkaran yang arah luncurnya akan searah

dengan putaran, menyinggung lingkaran, dan selalu tegak lurus

dengan jari-jari lingkaran (karena pengaruh dari kecepatan linear

pada gerak melingkar).

Semakin cepat kita memutar tali yang diikat ke bola itu maka gaya

yang bekerja pada tangan kita juga akan semakin besar. Ingat

bahwa gaya berbanding lurus dengan kelajuan. Lihat rumus di

bawah ini:

F= m . a (pada gerak melingkar a= percepatan sentripetal)

F= m .

b. Demonstrasi plaron dan beban diputar

Penjelasan tambahan tentang gaya sentripetal:

Seperti bunyi hukum II Newton: resultan gaya yang bekerja

pada suatu benda jika tidak sama dengan nol maka, benda tersebut

akan mengalami percepatan. Percepatan adalah perubahan


93

kecepatan. Sebenarnya dalam gerak melingkar terdapat 2 macam

kecepatan, yaitu kecepatan linear dan kecepatan sudut. Tetapi pada

gerak melingkar ini kecepatan sudut setiap saat selalu tetap

sehingga yang digunakan acuan dalam percepatan adalah

kecepatan linearnya.

Syarat dikatakan mengalami perubahan kecepatan:

1) Arah kecepatan tetap tetapi besar kecepatan berubah,

contohnya adalah GLBB.

2) Besar kecepatan tetap tetapi arah kecepatan berubah,

contohnya adalah GMB.

3) Baik besar maupun arah kecepatanya berubah, contohnya

adalah GMBB dan GMBTB

Nah pada demonstrasi kali ini adalah demonstrasi GMB.

Kecepatan linear pada GMB besarnya tetap tetapi arahnya berubah.

Kecepatan linear selalu bersinggungan dan tegak lurus dengan

lingkaran. Perubahan arah ini menyebabkan percepatan. Percepatan

ini tegak lurus terhadap vektor kecepatan dan arahnya menuju ke

pusat lingkaran. Percepatan itu disebut percepatan sentripetal. Ingat

bahwa percepatan selalu ditimbulkan oleh gaya. Nah percepatan

sentripetal disebabkan oleh sebuah gaya yang disebut gaya

sentripetal.

Ingat kembali penjelasan pada demonstrasi pertama bahwa

benda yang bergerak melingkar selalu mempunyai gaya yang


94

mengarah ke dalam yaitu gaya sentripetal dan jika tidak ada gaya

sentripetal maka, benda itu tidak akan bisa bergerak melingkar.

Pada demonstrasi kedua ini kita tidak menarik tali ke dalam

(karena tangan kita memegang potongan plaron dan bukan

memegang tali) sehingga tidak ada gaya sentripetal yang mengarah

ke dalam dan tidak ada gaya yang mempertahankan beban bagian

atas untuk tetap bergerak pada lintasan melingkarnya maka, beban

seperti mau lepas dan hal itu terlihat pada lintasan lingkaran yang

semakin membesar, sehingga beban bagian bawah pun terlihat

tertarik ke atas.

c. Demonstrasi ember ukuran sedang diisi air (bola) kemudian

diputar

Air (bola) pada ember tidak tumpah/jatuh saat ember

diputar oleh tangan, hal ini terjadi karena adanya gaya sentripetal.

Ingat gaya sentripetal timbul karena pengaruh dari gerak melingkar

suatu benda. Tetapi pada saat kita memutar dengan kelajuan

tertentu (lambat) maka, air (bola) dalam ember bisa tumpah/jatuh.

Jadi, memang perlu memutar ember dengan kelajuan tertentu dan

berarti juga ada syarat kelajuan minimum untuk memutar ember

supaya air (bola) tidak tumpah/ jatuh.


95

Gaya sentripetal di titik A:

FS, A = NA + mg

m = NA + mg

= (NA + mg)

= ( + R .g ), minimum jika NA = 0

VA =

(kelajuan kritis di titik tertinggi, supaya air/ bola dalam ember tidak

tumpah/ jatuh).




Jam 19:00 – 21:30 WIB



Titik A

VA

NA mg

M pusat



96






Modul demonstrasi untuk topik gaya sentripetal ini sudah berjalan

dengan lancar.

Pada demonstrasi pertama, kebanyakan dari siswa dalam kelompok

tidak bisa menjawab dengan benar dan belum bisa menjelaskan

dengan benar konsep fisikanya. Dan ternyata mereka kesulitan

merasakan gaya yang sedang bekerja pada tali sehingga mereka

kesulitan untuk menjawab kerah mana tali menarik tangan dan

kearah mana tali menarik bola.

Pada demonstrasi yang kedua, kebanyakan siswa dalam kelompok

tidak bisa menjawab dengan benar dan juga belum bisa

menjelaskan konsep fisikanya dengan benar.

Pada demonstrasi yang terakhir, semua siswa dalam kelompok

dapat menjawab dengan benar bahwa bola akan jatuh jika ember

diputar pelan dan bola tidak akan jatuh jika ember diputar cepat.

Tetapi mereka belum bisa menjelaskan konsep fisikanya dengan

benar.


97






1) Kognitif



2) Psikomotorik

Masih ada beberapa siswa yang terlihat kurang bersemangat

untuk mengikuti, mendemonstrasikan alat, dan

memperhatikan temannya yang sedang demonstrasi.

3) Masalah lainnya

1) Pertanyaan harus diperhatikan dan diperjelas lagi

supaya siswa mudah untuk memahami. Karena dalam

uji modul kemarin siswa banyak yang kesulitan

menangkap maksud dari pertanyaannya.

2) Pada demonstrasi terakhir “ember dan bola” terkadang

saat ember sudah diputar pelan tetapi bola tidak jatuh

karena terhalang pegangan tangan pada ember dan

tangan orang yang memutar ember.


98








H. Gerak Parabola

1. Tujuan:

a. Menunjukkan gerak benda pada bidang horisontal/ arah sumbu x

b. Menunjukkan gerak benda pada bidang vertikal/ arah sumbu y

c. Menunjukkan bahwa dalam gerak parabola terjadi perpaduan

antara gerak horisontal dan gerak vertikal.

2. Landasan Teori:

Galileo adalah orang yang pertama kali mendeskripsikan gerak

peluru (parabola) secara akurat. Ia menunjukkan bahwa gerak tersebut

bisa dipahami dengan menganalisa komponen-komponen horisontal dan

vertikal gerak tersebut secara terpisah. Ini merupakan analisis inovatif,

tidak pernah dilakukan oleh siapa pun sebelum Galileo. (Analisis ini juga

ideal ketika tidak memperhitungkan hambatan udara). Untuk mudahnya,

kita anggap bahwa gerak dimulai pada waktu t = 0 pada titik awal dari

sistem koordinat xy (berarti x0 = y0 = 0). Mari kita lihat sebuah bola


99

(kecil) yang berguling jatuh dari sebuah meja dengan kecepatan awal vxo

dengan arah horisontal (x). Vektor kecepatan v pada setiap saat searah

dengan gerak bola pada saat itu dan selalu merupakan tangen terhadap

jalur tersebut. Dengan mengikuti gagasan Galileo, kita tangani

komponen-komponen horisontal dan vertikal kecepatan, vx dan vy, secara

terpisah, dan kita bisa menerapkan persamaan-persamaan kinematika.

Pertama kita lihat komponen vertikal (y) dari gerak tersebut. Begitu bola

meninggalkan meja (pada t = 0), bola mengalami percepatan vertikal ke

bawah, g, percepatan yang disebabkan oleh gravitasi. Dengan demikian,

vy pada awalnya nol tetapi terus bertambah dengan arah ke bawah

(sampai bola mengenai lantai). Di pihak lain, pada arah horisontal tidak

ada percepatan. Sehingga komponen horisontal kecepatan, vx, tetap

konstan, sama dengan nilai awalnya, vox, dan dengan demikian memiliki

besar yang sama pada setiap titik lintasan tersebut. Kedua komponen

vektor, vx dan vy, dapat ditambahkan secara vektor untuk mendapatkan

kecepatan v pada setiap titik pada lintasan. Satu hasil dari analisis ini,

yang Galileo sendiri meramalkannya, adalah sebuah benda yang

dilepaskan dengan arah horisontal akan mencapai lantai pada saat yang

sama dengan sebuah benda yang dijatuhkan secara vertikal. Hal ini

disebabkan karena gerak vertikal sama pada kedua kasus (Giancoli,

2001: 68-69).


100


Gambar 3. 11

a. Bola Tenis/ bisa juga benda yang lainnya.

b. Papan luncur/ skateboard (bisa juga menggunakan kursi/ meja yang

ada rodanya)


a. Menggelindingkan bola di tempat datar (meja)

Menggelindingkan bola di tempat yang mudah dilihat oleh semua

siswa, salah satu contohnya di meja.

b. Melempar bola ke atas/ arah vertikal

Melemparkan bola ke atas/ arah vertikal

c. Melempar bola dengan membentuk garis parabola

Dua siswa disuruh untuk maju ke depan kelas, salah satu siswa

melempar bola dan siswa yang satunya menangkap bola.

Sementara siswa yang lain disuruh untuk mengamati.


101

d. Melempar bola tenis sambil naik skateboard

Seorang siswa disuruh naik skateboard (posisi duduk saja supaya

aman) sambil membawa bola tenis dan satu orang siswa lagi

bertugas mendorong siswa yang sedang naik skateboard tadi. Saat

skateboard dan siswa sudah melaju, siswa yang duduk di atas

skateboard melempar bola secara vertikal dan dilihat apakah bola

akan jatuh di belakang, di dalam, atau di depan skateboard.






c. Demonstrasi pertama “Menggelindingkan bola di meja”.

d. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apakah yang terjadi

dengan bola ini, jika bola digelindingkan?, Apakah bola terus akan

bergerak menggelinding? Mengapa? Jelaskan?, Apa yang akan

terjadi dengan bola yang menggelinding ini, jika di dunia tidak ada

gaya gesek? Jelaskan?.”




102



mereka.



siswa.




i. Demonstrasi kedua yaitu bola dilempar ke atas (vertikal).



dengan bola jika bola dilempar ke atas? Mengapa? Jelaskan?”





mereka.



siswa.


103




o. Demonstrasi ketiga bola dilempar membentuk lintasan parabola.


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Berbentuk apakah

lintasan bola yang sedang dilempar? Mengapa? Jelaskan?”



r. Guru menyuruh dua siswa maju ke depan kelas, siswa pertama

disuruh melemparkan bola dan siswa yang kedua menangkapnya

sementara siswa yang lainnya mengamati. Tetapi siswa yang belum

mencoba juga diberikan kesempatan untuk mencoba melempar

bola.



siswa.




u. Demonstrasi terakhir pada topik ini yaitu melempar bola tenis

sambil naik skateboard.


104

v. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan

pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Jika ada orang yang

seedang naik di atas skateboard kemudian saat skateboard dan

orang di atasnya sedang melaju ke depan, orang tersebut

melemparkan bola secara vertikal ke atas. Dimanakah bola itu akan

jatuh? (di belakang, di dalam, atau di depan skateboard) Mengapa?

Jelaskan?”

w. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


x. Guru menyuruh dua siswa maju ke depan kelas, siswa pertama

disuruh naik skateboard (supaya aman duduk saja), siswa yang

kedua mendorong siswa yang naik skateboar tadi. Saat skateboard

melaju ke depan siswa melemparkan bola secaa vertikal ke atas.

Dilihat apa yang terjadi. Siswa yang lainnya disuruh mengamati.

Tetapi siswa yang belum mencoba juga diberikan kesempatan

untuk mencoba melempar bola.

y. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa.

z. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




105


a. Apakah yang terjadi dengan bola ini, jika bola digelindingkan?

b. Apakah bola terus akan bergerak menggelinding? Mengapa?

Jelaskan?

c. Apa yang akan terjadi dengan bola yang menggelinding ini, jika di

dunia tidak ada gaya gesek? Jelaskan?

d. Apa yang akan terjadi dengan bola jika bola dilempar ke atas?

Mengapa? Jelaskan?

e. Berbentuk apakah lintasan bola yang sedang dilempar? Mengapa?

Jelaskan?

f. Jika ada orang yang sedang naik di atas skateboard kemudian saat

skateboard dan orang di atasnya sedang melaju ke depan, orang

tersebut melemparkan bola secara vertikal ke atas. Dimanakah bola

itu akan jatuh? (di belakang, di dalam, atau di depan skateboard)

Mengapa? Jelaskan?


a. Demonstrasi menggelindingkan bola di meja

Jika bola digelindingkan pada bidang horisontal maka akan

menggelinding tetapi lama-kelamaan bola tersebut akan berhenti

karena pengaruh dari gaya gesek meja terhadap bola. Seandainya

di dunia tidak ada gaya gesek maka, bola akan terus bergerak dan

tidak berhenti jika tidak ada gaya yang menghentikanya.


106

b. Demonstrasi melempar bola ke atas/ arah vertikal

Kecepatan dari bola yang dilempar ke atas adalah pertama

bola diberikan sebuah kecepatan awal tertentu kemudian bergerak

naik. Saat bola bergerak naik sampai pada satu titik tertentu

kecepatan bola berangsur-angsur mengecil dan tepat di titik

tertinggi kecepatan bola nol. Kemudian bola bergerak turun karena

pengaruh dari percepatan gravitasi. Bola terus turun dan sampai di

tangan kembali. Dari titik tertinggi ke tangan kecepatan bola

semakin membesar.

c. Demonstrasi melempar bola dengan membentuk garis

parabola

Jika kita melempar bola/ suatu benda ke atas dan condong

ke depan maka, lintasan bola akan berbentuk parabola. Gerak

parabola suatu benda ini dipengaruhi oleh dua macam arah

kecepatan yaitu kecepatan arah vertikal dan kecepatan arah

horisontal. Atau bisa dikatakan gerak parabola adalah perpaduan

kecepatan arah vertikal dan kecepatan horisontal. Kecepatan

vertikal bendanya/ bola berubah-ubah sedangkan kecepatan

horisontal bola tetap.

d. Demonstrasi melempar bola tenis sambil naik skateboard

Pada demonstrasi ini akan ditunjukkan bahwa pada gerak parabola

terjadi perpaduan kecepatan antara kecepatan arah vertikal dan

kecepatan arah horisontal.


107

Saat seorang siswa A naik skateboard yang sedang melaju ke

depan, kemudian siswa tersebut melempar sebuah bola vertikal ke

atas, dari sudut pandang siswa A bola mempunyai kecepatan

vertikal voy. Tetapi ketika dilihat oleh siswa B yang berdiri diam,

bola tersebut juga mempunyai kecepatan horisontal, vox, yang

besarnya sama dengan kecepatan skateboard. Jadi, jika dilihat oleh

siswa B yang diam, bola tersebut mempunyai dua komponen

kecepatan, yaitu kecepatan arah vertikal dan kecepatan arah

horisontal. Kecepatan arah horisontal bola tidak mendapatkan

percepatan horisontal, sehingga kecepatan arah horisontal ini akan

tetap konstan sama dengan laju skateboard. Sementara, pada

kecepatan arah vertikal bola membentuk lengkungannya,

skateboard akan selalu berada di bawahnya karena mempunyai

kecepatan horisontal yang sama. Ketika bola jatuh, bola akan tepat

jatuh berada di dalam skateboard, ke tangan siswa A.

(jawabannya: bola jatuh di dalam skateboard)




Jam 19:00 – 21:30 WIB




108






Modul demonstrasi untuk topik gerak parabola ini sudah berjalan

dengan lancar. Tetapi ada satu kegagalan pada demonstrasi yang

terakhir yaitu saat melempar bola sambil naik skateboard. Hasilnya

bola tidak jatuh tepat di dalam skateboard. Kadang bola jatuh di

belakang skateboard dan malah ada juga yang jatuh di depan

skateboard.

Pada demonstrasi pertama dan kedua. Semua kelompok sudah bisa

menjawab dengan benar bahwa bola akan bergerak menggelinding

dan kemudian akan berhenti karena pengaruh dari gaya gesek. Dan

bola yang dilempar ke atas akan jatuh ke bawah karena pengaruh

dari gravitasi bumi.

Sementara untuk demonstrasi yang ketiga, semua kelompok bisa

menjawab bahwa bola yang dilempar akan membentuk lintasan

lengkung (bergerak naik terus turun) tetapi mereka ternyata tidak

bisa menyebut lintasan itu yang dalam fisika lintasan itu disebut

lintasan parabola. Bahkan ada yang menyebut lintasan itu akan

berupa/ berbentuk gunung.


109

Dan untuk demonstrasi yang terakhir, karena pada demonstrasi

tidak bisa membuktikan bahwa bola akan tepat jatuh di dalam

skateboard. Maka, di sini peneliti memberikan penjelasan

tambahan untuk menguatkan jawaban bola akan jatuh tepat di

dalam skateboard. Penjelasannya yaitu dengan bercerita saat

sedang naik bus (mobil) dan di dalam bus/ mobil yang sedang

bergerak itu kita melempar bola maka, bola akan jatuh tepat di

tempat kita melempar bola tadi. Jadi, kasusnya skateboard diganti

dengan pengandaian bus/ mobil yang sedang bergerak.






1) Kognitif



2) Psikomotorik

Pada demonstrasi pertama dan kedua masih terlihat siswa

yang tidak bersemangat untuk mengikuti,

mendemonstrasikan alatnya, dan memperhatikan temannya

yang demonstrasi.


110

3) Masalah lainnya

Pada demonstrasi terakhir saat melempar bola sambil naik

skateboard demonstrasinya tidak berjalan dengan lancar. Bola

tidak jatuh tepat di dalam skateboard karena pengaruh dari

kecepatan skateboard yang kurang stabil dan kurang

seimbangnya orang yang naik skateboard.








I. Usaha & Energi

1. Tujuan:

a. Menunjukkan perubahan energi yang terjadi pada bola yang

dilempar

b. Menunjukan pada kaleng bolak-balik itu terjadi perubahan energi

dari energi kinetik menjadi energi potensial maupun dari energi

potensial menjadi energi kinetik.


111

2. Landasan Teori:

Energi merupakan salah satu dari konsep yang paling penting pada

sains. Aspek yang paling penting dari semua jenis energi adalah bahwa

jumlah dari semua jenis energi, energi total, tetap sama setelah proses

apa pun dengan jumlah sebelumnya: yaitu, besaran “energi” dapat

didefinisikan sedemikian sehingga energi merupakan besaran yang kekal.

Sebuah benda yang bergerak dapat melakukan kerja pada benda lain

yang ditumbuknya. Sebuah peluru meriam yang melayang melakukan

kerja pada dinding bata yang dihancurkannya; sebuah martil yang

bergerak melakukan kerja pada paku yang dipukulnya. Pada setiap kasus

tersebut, sebuah benda yang bergerak memberikan gaya pada benda

kedua dan memindahkannya sejauh jarak tertentu. Sebuah benda yang

sedang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan kerja dan

dengan demikian dapat dikatakan mempunyai energi. Energi gerak

disebut energi kinetik, dari kata Yunani kinetikos, yang berarti “gerak.”

Energi kinetik dari benda tersebut:

Benda juga mungkin memiliki energi potensial, yang merupakan

energi yang dihubungkan dengan gaya-gaya yang bergantung pada posisi

atau konfigurasi benda (atau benda-benda) dan lingkungannya. Berbagai

jenis energi potensial (EP) dapat didefinisikan, dan setiap jenis

dihubungkan dengan suatu gaya tertentu. Pegas pada jam yang diputar

EK = mv2


112

merupakan contoh energi potensial. Pegas jam mendapatkan energi

potensialnya karena dilakukan kerja padanya oleh orang yang memutar

jam tersebut. Sementara pegas memutar balik, ia memberikan gaya dan

melakukan kerja untuk memutar jarum jam. Mungkin contoh yang paling

umum dari energi potensial adalah energi potensial gravitasi. Sebuah

batu bata yang dipegang tinggi di udara mempunyai energi potensial

karena posisi relatifnya terhadap bumi. Batu itu mempunyai kemampuan

untuk melakukan kerja, karena jika dilepaskan, batu tersebut akan jatuh

ke tanah karena adanya gaya gravitasi, dan dapat melakukan kerja,

katakanlah, pada sebuah tiang yang dipancangkan, dan menanamnya ke

tanah. Dengan demikian kita definisikan energi potensial gravitasi

sebuah benda sebagai hasil kali beratnya, mg, dan ketinggiannya, y, di

atas tingkat acuan tertentu (misalnya tanah):

Makin tinggi suatu benda di atas tanah, semakin besar pula energi

potensial gravitasi yang dimilikinya (Giancoli, 2001: 178-179 dan 182-

183).

EPgrav = mgy


113


Gambar 3. 12

a. Beban pemberat (baut bekas)/ bisa pemberat yang lain

b. Tali karet/ pentil

c. Kayu

d. Kaleng bekas/ plaron dan 2 penutupnya

e. Bola tenis


a. Bola tenis dilempar

Bola dilempar ke atas kemudian di tangkap.

b. Demonstrasi kaleng bolak-balik

Kaleng bekas, kayu 2 batang, dan tali pentil disusun menjadi

sebuah alat demonstrasi namanya kaleng bolak-balik.

Demonstrasinya:

Kaleng digelindingkan di tempat yang dapat dilihat oleh semua

siswa. Dilihat apa yang terjadi.


114






c. Demonstrasi pertama, “Bola tenis dilempar.”


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apa energi itu? dan

Apakah bola ini mempunyai energi bila digerakkan?, Apakah

energi kinetik itu? Dan apakah energi potensial itu?, Energi apa

saja yang bekerja pada bola yang dilempar ini?”





mereka.



siswa.




i. Demonstrasi yang kedua adalah kaleng bolak-balik.


115

j. Di awal guru sengaja melakukan demonstrasi terlebih dahulu untuk

memperlihatkan cara kerja alatnya. Guru menggelidingkan kaleng

bolak-balik di tempat yang mudah dilihat oleh semua siswa.

k. Kemudian guru baru memberikan pertanyaan/persoalan awal

kepada siswa, “Mengapa kaleng ini bisa kembali bergerak mundur

setelah didorong ke depan? Jelaskan?, Dan konsep fisika apa yang

bekerja pada kaleng ini?”

l. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


m. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

n. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa


siswa.

o. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Apa energi itu? dan Apakah bola ini mempunyai energi bila

digerakkan?

b. Apakah energi kinetik itu? Dan apakah energi potensial itu?

c. Energi apa saja yang bekerja pada bola yang dilempar ini?


116

d. Mengapa kaleng ini bisa kembali bergerak mundur setelah

didorong ke depan? Jelaskan?, Dan konsep fisika apa yang bekerja

pada kaleng ini?


a. Demonstrasi bola tenis dilempar

Energi adalah sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar benda

dapat melakukan kerja/ usaha.

Bola yang digerakkan/ dilempar mempunyai energi, yaitu energi

kinetik dan energi potensial.

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda

karena gerak/ kecepatanya.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda

karena letak/ posisinya.

Hukum kekekalan energi: energi tidak dapat diciptakan dan tidak

dapat dimusnahkan (energi bersifat kekal).

Perubahan energi pada bola yang dilempar ke atas:

Saat berada di tangan bola mempunyai energi potensial saja.

Tetapi begitu bola tepat meluncur ke atas/ tepat saat dilempar bola

mempunyai kecepatan maksimum, pada kondisi ini bola

mempunyai energi kinetik maksimum. Setelah itu bola terus

meluncur ke atas dan akhirnya sampai di titik tertinggi. Selama

perjalanan bola dari sesudah tepat akan meluncur ke atas sampai

tepat di titik tertinggi bola mempunyai energi kinetik dan energi


117

potensial. Di titik tertinggi kecepatan bola nol. Di titik tertinggi ini

bola mempunyai energi potensial maksimum. Selanjutnya bola

akan jatuh ke tangan. Begitu setelah bola bergerak dari titik

tertinggi menuju ke tangan, bola mempunyai energi kinetik dan

energi potensial. Dan begitu bola tepat sampai di tangan kecepatan

bola maksimum, pada saaat itu bola mempunyai energi kinetik

maksimum. Dan setelah itu selama di tangan bola hanya punya

energi potensial saja. Begitulah proses perpindahan energi bola

yang dilempar ke atas kemudian kembali ke tangan.

b. Demonstrasi kaleng bolak-balik

Ini adalah sebuah alat demonstrasi yang menerapkan

prinsip perubahan energi/ transfer energi. Dari energi kinetik

menjadi energi potensial kemudian kembali ke energi kinetik lagi.

Begitulah prosesnya terjadi secara berulang-ulang.

Bola di titik tertinggi (E potensial mak)

Tepat setelah bola meluncur naik sampai

di titik tertinggi dan tepat setelah dari titik

tertinggi ke tangan

(E potensial & E kinetik)

Tepat saat bola dilempar, V mak

Jadi punya (E kinetik mak)



118

Proses lebih jelasnya yaitu saat kaleng digelindingkan ke

depan karet pentil yang mengikat beban (baut) akan tergulung,

tetapi beban (baut) ini tetap berada di bawah karena pengaruh dari

gravitasi bumi. Begitu kaleng berhenti menggelinding ke depan,

beban (baut) tadi akan jatuh kembali ke posisi awal (posisi sebelum

karet pentil tergulung), sehingga beban (baut) juga akan menarik

karet pentil selama kembali ke posisi awal tadi. Nah selama beban

(baut) tadi menarik karet pentil untuk kembali ke posisi awal,

kaleng akan bergerak ke belakang (kaleng kembali ke tangan).

Perpindahan transfer energinya yaitu pada saat kaleng tepat

digelindingkan ke depan, kaleng mempunyai kecepatan maksimum

(energi kinetik maksimum). Selama kaleng bergerak, energi yang

bekerja adalah energi kinetik dan energi potensial. Dan begitu

kaleng berhenti menggelinding, kaleng mempunyai kecepatan nol

(energi potensial saja). Energi potensial ini terjadi di dalam kaleng,

tepatnya terjadi pada beban (baut) mempunyai energi potensial

maksimum. Kemudian beban (baut) jatuh ke posisi awal (posisi

sebelum kaleng digelindingkan). Saat beban (baut) jatuh akan

menarik karet pentil, selama proses tersebut kaleng akan bergerak

kembali ke tangan. Selama kaleng kembali ke tangan (energi

potensial dan energi kinetik). Begitulah proses transfer energi

kaleng bolak-balik.


119



Jumat, 22 Februari 2013

Jam 19:00 – 21:30 WIB




Modul ini diujikan kepada enam siswi asrama Sedayu. Yang terdiri

dari empat orang siswi kelas X SMA PL Sedayu dan dua orang

siswi kelas XI IPA1 SMA PL Sedayu.


Modul demonstrasi untuk topik usaha dan energi ini sudah berjalan

dengan lancar.

Pada demonstrasi pertama, semua kelompok bisa menjawab dengan

benar bahwa bola yang sedang bergerak menggelinding

mempunyai energi. Tetapi saat mendefinisikan energi kinetik dan

potensial, masih ada kesalahan pada definisi energi potensial. Dan

semua kelompok bisa menjawab energi apa saja yang bekerja pada

bola yang sedang dilempar tetapi mereka belum bisa menjelaskan

dengan detail proses perpindahan energi yang bekerja pada bola

yang dilempar tersebut.

Sementara pada demonstrasi yang kedua, banyak siswa dalam

kelompoknya terkecoh dengan cara kerja kaleng bolak-balik, dan


120

mereka belum bisa menjelaskan konsep fisika yang bekerja pada

kaleng bolak-balik tersebut.






1) Kognitif



2) Psikomotorik

Pada demonstrasi yang pertama masih terlihat siswa yang

kurang bersemangat untuk mendemonstrasikan alatnya.

3) Masalah lainnya

Pada topik ini peneliti hanya membahas demonstrasi pada

masalah energi saja. Sedangkan masalah “usaha” peneliti

tidak membahas pada demonstrasi ini, karena keterbatasan

waktu untuk mencari alat/bahan yang akan didemonstrasikan.







121



J. Tumbukan

1. Tujuan:

a. Menunjukkan tumbukan lenting sempurna

b. Menunjukkan tumbukan tidak lenting sama sekali

c. Menunjukkan pada peristiwa Newton’s Cradle terjadi tumbukan

lenting sempurna yang energi kinetik sebelum tumbukan sama

dengan energi kinetik setelah tumbukan.

d. Menunjukkan bahwa bola bekel bisa meloncat tinggi karena

pengaruh tumbukan dari bola sepak kecil.

2. Landasan Teori:

Pada sebagian besar tumbukan, kita biasanya tidak mengetahui

bagaimana gaya tumbukan berubah menurut waktu, dan dengan demikian

analisis dengan menggunakan hukum Newton kedua menjadi sulit atau

bahkan tidak mungkin. Tetapi kita tetap bisa menentukan banyak hal

mengenai gerak setelah tumbukan, jika diketahui gerakan awal, dengan

menggunakan hukum kekekalan untuk momentum dan energi. Kita lihat

bahwa pada tumbukan dua benda seperti bola bilyar, momentum totalnya

kekal. Jika kedua benda tersebut sangat keras dan tidak ada panas yang

dihasilkan oleh tumbukan, maka energi kinetiknya juga kekal. Dengan

hal ini, yang dimaksud adalah jumlah energi kinetik kedua benda setelah


122

tumbukan sama seperti sebelumnya. Tentu saja, selama waktu yang

singkat pada waktu kedua benda bersentuhan, beberapa (atau semua)

energi disimpan sesaat dalam bentuk energi potensial elastik. Tetapi jika

kita bandingkan energi kinetik total sebelum tumbukan dengan total

setelah tumbukan, ternyata sama. tumbukan seperti ini, di mana energi

kinetik total kekal, disebut tumbukan lenting. Walaupun pada tingkat

atomik tumbukan atom-atom dan molekul-molekul seringkali lenting,

pada dunia “makroskopik” dari benda-benda biasa, tumbukan lenting

merupakan sesuatu yang ideal yang tidak pernah tercapai, karena paling

tidak sedikit energi panas (dan mungkin suara dan bentuk energi lain)

selalu dihasilkan pada waktu tumbukan. Bagaimanapun, tumbukan dua

bola yang elastik, seperti bola bilyar, mendekati lenting sempurna, dan

kita sering menganggapnya demikian. Bahkan ketika energi kinetik tidak

kekal, energi total, tentu saja, selalu kekal. Tumbukan di mana energi

kinetik tidak kekal disebut sebagai tumbukan tidak lenting. Energi

kinetik yang hilang diubah menjadi energi bentuk lain, seringkali energi

panas, sehingga energi total (sebagaimana biasanya) tetap kekal

(Giancoli, 2001: 221-222).


123


Gambar 3. 14

a. 2 buah bola biliard

b. Kaleng minuman bersoda kosong

c. Kaleng minuman kaleng bersoda bekas yang diisi “katul”

d. Bola identik yang digantung (Newton’s Cradle)

e. Bola sepak kecil dan bola bekel


a. 2 buah bola biliard

2 Bola biliard digelindingkan dengan arah saling menumbuk.

Dilihat apa yang terjadi sebelum dan sesudah tumbukan.

b. Kaleng minuman bersoda kosong dan kaleng minuman

bersoda bekas yang diisi “katul”

Kaleng minuman bersoda kosong dan kaleng minuman besoda

bekas yang diisi “katul” digelindingkan dengan arah saling


124

berhadapan. Dilihat apa yang terjadi sebelum dan sesudah

tumbukan.

c. Bola identik yang digantung (Newton’s Cradle)

Jika satu bola disimpangkan apa yang terjadi kemudian.

Selanjutnya bagaimana jika yang disimpangkan bola dua, tiga, dan

seteruanya.

d. Bola sepak kecil dan bola bekel

Demonstrasi ini sebaiknya dilakukan di tempat/ruangan yang

mempunyai langit-langit yang tinggi. Bola bekel diletakkan di atas

bola sepak kecil dan kedua bola dijatuhkan bersama-sama. Dilihat

apa yang terjadi.






c. Demonstrasi pertama, “2 buah bola biliard”.


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Apa yang terjadi dengan

kedua bola billiard ini jika ditumbukan? Mengapa?”




125



mereka.



siswa.




i. Demonstrasi kedua yaitu kaleng minuman bersoda kosong dan

kaleng minuman bersoda bekas yang diisi katul.



jika kaleng minuman bersoda kosong ini ditumbukkan dengan

kaleng minuman bersoda bekas yang diisi katul? Mengapa?

Jelaskan?”





mereka.


126



siswa.




o. Demonstrasi yang ketiga adalah demonstrasi menumbukkan bola

identik yang telah digantung pada sebuah papan (Newton’s

Cradle).


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Kira-kira apa yang akan

terjadi dengan bola ini jika salah satu bola disimpangkan?

Mengapa?, Bagaimana jika dua bola yang disimpangkan?,

Bagaimana jika tiga bola yang disimpangkan? Jelaskan?”





mereka.



siswa.


127




u. Demonstrasi yang terakhir adalah bola sepak kecil dan bola bekel.

(Jika ruangan kelas tidak mempunyai langit-langit yang tinggi,

demonstrasi dilakukan dengan tidak terlalu tinggi menjatuhkan

kedua bola atau demonstrasi bisa dilakukan di ruangan terbuka).

v. Sebelum demonstrasi dimulai guru memberikan


jika bola bekel diletakkan di atas bola sepak kecil, kemudian kedua

bola secara bersamaan dijatuhkan? Mengapa? Jelaskan?”

w. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


x. Setiap kelompok melakukan demonstrasi dan mencatat hasil


mereka.

y. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa

dan guru memberikan tambahan pertanyaan/persoalan kepada

siswa, “Apa yang akan terjadi jika bola basket diletakkan di atas

bola bekel, kemudian kedua bola sama-sama dijatuhkan?.”

Terakhir guru membuat kesimpulan bersama-sama dengan siswa.


128

z. Supaya siswa semakin jelas, guru melakukan demonstrasi di depan




a. Apa yang terjadi dengan kedua bola billiard ini jika ditumbukan?

Mengapa?

b. Apa yang akan terjadi jika kaleng minuman bersoda kosong ini

ditumbukkan dengan kaleng minuman bersoda bekas yang diisi

katul? Mengapa? Jelaskan?

c. Kira-kira apa yang akan terjadi dengan bola ini jika salah satu bola

disimpangkan? Mengapa?

d. Bagaimana jika dua bola yang disimpangkan?

e. Bagaimana jika tiga bola yang disimpangkan? Jelaskan?

f. Apa yang akan terjadi jika bola bekel diletakkan di atas bola sepak

kecil, kemudian kedua bola secara bersamaan dijatuhkan?

Mengapa? Jelaskan?

g. Apa yang akan terjadi jika bola basket diletakkan di atas bola

bekel, kemudian kedua bola sama-sama dijatuhkan?


a. Demonstrasi 2 buah bola biliard

Pada demonstrasi 2 buah bola biliard yang saling

ditumbukan maka kedua bola biliard itu akan saling terpental

setelah menumbuk, tumbukan semacam ini dinamakan tumbukan


129

lenting sempurna. Tumbukan lenting sempurna terjadi bila EK

awal sebelum tumbukan sama dengan EK akhir setelah tumbukan.

Atau berlaku hukum kekekalan energi kinetik.

b. Kaleng minuman bersoda kosong dan kaleng minuman

bersoda bekas yang diisi “katul”

Pada demonstrasi ini setelah kaleng minuman bersoda

kosong ditumbukan dengan kaleng minuman bersoda bekas yang

diisi katul, kaleng minuman bersoda kosong dan kaleng minuman

bersoda bekas yang diisi katul akan bergerak bersama-sama dan

saling menempel. Arah gerak kedua kaleng setelah tumbukan

adalah searah dengan arah datangnya kaleng minuman bersoda

bekas yang diisi katul sebelum tumbukan, karena massanya lebih

besar daripada kaleng minuman bersoda kosong. Tumbukan pada

kasus seperti kaleng minuman bersoda kosong dan kaleng

minuman bersoda bekas yang diisi katul disebut tumbukan tidak

lenting sama sekali. Pada tumbukan ini tidak berlaku hukum

kekekalan energi kinetik atau bisa dikatakan energi kinetik sistem

sebelum tumbukan tidak sama dengan energi kinetik setelah

tumbukan.

c. Demonstrasi bola identik yang digantung (Newton’s Cradle)

Pada demonstrasi ini menerapkan konsep dari tumbukan

lenting sempurna. Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum

kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik.


130

Hukum kekekalan momentum: momentum sebelum tumbukan

sama dengan momentum sesudah tumbukan.

Hukum kekekalan energi kinetik: energi kinetik sebelum

tumbukan sama dengan energi kinetik sesudah tumbukan.

Dalam kasus demonstrasi ini saat bola 1 disimpangkan

selanjutnya akan menumbuk empat bola yang diam dan kemudian

yang terjadi bola 5 berayun. Kelima bola ini bermassa sama.

Karena massa semua bola sama dapat dipastikan kecepatan bola 1

sebelum tumbukan akan sama dengan kecepatan bola 5 sesudah

tumbukan, hal ini dapat terbukti dan terlihat besar simpangan bola

kelima sesudah tumbukan akan sama dengan besar simpangan bola

1 sebelum tumbukan. Ini juga berarti seakan-akan momentum bola

1 dialihkan seluruhnya ke bola 2 diteruskan ke bola 3, diteruskan

ke bola 4 dan terakhir sampai ke bola 5. Begitu juga dengan energi

kinetik dari bola 1 sebelum tumbukan pasti akan sama dengan

energi kinetik bola 5 sesudah tumbukan. Dalam kasus ini seakan-

akan energi kinetik dari bola 1 juga dialihkan ke bola 2 lalu

diteruskan ke bola 3, diteruskan ke bola 4 dan terakhir sampai ke

bola 5.

d. Demonstrasi bola sepak kecil dan bola bekel.

Jika bola bekel diletakkan di atas bola sepak kecil dan

kedua bola tersebut dijatuhkan secara bersamaan maka, yang akan

terjadi adalah bola bekel akan terpantul tinggi sekali (semakin


131

tinggi menjatuhkan kedua bola tersebut dari lantai, maka bola

bekel juga akan semakin terpantul tinggi). Hal ini bisa terjadi

karena, ketika bola sepak sampai di lantai, bola ini akan

dipantulkan dan gerak pantul bola sepak ini akan bertumbukan

dengan gerak jatuh bola bekel. Akibat dorongan bola sepak ini

maka bola bekel akan terpantul dengan kecepatan yang lebih besar

dari kecepatan jatuhnya. Kecepatan yang besar ini mennyebabkan

bola bekel terpantul tinggi. Untuk menambah besarnya dorongan

bola sepak terhadap bola bekel supaya bola bekel terlontar lebih

tinggi lagi adalah dengan cara menambah ketinggian saat

menjatuhkan kedua bola tersebut.

Jika bola bekel diletakkan di bawah bola sepak kecil

kemudian kedua bola dijatuhkan secara bersamaan yang akan

terjadi adalah bola sepak tidak akan terlontar tinggi seperti bola

kasti. Tetapi justru kedua bola akan jatuh di lantai dan kemudian

bola bekel akan terlontar ke samping. Hal ini terjadi karena, saat

kedua bola dijatuhkan bola bekel akan mengenai lantai, bola ini

akan dipantulkan. Gerak pantul bola bekel akan bertumbukan

dengan bola sepak kecil tetapi karena massa bola sepak lebih besar

maka bola bekel akan terlontar ke bawah dan mengenai lantai lagi

kemudian terlontar ke samping.


132




Jam 19:00 – 21:30 WIB








Modul demonstrasi untuk topik tumbukan belum berjalan dengan

lancar karena masih ada alat dari demonstrasi ini yang belum bisa

menunjukkan konsep sebenarnya, yaitu pada demonstrasi

tumbukan tidak lenting sama sekali.

Pada demonstrasi pertama, semua kelompok bisa menjawab dengan

benar apa yang akan terjadi dengan bola biliard yang saling

ditumbukan tetapi mereka masih banyak yang belum mengerti

tumbukan lenting sempurna.

Pada demonstrasi kedua, hampir semua kelompok belum bisa

menjawab dengan benar apa yang akan terjadi dengan kaleng

kosong dan kaleng berisi katul yang saling ditumbukan.


133

Pada demonstrasi ketiga, masih banyak dari kelompok yang

terkecoh dengan konsep kerja dari tumbukan lenting sempurna

pada Newton’s Cradle.

Dan pada demonstrasi yang terakhir, semua kelompok dapat

menjawab dengan benar bahwa bola bekel akan terlontar tinggi saat

diletakkan di atas bola sepak dan keduanya sama-sama dijatuhkan.

Tetapi mereka belum bisa menjelaskan dengan benar konsep kerja

dari demonstrasi ini.






1) Kognitif



2) Psikomotorik

Pada demonstrasi pertama dan kedua masih terlihat siswa-

siswa tidak bersemangat untuk mendemonstrasikan alatnya.

Mereka terlihat bermain-main dan malas-malasan saat



134

3) Masalah lainnya

Pada demonstrasi kedua “Tumbukan tak lenting sama sekali”

alat demonstrasinya masih belum bisa menunjukkan dengan

tepat dari tumbukan tak lenting sama sekali. Tetapi untuk

mengatasi salah konsep peneliti kemudian menjelaskan

dengan analogi cerita tentang tabrakkan antara sedan dan

bus/truk besar. Sehingga di akhir siswanya semakin terbantu

untuk memahami konsepnya.







atau diberi tugas untuk berdemonstrasi. Khusus untuk demonstrasi

yang ketiga dan keempat terlihat siswa-siswa bersemangat untuk

mendemonstrasikan alatnya, bahkan siswa berebut ingin


K. Dinamika Rotasi

1. Tujuan:

a. Menunjukkan perbandingan kelajuan antara silinder pejal dan

silinder berongga.


135

b. Menunjukkan perbandingan kelajuan antara silinder pejal dan bola

pejal.

c. Menunjukkan bahwa kelajuan benda yang meluncur maupun

menggelinding tidak ditentukan oleh jari-jari dan massa bendanya.

2. Landasan Teori:

Nilai mv2, merupakan energi kinetik benda yang mengalami gerak

translasi. Benda yang berotasi pada sebuah sumbu dikatakan memiliki

energi kinetik rotasi. Dengan analogi terhadap EK translasi, kita

mengharapkan besaran ini dinyatakan dengan Iω2, di mana I adalah

momen inersia benda dan ω adalah kecepatan sudutnya. Kita memang

dapat membuktikan bahwa ini benar. Ambilah contoh benda tegar apa

saja yang dibentuk oleh banyak partikel kecil, masing-masing dengan

massa m. Jika kita tentukan r menyatakan jarak partikel dari sumbu

rotasi, maka kecepatan linearnya adalah v = rω. Energi kinetik total dari

benda secara keseluruhan akan sama dengan jumlah energi kinetik semua

partikelnya:

EK = ∑( mv2) = ∑( mr

2ω

2 ) = ∑(mr

2 )ω

2,

di mana kita telah memfaktorkan dan ω2

keluar karena nilainya sama

untuk semua partikel pada benda tegar. Karena ∑mr2 = I, yang

merupakan momen inersia, kita lihat bahwa energi kinetik benda tegar

yang berotasi, sebagaimana diharapkan, adalah:

EK rotasi = Iω2.


136

Satuannya adalah joule, sebagaimana untuk energi bentuk lainnya.

Sebuah benda yang berotasi sementara pusat massanya (PM) mengalami

translasi akan memiliki baik EK translasi maupun rotasi. Persamaan EK

rotasi = Iω2, memberikan EK rotasi jika sumbu tetap. Jika benda

tersebut bergerak (misalnya roda yang menggelinding menuruni bukit),

persamaan EK rotasi = Iω2

tetap valid selama sumbu rotasi tetap

arahnya. Dengan demikian energi kinetik total adalah:

EK = M + IPMω2.

di mana adalah kecepatan linier dari PM, adalah momen inersia

di sekitar sumbu yang melalui PM, ω adalah kecepatan sudut di sekitar

sumbu ini, dan M adalah massa total benda (Giancoli, 2001: 265-266).


Gambar 3. 15

a. 1 kaleng minuman bersoda kosong

b. 1 buah baterei bekas ukuran besar


137

c. 1 buah baterei ukuran kecil

d. Bola biliard

e. Meja


a. Kaleng minuman bersoda kosong dan 1 baterei bekas ukuran

besar

1 kaleng minuman bersoda kosong dan 1 baterei bekas ukuran

besar diletakkan pada bagian atas papan miring (meja yang

dimiringkan) dan dilihat kaleng manakah yang paling duluan

mencapai dasar bidang.

b. 1 baterei bekas ukuran besar dan bola biliard

1 baterei bekas ukuran besar dan bola biliard diletakkan pada

bagian atas papan miring (meja yang dimiringkan) dan dilihat

kaleng manakah yang paling duluan mencapai dasar bidang.

c. 1 baterei bekas ukuran besar dan 1 baterei ukuran kecil

1 baterei bekas ukuran besar dan 1 baterei bekas ukuran kecil

diletakkan pada bagian atas papan miring (meja yang dimiringkan)

dan dilihat benda manakah yang sampai duluan di dasar bidang

miring.






138


c. Demonstrasi pertama yaitu kaleng bersoda kosong dan 1 baterei

bekas ukuran besar


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Jika kaleng minuman

bersoda kosong dan 1 baterei bekas ukuran besar ini dibebaskan

dari keadaan diam pada ketinggian yang sama pada bidang miring,

manakah yang akan mencapai dasar bidang terlebih dahulu?

Mengapa? Jelaskan?.”





mereka.



siswa.




i. Demonstrasi yang kedua adalah 1 baterei bekas ukuran besar dan

bola biliard.


139


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Jika 1 baterei bekas

ukuran besar dan bola biliard ini dibebaskan dari keadaan diam

pada ketinggian yang sama pada bidang miring, manakah yang

akan mencapai dasar bidang terlebih dahulu? Mengapa?

Jelaskan?.”





mereka.



siswa.




o. Demonstrasi yang keempat adalah 1 baterei bekas ukuran besar dan

1 baterei bekas ukuran kecil.


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Jika 1 baterei bekas

ukuran besar dan 1 baterei bekas ukuran kecil dibebaskan dari

keadaan diam pada ketinggian yang sama pada bidang miring,


140


Mengapa?Jelaskan?.”





mereka.



siswa.





a. Jika kaleng minuman bersoda kosong dan 1 baterei bekas ukuran

besar ini dibebaskan dari keadaan diam pada ketinggian yang sama

pada bidang miring, manakah yang akan mencapai dasar bidang

terlebih dahulu? Mengapa? Jelaskan?

b. Jika 1 baterei bekas ukuran besar dan bola biliard ini dibebaskan

dari keadaan diam pada ketinggian yang sama pada bidang miring,


Mengapa? Jelaskan?


141

c. Jika 1 baterei bekas ukuran besar dan 1 baterei bekas ukuran kecil

dibebaskan dari keadaan diam pada ketinggian yang sama pada

bidang miring, manakah yang akan mencapai dasar bidang terlebih

dahulu? Mengapa?Jelaskan?.


a. Demonstrasi kaleng minuman bersoda kosong dan 1 baterei

bekas ukuran besar

Pada demonstrasi ini kaleng minuman bersoda kosong sebagai

silinder tipis berongga, sedangkan baterei sebagai silinder pejal.

Benda yang berotasi akan mempunyai EK translasi dan EK rotasi.

Jadi energi kinetik total yang dimiliki oleh benda yang berotasi

adalah:

EK total = Mv2 + Iω

2.

Kedua benda ini jika dibebaskan dari ketinggian yang sama pada

bidan miring akan mempunyai EK total = EK translasi + EK rotasi.

Jadi, menurut hukum kekekalan energi mekanik akan memberikan:

E awal = E akhir

EPpuncak + EKpuncak = EPdasar + EKdasar

mgh + 0 = 0 + ( mv2

+ Iω2 )

mgh = mv2

+ Iω2

mgh = (mv2

+ Iω2)

dengan I adalah momen inersia.


142

Momen inersia ( I ) setiap benda berbeda – beda.

Untuk silinder tipis berongga I = mR2, sementara untuk silinder

pejal

I = mR2

Untuk silinder tipis berongga persamaannya menjadi,

mgh = (mv2

+ Iω2) , karena ω =

mgh = {mv2

+ (mR2) }

mgh = {mv2

+ (mR2) }

gh = {v2 + v

2}

gh = v2

v =

Untuk silinder pejal persamaannya menjadi,

mgh = {mv2

+ ( mR2 )ω

2 }

mgh = {mv2

+ ( mR2 ) }

gh = {v2

+ ( R2 ) }

gh = {v2

+ v2}

gh = v2

v =


143

Jadi, silinder pejal akan mencapai dasar terlebih dahulu daripada

silinder tipis berongga dengan kata lain baterei akan mencapai

dasar terlebih dahulu daripada kaleng minuman bersoda kosong.

b. Demonstrasi 1 baterei bekas ukuran besar dan bola billiard

Pada demonstrasi ini baterei sebagai silinder pejal sedangkan bola

billiard sebagai bola pejal.

Sama seperti demonstrasi pertama kedua benda ini jika dibebaskan

dari ketinggian yang sama pada bidan miring akan mempunyai EK

total = EK translasi + EK rotasi. Jadi, menurut hukum kekekalan

energi mekanik akan memberikan:

E awal = E akhir

EPpuncak + EKpuncak = EPdasar + EKdasar

mgh + 0 = 0 + ( mv2

+ Iω2 )

mgh = mv2

+ Iω2

mgh = (mv2

+ Iω2)

dengan I adalah momen inersia.

Untuk bola pejal mempunyai momen inersi I = mR2

Bola pejal persamaanya menjadi,

mgh = {mv2

+ ( mR2) }

gh = {v2

+ ( R2) }

gh = {v2

+ v2}


144

gh = v2

v =

Sementara silinder pejal tadi mempunyai v =

Jadi, bola pejal akan sampai di dasar terlebih dahulu daripada

silinder pejal atau dengan kata lain bola billiard akan mencapai

dasar terlebih dahulu daripada baterei ukuran besar.

c. Demonstrasi 1 baterei bekas ukuran besar dan 1 baterei

ukuran kecil.

Baterei ukuran besar maupun kecil, keduannya sama-sama silinder

pejal tetapi berbeda ukuran dan otomatis massanya pun berbeda.

Jika dilihat dari turunan persamaan dari kelajuan benda yang

berotasi maka, kelajuan semua benda tidak bergantung dengan

massa atau pun jari-jari bendanya. Jadi, baterei ukuran besar

maupun kecil akan mencapai dasar pada saat yang bersamaan.




Jam 19:00 – 21:30 WIB




145


Modul ini diujikan kepada enam siswi asrama Sedayu. Yagn terdiri




Modul demonstrasi untuk topik dinamika rotasi ini sudah berjalan

dengan lancar.

Semua demonstrasi pada topik ini, semua siswa dalam kelompok

hanya memperhatikan massa, dan bentuk dari benda saja. Jadi

menurut mereka benda yang memiliki massa lebih besar dan

bentuk yang bulat akan mempunyai kecepatan yang lebih besar

dibandingkan dengan benda yang mempunyai massa lebih kecil.






1) Kognitif



2) Masalah lainnya

1) Penjelasan konsep fisika pada demonstrasi ini harus

menggunakan rumus supaya konsepnya semakin jelas.


146

Dan karena penjelasan menggunakan banyak rumus itu,

banyak siswa yang mengaku bosan dan malas untuk

berpikir.

2) Ada bagian demonstrasi yang belum bisa menunjukkan

dengan sempurna konsep yang sebenarnya terjadi.

Contoh pada demonstrasi baterei ukuran besar dan

kecil. Ternyata hasil pada uji coba demonstrasi

menunjukkan bahwa kaleng lebih besar akan melaju

dengan lebih cepat daripada kaleng yang ukurannya

lebih kecil. Hal ini terjadi mungkin karena faktor dari

bendanya, jadi baterei besar dan kecil, kepejalan

keduanya tidak benar-benar sama, sehingga pada

demonstrasi ini tidak dapat menunjukkan kebenaran

konsep fisikanya. Tetapi untuk mengatasi hal itu

peneliti menjelaskan konsep fisika dengan rumus dan

hal tersebut terbukti dapat menguatkan konsep fisika

yang sebenarnya terjadi.

3) Kaleng kosong pada demonstrasi ini dianggap sebagai

silinder tipis berongga. Tetapi pada kenyataannya

selain merupakan silinder tipis berongga kaleng kosong

juga mempunyai dua sisi yang berbentuk lingkaran.

Tetapi kedua bagian sisi itu pada demonstrasi kali ini


147

kita abaikan supaya perhitungan lebih mudah dan

supaya siswa tidak semakin bingung.

4) Faktor ketepatan saat melepaskan kedua benda tepat

secara bersamaan dari puncak papan miring. Kadang

karena kurang tepatnya melepaskan kedua benda atau

bisa dikatakan terjadi ketidaksamaan melepaskan benda

antara benda satu dan benda yang kedua. Sehingga hal

tersebut akan menggagalkan demonstrasi. Dan karena

adanya faktor tersebut maka, demonstasi harus

dilakukan secara berulang-ulang.








L. Kesetimbangan Benda Tegar

1. Tujuan:

a. Menunjukkan letak pusat kesetimbangan/ pusat massa dari suatu

benda yang tersusun oleh bahan yang sama dan suatu benda yang


148

tersusun oleh bahan yang berbeda (tersusun oleh 2 macam bahan)

dalam satu benda

b. Mengajak siswa berpikir lebih dalam berkaitan dengan aplikasi dari

kesetimbangan benda.

2. Landasan Teori:

Jika sebuah benda sedang diam dan tetap diam, benda dikatakan dalam

kesetimbangan statik. Mampu menentukan gaya-gaya yang bekerja pada

benda dalam kesetimbangan statik mempunyai banyak penerapan,

terutama dalam bidang teknik. Sebagai contoh, gaya-gaya yang diberikan

oleh kabel jembatan gantung harus diketahui agar kabel dapat dirancang

cukup kuat untuk menunjang jembatan.

Syarat untuk Kesetimbangan:

Syarat perlu untuk sebuah partikel agar tetap diam adalah bahwa jumlah

gaya-gaya yang bekerja pada pertikel itu nol (∑F= 0). Pada kondisi ini,

partikel tidak dipercepat, dan jika kecepatan awalnya nol, maka pertikel

tetap diam. Karena percepatan pusat massa sebuah benda sama dengan

jumlah gaya-gaya yang bekerja pada benda dibagi dengan massa total

benda, maka syarat ini juga berlaku untuk benda tegar yang berada dalam

kesetimbangan. Namun, walaupun pusat massa sebuah benda diam,

benda dapat berputar. Jadi, jugalah perlu bahwa jumlah torsi yang

bekerja pada pusat massa sama dengan nol (∑τ = 0). Jika pusat massa

sebuah benda diam dan tidak ada rotasi mengelilinginya, maka tidak akan

ada rotasi mengelilingi titik manapun. Jadi, agar kesetimbangan statik


149

terjadi, jumlah torsi yang bekerja pada sebuah benda harus nol terhadap

setiap titik. Syarat ini seringkali berguna dalam memecahkan soal-soal

karena hal ini memungkinkan kita memilih sembarang titik yang tepat

untuk menghitung torsi. Kedua syarat perlu agar benda tegar berada

dalam kesetimbangan statik karena itu adalah:

a. Gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebut harus nol (∑F= 0)

b. Torsi eksternal yang bekerja terhadap setiap titik harus nol (∑τ = 0)

Seperti telah kita ketahui, kita dapat menggambarkan sifat vektor rotasi

terhadap sumbu yang tetap sebagai positif atau negatif. Kita pilih rotasi

searah jarum jam atau rotasi berlawanan arah jarum jam sebagai positif

dan yang lainnya negatif. Jadi pernyataan lain untuk syarat yang kedua

adalah:

Agar kesetimbangan statik terjadi, jumlah torsi yang

cenderung menghasilkan rotasi searah jarum jam terhadap

setiap titik harus sama dengan jumlah torsi yang cenderung

menghasilkan rotasi berlawanan arah jarum jam terhadap

titik tersebut.

Kita akan menyebut torsi yang cenderung menghasilkan rotasi searah

jarum jam sebagai torsi searah jarum jam dan torsi yang cenderung

menghasilkan rotasi berlawanan arah jarum jam sebagai torsi berlawanan

arah jarum jam (Tipler, 1998: 317-318).


150


Gambar 3. 16

a. Penggaris

b. Koin

c. Palu

d. 2 kaleng minuman bersoda


a. Penggaris, koin, dan palu

Penggaris dipegang dan kemudian dengan kedua tangan dicari

pusat kesetimbangannya kemudian bagian sebelah sisi penggaris

diberi beban (koin) dan dicari pusat kesetimbangannya dilanjutkan

demonstrasi menggunakan palu.

b. Mendemonstrasikan kaleng magic

Kaleng minuman bersoda yang sudah kosong diisi air sedikit kira-

kira seperempat kaleng. Kemudian kaleng diletakkan ditempat

yang mudah dilihat oleh semua siswa.


151

1) Keleng yang diisi air diletakkan biasa. Dilihat apa yang

terjadi

2) Kaleng yang diisi air tadi diletakkan miring (diatur

sedemikian sehingga bisa miring). Siswa disuruh mengamati,

kemudian disuruh membuat hipotesis dari percobaan tersebut.


a. Guru menjelaskan bahwa pembelajaran saat ini adalah demonstrasi

dan menjelaskan bahwa guru membawa beberapa alat-alat tetapi

tidak diperlihatkan kepada siswa. Pokoknya siswa diajak

mengamati dan berhipotesis dengan demonstrasi nanti.


c. Demonstrasi pertama yaitu penggaris, koin, dan palu.


pertanyaan/persoalan awal kepada siswa, “Di manakah letak pusat

massa dari penggaris ini?.”





mereka.


dan guru memberi tambahan pertanyaan/persoalan kepada siswa,

“Jika salah satu ujung penggaris diberi beban koin, di manakah


152

letak pusat massanya? Mengapa?.” Terakhir guru membuat

kesimpulan bersama-sama dengan siswa.




i. Demonstrasi yang kedua adalah “permainan magic kaleng

bersoda.” Guru pada demonstrasi ini lebih berperan seperti

pesulap. Diusahakan alat-alat demonstrasinya sudah dipersiapkan

sedemikian rupa dan jangan sampai siswa tahu kuncinya.

j. Di awal guru sengaja melakukan demonstrasi duluan untuk

memancing siswa berpikir.

k. Demonstrasinya yaitu kaleng diletakkan biasa. Kemudian kaleng

diletakkan miring. Siswa disuruh mengamati dari jauh (jaraknya

dibatasi) dan waktunya dibatasi. Kemudian dengan cepat guru

mengambil kaleng itu dan menyimpannya dulu.

l. Kemudian guru memberikan pertanyaan/persoalan awal kepada

siswa, “Mengapa kaleng ini bisa berdiri miring? Jelaskan?”

m. Guru menyuruh siswa dalam kelompoknya untuk membuat


n. Setiap kelompok diberi kesempatan untuk mencoba demonstrasi

seperti yang dilakukan guru tadi, tetapi “di sini guru sengaja

memberikan kaleng kosong tanpa air kepada siswa.” Siswa

disuruh mencoba. Apa yang terjadi.


153

o. Hasil demonstrasi siswa dibandingkan dengan hipotesis awal siswa

(di sini guru belum menunjukkan kunci demonstrasi ini, supaya

siswanya masih penasaran)

p. Di bagian akhir pertemuan, guru baru menjelaskan kunci dari

permainan demonstrasi ini. Guru mencoba demonstrasi sekali lagi

dan menjelaskan konsep fisikanya.


a. Di manakah letak pusat massa dari penggaris ini?

b. Jika salah satu ujung penggaris diberi beban koin, di manakah letak

pusat massanya? Mengapa?

c. Mengapa kaleng ini bisa berdiri miring? Jelaskan?


a. Demonstrasi penggaris, koin, dan palu

Benda homogen: benda yang tersusun oleh satu macam

bahan/materi.

Letak pusat massa dari benda homogen pasti berada di

tengah-tengah. Sebagai buktinya jika kita memegang posisi tengah

benda homogen tersebut maka, benda homogen itu akan seimbang

atau sisi kanan dan sisi kirinya sama-sama seimbang. Ingat juga

syarat dari kesetimbangan suatu benda ada dua yaitu:

1) Gaya eksternal yang bekerja pada benda tersebut harus nol

(∑F= 0)

2) Torsi eksternal yang bekerja terhadap setiap titik harus nol


154

(∑τ = 0)

Jadi, jika pada penggaris titik kesetimbangannya (pusat massa)

berada di tengah karena kalau di tengah, penggaris itu benar-benar

tidak bergerak dan tidak berotasi atau dengan kata lain sudah

memenuhi dua syarat kesetimbangan.

Benda yang tersusun oleh 2 macam bahan pusat massanya

akan berada/ mendekati bahan/ materi yang massanya lebih besar.

Sebagai contohnya adalah penggaris yang sebelah sisinya diberi

koin maka pasti letak pusat massanya tidak berada di tengah-

tengah penggaris lagi, tetapi bergeser mendekati sisi penggaris

yang diberi koin. Begitu juga palu, letak pusat massanya mendekati

ujung palu yang terbuat dari besi. Letak titik kesetimbangan itu

akan menyebabkan benda tidak bergerak dan tidak berotasi atau

dengan kata lain sudah memenuhi dua syarat dari kesetimbangan.

b. Demonstrasi kaleng magic

Bagian II Kaleng

Bagian I Kaleng

Pusat massa

Gambar 3. 17 - Sketsa masalah – kaleng kosong


155

Kaleng minuman bersoda kosong itu akan terjatuh saat kita

meletakkan kaleng itu secara miring. Karena, saat kaleng

diletakkan secara miring berarti kita memaksakan membuat pusat

massa kaleng terletak di titik (seperti ditunjukkan gambar). Tetapi

karena bagian I kaleng dan bagian II kaleng tidak seimbang/

beratnya tidak sama (dalam kasus ini lebih berat bagian II kaleng)

maka, kaleng akan terjatuh.

Supaya kaleng bersoda tidak jatuh saat kita membuat titik

pusat massa berada di titik (seperti pada gambar) maka, kita harus

tahu masalahnya terlebih dahulu yaitu kaleng tadi jatuh karena

bagian I dan bagian II dari kaleng massanya tidak sama. Jadi

supaya kaleng tidak jatuh saat kita miringkan adalah dengan cara

membuat bagian I dan bagian II dari kaleng bermassa sama. Salah

satu caranya adalah menambahkan beban pada bagian I dari kaleng,

yaitu kaleng diisi air kira-kira seperempat dari volume penuh

Bagian II Benda

Bagian I Benda

Air Pusat massa

Gambar 3. 18 - Sketsa masalah – kaleng diisi air


156

kaleng. Jadi, kaleng tidak akan jatuh saat diletakkan pada posisi

miring, karena bagian I dan bagian II dari keleng massanya sama

(lebih jelasnya dapat dilihat di gambar).




Jam 19:00 – 21:30 WIB








Modul demonstrasi untuk topik kesetimbangan benda tegar sudah

berjalan dengan lancar.

Pada demonstrasi pertama, semua siswa dalam kelompok bisa

menjawab dengan benar bahwa titik kesetimbangan/ pusat massa

dari penggaris adalah dibagian tengah penggaris. Tetapi mereka

belum bisa dengan tepat menjelaskan konsep fisikanya mengapa

pusat massanya berada di tengah-tengah. Sementara saat salah satu

ujung penggaris diberi beban (koin) ternyata siswa dalam

kelompok terkecoh menentukan pusat massa/ titik kesetimbangan


157

dari penggaris yang salah satu ujungnya diberi koin. Mereka

menjawab bahwa titik kesetimbangannya berada di tengah-tengah

bahkan ada yang menjawab titik kesetimbangannya berada di ujung

pengaaris yang tidak ada koinnya.

Pada demonstrasi yang kedua/ terakhir, kebanyakan dari kelompok

dapat menebak mengapa kaleng bisa berdiri miring, mereka

menyebut bahwa keleng diisi air (sesuatu). Tetapi mereka belum

bisa menjelaskan konsep fisikanya dengan benar mengapa keleng

bisa berdiri miring.






1) Kognitif



2) Masalah lainnya

Saat mendemonstrasikan “kaleng magic” alatnya harus

benar-benar disiapkan dengan sebaik-baiknya. Karena dalam

uji coba ini ternyata siswa sudah bisa menebak dengan benar

bahwa kaleng sudah diisi air terlebih dahulu. Diusahakan


158

siswa tidak mengetahui saat pengajar/ guru mengisi kaleng

dengan air.









159

BAB IV

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Modul demonstrasi ini adalah suatu modul pembelajaran fisika dengan

menggunakan metode demonstrasi pada dua belas topik pada bidang

mekanika SMA yang lebih mengutamakan siswa untuk aktif, salah satu

contoh keaktifan siswa itu adalah siswa mencoba mendemonstrasikan

alatnya terlebih dahulu sebelum guru melakukan.

2. Hasil uji coba modul demonstrasi menunjukkan bahwa pembelajaran

fisika dengan modul demonstrasi ini membuat siswa aktif. Sebagai

contohnya siswa aktif untuk berpikir membuat hipotesis dan siswa aktif

untuk mendemonstrasikan alatnya.

3. Hasil uji coba modul demonstrasi juga menunjukkan bahwa siswa lebih

senang belajar fisika dengan cara hipotesis, dan eksperimen langsung

dengan alat nyata yaitu dengan metode demonstrasi dibandingkan jika

pelajaran fisika hanya diajarkan rumus saja.

4. Berdasarkan hasil uji coba modul demonstrasi ini dapat disimpulkan

bahwa modul demonstrasi ini sudah bisa dan layak untuk dipakai dalam

pembelajaran fisika.

5. Modul demonstrasi ini bisa dipakai dalam pelajaran fisika dan bisa

digunakan sebagai pengganti praktikum fisika dan guru tidak perlu takut

lagi akan kehabisan banyak waktu bila melakukan praktikum fisika,


160

karena modul demonstrasi ini tidak memerlukan banyak waktu seperti

praktikum dan malah juga bisa dilakukan langsung di dalam kelas.

B. Saran

1. Modul pembelajaran demonstrasi ini adalah salah satu alternatif

pembelajaran di kelas. Apabila guru ataupun calon guru mempunyai ide

menggunakan metode pembelajaran yang dirasa lebih baik maka, mereka

perlu mengutamakan ide-idenya terlebih dahulu, baru kemudian mencoba

modul demonstrasi ini.

2. Alat-alat yang ada dalam modul ini mungkin ada yang sulit didapatkan

maka, para guru ataupun calon guru tidak harus berpatokkan pada apa

yang ada dalam modul ini, tetapi akan lebih baik bila mereka mencari

alat/ ide lain yang lebih mudah didapatkan dan lebih sederhana.

3. Ada beberapa alat dalam modul demonstrasi ini yang ternyata belum bisa

menunjukkan konsep fisika yang sebenarnya karena keterbatasan waktu

peneliti saat melakukan uji coba modul demonstrasi ini. Maka, peneliti

selanjutnya, calon guru, dan guru untuk mencoba alat demonstrasi

berulang-kali sebelum diterapkan pada saat mengajar.

4. Modul demonstrasi ini masih banyak kekurangannya maka, para peneliti

selanjutnya, calon guru, dan guru untuk tidak terpaku pada isi modul

demonstrasi ini tetapi diharapkan untuk lebih mengembangkan isi dari

modul demonstrasi ini, supaya pembelajaran fisika nantinya semakin

mudah dipahami oleh siswa.


161

DAFTAR PUSTAKA

Sumber Artikel dan Buku:

Alonso, Marcelo. & Edward J. Finn. 1994. Dasar-dasar Fisika Universitas (Edisi

Kedua). Jakarta: Penerbit Erlangga.

Balta, Nuri. Locating the Center of Gravity: The Dance of Normal and Frictional

Forces. Physics Teacher, Vol. 50, Hal: 456-457, November 2012.

Djajadisastra, Jusuf. 1982. Metode-metode Mengajar. Bandung: Penerbit

Angkasa.

Djamarah, Syaiful Bahri. & Aswan Zain. 2010. Strategi Belajar Mengajar (Edisi

Revisi). Jakarta: Penerbit Rineka Cipta.

Feldman, Gerald. Dramatic (and simple!) Demonstration of Newton’s Third Law.

Physics Teacher, Vol. 49, Hal: 103-105, Februari 2011.

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1 (Edisi Kelima). Jakarta: Penerbit

Erlangga.

Kanginan, Mathen. 2006. Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Kanginan, Mathen. 2006. Fisika untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Sawadthaisong, Nattakit., Ratchapak, Chitaree, & Barufaldi, James P.

Demonstration of momentum and kinetic energy during an entire

collisioin. Physics Teacher, Vol. 49, Hal: 56-57, Januari 2011.

Suparno, Paul. 2007. Metodologi Pembelajaran Fisika. Yogyakarta: Universitas

Sanata Dharma.


162

Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1 (Edisi Ketiga). Jakarta:

Penerbit Erlangga.

Sumber Video Internet:

http://www.youtube.com/watch?v=qqu98FV7xf8. Diunduh 28 April 2011, pukul

15:33 WIB.

http://www.youtube.com/watch?v=llDZeGJfxRM. Diunduh 4 Agustus 2011, pukul

9:01 WIB.

http://www.youtube.com/watch?v=-iS4XH6hcqs&feature=related. Diunduh 9 Juli

2012, pukul 16:56 WIB.

http://www.youtube.com/watch?v=zvY7RVxK05Q&feature=related. Diunduh 10

Juli 2012, pukul 15:06 WIB.

http://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=endscreen&v=zljMGEWYIqI.

Diunduh 10 Juli 2012, pukul 16:40 WIB.

http://www.youtube.com/watch?v=T1ux9D7-O38&feature=related. Diunduh 10

Juli 2012, pukul 17:04 WIB.

http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/bychptr/chptr1_motion.html.


http://www.wfu.edu/physics/demolabs/demos/avimov/bychptr/chptr3_energy.htm.


http://www.phys.ufl.edu/demo/mainlist_video.html. Diunduh 30 Agustus 2012,

pukul 00:57 WIB.

http://www.youtube.com/watch?v=YDoUYwQZokk. Diunduh 30 Agustus 2012,

pukul 00:59 WIB.


163

LAMPIRAN


164

Lampiran 1. Surat Ijin Penelitian


165

Lampiran 2. Surat Keterangan Sudah Penelitian


166

Lampiran 3. Lembar Kuisioner Penelitian


167

Lampiran 4. Lembar Jawaban Kuisioner Siswa


168

Lampiran 5. Lembar Pekerjaan Siswa Selama Penelitian


169

Lampiran 6. Foto-foto Selama Penelitian Skripsi

Foto-foto saat Siswa Mencoba Demonstrasi dan Suasana Selama Penelitian:


170

Foto-foto saat Peneliti Memberikan Penjelasan:


171

Foto Seseorang yang Membantu Selama Penelitian :


172

Lampiran 7. Video Contoh Pembelajaran dengan Modul Demonstrasi

Video Contoh Pembelajaran

dengan Modul Demonstrasi

(Bisa dilihat pada DVD Pembelajaran Modul Demonstrasi)


desain pembelajaran fisika sma pada dua belas topik …

Documents