RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
Satuan Pendidikan
: SMA Negeri 1 Tenggarong
Mata Pelajaran
: Fisika
Kelas/Semester
: XI/Genap
Materi Pembelajaran
: Gelombang Berjalan dan Gelombang Stasioner
Alokasi Waktu
: 1 Jam Pelajaran @45 menit
A. Kompetensi Inti
KI-3:
Memahami,
menerapkan,
menganalisis
pengetahuan
faktual,
konseptual,
prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI-4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar
3.9 Menganalisis besaran-besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata 4.9 Melakukan percobaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner, beserta presentasi hasil dan makna fisisnya
C. Indikator
3.9.1 Menganalisis penggunaan besaran-besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner 4.9.1 Melakukan percobaan Melde untuk menerapkan persamaan cepat rambat gelombang
4.9.2 Menyajikan dan menginterpretasikan data berdasarkan percobaan Melde dalam menerapkan persamaan cepat rambat gelombang D. Tujuan Pembelajaran
3.9.1 Peserta didik mampu menganalisis penggunaan besaran-besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner 4.9.1 Peserta didik mampu melakukan percobaan Melde untuk menerapkan persamaan cepat rambat gelombang 4.9.2 Peserta didik mampu menyajikan dan menginterpretasikan data berdasarkan percobaan Melde dalam menerapkan persamaan cepat rambat gelombang
E. Materi Pembelajaran
Gelombang adalah usikan (getaran) yang merambat. Gelombang dapat dikelompokkan berdasarkan medium, arah getar, dan amplitudo. Berdasarkan mediumnya, gelombang terbagi menjadi gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang air dan gelombang tali, seperti yang terlihat pada gambar diatas. Berdasarkan arah getarnya, gelombang terbagi menjadi gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Berdasarkan amplitudonya, gelombang terbagi menjadi gelombang berjalan dan gelombang stasioner. Bahasan pokok materi ini adalah mengenai gelombang berjalan dan gelombang stasioner. 1.
Gelombang Berjalan
Gelombang berjalan adalah gelombang mekanik yang memiliki amplitudo konstan di setiap titik yang dilalui gelombang. Tinjau seutas tali panjang dalam arah mendatar, salah satu ujungnya digetarkan naik turun dalam arah sumbu y sehingga terjadi
gelombang yang merambat ke arah sumbu x positif, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.
=sin → =21 = sin 2 →= = sin 2 = sin 2 → = = sin 2 Bila cepat rambat gelombang adalah v, maka waktu yang diperlukan gelombang untuk
=
merambat dari O ke P sejauh x adalah maka titik P akan bergetar selama akibat gelombang dari O adalah:
. Jadi, jika titik O sudah bergetar selama t sekon, . Sehingga fase getaran naik turun di P
= = = → = =
Dengan memasukkan fase gelombang di titik P, maka persamaan simpangannya:
= sin 2 = sin 2( )
Catatan:
= (2 2) = (2 2 )→ 2 = 2 = = sin = ±sin±
+A = amplitudo titik asal ke atas -A = amplitudo titik asal ke bawah +k = gelombang merambat ke kiri -k = gelombang merambat ke kanan Dengan menggunakan sifat turunan, dapat ditentukan kecepatan dan percepatan partikel pada gelombang berjalan. Persamaan simpangan gelombang di titik P adalah:
=sin = = {sin} = cos
Kecepatan adalah turunan pertama dari fungsi simpangan:
Percepatan adalah turunan pertama dari fungsi kecepatan:
Sudut Fase
= = {cos} = sin =
Secara umum persamaan gelombang:
Untuk sudut fase gelombang:
=sin =sin
= =2( ) = =2( ) 2 =( ) = 2
Fase
Beda Fase
Secara umum fase gelombang:
=
Karena kita melihat beda fase gelombang pada dua titik, yang kita misalkan beda fase pada titik A dan titik B, maka jarak dari pusat O ke titik A adalah x A dan jarak dari pusat O ke titik B adalah x B.
= ∆= ∆=( )( ) ∆= ∆= ∆
Berdasarkan penjelasan diatas, dapat disimpulkan beberapa bagian dan besaran-besaran fisis yang digunakan dalam persamaan pada gelombang, yaitu:
a. Puncak gelombang adalah titik-titik tertinggi pada gelombang (misalnya B dan F) b. Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang (misalnya D dan H) c. Bukit gelombang adalah lengkungan ke atas pada gelombang (misalnya ABC dan EFG) d. Lembah gelombang adalah lengkungan ke bawah pada gelombang (misalnya CDE dan GHI) e. Amplitudo adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai partikel (misalnya bB dan dD) f. Panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak gelombang berurutan (misalnya BF) atau jarak antara dasar gelombang berurutan (misalnya DH), atau jarak antara satu bukit dan satu lembah (misalnya AE) g. Periode adalah waktu yang diperlukan satu gelombang untuk merambat h. Frekuensi adalah jumlah gelombang yang merambat dalam satu detik
2.
Gelombang Stasioner
Gelombang stasioner sering disebut gelombang tegak atau gelombang berdiri merupakan gelombang yang terbentuk dari hasil perpaduan atau interferensi dua buah
gelombang yang memiliki amplitudo dan frekuensi sama, namun arahnya berlawanan. Amplitudo pada gelombang stasioner tidak konstan, artinya tidak semua titik yang dilalui gelombang memiliki amplitudo yang sama. Titik yang bergetar dengan amplitudo maksimum disebut perut, dan titik yang bergetar dengan amplitudo minimum disebut simpul. Gelombang stasioner terbagi menjadi dua, yaitu gelombang stasioner pada dawai ujung bebas dan gelombang stasioner pada dawai ujung terikat. a.
Gelombang Stasioner pada Dawai Ujung Bebas
Akan terbentuk perut pada alat pantul. Letak simpul dapat ditentukan dengan persamaan:
= 21 4 Sedangkan letak perutnya dapat ditentukan dengan persamaan:
= 22 4 b.
Gelombang Stasioner pada Dawai Ujung Terikat
Akan terbentuk simpul pada alat pantul. Letak simpul dapat ditentukan dengan
persamaan:
= 22 4
λ
Sedangkan letak perutnya dapat ditentukan dengan persamaan:
= − 3.
λ
Percobaan Melde
Percobaan Melde merupakan percobaan untuk menyelidiki proses terbentuknya gelombang stasioner. Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan akar massa per satuan panjang dawai.
= √
Kecepatan rambat gelombang juga dapat ditentukan dengan persamaan:
Keterangan: v = cepat rambat gelombang (m/s) F = gaya tegangan tali ( N ) m = massa tali dawai (kg )
=
l = panjang tali dawai (m) λ=
panjang gelombang (m)
f = frekuensi gelombang ( Hz )
F. Model, Pendekatan, dan Metode Pembelajaran
1.
Model Pembelajaran Inkuiri
2.
Pendekatan Pembelajaran Saintifik
3.
Metode Pembelajaran Ceramah, tanya jawab, dan demonstrasi
G. Kegiatan Pembelajaran
Inti kegiatan pembelajaran ini melingkupi tahap mengamati, menanya, mengumpulkan data/informasi, menganalisis, dan mengkomunikasikan. No.
1
2
Tahap
Pendahuluan
Inti
Kegiatan Guru
Membuka pembelajaran dengan mengucapkan salam dan berdo’a Mengkomunikasikan tujuan pembelajaran yang ingin dicapai Mengajukan apersepsi dan pertanyaan sebagai motivasi siswa, “apa yang Anda pikirkan saat mendengar kata ‘gelombang’?” Membagi kelas menjadi 4 kelompok
Menyampaikan materi tentang besaran pada gelombang berjalan dan gelombang
Kegiatan Siswa
Menjawab salam dari guru dan berdo’a
Alokasi Waktu 1 menit
Menyimak tujuan pembelajaran yang disampaikan Menjawab pertanyaan yang diajukan guru
1 menit
Menggabungkan diri bersama kelompoknya masing-masing Menyimak dan mencatat dengan cermat materi yang disampaikan dan mengamati
1 menit
2 menit
13 menit
stasioner, serta menayangkan animasi
3
Penutup
animasi yang ditayangkan (kegiatan mengamati) Mempersilahkan Mengajukan siswa untuk bertanya pertanyaan kepada mengenai materi guru mengenai yang disampaikan materi yang disampaikan (kegiatan menanya) Meminta siswa Mengambil LKPD untuk mengambil yang telah tersedia LKPD yang telah disediakan Mendemonstrasikan Mengumpulkan percobaan Melde data berdasarkan demonstrasi percobaan (kegiatan mengumpulkan data/informasi ) Berkeliling kelas Berdiskusi mengamati diskusi mengerjakan soal dari setiap kelompok di LKPD berdasarkan pengamatan dan pemahaman yang diperoleh (kegiatan menganalisis) Meminta setiap Setiap kelompok kelompok untuk maju ke depan mempresentasikan kelas hasil diskusi di menyampaikan depan kelas hasil diskusinya (kegiatan mengkomunikasi) Memberikan Menjawab pertanyaan dan pertanyaan guru
2 menit
1 menit
15 menit
5 menit
1 menit
1 menit
kesempatan bertanya dan bertanya aktif pada siswa jika ada kepada guru dan materi yang belum kelompok lainnya dipahami Menyimpulkan hasil Menyimak pembelajaran yang kesimpulan hasil diperoleh mengenai pembelajaran gelombang berjalan dan gelombang stasioner Berdo’a dan Berdo’a mengucapkan salam mengakhiri untuk menutup pembelajaran dan pembelajaran menjawab salam
1 menit
1 menit
H. Media, Alat, dan Sumber Belajar
1. Media a. Animasi b. LKPD c. Papan tulis d. Spidol white board e. Proyektor f. Laptop 2. Alat a. Audio generator b. Tali c. Katrol meja d. Pembangkit getaran e. Beban bercelah dan penggantung beban f. Kabel penghubung 3. Sumber Belajar a. Supiyanto. 2007. Fisika Untuk SMA Kelas XII. Phibeta; Jakarta. b. Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga; Jakarta. c. http://www.fisika.idsalim.com/2015/08/gelombang-berjalan.html
I. Penilaian
Penilaian Kognitif (Berdasarkan Tujuan Pembelajaran 3.9.1) a. Teknik penilaian : tes tertulis b. Instrumen
: lembar tes tertulis
c. Bentuk instrumen : soal uraian
1. Suatu titik P berada pada jarak 100 cm dari sumber gelombang yang bergetar dengan frekuensi 10 Hz. Jika cepat rambat gelombang 2 m/s dan sumber gelombang telah bergetar selama 5 sekon maka titik P telah mengalami gerak bolak- balik sebanyak…. kali. Diketahui: l = 100 cm = 1 m f = 10 Hz v = 2 m/s t 0 = 5 s Ditanya: n? Jawab: Misalkan waktu yang diperlukan untuk gelombang merambat dari sumber ke titik P adalah Δt dan waktu di titik P adalah t p, maka: Δt =
= ⁄ =0,5
t p = t 0 – Δt = 5 s – 0,5 s = 4,5 s
= 1 = 101 =0,1 = = 4,0,51 =45
Jadi, titik P telah mengalami gerak bolak-balik sebanyak 45 kali (Skor 30)
2. Suatu gelombang berjalan dihasilkan oleh suatu sumber getaran dengan periode 0,2 sekon. Jika gelombang itu merambat dengan laju 100 m setiap sekon, maka panjang gelombang dari gelombang tersebut adalah….
Diketahui: T = 0,2 s v = 100 m/s Ditanya: λ? Jawab:
= 1 = 0,12 =5 100 = = 5 ⁄ =20
Jadi, panjang gelombang dari gelombang tersebut adalah 20 m (Skor 20)
3. Percobaan Melde menggunakan tali yang panjangnya 2 meter dan massanya 2,5 gr serta diberi gaya tegangan sebesar 50 N. Tentukan berapa m/s cepat rambat gelombang pada tali tersebut! Diketahui: l=2m m = 2,5 gr = 0,0025 kg F = 50 N Ditanya: v? Jawab:
= √ = √ 500,02 =200 025 ⁄ Jadi, cepat rambat gelombang pada tali tersebut adalah 200 m/s (Skor 20)
4. Seutas dawai dengan panjang 20 cm yang kedua ujungnya terikat erat digetarkan. Pada dawai tersebut timbul 4 buah perut. Tentukan frekuensi yang ditunjukkan oleh getaran dawai tersebut, jika dawai ditarik dengan gaya 200 N dan massa dawai 1,6 mg!
Diketahui: l = 20 cm = 0,2 m n perut = 4 buah F = 200 N m = 1,6 mg = 1,6 x 10-6 kg Ditanya: f ? Jawab:
2 = √ = √ 2001,6 0, 10− = 5000 Jumlah perut pada dawai adalah 4 buah, sehingga dawai tersebut mempunyai 2 buah gelombang (n gelombang= 2)
= 0,22 =0,1 = 5000 = = 0,1 ⁄ =50000
Jadi, besar frekuensi dawai tersebut adalah 50000 Hz (Skor 30)
Skor total = 30 + 20 + 20 + 30 = 100
Tenggarong, 7 Maret 2017 Mengetahui, Ka. SMAN 1 Tenggarong
.
Guru Bid. Studi
………………………………
.………………………………
NIP.
NIP.
