RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)
MATA PELAJARAN
: FISIKA
KELAS / SEMESTER : XI / GANJIL SEKOLAH
: SMA NEGERI 2 PONTIANAK
KALIMANTAN BARAT 2017
1
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Sekolah Mata Pelajaran Kelas/Semester Materi Pokok Alokasi Waktu
: : : : :
SMA Negeri 2 Pontianak Fisika XII / Ganjil Medan Magnet 10 x 45 Menit
A. Kompetensi Inti Kompetensi sikap spiritual dan kompetensi sikap sosial dicapai melalui learning ) pada pembelajaran. Kompetensi pembelajaran tidak langsung (indirect (indirect learning) pengetahuan dan kompetensi keterampilan melalui keteladanan, pembiasaaan, dan budaya sekolah, dengan memperhatikan karakteristik mata pelajaran, serta kebutuhan dan kondisi peserta didik. KI 1 (SIKAP SPIRITUAL) 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
KI 3 (PENGETAHUAN) 3. Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif 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.
2
KI 2 (SIKAP SOSIAL) 2. Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI 4 (KETERAMPILAN) 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif serta mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Sekolah Mata Pelajaran Kelas/Semester Materi Pokok Alokasi Waktu
: : : : :
SMA Negeri 2 Pontianak Fisika XII / Ganjil Medan Magnet 10 x 45 Menit
A. Kompetensi Inti Kompetensi sikap spiritual dan kompetensi sikap sosial dicapai melalui learning ) pada pembelajaran. Kompetensi pembelajaran tidak langsung (indirect (indirect learning) pengetahuan dan kompetensi keterampilan melalui keteladanan, pembiasaaan, dan budaya sekolah, dengan memperhatikan karakteristik mata pelajaran, serta kebutuhan dan kondisi peserta didik. KI 1 (SIKAP SPIRITUAL) 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
KI 3 (PENGETAHUAN) 3. Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif 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.
2
KI 2 (SIKAP SOSIAL) 2. Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI 4 (KETERAMPILAN) 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif serta mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan
B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Dasar 3.1 Menerapkan konsep torsi, momen inersia, titik berat, dan momentum sudut pada benda tegar(statis dan dinamis) dalam kehidupan sehari-hari
Indikator Pencapaian Kompetensi 3.1.1 Menjelaskan tentang konsep titik berat 3.1.2 Mendeskripsikan tentang jenis-jenis kesetimbangan 3.1.3 Mengaplikasikan konsep titik berat dalam kehidupan sehari-hari 3.1.4 Menjelaskan pengertian momentum sudut 3.1.5 Menjelaskan kaitan momentum sudut dengan gaya 4.1.1 Melakukan percobaan untuk menentukan letak titik berat bidang homogen secara praktik dan perhitungan 4.1.2 Melakukan percobaan untuk memahami konsep sudut pada suatu benda
4.1 Membuat karya yang menerapkan konsep titik berat dan kesetimbangan benda tegar
C. Tujuan Pembelajaran , dengan metode simulasi dan diskusi, Melalui model information search , dengan peserta didik dapat menerapkan konsep torsi, menyebutkan Pertemuan pengertian momen gaya dan momen inersia, mendiskusikan Pertama perbedaan antara partikel dan benda tegar, menghitung besar momen gaya yang bekerja pada suatu benda, mendeskripsikan konsep momen inersia, partikel dan benda tegar (sistem partikel). , dengan metode Melalui model inquiry learning , dengan eksperimen/demonstrasi, peserta didik dapat menjelaskan pengertian Pertemuan dari kesetimbangan benda tegar dan titik berat, melakukan percobaan Kedua tentang titik berat secara individu, mempresentasikan hasil laporan percobaan masing-masing , dengan metode diskusi dan simulasi, Melalui model discovery learning , dengan peserta didik dapat menjelaskan hukum kekekalan momentum menjelaskan hukum Pertemuan mengamati video sudut pada gerak rotasi, mengamati video tentang hukum Ketiga kekekalan momentum, menganalasisis peristiwa yang terjadi dari video yang telah ditampilkan, mempresentasikan hasil diskusi kelompok
3
D. Materi Pembelajaran
Faktual
• • • • •
momen gaya momen inersia kesetimbangan benda tegar titik berat hukum kekekalan sudut pada rotasi
Konseptual
antara partikel dan benda tegar tegar • Hubungan antara • menentukan arah gaya yang dihasilkan pada materi momen gaya • menentukan titik berat pada suatu benda
Prosedural
• Langkah kerja percobaan titik berat
Metakognitif
• Menduga kekeliruan dan rekomendasi untuk memperbaiki pelaksanaan percobaan agar hasilnya lebih teliti dan tepat
E. Metode Pembelajaran 1. Demonstrasi/Simulasi 2. Diskusi 3. Eksperimen 4. Ceramah F. Media Pembelajaran A. Laptop dan LCD B. Power point dan media audio visual lainnya sesuai materi pembelajaran C. Magnet batang, kawat berarus, catu daya. G. Sumber Belajar Kanginan, Marthen. 2016. Fisika Peminatan Matematik dan Ilmu-ilmu Alam untuk SMA/MA kelas XI Edisi Revisi. Revisi . Jakarta: Erlangga.
4
H. Langkah-langkah Pembelajaran Pertemuan Pertama
NO
HOTS/4C/ Karakter/ literasi
Kegiatan Pembelajaran
Alokasi Waktu
Pendahuluan 1 2 3 4 5
6
7 8
Memberi salam dan berdo’a sebelum pembelajaran dimulai Mengabsen kehadiran siswa Mengkondisikan suasana belajar yang menyenangkan Melalui tanya jawab membahas kembali materi sebelumnya Merekam (memperhatikan dan menulis ungkapan yang dikemukakan peserta didik di papan tulis), memberikan sedikit ulasan; Menyampaikan kompetensi dan tujuan yang akan dicapai berkaitan dengan momen gaya dan momen inersia Menyampaikan garis besar cakupan materi momen gaya dan momen inersia Menyampaikan metode pembelajaran dan teknik penilaian yang akan digunakan saat membahas materi momen gaya dan momen inersia
5
Karakter : Saling menghorma ti Disiplin Peduli lingkungan Religius Kepemimpi nan
15 menit
NO
Kegiatan Pembelajaran
HOTS/4C/ Karakter/ literasi
Alokasi Waktu
Kegiatan Inti 1 2 3
Memberikan stimulus dengan menyajikan video Peserta didik melakukan pengamatan Peserta didik diberikan pertanyaan “dapatkah bendabenda yang dianggap partikel hanya mengalami gerak translasi?” “bagaimana dengan benda yang bergerak rotasi?”
Critical thinking/HOTS Literasi
4
Peserta didik diminta mengemukakan sebanyak mungkin pertanyaan yang berkaitan dengan hasil pengamatannya Guru memberikan penguatan tentang unjuk kerja dan pertanyaan-pertanyaan yang disampaikan oleh peserta didik
Critical thinking
Peserta didik menyimak penjelasan guru tentang pengertian momen gaya dan momen inersia Peserta didik untuk membagi diri dalam beberapa kelompok (penentuan kelompok ditetapkan oleh guru). Peserta didik berdiskusi dalam kelompok menjelaskan perbedaan antara partikel dan benda tegar, menghitung besar momen gaya yang bekarja pada suatu benda serta mendeskripsikan konsep momen inersia, partikel dan benda tegar (sistem partikel).
Critical thinking dan literasi Collaboration
Peserta didik mengolah data yang diberikan ke setiap kelompok Peserta didik mengolah data melalui diskusi kelompok dan menganalisis data tersebut
Collaboration, critical thinking, creativity dan HOTS
5
6 7
8 9
10
Peserta didik mempresentasikan hasil diskusi Critical thinking kelompok. Peserta didik yang tidak presentasi diberikan dan kesempatan untuk mengajukan pertanyaan dan communication memberikan tanggapan
11
Peserta didik membuat kesimpulan serta guru memberikan penguatan Menggunakan hasil yang diperoleh dalam percobaan berikutnya
12
60 menit
Critical thinking dan communication
Kegiatan penutup 1
Guru dan peserta didik membuat refleksi hasil 6
Critical thinking
15
2 3 4
pembelajaran Guru memberikan tugas kepada siswa untuk materi berikutnya Peserta didik mengakhiri kegiatan pembelajaran dengan berdoa Guru memberikan salam penutup
(HOTS) Communicate
menit
Religius
Pertemuan Kedua
NO
HOTS/4C/ Karakter/ literasi
Kegiatan Pembelajaran
Alokasi Waktu
Pendahuluan 1 2 3 4
5
6
Memberi salam dan berdo’a sebelum pembelajaran dimulai Mengabsen kehadiran siswa Mengkondisikan suasana belajar yang menyenangkan Melalui tanya jawab membahas kembali materi sebelumnya Merekam (memperhatikan dan menulis ungkapan yang dikemukakan peserta didik di papan tulis), memberikan sedikit ulasan; Menyampaikan kompetensi dan tujuan yang akan dicapai berkaitan dengan kesetimbangan benda tegar dan titik berat Menyampaikan garis besar cakupan materi kesetimbangan benda tegar dan titik berat Menyampaikan metode pembelajaran dan teknik penilaian yang akan digunakan saat membahas materi kesetimbangan benda tegar dan titik berat
Karakter : Saling menghorma ti Disiplin Peduli lingkungan Religius Kepemimpi nan
15 menit
Kegiatan Inti 1 2 3
4
5 6
Memberikan stimulus dengan menyajikan video keseimbangan partikel. Peserta didik melakukan pengamatan Peserta didik diminta mengemukakan sebanyak mungkin pertanyaan yang berkaitan dengan hasil pengamatannya Guru memberikan penguatan tentang unjuk kerja dan pertanyaan-pertanyaan yang disampaikan oleh peserta didik Peserta didik menyimak penjelasan guru tentang pengertian keseimbangan benda tegar dan titik berat Peserta didik untuk membagi diri dalam beberapa 7
Critical thinking/HOTS Literasi Critical thinking
Critical thinking dan literasi
60 menit
NO
Kegiatan Pembelajaran
7
kelompok (penentuan kelompok ditetapkan oleh guru). Peserta didik berdiskusi dalam kelompok menjelaskan gambar yang disajikan
8 9 10
11 12
Peserta didik mengolah data yang diberikan ke setiap kelompok Peserta didik mengolah data melalui diskusi kelompok dan menganalisis data tersebut Peserta didik mempresentasikan hasil diskusi kelompok. Peserta didik yang tidak presentasi diberikan kesempatan untuk mengajukan pertanyaan dan memberikan tanggapan Peserta didik membuat kesimpulan serta guru memberikan penguatan Menggunakan hasil yang diperoleh dalam percobaan berikutnya
HOTS/4C/ Karakter/ literasi
Alokasi Waktu
Collaboration
Collaboration, creativity, critical thinking, HOTS Critical thinking dan communication
Kegiatan penutup 1
2 3 4
Peserta didik secara bersama menemukan manfaat langsung maupun tidak langsung dari hasil pembelajaran yang telah berlangsung melalui kegiatan refleksi Peserta didik menerima umpan balik terhadap proses dan hasil pembelajaran Peserta didik menerima informasi tentang rencana untuk pembelajaran pertemuan yang akan datang Peserta didik mengakhiri kegiatan pembelajaran dengan berdoa
8
Critical thinking (HOTS) Communicate Literasi Religius
15 menit
Pertemuan Ketiga
NO
HOTS/4C/ Karakter/ literasi
Kegiatan Pembelajaran
Alokasi Waktu
Pendahuluan 1 2 3 4 5
6
7 8
Memberi salam dan berdo’a sebelum pembelajaran dimulai Mengabsen kehadiran siswa Mengkondisikan suasana belajar yang menyenangkan Melalui tanya jawab membahas kembali materi sebelumnya Merekam (memperhatikan dan menulis ungkapan yang dikemukakan peserta didik di papan tulis), memberikan sedikit ulasan; Menyampaikan kompetensi dan tujuan yang akan dicapai berkaitan dengan hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi Menyampaikan garis besar cakupan materi hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi Menyampaikan metode pembelajaran dan teknik penilaian yang akan digunakan saat membahas materi hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi
Karakter : Saling menghorma ti Disiplin Peduli lingkungan Religius Kepemimpi nan
15 menit
. Kegiatan Inti 1 2 3
4
5
6 7
Memberikan stimulus dengan menyajikan video hukum kekekalan momentum. Peserta didik melakukan pengamatan
Critical thinking/HOTS dan literasi
Peserta didik diminta mengemukakan sebanyak mungkin pertanyaan yang berkaitan dengan hasil pengamatannya Guru memberikan penguatan tentang unjuk kerja dan pertanyaan-pertanyaan yang disampaikan oleh peserta didik Peserta didik menyimak penjelasan guru tentang pengertian hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi Peserta didik untuk membagi diri dalam beberapa kelompok (penentuan kelompok ditetapkan oleh guru). Peserta didik berdiskusi dalam kelompok menganalisis
Critical thinking
9
Critical thinking
Critical thinking dan literasi Collaboration Collaboration
60 menit
NO
8 9 10
11 12
Kegiatan Pembelajaran peristiwa dari video yang di tampilkan Peserta didik mengolah data melalui diskusi kelompok dan menganalisis data tersebut Peserta didik mempresentasikan hasil diskusi kelompok. Peserta didik yang tidak presentasi diberikan kesempatan untuk mengajukan pertanyaan dan memberikan tanggapan Peserta didik membuat kesimpulan serta guru memberikan penguatan Menggunakan hasil yang diperoleh dalam percobaan berikutnya
HOTS/4C/ Alokasi Karakter/ Waktu literasi Colaboration, critical thinking, hots Critical thinking dan komunikasi
Critical thinking dan komunikasi
Kegiatan penutup 1
2 3 4
Peserta didik secara bersama menemukan manfaat langsung maupun tidak langsung dari hasil pembelajaran yang telah berlangsung melalui kegiatan refleksi Peserta didik menerima umpan balik terhadap proses dan hasil pembelajaran Peserta didik menerima informasi tentang rencana untuk pembelajaran pertemuan yang akan datang Peserta didik mengakhiri kegiatan pembelajaran dengan berdoa
10
Critical thinking (HOTS)
Comunicated Literasi Religius
15 menit
I.
Penilaian 1.
Teknik
: dilakukan dengan tes tertulis dan tes kinerja (proyek dan diskusi)
2.
Bentuk Instrumen : Soal Essay dan tes kinerja
3.
Penilaian meliputi : a.
Aspek Penilaian Sikap Individual (terlampir)
b.
Aspek Penilaian Sikap Diskusi Kelompok
c.
Aspek Penilaian Keterampilan Individual
d.
Aspek Penilaian Kinerja Kelompok melalui percobaan
e.
Aspek Penilaian Fortofolio
Pontianak, Juli 2017 Mengetahui, Kepala SMA Negeri 2 Pontianak
Guru Mata Pelajaran Fisika
Dede Hidayat, S.Pd
Udzaenah, S.Pd NIP: 196604261989012003
NIP:
11
LAMPIRAN 1: Materi Pelajaran KESETIMBANGAN BENDA TEGAR Anda telah mempelajari dinamika partikel, dimana benda dianggap sebagai suatu titik materi (ukuran benda diabaikan), sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda hanya mungkin menyebabkan gerak translasi. Dalam Bab ini anda akan mempelajari dinamika rotasi dan keseimbangan benda tegar. Dalam benda tegar, ukuran benda tidak diabaikan, sehingga gaya-gaya yang bekerja pada benda dapat menyebabkan gerak translasi dan rotasi terhadap suatu poros. Pada gerak rotasi, benda bergerak berputar pada porosnya. Perhatikan gambar di atas. Komedi putar dikatakan melakukan gerak rotasi karena lintasannya berbentuk lingkaran dan ada sumbu sebagai pusatnya. Bagaimana dengan dinamika gerak rotasi tersebut? A. Dinamika Rotasi Benda Tegar Gerak rotasi benda dapat diamati dalam berbagai peristiwa di lingkungan kalian. Bola yang menggelinding, gerak engsel pada pintu, gerakan katrol, sekrup, dan roda merupakan contoh gerak rotasi benda. Sebagian besar gerak rotasi yang dialami benda tidak terjadi dengan sendirinya, tetapi ada sesuatu yang menyebabkan benda tersebut berotasi. Pada bab ini kalian akan mempelajari bagaimana sebuah benda dapat berotasi dan apa yang menyebabkannya. 1) Benda Tegar
Perhatikan Gambar di atas! Ada dua buah batangan, benda A terbuat dari besi dan benda B terbuat dari adonan tepung yang agak lembek. Apabila kedua benda itu diputar dengan memegang salah satu ujungnya, kira-kira apakah yang akan terjadi? Benda A bentuknya relatif tetap, sedangkan benda B akan mengalami perubahan bentuk. Pada putaran dengan frekuensi tertentu benda B akan meregang dan tidak kembali pada bentuk semula. Jadi, dapat dinyatakan bahwa benda A adalah benda tegar dan benda B bukan benda tegar. Benda tegar adalah benda yang tidak mengalami perubahan bentuk akibat pengaruh gaya atau momen gaya. 2) Torsi Apakah Torsi Itu? Untuk melihat suatu benda diam menjadi bergerak translasi (lurus), anda perlu mengerjakan gaya pada benda itu. Analog dengan itu, untuk membuat suatu benda tegar berotasi (berputar) terhadap suatu poros tertentu, anda perlu mengerjakan torsi (dari bahasa latin torquere; memutar) pada suatu benda.Momen gaya atau torsimerupakan besaran yang mengakibatkan benda berotasi atau berputar. Besaran-besaran apakah yang berkaitan dengan torsi? 12
Berdasarkan Gambar di atas, orang memberikan gaya kepada kunci sehingga kunci dapat memutar baut. Baut berfungsi sebagai sumbu rotasi, sedangkan perpanjangan garis gaya disebut garis kerja gaya. Jika gaya yang diberikan tangan (garis kerja gaya) tegak lurus terhadap lengan kunci, maka lengan kunci ini berfungsi sebagai lengan gaya. Namun, jika gaya yang diberikan tidak tegak lurus lengan kunci, maka lengan gaya merupakan jarak yang tegak lurus dari sumbu rotasi dengan garis kerja gaya .
Sekarang coba perhatikan Gambar d atas! Untuk memutar baut, kedudukan tangan seperti gambar (c) lebih mudah dilakukan daripada kedudukan tangan pada gambar (b) dan (a). Sementara kedudukan tangan seperti gambar (b) lebih mudah dilakukan daripada seperti gambar (a). Gaya yang diperlukan untuk memutar baut pada kedudukan (c) lebih kecil dari gaya yang diperlukan pada gambar (b) atau (a). Berdasarkan fakta ini, besar gaya putar atau momen gaya tidak hanya ditentukan oleh besar gaya, tetapi juga panjang lengan gaya. Hubungan ketiga faktor ini, diberikan dengan persamaan berikut.
Berdasarkan sifat perkalian silang dua vektor, besar momen gaya dapat dicari dengan rumus:
13
Seperti halnya gaya F, torsi t juga termasuk vektor, yang memiliki besar dan arah. Bedanya, arah torsi hanya dua, searah atau berlawanan arah jarum jam. Kedua arah torsi ini cukup dibedakan dengan memberikan tanda positif atau negatif. Supaya konsisten dengan aturan matematika maupun aturan arah pada momentum sudut dan gaya Lorentz , penentuan arah positif untuk torsi mengikuti aturan putaran tangan kanan (Gambar berikut).
3) Momen Inersia Benda Diskrit (Partikel)
Perhatikan gambar di atas! Dalam gerak melingkar, kecepatan linear dinyatakan dengan , dengan ω adalah kecepatan sudut. Oleh karena itu, besar energi kinetik rotasi partikel dapat dinyatakan sebagai berikut.
Dari persamaan di atas, diperoleh nilai mr2 yang menyatakan momen inersia dari partikel yang bergerak melingkar. Momen inersia dilambangkan dengan I.
14
Dengan demikian, momen inersia sebuah partikel sebanding dengan massa partikel dan kuadrat jarak antara partikel dan sumbu putarnya. Momen inersia merupakan besaran skalar yang memiliki satuan kgm 2. Benda yang terdiri atas susunan partikel (titik), jika melakukan gerak rotasi memiliki momen inersia sama dengan hasil jumlah dari momen inersia partikel penyusunnya.
Momen Inersia Benda Tegar dengan massa terdistribusi kontinu
Jika benda tegar memiliki distribusi massa yang kontinu, seperti silinder pejal atau pelat, kita perlu mengitung momen inersia dengan metode integrasi untuk menghitung penjumlahan. Jika suatu benda tegar tidak dapat ditampilkan sebagai kumpulan partikel, melainkan merupakan distribusi massa yang kontinu, penjumlahan dengan tanda sigma (S) pada persamaan harus diganti dengan tanda integral (ò). Kita bayangkan membagi benda menjadi berbagai elemen massa kecil dm yang berjarak r dari poros rotasi (gambar 2.7), sehingga momen inersia I dapat dinyatakan oleh:
Hasil-hasil metode integrasi untuk menentukan momen inersia berbagai benda ditunjukkan pada Tabel berikut.
15
16
4) Kaitan Torsi dengan Percepatan Sudut Anda telah mengetahui bahwa gaya F menyebabkan suatu benda bergerak translasi dengan percepatan linear a. Anda juga mengetahui bahwa torsi t menyebabkan suatu benda berotasi terhadap suatu poros tertentu. Karena torsi t analog dengan gaya F dan percepatan sudut a analog dengan percepatan linear a, kita bertanya apakah torsi t berkaitan dengan percepatan sudut a dari gerak rotasi?
Sekarang kita akan menurunkan persamaan yang menghubungkan torsi dengan percepatan sudut. Gambar di atas menunjukkan sebuah partikel bermassa m yang sedang berotasi pada jarak r dari poros O. Sebuah gaya F yang tegak lurus pada lintasan partikel memberikan percepatan tangensial at sesuai dengan persamaan:
17
Kita mengenal rF sebagai torsi gaya t yang dihasilkan oleh gaya F terhadap poros rotasi partikel dan mr 2 sebagai momen inersia partikel I . Dengan demikian, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut.
Rumus adalah hukum II Newton untuk benda yang bergerak rotasi, yang analog dengan F = m.a, hukum II Newton untuk benda yang bergerak translasi. Jadi, dalam gerak rotasi, torsi berperan seperti gaya pada gerak translasi.
Kerjakan sebagai latihan
18
1. Sebuah roda berbentuk cakram homogen dengan jari-jari 40 cm dan massa 50 kg. Jika benda tersebut mengalami percepatan sudut sebesar 10 rad/s2, hitunglah momen gaya yang bekerja pada roda tersebut! 2. Sebuah benda tegar berotasi dengan percepatan sudut 15 rad/s2 karena bekerja momen gaya sebesar 30 Nm. Tentukanlah momen inersia benda tersebut!
5) Hukum Kekekalan Momentum Sudut
Pernahkan Anda menggulung benang layangan dengan kaleng bekas? Jika dua buah kaleng, yang satunya kecil dan yang satunya lagi besar, digunakan untuk menggulung benang, kaleng manakah yang akan menyebabkan putaran tangan kita lebih cepat jika panjang benang dan waktu yang digunakan untuk menggulung adalah sama? Hal ini dapat dijelaskan dengan konsep hukum kekekalan momentum. A. Momentum Sudut Anda telah mengenal besaran momentum linear yang dinyatakan oleh P = m.v . Pada gerak rotasi, yang analog dengan momentum linear adalah momentum sudut . Massa analog dengan momen inersia, kecepatan linear analog dengan kecepatan sudut, maka momentum sudut momentum sudut didefinisikan sebagai perkalian antara momen inersia dan kecepatan sudut. Secara matematis, ditulis sebagai berikut.
19
Momentum sudut merupakan besaran vektor karena memiliki besar dan arah. Arah momentum sudut dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar di atas. Arah putaran keempat jari menunjukkan arah rotasi, sedangkan ibu jari menunjukkan arah momentum sudut. Jika lengan torsi terhadap poros r dan kecepatan linear v benda (benda dianggap partikel) diberikan, besar momentum sudut L dapat dihitung sebagai berikut.
20
6) Formulasi Hukum Kekekalan Momentum Sudut pada Gerak Rotasi Hukum kekekalan momentum linear menyatakan bahwa jika pada suatu sistem tidak bekerja resultan gaya luar ( ), momentum linear sistem adalah kekal (tetap besarnya). Pada gerak rotasi pun anda akan menjumpai hukum kekekalan momentum sudut. Jika momen gaya luar sama dengan nol, berlaku Hukum Kekekalan Momentum Sudut, yaitu momentum sudut awal akan sama besar dengan momentum sudut akhir. Secara matematis, pernyataan tersebut ditulis sebagai berikut.
Hukum Kekekalan momentum sudut
“ jika tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem ( ), momentum sudut sistem adalah kekal (tetap besarnya)”.
Dari persamaan hukum kekekalan momentum sudut, dapat dilihat bahwa apabila I bertambah besar, ω akan semakin kecil. Sebaliknya, apabila ω semakin besar maka I akan mengecil. Prinsip ini diaplikasikan oleh pemain ice skating dalam melakukan putaran (Gambar 2.11). Saat akan memulai putaran badan, pemain ice skating merentangkan lengannya (momen inersia pemain akan semakin besar karena jarak lengan dengan badan bertambah). Kemudian, ia merapatkan kedua lengannya ke arah atas badannya agar momen inersianya mengecil (karena jarak lengan dengan badan mengecil) sehingga putaran badannya akan semakin cepat (kecepatan sudutnya membesar). Contoh lainnya adalah pada saat menggulung benang layangan dengan dua buah kaleng bekas yang berbeda diameternya. Untuk kaleng bekas yang diameternya lebih besar, maka jari-jarinya juga besar. Jari-jari yang besar akan memberikan momen inersia yang besar juga. Dengan momen inersia besar, menurut hukum kekekalan momentum sudut, akan 21
menyebabkan kecepatan sudut kecil. Sebaliknya, kaleng bekas yang diameternya lebih kecil, maka jari-jarinya juga kecil. Jari-jari yang kecil akan memberikan momen inersia yang kecil juga. Dengan momen inersia kecil, menurut hukum kekekalan momentum sudut, akan menyebabkan kecepatan sudut membesar. Itu sebabnya, menggulung dengan kaleng bekas yang diameternya lebih kecil akan menyebabkan putaran tangan kita menjadi lebih cepat dibandingkan menggulung dengan kaleng bekas yang diameternya lebih besar.
7) Keseimbangan Statis Sistem Partikel Dalam sistem partikel, benda dianggap sebagai suatu titik materi. Semua gaya yang bekerja pada benda dianggap bekerja pada titik materi tersebut, sehingga gaya yang bekerja pada partikel hanya menyebabkan gerak translasi (tidak menyebabkan gerak rotasi). Oleh karena itu, syarat yang berlaku bagi keseimbangan sistem partikel hanyalah keseimbangan translasi.
Anda telah mengetahui bahwa bisa berarti benda terus diam atau benda bergerak lurus beraturan. Nah, keseimbangan yang dimaksud dalam subbab ini adalah keseimbangan statis sitem partikel, yang berarti dan benda terus diam. Jika tetapi benda terus bergerak lurus beraturan, ini adalah keseimbangan kinetis.
22
Keseimbangan tiga gaya secara sederhana diuraikan dengan menggunakan aturan sinus dalam segitiga (Gambar berikut).
8) Keseimbangan Statis Benda Tegar
Suatu benda tegar disebut seimbang statis jika benda tegar itu tidak bergerak translasi dan juga tidak bergerak rotasi (Perhatikan Gambar di atas). Apakah syarat dari keseimbangan 23
statis benda tegar? Telah anda ketahui bahwa untuk sistem partikel, syarat keseimbangan statis cukup dan benda mula-mula diam. Apakah pada keseimbangan statis benda tegar juga hanya berlaku syarat ini? Pada gambar di atas diilustrasikan bahwa walaupun , tetapi mistar masih bisa berotasi terhadap poros O. Rotasi ini terjadi karena torsi total terhadap poros O tidak nol ( ). Supaya mistar tidak berotasi, maka resultan torsi pada titik apa saja yang diambil sebagai poros haruslah nol ( ). Akhirnya, dapatlah kita nyatakan syarat keseimbangan statis benda tegar sebagai berikut. Suatu benda tegar berada dalam keseimbangan statis bila mula-mula benda dalam keadaan diam dan resultan gaya pada benda sama dengan nol, serta torsi terhadap titik sembarang yang dipilih sebagai poros sama dengan nol. Secara matematis, syarat keseimbangan statis benda tegar yang terletak pada suatu bidang datar (misal bidang XY) dinyatakan sebagai berikut:
Beberapa contoh aplikasi keseimbangan statis benda tegar dalam kehidupan sehari-hari. A. Pemain akrobat berjalan di atas tali.
24
Perhatikan Gambar di atas! Pemain akrobat berjalan di atas tali dengan membawa tongkat yang panjang. Pemain ini memegang tongkat tepat di tengahtengah. Akibatnya, gaya berat tongkat pada setiap sisi sama besar. Gaya ini menimbulkan momen gaya pada sumbu putar (tubuh pemain akrobat) sama besar dengan arah berlawanan, sehingga terjadi keseimbangan rotasi. Ini menyebabkan pemain lebih mudah berjalan di atas tali. B. Petani memikul dua buah keranjang yang dihubungkan dengan sebuah bambu.
Perhatikan Gambar di atas! Petani memegang bambu tepat di tengah-tengah. Akibatnya, gaya berat bambu pada setiap sisi sama besar. Gaya ini menimbulkan momen gaya pada sumbu putar (tubuh petani) sama besar dengan arah berlawanan, sehingga terjadi keseimbangan rotasi. Ini menyebabkan petani lebih mudah membawa kedua keranjangnya. Contoh
Pada gambar di atas tampak dua orang anak sedang bermain jungkat-jungkit. Massa anak yang putri adalah 25 kg, sedangkan massa anak yang putra adalah 50 kg. Anak putri berada 3 m dari pusat rotasi jungkat-jungkit, sedangkan anak yang putra berada 1,5 m dari pusat rotasi jungkat-jungkit. Tentukan apakah kedua anak tersebut dalam keadaan seimbang atau tidak! (g = 10 m/s2)
25
Diketahui: mp = 25 kg rp = 3 m mL = 50 kg rL = 1,5 m Ditanyakan: apakah kedua anak dalam keadaan seimbang?
26
27
9) Titik Berat
Perhatikan gambar di atas! Dengan menumpukan tangannya pada tengah-tengah tempat banten, seorang gadis bali membawa banten tersebut sambil berjalan ke suatu tempat dengan tidak jatuh. Hal ini dapat dijelaskan dengan baik dengan memahami konsep titik berat. Apakah Titik Berat Itu? Setiap partikel dalam suatu benda tegar memiliki berat. Berat keseluruhan benda adalah resultan dari semua gaya gravitasi berarah vertikal ke bawah dari semua partikel ini, dan resultan ini bekerja melalui suatu titik tunggal, yang disebut titik berat (atau pusat gravitasi). Kita juga dapat menyatakan titik berat sebagai suatu titik dimana resultan gaya gravitasi partikel-partikel terkonsentrasi pada titik ini. Karena itu, resultan torsi dari gaya gravitasi partikel-partikel pada titik beratnya haruslah nol. Buktinya sangat mudah, tumpulah benda tegar pada titik beratnya, maka benda berada dalam kondisi keseimbangan statis dan tidak akan jatuh. Bagaimana Menentukan Letak Titik Berat? Menentukan letak titik berat benda homogen yang memiliki sumbu simetri seperti mistar kayu sangatlah mudah. Sumbu simetri dari mistar kayu tepat melalui titik tengah mistar. Ini berarti titik berat mistar kayu ada di titik tengah mistar. Karena itulah mistar seimbang ketika ditumpu oleh jari telunjuk anda tepat di titik tengah mistar.
28
Titik berat dari berbagai benda homogen yang bentuknya teratur (memiliki sumbu simetri) terletak pada perpotongan diagonalnya (Lihat Tabel berikut).
Titik berat benda gabungan dari benda-benda teratur bentuknya dapat dicari dengan rumus berikut.
29
Jenis-jenis Keseimbangan
30
Ada tiga jenis keseimbangan, yaitu keseimbangan stabil, keseimbangan labil, dan keseimbangan netral. Keseimbangan stabil adalah keseimbangan yang dialami benda dimana sesaat setelah gangguan kecil dihilangkan, benda akan kembali ke kedudukan keseimbangannya semula (Gambar a). Keseimbangan labil adalah keseimbangan yang dialami benda dimana setelah gangguan kecil dihilangkan, benda tidak akan kembali ke kedudukannya semula, bahkan gangguan tersebut makin meningkat (Gambar b). Keseimbangan netral (atau indiferen) adalah keseimbangan di mana gangguan kecil yang diberikan tidak akan mempengaruhi keseimbangan benda (Gambar c).
Lampiran 2 : Instrumen Penilaian
a. Aspek Penilaian Sikap Individual
1. Melalui Kegiatan pengamatan, peserta didik dapat memperlihatkan perilaku menyadari kebesaran tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya dengan usaha dan energi saat melihat fenomena-fenomena di alam
Definisi Konseptual
: Sadar adalah suatu keadaan dimana seseorang merasa dirinya tahu dan mengerti apa yang terjadi
Definisi Prosedural
: sikap merasa tahu dan mengerti dengan apa yang terjadi di alam sekitar terutama berupa fenomena 31
fenomena alam yang terjadi sehari-hari Indikator :
1. Sadar bahwa semua fenomena yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari merupakan kuasa Allah 2. Tahu bahwa semua fenomena yang terjadi merupakan ciptaan Allah 3. Mengerti bahwa semua fenomena tentang energi sudah diatur oleh allah Deskriptor :
Tandai dengan centang (√) pada Sangat Setuju (SS), Setuju (S),Tidak Setuju (TS) atau Sangat Tidak Setuju (STS) Pada Pernyataan Yang diberikan!
No
Item
SS S TS STS
1
Semua fenomena tentang Alam merupakan kuasa Allah
2
Semua fenomena yang berkaitan dengan fisika memang berasal dari alam tanpa kuasa siapa pun
3
Semua fenomena yang terjadi merupakan ciptaan Allah
4
Semua fenomena yang terjadi tidak ada yang menciptakan melainkan muncul secara sendirinya
5
Fenomena alam berkaitan dengan fisika yang selalu kita amati semuanya sudah diatur oleh Allah
6
Fenomena alam berkaitan dengan fisika yang selalu kita amati semuanya tidak diatur oleh siapapun melainkan terjadi dengan sendirinya
Teknik Penskoran
Pernyataan Positif :
SS
=4
S
=3
TS
=2
STS
=1
Pernyataan Negatif :
SS
=1
S
=2
TS
=3
STS
=4
Analisis dan Interpretasi :
Jumlah soal : 6 32
Skor maksimum : 6 x 4 = 24
Skor minimum : 6 x 1 = 6
Median : (24 + 6)/2 = 15
Jika dibagi 4 kategori, Interpretasi : 5- 9 = Tidak Baik 10 – 14 = Kurang Baik 15 – 19= Baik 20 – 24 = Sangat baik
b. Lembar Observasi Penilaian Sikap Kerja Kelompok LEMBAR OBSERVASI PENILAIAN SIKAP KERJA KELOMPOK
Mata Pelajaran
: Fisika
Kelas
: XI
Materi Pokok
: kesetimbangan dan dinamika rotasi
Observasi No
Nama Siswa
1
Kerjasama
Tanggungjawab
Toleren
disiplin
(1)
(2)
(3)
(4)
Jumlah
..............
2 3 4 5 6
Dst Keterangan Pengisian skor: 4= Sangat Baik 3= Baik 2= Cukup 1= Kurang
2. Lembar Observasi Penilaian Sikap Individu
No
Nama Siswa
Observasi Rasa Ingin
Kejujuran
Ketelitian
Ketekunan
33
Tangg ungja
Keterbuk Jumlah aan
Tahu
wab
(1) 1
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
..............
2 3 4 5 6
Dst
Keterangan Pengisian skor: 4=Sangat Baik 3=Baik 2=Cukup 1=Kurang
a. Lembar Penilaian Kinerja Presentasi PENILAIAN KINERJA PRESENTASI
Observasi N o
1
Nama
Komunikasi/ Sistematika
Siswa
bahasa
Penyampaian
(1)
(2)
Wawasan
Keberanian
(3)
(4)
Penampilan
Jumlah
........... ...
2 3 4 5 6
Dst
Rubrik Penilaian
No Aspek yang dinilai 1
1
Komunikasi/bahasa Tidak komukasi
2 ada Komunikasi sedang
3 Komunikasi lancar baik
34
4 Sangat
dan komunikatif
2
Sistematika
Penyampaian Sistematika
Sistematika
Sistematika
penyampaian
tidak
penyampaian penyampaian
penyampaian
sistematis
sedang
sangat baik dan
baik
tepat 3
Wawasan
Wawasan
Wawasan
Wawasan luas Wawasan
kurang
sedang
tapi
luas
sumber dengan berbagai
masih terbatas sumber 4
5
Keberanian
Penampilan
Tidak
ada Kebaranian
Keberanian
Sangat berani
keberanian
sedang
baik
Penampilan
Penampilan
Penampilan
Penampilan
kurang
sedang
baik
sangat baik
b. Lembar Penilaian Keterampilan Proses
Observasi No
1
Nama Siswa
Kreatif
Aktif
Perhatian
Kerja Sama
(1)
(2)
(3)
(4)
..............
2 3 4 5 6
Dst
Keterangan Pengisian skor: 4= Sangat Baik 3= Baik 2= Cukup 1= Kurang
c. Lembar Penilaian PortoFolio FORMAT PENILAIAN PORTOFOLIO
Sekolah
: SMA Negeri 2 Pontianak
Mata Pelajaran
: Fisika
Durasi Waktu
:
35
Jumlah
Nama Peserta Didik
:
Kelas/Semester
: XI/Ganjil
No
Pecapaian Indikator
1
Persiapan
2
Perencanaan
3
Penulisan
Kriteria Waktu Struktur Penyampaian
kalimat
konsep
Tanggapan Publikasi
Jumlah
Keterangan Pengisian skor: 4= Sangat Baik 3= Baik 2= Cukup 1= Kurang
d. Aspek Penilaian Kognitif NO
NAMA
SKOR
1 2 3 4 5 6 Dst Pedoman penilaian
=
ℎ ℎ ℎ
100
Keterangan Nilai:
A = 81 - 100 = Baik Sekali
B = 70 - 80 = Baik
C = 55 - 69 = Cukup
D = 40 – 54 = Kurang
E = 0 – 39 = Kurang Sekali
36
Nilai
37
LAMPIRAN 3. Lembar Kerja Siswa 1. Penilaian Sikap Kelompok ke / nama anggota I 1. 2. 3. 4. II 1. 2. 3. 4.
1
Aspek afektif 2 3 4
5
Jumlah skor
Nilai
III 1. 2. 3. 4.
Dst … Keterangan aspek afektif : 1. Kerja sama kelompok, 2. Semangat melaksanakan proses pembelajaran 3. Berperan aktif dalam diskusi kelas, 4. Kemampuan berkomunikasi 5. Menyelesaikan tugas kelompok dengan tepat dan rapi Petunjuk pengisian: Berilah skor 1, 2, 3, 4, 5 pada kolom aspek afektif sesuai dengan kriteria sebagai berikut : 5 = Sangat Baik , 4 = Baik , 3 = Cukup Baik, 2 = Kurang Baik, 1 = Tidak Baik Nilai Afektif (perorangan)= Jumlah skor yang diperoleh x 4 = …. Nilai Aktivitas (kelompok)= Jumlah dari skor yang diperoleh tiap anggota.
38
LEMBAR KERJA SISWA MENENTUKAN TITIK BERAT BENDA Tujuan Melakukan percobaan untuk menentukan letak titik berat suatu benda Alat dan bahan Karton tebal, jarum dan seutas benang, jarum pentul, penggaris, gunting, pensil dan beban Langkah kerja Perhatikan, tukang bangunan selalu menggunakan benang dengan ujung diberi beban untuk mengukur garis tegak lurus. Benang berbeban ini disebut benang pengukur tegak lurus. 1. Siapkan alat dan bahan. Potong karton menjadi segitiga sama kaki dengan sembarang ukuran. 2. Buatlah sebuah lubang pada salah satu sudut segitiga, kemudian gantung benang pengukur tegak lurus melalui lubang tersebut. Berilah tanda garis putus-putus pada karton sepanjang kedudukan benang pengukur tegak lurus (garis g1). 3. Buat lubang kedua pada sudut segitiga yang lain, kemudian gantung kembali benang pengukur tegak lurus melalui lubang kedua tersebut. Berilah tanda putusputus pada karton sepanjang kedudukan benang pengukur tegak lurus (garis g 2). 4. Kedua garis putus-putus yang kalian buat pada langkah 2 dan 3 akan berpotongan. Titik potong inilah yang merupakan letak titik berat karton tersebut. Untuk menguji apakah kalian telah menentukan titik berat dengan tepat, tumpulah karton itu di ujung jarum pentul tepat di titik berat tersebut. Jika karton telah setimbang (tidak jatuh), maka kalian telah menentukan letak titik berat karton dengan tepat. 5. Siapkan karton yang lain dan potong menjadi bentuk tidak teratur. Ulangi langkah 2 hingga 4 untuk menentukan titik beratnya. TUGAS: Berdasarkan hasil percobaan kalian, buatlah laporan hasil percobaan dengan sistematika: LAPORAN HASIL PERCOBAAN MENENTUKAN TITIK BERAT SUATU BENDA a. Tujuan (sesuai dengan tujuan pada LKS) b. Alat dan bahan (sesuai dengan alat dan bahan pada LKS) c. Langkah Kerja (menggunakan kalimat aktif) d. Data Percobaan (tempelkan karton hasil percobaan kalian) e. Pembahasan (teori tentang titik berat, rumus koordinat titik berat dan lain-lain) f. Kesimpulan (sesuaikan dengan tujuan percobaan kalian) 39
