kinematika dan dinamika

60

Upload: fadhil-dzulfikar

Post on 20-Oct-2015

179 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

  • Drs. Yamin Winduono, M.Pd.

    Kinematika dan Dinamika

    UNTUK GURU SD

    Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA)

    untuk Program BERMUTU

  • Hak Cipta pada PPPPTK IPA Dilindungi Undang-Undang

    Kinematika dan Dinamika

    UNTUK GURU SD

    Pembina Prof. Dr. Syawal Gultom, M.Pd.

    Pengarah Dr. Sediono Abdullah, M.Si.

    Penanggung Jawab Program Dr. Indrawati, M.Pd.

    Penanggung Jawab Subtansi Erly Tjahja Widjajanto T, S.Pd. Penulis Drs. Yamin Winduono, M.Pd.

    Editor Drs. Kandi, M.A.

    Penyelia Drs. Darliana, M.Si.

    Desainer Grafis / Ilustrator / Layouter Agus Maulani, S.Sn., Dani Suhadi, S.Sos., Irman Yusron, S.Sos., Robi Suwarga, S.Si., Ridwan Fahrudin, M.T., Yoki Ariyana, M.T., Yudi Yanuar, M.T.

    Diterbitkan oleh Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK IPA) untuk Program BERMUTU

    Tahun Cetak 2012

  • BERMUTU iii Better Education Through Reformed Management Universal Teacher Upgrading

    KATA PENGANTAR

    Modul ini disusun untuk dimanfaatkan para guru sebagai perangkat

    suplemen Bahan Belajar Mandiri (BBM) dalam proses peningkatan kompetensi

    guru SD di Kelompok Kerja Guru (KKG) yang dikelola melalui program

    BERMUTU (Better Education through Reformed Management and Universal

    Teacher Upgrading).

    Modul untuk guru SD yang disusun pada tahun 2010 berjumlah empat

    belas modul dengan judul-judul: Pembelajaran Sains-Teknologi-Masyarakat,

    Keterampilan Proses dalam Pembelajaran IPA, Pengembangan Alat Peraga

    Praktik (APP) IPA Sederhana, Metode-metode dalam Pembelajaran IPA,

    Kehidupan Hewan, Tubuh Manusia, Ekosistem, Sifat Termal Zat, Gelombang

    dan Bunyi, Kinematika dan Dinamika, Penilaian Sikap pada Pembelajaran IPA,

    Penilaian Higher Order Thinking Skill pada Pembelajaran IPA, Pengembangan

    Lembar Kerja DARTs dan Pembelajaran Tematik. Penyusunan modul

    melibatkan unsur Widyaiswara PPPPTK IPA dan Dosen LPTK. Proses

    penyusunannya diawali dengan workshop dan setelah disusun dikaji kembali

    dengan melibatkan widyaiswara IPA LPMP, Dosen LPTK, dan Guru SD.

    Penghargaan dan terima kasih setinggi-tingginya disampaikan kepada

    semua pihak yang telah terlibat dalam pengembangan modul ini. Semoga

    modul ini dapat bermanfaat bagi guru-guru IPA SMP yang mengikuti program

    BERMUTU khususnya dan guru IPA SMP pada umumnya, sehingga pada

    akhirnya dapat meningkatkan kinerja guru dan kualitas pembelajaran IPA di

    SMP. Saran dan kritik yang membangun terkait modul dapat disampaikan ke

    PPPPTK IPA dengan alamat email [email protected].

    Bandung, Juni 2010

    Dr. Sediono Abdullah

    NIP. 19590902 198303 1 001

  • iv BERMUTU KATA PENGANTAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

  • BERMUTU v Better Education Through Reformed Management Universal Teacher Upgrading

    DAFTAR ISI Hal

    KATA PENGANTAR iii

    DAFTAR ISI v

    DAFTAR GAMBAR vii

    DAFTAR TABEL ix

    BAB I PENDAHULUAN 1

    A. Pengantar 1

    B. Tujuan 3

    C. Sistematika 3

    BAB II KEGIATAN BELAJAR 5

    A. Kegiatan 1 : Kinematika 5

    1. Pengantar 5

    2. Tujuan 6

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar 6

    4. Langkah Kegiatan 7

    5. Bahan Bacaan Untuk Fasilitator dan Peserta 10

    6. Tugas 21

    7. Evaluasi 21

    B. Kegiatan 2 : Dinamika 22

    1. Pengantar 22

    2. Tujuan 23

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar 23

    4. Langkah Kegiatan 23

    5. Bahan Bacaan Untuk Fasilitator dan Peserta 26

    6. Tugas 29

    7. Evaluasi 29

    C. Kegiatan 3 : Usaha dan Energi 30

    1. Pengantar 30

    2. Tujuan 30

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar 31

    4. Langkah Kegiatan 31

    5. Bahan Bacaan Untuk Fasilitator dan Peserta 34

    6. Tugas 41

    7. Evaluasi 41

    BAB III RANGKUMAN 43

    DAFTAR PUSTAKA 45

  • vi BERMUTU

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    DAFTAR ISI/DAFTAR GAMBAR/DAFTAR TABEL

  • BERMUTU vii

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    DAFTAR ISI/DAFTAR GAMBAR/DAFTAR TABEL

    DAFTAR GAMBAR

    Hal

    Gambar 2.1 Perubahan posisi pada balap sepeda 11

    Gambar 2.2 Sketsa lintasan orang yang berjalan 12

    Gambar 2.3 Sketsa perpindahan benda 12

    Gambar 2.4 Gayaaksi-reaksipada dua pegas yang ditarik berlawanan arah 28

  • viii BERMUTU

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    DAFTAR ISI/DAFTAR GAMBAR/DAFTAR TABEL

  • BERMUTU ix

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    DAFTAR ISI/DAFTAR GAMBAR/DAFTAR TABEL

    DAFTAR TABEL

    Hal

    Tabel 2.1 Pengamatan jarak dan perpindahan benda 8

    Tabel 2.2 Pengamatan kecepatan gerak benda 9

    Tabel 2.3 Pengamatan kecepatan gerak benda 25

    Tabel 2.4 Pengamatan energi kinetik pada setiap perubahan posisi 32

    Tabel 2.5 Pengamatan energi potensial pada setiap perubahan posisi 32

    Tabel 2.6 Pengolahan data 33

  • x BERMUTU

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    DAFTAR ISI/DAFTAR GAMBAR/DAFTAR TABEL

  • BERMUTU 1 Better Education through Reformed Management and Universal Teacher Upgrading

    BAB I

    PENDAHULUAN

    A. Pengantar

    Program BERMUTU yang diluncurkan oleh pemerintah telah memasuki tahun

    ketiga. Berbagai macam tanggapan terhadap program BERMUTU terus mengalir.

    Secara umum tanggapan para peserta yang terlibat dalam program BERMUTU

    adalah baik; karena program dan bentuk kegiatan yang harus dilakukan di setiap

    kelompok kerja sudah disiapkan atau direncanakan sebelum kegiatan dilaksanakan.

    Walaupun demikian kenyataan yang dirasakan oleh berbagai pihak yang terlibat di

    dalamnya, masih ada hal-hal yang harus dibenahi supaya program BERMUTU

    dapat berjalan dengan lebih baik lagi. Pembenahan yang masih harus dilakukan

    secara berkelanjutan adalah penyediaan modul-modul yang akan digunakan pada

    setiap kegiatan di kelompok kerja.

    Ketersediaan modul-modul dalam program BERMUTU menjadi sangat

    penting karena modul merupakan salah satu bahan kajian yang akan digunakan

    dalam setiap kegiatan di semua kelompok kerja. Ketersediaan dan kelengkapan

    modul sebagai salah satu bahan kajian di kelompok kerja sangat penting, karena

    modul diperlukan untuk membantu meningkatkan kompetensi dan profesionalisme

    guru di negara kita. Selain itu, modul-modul yang digunakan dalam kegiatan di

    kelompok kerja juga merupakan salah satu komponen yang akan dinilai oleh

    Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan (LPTK) setempat yang ditunjuk dan

    terlibat dalam kegiatan program BERMUTU. Kualitas modul yang dipelajari di

    kelompok kerja akan mempengaruhi perolehan kredit yang diakui oleh LPTK

    setempat.

    Oleh karena itulah pada tahun anggaran 2010, PPPPTK IPA mengadakan

    kegiatan penyusunan modul untuk program BERMUTU. Pada kegiatan tersebut

    PPPTK IPA menyusun 18 modul yang akan digunakan di kelompok Kerja Guru

    (KKG) dan Musyawarah Buru Mata Pelajaran (MGMP) di seluruh Indonesia.

    Modul yang ada dihadapan anda adalah salah satu modul berjudul Kinematika

    dan Dinamika. Modul ini merupakan salah satu bahan bahan kajian yang dapat

    digunakan untuk kelompok kerja guru (KKG) yang membahas berbaga ihal yang

  • 2 BERMUTU BAB I PENDAHULUAN

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    berkaitan dengan gerak benda serta hubungannya dengan gaya. Secara rinci

    mekanika dapat dibedaka nmenjadi kinematika, dinamika, dan statika .Kinematika

    mempelajari permasalahan-permasalahan yang berkaitan dengan gerak tanpa

    meninjau penyebab dari gerak tersebut. Misalnya : gerak sebuah pesawat, mobil,

    atau gerak benda lainnya. Pembahasan gerak tentunya selalu terkait dengan,

    pengertian jarak, perpindahan, kelajuan, kecepatan, percepatan, jenis-jenis gerak,

    grafik hubungan gerak, serta mencakup juga rumus-rumus perhitungannya.

    Dinamika mempelajari gerak benda yang dikaitkan dengan adanya pengaruh gaya

    terhadap gerak benda, sedangkan statika mempelajari gaya yang dikaitkan dengan

    sifat-sifat kesetimbangan benda.

    Pembahasan modul dilengkapi dengan kegiatan percobaan pada setiap

    kegiatan belajar, dengan harapan peserta akan lebih memahami konsep kinematika

    dan dinamika yang dikajinya. Peserta program BERMUTU diminta mengerjakan

    evaluasi pada setiap akhir kegiatan belajar untuk mengetahui daya serap peserta

    terhadap modul yang telah dipelajarinya.

    Modul-modul yang disusun oleh PPPPTK IPA, termasuk modul kinematika

    dan dinamika, akan digunakan pada pelatihan Provincial Core Team (PCT).

    Selanjutnya PCT menggunakan modul tersebut pada pelatihan secara berjenjang

    kepada District Core Team (DCT) atau Tim Inti Kabupaten/Kota. Demikian juga DCT

    menggunakan modul itu pada pelatihan tim tersebut. Tim Kabupaten/Kota juga

    menggunakan modul tersebut bagi guru pemandu. Akhirnya guru pemandu secara

    langsung melakukan pendampingan kepada guru-guru di setiap kelompok kerja.

    Setelah mengikuti program BERMUTU peserta kelompok kerja diharapkan

    dapat meningkatkan kompetensi dan profesionalismenya, sehingga pendidikan di

    negara kita dapat meningkat dan dapat mengejar ketertinggalannya dari negara-

    negara lain.

    Selamat belajar dan sukses selalu, semoga amanah yang kita emban sebagai

    pendidik dapat dilaksanakan dengan penuh tanggungjawab dilembari dengan

    keikhlasan yang tulus.Semoga kita dapat menghantarkan putra-putri didik dalam

    menggapai cita-cita yang diinginkannya. Amin.

  • BERMUTU 3 BAB I PENDAHULUAN

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    B. Tujuan

    1. Tujuan Umum

    Setelah mempelajari uraian materi yang ada dalam modul ini, anda

    diharapkan dapat menguasai konsep kinematika dan dinamika untuk

    diimplementasikan dalam pembelajaran di kelas.

    2. Tujuan Khusus

    Setelah mempelajari modul ini, Anda diharapkan dapat:

    a. Menjelaskan cakupan bahasan mekanika

    b. Menjelaskan pengertian kinematika

    c. Menjelaskan pengertian dinamika

    d. Membedakan kinematika dan dinamika

    e. Mendeskripsikan pengertian usaha

    f. Mendeskripsikan pengertian energi

    g. Menuliskan hubungan energi dan usaha

    C. Sistematika

    Modul ini terdiri dari: Bab I Pendahuluan, berisikan pengantar tentang alasan

    penulisan modul, tujuan umum dan khusus, dan sistematika pembahasan

    modul,Bab II Kegiatan Belajar, berisikan pengantar, indikator, alur pembelajaran,

    strategi pembelajaran energi dan usaha, pembahasan materi energi dan usaha,

    percobaan kegiatan belajar, dan evaluasi kegiatan belajar, Bab III Rangkuman,

    berisikan rangkuman dari materi yang ada di modul, Bab IV Evaluasi, berisikan

    soal-soal untuk mengukur tingkat kepahaman peserta dalam mempelajari modul,

    dan Daftar Pustaka.

  • 4 BERMUTU BAB I PENDAHULUAN

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

  • BERMUTU 5 Better Education through Reformed Management and Universal Teacher Upgrading

    BAB II

    KEGIATAN BELAJAR

    A. Kegiatan Belajar 1: Kinematika

    1. Pengantar

    Jika kita cermati peristiwa-peristiwa yang terjadi dalam kehidupan sehari-

    hari, banyak peristiwa-peristiwa yang terkait dengan peristiwa fisika. Bunyi yang

    ditimbulkan oleh mobil yang bergerak, terjadinya petir, jatuhnya benda,

    bertiupnya angin, menyalanya lampu pengatur lalu lintas, proses beroperasinya

    komputer merupakan contoh peristiwa yang terkait dengan fisika.

    Peristiwa atau fenomena fisika yang terjadi menarik minat para ilmuwan

    untuk melakukan penyelidikan.Para ilmuwan dengan menggunakan berbagai

    peralatan melakukan berbagai percobaan untuk memecahkan berbagai masalah

    yang terjadi di alam berdasarkan fenomena fisika yang dipelajarinya. Rasa ingin

    tahu yang besar, kerja keras dan ketekunan para ilmuwan dapat memecahkan

    teka-teki yang diselidikinya. Berbagai hasil penelitian para ilmuwan dalam

    bidang fisika kemudian diorganisir menjadi bidang-bidang ilmu fisika yang antara

    lain pengelompokkannya adalah: mekanika, gelombang dan optik, listrik dan

    magnet, dan fisika modern. Pengelompokkan ini dilakukan untuk memudahkan

    setiap orang yang berminat untuk mempelajarinya.Setiap kelompok materi fisika

    memiliki karakteristik yang berbeda, sesuai dengan fenomena yang terjadi dari

    obyek yang diamatinya.

    Kegiatan belajar 1 hanya membahas kinematika, mempelajari

    permasalahan-permasalahan yang berkaitan dengan gerak tanpa meninjau

    penyebab dari gerak tersebut. Misalnya: gerak sebuah pesawat, mobil, atau

    gerak benda lainnya. Pembahasan gerak selalu terkait dengan jarak,

    perpindahan, kelajuan, kecepatan, percepatan, jenis-jenis gerak, serta

    mencakup juga rumus-rumus perhitungannya.

    Untuk meningkatkan pemahaman guru terhadap materi kinematika, pada

    kegiatan belajar 1 dilengkapi dengan beberapa percobaan.Harapan yang ingin

    dicapai setelah melaksanakan percobaan tersebut, adalah peserta menjadi lebih

    memahami konsep yang sedang dipelajarinya.

  • 6 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Pada bagian akhir kegiatan belajar 1, peserta diminta untuk mengerjakan

    evaluasi kegiatan belajar 1.Berdasarkan evaluasi tersebut guru pemandu dapat

    mengetahui daya serap peserta terhadap modul yang telah dipelajarinya.

    2. Tujuan

    Setelah peserta mempelajari kegiatan belajar 1, peserta diharapkan dapat :

    a. Menjelaskan pengertian jarak

    b. Menjelaskan pengertian perpindahan

    c. Membedakan pengertian jarak dan perpindahan

    d. Mendeskripsikan pengertian kelajuan

    e. Mendeskripsikan pengertian kecepatan

    f. Membedakan pengertian kelajuan dan kecepatan

    g. Menyebutkan jenis-jenis gerak benda

    h. Menjelaskan pengertian gerak lurus beraturan

    i. Menjelaskan pengertian gerak lurus berubah beraturan

    j. Menuliskan rumus yang berlaku dalam kinematika

    k. Menggunakan rumus untuk menyelesaikan perhitungan

    l. Menafsirkan grafik-grafik dalam kinematika

    m. Melakukan percobaan yang berhubungan dengan kinematika

    n. Menyusun laporan hasil percobaan

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar

    a. Stopwatch

    b. Sapu tangan

    c. LKS

  • BERMUTU 7 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    4. Langkah Kegiatan

    A.

    B.

    Pendahuluan (15 menit)

    Guru pemandu di awal pertemuan menginformasikan kompetensi dan

    tujuan pembelajaran pada kegiatan belajar 1, selanjutnya guru pemandu

    menjelaskan teknik kerja kelompok serta persiapan alat bahan yang harus

    disiapkan untuk menunjang kegiatan belajar 1. Guru pemandu memberi

    kesempatan kepada peserta untuk bertanya atau berdiskusi, jika ada hal-hal

    yang belum jelas atau belum disepakati untuk pelaksanaan kegiatan belajar 1.

    Kegiatan Kelompok (90 menit)

    Pada kegiatan kelompok, guru pemandu meminta peserta untuk mengkaji

    kegiatan belajar 1 secara berkelompok; selanjutnya setiap kelompok melakukan

    percobaan sesuai dengan panduan praktikum yang ada dalam kegiatan belajar

    1. Guru pemandu berkeliling untuk memberikan bimbingan kepada setiap

    kelompok pada saat melaksanakan kegiatan praktikum. Hasil pengkajian

    kegiatan belajar 1 dari setiap kelompok dibuat dalam bentuk rangkuman materi

    dan laporan praktikum.

    Pendahuluan: - Informasi Kompetensi

    dan tujuan pembelajaran

    - Teknik kerja kelompok - Persiapan alat dan

    bahan - Diskusi dan Tanya

    jawab pelaksanaan Kegiatan Belajar 1

    (15 menit)

    Kegiatan Kelompok : - Pengkajian Kegiatan Belajar 1 - Praktik percobaan kinematika - Penyusunan laporan percobaan kinematika

    (90 menit)

    Diskusi Kelas : - Presentasi laporan hasil kerja kelompok - Tanggapan terhadap kelompok presenter - Klarifikasi dan penguatan dari pembimbing / guru pemandu terhadap kelompok presenter

    (45 menit)

    Evaluasi : Pengerjaan

    evaluasi Kegiatan Belajar 1

    (30 menit)

    Reviu dan Klarifikasi : - Pembahasan soal

    evaluasi - Klarifikasi dan

    Pendalaman materi yang telah dibahas

    (20 menit)

  • 8 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Permasalahan 1:

    Samakah jarak dengan perpindahan benda?

    Prosedur Kerja

    a. Tetapkan posisi awal yang akan digunakan sebagai titik acuan.

    b. Mintalah seorang temanmu untuk berjalan lurus dari posisi satu ke dua,

    kemudian berjalan lurus lagi (boleh berbelok) dari posisi dua ke posisi tiga.

    Berilah tanda pada setiap posisi.

    c. Ukur setiap perubahan jarak dari posisi satu (posisi awal) sampai ke posisi

    tiga (posisi akhir).

    d. Gambarkan sketsa pergerakkannya pada setiap perubahan posisi.

    e. Hubungkan posisi satu (posisi awal) dengan posisi tiga (posisi akhir) dengan

    menggunakan benang atau tali rapia.

    f. Ukur panjang tali rapia untuk menentukan perpindahannya.

    g. Lakukan langkah 1- 6 untuk beberapa tempat yang berbeda.

    h. Masukkan hasilnya ke dalam tabel pengamatan

    Tabel 2.1 Pengamatan jarak dan perpindahan benda

    No Posisi

    Sketsa Pergerakan Jarak Perpindahan satu dua tiga

    1

    2

    3

    Pertanyaan:

    a. Berdasarkan kegiatan yang telah anda lakukan, samakah jarak dengan

    perpindahan?

    b. Jelaskan pengertian jarak?

    c. Jelaskan pengertian perpindahan?

  • BERMUTU 9 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Permasalahan 2:

    Berapakah kecepatan gerak benda?

    Prosedur Kerja:

    a. Tentukan dua tempat di pinggir jalan sebagai posisi awal dan posisi akhir.

    b. Ukur jarak antara posisi awal dengan posisi akhir dengan menggunakan

    meteran.

    c. Kibaskan sapu tangan oleh orang pertama sebagai tanda saat benda (mobil,

    sepeda, becak, gerobak, orang yang sedang berjalan) tepat melintasi posisi

    awal.

    d. Tekan tombol stopwatch oleh orang di posisi akhir tepat bersamaan dengan

    kibasan sapu tangan dari orang di posisi awal.

    e. Tekan kembali stopwatch pada saat benda yang akan kita tentukan

    kecepatannya tepat melintas di posisi akhir.

    f. Catat waktu yang diperlukan benda tersebut untuk menempuh jarak dari

    posisi awal ke posisi akhir.

    g. Lakukan langkah 1 6 untuk beberapa benda yang berbeda.

    h. Masukkan hasilnya ke dalam tabel pengamatan.

    i. Tentukan kecepatan untuk setiap benda.

    Tabel 2.2 Pengamatankecepatan gerak benda

    No. Nama Benda Jarak

    posisi 1 posisi 2

    Waktu

    Tempuh Kecepatan

    1

    2

    3

    4

    5

    Pertanyaan :

    a. Samakah kecepatan gerak setiap tempat?

    b. Faktor apa yang mempengaruhi perbedaan kecepatan benda?

  • 10 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Diskusi Kelas (45 menit)

    Setelah waktu pengkajian selesai, peserta secara bergiliran

    mempresentasikan hasil kerjanya untuk ditanggapi oleh kelompok lain.

    Tanggapan hendaknya berupa perbaikan atau melengkapi hal-hal yang dibahas

    oleh kelompok presenter. Pada akhir presentasi dari dari setiap kelompok, guru

    pemandu memberikan klarifikasi dan penguatan sehingga materi kajian dapat

    dipahami oleh seluruh peserta.

    Evaluasi (30 menit)

    Semua peserta mengerjakan evaluasi kegiatan belajar 1, setelah peserta

    menyelesaikan seluruh evaluasi sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.

    Peserta kemudian menyerahkan hasil kerjanya kepada guru pemandu untuk

    diperiksa. Guru pemandu menyerahkan hasil evaluasi kegiatan belajar 1 pada

    pertemuan berikutnya.

    Reviu dan Klarifikasi (20 menit)

    Guru pemandu meminta beberapa peserta untuk mengerjakan evaluasi

    kegiatan belajar 1 yang dianggap sulit di papan tulis. Jika ada kesulitan dan

    pertanyaan yang belum jelas, guru pemandu memberikan klarifikasi sekaligus

    memberikan pendalaman materi untuk kegiatan belajar 1.

    5. Bahan Bacaan untuk Fasilitator dan Peserta

    a. Beberapa Pengertian dalam Kinematika

    1) Pengertian Gerak

    Gerak setiap saat terjadi di alam, misalnya gerak orang berlari,

    gerak kendaraan, gerak planet-planet, dan sebagainya. Tahukah kalian

    apa yang dimaksud gerak ? Pernahkah kalian melihat balap sepeda ?

    Bagaimana keadaan atau perubahan posisi sepeda mulai di garis start

    sampai di garis finis ?

    Untuk lebih jelasnya kita dapat memperhatikan Gambar 2.1 berikut :

  • BERMUTU 11 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Gambar 2.1Perubahan posisi pada balap sepeda

    Sebelum balap sepeda 100 meter dimulai, semua pembalap berada

    di garis awal. Misalkan sepeda dikendarai oleh A, C, dan D. Begitu aba-

    aba star dibunyikan, setiap pembalap sepeda berusaha mengayuh

    sepedanya dengan cepat. Beberapa saat kemudian ternyata jarak yang

    dicapai oleh masing-masing pembalap berbeda. Kedudukan atau posisi

    pembalap sepeda selama bergerak setiap saat berubah terhadap titik

    acuan yaitu garis awal. Sepeda akan terus bergerak menjauhi garis awal

    sampai akhirnya mencapai garis akhir.

    Lamanya waktu yang digunakan oleh setiap pembalap sepeda untuk

    sampai ke garis akhir berbeda-beda. Hal tersebut bergantung pada

    kecepatan masing-masing pembalap sepeda. Jika kita perhatikan gambar

    di atas, pembalap sepeda C lebih dulu mencapai garis finis; sedangkan

    pembalap sepeda D paling akhir mencapai garis akhir.Berarti, pada saat

    balapan sepeda berlangsung, gerak pembalap sepeda C paling cepat,

    sedangkan gerak pembalap sepeda D paling lambat.

    Semua pembalap sepeda dikatakan bergerak karena posisi atau

    tempat kedudukan setiap pembalap sepeda selalu berubah menjauhi

    garis awalyang dianggap sebagai titik acuan. Selama bergerak tempat

    kedudukan atau posisi semua pembalap sepeda selalu berubah setiap

    saat terhadap garis start atau garis yang menjadi acuan. Jika setelah

    melewati garis akhirpembalap sepeda diam (berhenti). Pada saat itu

    tempat kedudukan atau posisinya tidak berubah terhadap garis awal.

    Berdasarkan pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa yang

    dimaksud dengan gerak adalah perubahan posisi atau tempat kedudukan

    suatu benda terhadap suatu titik yang menjadi acuannya. Dengan kata

    lain, suatu benda dikatakan dalam keadaan bergerak apabila posisi atau

    tempat kedudukannya selalu berubah setiap saat terhadap suatu titik

    acuan.

    0 m

    50 m

    100 m

    D

    C

    A

    D

    C

    A

  • 12 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    2) Pengertian Jarak

    Gambar 2.2 Sketsa lintasan orang yang berjalan

    PerhatikanGambar 2.2! Jika pejalan kaki bergerak dari P menuju R

    kemudian kembali lagi dan berhenti di Q, maka jarak yang ditempuh

    pejalan kaki tersebut adalah sama dengan panjang lintasan PR + panjang

    lintasan RQ.

    atau:

    Jarak = panjang lintasan PRQ

    = panjang lintasan PR + panjang lintasan RQ

    = 80 Km + ( 80 Km - 50 Km )

    = 80 Km+ 30 Km

    Jarak = 110 Km

    Berdasarkan uraian tersebut dapat didefinisikan bahwa yang

    dimaksud dengan jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu

    benda.

    3) Pengertian Perpindahan

    Untuk memahami pengertian perpindahan perhatikan Gambar2.3 !

    Posisi

    Awal

    Posisi Akhir

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 (meter)

    P Q R

    posisi

    awal

    posisi

    akhir

    0 10 20 30 40 50 60 70 80

    A B C

    Gambar 2.3 Sketsa perpindahan benda

  • BERMUTU 13 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Jika kita ada benda yang bergerak dari titik A menuju titik C;

    selanjutnya dari titik C benda tersebut bergerak lagi dan akhirnya sampai

    dan berhenti di titik B. Nilai perpindahannya dapat ditentukan dengan

    memperhatikan posisi akhir dan posisi awal dari benda tersebut.

    Perpindahan adalah seberapa besar perubahan posisi dihitung dari pisisi

    awalnya.

    Berarti :

    Perpindahan = perubahan posisi dari posisi awal

    Perpindahan = posisi akhir posisi awal

    = posisi B posisi A

    = 30 Km 0 Km

    Perpindahan = 30 Km

    Berdasarkan uraian tersebut dapat didefinisikan bahwa yang

    dimaksud dengan perpindahanadalah perubahan posisi atau tempat

    kedudukan benda dihitung dari posisi awalnya.

    4) Kelajuan (speed)

    Kelajuan atau speed didefinisikan sebagai panjang lintasan atau

    jarakyang ditempuh oleh suatu benda tiap satuan waktu, yaitu besarnya

    kecepatan pada saat tertentu, karena itu kelajuan bukan besaran vektor.

    Kelajuan tidak memperhatikan atau memandang arah dari gerak

    bendanya. Kelajuan termasuk besaran skalar, karena kelajuan hanya

    memiliki nilai tetapi tidak mempunyai arah.

    dirumuskan dengan :

    dimana :

    v = kelajuan (ms-1)

    s = jarak (m)

    t = waktu (s)

  • 14 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    5) Kecepatan (velocity)

    Kecepatan atau velocity didefinisikan sebagai perpindahan yang

    ditempuh suatu benda tiap satuan waktu. Kecepatan suatu benda selalu

    memperhatikan arah gerak benda dan nilainya. Kecepatan merupakan

    besaran vektor karena mempunyai nilai dan arah.

    dirumuskan dengan :

    dimana :

    v = kecepatan (ms-1)

    s = perpindahan (m)

    t = waktu ( s)

    6) Kecepatan rata-rata adalah perbandingan perpindahan benda dengan

    waktu yang digunakan selama melakukan perpindahan tersebut.

    x

    A B

    xA xB x

    tA t tB

    7) Kecepatan sesaat adalah nilai limit dari kecepatan rata-rata dengan

    selang waktu yang mendekati nol (t 0 )

  • BERMUTU 15 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    8) Percepatan (aceleration) adalah perubahan kecepatan benda setiap

    satuan waktu.

    atau

    dimana :

    a = percepatan (ms-2)

    dv = kecepatan (ms-1)

    dt = waktu (s)

    9) Percepatan rata-rata adalah rata-rata perubahan kecepatan persatuan

    waktu.

    10) Percepatan sesaat adalah nilai limit dari kecepatan rata- rata dengan

    selang waktu mendekati nol (t 0 )

    Kecepatan, percepatan, perpindahan, dan perpindahan termasuk

    besaran vektor sebab kecepatan, percepatan, dan perpindahan mempunyai

    nilai dan arah. Kelajuan dan jarak termasuk besaran skalar, sebab hanya

    mempunyai nilai saja.

    b. Jenis-jenis Gerak Benda

    Berdasarkan lintasannya gerak benda dapat dibedakan menjadi:

    1) Gerak lurus, adalah gerak benda yang lintasannya berbentuk garis lurus.

    2) Gerak Parabola, adalah gerak benda yang lintasannya berbentuk

    parabola.

    3) Gerak Melingkar, adalah gerak benda yang lintasannya berbentu

    lingkaran.

  • 16 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Pembahasan gerak dalam modul ini hanya dibatasi pada gerak lurus,

    sedangkan gerak parabola dan gerak melingkar akan dibahas pada modul

    yang lain. Gerak lurus dapat dibedakan menjadi beberapa jenis. Adapun

    pembahasan gerak lurus secara rinci adalah sebagai berikut.

    c. Jenis-jenis Gerak Lurus

    Berdasarkan kecepatannya gerak lurus dapat dibedakan menjadi dua

    bagian, yaitu :

    1) Gerak lurus Beraturan ( GLB )

    Adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus yang

    kecepatannya selalu tetap setiap saat. Kecepatan tetap, artinya selama

    benda tersebut bergerak tidak mengalami perubahan kecepatan, engan

    kata lain, suatu benda dikatakan bergerak lurus beraturan jika benda tidak

    mengalami percepatan.

    Cirinya:

    a) kecepatannya tetap atau v = tetap

    b) percepatannya nol atau a = 0

    Contoh:

    Tentara yang sedang berparade

    Orang yang sedang jalan santai

    Persamaan matematis yang berlaku dalam gerak lurus beraturan adalah:

    2) Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB )

    Jika kita perhatikan, seorang anak yang bersepeda melalui jalan

    menurun ternyata sepeda yang dinaikinya dapat bergerak tanpa

    mengayuh. Laju sepeda pada awalnya pelan, kemudian secara bertahap

    kelajuannya bertambah, dan kelajuannya menjadi paling besar pada saat

    berada di ujung jalan.

    Gejala sebaliknya akan dirasakan jika bersepeda melewati jalan

    yang menanjak. Anak tersebut harus mengayuh sepeda dengan kuat

    agar bisa sampai di bagian jalan yang paling atas. Jika anak tidak kuat

    mengayuh, anak tersebut tidak dapat mencapai bagian yang paling atas

  • BERMUTU 17 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    atau puncak dari jalan yang menanjak tadi. Semakin mendekati puncak

    dari jalan tersebut, gerak sepeda menjadi semakin pelan.

    Sepeda yang bergerak di jalan yang menurun semakin lama

    menjadi semakin cepat karena mengalami percepatan; sebaliknya sepeda

    yang bergerak di jalan yang menanjak semakin lama menjadi semakin

    pelan karena mengalami perlambatan.

    Peristiwa bertambahnya kelajuan sepeda ketika melewati jalan yang

    menurun identik dengan gerak benda yang mengalami jatuh bebas. Pada

    gerak jatuh bebas (GJB) kecepatan benda terbesar adalah pada saat

    menyentuh tanah. Peristiwa berkurangnya kelajuan sepeda di jalan yang

    menanjak identik dengan gerak benda yang dilempar vertikal ke atas.

    Pada gerak vertikal ke atas (GVA) semakin ke atas kelajuan benda yang

    dilempar menjadi semakin berkurang dan akhirnya berhenti pada saat

    mencapai puncak.

    Perubahan kelajuan dipengaruhi pada gerak jatuh bebas dan gerak

    vertikal ke atas adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi

    menyebabkan adanya percepatan/perlambatan pada benda.

    Jika kita telusuri, percepatan/perlambatan yang dialami suatu benda

    diakibatkan oleh adanya pengaruh percepatan gravitasi yang terus

    bekerja pada benda. Kedua peristiwa tersebut selalu dialami anak setiap

    bersepeda melalui jalan yang menurun atau menanjak.

    Berdasarkan ilustrasi tersebut, dapat kita definisikan bahwa yang

    dimaksud dengan gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda

    yang lintasannya berupa garis lurus yang kecepatannya selalu berubah

    setiap saat secara konstan.

    Adapun ciri-ciri dari gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah

    sebagai berikut:

    kecepatannya berubah-ubahatau v = berubah-ubah

    percepatannya tidak sama dengan nol atau a 0

    (Jika nilai percepatannya negatif, dinamakan perlambatan)

    Contoh:

    Benda yang meluncur di bidang miring

    Buah yang jatuh yang lepas dari tangkainya

    Mobil yang bergerak dengan suatu kecepatan, kemudian direm secara

    teratur sampai berhenti.

  • 18 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Persamaan matematis yang berlaku dalam gerak lurus berubah

    beraturan (GLBB) adalah:

    1.

    2.

    3.

    Keterangan:

    Vt = Kecepatan benda pada saat t m/s

    V0 = Kecepatan awal benda m/s

    a = Percepatan ( + ) m/s2

    = Perlambatan ( - ) m/s2

    St = Jarak tempuh benda pada saat t m

    s = Jarak tempuh benda m

    t = waktu s

    3) Jenis-jenis Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB )

    Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dapat dibedakan menjadi

    beberapa bagian, yaitu :

    a) Gerak Jatuh Bebas ( GJB )

    Adalah gerak benda tanpa kecepatan awal yang mengalami

    percepatan gravitasi.

    Untuk lebih jelasnya, kita perhatikan gambar di bawah ini!

    g v0 = 0

    h

    vt

    g

  • BERMUTU 19 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Adapun ciri-ciri gerak jatuh bebas adalah:

    Kecepatan awalnya nolatauV0 = 0

    Percepatannya = percepatan gravitasi ataua = g

    Jarak = ketinggianatau s = h

    Contoh dari gerak jatuh bebas adalah:

    Orang yang sedang terjun bebas

    Buah yang jatuh dari pohon

    b) Gerak Vertikal ke Atas (GVA)

    Adalah gerak vertikal suatu benda yang memiliki kecepatan

    awal tetapi mengalami perlambatan gravitasi.

    Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini!

    vt = 0

    g

    h

    V0 0

    g

    Adapun ciri-ciri dari gerak verikla ke atas adalah:

    Mempunyai kecepatan awal atau V0 0

    Percepatannya = perlambatan gravitasi atau a = - g

    Jarak tempuh = ketinggian atau s = h

    di titik tertinggi diam sesaat atau Vt = 0

    Contoh dari gerak vertikal ke atas adalah batu yang

    dilemparkan vertikal ke atas.

  • 20 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    c) Gerak Vertikal ke Bawah ( GVB )

    Adalah gerak vertikal suatu benda yang memiliki kecepatan

    awal yang mengalami percepatan gravitasi. Untuk lebih jelasnya

    perhatikan gambar di bawah ini!

    v0 0

    g

    h

    vt

    g

    Adapun ciri-ciri gerak vertikal ke bawah adalah:

    Mempunyai kecepatan awal atau V0 0

    Percepatannya = percepatan gravitasi atau a = g

    Jarak tempuh = ketinggian atau s = h

    Pada saat menyentuh tanah kecepatannya paling tinggi

    atau vt = maksimal

    Contoh dari gerak vertikal ke bawah adalah batu yang

    dilemparkan vertikal ke bawah dari suatu ketinggian.

    Persamaan matematis yang berlaku pada Gerak Lurus Berubah

    Beraturan (GLBB) beserta jenis-jenisnya yang meliputi Gerak Jatuh

    Bebas (GJB), Gerak Vertikal ke Atas (GVA), dan Gerak Vertikal ke

    Bawah (GVB) adalah sebagai berikut.

    GLBB

    Jenis jenis GLBB

    G J B

    V0 = 0; s = h; a = g

    G V A

    V0 0; s = h; a = - g

    G V B

    V0 0; s = h; a = g

    di titik tertinggi diam

    sesaatatau: Vt = 0

    sehingga :

    V0 = g t

  • BERMUTU 21 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    di titik tertinggi

    diam sesaat

    atau:Vt = 0

    h = hm

    sehingga :

    6. TUGAS

    a. Buatlah laporan kedua hasil percobaan yang telah anda lakukan secara

    berkelompok.

    b. Sebutkan beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang relevan

    dengan kedua percobaan tersebut.

    c. Serahkan laporan yang telah anda buat untuk diperiksa oleh guru pemandu.

    7.EVALUASI

    a. Seorang anak dari arah timur berjalan lurus ke arah barat sejauh 12 meter;

    kemudian anak tersebut berjalan lurus lagi ke arah selatan sejauh 3 meter.

    Sesampai di posisi kedua, anak tersebut berjalan lurus lagi ke arah timur

    sejauh 12 meter.

    Tentukan:

    1) Sketsa perjalanan anak tersebut.

    2) Jarak yang ditempuh oleh anak tersebut

    3) Perpindahan yang dilakukan anak tersebut

    b. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Jika mobil bergerak

    selama 10 menit, berapakah jarak yang ditempuh oleh mobil tersebut?

  • 22 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    c. Seekor burung terbang dengan kecepatan 9 ms-1 selama 3 menit. Hitung

    panjang lintasan yang ditempuh oleh burung tersebut!

    d. Benda A dan benda B mula-mula berjarak 32 m. Kedua benda kemudian

    bergerak saling berlawanan arah. Benda A dan B bergerak lurus beraturan

    dengan kecepatan masing-masing 4 ms-1 dan 3 ms-1.

    Tentukan:

    1) Waktu yang diperlukan untuk bertemu

    2) Jarak saat bertemu

    e. Sebuah benda dilepas dari ketinggian 360 m dari atas tanah.

    Tentukan:

    1) Ketinggian benda pada saat 2 detik dan 5 detik

    2) Waktu yang yang diperlukan benda tersebut mencapai tanah

    3) Kecepatan pada saat tiba di tanah

    B. Kegiatan Belajar 2: Dinamika

    1. Pengantar

    Setelah kita memahami bahwa kinematika adalah cabang mekanika yang

    mempelajari gerak benda tanpa meninjau penyebabnya, selanjutnya kita akan

    mempelajari dinamika. Dinamika mempelajari gerak benda yang dikaitkan

    dengan adanya pengaruh gaya terhadap gerak benda. Kita sering melihat gejala

    yang berkaitan dengan dinamika; misalnya: mengapa orang yang sedang

    berjalan jika didorong punggungnya geraknya menjadi lebih cepat ? Mengapa

    mobil yang sedang berjalan jika direm menjadi berhenti ? Apa sebabnya bola

    yang mengenai dinding dapat memantul kembali ? Apa yang sebabnya

    permainan tarik tambang dua tim yang seimbang berlangsung lebih lama ?

    Perubahan gerak seperti itu tentunya terjadi karena adanya gaya yang

    bekerja pada benda. Tentunya jika kita membicarakan gaya, maka kita tidak

    dapat lepas dari Hukum-hukum gaya yang dikemukakan oleh Newton.

    Permasalahan gerak seperti itulah yang akan dipelajari dalam kegiatan belajar 2.

  • BERMUTU 23 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    2. Tujuan

    a. Mendeskripsikan hukum-hukum gaya yang dikemukakan oleh Newton

    b. Memprediksi pengaruh gaya terhadap benda bergerak

    c. Menuliskan rumus yang berlaku dalam dinamika

    d. Menggunakan rumus-rumus dinamika untuk memecahkan masalah

    e. Melakukan percobaan yang berhubungan dengan dinamika

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar

    a. Power supply e. Benang

    b. Tiker timer f. Katrol

    c. Pita kertas g. Papan Landasan

    d. Kereta dinamika h. Beban bercelah

    4. Langkah Kegiatan

    Pendahuluan (15 menit)

    Guru pemandu di awal pertemuan menginformasikan kompetensi dan

    tujuan pembelajaran pada kegiatan belajar 2, selanjutnya guru pemandu

    menjelaskan teknik kerja kelompok serta persiapan alat bahan yang harus

    disiapkan untuk menunjang kegiatan belajar 2. Jika ada hal-hal yang belum jelas

    Pendahuluan: - Informasi Kompetensi

    dan tujuan pembelajaran

    - Teknik kerja kelompok - Persiapan alat dan

    bahan - Diskusi dan Tanya

    jawab pelaksanaan Kegiatan Belajar 2

    (15 menit)

    Kegiatan Kelompok : - Pengkajian Kegiatan Belajar 2 - Praktik percobaan dinamika - Penyusunan laporan percobaan dinamika

    (135 menit)

    Diskusi Kelas : - Presentasi laporan hasil kerja kelompok - Tanggapan terhadap kelompok presenter - Klarifikasi dan penguatan dari pembimbing / guru pemandu terhadap kelompok presenter

    (90 menit)

    Evaluasi : Pengerjaan

    evaluasi kegiatan belajar 2

    (30 menit)

    Reviu dan Klarifikasi : - Pembahasan

    evaluasi kegiatan belajar 2

    - Klarifikasi dan Pendalaman materi yang telah dibahas

    (15 menit)

  • 24 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    atau belum disepakati untuk pelaksananan kegiatan belajar 2, guru pemandu

    mempersilahkan peserta untuk bertanya atau berdiskusi.

    Kegiatan Kelompok (135 menit)

    Pada kegiatan kelompok, guru pemandu meminta peserta untuk mengkaji

    kegiatan belajar 2 secara berkelompok; selanjutnya peserta masih dalam

    kelompoknya melakukan percobaan sesuai dengan panduan praktikum yang

    ada dalam kegiatan belajar 2. Guru pemandu berkeliling untuk memberikan

    bimbingan kepada setiap kelompok pada saat melaksanakan kegiatan

    praktikum. Hasil pengkajian kegiatan belajar 2 dari setiap kelompok dibuat

    dalam bentuk rangkuman materi dan laporan praktikum.

    Permasalahan 1:

    Berubahkah kecepatan gerak benda?

    Prosedur Kerja

    a. Susunlah semua peralat seperti gambar di bawah ini.

    1

    2 4

    c 5 6

    7

    8

    Keterangan :

    1) Power supply 5) Benang

    2) Tiker timer 6) Katrol

    3) Pita kertas 7) Papan Landasan

    4) Kereta dinamika 8) Beban bercelah

    b. Hidupkan power supply untuk menjalankan tiker timer.

    c. Lepaskan beban bercelah sehingga kereta dinamika bergerak menarik pita

    kertas.

    d. Lakukan beberapa kali sampai diperoleh rekaman berupa titik-titik yang paling

    jelas pada kertas pita seperti gambar di bawah ini.

  • BERMUTU 25 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    e. Potonglah kertas pita dengan menggunakan gunting untuk setiap sepuluh titik

    yang berurutan.

    f. Susunlah potongan kertas pita pada kertas berpetak dengan cara

    mengelemnya sehingga membentuk suatu grafik.

    g. Ukurlah setiap potongan kertas pita dengan menggunakan mistar. Masukkan

    hasilnya ke dalam Tabel 2.3!

    Tabel 2.3 Pengamatan kecepatan gerak benda

    No. Potongan Kertas Pita Panjang (cm)

    1 pertama

    2 kedua

    3 ketiga

    4 keempat

    5 kelima

    Pertanyaan:

    1. Samakah waktu yang diperlukan untuk membentuk 10 titik pada setiap

    potongan kertas pita?

    2. Samakah panjang potongan kertas pita ?

    3. Berdasarkan susunan potongan kertas pita pada kertas berpetak, apa yang

    dapat disimpulkan dari kegiatan tersebut?

    4. Apa yang menyebabkan adanya perubahan kecepatan pada kegiatan

    tersebut?

    5. Berdasarkan percobaan tersebut, jelaskan pengertian dari percepatan !

    Diskusi Kelas (90 menit)

    Setelah waktu pengkajian selesai, peserta secara bergiliran

    mempresentasikan hasil kerjanya untuk ditanggapi oleh kelompok lain.

    Tanggapan hendaknya berupa perbaikan atau melengkapi hal-hal yang dibahas

    oleh kelompok presenter. Guru pemandu memberikan klarifikasi dan penguatan

    pada akhir presentasi dari setiap kelompok, sehingga materi yang dikaji dapat

    dipahami oleh seluruh peserta.

  • 26 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Evaluasi (60 menit)

    Semua peserta secara serentak mengerjakan evaluasi yang terdapat

    pada kegiatan 2; setelah selesai peserta menyerahkan hasil kerjanya kepada

    guru pemandu untuk diperiksa.

    Reviu dan Klarifikasi (15 menit)

    Guru pemandu meminta beberapa orang peserta untuk mengerjakan di

    papan tulis soal-soal yang dianggap sulit. Jika ada kesulitan dan pertanyaan

    yang belum jelas, guru pemandu memberikan klarifikasi sekaligus memberikan

    pendalaman materi untuk kegiatan belajar 2.

    5. Bahan Bacaan untuk Fasilitator dan Peserta

    Dinamika mempelajari permasalahan-permasalahan yang berkaitan

    dengan gerak benda yang dipengaruhi karena adanya gaya yang bekerja pada

    benda tersebut. Gejalanya sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.

    Bayangkan apa yang akan terjadi jika seseorang yang sedang berjalan santai,

    punggungnya didorong dari belakang dengan gaya yang kuat?

    Menjadi semakin cepat atau semakin lambatkan jalannya? Tentunya

    gerak orang tersebut akan menjadi semakin cepat. Adanya perubah kecepatan

    gerak orang tersebut disebabkan adanya gaya searah yang bekerja padanya

    dan searah dengan arah geraknya. Hal seperti itulah yang dipelajari dalam

    dinamika.Dinamika dengan kata lain sebenarnya adalah kinematika yang

    memperhitungkan juga adanya pengaruh gaya terhadap gerak suatu benda.

    Penguasaan terhadap materi dinamika menjadi penting, karena pada

    kenyataannya pada setiap gerak benda, sebenarnya kita tidak bisa

    mengabaikan adanya gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut. Gaya-

    gaya yang bekerja pada benda yang bergerak dapat menyebabkan gerak

    bendanya menjadi semakin cepat atau dapat juga menyebabkan gerak

    bendanya menjadi semakin lambat dan akhirnya berhenti. Hal tersebut sangat

    tergantung arah gaya yang bekerja pada benda. Jika arah gayanya searah

    dengan arah gerak bendanya maka gerak benda menjadi semakin cepat,

    sebaliknya jika arah gayanya berlawanan dengan arah gerak bendanya maka

    gerak benda menjadi semakin lambat.

    Orang yang pertama kali menyelidiki adanya hubungan gaya dan gerak

    benda adalah Galileo (1564 1642) dengan prinsip inersianya. Selanjutnya

  • BERMUTU 27 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    sesuai dengan prinsip inersia yang dikemukakan Galileo, pada tahun 1687

    Isaac Newton mengemukakan tiga hukum yang berkaitan dengan gerak dan

    gaya; yaitu: hukum I Newton tentang gerak, hukum II Newton hubungan massa

    benda dan gaya, dan hukum III tentang aksi = reaksi.

    Untuk lebih jelasnya, uraian dari hukum-hukum Newton adalah sebagai berikut

    Hukum I Newton

    Sebuah bola pingpong akan tetap diam di atas meja jika tidak ada gaya

    yang mempengaruhinya. Jika terhadap bola pingpong dikerjakan gaya yang

    cukup, bola pingpong yang tadinya diam akan bergerak. Karena adanya

    gesekan antara bola pingpong dengan bidang meja, bola pingpong akhirnya

    berhenti. Supaya gerak bola pingpong menjadi lebih jauh jika diberikan gaya

    yang sama, kita harus dapat mengupayakan agar gesekan antara permukaan

    bola pingpong dengan bidang meja medekati licin sempurna atau koefisien

    gesekannya mendekati nol. Hal tersebut memang sulit kita buat, tetapi secara

    teori kita dapat menganggap bahwa hal tersebut dapat kita upayakan.

    Berdasarkan gejala tersebut, Newton mengemukakan sebagai Hukum

    Kelembaman Benda atau Hukum I Newton.

    Suatu benda akan berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus

    beraturan jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut

    Hukum I Newton dapat diaplikasikan atau digunakan untuk

    menyelesaikan persoalan persoalan kesetimbangan partikel. Secara matematis

    hukum I Newton dapat dirumuskan dengan :

    F = 0

    Fx = 0 ; Fy = 0

    Hukum II Newton

    Seperti telah diuraikan di atas, bola pingpong yang diam menjadi

    bergerak; artinya bola pingpong memiliki kecepatan. Adanya perubahan

    keadaan bola pingpong dari diam menjadi bergerak dipengaruhi adanya gaya

    yang bekerja padanya. Dalam percobaannya Newton menyelidiki pengaruh

    perubahan gaya yang dikenakan pada suatu benda serta mengamati

    perubahan kecepatan yang dimiliki benda tersebut.

  • 28 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Berdasarkan percobaannya Newton menyimpulkan bahwa:

    Percepatan yang dimiliki oleh suatu benda berbanding lurus dengan

    besar gaya yang bekerja pada benda itu dan berbanding terbalik dengan

    massa bendanya.

    Secara matematis hukum II Newton dapat dirumuskan dengan :

    F = m .a

    atau

    a = F/m

    Keterangan :

    F = gaya

    m = massa

    a = percepatan

    Hukum III Newton

    Jika kita melemparkan bola tenis ke dinding, ternyata setelah menyentuh

    dinding bola tenis akan dipantulkan ke arah yang berlawanan dengan gerak

    asalnya. Berdasarkan fenomena tersebut dapat diartikan bahwa jika suatu

    benda mengerjakan gaya pada benda yang lain, maka benda yang lain tersebut

    akan mengerjakan gaya yang arahnya berlawanan terhadap benda yang

    pertama. Gaya yang dikerjakan bola tenis terhadap dinding dinamakan gaya

    aksi, sedangkan gaya yang dikenakan dinding terhadap bola tenis yang

    dinamakan gaya reaksi.

    Adanya gaya aksi dan gaya reaksi dapat ditunjukkan secara sederhana

    dengan menggunakan 2 buah dinamometer yang dirangkai dan ditarik saling

    berlawanan arah seperti pada gambar di bawah ini.

    Gambar 2.4 Gaya aksi-reaksi pada dua pegasyang ditarik berlawanan arah

    Gejala seperti diuraikan di atas dikenal sebagai hukum III Newton.

    Rumusan hukum III Newton dinyatakan dengan:

    Faksi Freaksi

  • BERMUTU 29 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Jika pada sebuah benda diberikan sebuah gaya(aksi), maka benda tersebut

    akan memberikan gaya(reaksi) yang besarnya sama dengan gaya perama

    tetapi arahnya berlawanan

    Secara matematis hukum III Newton dapat dinyatakan dengan ::

    Faksi = - Freaksi

    6. TUGAS

    a. Buatlah laporan hasil percobaan yang telah anda lakukan secara

    berkelompok.

    b. Sebutkan beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang relevan

    dengan kedua percobaan tersebut.

    c. Serahkan laporan yang telah anda buat untuk diperiksa oleh guru pemandu.

    7. EVALUASI

    a. Sebuah benda yang massanya 3 kg secara bergantian diberikan gaya 12 N,

    0,5 N, dan 80 N. Hitung masing-masing percepatan dari benda tersebut.

    b. Sebuah benda pada saat mendapatkan gaya 15 N percepatannya 2,5 ms-2.

    Berapakah percepatannya jika benda tersebut diberi gaya yang besarnya

    25 N?

    c. Setelah 3 detik benda yang massanya 25 gram kecepatannya menjadi 45

    cms-1. Jika kecepatan mula-mulanya 25 cms-1, berapakah gaya yang

    bekerja pada benda tersebut?

    d. Coba urutkan oleh anda percepatan 3 kg, 0,5 kg, dan 1,5 kg jika secara

    bergantian mendapatkan gaya 30 N dan 45 N

    e. Perhatikan gambar berikut ini!

    300

    Jika massanya 2 kg, berapakah percepatan yang dimiliki balok tersebut?

  • 30 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    C. Kegiatan Belajar 3: Usaha dan Energi

    1. Pengantar

    Seseorang dikatakan memiliki energi yang besar jika dia dapat

    mengangkat suatu benda yang berat dengan mudah; sebaliknya dikatakan

    memiliki energi yang kecil jika dia hanya dapat mengangkat benda yang

    ringan.Demikian juga dengan peralatan teknis yang sering digunakan dalam

    kehidupan sehari-hari.Energi yang dapat dilakukan oleh bus lebih besar jika

    dibandingkan dengan energi yang dilakukan sepeda motor. Hal ini ditunjukkan

    jika kita membandingkan kemampuan daya angkutnya. Daya angkut bus jauh

    lebih banyak/besar jika dibandingkan dengan daya angkut sepeda motor.

    Energi selalu berkaitan dengan kemampuan melakukan usaha atau kerja

    terhadap suatu benda. Untuk memindahkan sejumlah barang dari suatu tempat

    ke tempat yang lain diperlukan usaha atau kerja.

    Pengertian usaha atau kerja dalam fisika berbeda dengan pengertian

    usaha atau kerja dalam kehidupan sehari-hari. Usaha atau kerja dalam

    kehidupan sehari-hari berkaitan dengan profesi suatu pekerjaan; sedangkan

    usaha atau kerja dalam fisika menyatakan besarnya suatu gaya yang

    menyebabkan berpindahnya suatu benda ke posisi yang baru.

    Tentunya karena energi dan usaha saling berkaitan, maka kita tidak dapat

    memisahkannya satu dengan lainnya. Permasalahan seperti itulah yang akan

    dipelajari dalam kegiatan belajar 3.

    2. Tujuan

    a. Mendeskripsikan pengertian usaha

    b. Menuliskan rumus yang usaha

    c. Mendeskripsikan pengertian energi

    d. Menyebutkan jenis-jenis energi

    e. Menjelaskan pengertian energi kinetik

    f. Menjelaskan pengertian energi potensial

    g. Mendeskripsikan perubahan energi mekanik

    h. Menjelaskan usaha sebagai perubahan energi kinetik

    i. Menjelaskan usaha sebagai perubahan energi potensial

    j. Mendeskripsikan pengertian daya

    k. Menggunakan rumus energi dan usaha untuk memecahkan masalah

    l. Melakukan percobaan yang berhubungan dengan energi dan usaha

  • BERMUTU 31 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    3. Bahan, Alat, dan Sumber Belajar

    a. Muffin cup

    b. Neraca Teknis

    c. Stop watch

    4. Langkah Kegiatan

    Pendahuluan (15 menit)

    Guru pemandu di awal pertemuan menginformasikan kompetensi dan tujuan

    pembelajaran pada kegiatan belajar 3, selanjutnya guru pemandu menjelaskan

    teknik kerja kelompok serta persiapan alat bahan yang harus disiapkan untuk

    menunjang kegiatan belajar 3. Jika ada hal-hal yang belum jelas atau belum

    disepakati untuk pelaksananan kegiatan belajar 3, guru pemandu

    mempersilahkan peserta untuk bertanya atau berdiskusi.

    Kegiatan Kelompok (135 menit)

    Pada kegiatan kelompok, guru pemandu meminta peserta untuk mengkaji

    kegiatan belajar 3 secara berkelompok; selanjutnya peserta masih dalam

    kelompoknya melakukan percobaan sesuai dengan panduan praktikum yang

    ada dalam kegiatan belajar 3. Guru pemandu berkeliling untuk memberikan

    bimbingan kepada setiap kelompok pada saat melaksanakan kegiatan

    Pendahuluan: - Informasi Kompetensi

    dan tujuan pembelajaran

    - Teknik kerja kelompok - Persiapan alat dan

    bahan - Diskusi dan Tanya

    jawab pelaksanaan Kegiatan Belajar 3

    (15 menit)

    Kegiatan Kelompok : - Pengkajian Kegiatan Belajar 3 - Praktik percobaan usaha dan energi - Penyusunan laporan percobaan usaha dan energi (10 menit)

    Diskusi Kelas : - Presentasi laporan hasil kerja kelompok - Tanggapan terhadap kelompok presenter - Klarifikasi dan penguatan dari pembimbing / guru pemandu terhadap kelompok presenter

    (135 menit)

    Evaluasi : Pengerjaan

    evaluasi kegiatan belajar 3

    (30 menit)

    Reviu dan Klarifikasi : - Pembahasan

    evaluasi kegiatan belajar 3

    - Klarifikasi dan Pendalaman materi yang telah dibahas

    (15 menit)

  • 32 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    praktikum. Hasil pengkajian kegiatan belajar 3 dari setiap kelompok dibuat

    dalam bentuk rangkuman materi dan laporan praktikum.

    Permasalahan:

    Berubahkah energi mekanik suatu benda?

    a. Timbang satu buah Muffin cups dengan menggunakan neraca teknis

    b. Tentukan posisi awal muffin cups, ukur ketinggian tertentu awalnya

    c. Lepas muffin cups dari posisi awal.

    d. Gunakan stopwatch untuk menentukan waktu yang diperlukan untuk

    menempuh jarak 3 meter dan 5 meter dari posisi awal.

    e. Tentukan kecepatan muffin cups pada saat menempuh jarak 3 meter dan 5

    meter.

    f. Masukkan seluruh hasil pengamatan ke dalam Tabel 2.4 untuk menentukan

    energi kinetik pada setiap perubahan posisi.

    Tabel 2.4 Pengamatan energi kinetikpada setiap perubahan posisi

    Jenis

    muffin cups

    Massa

    Perpindahan

    (ketinggian) Waktu

    Energi Kinetik

    (1 2) (2 3) 1 2

    Kecil

    Sedang

    Besar

    g. Masukkan juga seluruh hasil pengamatan ke dalam Tabel 2.5 untuk

    menentukan energi potensialnya

    Tabel 2.5 Pengamatan energi potensial pada setiap perubahan posisi

    Jenis

    muffin cups

    Massa

    Ketinggian Percepata

    n

    gravitasi

    Energi Potensial

    (1 2 ) (2 3) 1 2

    Kecil

    Sedang

    Besar

    h. Berdasarkan hasil pengolahan Tabel 2.5 dan 2.6 masukkan ke dalam Tabel

    2.6

  • BERMUTU 33 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Tabel 2.6 Pengolahan data

    Jenis

    muffin cups

    Energi Kinetik Energi potensial

    (1) (2) (2) (2)

    Kecil

    Sedang

    Besar

    i. Berdasarkan Tabel 2.6, kesimpulan apa yang dapat ditarik dari kegiatan

    tersebut ?

    Kesimpulan

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ....................................................................................................................................

    ........................................................................................................................

    Diskusi Kelas (90 menit)

    Setelah waktu pengkajian selesai, peserta secara bergiliran

    mempresentasikan hasil kerjanya untuk ditanggapi oleh kelompok lain.

    Tanggapan hendaknya berupa perbaikan atau melengkapi hal-hal yang dibahas

    oleh kelompok presenter. Guru pemandu memberikan klarifikasi dan penguatan

    pada akhir presentasi dari setiap kelompok, sehingga materi yang dikaji dapat

    dipahami oleh seluruh peserta.

    Evaluasi (60 menit)

    Semua peserta secara serentak mengerjakan evaluasi yang terdapat

    pada kegiatan 3; setelah selesai peserta menyerahkan hasil kerjanya kepada

    guru pemandu untuk diperiksa.

    Reviu dan Klarifikasi (15 menit)

    Guru pemandu meminta beberapa orang peserta untuk mengerjakan di

    papan tulis soal-soal yang dianggap sulit. Jika ada kesulitan dan pertanyaan

    yang belum jelas, guru pemandu memberikan klarifikasi sekaligus memberikan

    pendalaman materi untuk kegiatan belajar 3.

  • 34 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    5. Bahan Bacaan untuk Fasilitator dan Peserta

    a. Pengertian Usaha

    Usaha atau kerja dalam pelajaran fisika berbeda dengan pengertian

    usaha atau kerja dalam kehidupan sehari-hari. Dalam fisika pengertian usaha

    atau kerja adalah hasil perkalian antara besarnya gaya dengan jarak

    perpindahan yang ditimbulkan oleh gaya tersebut. Untuk lebih jelasnya

    perhatikan gambar berikut ini.

    Fx Fx

    A B

    s

    Misalkan kita mengamati sebuah gaya mendatar Fx yang bekerja pada

    balok. Karena pengaruh gaya Fx, balok yang tadinya berada di posisi A

    berpindah sejauh s ke posisi B. Jika kita memandang antara balok dengan

    bidang tidak ada gesekan, maka besarnya usaha atau kerja pada balok dapat

    kita tentukan dengan menggunakan rumus :

    W = Fx .s

    dimana :

    W = usaha (joule)

    Fx = Gaya (newton)

    s = Jarak perpindahan (m)

    Usaha atau kerja dapat didefinisikan sebagai hasil kali antara vektor gaya

    dengan perpindahan vektor yang sejajar dengan arah lintasannya.

    Jika gaya yang bekerja pada balok membentuk sudut terhadap arah

    perpindahannya atau dapat juga dikatakan gayanya tidak sejajar dengan

    lintasannya, maka besarnya usaha akan dipengaruhi oleh nilai sinus dari gaya

    tersebut. Untuk lebih jelasnya kita perhatikan gambar berikut ini!

    F

    a

    b Fx Fx

    F

    S

  • BERMUTU 35 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Karena vektornya membentuk sudut, maka untuk menghitung nilai usaha kita

    harus menentukan nilai Fx:

    Fx = F cos

    = F . b/a

    Maka bentuk matematis usaha atau kerja dapat dituliskan menjadi:

    W = F cos . s

    Atau :

    W = F. b/a . s

    Jika kita bandingkan besarnya usaha yang ditimbulkan gaya mendatar

    dengan gaya yang membentuk sudut, maka dapat disimpulkan bahwa usaha

    pada gaya mendatar lebih besar jika dibandingkan dengan gaya yang

    membentuk sudut. Hal tersebut sesuai dengan yang kita rasakan dalam

    kehidupan sehari-hari. Kita akan lebih mudah menarik suatu benda dengan

    gaya mendatar jika dibandingkan menarik benda dengan gaya yang

    membentuk sudut. Berarti semakin besar sudut yang dibentuk oleh gaya

    terhadap bidang datar, maka usahanyapun menjadi semakin kecil.

    b. Pengertian Energi

    Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha atau

    kerja.Jadi segala sesuatu yang dapat melakukan usaha atau kerja dikatakan

    memiliki energi.

    Energi mekanik dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :

    1) Energi Kinetik

    Adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang sedang

    bergerak.Setiap benda pasti memiliki massa; dan setiap benda yang

    bergerak pasti memiliki kecepatan. Massa dan kecepatan merupakan

    variabel yang menentukan besarnya energi kinetik yang dimiliki oleh suatu

    benda. Untuk benda yang sama semakin besar kecepatannya, maka energi

    kinetiknya menjadi semakin besar. Selain itu, untuk kecepatan yang sama

    semakin besar massanya, maka energi kinetiknya menjadi semakin besar.

  • 36 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Kedua variabel itulah yang mempengaruhi besar-kecilnya energi kinetik yang

    dimiliki oleh suatu benda.

    Secara matematik besarnya energi kinetik suatu benda dapat

    dirumuskan dengan :

    Ek = m v 2

    Keterangan :

    Ek = energi potensial (joule)

    M = massa (kg)

    v= kecepatan (ms-1)

    Kita mencoba membandingkan energi kinetik sebuah truk dengan

    sebuah sebuah angkutan kota. Jika keduanya memiliki kecepatan yang

    sama, maka jelas energi kinetik truk lebih besar jika dibandingkan dengan

    energi kinetik yang dimiliki angkutan kota.

    Untuk menentukan kecepatan sebuah benda jika energi kinetiknya

    yang diketahui, kita dapat menggunakan persamaan matematik sebagai

    berikut.

    v = 2 Ek / m

    2) Energi Potensial

    Adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena benda

    tersebutberada di suatu ketinggian tertentu. Energi potensial dinamakan juga

    energi tempat atau energi diam, karena setiap benda yang memiliki energi

    potensial dapat dipastikan memiliki berada pada suatu ketinggian.

    Besarnya energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda sangat

    tergantung pada massa, percepatan gravitasi, dan ketinggiannya. Secara

    matematis besarnya energi potensial suautu benda dapat dinyatakan

    dengan:

    Ep = m . g . h

    Keterangan :

    Ep = energi potensial (joule)

    m = massa (kg)

    g = percepatan gravitasi (ms-2)

    h = ketinggian (m)

  • BERMUTU 37 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Untuk tempat-tempat yang sama misalkan di kota Bandung, energi

    potensial benda menjadi semakin besar jika massanya semakin besar dan

    posisi bendanya semakin tinggi.

    Setelah anda memahami variabel-variabel yang dapat mempengaruhi

    nilai energi potensial suatu benda, coba sekarang anda pikirkan

    bagaimanakah caranya untuk menyelidiki energi potensial benda pada

    beberapa posisi yang berbeda-beda ?

    Salah satu cara yang dapat anda coba untuk menyelidiki hal tersebut

    ditunjukkan oleh gambar dan kangkah-langkah kegiatan berikut ini.

    1 m

    g

    h1

    2 m

    h2

    3 m

    h3

    Siapkan sebutir kelereng, kemudian ikuti langkah-langkah kegiatan

    sebagai berikut.

    1) Jatuhkan kelereng dari suatu ketinggian ke atas meja; dengarkan bunyi

    yang ditimbulkannya.

    2) Jatuhkan kembali kelereng dari posisi yang lebih tinggi; dengarkan

    kembali bunyi yang ditimbulkannya.

    3) Ulangi langkah 2 untuk beberapa ketinggian yang berbeda.

    4) Bandingkan keras bunyi yang ditimbulkannya untuk setiap perubahan

    ketinggian kelereng.

    Berdasarkan percobaan sederhana tersebut, apa yang dapat anda

    simpulkan? Relevankah bunyi yang terjadi antara kelereng dan meja

    sebagai pendeteksi besar-kecilnya energi potensial?

  • 38 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Pada saat kelereng jatuh dari suatu ketinggian, berarti telah terjadi

    perubahan dari energi potensial menjadi energi kinetik. Selanjutnya karena

    kelereng menumbuk meja, maka energi kinetik yang dimiliki kelereng

    berubah menjadi energi bunyi dan sedikit energi panas.Timbulnya bunyi

    merupakan gejala yang paling mudah untuk diamati oleh kita.Untuk

    membedakan besar-kecilnya energi potensial benda, kita dapat mengamati

    keras-lemahnya bunyi yang muncul sebagai akibat tumbukan antara

    kelereng dengan meja.Semakin keras bunyi yang ditimbulkan, semakin

    besar energi potensialnya; sebaliknya semakin lemah bunyi yang

    ditimbulkan, semakin kecil energi potensialnya.Jadi percobaan sederhana

    tersebut cukup relevan dapat digunakan untuk membuktikan besar-kecilnya

    energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda.

    c. Usaha dan Energi Kinetik

    Kita tinjau sebuah mobil yang mulamula bergerak dengan kecepatan v1,

    jika kemudian pedal gas ditekan lebih dalam oleh sang sopir, maka kecepatan

    mobil tersebut berubah menjadi v2. Pada saat kecepatannya v1, energi kinetik

    mobil tersebut adalah m v12, sedangkan pada saat kecepatannya v2, energi

    kinetik mobil tersebut menjadi m v22. Perubahan energi kinetik yang dimiliki

    mobil karena pada mobil tersebut dikerjakan gaya yang berasal dari mesinnya

    sehingga mobil berpindah tempat.

    Berarti, perubahan energi kinetik mobil tidak lain karena adanya usaha

    pada mobil. Berdasarkan logika berpikir tersebut, dapat kita tuliskan hubungan

    usaha dengan energi kinetik sebagai berikut.

    W = Ek2 Ek1

    atau :

    F.s = m v22 - m v1

    2

    dimana :

    F = gaya (Newton)

    S = jarak perpindahan (m)

    m v22 = energi kinetik akhir (joule)

    m v12 = energi kinetik awal (joule)

  • BERMUTU 39 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    d. Usaha dan Energi Potensial

    Misalkan kita memandang sebuah benda mula yang tergantung di h1 di

    dekat permukaan Bumi.Kemudian benda tersebut ditarik vertikal ke atas tanpa

    mengalami perubahan kecepatan, sehingga ketinggiannya berubah menjadi h2.

    Karena pada saat mengubah ketinggian benda kita menggupayakan benda

    tidak mengalami perubahan kecepatan, berarti gerak bendanya GLB. Dengan

    kata lain, pada benda tersebut dapat dianggap sama sekali tidak terjadi

    perubahan energi kinetik.

    Usaha atau kerja yang dilakukan terhadap benda adalah W = F.h

    Pada saat tergantung benda mengalami gaya gravitasi yang besarnya F = m.g

    Berarti :

    Besarnya usaha sehingga benda berpindah dari ketinggian h1 ke ketinggian

    h2adalah :

    W = F. h

    W = m.g. h atau W = m.g.h2 - m.g.h1

    F = m.g

    Keterangan :

    W = usaha (joule)

    m = massa (kg)

    g = percepatan gravitasi (ms-1)

    h = ketinggian (m)

    m.g.h2 = energi potensial akhir (joule)

    m.g.h1 = energi potensial mula-mula (joule)

    e. Hukum Kekekalan Energi Mekanik

    Bayangkan anda memegang sebuah penghapus pensil sambil berdiri,

    kemudian penghapus tersebut anda lepas.Begitu penghapus dilepas,

    penghapus jatuh ke arah permukaan bumi karena adanya pengaruh

    gravitasi.Jika kita meninjau pergerakan penghapus selama jatuh, posisi

    (ketinggian) penghapus secara bertahap terus berubah.Berarti, energi potensial

    penghapus secara bertahap berkurang sesuai dengan perubahan

    ketinggiannya.Berkurangnya energi potensial penghapus diimbangi dengan

    meningkatnya energi kinetik. Jadi pengurangan energi potensial selalu diikuti

  • 40 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    dengan penambahan energi kinetik penghapus. Ketika penghapus tepat

    mencapai permukaan bumi, berarti energi potensial penghapus sama dengan

    nol; tetapi pada saat yang bersamaan energi kinetiknya mempunyai nilai

    maksimum.

    Berdasarkan uraian tersebut dapat dikatakan bahwa pengurangan atau

    hilangnya energi potensial penghapus pada setiap posisi secara spontan selalu

    diikuti dengan penambahan atau digantikan dengan oleh energi kinetik

    penghapus.Hal ini dapat diartikab bahwa pada setiap perubahan posisi

    penghapus, nilai energi potensial dan energi kinetiknya selalu ada.

    Penjumlahan kedua energi tersebut selalu sama; berarti nilai total kedua energy

    bersifat kekal. Untuk jelasnya perhatikan gambar berikut ini.

    1 g v = 0 2 v 0 h 3 4v = hampir max Ep1 Ek1 Ep2 Ek2 Ep3 Ek3 Ep4 Ek4

    Berdasarkan gambar di atas,

    Em1 = Em2 = Em3 = Em4

    Dimana Em1 energi mekanik di posisi 1, Em2 energi mekanik di posisi 2, Em3

    energi mekanik di posisi 3, Em4 energi mekanik di posisi 4, dan sebagainya.jika

    kita masih berminat untuk meninjau gerakan penghapus di posisi lainnya yang

    berbeda.

    Misalkan kita hanya meninjau untuk dua kedudukan yang berbeda, maka:

    Em1 = Em2

    Atau

    Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

  • BERMUTU 41 BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    mgh1 + mv12 = mgh2 + mv2

    2

    f. Daya

    Jika kita memperhatikan anak kecil dan orang dewasa memindahkan

    barang, ternyata orang dewasa dapat lebih cepat dalam memindahkan barang

    dibandingkan anak kecil. Kecepatan dalam melakukan usaha itulah yang

    dimaksud dengan daya.

    Secara matematis daya dapat dirumuskan dengan :

    P = W/t

    Keterangan :

    P = daya (watt)

    W = usaha (joule)

    t = waktu (detik)

    Satuan daya yang lain yang sering digunakan pada peralatan berat

    adalah satuan tenaga kuda (Horse Power) Hp dimana 1 Hp = 746 Watt.

    Berdasarkan hubungan diatas maka usaha atau kerja dapat dinyatakan

    sebagai daya kali waktu dan yang sering digunakan adalah kilo-Watt (KWh).

    Satu kilo watt menyatakan besarnya usaha atau kerja yang dilakukan oleh

    suatu sistem yang bekerja dengan daya konstan 1 kilowatt selama satu jam.

    6. TUGAS

    1. Buatlah laporan hasil percobaan yang telah anda lakukan secara berkelompok.

    2. Sebutkan beberapa peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang relevan

    dengan kedua percobaan tersebut.

    3. Serahkan laporan yang telah anda buat untuk diperiksa oleh guru pemandu.

    7. EVALUASI

    1. Sebuah gaya yang besarnya 100 N menyebabkan berpindahnya benda sejauh

    3 m. Tentukan usahanya jika:

    a. Arah gayanya searah dengan arah gerak benda

    b. Arah gayanya membentuk sudut 300

    c. Arah gayanya membentuk sudut 450

    d. Arah gayanya membentuk sudut 600

  • 42 BERMUTU BAB II KEGIATAN BELAJAR

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    e. Arah gayanya tegak lurus arah perpindahan

    2. Sebuah mobil truk yang massa totalnya 2,5 ton mula-mula bergerak dengan

    kecepatan 10 ms-1. Sang sopir kemudian menekan pedal gas sehingga lima

    detik kemudian kecepatannya berubah menjadi 25 ms-1. Hitung:

    a. Percepatan

    b. Jarak tempuh

    c. Usaha yang dilakukan mobil truk

    d. Daya mobil truk

    3. Pada sebuah balok yang massanya 30 kg bekerja dua buah gaya mendatar

    yang saling berlawanan arah. Gaya-gaya tersebut masing-masing 150 N ke

    arah kanan dan 350 N ke arah kiri. Gaya-gaya tersebut bekerja terhadap balok

    selama 6 detik.

    Tentukan:

    a. Percepatan balok

    b. Anggap gaya gravitasi nilainya tetap untuk jarak yang tidak terlalu besar

    di atas permukaan bumi. Sebuah benda dijatuhkan tanpa kecepatan

    awal dari ketinggian h di atas permukaan bumi. Berapakah energi

    kinetik benda tepat sebelum sampai ke tanah.

  • BERMUTU 43 Better Education through Reformed Management and Universal Teacher Upgrading

    BAB III

    RANGKUMAN

    Mekanika dapat dipelajari menjad ibagian-bagian yang satu dengan yang

    lainnya menitik beratkan padahal yang ditinjaunya. Mekanika dapat dibedakan

    menjadi: Kinematika, mempelajari permasalahan-permasalahan yang berkaitan

    dengan gerak tanpa meninjau penyebab dari gerak tersebut. Dinamika, mempelajari

    gerak benda dengan memperhatikan adanya pengaruh gaya terhadap gerak benda.

    Statika, mempelajari kesetimbangan benda. Energi dan usaha, mempelajari akibat

    yang ditimbulkan gaya terhadap suatu benda sehubungan dengan sifat yang dimiliki

    gaya.

    Energi selalu berkaitan dengan kemampuan melakukan usaha atau kerja

    terhadap suatu benda. Pengertian usaha atau kerja dalam fisika berbeda dengan

    pengertian usaha atau kerja dalam kehidupan sehari-hari. Usaha atau kerja dalam

    kehidupan sehari-hari berkaitan dengan profesi suatu pekerjaan; sedangkan usaha

    atau kerja dalam fisika menyatakan besarnya suatu gaya yang menyebabkan

    berpindahnya suatu benda keposisi yang baru.

    Gerak adalah perubahan posisi atau tempat kedudukan suatu benda terhadap

    suatu titik yang menjadi acuannya. Suatu benda dikatakan dalam keadaan bergerak

    apabila posisi atau tempat kedudukannya selalu berubah setiap saat terhadap suatu

    titik acuan. Jika suatu benda bergerak, maka jaraknya menjadi berubah terhadap titik

    acuan. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda. Jarak

    merupakan besaran skalar karena hanya mempunyai nilai tetapi tidak memiliki arah.

    Berbeda halnya dengan jarak, perpindahan menyatakan perubahan posisi atau tempat

    kedudukan benda dihitung dari posisi awalnya.

    Jika variabel waktu diperhitungkan dalam pergerakan suatu benda, maka akan

    ditemukan pengertian kelajuan atau speed didefinisikan sebagai panjang lintasan atau

    jarak yang ditempuh oleh suatu benda tiap satuan waktu; sedangkan kecepatan atau

    velocity didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh suatu benda tiap satuan

    waktu. Kecepatan rata-rata menyatakan perbandingan perpindahan benda dengan

    waktu yang digunakan selama melakukan perpindahan tersebut. Kecepatan sesaat

    adalah nilai limit dari kecepatan rata-rata dengan selang waktu yang mendekati nol.

  • 44 BERMUTU BAB III RANGKUMAN

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA

    Kenyataan yang adadalamkehidupansehari-harikecepatangerakbendaberubah-

    ubah.Perubahankecepatanbendasetiapsatuanwaktudinamakanpercepatan.Jikakitamen

    entukanrata-rata perubahan kecepatan persatuan waktu kita memperoleh percepatan

    rata-rata. Jika kita meninjuanya untuk waktu yang sangat singkat diperoleh konsep

    Percepatan sesaat.

    Berdasarkan lintasannya gerak benda dapat dibedakan menjadi gerak lurus, gerak

    parabola, dan gerak melingkar. Gerak lurus adalah gerak benda yang lintasannya

    berbentuk garis lurus; Gerak Parabola, adalah gerak benda yang lintasannya

    berbentuk parabola, dan Gerak Melingkar, adalah gerak benda yang lintasannya

    berbentu lingkaran.

    Berdasarkan kecepatannya gerak dapat dibedakan menjadi gerak lurus

    beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

    GerakLurusBeraturangerak benda yang lintasannya berupa garis lurus yang

    kecepatannya selalu tetap setiap saat; sedangkan Gerak Lurus Berubah Beraturan

    adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus yang kecepatannya selalu

    berubah secara konstan. Jenis gerak lurus berubah beraturan dapat dibedakan

    menjadi Gerak Jatuh Bebas (GJB ), Gerak Vertikal Ke atas ( GVA ), dan Gerak Vertikal

    ke Bawah (GJB).

  • BERMUTU 45 DAFTAR PUSTAKA

    DAFTAR PUSTAKA

    1. Daryanto, 1997, Fisika Teknik, Penerbit Rineka Cipta & Bina diaksara, Jakarta.

    2. Douglas C. Giancoli, 1994, Physics Principles with Applications, Prentice-Hall

    International, Inc, Englewood Cliffs, NewJersey.

    3. J.F. Gabriel, 1996, Fisika kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta.

    4. John Avison, 1983, The World of Physics, Thomas Nelson and Sons Ltd,

    Nelson House Mayfield Road, Waston-on-Thames KK 12 5 PL.

    5. Marthen Kanginan, 1989, Fisika SMA, Erlangga, Jakarta.

    6. Schaim-Walter, 1989, Fisika PSSC, Erlangga, Jakarta.

    7. Silvia Chaplin-John Keighley, 1981, Focus on Physics, second edition,

    Wheaton adivision of Pergamon Press.

    8. . (Team), 1986, Ilmu Pengetahuan Populer jilid 5, Grolier, Inc/PT

    Widyadara, Jakarta.

  • 46 BERMUTU DAFTAR PUSTAKA

    KINEMATIKA DAN DINAMIKA