alhidayahkudus.sch.id...Paket Unit Pembelajaran Kesetimbangan Benda Tegar dan Elastisitas iii KATA...

Paket Unit Pembelajaran

PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)

MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)

BERBASIS ZONASI

MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)

Getaran dan Gelombang

Penulis:

Ratu Ismira Fathiyah, S.Pd

Penyunting:

Wandy Praginda, S.Pd., M.Si

Noeraida, S.Si., M.Pd

Desainer Grafis dan Ilustrator:

TIM Desain Grafis

Copyright © 2019

Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus

Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial

tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.


Kesetimbangan Benda Tegar dan Elastisitas

iii

KATA SAMBUTAN

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Saya menyambut baik terbitnya Paket Unit Pembelajaran dalam rangka

pelaksanaan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB)

melalui Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi.

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu upaya

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK) dalam meningkatkan kualitas

pembelajaran yang berfokus pada upaya mencerdaskan peserta didik melalui

pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi. Program

berbasis zonasi ini dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan

kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan

dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran.

Paket unit pembelajaran ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan

Kemendikbud yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS).

Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam

menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi,

menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental

yang paling dasar.

Sasaran Program PKB melalui PKP berbasis zonasi ini adalah seluruh guru di

wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang

diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi

kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK).

Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

iv

Semoga Paket Unit Pembelajaran ini dapat digunakan dengan baik

sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam

mengembangkan materi dan melaksanakan proses pembelajaran yang

berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi yang bermuara pada

meningkatnya kualitas lulusan peserta didik.

Untuk itu, kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para

penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Paket Unit

Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang kita

lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Jakarta, Juli 2019

Direktur Jenderal Guru

dan Tenaga Kependidikan,

Dr. Supriano, M.Ed. NIP. 196208161991031001



v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah Swt., Tuhan YME, karena atas izin

dan karunia-Nya Paket Unit Pembelajaran Program Pengembangan

Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui Peningkatan Kompetensi

Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi ini dapat diselesaikan. Paket Unit

Pembelajaran ini disusun berdasarkan analisis Standar Kompetensi Lulusan,

Standar Isi, Standar Proses, dan Standar Penilaian serta analisis Ujian Nasional

(UN).

Hasil UN tahun 2018 menunjukkan bahwa peserta didik masih lemah dalam

keterampilan berpikir tingkat tinggi (higher order thinking skills) seperti

menganalisis, mengevaluasi, dan mengkreasi. Hasil tersebut ternyata selaras

dengan capaian PISA (Programme for International Student Assessment)

maupun TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study). Oleh

karena itu, perserta didik harus dibiasakan dengan pembelajaran dan soal-

soal yang berorientasi kepada keterampilan berpikir tingkat tinggi agar

meningkat kemampuan berpikir kritisnya.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK), berupaya meningkatkan kualitas

pembelajaran yang bermuara pada peningkatan kualitas lulusan peserta didik

dengan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi. Program ini

dikembangkan dengan menekankan pembelajaran yang berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi.


vi

Untuk meningkatkan efisiensi, efektivitas, dan pemerataan mutu pendidikan,

maka pelaksanaan Program PKP dilakukan dengan mempertimbangkan aspek

kewilayahan (Zonasi). Melalui zonasi ini, pengelolaan komunitas guru seperti

Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP) SMA/SMK dan SLB, dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK) dilaksanakan dengan

memperhatikan keragaman mutu pendidikan.

Kami ucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada

seluruh tim penyusun yang berasal dari Pusat Pengembangan dan

Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga

Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan

bidang Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LPPPTK

KPTK), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), dan Perguruan Tinggi

serta semua pihak yang telah berkontribusi dalam mewujudkan penyelesaian

Paket Unit Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang

kita lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatulahi Wabarakatuh

Direktur Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus,

Ir. Sri Renani Pantjastuti, M.P.A. NIP. 196007091985032001



vii

DAFTAR ISI

Hal

KATA SAMBUTAN __________________________________ III

KATA PENGANTAR __________________________________ V

DAFTAR ISI ______________________________________ VII

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN ________________ 1

UNIT PEMBELAJARAN 1 GETARAN ______________________ 3

UNIT PEMBELAJARAN 2 GELOMBANG ___________________ 77

PENUTUP _______________________________________ 151

DAFTAR PUSTAKA _________________________________ 153

LAMPIRAN ______________________________________ 155


viii



1

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN

Paket unit ini disusun sebagai kumpulan sumber bahan ajar alternatif bagi

guru yang tersusun atas Unit Kesetimbangan Benda Tegar dan Unit Elastisitas.

Melalui bahan bacaan pada paket unit tersebut diharapkan guru mendapatkan

tambahan pengetahuan dan keterampilan untuk mengajarkan materi tersebut

ke peserta didiknya sesuai target kompetensi dasar (KD), terutama dalam

memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu, unit-unit ini juga

aplikatif bagi guru dan peserta didik agar dapat menerapkan dasar-dasar

pengetahuan elastisitas dan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari.

Paket unit Kesetimbangan Benda Tegar dan Elastisitas terdiri dari

komponenen penting dalam setiap unitnya yaitu kompetensi dasar,

perumusan indikator pencapaian kompetensi, aplikasi di dunia nyata, soal-

soal tes UN/USBN, aktivitas pembelajaran, lembar kerja peserta didik (LKPD),

bahan bacaan, pengembangan penilaian, kesimpulan dan umpan balik.

Komponen-komponen di dalam setiap unit tersebut disesuaikan dengan topik

kesetimbangan benda tegar dan elastisitas masing-masing dengan tujuan agar

dapat dilihat kesesuaian dengan strategi pembelajaran yang digunakan.

LKPD pada setiap unit dikembangkan agar guru dapat memfasilitasi peserta

didik untuk melatihkan kemampuan bernalar dan berketerampilan proses

sain dengan mendayagunakan media yang sudah menjadi standar

kelengkapan sekolah. LKPD tersebut disajikan melalui serangkaian aktivitas

pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik dan model

pembelajaran yang di rekomendasikan dalam Kurikulum 2013.

Keberhasilan Saudara dalam memahami paket ini, dapat direfleksi melalui

instrumen pada umpan balik setelah melalui serangkaian proses penelaahan

yang akan dimatangkan selanjutnya melalui serangkaian implementasi di

kelas masing-masing.


2

Unit Pembelajaran



BERBASIS ZONASI


Getaran

Penulis:


Penyunting:

Wandy Praginda, S.Pd., M.Si,


TIM Desain Grafis

Copyright © 2019







5

DAFTAR ISI

Hal

DAFTAR ISI ___________________________________ 5

DAFTAR GAMBAR _______________________________ 7

DAFTAR TABEL ________________________________ 8

PENDAHULUAN ________________________________ 9

KOMPETENSI DASAR DAN PERUMUSAN IPK _________ 11

A. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi ______________________________ 11

B. Indikator Pencapaian Kompetensi _______________________________________ 12

APLIKASI DI DUNIA NYATA _____________________ 15

A. Ayunan ______________________________________________________________________ 15

B. Vibrating Screen (Equitment Clarification Stasion) ______________________ 15

C. Jembatan ____________________________________________________________________ 16

D. Tamping Rammer (bor getar manual) ___________________________________ 17

SOAL-SOAL UN/USBN __________________________ 19

A. Contoh Soal UN 2017 Tipe 1 ______________________________________________ 19

B. Contoh Soal UN 2017 Tipe 2 ______________________________________________ 21

C. Contoh Soal UN 2018 ______________________________________________________ 23

BAHAN PEMBELAJARAN ________________________ 25

A. Aktivitas Pembelajaran ____________________________________________________ 25

Aktivitas 1 _________________________________________________________________________ 30

Aktivitas 2 _________________________________________________________________________ 33

B. Lembar Kerja Peserta Didik _______________________________________________ 34

Lembar Kerja Peserta Didik 1 Getaran Harmonik Pada Bandul _______________ 34

Lembar Kerja Peserta Didik 2 Getaran Harmonik Pada Pegas _________________ 37

C. Bahan Bacaan ______________________________________________________________ 40

Pengertian dan Definsi Getaran __________________________________________________ 40

Gerak Harmonik Sederhana Pada Pegas ________________________________________ 42

6

Periode Gerak Harmonik Sederhana Pada Pegas ________________________________44

Gerak Harmonik Sederhana Pada Bandul ________________________________________44

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana _________________________________________46

Superposisi Gerak Harmonik ______________________________________________________49

Energi Pada Gerak Harmonik Sederhana ________________________________________51

Resonansi ___________________________________________________________________________52

PENGEMBANGAN PENILAIAN _____________________ 55

A. Pembahasan Soal-soal _____________________________________________________ 55

Soal UN 2017 _______________________________________________________________________55

Soal UN 2017 _______________________________________________________________________57

Soal UN 2018 _______________________________________________________________________60

B. Pengembangan Soal HOTS _________________________________________________ 60

C. Refleksi Pembelajaran _____________________________________________________ 67

KESIMPULAN _________________________________ 69

UMPAN BALIK ________________________________ 71

7

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1 Ayunan ________________________________________________________________ 15

Gambar2.Vibrating Screen Double Deck ( Pada sludge tank) _________________ 16

Gambar 3. Jembatan Tacoma ____________________________________________________ 17

Gambar4. tamping-rammer _____________________________________________________ 18

Gambar 5 Getaran Bolak-balik __________________________________________________ 40

Gambar 6. Titik Keseimbangan __________________________________________________ 41

Gambar 7. Simpangan pada gerak melingkar __________________________________ 42

Gambar 8. Massa bergetar di ujung pegas ______________________________________ 43

Gambar 9. Gaya Pegas ____________________________________________________________ 43

Gambar 10. Bandul sederhana __________________________________________________ 45

Gambar 11 .Osilasi _______________________________________________________________ 54

8

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1. Target Kompetensi Dasar ______________________________________________ 11

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) materi Getaran ____________ 12

Tabel 3. Desain Pembelajaran ___________________________________________________ 26

9

PENDAHULUAN

Unit ini disusun sebagai salah satu alternatif sumber bahan ajar bagi guru,

untuk memahami topik getaran. Melalui pembahasan materi yang ada pada

unit ini, guru dapat memiliki pengetahuan untuk mengajarkan materi yang

sama pada peserta didiknya yang disesuaikan dengan indikator yang telah

disusun, dan terutama dalam memfasilitasi kemampuan bernalar peserta

didik. Selain itu materi ini juga aplikatif untuk guru itu sendiri sehingga

mereka dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam rangka memudahkan guru mempelajari konten dan cara

mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang

memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan

bacaan, tentang aplikasi topik getaran harmonik sederhana dalam kehidupan

sehari hari, soal-soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan

dalam menyusun soal sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran

Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk

memfasilitasi pembelajaran, bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru,

maupun peserta didik, dan deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS.

Komponen-komponen di dalam unit ini dikembangkan dengan tujuan agar

guru dapat dengan mudah memfasilitasi peserta didik mendeskripsikan

prinsip getaran, melakukakan aktivitas peserta didik getaran, mencapai

kemampuan berpikir tingkat tinggi.

Topik Getaran dikembangkan pada bahan bacaan yang terdiri atas sub topik ,

getaran harmonik sederhana pada bandul, pegas, energi pada gerak harmonis

sederhana, dan resonansi. Selain itu, unit ini dilengkapi dengan LKPD yang

berjudul 1). Menentukan faktor faktor yang mempengaruhi getaran, 2).

Menentukan percepatan gravitasi

.

10

LKPD dikembangkan agar guru mudah memfasilitasi peserta didik untuk

melatihkan kemampuan berinkuiri dengan mendayagunakan alat bahan

sederhana dan KIT Getaran dan Gelombang yang sudah menjadi standar

kelengkapan sekolah. LKPD tersebut disajikan melalui serangkaian aktivitas

pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik dan model

pembelajaran Inkuiri Base Learning dari Wenning

Materi Getaran yang disusun pada bahan bacaan terdiri atas karakteristik

getaran harmonis dan persamaan getaran harmonis.

11

KOMPETENSI DASAR DAN PERUMUSAN IPK

A. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi

Unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar kelas X.

Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target

kompetensi.

3.11 Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan

sehari-hari.

4.11 Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana

dan/atau getaran pegas berikut presentasi hasil percobaan serta makna

fisisnya.

Tabel 1. Target Kompetensi Dasar

NO Kompetensi Dasar Target Kompetensi

3.11 Menganalisis hubungan

antara gaya dan getaran

dalam kehidupan sehari-hari

3.11.1 Menganalisis hubungan

gaya dan getaran dalam

kehidupan sehari-hari

4.11 Melakukan percobaan

getaran harmonis pada

ayunan sederhana dan/atau

getaran pegas berikut

presentasi hasil percobaan

serta makna fisisnya

4.11.1 Melakukan percobaan

getaran harmonis pada ayunan

sederhana


getaran harmonis pada pegas


getaran harmonis pada bandul

12

4.11.4 Mempresentasikan hasil

percobaan getaran harmonis

pada pegas

4.11.5 mempresentasikan hasil

percobaan getaran harmonis

pada bandul

B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi dasar dikembangkan menjadi beberapa indikator pencapaian

kompetensi. Indikator ini menjadi acuan bagi guru untuk mengukur

pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi dasar 3.11 dan 4.11 di kelas X

dikembangkan menjadi 8 indikator untuk ranah pengetahuan dan 7 indikatoer

untuk ranah keterampilan.

Dalam rangka memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai dengan

tuntutan kompetensi dasar, indikator dibagi menjadi ke dalam 3 kategori yaitu

indikator pendukung. Indikator kunci dan indikator pengayaan. Berikut ini

rincian indikator yang dikembangkan pada kompetensi Dasar 3.11 dan 4.11 di

kelas X

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) materi Getaran

NO Pengetahuan Keterampilan

Indikator Pendukung

3.11.1 Mengidentifikasi peristiwa yang

berhubungan dengan fenomena

gerak harmonik

4.11.1 Mengumpulkan

informasi tentang getaran

harmonis

13

3.11.2 Menjelaskan pengertian

besaran fisika yang terlibat

dalam gerak harmonik

sederhana

4.11.2 Mengukur perioda dan

frekuensi suatu getaran

Indikator Kunci

3.11.3 Mendeskripsikan karakteristik

gerak pada getaran pegas


getaran harmonis pada bandul

3.11.4 Menjelaskan hubungan antara

periode getaran dengan massa

beban berdasarkan data

pengamatan


getaran harmonis pada pegas

3,11.5 Menganalisis gaya simpangan,

kecepatan dan percepatan pada

gerak getaran.


pengamatan ilmiah mengenai

periode gerak getaran pada

bandul

3.11.6 Mengolah data dan menganalisis

hasil percobaan ke dalam grafik,

menentukan persamaan grafik

dan menginterpretasi data dan

grafik untuk menentukan

karakteristik getaran harmonik

pada ayunan bandul dan getaran

pegas.


pengamatan ilmiah mengenai

periode gerak getaran pada

pegas

Indikator Pengayaan

4.11.7 Menjelaskan peristiwa

Superposisi getaran

4.11.7 Menyimpulkan hasil

percobaan getaran

4.11.8 Menemukan konsep ayunan

pada bandul, getaran pada

pegas sebagai aplikasi getaran

harmonis

15

APLIKASI DI DUNIA NYATA

A. Ayunan

Pernahkah Anda mengamati anak-anak bermain ayunan? Jika Anda

perhatikan, anak-anak tersebut akan berayun secara teratur ke depan dan ke

belakang melalui satu titik yang sama yaitu titik setimbang, Gerakan ayunan

tersebut termasuk gerak harmonik

Gambar 1 Ayunan Sumber: dokumen pribadi

B. Vibrating Screen (Equitment Clarification Stasion)

Vibrating screen bisa disebut juga sebagai (ayakan getar) umum nya bekerja

untuk memisahkan padatan yang terkandung dalam minyak kasar (dirt crude

oil) dengan cara di ayak/di getar pada media saringan dengan ukuran mess

tertentu (sesuai dengan kebutuhan).

16

Gambar2.Vibrating Screen Double Deck ( Pada sludge tank)

Sumber : winnermanufacturing.com

C. Jembatan

Pada tgl. 1 Juli 1940, jembatan Tacoma ( the Tacoma Narrows Bridge ) dengan

resmi dibuka untuk lalu lintas. Sebuah bangunan yang indah dan menelan

biaya sebesar $ 6,4 juta. Sebegitu jauh, jembatan tersebut merupakan

jembatan yang paling langsing dan luwes dibandingkan dengan jembatan –

jembatan yang modern lainnya. Runtuhnya jembatan Tacoma merupakan

kegagalan yang paling spektakuler dalam sejarah jembatan, tetapi sekaligus

telah merupakan sumbangan yang berharga bagi pemecahan persoalan

getaran pada jembatan gantung dan karenanya telah menimbulkan pengertian

akan suatu gejala yang disebut ketidakstabilan aerodynamica.

http://3.bp.blogspot.com/-mt2kxcFdU-8/ULjUqv-cs5I/AAAAAAAAAZI/Te5ZjRv6W0M/s1600/Vibrating+screen.jpg

17

Gambar 3. Jembatan Tacoma

sumber.indosasters.org

D. Tamping Rammer (bor getar manual)

Komponen utama dari sistem pemboran mekanik, batang bor penerus

(transmitter) energi tersebut, mata bor sebagai aplikator energi terhadap

permukaan, energi yang dihasilkan dari dinamo baterai (penyimpanan energi

pada bor) dialirkan ke mata bor, perubahan energi listrik ke mekanik yang

menghasilkan gerakan ber’Getar” pada mata bor sehingga getaran yang

dihasilkan dapat menimbulkan “pressure effect” pada objek yang terkena

18

Gambar4. tamping-rammer

www.indonetwork.co.id/ /

19

SOAL-SOAL UN/USBN

Soal-soal disajikan agar dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta

didik untuk menyelesaikannya, dan dapat dijadikan acuan ketika akan

mengembangkan soal yang sejenis pada materi getaran. Berikut ini contoh

soal-soal UN materi Getaran pada kompetensi dasar 3.11 Menganalisis

hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari. Dan

kompetensi dasar 4.11 Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan

sederhana dan/atau getaran pegas berikut presentasi hasil percobaan serta

makna fisisnya (Permendikbud Nomor 37 , 2018)

A. Contoh Soal UN 2017 Tipe 1

NO SOAL

1 Perhatikan gambar berikut:

Licin

Balok berada di atas bidang datar yang licin dan terkait dengan

pegas yang menempel di dinding. Balok tertarik ke kiri sejauh 10

cm lalu dilepaskan hingga terjadi getaran. Tercatat dalam waktu

8 sekon terjadi 4 getaran. Grafik hubungan simpangan terhadap

waktu (y – t) yang sesuai adalah ….

21

Identifikasi

Level kognitif : L 2

Indikator yang bersesuaian : Mengaplikasikan persamaan

fungsi sinus /cosinus dan

menurunkannya

Diketahui : Grafik pegas yang bergetar

harmonik

Ditanyakan : Grafik hubungan simpangan dan

waktu getar

Materi yang dibutuhkan : Gerak Harmonis Sederhana

.

B. Contoh Soal UN 2017 Tipe 2

NO SOAL

1 Perhatikan gambar berikut:

licin

Balok yang terkait dengan pegas dan ditarik sejauh 4 cm

kemudian dilepaskan sehingga sistem bergetar harmonik, dalam

waktu 10 sekon terjadi 5 getaran, maka hubungan grafik

simpangan dengan waktu getar adalah………

23

C. Contoh Soal UN 2018

NO SOAL UN 2018

1. Perhatikan tabel data eksperimen periode beberapa pegas berikut!

Pegas 10 T T T2

P 4 0,4 0,16

Q 6 0,6 0,36

R 2 0,2 0,04

S 3 0,3 0,09

T 8 0,8 0,64

Jika massa beban pada eksperimen tersebut 200 gram, konstanta pegas

terbesar diperoleh pada pegas ....

A. P

B. Q

C. R

D. S

E. T

Identifikasi

Level kognitif : L3

Indikator yang bersesuaian : Menganalisis hubungan antara

gaya pemulih dan getaran dalam

kehidupan sehari hari

Diketahui : Tabel periode pegas

Ditanyakan : Konstanta Pegas

Materi yang dibutuhkan : Gerak Harmonis Sederhana

25

BAHAN PEMBELAJARAN

Bahan pembelajaran yang diuraikan disini merupakan contoh panduan

pembelajaran yang dapat diimplementasikan oleh saudara ketika akan

membelajarkan topik getaran, Bahan pembelajaran dikembangkan dengan

prinsip berpusat pada peserta didik dan berusaha memfasilitasi kemampuan

berfikir tingkat tinggi. Bahan pembelajaran ini berisikan rincian aktivitas

pembelajaran, lembar kegiatan peserta didik yang digunakan, dan bahan

bacaannya.

A. Aktivitas Pembelajaran

Aktivitas Pembelajaran berisi rincian alternatif kegiatan pembelajaran yang

dilakukan guru dan peserta untuk mencapai kompetensi pada topik getaran

harmonik sederhana. Sebelum menguraikan aktivitas pembelajaran terlebih

dahulu disusun desain aktivitas pembelajaran yang dapat dilihat pada tabel 3.

Berdasarkan Tabel 3. Dapat terlihat aktivitas pembelajaran untuk mencapai

masing masing indikator yang telah ditetapkan, yang dapat dicapai dalam

empat kali pertemuan. Aktivitas pembelajaran akan diuraikan lebih rinci.,

menjadi empat skenario pembelajaran. Bahan pembelajaran ini berisikan

rincian aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta didik yang digunakan,

dan bahan bacaan untuk membantu pemahaman konsep atau materi, berikut

ini rincian aktivitas pembelajaran untuk masing masing pertemuan.

Pengembangan skenario pembelajaran mengacu pada kriteria yang

ditetapkan pada standar proses (Permendikbud nomor 22 tahun 2016).

26

Desain Pembelajaran

Tabel 3. Desain Pembelajaran

Indikator Materi Pokok Aktivitas Pembelajaran Penilaian

Pertemuan 1

1. Mengidentifikasi

peristiwa yang

berhubungan dengan

fenomena gerak

harmonik

2. Menjelaskan

pengertian besaran

fisika yang terlibat

dalam gerak harmonik

sederhana

3. Mendeskripsikan

karakteristik gerak

pada getaran pegas

Getaran

Harmonis

• Peristiwa

yang

berhubungan

dengan

fenomena

gerak

harmonik

• Karakteristik

getaran

harmonis

(simpangan,

kecepatan,

percepatan,

dan gaya

pemulih)

pada ayunan

bandul dan

Mengamati

- Peragaan atau simulasi

getaran harmonik

sederhana pada ayunan

bandul atau getaran

pegas,

- Mengamati perilaku

ayunan bandul ketika

tali ayuan diperpanjang

dan diperpendek

Mempertanyakan

Mempertanyakan getaran harmonis pada ayunan bandul dan getaran pegas

Eksperimen/eksplorasi

• Eksplorasi tentang

karakteristik gejala

getaran (kecepatan,

simpangan, dan

frekuensi)

• Eksplorasi tentang

persamaan simpangan,

kecepatan, dan

percepatan getaran

Tugas

Menyelesaikan

masalah yang

berhubungan

dengan

karakteristik

getaran

Observasi

Kegiatan

praktik

Keterampilan

presentasi

Checklist

lembar

pengamatan

kegiatan

diskusi

kelompok

27


Pertemuan ke 2

4. Menjelaskan

hubungan antara

periode getaran

dengan massa beban

berdasarkan data

pengamatan

5. Menganalisis gaya

simpangan, kecepatan

dan percepatan pada

gerak getaran

6. Mengolah data dan

menganalisis hasil

percobaan ke dalam

grafik, menentukan

persamaan grafik dan

menginterpretasi data

dan grafik untuk

menentukan

karakteristik getaran

harmonik pada ayunan

bandul dan getaran

pegas

7. Menemukan

konsep ayunan pada

bandul, getaran pada

getaran

pegas

• Besaran

fisika yang

terlibat

dalam Gerak

Harmonik

Sederhana

• Besaran fisika

yang ada

dalam suatu

peristiwa

Gerak

Harmonik

Sederhana

Mendiskusikan tentang

gaya pemulih pada

ayunan bandul dan

getaran pegas

• Melakukan percobaan

getaran harmonis pada

ayunan bandul dan

getaran pegas

Portofolio

Laporan

praktikum

28


pegas sebagai aplikasi

getaran harmonis

8. Mengumpulkan

informasi tentang

getaran harmonis

9. Mengukur perioda

dan frekuensi suatu

getaran

10. Melakukan

percobaan getaran

harmonis pada bandul

Pertemuan ke-3

11. Melakukan

percobaan getaran

harmonis pada pegas

12. Menjelaskan

peristiwa resonansi

13. Mempresentasikan

hasil pengamatan

ilmiah mengenai

• Persamaan

getaran

harmonis

• Persamaan

simpangan,

kecepatan,

dan

percepatan

• Perilaku

Gerak

Harmonik

Sederhana

pada ayunan

bandul

ketika

panjang tali

berubah

Mengasosiasi

• Mengolah data dan

menganalisis hasil

percobaan ke dalam

grafik, menentukan

persamaan grafik, dan

menginterpretasi data

dan grafik untuk

menentukan

karakteristik getaran

harmonik pada

ayunan bandul dan

getaran pegas

Tes

Tertulis

tentang

persamaan

simpangan,

kecepatan

dan

percepatan

getaran

harmonis

Portofolio

29


periode gerak getaran

pada bandul

14. Mempresentasikan

hasil pengamatan

ilmiah mengenai

periode gerak getaran

pada pegas

15. Menyimpulkan hasil

percobaan getaran

• Masalah-

masalah

yang

terdapat

dalam

kehidupan

sehari-hari

yang

berkaitan

dengan

gerak

harmonik

sederhana

Mengomunikasikan

• Membuat laporan

hasil eksperimen

dan diskusi

• Mempresentasikan

hasil percobaan

tentang getaran

harmonis pada

bandul dan pegas

Menyelesaikan masalah-

masalah yang terdapat

dalam kehidupan sehari-

hari yang berkaitan

dengan gerak harmonik

sederhana

Membuat

Laporan

hasil

percobaan

Media Pembelajaran

Media yang digunakan guru dalam pembelajaran topik getaran adalah papan

tulis, komputer dan LCD proyektor digunakan sebagai sarana komunikasi

anatara guru dan peserta didik, sementara alat peraga praktik yang digunakan

untuk kegiatan demonstrasi dan praktikum adalah sebagai berikut :

30

Aktivitas 1

1. Mengamati contoh-contoh getaran dalam kehidupan sehari hari, dalam

hal ini digunakan bandul dari bola karet yang dihubungkan dengan tali,

kemudian diayunkan, diberikan contoh bahwa yang namanya satu getaran

adalah gerak bandul tersebut dari awal dilepaskan sampai kembali ke titik

awal.

2. Mengidentifikasi variabel-variabel dalam gerak harmonik sederhana

3. Mengumpulkan informasi tentang konsep dari getaran, frekuensi, perioda,

simpangan berikut satuan satuannya

4. Diskusi untuk mengolah informasi (membanding-kan, memahami,

menyimpulkan)

5. Mempresentasikan hasil diskusi di depan kelas

Sangat penting bagi kita untuk mengenali karakteristik dari benda yang

bergerak harmonik sederhana di sekitar kita. Selain itu diberikan pengenalan

terhadap karakteristik getaran yang akan dibahas pada aktivitas

pembelajaran selanjutnya.

Dalam rangka mencapai tujuan tersebut, Saudara akan melakukan aktivitas

berikut.

1) Memfasilitasi peserta didik untuk merumuskan Gerak harmonik

sederhana

2) Memfasilitasi peserta didik untuk mengidentifikasi karakteristik gerak

harmonik sederhana; dan

3) Memfasilitasi peserta didik untuk agar dapat membedakan karakteristik

gerak harmonik sederhana

31

Aktivitas pembelajaran ini akan mencapai indikator 3.11.1., 3.11.2., 3.11.3.,

3.11.4., 4.11.1, dan 4.11.2 yang dilakukan dengan pembelajaran saintifik yang

meliputi aktivitas

1) Mengamati; 2) Menanya; 3) Mengumpulkan informasi; 4) Mengasosiasi; dan

5) Mengomunikasikan

Observasi Karakteristik gerak harmonik sederhana

Tujuan Aktivitas Pembelajaran: Setelah melakukan aktivitas, diharapkan

peserta mampu:

a. Merumuskan karakteristik getaran melalui observasi;

b. Mengidentifikasi karakteristik getaran melalui observasi di lingkungan

sekitar;

c. Mempresentasikan hasil identifikasi karakteristik getaran di lingkungan

sekitar;

d. Mengidentifikasi karakteristik getaran melalui observasi di lingkungan

sekitar;

e. Mempresentasikan hasil identifikasi karakteristik getaran di lingkungan

sekitar;

f. Membedakan karakteristik getaran dan benda di sekitar berdasarkan

hasil identifikasi.

Estimasi Waktu Aktivitas Pembelajaran : 4 x 45 Menit

Media, alat, dan bahan yang digunakan adalah:

1. Bandul dengan massa yang berbeda beda

32

2. Pegas dengan berbagai ukuran

Kegiatan inti yang Saudara lakukan:

a. Membagikan LKPD 1. Merumuskan getaran harmonik sederhana.

b. Menginstruksikan peserta didik untuk mempelajari LKPD 1. terlebih

dahulu, dan mempersilakan peserta didik jika ada yang ingin

menyampaikan pertanyaan terkait cara pengisian LK tersebut.

c. Memfasilitasi peserta didik untuk mengobservasi dua sampel yang telah

ditentukan, yaitu (mengamati) bola karet dan bandul bermassa yang

berbeda massanya

d. Memfasilitasi peserta didik untuk melakukan curah pendapat mengenai

ciri-ciri yang bisa dimunculkan dari setiap sampel yang diamati. Peserta

didik menuliskan ciri-ciri tersebut dalam LKPD 1. (mengumpulkan

informasi)

e. Peserta didik menyebutkan hasil pengamatan yang ditulis dalam LKPD 1,

dan dicatat oleh guru di papan tulis.

f. Mendiskusikan hasil pengamatan, kemudian mengkonfirmasi dan

menyepakati berbagai ciri hasil pengamatan, kemudian peserta didik

memperbaiki hasilnya dalam LK. (menanya, mengasosiasi)

Membagi peserta didik ke dalam kelompok yang beranggotakan 4-5 orang

33

Aktivitas 2

a. Membagikan LKPD 2. Getaran harmonik pada pegas, Menginstruksikan

peserta didik untuk mempelajari LKPD 2 terlebih dahulu, dan

mempersilakan peserta didik jika ada yang ingin menyampaikan

pertanyaan.

b. Memfasilitasi peserta didik untuk mengobservasi jenis-jenis benda dan

makhluk hidup yang sudah ditentukan, kemudian mencatat hasil

observasinya di dalam LKPD 2. (mengamati, mengumpulkan informasi)

c. Memfasilitasi peserta didik saat melakukan diskusi kelompok terkait

dengan hasil observasi dan menjawab beberapa pertanyaan dalam LKPD

2. (mengasosiasi)

d. Memfasilitasi peserta didik untuk membandingkan hasil pengamatannya

dengan kelompok lain melalui kegiatan window shopping. (menanya)

e. Memfasilitasi peserta didik saat menyimpulkan hasil observasi dan

membedakan karakteristik benda dan makhluk hidup dalam LKPD 2.

(mengasosiasi)

f. Memfasilitasi peserta didik perwakilan dari setiap kelompok untuk

mempresentasikan hasil observasinya di depan kelas.

(mengomunikasikan)

34

B. Lembar Kerja Peserta Didik

Lembar Kerja Peserta Didik 1 Getaran Harmonik Pada

Bandul

NAMA :

NAMA KELOMPOK :

KELAS :

HARI/TANGGAL :

TUJUAN

a. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi periode getaran pada

bandul

b. Menghitung besar perioda getaran bandul

b. Menentukan percepatan gravitasi melalui getaran bandul

A. ALAT DAN BAHAN

1. ………………………..

2. ………………………..

3. ………………………..

4. ………………………..

5. ………………………..

35

B. KEGIATAN EKSPERIMEN Prosedur Percobaan

Berdasarkan hasil hipotesa –mu, tuliskan prosedur percobaan yang dapat

kamu lakukan untuk membuktikannya.

C. DATA HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS HASIL EKSPERIMEN

Berdasarkan data hasil pengamatan pada percobaan yang telah

dilakukan catat hasil pengukuran ke dalam tabel berikut :

Tabel 1

Massa beban (m) = ................ gram = ............ kg

No. Panjang tali

(l) meter

t (s)

sepuluh

getaran

Periode (T)

sekon

T2

1

2

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

36

3

4

1. Buatlah grafik hubungan antara kuadrat periode (T2) dengan panjang

tali (l) !

2. Setelah kalian membuat grafik T2 terhadap l, dapatkah kalian

menemukan hubungan antara kedua variabel tersebut? Bagaimana

hubungannya?

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

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

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

3. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang dilakukan terkait periode

getaran dengan panjang tali

T=…….

=………….

37

Lembar Kerja Peserta Didik 2 Getaran Harmonik Pada Pegas

A. Tujuan

Menentukan konstanta gaya sebuah pegas

B. Alat dan Bahan

- Pegas

- Stopwatch

- Statif

- Beban

C. Skema Percobaan

1. Statif

2. Beban bermassa

3. Pegas

D. Dasar Teori :

1. Frekuensi dan periode getaran pegas

Secara umum, frekuensi dari sebuah getaran harmonis memenuhi

persamaan :

f = 𝑛

𝑡 dengan f : frekuensi (Hz), n : jumlah getaran, dan t : waktu (s)

Pada pegas, frekuensi dan periode getaran yang dihasilkan adalah:

f = 1

2𝜋√

𝑘

𝑚 dan T = 2𝜋√

𝑚

𝑘

38

dengan k ; konstanta pegas (N/m) dan m = massa beban (kg)

E. Prosedur kerja:

Mengukur tetapan gaya (konstanta pegas)

1. gantungkan beban bermassa m pada ujung bawah pegas mulai dari

massa yang terendah

2. ulangi langkah-langkah tersebut dengan merubah-ubah massa

beban m

3. masukkan data hasil percobaan ke dalam tabulasi berikut hitung

juga tetapan pegas yang digunakan:

No Massa Beban m (kg)

Panjang pegas tanpa beban (m)

Panjang pegas setelah pembebanan (m)

Pertambahan panjang pegas (m)

Tetapan pagas (N/m)

1

2

3

4

5

4. Buatlah grafik hubungan antara F dan x berdaarkan data data

percobaan

Mengukur Frekuensi getaran pegas

1. Menyusun alat sebagaimana terlihat pada skema percobaan

2. Menarik beban ke bawah kemudian melepaskannya

39

3. Mengukur waktu (t) yang dibutuhkan beban untuk melakukan

sejumlah n getaran dengan menggunakan stopwatch

4. Mengulang langkah 1 sampai dengan 3 dengan massa beban yang

berbeda-beda

5. Masukkan hasil pengamatan pada tabel berikut

No Massa Beban m (kg)

Jumlah getaran (n)

Waktu getar (t)

Frekuensi getaran hasil pengamatan (Hz)

Frekuensi getaran hasil perhitungan (Hz)

1

2

3

4

5

Diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut:

1. Mengapa percobaan dilakukan lebih dari satu kali validasi data?

2. Apakah kelima hasil perhitungan konstanta pegas menghasilkan

angka yang ajeg/konsisten/persis sama? Kalau tidak mengapa

terjadi demikian? (kesalahan percobaan dapat diakibatkan oleh

faktor alat dan faktor praktikan, uraikan)

3. Bagaimanakah pengaruh massa beban terhadap frekuensi getaran

pegas?

4. Berapa konstanta pegas dalam percobaan ini?

F. .Kesimpulan dan saran

40

(Kesimpulan: sesuaikan dengan petunjuk percobaan, saran:

berikan saran-saran bagi orang lain yang akan melakukan

percobaan serupa agar mendapat hasil yang lebih baik)

C. Bahan Bacaan

Pengertian dan Definsi Getaran

Gerak dapat berulang dan tiap ulangan gerak dapat ditempuh dalam waktu

yang sama. Gerak seperti ini biasanya disebut gerak periodik. Jika suatu benda

dalam gerak periodik bergerak bolak-balik melalui lintasan yang sama maka

disebut getaran.

Amati gambar berikut ini

Gambar 5 Getaran Bolak-balik

https://3.bp.blogspot.com/--Q9dgkmKRrQ/VmhA6BCHFCI/AAAAAAAAGjw/m9k-9HiwR7k/s1600/getaran.JPG

41

Pada saat digetarkan, ujung penggaris akan melalui lintasan O – A – O – B – O

secara berulang-ulang. Gerakan suatu benda di sekitar titik keseimbangannya

pada lintasan tetap disebut getaran.

Benda dikatakan melakukan satu getaran jika bergerak bolak-balik satu kali

penuh. Jadi, satu getaran adalah gerak dari O – A – O – B – O atau A– O – B – O

– A atau B – O – A – O – B.

Benda yang diam dapat dikatakan berada pada titik keseimbangannya.

Gambar 6. Titik Keseimbangan

Jarak antara benda dengan titik keseimbangannya disebut simpangan.

Simpangan terbesar suatu benda yang bergetar disebut amplitudo.

Pada Gerak Melingkar akan terlihat seperti gambar di bawah ini

https://3.bp.blogspot.com/-cXsltaRXWus/VmhBRvsGL5I/AAAAAAAAGj4/xqC-hYIat8Q/s1600/titik+keseimbangan.JPG

42

Gambar 7. Simpangan pada gerak melingkar

Gerak benda dari P0–P1–P2–P3–P0 dan seterusnya dinamakan gerak melingkar

beraturan. Proyeksi gerak benda dari P0–0–P2–0–P0 dan seterusnya

dinamakan gerak harmonik pada sumbu-y. Sementara proyeksi gerak benda

dari P1–0–P3–0–P1 dan seterusnya berupa gerak harmonik pada sumbu-x.

Waktu yang diperlukan oleh sebuah titik untuk berputar satu kali lingkaran

penuh (satu kali bolak-balik) tik disebut frekuensi (f).

𝑇 = 1

𝑓 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑓 =

1

𝑇 ………………….(1)

Dari gambar, diperoleh bahwa jika kecepatan sudutnya 𝜔 maka waktu yang

diperlukan oleh sebuah titik untuk bergerak dari P0 → P adalah

𝜃 = 𝟂𝒕 ⟶ 𝒕 = 𝜽

𝟐𝝅 𝑻 …………………(2)

Gerak Harmonik Sederhana Pada Pegas

Banyak benda yang bergetar atau berosilasi di ujung pegas, mengikuti gerak

getaran atau osilasi gerak, ke depan dan ke belakang, pada lintasan yang sama,

gerakan tersebut disebut gerak periodik seperti gambar. Benda yang bergetar

tersebut mengalami gerak harmonik sederhana. Perhatikan gambar berikut :

43

Gambar 8. Massa bergetar di ujung pegas

Pegas pada gambar (a) tidak

memberikan gaya pada massa m,

dan posisi massa di titik ini

disebut posisi setimbang, jika

massa dipindahkan ke kanan

Gambar 1.2 (b) yang menekan

pegas atau ke kiri Gambar 1.2(c)

yang merentangkan pegas, pegas

memberikan gaya pada massa

yang bekerja dalam arah

mengembalikan massa ke posisi

setimbangnya, yang disebut

dengan gaya pemulihan.

Besar gaya pemulihan (Newton)

Gambar 9. Gaya Pegas

Gaya pegas yang berlawanan arah dengan simpangan memperlambat gerak

benda hingga akhirnya berhenti sesaat di titik terjauh kiri di mana

x= -A

dan gaya pegas

44

F = -kx= kA

yang positif menggerakkan benda kembali ke kanan.

Periode Gerak Harmonik Sederhana Pada Pegas

• Simpangan getaran pegas

y = A sin 𝞱 = A sin (⍵t) ………….(3)

• Kecepatan getaran pegas

v = dy/dt = A⍵ cos (𝟂t) ………….(4)

• Percepatan getaran pegas

a = - A⍵2 Sin (⍵t) = - 𝟂2y ……………..(5)

▪ Frekuensi sudut Dari persaman Fsp = Fp 𝑚𝜔2 𝑦 = 𝑘 𝑦

𝜔 = √𝑘

𝑚

▪ Periode 𝑇 = 2𝜋 √𝑚

𝑘 ………………….. (6)

▪ Periode getaran benda pada ujung pegas (mendatar atau vertikal)

yang dirumuskan seperti di atas hanya berlaku jika pengamat satu

acuan dengan pegas yang bergetar.

Gerak Harmonik Sederhana Pada Bandul

Bandul sederhana terdiri dari sebuah benda kecil (bola bandul) yang

digantngkan di ujung tali yang ringan seperti gambar12. Kita anggap tali tidak

teregang dan massanya dapat diabaikan relatif terhadap bola. Gerak bolak

balik bandul (pendulum) sederhana dengan gesekan yang dapat diabaikan

menyerupai gerak harmonis sederhana, pendulum berosilasi sepanjang busur

sebuah lingkaran dengan amplitudo yang sama di tiap titik setimbang.

m

A

45

Gambar 10. Bandul sederhana

Simpangan bandul sepanjang busur dinyatakan dengan x = Lθ, dimana θ

adalah sudut yang dibuat tali dengan garis vertikal dan L adalah panjang tali.

Jika gaya pemulih sebanding dengan x atau dengan θ, gerak tersebut adalah

harmonis sederhana. Gaya pemulih adalah komponen berat, mg, yang

merupakan tangen terhadap busur :

F = -m.g.sin θ ………………(7)

Dimana tanda (-) berarti bahwa gaya mempunyai arah berlawanan dengan

sudut θ. Dengan catatan untuk sudut θ lebih kecil dari 150, perbedaan antara θ

(dalam radian) dan sin θ lebih kecil dari 1:

F = - m.g.sin θ ≈ - m.g.θ …………………(8)

d . x ………….(9)

Untuk simpangan kecil, gerak tersebut pada intinya merupakan harmonis

sederhana, sesuai dengan Hukum Hooke F = -kx, maka didapat untuk

pendulum sederhana periode pendulum :

T = 2 π dengan catatan sudut θ kecil …………(10)

46

Dan frekuensinya adalah :

f = 2 π dengan catatan sudut θ kecil …………..(11)

dimana L panjang tali dengan satuan meter dan g adalah percepatan gravitasi

bumi dengan satuan meter/detik2.

▪ Periode bandul sederhana untuk acuan yang dipercepat

Periode bandul sederhana

Periode getaran bandul yang digantung dalam elevator yang sedang

dipercepat ke atas dengan kecepatan a

𝑇 = 2𝜋 √𝑙

𝑔 ………….(12)

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana

1. Kedudukan atau simpangan Gerak Harmonik

Secara matematis besarnya simpangan pada sumbu-y atau sumbu-x

dapat dituliskan sebagai berikut :

a fiktif = + g

a

a lift , tanah = -a

47

= =

= =

2cos cos

2sin sin

X R R tT

y R R tT

2. Kecepatan Gerak Harmonik

Besar kecepatan tangensial gerak melingkar beraturan adalah tetap dan

komponen kecepatan pada arah sumbu-y adalah vy. Untuk mencari persamaan

pada gerak harmonik sederhana, dapat menggunakan kecepatan tangensial

pada arah y, yaitu

cos

cos atau v cos

y

y

v v

R t A t

=

= = …………..(13)

= =sin atau cosy A t x A t

2

T

=

48

3. Percepatan Gerak Harmonik

Persamaan percepatan pada arah sumbu-y (ay) dapat dicari menggunakan komponan percepatan sumbu-y. Arah vektor percepatan selalu berlawanan dengan arah posisi vektor, yaitu

2

22

sin

sin

( R)cos cos

y spa a

vt

r

t ataua A t w yR

= −

= −

= − → = = −

………(14)

4. Fase Gerak Harmonik

Fase gerak harmonik dapat dipandang sebagai suatu keadaan gerak

yang ada hubungannya dengan arah simpangan dan arah geraknya

pada suatu saat tertentu

0

0

sin( t )

cos( t )

y A

v A

= +

= + ……………..(15)

Bilangan yang menentukan arah dan nilai y dan v adalah besaran

( 𝜔t + 𝜃0) yang disebut sebagai sudut fase gerak harmonik

0

2( t )o t

T

= + = +

……………….(16)

49

Fase ( 𝜑 ) adalah besarnya sudut fase (𝜃) dibagi dengan bilangan 2𝜋 .

Secara matematis, dapat dituliskan persamaannya

( )0

2 2

t

+= =

0

02

t t

T T

= = = +

……….(17)

Superposisi Gerak Harmonik

1. Superposisi Dua Gerak secara Grafis

Persamaan getaran

Berikut ini grafik gerak harmonik pada sebuah benda yang dipengaruhi

oleh dua jenis gerakan yang memiliki amplitudo dan periode sama

51

Gerak harmonik dengan fase awal 𝜃0 = 0

(a) Dua gerak harmonik 𝑦1 𝑑𝑎𝑛 𝑦2 , sefase (𝜃1 = 𝜔 𝑡 𝑑𝑎𝑛 𝜃2 = 𝜔 𝑡)

(b) Dua gerak harmonik 𝑦1 𝑑𝑎𝑛 𝑦2 berlawanan fase

(𝜃1 = 𝜔 𝑡 𝑑𝑎𝑛 𝜃2 = − 𝜔 𝑡)

2. Superposisi Simpangan Dua Gerak Harmonik Secara Matematis

Dua gerak harmonik yang memiliki amplitudo sama, yaitu A dan

memiliki periode berbeda 𝑇1 dan 𝑇2 , persamaan gerak harmoniknya

menjadi :

Superposisi simpangan kedua gerak harmonik tersebut akan menjadi

𝑦 = 2 𝐴 sin1

2 (

2𝜋

𝑇1+

2𝜋

𝑇2) 𝑡 cos

1

2 (

2𝜋

𝑇1−

2𝜋

𝑇2) 𝑡 …………….. (18)

Energi Pada Gerak Harmonik Sederhana

Pada saat meregang atau menekan pegas harus dilakukan kerja, dengan

demikian energi potensial disimpan pada pegas yang teregang atau tertekan.

Diketahui bahwa energi potensial pegas dinyatakan dengan

𝐸𝑝 = 1

2 𝑘 𝑥2

Energi kinetik dinyatakan

𝐸 = 1

2 𝑚 𝑣2

52

Energi mekanik total dari suatu sistem merupakan jumlah energi kinetik

dan potensial, dirumuskan menjadi :

𝐸 = 1

2 𝑚 𝑣2 +

1

2 𝑘 𝑥2 ………………….(19)

Dimana :

E = energi mekanik total (joule) v = kecepatan (meter/detik)

m= massa (kg)

x = jarak (meter)

Pada saat massa berosilasi bolak balik, energi terus berubah dari energi

potensial ke energi kinetik dan kembali lagi.

Pada saat pegas berada pada titik setimbangnya (x = 0), maka energi

mekanik merupakan energi kinetik. Saat pegas berada di titik ekstrim (titik

terjauhnya), massa berhenti sebentar pada waktu berubah arah sehingga

v = 0, sehingga energi mekanik total getaran harmonik sederhana

sebanding dengan kuadrat amplitudonya :

𝐸 = 1

2 𝑘 . 𝐴2 ……………………..(20)

Resonansi

Ketika sistem yang bergetar bergerak, sistem

tersebut bergetar dengan frekuensi

alaminya (fo). Bila sistem mendapatkan

gaya eksternal yang bekerja padanya yang

mempunyai frekuensi sendiri (f) yang

berarti sistem mendapatkan getaran

Gambar Resonansi Resonasi yang dipaksakan.

Untuk getaran yang dipaksakan, amplitudo getaran bergantung pada

perbedaan f dan fo dan merupakan maksimum ketika pemberian gaya

53

eksternal sama dengan frekuensi alami sistem. Dari Gambar 1.4 dapat

dilihat kurva A menggambarkan peredaman ringan dan kurva B

peredaman berat. Amplitudo bisa menjadi besar ketika frekuensi

penggerak f mendekati frekuensi alami. Ketika peredaman kecil,

penambahan amplitudo yang dekat dengan f = fo sangat besar, efek ini

mengakibatkan peristiwa resonansi.

Contoh yang sederhana dari resonansi adalah mendorong seorang anak di

ayunan. Ayunan, seperti pendulum lainnya, mempunyai frekuensi osilasi

alami. jika dorongan pada ayunan dengan frekuensi yang acak, ayunan

terlambung kemana-mana dan tidak mencapai amplitudo yang besar.

Tetapi jika mendorong ayunan dengan frekuensi yang sama dengan

frekuensi alami ayunan, amplitudo banyak bertambah. Hal ini

menggambarkan dengan jelas bahwa pada resonansi, usaha yang

diperlukan untuk mendapatkan amplitudo yang besar relatif kecil.

Penyanyi tenor yag hebat Enrico Caruso dikatakan dapat meretakkan gelas

kristal dengan cara menyanyikan satu nada dengan frekuensi yang tepat

dan suara penuh. Hal ini merupakan contoh resonansi, karena gelombang

suara yang dikeluarkan bekerja sebagai paksaan pada gelas. Pada

resonansi, getaran gelas yang dihasilkan bisa cukup besar amplitudonya

sehingga gelas melalui batas elastisitasnya dan pecah.

Karena benda-benda pada umumnya elastis, resonansi merupakan

fenomena yang penting di berbagai situasi. Hal ini terutama penting pada

bangunan, walaupun efeknya tidak terlalu terlihat sebelumnya. Sebagai

contoh, dilaporkan bahwa sebuah jembatan kereta api runtuh karena satu

torehan pada roda kereta yang sedang menyeberang menghasilkan

getaran resonansi di jembatan itu.

54

Gambar 11 .Osilasi (a) Osilasi dengan Amplitudo Besar pada Jembatan Tacoma Narrows, yang disebabkan angin ribut (b) Runtuhnya jalan bebas Hambatan di California yang Disebabkan Gempa Bumi, di mana resonansi memainkan peranannya pada kedua kejadian tersebut

sumber.indosasters.org

55

PENGEMBANGAN PENILAIAN

A. Pembahasan Soal-soal

Soal UN 2017

Perhatikan gambar berikut:

Licin

Balok berada di atas bidang datar yang licin dan terkait dengan pegas yang

menempel di dinding. Balok tertarik ke kiri sejauh 10 cm lalu dilepaskan

hingga terjadi getaran. Tercatat dalam waktu 8 sekon terjadi 4 getaran. Grafik

hubungan simpangan terhadap waktu (y – t) yang sesuai adalah …..

57

Pembahasan : Periode getaran adalah waktu yang diperlukan untuk bergetar

1 getaran, dirumuskan:

𝑇 = 𝒕

𝒏

Dengan t adalah waktu yang diperlukan untuk bergetar dan

n adalah banyak/jumlah getaran

dari soal diketahui

t = 8 s

n = 4

maka : T = 𝟖

𝟒

T = 2 s

Getaran dimulai saat simpangan sebesar 10 cm, maka grafik yang sesuai

adalah C

Jawaban: ( C )

Soal UN 2017

Perhatikan gambar berikut:

licin

Balok yang terkait dengan pegas dan ditarik sejauh 4 cm kemudian

dilepaskan sehingga sistem bergetar harmonik, dalam waktu 10 sekon

58

terjadi 5 getaran, maka hubungan grafik simpangan dengan waktu getar

adalah………

59

Jawaban yang benar C

Pembahasan

Y = 4 cm ± unntuk sementara grafiknya yang memenuhi adalah C dan D

Waktu yang terjadi 10 Sekon untuk 5 kali getaran

T = 10 sekon ∞ 5 getaran

Catatan : 1 getaran ( 1 bukit dan 1 Lembah)

𝑇 = 𝑡

𝑛

= 10

5

= 2 sekon

Maka Grafik yang memenuhi syarat adalah grafik C

60

Soal UN 2018

16. Perhatikan tabel data eksperimen periode beberapa pegas berikut!

Pegas 10 T T T2

P 4 0,4 0,16

Q 6 0,6 0,36

R 2 0,2 0,04

S 3 0,3 0,09

T 8 0,8 0,64

Jika massa beban pada eksperimen tersebut 200 gram, konstanta pegas

terbesar diperoleh pada pegas ....

F. P

G. Q

H. R

I. S

J. T

Dari persamaan :

𝜔2 = 𝑘

𝑚 → 𝑘 = 𝑚 𝜔2

Karena 𝜔 = 2𝜋

𝑇 maka k =

4𝜋

𝑇2

2 . 𝑚

sehingga 𝑘 ~ 1

𝑇2

dari persamaan diatas terlihat bahwa k berbanding terbalik dengan T maka

nilai 𝑘 besar jika 𝑇2 kecil , Jawaban yang benar adalah C

B. Pengembangan Soal HOTS

Pada bagian ini akan dimodelkan pengembangan soal yang memenuhi

indikator pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar

pengetahuan pada materi getaran. Pengembangan soal diawali dengan

pembuatan kisi-kisi agar dapat terlihat kesesuaian antara kompetensi,

61

lingkup materi dan indikator soal. Contoh soal yang disajikan terutama untuk

mengukur indikator kunci pada level kognitif yang tergolong HOTS (Higher

Order Thinking Skills).

No. Kompetensi

Dasar

Lingkup

Materi Materi

Indikator

Soal

Nomor

Soal

Level Bentuk

Soal

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari

Gerak Harmonis Sederhana

Hubungan antara konstanta pegas, frekuensi dan perioda

Disajikan sebuah tabel yang berisi data kuadrat perioda dan massa, tentukan konstanta pegas yang peling besar

1 L2 Pilihan

Ganda


Gerak harmonis sederhana pada bandul

Hubungan konstanta pegas, frekuensi dan perioda pada bandul

Disajikan gambar bandul dengan panjang tali dan beban massa diketahui, peserta didik dapat menentukan periode getaran bandul sesuai syarat-syarat tertentu

2 L2 PG

No. Kompetensi Dasar

Lingkup Materi

Materi Indikator Soal Nomor

Soal

Level Bentuk Soal

1 2 3 4 5 6 7 8


Gerak harmonis sederhana pada bandul


Disajikan gambar bandul dengan panjang tali dan beban massa

3 L3 PG

62

diketahui, peserta didik dapat menentukan periode getaran bandul sesuai syarat-syarat tertentu


Gerak harmonis sederhana

Energi pada gerak harmonis sederhana

Menganalisis energi pada saat benda melalui kedudukan seimbang

4 L3 PG

63

Kartu Soal

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN KARTU SOAL

Tahun Pelajaran 2018/2019

Jenis Sekolah : SMA Kurikulum : 2013

Kelas : X Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Mata Pelajaran : Fisika Nama Penyusun :

KOMPETENSI DASAR

Buku Sumber : Pengetahuan/ Pemahaman

Aplikasi Penalaran

3.11 Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari

Nomor Soal

1

RUMUSAN BUTIR SOAL

Pegas T2 ( s2) M (kg)

1 12⁄ 𝑎 2 b

2 12⁄ 𝑎 b

3 𝑎 b

4 2 𝑎 b

5 2 𝑎 2 b

Dari data tersebut, pegas yang memiliki konstanta terbesar

adalah…..

A. Pegas 1

B. Pegas 2

C. Pegas 3

D. Pegas 4

E. Pegas 5

LINGKUP MATERI

Gerak Harmonis

Sederhana

MATERI

Hubungan antara konstanta pegas, frekuensi dan perioda

Kunci Jawaban

A

INDIKATOR SOAL

Disajikan sebuah tabel yang berisi data kuadrat perioda dan massa, tentukan konstanta pegas yang paling besar

√

64




Kelas : X Bentuk Soal : PG


KOMPETENSI DASAR


Aplikasi Penalaran


Nomor Soal

2

RUMUSAN BUTIR SOAL

Sebuah bandul matematis memiliki panjang tali 64 cm dna beban

massa sebesar 200 gram. Tentukan periode getaran bandul

matematis tersebut, gunakan nilai percepatan pravitasi bumi

𝑔 = 10 𝑚𝑠−2

A. 0.04 𝜋 √10 s

B. 0.08 𝜋 √10 s

C. 0.12 𝜋 √10 s

D. 0.16 𝜋 √10 s

E. 0.20 𝜋 √10 s

LINGKUP MATERI

Gerak Harmonis

Sederhana pada

Bandul

MATERI


Kunci Jawaban

D

INDIKATOR SOAL

Disajikan sebuah permasalahan bandul dengan panjang tali dan beban massa diketahui, peserta didik dapat menentukan periode getaran bandul sesuai syarat-syarat tertentu

√

65






KOMPETENSI DASAR


Aplikasi Penalaran


Nomor Soal

3

RUMUSAN BUTIR SOAL

Jika panjang simpangan AB = BC = 4 cm, dengan periode 4 sekon

maka grafik yang tepat adalah….

A.

B.

C.

D.

.

E.

.

LINGKUP MATERI

Gerak Harmonis

Sederhana pada

Bandul

MATERI


Kunci Jawaban

A

INDIKATOR SOAL

Disajikan gambar bandul dengan panjang tali dan beban massa diketahui, peserta didik dapat menentukan periode getaran bandul sesuai syarat-syarat tertentu

√

66

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

KARTU SOAL Tahun Pelajaran 2018/2019




KOMPETENSI DASAR


Aplikasi Penalaran


Nomor Soal

4

RUMUSAN BUTIR SOAL

Bila v = kecepatan, a = percepatan, Ek = Energi kinetik dan Ep = energi potensial getaran selaras, maka pada sat melalui kedudukan seimbang….

(1) Ek maksimum

(2) Ek minimum

(3) a = 0

(4) Ep = 0

Pernyataan yang benar adalah

A..(1) dan (2)

B.(1) dan (3)

C.(2) dan (4)

D.(1), (2), (3) dan ( 4)

LINGKUP MATERI

Energi gerak

Harmonis

Sederhana

MATERI

Energi pada gerak harmonis sederhana

Kunci Jawaban

D

INDIKATOR SOAL

Menganalisis energi pada saat benda melalui kedudukan seimbang

√

67

C. Refleksi Pembelajaran

Pada bagian ini Saudara akan melaksanakan refleksi dalam proses

pembelajaran materi getaran. Refleksi pembelajaran dilakukan dengan

melihat kesesuaian antara proses pembelajaran, peserta didik, penilaian, dan

ketercapaian KD.

1. Apakah kegiatan membuka pelajaran dapat mengarahkan dan

mempersiapkan peserta didik mengikuti pelajaran dengan baik ?

2. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap materi/bahan ajar yang disajikan

sesuai dengan yang diharapkan? (Apakah materi terlalu tinggi, terlalu

rendah, atau sudah sesuai dengan kemampuan awal peserta didik?)

3. Bagaimana respons Saudara terhadap media pembelajaran yang

digunakan? (Apakah media sesuai dan mempermudah peserta didik

menguasai kompetensi/materi yang diajarkan?)

4. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap aktivitas pembelajaran yang

telah dirancang ?

5. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap pendekatan, model

pembelajaran, metode, dan teknik pembelajaran yang digunakan ?

6. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap teknik pengelolaan kelas yang

akan dilakukan (perlakuan guru terhadap peserta didik dalam mengatasi

masalah dan memotivasi peserta didik)?

7. Apakah Saudara dapat menangkap penjelasan/instruksi yang diberikan

pada bagian aktivitas pembelajaran ?

8. Bagaimanakah tanggapan Saudara terhadap latihan atau penilaian yang

dikembangkan ?

68

9. Apakah Saudara telah mencapai penguasaaan kemampuan pembelajaran

yang telah dikembangkan ?

10. Apakah kegiatan menutup pelajaran yang dikembangkan dapat

meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap meteri pelajaran?

11. Apakah Aktivitas pembelajaran yang dirancang dapat mencapai

kompetensi dasar (KD) pada meteri terpilih sebagaimana mestinya? (Jika

tidak seluruhnya, apakah Saudara akan melakukan penyesuaian aktivitas

pembelajaran pembelajaran dalam rencana pembelajaran?)

12. Apakah kelemahan-kelemahan Saudara dalam melaksanakan aktivitas

pembelajaran yang telah dirancang?

13. Apakah kekuatan Saudara atau hal-hal baik yang telah saudara capai

dalam mempelajari aktivitas pembelajaran ?

69

KESIMPULAN

Unit ini dikembangkan berdasarkan pasangan KD 3.11. Menganalisis

hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari dan 4.11

melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana dan/atau

getran pegas berikut presentasi hasil percobaan serta makna fisisnya di kelas

X. Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa indikator yang

dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4). Artinya, KD ini sudah

menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir tingkat tinggi kepada

peserta didik. Adapun KD keterampilan menuntut Saudara memfasilitasi

peserta didik berkreasi. Hal ini berarti Saudara perlu memberikan ruang dan

waktu kepada untuk mengembangkan kreativitasnya.

Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik

memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas

pembelajaran di subtopik hubungan gaya dan getaran dalam kehidupan

sehari-hari menggunakan model discovery learning, model Problem Based

Learning dan pembelajaran saintifik, dengan metode praktik dan diskusi

melalui tiga kali pertemuan. Seperti telah diketahui, kedua model

pembelajaran ini merupakan model yang dapat membekalkan kemampuan

berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika implementasi,

pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang dirancang untuk

memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitifnya dan penguasaan

keterampilan yang mengedepankan konstruktivisme. Artinya, peserta didik

memperoleh konsep dengan merumuskannya terlebih dahulu.

Adapun konten yang dikembangkan pada subtopik hubungan gaya dan

getaran dalam kehidupan sehari hari.. Subtopik ini merupakan konten yang

kaya akan pengetahuan kontekstual bagi peserta didik. Artinya, guru dapat

mendorong serta memfasilitasi peserta didik untuk menemukan fenomena di

kehidupan sehari-hari yang berkaitan subtopik ini. Sebagai contoh aplikasi

dunia nyata, Saudara dapat menyajikan fenomena kontekstual melalui

penyajian berita yang terdapat di media informasi atau.

70

KD pengetahuan yang kompetensinya menuntut peserta didik untuk

menganalisis sudah menunjukkan level analisis (C4). Artinya, KD ini sudah



peserta didik berkreasi dengan membuat tulisan. Hal ini berarti Saudara perlu

memberikan ruang dan waktu kepada untuk mengembangkan kreativitas .

Topik Getaran harmonis berisi sajian materi yang kontekstual. Dalam hal ini

dicontohkan dengan penggunaan shockbreaker di kendaraan baik itu motor

ataupun mobil, juga penerapan prinsip getaran di bidang industri. Keberadaan

muatan konteks yang erat dengan kehidupan sehari-hari dapat memotivasi

guru dan peserta didik untuk belajar dan cepat memahami.

Pembelajaran di awal sangat menekankan kontekstualitas, berangkat dari

diskusi interaktif hubungan gaya dengan getaran , Peserta didik diarahkan

untuk menemukan permasalahan dari lingkungan terdekat mereka lalu

dibimbing untuk .dipecahkan melalui serangkaian kegiatan pembelajaran

model problem-based learning.

Sub unit ini dilaksanakan dalam 3 kali pertemuan yang masing-masing

pertemuan terdiri dari 2 aktivitas yang bersifat berpusat kepada peserta didik.

Model Problem-based learning yang digunakan memfasilitasi peserta didik

untuk mengembangkan keterampilan saintifik dan mendorong berpikir

tingkat tinggi dalam rangka memecahkan masalah (problem solving).

Di sub unit ini disediakan soal-soal UN terkait materi Getaran yang muncul di

ujian nasional tahun 2017 dan 2018. Disediakan pula pembahasan soalnya

sehingga memudahkan guru dan peserta didik untuk memahami pemecahan

soal tersebut dan memprediksi jenis soal yang rutin muncul di UN. Soal sudah

terkategori HOTS tapi model soal serupa setiap tahunnya, maka guru perlu

melatihkan peserta didik memahami secara mendalam topik hubungan gaya

dan getaran dalam kehidupan sehari hari, soal HOTS yang berbeda dari soal

yang pernah muncul di UN.

71

UMPAN BALIK

Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap Unit ini, Saudara perlu

mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen

ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.

Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.

Lembar Persepsi Pemahaman Unit.

NO Aspek Kriteria

1 2 3 4

1 Memahami indikator yang telah

dikembangkan berdasarkan

Kompetensi Dasar

2 Mampu menghubungkan konten

dengan fenomena kehidupan

sehari-hari

3 Merasa bahwa tahapan aktivitas

pembelajaran dapat

mengembangkan HOTS peserta

didik

4 Memahami tahapan aktivitas yang

disajikan dengan baik

72

5 Mampu dengan baik

mengaplikasikan aktivitas

pembelajaran di dalam kelas

6 Memahami dengan baik Lembar

Kerja peserta didik yang

dikembangkan

7 Mampu melaksanakan dengan

baik Lembar Kerja peserta didik

yang dikembangkan

8 Memahami Konten secara

menyuluh dengan baik

9 Memahami prosedur penyusunan

soal HOTS dengan baik

10 Mampu membahas soal HOTS

yang disajikan dengan tepat

Jumlah

Jumlah Total

Keterangan

1 = tidak menguasai

2 = cukup menguasai

3 = menguasai

4 = sangat menguasai

Pedoman Penskoran

Skor =𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙

40 X 100

73

Keterangan Umpan Balik

Skor Umpan Balik

<70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara

membelajarkannya, mengembangkan penilian dan melaksanakan

penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca ulang unit ini dan

mendiskusikannya dengan dengan fasilitator di MGMP sampai

anda memahaminya

70 - 79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,

cara membelajarkan, mengembangkan penilaian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu

mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator

atau teman lain di MGMP

80 - 89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan

penilaian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS dengan

baik

≥ 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan

penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS dengan

sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi teman-teman

lain di MGMP untuk membelajarkan unit ini.

Unit Pembelajaran



BERBASIS ZONASI


Gelombang

Penulis:


Penyunting:

Noeraida, S.Si., M.Pd.


TIM Desain Grafis

Copyright © 2019







Unit Pembelajaran

Gelombang

79

DAFTAR ISI

Hal

DAFTAR ISI __________________________________ 79

DAFTAR GAMBAR ______________________________ 81

DAFTAR TABEL _______________________________ 82

PENDAHULUAN _______________________________ 83

KOMPETENSI DASAR ___________________________ 85

A. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi ______________________________ 85

B. Indikator Pencapaian Kompetensi _______________________________________ 86

APLIKASI DI DUNIA NYATA _____________________ 89

A. Seismograf (Mengetahui Keadaan dalam Bumi) ________________________ 89

B. Fenomena Alam Tsunami _________________________________________________ 90

C. Antena Parabola ___________________________________________________________ 91

SOAL-SOAL UN/USBN __________________________ 93

A. Contoh Soal UN tahun 2016 _______________________________________________ 93

B. Contoh Soal UN tahun 2017 _______________________________________________ 94

C. Contoh Soal UN tahun 2018 _______________________________________________ 96

BAHAN PEMBELAJARAN ________________________ 97

A. Aktivitas Pembelajaran ____________________________________________________ 97

1. Aktivitas Pembelajaran Pertemuan ke-1 _________________________________ 100




B. Lembar Kerja Peserta Didik ______________________________________________ 104

1. Lembar Kerja Peserta Didik 1 _____________________________________________ 104





80

C. Bahan Bacaan _____________________________________________________________ 110

1. Gelombang __________________________________________________________________ 110

2. Jenis-jenis Gelombang _____________________________________________________ 111

3. Gelombang Berjalan dan Gelombang Stasioner __________________________ 114

4. Hukum MELDE _____________________________________________________________ 123

5. Sifat sifat gelombang __________________________________________________________ 124

PENGEMBANGAN PENILAIAN ____________________ 131

A. Pembahasan Soal-soal ___________________________________________________ 131

1. Soal UN Tahun 2016 __________________________________________________________ 131

2. Soal UN Tahun 2017 __________________________________________________________ 133

3. Soal UN Tahun 2018 __________________________________________________________ 135

B. Mengembangkan Soal HOTS _____________________________________________ 137

C. Refleksi Pembelajaran ___________________________________________________ 141

KESIMPULAN ________________________________ 143

UMPAN BALIK _______________________________ 145

Unit Pembelajaran

Gelombang

81

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1. Seismograf ____________________________________________________________ 89

Gambar 2. Ombak tinggi Tsunami menerpa pantai Nankai Jepang __________ 90

Gambar 3. Antena parabola besar di Erdfunkstelle Raisting, Germany ______ 92

Gambar 4. Gelombang transversal pada tali __________________________________ 111

Gambar 5. Gelombang transversal pada tali __________________________________ 112

Gambar 6. Bentuk gelombang Tranversal pada tali __________________________ 113

Gambar 7. Gelombang Longitudinal pada slinki ______________________________ 113

Gambar 8. Panjang gelombang longitudinal __________________________________ 113

Gambar 9. Gelombang stasioner yang meramabat pada tali _________________ 114

Gambar 10. Gelombang berjalan dari O ke P __________________________________ 115

Gambar 11. Gelombang Stasioner ujung bebas _______________________________ 118

Gambar 12. Fase Gelombang ___________________________________________________ 118

Gambar 13.Gelombang stasioner ujung terikat _______________________________ 120

Gambar 14. Letak simpul dan perut dari ujung tetap ________________________ 122

Gambar 15. percobaan Melde __________________________________________________ 123

Gambar 16. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang _____________ 125

Gambar 17. Pemantulan gelombang Lingkaran oleh bidang datar _________ 126

Gambar 18. Hukum Pemantulan _______________________________________________ 127

Gambar 19. Dua Pulsa Gelombang Saling Melewati. __________________________ 127

Gambar 20. Interferensi Gelombang Air _______________________________________ 128

Gambar 211. Interferensi Konstruktif dan destruktif ________________________ 129

Gambar 22. Pembiasan _________________________________________________________ 129


82

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1. Target Kompetensi Dasar ______________________________________________ 85

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) ______________________________ 87

Tabel 3. Desain Aktivitas Pembelajaran ________________________________________ 97

Unit Pembelajaran

Gelombang

83

PENDAHULUAN

Unit ini disusun sebagai salah satu alternatif sumber bahan ajar bagi guru,

untuk memahami topik getaran.Melalui pembahasan materi yang ada pada

unit ini, guru dapat memiliki pengetahuan untuk mengajarkan materi yang

sama pada peserta didiknya yang disesuaikan dengan indikator yang telah

disusun, dan terutama dalam memfasilitasi kemampuan bernalar peserta

didik. Selain itu materi ini juga aplikatif untuk guru itu sendiri sehingga

mereka dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam rangka memudahkan guru mempelajari konten dan cara

mengajarkannya, di dalam unit ini dimuat kompetensi dasar terkait yang

memuat target kompetensi dan indikator pencapaian kompetensi, bahan

bacaan, tentang aplikasi topik Gelombang Mekanik dalam kehidupan sehari

hari, soal-soal tes UN topik ini di tiga tahun terakhir sebagai acuan dalam

menyusun soal sejenis, deskripsi alternatif aktivitas pembelajaran Lembar

Kerja Peserta Didik (LKPD) yang dapat digunakan guru untuk memfasilitasi

pembelajaran, bahan bacaan yang dapat dipelajari oleh guru, maupun peserta

didik, dan deskripsi prosedur mengembangkan soal HOTS. Komponen-

komponen di dalam unit ini dikembangkan dengan tujuan agar guru dapat

dengan mudah memfasilitasi peserta didik mendeskripsikan prinsip

gelombang, melakukakan aktivitas peserta didik mencapai kemampuan

berpikir tingkat tinggi.

Topik Gelombang mekanik dikembangkan pada bahan bacaan yang terdiri

atas sub topik Gelombang Mekanik, gelombang stasioner, gelombang

transversal. Selain itu, unit ini dilengkapi dengan LKPD yang berjudul 1).


84

Menentukan kecepatan gelombang tali/benang (Gelombang berdiri),2).

Mengamati gelombang transversal dengan menggunakan slinki, 3) Mengamati

gelombang stationer (gelombang berdiri) pada seutas tali

Unit Pembelajaran

Gelombang

85

KOMPETENSI DASAR

A. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi

Sub unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar

kelas XI. Kompetensi dasar tersebut dapat dijabarkan menjadi beberapa target

kompetensi sebagai berikut.

Tabel 1. Target Kompetensi Dasar

No Kompetensi Dasar Target Kompetensi Kelas

3.8 Menganalisis karakteristik

gelombang mekanik

3.8.1 Menganalisis

karakteristik gelom-

bang mekanik

XI

4.8 Melakukan percobaan tentang

salah satu karakteristik

gelombang mekanik berikut

presentasi hasilnya


tentang salah satu


bang mekanik

4.8.2 Mempresentasikan

hasil percobaan

tentang salah satu


bang mekanik

XI

3.9 Menganalisis besaran besaran

fisis gelombang berjalan dan

gelombang stasioner pada

berbagai kasus nyata

3.9.1 Menganalisis besaran

besaran fisis gelom-

bang berjalan pada


3.9.2 Menganalisis besaran

besaran fisis gelom-

XI


86

No Kompetensi Dasar Target Kompetensi Kelas

bang stasioner pada


4.9 melakukan percobaan

gelombang berjalan dan

gelombang stasioner beserta

presentasi hasil percobaan dan

makna fisisnya


gelombang berjalan


gelombang stasioner

4.9.2 Mempresentasikan

hasil percobaan dan

makna fisisnya

XI

B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi dasar dikembangkan menjadi beberapa indikator pencapaian

kompetensi. Indikator ini menjadi acuan bagi guru untuk mengukur

pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi dasar 3.8, 3.9 , 4.8 dan 4.9 di kelas

XI dikembangkan menjadi 8 indikator untuk ranah pengetahuan dan 7

indikator untuk ranah keterampilan.

Dalam rangka memudahkan guru menentukan indikator yang sesuai tuntutan

kompetensi dasar, indikator dibagi menjadi tiga kategori,yaitu indikator

pendukung, indikator kunci dan indikator pengayaan. Berikut ini rincian

indikator yang dikembangkan pada kompetensi dasar 3.8 , 3.9 , 4.8 dan 4.9 di

kelas XI

Unit Pembelajaran

Gelombang

87

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

IPK Pengetahuan IPK Keterampilan

IPK Pendukung

3.8.1 Menjelaskan kaitan getaran

dan gelombang

3.8.2 Menjelaskan sifat sifat

gelombang

4.8.1 Mengumpulkan informasi

tentang getaran dan

gelombang

IPK Kunci

3.8.3 Mengidentifikasi gejala

gelombang (pemantulan,

pembiasan, difraksi dan

interferensi, dan polarisasi)

dengan menggunakan tangki

riak

3.8.4 Menganalisis gelombang

transversal dan gelombang

longitudinal, hukum

pemantulan, pembiasan ,

difraksi, interferensi

3.8.5 Memahami gelombang

berjalan melalui pengamatan

menggunakan slinki /ripple

tank/ tayangan /

video/animasi

3.9.1 Menganalisis persamaan-

persamaan gelombang

berjalan


tentang salah satu

karakteristik gelombang

mekanik


percobaan tentang

gelombang

4.8.4 Melakukan percobaan Melde

untuk menemukan hubungan

cepat rambat gelombang dan

tegangan tali secara

berkelompok

4.9.1 Menganalisis hasil

percobaan Melde untuk

menemukan hubungan cepat

rambat gelombang dan

tegangan tali


88

IPK Pengetahuan IPK Keterampilan

3.9.2 Menganalisis persamaan-

persamaan gelombang

stasioner

4.9.2 Membuat laporan tertulis

hasil praktikum dan

mempresentasikannya

IPK Pengayaan

3.8.6 Menjelaskan fenomena

interferensi, polarisasi dan

dispersi pada gelombang

4.8.1 Membuat kesimpulan tentang

karakteristik gelombang

Unit Pembelajaran

Gelombang

89

APLIKASI DI DUNIA NYATA

A. Seismograf (Mengetahui Keadaan dalam Bumi)

Pergeseran tiba-tiba segmen-segmen kerak bumi yang dibatasi

zona patahan dapat menghasilkan gelombang seismik. Ini memungkinkan

para ahli geologi dan geofisika untuk memperoleh pengetahuan tentang

keadaan bagian dalam Bumi dan membantu mencari sumber bahan bakar

fosil baru. Ada empat tipe gelombang seismik, yaitu gelombang badan P,

gelombang badan S, gelombang permukaan Love, dan gelombang permukaan

Rayleigh. Alat yang digunakan untuk mendeteksi gelombang-gelombang ini

disebut seismograf, yang biasanya digunakan untuk mendeteksi adanya

gempa bumi. Seperti semua gelombang, laju gelombang seismik bergantung

pada sifat medium,rigiditas, ketegaran, dan kerapatan medium. Grafik waktu

perjalanan dapat digunakan untuk menentukan jarak statsiun seismograf dari

episenter gempa bumi.

Gambar 1. Seismograf Sumber: www.gambar.com

http://www.gambar.com/


90

B. Fenomena Alam Tsunami

Pemandangan ombak di pantai tidak selalu menghasilkan keindahan yang

menyejukkan mata. Ketika gelombang air di lautan membawa energi yang

sangat besar, ombak dengan ukuran besar dapat mencapai daratan dan

menimbulkan bencana seperti tsunami yang pernah menyerang wilayah

Indonesia.

Sebenarnya ombak di pantai berawal dari gelombang gelombang air di lautan

yang melebar menjauhi titik pusatnya menuju ke pantai. Ketika anda berada

di tepi pantai perhatikan perahu yang sedang diam di tengah lautan, sepintas

anda akan melihat perahu dalam keadaan tenang seperti tidak terganggu oleh

energi apapun. Akan tetapi, jika anda menaiki perahu tersebut, apa yang ada

lihat sebelumnya akan berbeda dengan apa yang anda rasakan.ternyata anda

akan merasa selalu bergerak naik turun.

Gambar 2. Ombak tinggi Tsunami menerpa pantai Nankai Jepang pada bulan November 2016 Sumber: unitingaviation.com

Unit Pembelajaran

Gelombang

91

C. Antena Parabola

Antena parabola adalah sebuah antena berdaya jangkau tinggi yang digunakan

untuk komunikasi radio, televisi dan data dan juga untuk radiolocation

(RADAR) memanfaatkan sifat pemantulan gelombang, pada bagian UHF and

SHF dari spektrum gelombang elektromagnetik. Panjang gelombang energi

(radio) elektromagnetik yang relatif pendek pada frekuensi-frekuensi ini

menyebabkan ukuran yang digunakan untuk antena parabola masih dalam

ukuran yang masuk akal dalam rangka tingginya unjuk kerja respons yang

diinginkan baik untuk menerima atau pun memancarkan sinyal. Antena

parabola berbentuk seperti piringan. Antena parabola dapat digunakan untuk

mentransmisikan berbagai data, seperti sinyal telepon, sinyal radio dan sinyal

televisi, serta beragam data lain yang dapat ditransmisikan melalui

gelombang.

Bentuk antena yang seperti piring memantulkan sinyal ke titik fokus piringan

tersebut. Di titik fokus tersebut ditempatkan sebuah alat yang disebut

feedhorn. Alat ini menjadi titik pusat untuk pemandu gelombang yang

mengumpulkan sinyal di atau dekat di titik fokus dan mengubahnya menjadi

low-noise block downconverter (LNB). LNB mengubah sinyal dari gelombang

elektromagnetik atau gelombang radio menjadi sinyal listrik dan menggeser

rentangnya dari C-band atau Ku-band menjadi L-band. Antena parabola untuk

penyiaran langsung menggunakan LNFB, yang mengintegrasikan feedhorn

dengan LNB.

Dengan menggunakan frekuensi lebih rendah seperti C-band, pembuat antena

parabola memiliki pilihan lebih luas untuk bahan pembuatannya. Ukuran

antena parabola besar yang dibutuhkan untuk frekuensi lebih rendah

mendorong antena parabola untuk dikonstruksi dari lempengan logam dan

kerangka logam. Pada frekuensi lebih tinggi desain tipe lempengan lebih

sedikit meskipun beberapa desain menggunakan piringan padat.


92

Piringan modern yang ditujukan untuk digunakan pada televisi rumahan

umumnya berdiameter 43-80 cm. Antena parabola tersebut tidak bisa

dipindah-pindahkan/fixed position. Ini berlaku untuk antena parabola untuk

menerima sinyal Ku-band. Sehubungan dengan adanya layanan direct

broadcast satellite, antena-antena parabola untuk keperluan rumah biasanya

memiliki parabola C-Band yang memiliki motor. Diameter parabola ini sebesar

3 meter. Tujuan adanya motor adalah untuk menerima saluran-saluran dari

satelit penyiaran yang berbeda. Piringan yang terlampau kecil untuk antena

parabola masih memiliki gangguan, seperti gangguan sinyal akibat hujan dan

gangguan dari satelit-satelit lain.

Gambar 3. Antena parabola besar di Erdfunkstelle Raisting, Germany Sumber: wikipedie.com

https://en.wikipedia.org/wiki/Germany

Unit Pembelajaran

Gelombang

93

SOAL-SOAL UN/USBN

Berikut ini contoh soal-soal UN topik Gelombang pada Kompetensi Dasar 3.8.

Menganalisis karakteristik gelombang mekanik dan 3.9. menganalisis besaran

besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai

kasus nyata.(permendikbud Nomor 37, 2018). Soal-soal ini disajikan agar

dapat dijadikan sebagai sarana berlatih bagi peserta didik untuk

menyelesaikannya. Selain itu, soal-soal ini juga dapat menjadi acuan ketika

Saudara akan mengembangkan soal yang setipe pada Gelombang

A. Contoh Soal UN tahun 2016

NO SOAL

1 Seutas senar yang panjangnya 2 m diikat salah satu ujungnya dan

ujung yang lainnya digetarkan dengan vibrator sehingga terbentuk 5

simpul gelombang stasioner. Letak perut kedua dari ujung pantul

adalah ....

A. 1/4 meter

B. 3/4 meter

C. 1 meter

D. 3/2 meter

E. 7/4 meter

Identifikasi :

Level Kognitif : LK 3

Indikator yang bersesuaian : menganalisis persamaan gelombang

berjalan dan gelombang stasioner

Diketahui : Panjang senar dan banyak simpul

gelombang

Ditanyakan : Letak perut gelombang kedua

Materi yang dibutuhkan : Gelombang stasioner

NO SOAL

2. Persamaan gelombang berjalan:


94

y = 2 sin 2π(4t − 2x) meter

dengan t dalam sekon dan x dalam meter.

1. Amplitudo gelombang 20 m.

2. Panjang gelombang 5 m.

3. Frekuensi gelombang 4 Hz.

4. Cepat rambat gelombang 2 m.s−1.

Dua pernyataan di atas yang benar adalah ....

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Identifikasi :


Indikator yang bersesuaian : Mengidentifikasi persamaan

gelombang berjalan dan gelombang

stasioner

Diketahui : Persamaan gelombang berjalan

Ditanyakan : Komponen persamaan gelombang

berjalan

Materi yang dibutuhkan : Gelombang berjalan dan stasioner

B. Contoh Soal UN tahun 2017

NO SOAL

1. Sebuah gelombang berjalan dari titik A menuju titik B yang

dinyatakan dengan persamaan y = 10 sin 2π(t − x/100), y dalam cm

dan t dalam s. Jarak titik A ke B sejauh 150 cm dan A telah bergetar 2

sekon, maka simpangan di titik B adalah ….

A. 0 cm

B. 5 cm

C. 10 cm

D. 15 cm

Unit Pembelajaran

Gelombang

95

E. 20 cm

Identifikasi :


Indikator yang bersesuaian : Mengidentifikasi persamaan


stasioner

Diketahui : Persamaan gelombang, jarak dan

waktu getar

Ditanyakan : simpangan

Materi yang dibutuhkan : Gelombang berjalan dan

gelombang stasioner

NO SOAL 2. Persamaan gelombang stasioner pada dawai gitar y = 40 sin(20πx)

cos(60πt), dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Dari

persamaan tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik

pantul berjarak ….

A. 2 cm; 6 cm; dan 10 cm

B. 2,5 cm; 7,5 cm; dan 12,5 cm

C. 3 cm; 9 cm; dan 15 cm

D. 7 cm; 21 cm; dan 35 cm

E. 10 cm; 30 cm; dan 50 cm

Identifikasi :

Level Kognitif : L3

Indikator yang bersesuaian : Menganalisis persamaan


stasioner

Diketahui : Persamaan gelombang stasioner

Ditanyakan : Letak titik perut ke satu, kedua dan

ketiga

Materi yang dibutuhkan : Gelombang stasioner


96

C. Contoh Soal UN tahun 2018

NO SOAL

1. Perhatikan gambar gelombang sinusoidal berikut!

Jika panjang gelombang sinusoidal di atas adalah 80 cm maka titik

yang memiliki beda fase 3/4 adalah ….

A. P dengan Q

B. P dengan R

C. P dengan S

D. Q dengan S

E. R dengan S

Identifikasi :

Level Kognitif : L3

Indikator yang bersesuaian : Mengidentifikasi karakteristik

gelombang mekanik dan

gelombang elektromagnetik

Diketahui : Gambar gelombang sinusoid

dengan panjang gelombang dan

beda fase

Ditanyakan : Titik Beda fase

Materi yang dibutuhkan : Gelombang sinusoidal

Unit Pembelajaran

Gelombang

97

BAHAN PEMBELAJARAN

A. Aktivitas Pembelajaran

Aktivitas Pembelajaran berisi rincian alternatif kegiatan pembelajaran yang

dilakukan guru dan peserta untuk mencapai kompetensi pada topik

Gelombang. Sebelum menguraikan aktivitas pembelajaran terlebih dahulu

disusun desain aktivitas pembelajaran yang dapat dilihat pada tabel 3.

Berdasarkan Tabel 3. Dapat terlihat aktivitas pembelajaran untuk mencapai

masing masing indikator yang telah ditetapkan, yang dapat dicapai dalam dua

kali pertemuan. Aktivitas pembelajaran akan diuraikan lebih rinci., menjadi

dua skenario pembelajaran. Bahan pembelajaran ini berisikan rincian

aktivitas pembelajaran, lembar kegiatan peserta didik yang digunakan, dan

bahan bacaan untuk membantu pemahaman konsep atau materi, berikut ini

rincian aktivitas pembelajaran untuk masing masing pertemuan.

Tabel 3. Desain Aktivitas Pembelajaran

Indikator Materi Pokok Pembelajaran Penilaian

Menjelaskan sifat

sifat gelombang

Ciri-ciri

Gelombang

mekanik :

• Pemantulan

• Pembiasan

• Difraksi

• Interferensi

• Mengamati peragaan

gejala gelombang

(pemantulan,

pembiasan, difraksi

dan interferensim dan

polarisasi) dengan

menggunakan tanki

riak, tayangan berupa

foto/video/animasi

Tugas

Menyelesaika

n masalah

yang

berhubungan

dengan

karakteristik

gelombang

Observasi

Kegiatan

praktik

Keterampilan

presentasi


98


Checklist

lembar

pengamatan

kegiatan

diskusi

kelompok

menganalisa

persamaan

gelombang

Gelombang

berjalan dan

gelombang

stasioner

Persamaan

gelombang

Mengidentifikasi

gejala gelombang

(pemantulan,

pembiasan,

difraksi dan

interferensi, dan

polarisasi)

dengan

menggunakan

tangki riak

Besaran-besaran

fisis gelombang

Mendiskusikan

gelombang transver-sal,

gelombang longitudinal,

hukum pemantulan,

pembiasan,

difraksi,interferensi dan

mengeksplorasi

penerapan gejala

pemantulan, pembiasan

difraksi dan interferensi

dalam kehidupan sehari-

hari

Menganalisis ciri

ciri gelombang

transversal dan

gelombang

longitudinal,

hukum

pemantulan,

pembiasan ,

difraksi,

interferensi

Memahami

gelombang

berjalan melalui

pengamatan

• Mendemonstrasikan

dan atau melakukan

percobaan Melde

untuk menemukan

Observasi

Kegiatan

praktik

Unit Pembelajaran

Gelombang

99


menggunakan

ripple tank /

slinki/tayangan /

video/animasi

hubungan cepat

rambat gelombang

dan tegangan tali

secara berkelompok

Keterampilan

presentasi

Checklist

lembar

pengamatan

kegiatan

diskusi

kelompok

Menganalisis

persamaan-

persamaan

gelombang

berjalan

• Mengamati demons-

trasi menggunakan

slinki/tayangan video

animasi tentang

gelombang berjalan

Portofolio

Laporan

praktikum

Menganalisis

persamaan-

persamaan

gelombang

stasioner

• Mendiskusikan

persamaan persamaan

gelombang berjalan

dan gelombang

stasioner

• Mengolah data dan

menganalisis hasil

percobaan melde

untuk menemukan

hubungan cepat

rambat gelombang

dan tegangan tali

• Membuat laporan

tertulis hasil

praktikum dan

mempresentasikannya

• Mempresentasikan

hasil percobaan

tentang gelombang

Tes

Tertulis

tentang

persamaan

gelombang

Menjelaskan

fenomena

interferensi,

polarisasi dan

dispersi pada

gelombang

• Sifat –sifat gelombang

• Membuat kesimpulan

hasil diskusi tentang

karakteristik

gelombang


100

1. Aktivitas Pembelajaran Pertemuan ke-1

Konsep gelombang tidak pernah lepas dari keberadaan benda juga makhluk

hidup lainnya terutama alam sekitar. Tentunya, kita harus memperlakukan

dan memanfaatkan benda, makhluk hidup lainnya maupun alam secara bijak.

Oleh karena itu sangat penting bagi kita untuk mengenali karakteristik alam,

benda dan makhluk hidup yang berkaitan dengan gelombang. Selain itu

pengenalan terhadap karakteristik gelombang akan bermanfaat pada

aktivitas pembelajaran selanjutnya.

Dalam rangka mencapai tujuan tersebut, Saudara akan melakukan aktivitas

berikut.

1) Merumuskan persamaan gelombang mekanik

2) Identifikasi karakteristik gelombang mekanik; dan

3) Membedakan karakteristik gelombang mekanik dan gelombang

elektromagnetik.

Aktivitas pembelajaran ini akan mencapai indikator pendukung, kunci dan

pengayaan, yang dilakukan dengan pembelajaran saintifik yang meliputi

aktivitas: 1) mengamati, 2) menanya, 3) mengumpulkan informasi;

4) mengasosiasi, dan 5) mengomunikasikan.

Tujuan Aktivitas Pembelajaran

Setelah melakukan aktivitas ini diharapkan peserta mampu:

a. Mengidentifikasi karakteristik gelombang transversal dan gelombang

longitudinal berdasarkan hasil pengamatan gambar/video;

b. Menjelaskan perbedaan gelombang transversal dan gelombang

longitudinal

Estimasi Waktu

Estimasi waktu Aktivitas Pembelajaran Kegiatan mengidentifikasi gelombang

(Stimulation): 30 Menit.

Unit Pembelajaran

Gelombang

101

Media, Alat, dan bahan

Media, Alat, dan bahan yang digunakan pada Kegiatan mengidentifikasi

gelombang:

1. Gambar/Video gelombang;

2. Pemutar video/komputer; dan

3. LCD proyektor.

Langkah kegiatan yang saudara lakukan:

a. Membagi peserta didik ke dalam kelompok yang beranggotakan 4-5 orang

(pembagian kelompok disesuaikan dengan jumlah peserta didik).

b. Membagikan LKPD 1 kepada peserta didik. Meminta peserta didik

mempelajari LKPD 1 terlebih dahulu.

c. Memfasilitasi peserta didik berdiskusi tentang aktivitas yang perlu

dilakukan selama pengamatan gambar/video dengan bantuan LKPD 1.

d. Memfasilitasi pengamatan gambar/video ombak, jembatan (pilih salah

satu) untuk mengidentifikasi gelombang (gambar/video disediakan

guru).

e. Memfasilitasi peserta didik ketika mendiskusikan hasil pengamatan dan

mengisi LKPD 1 di kelompoknya.

1) Mengamati jenis gelombang dari gambar/video yang disediakan.

2) Mengidentifikasi komponen gelombang

f. Memfasilitasi peserta didik untuk menjawab pertanyaan pada LKPD 1

Meminta perwakilan dari dua kelompok untuk mepresentasikan hasil

pengamatan melalui diskusi kelas. Meminta kelompok lainnya

menanggapinya.

g. Memfasilitasi peserta didik untuk mengkonfirmasi jenis gelombang yang

teramati beserta interaksinya.


102


Tujuan Aktivitas Pembelajaran;

Setelah melakukan aktivitas ini diharapkan peserta mampu:

a. Mengidentifikasi komponen gelombang berdasarkan hasil pengamatan;

b. Menjelaskan jenis jenis gelombang dan sifat gelombang berdasarkan hasil

diskusi kelompok;

c. Menjelaskan pengertian gelombang mekanik dan gelombang

elektromagnetik berdasarkan diskusi kelompok.

Estimasi Waktu

Estimasi waktu Aktivitas Pembelajaran Kegiatan Diskusi dan observasi

gelombang: 45 Menit. (Problem Statement, Data Collection, Data Processing,

Verification, dan Generalization)

Media, Alat, bahan, dan langkah kegiatan

Media, Alat, dan bahan yang digunakan pada Kegiatan Diskusi dan gelombang:

1. Tali

2. Slinki

3. Stop wacth


Membagikan LKPD 2. Percobaan gelombang transversal dengan

menggunakan slinki

a. Menginstruksikan peserta didik untuk mempelajari LKPD 2 terlebih


menyampaikan pertanyaan.



observasinya di dalam LKPD 2. (mengamati, mengumpulkan informasi).

Unit Pembelajaran

Gelombang

103



2. (mengasosiasi).


dengan kelompok lain melalui kegiatan window shopping. (menanya).



(mengasosiasi).



(mengomunikasikan).


Membagikan LKPD 3. Gelombang stasioner pada tali

a. Menginstruksikan peserta didik untuk mempelajari LKPD 3 terlebih


menyampaikan pertanyaan.



observasinya di dalam LKPD 3. (mengamati, mengumpulkan informasi).



3. (mengasosiasi).


dengan kelompok lain melalui kegiatan window shopping. (menanya).


104



(mengasosiasi).



(mengomunikasikan).

B. Lembar Kerja Peserta Didik

1. Lembar Kerja Peserta Didik 1

Gelombang Stasioner (berdiri)

Tujuan : Menentukan kecepatan gelombang tali/benang

(Gelombang berdiri)

Alat dan Bahan :

▪ Vibrator/pembangkit ( 1 buah)

▪ Papan landasan ( 1 buah)

▪ Katrol getaran ( 1 buah)

▪ Beban bercelah/pemberat 0-250 g ( 1 buah)

▪ Benang ( 1 buah)

▪ Audio Generator ( 1 buah)

▪ Penggaris/mistar 1 m ( 1 buah)

Unit Pembelajaran

Gelombang

105

Langkah Kegiatan:

1. Siapkan alat-alat diatas meja dan kemudian rangkailah seperti pada

gambar berikut

2. Sambungkan pakai kabel output Audio Generator kepada input vibrator

kemudian nyalakan saklar Audio Generator hingga Vibrator bergetar

3. Cobalah benang yang dikaitkan dengan beban pemberat berturut-turut,

kemudian ditambahkan beban satu persatu hingga tampak pada benang–

bentuk gelombang berdiri, bila sudah tampak gelombang berdiri seperti

pada gambar dibawah ini. Selanjutnya ukurlah salah satu jarak dari

simpul gelombang dengan penggaris (misal x = ……………cm ) dan catat

pula berapa besar beban pemberat pada saat tersebut (misal ……… gram)

Untuk beban pemberat yang berbeda isilah kolom pengamatan berikut.

No m (gram) x (cm)

1

2

3

4

5

4. Untuk masing masing data pengamatan diatas, hitunglah panjang

gelombang (λ) dan kecepatan jalan gelombang (v) benang bila frekuensi

getar vibrator 50 Hertz dan isikan dalam kolom berikut ini.

NO m.g (Newton)

x (cm)

λ (cm)

v (cm/detik)

1 2 3 4 5


106

5. Timbanglah benang sepanjang ± 2 meter, kemudian setelah itu

tentukanlah massa per satuan panjang benang = ……gram/cm

6. Kesimpulan:

…………………………………………………..…….........................................................................

……........................................................................................................................... ......................


▪ Judul : SLINKI

▪ Tujuan :

1. Mengamati gelombang transversal dengan menggunakan slinki

2. Menunjukkan materi materi dalam medium apakah ikut merambat

▪ Alat dan bahan

Slinki (alat penunjuk gelombang yang terbuat dari pegas spiral)

Slinki yang digerakkan ke samping atau tegak lurus dengan arah

panjangnya

▪ Langkah dan Percobaan

1. Siapkan alat dan bahan

2. Letakkan slinki di atas lantai dan mintalah temanmu untuk memegang

salah satu ujung slinki.

3. Berilah getaran pada slinki beberapa kali ke arah samping

4. Amati arah rambat gelombangnya

▪ Pertanyaan

1. Ke arah manakah anda memberi getaran pada slinki?

2. Ke manakah arah rambat gelombang?

3. Apakah arah getar dengan arah rambat gelombang tegak lurus?

Unit Pembelajaran

Gelombang

107

▪ Kesimpulan

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..


▪ Judul : Gelombang Transversal

▪ Tujuan

Mengamati gelombang longitudinal dengan menggunakan slinki

▪ Alat dan Bahan

Slinki (alat penunjuk gelombang yang terbuat dari pegas spiral)

Slinki digerakkan searah dengan panjangnya ▪ Cara Kerja

1. Sediakan slinki yang sama dengan percobaan sebelumnya

2. Letakkan slinki di atas lantai yang licin dan minta temanmu

memegang salah satu ujungnya.

3. Getarkan slinki searah panjang slinki dengan cara memberikan

dorongan pada slinki.

4. Amati gelombang yang terjadi pada slinki


108

▪ Pertanyaan

1. Pada saat Anda mendorong slinki searah panjangnya, ke arah

manakah getaran slinki?

2. Ke manakah arah rambat gelombangnya?

3. Apakah arah rambat gelombang tersebut searah dengan arah

getarnya? Mengapa?

▪ Kesimpulan

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..


▪ Judul : Gelombang stasioner

▪ Tujuan

Mengamati gelombang stationer (gelombang berdiri) pada seutas tali

▪ Alat dan bahan

1. Seutas kawat l dan beban yang dapat diubah-ubah massanya

2. Sebuah alat penggetar (vibrator) atau generator sinyal sebagai

sumber getar

3. Sebuah bangku yang dilengkapi dengan sebuah katrol.

▪ Langkah Percobaan

1. Siapkan seutas kawat yang panjangnya sekitar 2m. Ikatlah salah satu

ujungnya pada tiang. Tariklah salah satu ujungnya pada tiang.

Tariklah kawat tersebut sampai melewati katrol dan menjuntai ke

bawah. Ikatlah sebuah massa panggantung pada ujung kawat yang

menjuntai ke bawah (Perhatikan Gambar).

Unit Pembelajaran

Gelombang

109

2. Hubungkan penggetar ke generator sinyal

3. Mulailah dengan frekuensi getaran 1 Hz, dan secara perlahan naikkan

frekuensinya. Mula-mula penggetar menghasilkan getaran paksa

dalam kawat, dengan amplitudo yang kecil

4. Matikan penggetar, dan petiklah kawat di tengah-tengahnya sehingga

kawat bergetar pada frekuensi alami (f1). Frekuensi ini kira-kira lebih

besar dari 1 Hz atau 2 Hz.

5. Nyalakan kembali penggetar, dan secara perlahan-perlahan naikkan

frekuensinya sampai mencapai amplitudo sangat besar, dan terjadi

resonansi. Pada frekuensi f1 ini kita dapat melihat gelombang

stationer pada kawat

6. Secara perlahan, teruskan menaikkan frekuensi penggetar. Kawat

kembali bergetar dengan getaran paksa yang amplitudonya kecil,

makin lama makin besar, sampai mencapai suatu nilai frekuensi baru

f2 menghasilkan getaran dengan amplitudo besar (terjadi resonansi).

Pada frekuensi f2 ini, kita juga dapat melihat gelombang stationer pada

kawat. Demikian seterusnya, sehingga didapatkan frekuensi f3, dan f4

yang menghasilkan gelombang stationer.

▪ Pertanyaan

1. Pada gelombang stasioner terdapat titik-titik dengan amplitudo

maksimum disebut ....


110

2. Pada gelombang stationer terdapat titik-titik dengan amplitudo

minimum disebut ......

3. Apa yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini?

4. Jika tali digerakkan dengan frekuensi 8 Hz dan kecepatan perambatan

gelombang pada tali 2m/s, tentukan tempat terbentuknya simpul dan

perut dari ujung pemantulan.

5. Seutas dawai panjangnya 2 meter dan massanya 20 gram. Perambatan

gelombang transversal yang dihasilkannya memiliki kecepatan 50

m/s. Hitung tegangan dawai.

▪ Kesimpulan

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………..

C. Bahan Bacaan

1. Gelombang

Gelombang adalah suatu getaran yang merambat, dalam perambatannya

gelombang membawa energi (tenaga). Contohnya, ketika kita melempar batu

ke dalam genangan air yang tenang, gangguan yang kita berikan menyebabkan

partikel air bergetar atau berosilasi terhadap titik setimbangnya. Perambatan

getaran pada air menyebabkan adanya gelombang pada genangan air tadi.

Contoh lainnya, jika kita menggetarkan ujung tali yang terentang maka

gelombang akan merambat sepanjang tali tersebut. Gelombang tali dan air

adalah dua contoh umum gelombang yang mudah dilihat dalam kehidupan

sehari-hari.

Unit Pembelajaran

Gelombang

111

Gambar 4. Gelombang transversal pada tali Sumber: www.gambar.com

Gelombang kontinu atau periodik seperti Gambar 4 mempunyai sumber

berupa gangguan yang kontinu dan berosilasi, sumbernya adalah getaran atau

osilasi. Beberapa besaran penting yang digunakan dalam mendeskripsikan

gelombang sinusoidal seperti pada Gambar 4, antara lain:

- Amplitudo (A) yaitu simpangan terjauh yang dapat dilihat berupa

ketinggian maksimum puncak, atau kedalaman maksimum lembah.

- Panjang gelombang () yaitu jarak antara dua puncak berurutan atau jarak

dua titik yang fasenya sama.

- Frekuensi (f) adalah jumlah puncak atau siklus yang melewati satu titik per

satuan waktu.

- Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh dua puncak

berurutan atau waktu untuk menempuh satu gelombang.

- Kecepatan rambat gelombang (v) adalah kecepatan di mana puncak

gelombang (atau bagian lain dari gelombang) bergerak/bergeser setiap

satuan waktu, dirumuskan dalam:

v = = λ.f ………………. (1)

2. Jenis-jenis Gelombang

Berdasarkan ketergantungan terhadap medium perambatan, secara umum

gelombang dikelompokkan ke dalam dua golongan yaitu:

http://www.gambar.com/


112

1) Gelombang mekanik, yaitu gelombang yang membutuhkan medium

perambatan, contohnya: gelombang air, gelombang bunyi, gelombang

slinki, gelombang pada tali, dll.

2) Gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang tidak memerlukan

medium perambatan, contohnya: gelombang cahaya, cahaya sinar ultra

violet, infra merah, gelombang radar, gelombang radio, gelombang TV,

sinar X dan sinar gamma.

Sedangkan berdasarkan arah rambatan dan getarannya, gelombang

dikelompokkan atas:

1) Gelombang Transversal, yaitu gelombang yang arah rambatannya tegak

lurus dengan arah getarannya, Contohnya gelombang pada tali. Ketika kita

menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik turun

dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Perhatikan Gambar

5 di bawah ini.

Gambar 5. Gelombang transversal pada tali

Ketika kita menggerakan tali naik turun, tampak bahwa tali bergerak naik

turun dalam arah tegak lurus dengan arah gerak gelombang. Bentuk

gelombang transversal tampak seperti pada Gambar 6.

Unit Pembelajaran

Gelombang

113

Gambar 6. Bentuk gelombang Tranversal pada tali

2) Gelombang logitudinal

Gelombang longitudinal memiliki arah rambat yang sejajar dengan arah

getar, contohnya: gelombang longitudinal yang terbentuk pada pegas yang

terentang. Getaran merambat dengan cara pegas yang bergantian

menekan dan meregang seperti pada gambar 7.

Gambar 7. Gelombang Longitudinal pada slinki

Gambar 8. Panjang gelombang longitudinal


114

Pada Gambar 8, tampak bahwa arah getaran sejajar dengan arah rambatan

gelombang. Serangkaian rapatan dan regangan merambat sepanjang

pegas. Rapatan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling mendekat,

sedangkan regangan merupakan daerah di mana kumparan pegas saling

menjahui. Jika gelombang tranversal memiliki pola berupa puncak dan

lembah, maka gelombang longitudinal terdiri dari pola rapatan dan regangan.

Panjang gelombang adalah jarak antara rapatan yang berurutan atau regangan

yang berurutan. Yang dimaksudkan di sini adalah jarak dari dua titik yang

sama dan berurutan pada rapatan atau regangan.

3. Gelombang Berjalan dan Gelombang Stasioner

Jika ujung salah satu tali kita ikatkan pada beban yang tergantung pada pegas

vertikal, dan pegas kita getarkan naik turun sesaat, maka getaran pegas akan

merambat pada tali seperti ditunjukkan pada Gambar 5. Jika Anda mengamati

secara seksama, maka amplitudo (simpangan maksimum) dari gelombang

yang merambat pada tali selalu tetap (tidak berubah). Gelombang merambat

yang selalu memiliki amplitudo tetap digolongkan sebagai gelombang

berjalan. Sedangkan jika getaran diberikan terus menerus sementara ujung

tali diikatkan (diikat kaku atau longgar) pada suatu tiang, maka akan terjadi

gelombang pantul yang besarnya sama namun arahnya berlawanan.

Selanjutnya gelombang datang dan gelombang pantul ini akan saling berpadu

(interferensi)

(a) (b)

Gambar 9. Gelombang stasioner yang meramabat pada tali (a) sumber getar yang dihubungkan ke tali dan (b) pola gelombang datang yang berpadu

dengan gelombang pantul menghasilkan gelombang stasioner

Unit Pembelajaran

Gelombang

115

a. Persamaan Gelombang Berjalan

▪ Simpangan Gelombang (y)

Gelombang berjalan memiliki sifat pada setiap titik yang dilalui akan memiliki

amplitudo yang sama. Perhatikan gelombang berjalan dari sumber P ke

titik Q yang berjarak X pada Gambar 6. Bagaimana menentukan simpangan

pada titik P? Simpangan tersebut dapat ditentukan dari simpangan getarannya

dengan menggunakan waktu perjalanannya.

Gambar 10. Gelombang berjalan dari O ke P

Dari titik O merambat getaran yang amplitudonya A, periodenya T dan cepat

rambat getarannya v ke arah kanan. Bila titik O telah bergetar t detik,

simpangannya :

yp = A sin = A sin t = A sin (2π t/T) ……………… [2]

Dari O ke P yang jaraknya x getaran memerlukan v/x detik, jadi ketika O telah

bergetar t detik, titik P baru bergetar (t - x/v) detik. Simpangan Q saat itu :

𝒚𝑸 = 𝑨 𝒔𝒊𝒏 (𝟐𝝅

𝑻𝒕 −

𝟐𝝅

𝑻

𝒙

𝒗)

Jadi, persamaan gelombang berjalan adalah :

𝒚𝑸 = 𝑨 𝐬𝐢𝐧 𝟐𝝅 (𝒕

𝑻−

𝒙

)

y = A sin (⍵t ± kx) ………………… [3]

dengan :

A = Amplitudo gelombang (m), bernilai + jika getaran pertama ke atas

= panjang gelombang (m)


116

T = periode gelombang (s)

⍵= frekuensi sudut (rad/s)

k = 2/= bilangan gelombang, bernilai + jika rambatannya ke kiri

▪ Sudut Fase ( )

Sudut fase yaitu besarnya sudut yang ditempuh gelombang pada selang waktu

tertentu. Dari persamaan 8 terlihat sudut fasenya adalah:

𝜽 = 𝟐𝝅 (𝒕

𝑻−

𝒙

) = (𝝎𝒕 ± 𝒌𝒙) ………………..[4]

▪ Fase ( )

Fase gelombang dapat didefinisikan sebagai bagian atau tahapan gelombang.

Perhatikan persamaan 9. Dari persamaan itu, fase gelombang dapat diperoleh

dengan hubungan seperti berikut.

𝝋 =𝜽

𝟐𝝅= (

𝒕

𝑻−

𝒙

) ………………...[5]

dengan :

φ = fase gelombang

T = periode gelombang (s)

λ= panjang gelombang (m)

t = waktu perjalanan gelombang (s)

x = jarak titik dari sumber (m)

Perbedaan phase antara titik 1 dan 2 adalah :

∆𝝋 = 𝝋𝟐 − 𝝋𝟏 =∆𝒙

………………..[6]

dengan :

φ = beda fase

Φ1 = fase gelombang titik pertama

Φ2 = fase gelombang titik kedua

x = jarak antara kedua titik yang ditinjau (m)

= panjang gelombang (m)

Unit Pembelajaran

Gelombang

117

Dua gelombang dapat memiliki fase yang sama bila beda fasenya memenuhi,

= 0, 2π, 4π, dst.

Dua gelombang yang berlawanan fase apabila beda fasenya memenuhi,

= π, 3 π, 5 π ....

b. Persamaan Gelombang Stasioner

Apa yang terjadi jika ada dua gelombang berjalan dengan frekuensi dan

amplitudo sama tetapi arah berbeda bergabung menjadi satu? Hasil gabungan

itulah yang dapat membentuk gelombang baru. Gelombang baru ini akan

memiliki amplitudo yang berubah-ubah tergantung pada posisinya dan

dinamakan gelombang stasioner. Bentuk gelombangnya dapat Anda lihat

seperti Gambar 11 dan 12. Pada proses pantulan gelombang, terjadi

gelombang pantul yang mempunyai amplitudo dan frekuensi yang sama

dengan gelombang datangnya, hanya saja arah rambatannya yang

berlawanan. Hasil interferensi (perpaduan) dari kedua gelombang tersebut

disebut Gelombang Stasioner atau Gelombang Diam. Gelombang stasioner

dapat dibentuk dari pemantulan suatu gelombang. Contohnya pada

gelombang tali. Tali dapat digetarkan di salah satu ujungnya dan ujung lain

diletakkan pada pemantul. Berdasarkan ujung pemantulnya dapat dibagi dua

yaitu ujung terikat dan ujung bebas. Gelombang stasioner adalah gelombang

hasil superposisi dua gelombang berjalan yang : amplitudo sama, frekuensi

sama dan arah berlawanan.


118

Gambar 11. Gelombang Stasioner ujung bebas

Gelombang datang dan gelombang pantul di ujung bebas adalah 0, jadi x= 0.

Ini berarti bahwa fase gelombang datang sama dengan fase gelombang pantul.

Perhatikan Gambar 11gelombang datang dan gelombang pantul di ujung

bebas adalah 0, jadi 𝞱= 0. Ini berarti bahwa fase gelombang datang sama

dengan fase gelombang pantul. Perhatikan Gambar 12:

Gambar 12. Fase Gelombang

Pemantulan pada ujung bebas menghasilkan pulsa pantul sefase dengan pulsa

datangnya. Dengan demikian jika gelombang datang yang merambat ke kanan

dapat dinyatakan dengan y1 = A sin (kx - ⍵t), maka gelombang pantul yang

merambat ke kiri tetapi sefase dinyatakan dengan :

y2 = A sin (-kx - ⍵ t)

Sefase ....pemantulan terhadap x = 0

Dengan menggunakan sifat trigonometri sin (-α) = -sin α, dapat ditulis:

Unit Pembelajaran

Gelombang

119

𝑦2= -A sin (kx - ⍵t)

Hasil superposisi gelombang datang, y1, dan gelombang pantul, y2,

menghasilkan gelombang stasioner, y, dengan persamaan:

y = y1 + y2

= A sin (kx - ⍵t) - A sin (kx + ⍵t)

y = A [sin (kx - ⍵t) - sin (kx + ⍵t)]……………[7]

mengingat sin A sin B = 2 cos

maka

y = A 2 cos

atau

y = 2 A cos kx sin ⍵.t .................../.................................................

y = As sin ⍵t ......................................................

As = 2 A cos kx .......................................................

Letak simpul dan letak perut

gelombang datang dan gelombang pantul di ujung bebas adalah 0, jadi x = 0.

Ini berarti bahwa fase gelombang datang sama dengan fase gelombang pantul.

Perhatikan Gambar 1.11

Gelombang stasioner ujung tetap

Di titik pantul yang tetap gelombang datang dan gelombang pantul berselisih

fase 1/2 atau gelombang pantul berlawanan dengan phase gelombang datang

φ = 1/2. Perhatikan gambar 1.12.


120

Gambar 13.Gelombang stasioner ujung terikat

Ketika Anda mengirim pulsa transversal dari O ke ujung tetap B, maka

setibanya pulsa di ujung tetap B, pulsa akan dipantulkan dan dibalik (Gambar

1.13). Hal yang sama terjadi jika Anda mengirim gelombang harmonik dari O

ke ujung tetap B. Anda telah mengetahui bahwa gelombang datang yang

merambat ke kanan dapat dinyatakan oleh y1= A sin (kx -⍵t). Sedangkan

gelombang pantul yang merambat ke kiri dan dibalik (berlawanan fase) dapat

dinyatakan dengan:

𝑦2= − 𝐴 𝑠𝑖𝑛 (−𝑘𝑥 − 𝜔𝑡) ↔ 𝑦2 = −𝐴 sin (𝑘 𝑥 + 𝜔 𝑡) …………[8]

Hasil superposisi antara gelombang datang, y1, dan gelombang datang

y2 menghasilkan gelombang stasioner. Pola gelombang stasioner addalah

adanya simpul-simpul dan perut - perut pada titik-titik tertentu.

Bagaimanakah persamaan simpangan pada titik sembarang P yang terletak

sejauh x dari titik tetap B (lihat gambar 1.13a)? Pada titik P, gelombang datang

y, bertindihan dengan gelombang pantul y2.. Sesuai dengan prinsip

superposisi, simpangan titik sembarang P, diberi notasi y, adalah resultan dari

y1 dan yx.

y = y1 + y2 = A sin (kx - ⍵t) + A sin (kx + ⍵t)

y = A[ sin (kx - ⍵t) + A sin (kx +⍵t)]

Mengingat

Unit Pembelajaran

Gelombang

121

sin A + sin B = 2 sin

(A + B) cos

( A - B), maka

y = A x 2 sin

(kx - ⍵t) + kx + ⍵t ) cos

[ (kx - ⍵t) - ( kx + ⍵t )]

y = 2 A sin kx cos ⍵t …………………[9]

Atau y = As cos ⍵t

Dengan As = 2 A sin kx

Keterangan:

y = simpangan partikel pada gelombang stasioner oleh ujung tetap;

A = amplitudo gelombang berjalan;

As= amplitude gelombang stasioner;

x = jarak partikel dari ujung tetap.

Letak perut dan simpul gelombang stasioner

Perhatikan Gambar 1.14. Di ujung tetap B(x = 0), partikel tidak dapat bergerak

sehingga di ujung tetap selalu menjadi simbul.


122

Gambar 14. Letak simpul dan perut dari ujung tetap

Jadi, simbul ke satu terjadi di x = 0. Karena jarak antara dua simpul yang

berdekatan adalah

maka letak simpul ke-1, ke-2, ke-3, dan seterusnya adalah:

Atau

Dengan 2 n menunjukkan bilangan genap.

Perhatikan gambar 1.14. perut ke-1 terjadi di

atau

Dengan (2n + 1) menunjukkan bilangan ganjil.

Rumus letak simpul dan perut untuk gelombang stasioner pada ujung

tetap

Letak simpul

𝑥𝑛+1 = 2𝑛 𝑥 𝜆

4 ; 𝑛 = 0,1,2,3 … ……………….[10]

Unit Pembelajaran

Gelombang

123

letak simpul dari ujung tetap merupakan kelipatan genap dari seperempat

panjang gelombang.

Letak perut

𝑥𝑛+1 = 2𝑛 𝑥 𝜆

4 ; 𝑛 = 0,1,2,3 … …………[11]

letak perut dari ujung tetap merupakan kelipatan ganjil dari seperempat

panjang gelombang

4. Hukum MELDE

Hukum Melde mempelajari tentang besaran-besaran yang mempengaruhi

cepat rambat gelombang transversal pada tali. Melalui percobaannya (lakukan

kegiatan 1.1), Melde menemukan bahwa cepat rambat gelombang pada dawai

sebanding dengan akar gaya tegangan tali dan berbanding terbalik dengan

akar massa persatuan panjang dawai.

Percobaan Melde digunakan untuk menyelidiki cepat rambat gelombang

transversal dalam dawai. Perhatikan gambar di bawah ini.

Gambar 15. percobaan Melde

Pada salah satu ujung tangkai garpu tala diikatkan erat-erat sehelai kawat

halus lagi kuat. kawat halus tersebut ditumpu pada sebuah katrol dan ujung

kawat diberi beban, misalnya sebesar g gram. Garpu tala digetarkan dengan

elektromagnet secara terus menerus, hingga amplitudo yang ditimbulkan oleh

garpu tala konstan.


124

Untuk menggetarkan ujung kawat A dapat pula dipakai alat vibrator. Dalam

kawat akan terbentuk pola gelombang stasioner. Jika diamati akan terlihat

adanya simpul dan perut di antara simpul-silpul tersebut. Diantara simpul-

simpul itu antara lain adalah A dan K, yaitu ujung-ujung kawat tersebut, ujung

A pada garpu tala dan simpul K pada bagian yang ditumpu oleh katrol.

Cepat rambat gelombang dalam tali, kawat, dawai berbanding senilai dengan

akar gaya tegangan kawat, tali dawai tersebut, dari percobaan ini didapat :

(1). Cepat rambat gelombang berbanding balik nilai akar kuadrat massa

kawat, asalkan panjangnya tetap.

(2). Untuk massa kawat yang tetap, maka cepat rambat gelombang berbanding

senilai dengan akar kuadrat panjang kawat.

(3) Cepat rambat gelombang dalam kawat berbanding terbalik nilai dengan

akar massa persatuan panjang kawat.

Jika massa persatuan panjang kawat ini dimisalkan atau dilambangkan dengan µ , maka pernyataan (1) sampai dengan (3) di atas dapat dirumuskan menjadi :

𝑣 = 𝑘 √𝐹

𝜇 …………………[12]

Dengan:

v = cepat rambat gelombang dalam kawat (tali, dawai)

F = gaya tegangan kawat

m = massa persatuan panjang kawat

k = faktor pembanding, yang dalam SI harga k = 1.

5. Sifat sifat gelombang

Unit Pembelajaran

Gelombang

125

a. Dispersi Gelombang

Ketika Anda menyentakkan ujung tali naik-turun (setengah getaran), sebuah

pulsa transversal merambat melalui tali (tali sebagai medium). Sesungguhnya

bentuk pulsa berubah ketika pulsa merambat sepanjang tali, pulsa tersebar

atau mengalami dispersi (perhatikan Gambar 1.16). Jadi, dispersi gelombang

adalah perubahan bentuk gelombang ketika gelombang merambat suatu

medium.

Gambar 16. Dalam suatu medium dispersi, bentuk gelombang

berubah begitu gelombang merambat

Kebanyakan medium nyata di mana gelombang merambat dapat kita dekati

sebagai medium non dispersi. Dalam medium non dispersi, gelombang dapat

mempertahankan bentuknya. Sebagai contoh medium non dispersi adalah

udara sebagai medium perambatan dari gelombang bunyi..

Gelombang-gelombang cahaya dalam vakum adalah nondispersi secara

sempurna. Untuk cahaya putih (polikromatik) yang dilewatkan pada prisma

kaca mengalami dispersi sehngga membentuk spektrum warna-warna

pelangi. Apakah yang bertanggungjawab terhadap dispersi gelombang cahaya

ini? Tentu saja dispersi gelombang terjadi dalam prisma kaca karena kaca

termasuk medium dispersi untuk gelombang cahaya.


126

b. Pemantulan gelombang lingkaran oleh bidang datar

Bagaimanakah jika yang mengenai bidang datar adalah muka gelombang

lingkaran? Gambar 17 menunjukkan pemantulan gelombang lingkaran

sewaktu mengenai batang datar yang merintanginya. Gambar 17b adalah

adalah analisis dari Gambar 17.

Sumber gelombang datang adalah titik O. Dengan menggunakan hukum

pemantulan, yaitu sudut datang = sudut pantul, kita peroleh

bayangan O adalah I. Titik I merupakan sumber gelombang pantul sehingga

muka gelombang pantul adalah lingkaran-lingkaran yang berpusat di I, seperti

ditunjukkan pada gambar 17.

Gambar 17. Pemantulan gelombang Lingkaran oleh bidang datar sumber:slideshare.net

c. interferensi gelombang

Ketika sebuah gelombang menumbuk sebuah penghalang atau sampai di

ujung medium yang dirambati, paling tidak sebagian dari gelombang tersebut

akan terpantulkan, seperti gelombang air yang terpantul dari batu karang atau

sisi kolam, juga mendengarkan teriakan yang dipantulkan dari tebing yang

jauh yang disebut “gema”. Ketika suatu gelombang mencapai dinding, tidak

semua energi dipantulkan. Sebagian dari energi tersebut diserap oleh dinding.

Unit Pembelajaran

Gelombang

127

Sebagian dari energi yang diserap diubah menjadi energi panas dan sebagian

terus merambat melalui materi dinding. Untuk pantulan gelombang bidang

dua atau tiga dimensi seperti pada Gambar 1.8. Sudut yang dibuat gelombang

datang terhadap permukaan pantulan sama dengan sudut yang dibuat oleh

gelombang pantulan. Ini merupakan hukum pantulan: sudut pantulan sama

dengan sudut datang. “Sudut datang” didefinisikan sebagai sudut yang dibuat

sinar datang terhadap garis tegak lurus terhadap permukaan pantulan (atau

yang dibuat muka gelombang dengan tangen permukaan), dan “sudut pantul”

adalah sudut yang sama tetapi untuk gelombang pantulan.

Gambar 18. Hukum Pemantulan

Interferensi terjadi ketika dua gelombang merambat pada bagian yang

sama dalam ruang pada saat yang sama.

Gambar 19. Dua Pulsa Gelombang Saling Melewati.

Apabila Mereka Bergabung Terjadi Interferensi (a) Destruktif dan (b) Konstruktif


128

Gambar 19 memperlihatkan dua pulsa gelombang yang merambat pada

tali saling mendekati, pada bagian (a) kedua pulsa mempunyai amplitude

yang sama tetapi satu merupakan puncak dan yang lain lembah, bagian

(b) keduanya merupakan puncak. Pada saat pulsa tepat bertemu dan

saling melewati, pada saat pulsa bersatu simpangan resultan merupakan

jumlah aljabar dari simpangan mereka secara terpisah (puncak dianggap

positif dan lembah dianggap negatif). Hal ini disebut prinsip

superposisi. Bila kedua gelombang berlawanan ketika saling melewati

dan hasilnya disebut interferensi destruktif. Bila simpangan resultan

lebih besar dari pulsa masing-masing disebut interferensi konstruktif.

Ketika dua batu dilemparkan ke dalam kolam secara bersamaan, kedua

gelombang lingkaran saling berinterferensi seperti pada Gambar 20.

Pada beberapa bagian mereka bertemu, puncak dari satu gelombang

berulangulang bertemu dengan puncak dari gelombang yang lain (dan

lembah bertemu lembah) ini merupakan interferensi konstruktif dan air

secara kontinu berosilasi ke atas dan ke bawah dengan amplitudo yang

lebih besar daripada masing-masing gelombang jika terpisah. Pada

tempat yang lainnya, interferensi destruktif terjadi ketika air sebenarnya

tidak bergerak ke atas ke bawah sama sekali sepanjang waktu,

Gambar 20. Interferensi Gelombang Air

Unit Pembelajaran

Gelombang

129

Gambar 211. Interferensi Konstruktif dan destruktif

d. Pembiasan dan difraksi

Gambar 22. Pembiasan

Ketika gelombang mengenai perbatasan, sebagian energi dipantulkan dan

sebagian diteruskan atau diserap. Ketika gelombang merambat pada satu

medium menyeberangi perbatasan ke medium dimana kecepatannya berbeda,

gelombang yang ditransmisikan bisa merambat dengan arah yang berbeda

dari gelombang datang seperti yang ditunjukkan Gambar 22. Gelombang

Melewati Sebuah Perbatasan

Fenomena ini dikenal sebagai pembiasan. Pada Gambar 22 kecepatan

gelombang pada medium 2 lebih kecil daripada medium 1. Pada kasus ini arah

gelombang membelok sehingga ia merambat lebih hampir tegak lurus


130

terhadap batas. Jadi, sudut pembiasan lebih kecil dari sudut datang. Hukum

Pembiasan :

…………………[13]

Gelombang-gelombang menyebar sewaktu merambat dan ketika menemukan

penghalang, gelombang ini berbelok mengitarinya dan memasuki daerah

berikutnya seperti pada Gambar 23 untuk gelombang air. Fenomena ini

disebut dengan difraksi.

Gambar 23.Gelombang Difraksi

Besarnya difraksi bergantung pada panjang gelombang dan ukuran

penghalang. Sebagai aturan praktis, hanya jika panjang gelombang lebih kecil

dari ukuran benda, akan ada daerah bayangan yang cukup besar. Penting

untuk dicatat bahwa aturan ini berlaku untuk pantulan dari penghalang.

Gelombang dapat berbelok mengitari penghalang dan dengan demikian

membawa energi ke daerah di belakang penghambat tersebut

Unit Pembelajaran

Gelombang

131

PENGEMBANGAN PENILAIAN

Bagian ini memuat contoh soal-soal topik Gelombang yang muncul di UN tiga

tahun terakhir dan kurang berhasil dijawab oleh peserta didik. Selain itu,

bagian ini memuat pembahasan tentang cara mengembangkan soal HOTS yang

disajikan dalam bentuk pemodelan, sehingga dapat dijadikan acuan oleh

saudara ketika mengembangkan soal topik ini. Saudara perlu mencermati

dengan baik bagian ini, sehingga saudara dapat terampil mengembangkan soal

yang mengacu pada indikator pencapaian kompetensi yang termasuk HOTS

A. Pembahasan Soal-soal

1. Soal UN Tahun 2016

1. Seutas senar yang panjangnya 2 m diikat salah satu ujungnya dan ujung yang

lainnya digetarkan dengan vibrator sehingga terbentuk 5 simpul gelombang

stasioner. Letak perut kedua dari ujung pantul adalah ....

A. 1/4 meter

B. 3/4 meter

C. 1 meter

D. 3/2 meter

E. 7/4 meter

Pembahasan

Soal di atas dapat digambarkan sebagai berikut.


132

Berdasarkan gambar di atas, sepanjang 2 m terbentuk 2 gelombang.

2λ = 2 m

λ = 1 m

Letak perut kedua dari ujung pantul adalah x. Pada gambar di atas, nilai x

adalah 3

4 𝜆

x = 3

4 𝜆

= 3

4 𝜆 × 1 m

= 3

4 𝜆 m

Jadi, letak perut kedua dari ujung pantul adalah 3/4 meter (B).

2. Persamaan gelombang berjalan:

y = 2 sin 2π(4t − 2x) meter

dengan t dalam sekon dan x dalam meter.

1. Amplitudo gelombang 20 m.

2. Panjang gelombang 5 m.

3. Frekuensi gelombang 4 Hz.

4. Cepat rambat gelombang 2 m.s−1.

Dua pernyataan di atas yang benar adalah ....

Unit Pembelajaran

Gelombang

133

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Pembahasan :

Kita ubah dulu persamaan gelombang berjalan di atas ke dalam bentuk umum.

y = 2 sin 2π(4t − 2x)

= 2 sin (8πt − 4πx)

Bandingkan bentuk persamaan yang terakhir dengan bentuk baku berikut ini:

y = A sin (ωt − kx)

Dengan membandingkan bentuk bakunya diperoleh:

A = 2 m

ω = 8π

k = 4π


1. Sebuah gelombang berjalan dari titik A menuju titik B yang dinyatakan

dengan persamaan y = 10 sin 2π(t − x/100), y dalam cm dan t dalam s. Jarak

titik A ke B sejauh 150 cm dan A telah bergetar 2 sekon, maka simpangan di

titik B adalah ….

A. 0 cm

B. 5 cm

C. 10 cm

D. 15 cm

E. 20 cm

Pembahasan :

Diketahui:


134

x = 150 cm

t = 2 s

Substitusikan nilai x dan t pada persamaan gelombang.

y = 10 sin 2π(t − x/100)

= 10 sin 2π(2 − 150/100)

= 10 sin π

= 10 sin 180°

= 0

Jadi, simpangan di titik B adalah nol (A).

2. Persamaan gelombang stasioner pada dawai gitar y = 40 sin(20πx)

cos(60πt), dengan xdan y dalam meter dan t dalam sekon. Dari persamaan

tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul berjarak ….

A. 2 cm; 6 cm; dan 10 cm

B. 2,5 cm; 7,5 cm; dan 12,5 cm

C. 3 cm; 9 cm; dan 15 cm

D. 7 cm; 21 cm; dan 35 cm

E. 10 cm; 30 cm; dan 50 cm

Pembahasan :

Gelombang stasioner pada dawai dengan persamaan y = 40 sin(20πx)

cos(60πt) merupakan gelombang stasioner ujung terikat. Gelombangnya

merupakan fungsi kosinus dengan amplitudo 40 sin(20πx).

Mari kita bandingkan dengan bentuk baku dari persamaan gelombang

stasioner ujung terikat.

y = 40 sin(20πx) cos(60πt)

y = 2A sin kx cos ωt [bentuk baku]

Berdasarkan bentuk baku di atas, diperoleh:

Unit Pembelajaran

Gelombang

135

k = 20π

2𝜋

𝜆 = 20 𝜋

λ = 0,1 m

= 10 cm

Sekarang perhatikan letak perut pada grafik gelombang stasioner ujung

terikat berikut ini!

Berdasarkan grafik di atas tampak bahwa letak perut pertama, kedua, dan

ketiga berturut-turut adalah:

1

4𝜆 ;

3

4 𝜆 ;

5

4 𝜆

Dengan λ = 10 cm, diperoleh:

= 1

4 10 ;

3

4 10 ;

5

4 10

= 2,5; 7,5; 12,5

Jadi, letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul adalah 2,5 cm; 7,5

cm; dan 12,5 cm (B).


Perhatikan gambar gelombang sinusoidal berikut!


136

Jika panjang gelombang sinusoidal di atas adalah 80 cm maka titik yang

memiliki beda fase 3/4 adalah ….

A. P dengan Q

B. P dengan R

C. P dengan S

D. Q dengan S

E. R dengan S

Pembahasan

Perhatikan gambar berikut ini!

Berdasarkan grafik sinusoidal di atas, yang mempunyai beda fase 3/4 adalah

P-Q dan Q-R.

Jadi, sesuai opsi jawaban yang ada, titik yang memiliki beda fase 3/4 adalah

titik P dengan Q (A).

Unit Pembelajaran

Gelombang

137

B. Mengembangkan Soal HOTS

No. Kompetensi Dasar

Lingkup Materi

Materi Indikator Soal

Nomor Soal

Level Bentuk Soal

1 2 3 4 5 6 7 8

1 menganalisis besaran besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata,

Gelombang berjalan dan gelombang stasioner

gelombang stasioner

Menentukan Letak perut pada tali ujung terikat, jika diketahui panjang tali dan jumlah gelombang penuh

1 L2 PG

2 menganalisis karakteristik gelombang mekanik


Gelombang berjalan

Menentukan Amplitudo dan cepat rambat gelombang pada benda yang bergerak naik turun dengan diberikan jarak puncak dan dasar gelombang, dan titik tertinggi dan terendah dari gerakan benda

2 L3 PG

menganalisis besaran besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata


Gelombang berjalan

Diberikan sebuah gambar gelombang peserta didik dapat menentukan persamaan simpangan gelombang,

3 L3 PG


138


KARTU SOAL



Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Mata Pelajaran : Fisika Nama Penyusun : Ratu Ismira Fathiyah

KOMPETENSI

DASAR Buku Sumber :

Pengetahuan/

Pemahaman

Aplikasi Penalaran

menganalisis besaran besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata,

Nomor

Soal

1

RUMUSAN BUTIR SOAL

1. Seutas tali panjangnya 3 m, salah satu ujungnya

diikat dan ujung yang lain digetarkan terus menerus

sehingga membentuk gelombang stasioner. Pada tali

terbentuk 3 gelombang penuh. Bila diukur dari

ujung terikat, maka perut ketiga terletak pada jarak

....

A. 1 m

B. 1,25 m

C. 1,5 m

D. 2,25 m

E. 2,5 m

LINGKUP MATERI


MATERI

Gelombang Stasioner

Kunci

Jawaban

B

INDIKATOR SOAL

Menentukan Letak perut pada tali ujung terikat, jika diketahui panjang tali dan jumlah gelombang penuh

√

Unit Pembelajaran

Gelombang

139


KARTU SOAL





KOMPETENSI

DASAR Buku Sumber :

Pengetahuan/

Pemahaman Aplikasi Penalaran

menganalisis karakteristik gelombang mekanik

Nomor

Soal

2

RUMUSAN BUTIR SOAL

2. Sebuah gabus mengapung dalam sebuah tangki riak.

Ketika pembangkit gelombang dikerjakan pada 10 Hz,

gabus bergerak naik turun sementara gelombang

merambat melalui air. Jika jarak antara titik tertinggi

dan titik terendah gerakan gabus 5 mm dan jarak

antara puncak dan dasar gelombang berdekatan

diperoleh 1,5 m, maka amplitudo dan cepat rambat

gelombang adalah ....

A. 1,5 m dan 50 m/s

B. 10 m dan 15 m/s

C. 15 m dan 15 m/s

D. 5 mm dan 30 m/s

E. 2.5 mm dan 30 m/s

LINGKUP

MATERI


MATERI

Gelombang berjalan

Kunci

Jawaban

E

INDIKATOR SOAL Menentukan Amplitudo dan cepat rambat gelombang pada benda yang bergerak naik turun dengan diberikan jarak puncak dan dasar gelombang, dan titik tertinggi dan terendah dari gerakan benda

√


140

6 cm

6 cm

A B

3 cm


KARTU SOAL





KOMPETENSI

DASAR Buku Sumber :

Pengetahuan/

Pemahaman

Aplikasi Penalaran

menganalisis besaran besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata,

Nomor

Soal

3

RUMUSAN BUTIR SOAL

3. Suatu gelombang berjalan merambat melalui pada tali

dengan data seperti pada gambar di bawah

Jika jarak dari titik A ke titik B ditempuh dalam waktu 6

sekon, maka persamaan gelombangnya adalah ....

A. y = 0,06 sin (0,5t – x ) m

B. y = 0,06 sin (0,5t – 2 x ) m

C. y = 0,06 sin 2 (0,5t + x) m

D. y = 0,06 sin 2 (0,5t – 2 x) m

E. y = 0,06 sin 2 (0,25t + 0,5 x) m

LINGKUP MATERI


MATERI

Gelombang berjalan

Kunci

Jawaban

E

INDIKATOR SOAL tentukan persamaan simpangan gelombangnya Diberikan sebuah gambar gelombang

√

Unit Pembelajaran

Gelombang

141

C. Refleksi Pembelajaran

Pada bagian ini Saudara akan melaksanakan refleksi dalam proses

pembelajaran materi gelombang. Refleksi pembelajaran dilakukan dengan

melihat kesesuaian antara proses pembelajaran, peserta didik, penilaian, dan

ketercapaian KD.

1. Apakah kegiatan membuka pelajaran dapat mengarahkan dan

mempersiapkan peserta didik mengikuti pelajaran dengan baik ?

2. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap materi/bahan ajar yang disajikan

sesuai dengan yang diharapkan? (Apakah materi terlalu tinggi, terlalu

rendah, atau sudah sesuai dengan kemampuan awal peserta didik?)

3. Bagaimana respons Saudara terhadap media pembelajaran yang

digunakan? (Apakah media sesuai dan mempermudah peserta didik

menguasai kompetensi/materi yang diajarkan?)

4. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap aktivitas pembelajaran yang telah

dirancang ?

5. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap pendekatan, model pembelajaran,

metode, dan teknik pembelajaran yang digunakan ?

6. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap teknik pengelolaan kelas yang

akan dilakukan (perlakuan guru terhadap peserta didik dalam mengatasi

masalah dan memotivasi peserta didik)?

7. Apakah Saudara dapat menangkap penjelasan/instruksi yang diberikan

pada bagian aktivitas pembelajaran ?


142

8. Bagaimanakah tanggapan Saudara terhadap latihan atau penilaian yang

dikembangkan ?

9. Apakah Saudara telah mencapai penguasaaan kemampuan pembelajaran

yang telah dikembangkan ?

10. Apakah kegiatan menutup pelajaran yang dikembangkan dapat

meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap meteri pelajaran?

11. Apakah Aktivitas pembelajaran yang dirancang dapat mencapai

kompetensi dasar (KD) pada meteri terpilih sebagaimana mestinya? (Jika

tidak seluruhnya, apakah Saudara akan melakukan penyesuaian aktivitas

pembelajaran pembelajaran dalam rencana pembelajaran?)

12. Apakah kelemahan-kelemahan Saudara dalam melaksanakan aktivitas

pembelajaran yang telah dirancang?

13. Apakah kekuatan Saudara atau hal-hal baik yang telah saudara capai

dalam mempelajari aktivitas pembelajaran ?

Unit Pembelajaran

Gelombang

143

KESIMPULAN

Unit ini dikembangkan berdasarkan pasangan KD 3.8. menganalisis

karakteristik gelombang mekanik dan 4.8 melakukan percobaan tentang salah

satu karakteristik gelombang mekanik 3.9 menganalisis besaran besaran fisis

gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata 4.9.

melakukan percobaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner beserta

berikut presentasi hasilnya berikut presentasi hasil percobaan serta makna

fisisnya di kelas X. Berdasarkan KD pengetahuan dapat diketahui bahwa

indikator yang dikembangkan perlu mancapai level analisis (C4). Artinya, KD

ini sudah menuntut Saudara melatihkan kemampuan berpikir tingkat tinggi

kepada peserta didik. Adapun KD keterampilan menuntut Saudara

memfasilitasi peserta didik berkreasi. Hal ini berarti Saudara perlu

memberikan ruang dan waktu kepada untuk mengembangkan kreativitasnya

Dikuasainya keterampilan berpikir tingkat tinggi oleh peserta didik

memerlukan proses pembelajaran yang relevan. Oleh karena itu, aktivitas

pembelajaran di subtopik hubungan gaya dan getaran dalam kehidupan

sehari-hari menggunakan model discovery learning, model Problem Based

Learning dan pembelajaran saintifik, dengan metode praktik dan diskusi

melalui tiga kali pertemuan. Seperti telah diketahui, kedua model

pembelajaran ini merupakan model yang dapat membekalkan kemampuan

berpikir tingkat tinggi kepada peserta didik. Ketika implementasi,

pembelajaran juga dipandu dengan menggunakan LKPD yang dirancang

untuk memudahkan penguasaan konsep sesuai tingkat kognitifnya dan

penguasaan keterampilan yang mengedepankan konstruktivisme. Artinya,

peserta didik memperoleh konsep dengan merumuskannya terlebih dahulu.

Adapun konten yang dikembangkan pada subtopik gelombang mekanik,

gelombang berjalan dan gelombang stasioner dalam kehidupan sehari hari..

Subtopik ini merupakan konten yang kaya akan pengetahuan kontekstual bagi

peserta didik. Artinya, guru dapat mendorong serta memfasilitasi peserta

didik untuk menemukan fenomena di kehidupan sehari-hari yang berkaitan


144

subtopik ini. Sebagai contoh aplikasi dunia nyata, Saudara dapat menyajikan

fenomena kontekstual melalui penyajian berita yang terdapat di media

informasi digital

KD pengetahuan yang kompetensinya menuntut peserta didik untuk

menganalisis sudah menunjukkan level analisis (C4). Artinya, KD ini sudah



peserta didik berkreasi dengan membuat tulisan. Hal ini berarti Saudara perlu

memberikan ruang dan waktu kepada untuk mengembangkan kreativitas

Topik gelombang mekanik berisi sajian materi yang kontekstual. Dalam hal ini

dicontohkan dengan keberadaan ombak laut , jembatan .Keberadaan muatan

konteks yang erat dengan kehidupan sehari-hari dapat memotivasi guru dan

peserta didik untuk belajar dan cepat memahami.

Pembelajaran di awal sangat menekankan kontekstualitas, berangkat dari

diskusi interaktif hubungan gaya dengan getaran , Peserta didik diarahkan

untuk menemukan permasalahan dari lingkungan terdekat mereka lalu

dibimbing untuk .dipecahkan melalui serangkaian kegiatan pembelajaran

model problem-based learning.

Sub unit ini dilaksanakan dalam 4 kali pertemuan yang masing-masing

pertemuan terdiri dari 2 aktivitas yang bersifat berpusat kepada peserta didik.

Model Problem-based learning yang digunakan memfasilitasi peserta didik

untuk mengembangkan keterampilan saintifik dan mendorong berpikir

tingkat tinggi dalam rangka memecahkan masalah (problem solving).

Di sub unit ini disediakan soal-soal UN terkait gelombang mekanik yang

muncul di ujian nasional tahun 2016 dan 2017 dan 2018. Disediakan pula

pembahasan soalnya sehingga memudahkan guru dan peserta didik untuk

memahami pemecahan soal tersebut dan memprediksi jenis soal yang rutin

muncul di UN. Soal sudah terkategori HOTS tapi model soal serupa setiap

tahunnya, maka guru perlu melatihkan peserta didik memahami secara

mendalam topik hubungan gaya dan getaran dalam kehidupan sehari hari,

soal HOTS yang berbeda dari soal yang pernah muncul di UN.

Unit Pembelajaran

Gelombang

145

UMPAN BALIK

Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap unit ini, Saudara perlu

mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen

ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.

Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.

Lembar Persepsi Pemahaman Unit

NO Aspek Kriteria

1 2 3 4

1 Memahami indikator yang telah

dikembangkan berdasarkan

Kompetensi Dasar

2 Mampu menghubungkan konten

dengan fenomena kehidupan

sehari-hari

3 Merasa bahwa tahapan aktivitas

pembelajaran dapat

mengembangkan HOTS peserta

didik

4 Memahami tahapan aktivitas yang

disajikan dengan baik


146

5 Mampu dengan baik

mengaplikasikan aktivitas

pembelajaran di dalam kelas

6 Memahami dengan baik Lembar

Kerja peserta didik yang

dikembangkan

7 Mampu melaksanakan dengan

baik Lembar Kerja peserta didik

yang dikembangkan

8 Memahami Konten secara

menyuluh dengan baik

9 Memahami prosedur penyusunan

soal HOTS dengan baik

10 Mampu membahas soal HOTS

yang disajikan dengan tepat

Jumlah

Jumlah Total

Keterangan

1 = tidak menguasai

2 = cukup menguasai

3 = menguasai

4 = sangat menguasai

Pedoman Penskoran

Skor =𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙

40 X 100

Unit Pembelajaran

Gelombang

147

.

Skor Umpan Balik

<70 Masih banyak yang belum dipahami, di antara konten, cara

membelajarkannya, mengembangkan penilian dan melaksanakan

penilaian berorientasi HOTS. Saudara membaca ulang unit ini dan

mendiskusikannya dengan dengan fasilitator di MGMP sampai

anda memahaminya

70 - 79 Masih ada yang belum dipahami dengan baik, di antara konten,

cara membelajarkan, mengembangkan penilaian dan

melaksanakan penilaian berorientasi HOTS. Saudara perlu

mendiskusikan bagian yang belum dipahami dengan fasilitator

atau teman lain di MGMP

80 - 89 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan

penilaian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS dengan

baik

≥ 90 Memahami konten, cara membelajarkan, mengembangkan

penilian dan melaksanakan penilaian berorientasi HOTS dengan

sangat baik. Saudara dapat menjadi fasilitator bagi teman-teman

lain di MGMP untuk membelajarkan unit ini.



151

PENUTUP

Unit-unit pembelajaran yang telah dikembangkan diharapakan dapat menjadi

referensi Saudara dalam mengembangkan pembelajaran dan penilaian yang

berorientasi Higher Order Thinking Skills/HOTS yang terintegrasi dengan 5

(lima) unsur utama Penguatan Pendidikan Karakter (PPK) dan literasi dalam

rangka mencapai kecakapan Abad ke-21. Selanjutnya, saudara dapat

menerapkan desain pembelajaran yang telah disusun kepada peserta didik di

kelas masing-masing.

Saudara perlu memahami unit-unit dengan baik. Oleh karena itu, unit-unit

perlu dipelajari dan dikaji lebih lanjut oleh Saudara bersama rekan sejawat

guru Fisika lainnya dalam Program Peningkatan Kompetensi Pembelajaran

(PKP) di MGMP masing-masing. Kajian semua komponen unit pembelajaran

yang disajikan perlu dilakukan, sehingga dapat Saudara mendapatkan

gambaran teknis mengenai cara mengimplementasikan di kelas. Selain itu,

diharapkan dapat mengantisipasi kesulitan-kesulitan yang mungkin akan

dihadapi.

Aktivitas pembelajaran yang disajikan dalam setiap unit merupakan gambaran

umum skenario pembelajaran untuk mencapai masing-masing KD sesuai

dengan indikator yang dikembangkan oleh tim penulis. Selanjutnya Saudara

perlu menyusun RPP yang sesuai dengan kondisi kelas masing-masing

berdasarkan skenario dalam aktivitas pembelajaran unit, sehingga

memudahkan mengimplementasikan secara teknis. Selain itu, Saudara masih

perlu mengembangkan instumen penilaian lainnya yang berorientasi HOTS

dengan mengacu pada contoh soal-soal tes yang disajikan dalam setiap unit

pembelajaran.

Dalam melaksanakan kegiatan praktikum sesuai LKPD, Saudara dapat

menyesuaikan alat dan bahan yang digunakan dengan alat dan bahan yang


152

terdapat dilingkungan masing-masing (kontekstual). Begitu pula dalam

mengalokasikan waktu pembelajaran, saudara dapat menyesuaikan dengan

kalender akademik di sekolah masing-masing. Harapan penulis, Saudara

dapat mengadaptasi langkah pembelajaran yang disajikan dalam unit

pembelajaran untuk mengembangkan RPP pada topik Fisika lainnya.

Refleksi dan evaluasi keefektifan, keberhasilan serta permasalahan selama

mengimplementasikan unit-unit ini perlu terus dilakukan. Permasalahan-

permasalahan yang ditemukan dapat langsung didiskusikan dengan rekan

sejawat, instruktur, kepala sekolah, serta pengawas agar segera menemukan

solusinya. Setiap keberhasilan, permasalahan, dan solusi yang ditemukan

selama pembelajaran perlu Saudara tuliskan dalam bentuk karya tulis best

practice atau karya tulis lainnya.

Capaian yang diharapkan dari penggunaan unit-unit ini adalah

terselenggaranya pembelajaran Fisika yang optimal sehingga berdampak

langsung terhadap peningkatan hasil belajar peserta didik yang melingkupi

ranah kognitif, afektif dan psikomotor pada dimensi pengetahuan konsep,

prosedural, prinsip dan metakognitif sesuai kebutuhan abad 21. Selain itu

dapat memfasilitasi Saudara menghasilkan karya tulis yang berguna bagi

pengembangan keprofesian berkelanjutan.

Kami menyadari bahwa unit-unit yang dikembangkan masih jauh dari

kesempurnaan. Saran, masukan, dan usulan penyempurnaan yang dapat

disampaikan kepada tim penulis melalui surat elektronik (e-mail) sangat kami

harapkan dalam upaya perbaikan dan pengembangan unit-unit lainnya



153

DAFTAR PUSTAKA

Dewi vestarri, S. ,. (2017). Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan

Kompetensi E. Bandung: PPPPTK IPA.

Halliday, R. W. (2013). Fisika Dasar Edisi 7. Jakarta: Erlangga.

Kanginan Marten, S. S. (2013). Fisika Untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok

Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Jakarta: Erlangga.

Wulan, A. R. (2013). Penilaian Proses Dan Hasil Belajar Kurikulum 2013. (A. R.

Wulan, Pemain) Bandung, Jawa Barat.


154



155

LAMPIRAN

Permendikbud Nomor 37 Tahun 2018 tentang Kompetensi Inti dan

Kompetensi Dasar Fisika SMA/Ma Kelas XI, semester.

KOMPETENSI INTI 3 (PENGETAHUAN) KOMPETENSI INTI 4 (KETERAMPILAN)

3. Memahami, menerapkan dan

menganalisis 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

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 metoda sesuai

kaidah keilmuan.

KOMPETENSI DASAR KOMPETENSI DASAR

3.11. Menganalisis hubungan antara gaya dan getaran dalam kehidupan sehari-hari

4.11. Melakukan percobaan getaran harmonis pada ayunan sederhana dan/atau getaran pegas berikut presentasi hasil percobaan serta makna fisisnya


156

3.8. Menganalisis karakteristik gelombang mekanik

4.8. Melakukan percobaan tentang salah satu karakteristik gelombang mekanik berikut presentasi hasilnya.

3.9 Menganalisis besaran-besaran fisis gelombang berjalan dan gelombang stasioner pada berbagai kasus nyata

Melakukan percobaan gelombang berjalan dan gelombang stasioner beserta presentasi hasil percobaan dan makna fisisnya.

alhidayahkudus.sch.id...Paket Unit Pembelajaran Kesetimbangan Benda Tegar dan Elastisitas iii KATA...

Documents

Transcript of alhidayahkudus.sch.id...Paket Unit Pembelajaran Kesetimbangan Benda Tegar dan Elastisitas iii KATA...