Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien Hambatan ...

233 Prosiding Lontar Physics Forum IV 2017 ISBN 978-602-0960-62-3

Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien

Hambatan Udaranya

A Gian

1, W H Kristiyanto

1,2,*, D N Sudjito

1

1Program Studi Pendidikan Fisika

2Pusat Studi Pendidikan Sains, Teknologi, dan Matematika (e-SisTeM)

Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana

Jalan Diponegoro No. 52-60, Salatiga, 50711, Jawa Tengah, Indonesia

Email: *[email protected]

Abstrak. Hal yang urgent dalam pembelajaran fisika kontekstual adalah menggeser

pendekatan ideal menjadi pendekatan riil. Penyampaian materi pembelajaran

mekanika di sekolah tingkat SMP atau SMA serta buku-buku fisika biasanya materi

gerak dibahas berdasarkan konsep idealisasi yaitu hambatan udara diabaikan sehingga

cenderung tidak kontekstual. Tujuan penelitian ini adalah mengkaji fisika kontekstual

dengan fokus payung dan koefisien hambatan udaranya. Produk akhir dari penelitian

ini berupa rancangan pembelajaran yang dapat digunakan sebagai contoh

pembelajaran kontekstual di sekolah terkait dengan hambatan udara. Penelitian

dilakukan pada pengukuran koefisien hambatan udara terhadap 4 buah payung yang

memiliki luasan berbeda dengan menggunakan sepeda motor sebagai penggerak

payung. Speedometer sepeda motor untuk menunjukkan nilai kecepatan payung, dan

neraca pegas yang dipasang pada sepeda motor untuk menunjukkan nilai gaya hambat

udara pada payung. Nilai gaya hambat udara setiap kecepatan tertentu didapatkan

melalui video rekaman speedometer dan neraca pegas selanjutnya diperoleh data yang

disajikan dalam grafik f(v) dan difitting ke dalam persamaan linear. Gradien dari

grafik f(v) yang merupakan nilai koefisien hambatan udara b pada payung didapatkan

memenuhi persamaan Fs = − b v sehingga percobaan pada penelitian ini layak

digunakan sebagai contoh untuk pembelajaran fisika kontekstual tentang gerak dengan

memperhitungkan gaya hambat udara. Koefisien hambatan udara b didapatkan

berbanding linear dengan luas penampang payung A. Rancangan pembelajaran untuk

digunakan sebagai contoh pembelajaran kontekstual di sekolah terkait hambatan udara

telah dapat diujicoba terbatas dan layak untuk digunakan.

Kata kunci: fisika kontekstual, payung, koefisien hambatan udara.

Abstract. The urgent thing in contextual physics learning was to shift the ideal

approach to a realistic approach. In the process of submission and discussion in

physics books of mechanics topic in junior or senior high school, particularly in this

study was the learning of motion concept, are usually discussed by the concept of

idealization that nullifies the air barriers so that it tends to be not contextual. The

purpose of this study was to examine the contextual physics with the main focus on

the umbrella and its coefficient of air resistance. The final result of this research was a

learning design related to air resistance that can be used as an example of contextual

learning in schools. The research was conducted by measuring the coefficient of air

resistance of 4 umbrellas which have a different area that mounted on a moving

234 [Fisika]

motorcycle with a spring balance. The motorcycle speedometer shows the umbrella

speed, whether the spring’s balance shown the magnitude of air drag force on the

umbrella. The magnitude of air drag force at any given speed was obtained through

video recording on speedometer and spring balance that showed in graph f(v) and

fitted into linear equations. The gradient of the graph was the value of the air

resistance coefficient (b) on the umbrella. The obtained coefficient was used to solve

the equation Fs = - b v so that the experiment in this study can be used as a proper

example for contextual physics learning about the motion that taking into account the

air drag force. The result shows that air resistance coefficient b was linearly

proportional to the area of the umbrella cross section A. The learning design was

qualitatively tested and can be used as a proper example of contextual learning in

schools related to air barriers.

Keywords: contextual physics, umbrella, air resistance coefficient.

1. Pendahuluan

Penyampaian materi pembelajaran mekanika khususnya materi gerak di tingkat SMP atau

SMA serta buku-buku fisika biasanya dibahas berdasarkan konsep idealisasi yaitu hambatan

udara diabaikan[1],[2]

. Namun pada kenyataannya hambatan udara sangat berpengaruh terhadap

gerak suatu benda, sehingga untuk mendapatkan hasil yang teliti, pengaruh hambatan udara

ini perlu diperhitungkan[3],[4]

. Konsep idealisasi terkadang merupakan konsep yang tidak

kontekstual dalam realitanya. Sebagai salah satu contoh, ketika menggunakan payung saat

berjalan atau naik sepeda motor, sangat terasa adanya hambatan udara.

Penggunaan payung saat mengendarai sepeda motor bisa membahayakan jika pengendara

melaju dengan kecepatan tinggi[5]

. Namun masih ada pengendara sepeda motor yang masih

melakukannya, bahkan sampai ada penjualan payung motor[6]

. Payung motor merupakan

payung yang dirancang khusus untuk dipasang pada sepeda motor dan berfungsi untuk

menghindari hujan dan terik matahari dan meningkatkan kenyamanan bagi pengendara sepeda

motor. Jika pengendara melaju dengan kecepatan tinggi maka payung akan menerima gaya

hambat udara yang sangat besar sehingga mempengaruhi keseimbangan sepeda motor yang

berujung pada kecelakaan.

Payung yang digunakan sebagai salah satu contoh media untuk memperlihatkan adanya

hambatan udara merupakan konteks yang dekat dengan siswa karena hambatan udara mudah

dirasakan melalui payung. Adanya hambatan udara ditunjukkan ketika pengguna merasa

terseret oleh payung saat angin kencang mengenai payung. Hal ini disebabkan oleh gaya

hambat udara akibat adanya gesekan udara. Arah gaya hambat udara selalu berlawanan

dengan arah kecepatan benda[7]

. Selain itu, payung sangat mudah didapatkan dan bentuknya

sudah bervariasi sehingga tidak perlu lagi untuk membuat model atau bentuk sendiri. Bentuk

payung yang bervariasi digunakan untuk menunjukkan adanya hubungan antara karakteristik

benda dengan koefisien redaman. Semakin besar luas penampang lempeng, semakin besar

koefisien redaman udaranya[8]

.

Pada penelitian ini, besar gaya hambat udara yang bekerja pada payung ditunjukkan oleh

neraca pegas, sedangkan besar kecepatan ditunjukkan oleh speedometer motor. Nilai

kecepatan dan gaya hambat udara dibutuhkan untuk memenuhi persamaan[9]

.

Fs = − b v (1)

Berdasarkan latar belakang tersebut, topik ini penting diteliti untuk menghasilkan materi

ajar yang berbasis pembelajaran kontekstual untuk siswa. Pembelajaran yang kontekstual

akan membantu siswa dalam mengaitkan pengetahuan teoritis terhadap penerapannya dalam

235 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....

kehidupan nyata. Selain itu, topik ini penting untuk memberi informasi kepada pembaca

tentang hal-hal penggunaan payung terkait dengan adanya gaya hambat udara. Penelitian ini

merupakan bagian dari payung penelitian besar yang bertema fisika kontekstual. Contoh

beberapa subtopik yang akan dikerjakan lainnya adalah Gitar Elektrik dan Sifat

Kemagnetannya serta Gelembung Air dan Geraknya. Muara dari penelitian ini adalah

disusunnya buku fisika kontekstual.

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan materi ajar yang berbasis pembelajaran

kontekstual tentang payung dan koefisien hambatan udaranya, studi pengaruh bentuk payung

terhadap besarnya koefisien redaman payung, dan memberi informasi kepada pembaca

tentang hal-hal penggunaan payung terkait dengan adanya gaya hambat udara.

2. Metode

Tahapan penelitian mengikuti alur pengembangan menggunakan model ADDIE yaitu

analysis, design, development, implementation, dan evaluation[10]

. Tahapan analysis meliputi

penentuan tujuan penelitian, penentuan bahan-bahan yang dibutuhkan, dan menganalisis

permasalahan yang dihadapi sehingga didapatkan produk. Tahapan design merupakan tahapan

untuk merancang produk berupa rancangan pembelajaran yang akan dilaksanakandalam

proses pembelajaran di sekolah. Pada tahapan development dilakukan pembuatan rancangan

pembelajaran. Tahapan implementation dilakukan pengujian rancangan pembelajaran yang

telah dibuat dengan cara menerapkan pembelajaran dengan terjun langsung ke lapangan. Pada

tahap ini peneliti meminta beberapa mahasiswa untuk dijadikan sampel. Setelah dilakukan

pengujian maka dilakukan tahapan evaluation untuk memperbaiki segala kekurangan dari

produk yang dihasilkan berupa rancangan pembelajaran agar menjadi rancangan pembelajaran

yang siap digunakan.

Rancangan alat yang dibuat dan diujikan terlihat pada Gambar 1.

Uji coba dilakukan dengan memasang alat seperti pada Gambar 1. Pada bagian depan

motor dipasang dua buah kamera masing-masing untuk merekam speedometer motor dan

neraca pegas terlihat pada Gambar 2.

(a) (b)

Gambar 1. Rancangan alat yang telah dibuat digunakan untuk melakukan penelitian menentukan koefisien

hambatan udara pada paying. (a) sketsa alat; (b) alat nyata.

payung payung

Neraca pegas

katrol

Tiang penyangga

Tiang penyangga

Kamera 1

Kamera 2

katrol

236 [Fisika]

(a) (b)

Gambar 3. Tempat pemasangan 4 buah katrol. (a) katrol 1, 2, dan 3; (b) katrol 3 tampak

dari dalam kotak dudukan.

kemudian sepeda motor dikendarai oleh dua orang yang sampel dan bergerak lurus kemudian

berhenti. Ketika udara mendorong payung ke arah belakang motor, maka neraca pegas akan

tertarik karena terpasang tali penghubung dari payung ke neraca pegas dan tali tersebut

melewati empat buah katrol yang terpasang seperti pada Gambar 3.

Nilai gaya gesek udara dan kecepatan diperoleh dari rekaman video kedua kamera.

Sebelum motor bergerak maju, sampel memberi aba-aba yang nantinya digunakan sebagai

titik acuan pengeditan video saat menyamakan waktu. Video hasil uji coba kemudian diedit

menggunakan aplikasi Filmora. Melalui aplikasi ini, waktu dari kedua video disamakan

dengan cara memotong kedua video mulai pada titik acuan kemudian kedua video disatukan

seperti pada Gambar 5 dan dilihat nilai gaya gesek pada setiap kecepatan tertentu.

Gambar 2. Pemasangan kamera dan neraca pegas pada sepeda motor.

Kamera 1

Kamera 2

Neraca pegas

Katrol 2

Katrol 1

Katrol 3

Kotak

dudukan


Hasilnya dicatat dalam tabel lalu digrafikkan dalam grafik f(v) menggunakan Microsoft

Excel. Gradien pada grafik tersebut menunjukan nilai koefisien redaman udara pada payung.

Adapun payung yang digunakan sebanyak empat buah dan memiliki ukuran diameter

berbeda-beda guna menunjukkan adanya pengaruh ukuran diameter payung terhadap nilai

koefisien redaman benda. Semakin besar luas penampang benda, semakin besar koefisien

redamannya[8]

.

3. Hasil dan Pembahasan

Tujuan dari alat yang dibuat adalah untuk mendapatkan nilai koefisien redaman udara pada

payung. Berdasarkan kenyataan, penyampaian materi pembelajaran tentang gerak dibahas

dengan mengabaikan hambatan udara, oleh sebab itu telah dirancang alat untuk menunjukkan

bahwa dalam kehidupan sehari-hari hambatan udara tidak dapat diabaikan karena memiliki

pengaruh pada gerak suatu benda. Metode penelitian dilakukan berdasarkan tahapan alur

pengembangan menggunakan model ADDIE sebagai berikut.

3.1 Analysis

Hasil percobaan untuk tiap jenis payung dengan masing-masing memiliki diameter 69 cm, 86

cm, 97 cm, dan 101 cm disajikan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Data hasil percobaan nilai gaya hambat udara tiap

kecepatan tertentu

Data percobaan

kecepatan

(km/Jam)

Payung 1

(69 cm)

Payung 2

(86 cm)

Payung 3

(97 cm)

Payung 4

(101 cm)

A B A B A B A

f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)

2.5 0.7 1.0 1.7 2.2 3.8 3.1 3.4

5.0 2.2 1.7 2.6 2.8 5.2 4.2 3.8

7.5 2.3 2.2 2.8 3.0 5.5 5.3 4.5

10.0 2.5 2.5 3.1 3.9 6.0 6.4 5.8

12.5 2.6 3.0 3.5 4.3 6.8 6.5 7.0

15.0 3.3 4.0 4.3 5.0 7.4 7.0 7.6

17.5 4.2 4.0 4.8 5.5 9.5 7.7 8.4

Gambar 4. Tampilan aplikasi filmora.

Gambar 5. Video digunakan untuk

memonitor gaya redaman setiap kecepatan

tertentu.

238 [Fisika]

Masing-masing payung diujicobakan sebanyak dua kali yaitu A dan B kecuali percobaan pada

payung 4B tidak diperoleh hasil karena alat mengalami kerusakan yaitu patah pada tiang penyangga

ketika mengujicobakan payung dengan diameter 130 cm. Dari data yang diperoleh pada Tabel 1 dan

grafik f(v) pada Gambar 6 dapat terlihat bahwa semakin besar kecepatan maka semakin besar pula

gaya hambat udara yang bekerja pada payung yang berarti nilai kecepatan sebanding dengan gaya

hambat udara dan memenuhi persamaan (1). Payung yang dikenai gaya hambat udara bergerak menuju

belakang sepeda motor yang berarti gaya hambat udara berlawanan arah dengan kecepatan benda[7]

.

Dari data pada Tabel 1 dilakukan penggrafikan dengan grafik f(v) dari masing-masing percobaan

menggunakan Microsoft Excel dan diperoleh hasil seperti pada Gambar 6.

(a) (b)

(b) (d)

y = 0,1857x + 0,6857 R² = 0,8751

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f (N

)

v (Km/Jam)

1A y = 0,2057x + 0,5714

R² = 0,9726

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f (N

)

v (Km/Jam)

1B

y = 0,1914x + 1,3429 R² = 0,9691

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f (N

)

v (Km/Jam)

2A y = 0,2229x + 1,5857

R² = 0,9889

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f (N

)

v (Km/jam)

2B

y = 0,3257x + 3,0571 R² = 0,9335

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f(N

)

v(Km/Jam)

3A

y = 0,2943x + 2,8 R² = 0,9486

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f(N

)

v(Km/Jam)

3B


(e) (f)

Pada Gambar 6 untuk grafik f(v) 1A dan 1B menyatakan grafik percobaan pada payung 1A dan 1B

begitu juga untuk grafik selanjutnya. Persamaan (1) dapat difitting ke dalam persamaan umum linear

y=mx + c sebagai

f= kv + c (2)

di mana k adalah suatu konstanta yang terlihat dari gradien grafik f(v) dan berdasarkan persamaan (1)

maka

fs=-bv

dengan bentuk lain

fs = bv+f0 (3)

berdasarkan persamaan (2) maka dapat diperoleh nilai gradien untuk setiap grafik f(v) pada Gambar 5

dan nilai gradien tersebut dapat menunjukkan besarnya nilai koefisien hambatan udara berdasarkan

persamaan (3). Koefisien hambatan udara tersaji dalam Tabel 2. Dari grafik pada Gambar 7 dapat

dilihat bahwa semakin besar jari-jari payung, semakin besar nilai koefisien hambatan udaranya[11]

.

Tabel 2. Nilai koefisien hambatan udara pada payung berdasarkan grafik

f(v).

No

Diameter

Payung

(cm)

Persamaan

Koefisien

hambatan

udara

(Kg/Jam)

Koefisien

hambatan udara

Rata-rata

(Kg/Jam)

1 69

y = 0.1857x +

0.6857 0.19

0.20

y = 0.2057x + 0.21

(g)

Gambar 6. Grafik f(v) dari masing-masing percobaan. (a) percobaan 1 untuk diameter payung 69

cm; (b) percobaan 2 untuk diameter payung 69 cm; (c) percobaan 1 untuk diameter payung 86 cm;

(d) percobaan 2 untuk diameter payung 86 cm; (e) percobaan 1 untuk diameter payung 97 cm; (f)

percobaan 2 untuk diameter payung 97 cm; (g)percobaan 1 untuk diameter payung 101 cm.

y = 0,3586x + 2,2 R² = 0,983

0,0

5,0

10,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

f (N

)

v (Km/Jam)

4A

240 [Fisika]

0.5714

2 86

y = 0.1914x +

1.3429 0.19

0.21 y = 0.2229x +

1.5857 0.22

3 97

y = 0.3257x +

3.0571 0.33

0.31

y = 0.2943x + 2.8 0.29

4 101 y = 0.3586x + 2.2 0.36 0.36

Nilai koefisien hambatan udara menunjukkan karakteristik benda yang bergerak

[12]. Dari grafik

pada Gambar 7 terlihat bahwa semakin besar diameter payung, semakin besar nilai koefisien

hambatan udaranya sehingga menggunakan payung saat mengendarai sepeda motor sebaiknya jangan

dilakukan karena pengendara sepeda motor dapat terjatuh akibat terseret oleh payung yang mengalami

gaya hambat udara. Jika ada pengendara yang terpaksa menggunakan payung maka sebaiknya

gunakan payung dengan diameter kecil atau melaju dengan kecepatan rendah.

Dari hasil percobaan telah didapatkan bahwa ada kesesuaian antara teori dengan praktek sehingga

percobaan dalam penelitian ini dapat digunakan sebagai materi pembelajaran fisika kontekstual di

sekolah tentang gerak dengan memperhitungkan hambatan udara. Dikatakan kontekstual karena

percobaan yang dilakukan menunjukkan hasil yang nyata dan tidak lagi sesuai dengan konsep idealis

yang biasanya diajarkan di sekolah. Dalam pembelajaran fisika tentang gerak sebaiknya pengaruh

hambatan udara tidak lagi diabaikan karena dilihat dari keadaan yang sebenarnya, melalui percobaan

ini telah didapatkan bukti bahwa gaya hambat udara memiliki pengaruh terhadap gerak suatu benda.

Percobaan ini dapat diterapkan dalam pembelajaran karena alat dan bahan yang dibutuhkan untuk

melakukan percobaan sudah tersedia dan mudah didapatkan.

3.2 Design

Percobaan dapat diterapkan untuk bahan pembelajaran di sekolah tentang faktor-faktor yang

mempengaruhi gaya hambat udara. Rancangan pembelajaran dibuat dengan alokasi waktu 2

kali tatap muka. Waktu yang dibutuhkan untuk uji coba satu jenis payung sebanyak 20 menit

sedangkan total payung yang diujicobakan sebanyak empat buah sehingga total waktu yang

dibutuhkan untuk melakukan percobaan 4 x 20 menit. Dari perkiraan alokasi waktu tersebut

maka rancangan pembelajaran dibuat dengan alokasi waktu 2 kali pertemuan. Pertemuan

pertama selama 135 menit digunakan untuk percobaan kemudian pertemuan kedua selama 90

Gambar 7. Grafik koefisien hambatan udara rata-rata sebagai fungsi dari diameter payung.

y = 0,0003x2 - 0,0452x + 1,9011 R² = 0,9995

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 20 40 60 80 100 120

Koef

isie

n H

am

bata

n U

dara

(Kg/J

am

)

Diameter Payung (cm)


menit digunakan untuk pembahasan hasil percobaan. Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam

percobaan yaitu sepeda motor, 4 buah payung dengan diameter berbeda-beda, satu set alat

yang digunakan utuk menentukan koefisien habatan udara, dan laptop.

3.3 Development

Rancangan ini berupa scenario pembelajaran. Skenario pembelajaran dibuat rinci dengan

menyajikan hal-hal apa yang ditulis maupun diucapkan pengajar[17]

.

Tabel 3. Rancangan pembelajaran berbasis kontekstual tentang payung dan koefisien

hambatan udaranya

Kegiatan Pertemuan 1

Langkah-

langkah

Pembelajar

an

Deskripsi Kegiatan Alokasi

waktu

Pendahuluan

1. Peserta didik disapa.

2. Siswa diinformasikan tujuan pembelajaran:

menunjukkan faktor-faktor yang

mempengaruhi gaya hambat udara pada

penggunaan payung.

2 Menit

Kegiatan

Inti

Menunjukan

faktor-faktor

yang

mempengar

uhi gaya

hambat

udara pada

penggunaan

payung.

Mengamati Guru menunjukan sebuah video tentang

kecelakaan akibat payung terbang.

5 Menit

Menanya 1. Mengapa payung bisa terbang ketika terkena

angin kencang? (karena ada gaya hambat

udara yang bekerja pada payung).

2. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi gaya

hambat udara pada penggunaan payung?

2 Menit

Mencoba Guru mengajak peserta didik untuk melakukan

percobaan di lapangan terbuka (percobaan

dilakukan dengan bantuan guru)

Percobaan:

1. Alat telah dirangkai terlebih dahulu oleh

guru untuk menghemat waktu pelajaran.

2. Guru memperlihatkan dan memperkenalkan

alat yang digunakan untuk percobaan.

3. Guru menjelaskan cara kerja alat dan

memberi pengarahan tentang cara

melakukan percobaan.

4. Guru membagi siswa kedalam 3 kelompok

dengan masing-masing kelompok diwakili

dua siswa yang diminta untuk melakukan

percobaan. Masing-masing kelompok

melakukan percobaan untuk satu jenis

payung

5. Diperoleh data percobaan berupa video

rekaman neraca pegas dan speedometer

sepeda motor kemudian guru menjelaskan

cara pengeditan video menggunakan

126 Menit

242 [Fisika]

aplikasi filmora.

6. Masing-masing kelompok diberi tugas

untuk mengamati gaya tiap interval

kecepatan tertentu pada video percobaan

(interval kecepatan konstan) kemudian

hasil pengamatan dimasukan kedalam tabel

lalu digrafikkan dengan grafik f(v) dan

dicari gradien dari persamaan grafiknya. kecepa

tan

(km/Ja

m)

Payung 1

(69 cm)

Payung 2

(86 cm)

Payung 3

(97 cm)

A B A B A B

f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

7. Guru menjelaskan bagaimana membuat

tabel dan menggrafikkannya dalam

grafik f(v) serta cara mendapatkan nilai

gradien dari masing-masing persamaan.

8. Nilai gradien dari masing-masing

persamaan ditabelkan berdasarkan

kemudian nilai gradien dirata-rata

berdasarkan diameter payungnya lalu

digrafikkan kedalam grafik koefisien

hambatan udara rata-rata sebagai

fungsi dari diameter payung (nilai

gradien merupakan nilai koefisien

hambatan udara).

N

o

Diameter

Payung

(cm)

Persa

maan

Gradi

en

Gradien

rata-rata

1

69

2

86

3

97

9. Siswa diberi kesempatan untuk bertanya

tentang hal-hal yang belum jelas.

10. Tugas kelompok dikerjakan di rumah


kecuali pada bagian menggrafikan

koefisien hambatan udara rata-rata

sebagai fungsi dari diameter payung.

Pertanyaan menggiring mengamati:

1. Berapa gaya hambat udara tiap kecepatan

tertentu?

2. Bagaimana grafik f(v) dari data yang

diperoleh?

3. Berapa gradien dari masing-masing

persamaan grafik f(v)?

4. Berapa gradien rata-rata berdasarkan

diameter payung?

Pertemuan 2

Hasil Pengamatan:

Masing-masing perwakilan kelompok

ditugaskan untuk mempresentasikan hasil

percobaan di depan kelas kemudian guru

membahas hasil percobaan dari semua

kelompok.

1. Tabel nilai gaya pada tiap kecepatan tertentu kecepatan

(km/Jam)

Payung 1

(69 cm)

Payung 2

(86 cm)

Payung 3

(97 cm)

A B A B A B

f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)

2.5 0.7 1.0 1.7 2.2 3.8 3.1

5.0 2.2 1.7 2.6 2.8 5.2 4.2

7.5 2.3 2.2 2.8 3.0 5.5 5.3

10.0 2.5 2.5 3.1 3.9 6.0 6.4

12.5 2.6 3.0 3.5 4.3 6.8 6.5

15.0 3.3 4.0 4.3 5.0 7.4 7.0

17.5 4.2 4.0 4.8 5.5 9.5 7.7

1. Grafik f(v)

35 menit

y = 0,1824x + 0,7107 R² = 0,9096

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

f(N

)

v(Km/Jam)

1A

244 [Fisika]

2.Tabel gradien dari grafik f(v)

berdasarkan diameter payung No Diame

ter

Payun

g (cm)

Persamaan Gradi

en

Gradien

rata-

rata

1

69 y = 0.1824x +

0.7107

0.18 0.21

y = 0.2329x +

0.3679

0.23

2

86 y = 0.2424x +

0.9607

0.24 0.23

y = 0.2614x +

1.2964

0.23

3

97 y = 0.3257x +

3.0571

0.33 0.31

y = 0.2943x + 2.8 0.29

Info: Nilai gradien dari grafik f(v) merupakan

nilai koefisien hambat udara. Koefisien

hambatan udara menunjukkan karakteristik

benda. Dalam hal ini, menunjukkan bahwa

payung memiliki karakteristik yang berbeda

yaitu diameternya berbeda. Grafik f (v)

menunjukkan grafik linear sehingga berlaku

persamaan umum linear y=mx+c. Persamaan

y=mx+c dapat difitting sebagai:

f= kv + c

(1)

dimana k adalah suatu konstanta yang terlihat

dari gradien grafik f(v) dan berdasarkan

persamaan (1) maka

f= kv + c

dengan bentuk lain

fs = bv+f0

Fs = − b v

Keterangan:

Fs = gaya hambat udara (Newton)

b = koefisien redaman (Kg/s)

v = kecepatan (m/s)

Nilai minus (-) menandakan bahwa gaya

berlawanan arah dengan kecepatan. Ketika

motor melaju ke depan maka payung bergerak

dengan arah menuju ke belakang motor.

Menalar Pertanyaan menggiring menyimpulkan:

1. Bagaimana hubungan antara kecepatan dengan gaya hambat udara?

2. Bagaimana grafik hubungan antara

15 Menit


koefisien hambat udara rata-rata dengan

diameter payung?

3. Bagaimana hubungan antara koefisien

hambat udara dengan diameter payung?

4. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi gaya

hambat udara pada penggunaan payung?

5. Mengapa payung bisa terbang ketika

terkena angin kencang?

Kesimpulan:

1. Semakin besar kecepatan, semakin besar

gaya redaman udaranya dan secara

matematis dapat ditulis

𝑣~𝑓 2. Grafik gradien rata-rata sebagai fungsi dari

diameter payung

3. Semakin besar diameter payung, semakin

besar koefisien hambatan udara.

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya

hambat udara pada penggunaan payung

adalah kecepatan (v) dan koefisien

hambatan udara. Koefisien hambatan udara

menunjukkan karakteristik payung, dalam

hal ini menunjukan diameter payung.

5. Karena ada gaya hambat udara yang bekerja

pada payung.

Mengomun

ikasikan

Perwakilan siswa ditugaskan untuk menjelaskan

kembali apa faktor-faktor yang mempengaruhi

gaya hambat udara pada penggunaan payung.

5 Menit

3.4 Implementation

Telah dilakukan pengujian Rancangan Percobaan dengan cara penerapan langsung

dilapangan. Pada tahapan ini, peneliti bertindak sebagai seorang guru dan sampel bertindak

sebagai siswa. Guru kemudian memulai proses belajar mengajar sesuai dengan urutan

pembelajaran yang sudah dirancang. Berikut ini merupakan hasil dokumentasi dari tahapan

implementasi.

y = 0,0003x2 - 0,0452x + 1,9011 R² = 0,9995

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0 50 100 150Ko

efi

sien

Ham

bat

an

Ud

ara

(Kg/

Jam

)

Diameter Payung (cm)

246 [Fisika]

3.5 Evaluation

Evaluasi dilakukan untuk setiap bagian dari rancangan pembelajaran. Telah dilakukan

wawancara secara lisan kepada sampel tentang apa komentar-komentar atau berbaikan pada

rancangan pembelajaran yang sudah diterapkan. Semua sampel mengatakan bahwa secara

keseluruhan, pembelajaran menarik karena dilakukan dengan cara uji coba lapangan atau

praktikum sehingga tidak membosankan. Alur pembelajaran sudah tersusun secara urut

sehingga mudah diikuti dan dipermudah lagi oleh pertanyaan-pertanyaan penggiring yang

singkat dan jelas sehingga mudah dipahami. Sampel bisa menarik kesimpulan dengan tepat

karena sudah terlihat jelas jawabannya dari hasil pengamatan. Hal ini berarti rancangan

pembelajaran dapat digunakan.

4. Simpulan dan Saran

Hasil dari percobaan telah memenuhi persamaan Fs = − b v sehingga percobaan pada

penelitian ini layak digunakan sebagai contoh untuk pembelajaran fisika kontekstual tentang

gerak dengan memperhitungkan gaya hambat udara. Rancangan Pembelajaran yang telah

diujicobakan dapat dikatakan layak digunakan sebagai contoh pembelajaran fisika kontekstual

tentang payung dan koefisien hambatan udaranya karena telah mencapai indikator

pembelajaran. Pada kenyataannya hambatan udara sangat berpengaruh terhadap gerak suatu

benda sehingga untuk mendapat hasil yang teliti pada persoalan gerak sebaiknya hambatan

udara tidak diabaikan. Bentuk payung memiliki pengaruh terhadap nilai koefisien hambatan

udaranya, semakin besar diameter payung, semakin besar nilai koefisien redaman udaranya

sehingga bagi masyarakat tidak disarankan untuk menggunakan payung saat mengendarai

sepeda motor karena dapat membahayakan.

Ucapan Terima Kasih

Terimakasih saya ucapkan kepada:

1. Pusat Studi Pendidikan Sains, Teknologi, dan Matematika (e-SisTeM) UKSW Salatiga

2. Laboran fisika UKSW.

3. Krisarlangga Rio, Yohanes, dan Lukas yang telah membantu dalam ujicoba alat.

(a) (b)

Gambar 8. Proses implementasi dari Rancangan Pembelajaran. (a) guru memberikan petunjuk

praktikum; (b) siswa melakukan pengolahan data.


Daftar Pustaka

[1] Hallday, D dan Resnick, R. 1998. FISIKA Jilid 1 Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga.

[2] Sears, F.W.1962. Mekanika, Panas, dan Bunyi. Bandung: Binacipta.

[3] Utomo, T.S., & Igbal, M. 2012. Analisa Aerodinamika Pada Sepeda Dengan Formasi

Beriringan Dengan Variasi Kecepatan dan Jarak Antar Sepeda Menggunakan CFD

Fluent 6.3. Universitas Diponegoro. ROTASI – Vol. 14, No. 4, Oktober 2012: 28−37

[4] Widodo, C. E. 2006. Perhitungan Kecepatan Terminal Obyek Jatuh di Udara.

Universitas Diponegoro. Berkala Fisika ISSN: 1410 – 9662. Vol. 9, No.4, Oktober

2006, hal 221-224

[5] Safizal. “Warga Meranti Diimbau Tak Gunakan Payung di Sepeda Motor, Ini

Bahayanya”. https://www.goriau.com/berita/umum/warga-meranti-diimbau-tak-

gunakan-payung-di-sepeda-motor-ini-bahayanya.html. Diakases pada tanggal 21

Februari 2017 jam 13.58 WIB

[6] Odihost. “Payung Motor Jojokie”. https://www.youtube.com/watch?v=1oEo-nMTb6E.

Diakses pada tanggal 21 Februari 2017 jam 13.49 WIB.

[7] Oey, L.S. 2016. Redaman Pada Sistem Osilasi Pegas-benda Dengan Massa Yang

Berkurang Secara Kontinyu. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma

[8] Sriraharjo, A.B. 2014. Pengaruh Luas Permukaan Terhadap Redaman Pada sistim

Massa Pegas. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta,

26 April 2014. ISSN : 0853-0823

[9] Symon, Keith. 1978. Mechanics Third Edition. University Of Wisconsin.

[10] Anisa, Y.A. 2012. Pengembangan Multi Pembelajaran. Bandung: UPI.

[11] Limiansih, K., & Santoso, I.E. 2013. Redaman Pada Pendulum Sederhana. Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta. Jurnal Fisika Indonesia No: 51, Vol XVII, Edisi

Desember 2013. ISSN : 1410-2994

[12] Sari, S.R. 2013. Simulasi Gerak Peluru Yang Dipengaruhi Gaya Hambat Udara Beserta

Analisisnya Dengan Menggunakan Bahasa Pemograman Delphi 7.0. Universitas

Negeri Surabaya. Jurnal Fisika. Vol 02 No 01 Tahun 2013, 01 – 05

[13] Nurgiyantoro, B. 2004. Penilaian Pembelajaran Sastra Berbasis Kompetensi.

Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta. DIKSI Vol. 11, No. 1, Januari 2004.

[14] Blognya Guru Fisika Muda. 2011. Gerak jatuh bebas + gesekan udara.

[15] Endang, W. 2008. Kualitas Lembar Kerja Siswa.Yogyakarta: UNY.

[16] Retnosari, G. 2009. Pengembangan LKS Berbasis Inkuiri Terbimbing Pada Materi

Suhu dan Perubahannya. Lampung: FKIP Unila.

[17] Kristiyanto, W.H. 2010. Implementasi Active Learning melalui Disain RPP dan Uji

Coba Keberhasilannya pada Perkuliahan Mekanika. Prosiding Seminar Nasional

Pembelajaran Aktif. Untuk Perguruan Tinggi (ALFHE). Jakarta: Kementerian

Pendidikan Tinggi.

248 [Fisika]

Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien Hambatan ...

Documents

Transcript of Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien Hambatan ...