Modul Fisika

Pendalaman Materi Fisika

DAFTAR ISI

I. MEKANIKA ............................................................................................. 1 II. THERMODINAMIKA ............................................................................ 11 III. GELOMBANG DAN OPTIK ................................................................... 24 IV. LISTRIK MAGNET ................................................................................ 35 V. FISIKA MODERN .................................................................................. 68

PLPG Rayon 138: Pendalaman Materi

1

I. MEKANIKA

A. Kompetensi yang diharapkan Mampu menerapkan prinsip dan konsep dasar mekanika untuk memecahkan masalah yang sederhana dalam kehidupan sehari-hari.

B. Indikator 1. Menentukan besarnya percepatan rata-rata pada gerak sebuah benda 2. Menganalisis gerak dengan percepatan konstan 3. Memformulasikan hukum - hukum Newton tentang gerak 4. Menentukan besarnya usaha dan energi yang dilakukan benda

C. Kinematika Partikel 1. Konsep kecepatan

Kecepatan didefinisikan sebagai cepat lambatnya perubahan kedudukan benda terhadap waktu. Suatu benda (titik) dikatakan bergerak apabila vektor posisi terhadap acuan tertentu selalu berubah untuk setiap saat.

tyixi

ttrr

trV ratarata ∆

∆+∆=

−−

=∆∆

=−12

12

A B

X

Y

r∆

1r2r

0

Kecepatan sesaat didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata dengan selang waktu mendekati 0. Kecepatan sesaat dirumuskan:

dtdr

trv

t=

∆∆

=→∆ 0

lim

Besarnya kecepatan sesaat dirumuskan: 22 vyvxvv +== 2. Konsep percepatan

Percepatan diturunkan dari fungsi kecepatan. Seperti halnya dengan kecepatan, maka untuk percepatan juga dikenal istilah percepatan rata-rata dan percepatan sesaat. a. Percepatan rata-rata

tjviv

ttvv

tva yx

ratarata ∆

∆+∆=

−−

=∆∆

=−12

12

Seringkali persamaan percepatan dituliskan sebagai berikut:

b. Percepatan sesaat


2

Percepatan sesaat didefinisikan percepatan rata-rata untuk selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol).

dtdv

tva

t=

∆∆

=→∆ 0

lim

Pada gerak satu dimensi, jika percepatan konstan maka:

tvv

a xxx

0−=

tavv xxx += 0 ................................................................... (1) Jika percepatan vx berubah secara seragam terhadap waktu, harga rata-ratanya dalam sembarang selang waktu dengan setengah jumlah vy pada awal dan akhir selang. Sehingga harga kecepatan rata-rata antara t = 0 dan t = t adalah:

( )xx vvv += 021

Jika posisi partikel pada t = 0 adalah x0, maka posisi x pada saat t dapat diperoleh dari:

tvxx x+= 0

( )tvxvx x ++= 00 21

( )ttavvx xxx +++= 000 21

200 2

1 tatvx xx ++= ....................................................... (2)

Jika persamaan 1diubah menjadi persamaan waktu maka:

…………………………………(3) Dan disubstitusikan ke persamaan (2) maka:

D. GERAK PELURU

Pada pembahasan gerak 3 dimensi (bidang x – y) telah diperoleh persamaan-persamaan berikut:

yjxir ˆˆˆ +=

jvxivxdtdrv +==

jaxiaxdtdva +==


3

x

y

jy

r

ix x

y

jvy v

iax

x

y

jvy

a

iax Arah a tidak memiliki hubungan unik dengan lintasan partikel, tetapi tergantung pada laju perubahan kecepatan v terhadap waktu selama gerak partikel tersebut. Dari ketiga persamaan diatas, persamaan gerak dalam sumbu arah x dan y masing-masing adalah: Persamaan gerak dalam arah x Persamaan gerak dalam arah y

)(221

02

02

20

0

xxaxvv

tatvxx

tavv

xx

xxo

xxx

−+=

++=

+=

)(221

02

02

20

0

yyayvv

tatvyy

tavv

yy

yyo

yyy

−+=

++=

+=

Dalam bentuk vektor, dituliskan: jvyivxv +=

( ) ( )

( ) ( )tjayiaxjvivtavjtavi

yx

xyxx

+++=

+++=

00

00

atvv += 0 Dengan cara yang sama, untuk posisi partikel r akan memenuhi:

200 2

1 tatvrr ++=

Salah satu contoh gerak lengkung dengan percepatan konstan adalah gerak peluru. Kita menganggap bahwa pengaruh gesekan udara diabaikan. Gerakan ini mempunyai percepatan konstan ke bawah, dan tidak ada komponen percepatan dalam arah horizontal. Jika dipilih sistem koordinat dengan sumbu y positif vertikal ke atas, maka ke dalam persamaan diatas kita masukan.

0=

−=

x

y

aga

Selanjutnya dipilih titik asal sistem koordinat pada tempat mulainya gerak pada peluru tersebut. Pilihan ini menyebabkan x0 = y0 = 0 Saat peluru mulai bergerak, t = 0 kecepatan adalah v0 yang membentuk sudut

0θ terhadap sumbu x positif. Sehingga komponen x dan y dari 0v adalah:


4

000 cosθvvx = dan 000 sinθvvy = Dengan memasukkan percepatan dan kecepatan (masing-masing) dalam bentuk komponennya ke persamaan gerak diperoleh:

00 cosθvvx = .............................................................. (1) ( )tvx 00 cosθ= ............................................................ (2)

gtvvy −= 00 sinθ ....................................................... (3)

( ) 200 2

1sin gttvy −= θ ................................................ (4)

Dengan mengeliminasi t, dari (2) dan (4) menghasilkan:

( )( )

22

000 cos2

tan xv

gxyθ

θ−

−=

Karena v0, 0θ dan g konstan, maka persamaan diatas dapat dituliskan bxaxY += 2

Yang merupakan persamaan parabola.

xv v

xvu

xv

yv v

vxvθ x

Besar resultan vektor kecepatan pada sembarang waktu adalah:

( ) 2222

21

yxyx vvvvv +=+=

Sudut θ yang dibentuk oleh vektor kecepatan terhadap garis horizontal pada

setiap saat diberikan oleh x

y

vv

=θtan

E. GERAK MELINGKAR

Sebuah benda dapat bergerak melingkar karena adanya gaya yang bekerja pada benda dengan membentuk sudut tertentu pada arah gerak benda. 1. Kelajuan linear

Didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh dibagi waktu tempuhnya. Besarnya kecepatan linear dirumuskan sebagai:

tRv π2

=

2. Kecepatan sudut

Rrad1

RS =

x1θ0

2θ1, t∆2, t∆


5

Satu radian (1 rad) ialah besar sudut dipusat lingkaran yang panjang busurnya sama dengan panjang jari-jari lingkaran itu. Perubahan sudut gerak benda bernilai positif jika gerak benda berlawanan dengan arah putaran jam. Adapun perubahan sudut akan bernilai negatif jika arah gerak benda searah dengan arah putaran jam. Perubahan sudut dilambangkan dengan ∆Өdan memiliki satuan radian. Biasanya, sering juga satuan perubahan sudut menggunakan derajat. Hubungan antara radian dan derajat dapat dituliskan sebagai berikut.

Dalam satu putaran penuh, sudut yang ditempuh adalah 3600 atau 2п rad dalam waktu T sekon. Sehingga persamaannya menjadi sebagai berikut:

Kecepatan sudut rata-rata ϖ dalam selang waktu t1 dan t2 didefinisikan sebagai perbandingan perubahan sudut 12 θθ − ,terhadap selang waktu t2–t1

12

12

tt −−

=θθ

ϖ

Kecepatan sudut sesaat ϖ didefinisikan sebagai harga limit yang didekati perbandingan ini bila t∆ mendekati nol.

dtd

tt

θθϖ =∆∆

=→∆ 0

lim

Menentukan kecepatan singgung VT :

Rs∆

=∆θ

ts

Rt ∆∆

=∆∆ .1θ

ts

Rt t ∆∆

=∆∆

→∆ 0lim1lim θ

TVR1

=ϖ atau RVT ϖ=

3. Percepatan sudut Jika kecepatan sudut benda sebesar ϖ∆ dalam selang waktu t∆ dikatakan benda mempunyai percepatan sudut. Percepatan sudut rata-rata didefinisikan:


6

ta

∆∆

=ϖ

Percepatan sudut sesaat:

dtd

ta

t

ϖϖ=

∆∆

=→∆ 0

lim

Karena dtdθϖ = , maka percepatan sudut sesaat dapat dituliskan:

2

2

dtd

dtd

dtd θθα ===

dtdϖϖα =

Untuk menentukan kecepatan sudut dari fungsi percepatan sudut dapat diperoleh dengan metode integral:

dtdϖα = atau ϖddta =.

∫∫ =t

dtd00

αϖϖ

ϖ

∫=−t

dt0

0 αϖϖ ∫+=t

dt0

0 αϖϖ

Untuk gerak melingkar berubah beraturan percepatan sudutnya tetap, yaitu α . Dari ketentuan ini dapat dihitung kecepatan sudutnya dengan rumus berikut:

tαϖϖ += 0 2

00 21 att ++= ϖθθ

F. HUKUM NEWTON

1. Hukum I Newton Setiap benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan kecuali ada benda yang bekerja padanya. Secara matematis, Hukum I Newton dapat dinyatakan sebagai berikut: ∑ == 0,0 aF atau v tetap Hukum ini melibatkan sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaan terhadap perubahan gerak yang terjadi padanya. Sifat benda ini disebut dengan sifat kelembaman (Inersia). Oleh karena itu, hukum I Newton disebut juga hukum Inersia. Penerapan Hukum I Newton a. Keseimbangan statis benda diatas benda datar

N

W


7

2/11 −= skgmN

b. Keseimbangan dinamis benda bergerak lurus beraturan Jika sebuah bola bergerak dengan kecepatan tetap v, kecepatan tetap berarti a = 0. Gaya-gaya yang bekerja pada bola adalah: F = gaya dorong, fk = gaya gesekan N = gaya normal, w = gaya berat Karena ∑ = 0Fx dan ∑ = 0Fy , maka F – fx = 0 dan N – w = 0.

N

W

F

fkv

c. Kesetimbangan partikel

W

2T1T

Supaya beban yang tergantung tetap setimbang, maka harus memenuhi ∑ = 0Fx dan ∑ = 0Fy . Dalam gambar gaya-gaya yang bekerja adalah gaya tegangan tali (T) dan gaya berat (w), sehingga T1y + T2y – w = 0, dan T2x – T1x = 0

2. Hukum II Newton “Percepatan yang timbul pada suatu benda pengaruh gaya tertentu, besarnya berbanding lurus dengan gaya tersebut, dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut.”

mFa = atau amF .=

F = gaya dalam Newton (N) m = massa benda (kg) a = percepatan (m/s2) 1 N adalah besarnya gaya yang bekerja pada massa 1 kg, sehingga menimbulkan percepatan 1 m/s2.

3. Hukum III Newton “Apabila suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama yang sama besar dan berlawanan arah”. Aksi = Reaksi.


8

W

N

W

fF

4. Berat, Gaya Normal dan tegangan Tali

a. Massa dan Berat Berat suatu benda (W) adalah besarnya gaya tarik bumi terhadap benda tersebut dan arahnya menuju pusat bumi (tegak lurus ke bawah). Hubungan massa dan berat : W = m . g Dimana W = gaya berat.

m = massa benda. g = percepatan grafitasi.

Perbedaan massa dan berat : Massa (m) merupakan besaran skalar di mana besarnya di sembarang tempat untuk suatu benda yang sama selalu TETAP. Berat (W) merupakan besaran vektor di mana besarnya tergantung pada tempatnya (percepatan grafitasi pada tempat benda berada).

b. Gaya Normal Ketika benda berada pada suatu bidang, bidang tersebut akan memberikan gaya pada benda tadi yang disebut gaya kontak. Jika gaya kontak ini tegak lurus permukaan bidang maka disebut gaya normal. Besar gaya normalbergantung pada besar gaya lain yang bekerja pada benda. Arah gaya normal selalu tegak lurus bidang tempat benda itu berada.

c. Gaya Tegangan Tali

Gaya tegangan tali adalah gaya pada tali ketika tali tersebut dalam keadaan tegang. Arah gaya tegangan tali bergantung pada titik atau benda yang ditinjau.

G. USAHA

“Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya adalah hasil kali antara komponen gaya yang searah dengan perpindahan dengan besar perpindahannya”. Misalkan suatu gaya F yang bekerja pada suatu benda dengan arah membentuk sudut dengan arah gerak benda menyebabkan benda berpindah sejauh s seperti pada gambar berikut:


9

Komponen gaya F yang searah perpindahan adalah: Fx = F. Cos ɵ, maka usahanya adalah: W =Fx . s W = (F. Cos ɵ ) .s Atau W =F.s cos ɵ dengan : W (work) = usaha (joule) F = gaya (N) S = perpindahan (meter) ɵ = sudut antara arah gaya dengan arah perpindahan Jika gaya yang menarik benda bekerja dalam arah mendatar seperti gambar berikut : Maka usahanya: W =F.s.cos ɵ W=F.s Sedangkan jika bekerja dua gaya atau lebih, misalnya pada benda yang ditarik dengan gaya F dalam arah mendatar pada bidang datar yang kasar dan benda berpindah sejauh s. Karena pada benda bekerja gaya gesekan, maka usaha yang dilakukan masing-masing gaya: W =∑F.s

H. ENERGI Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha 1. Usaha dan Energi Kinetik

Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya pada suatu benda dapat mengakibatkan benda berpindah. Tetapi usaha juga terkait dengan perubahan kecepatan suatu benda. Usaha ini memberikan tambahan energi pada suatu benda yang disebut Energi Kinetik yaitu energi yang dimiliki oleh suatu benda karena gerakannya. Energi kinetik suatu benda dinyatakan dalam persamaan:

2. Usaha dan Energi Potensial Gravitasi

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena ketinggian (kedudukannya) terhadap suatu bidang tertentu. Gambar di bawah menunjukkan sebuah benda bermassa m yang bergerak ke bawah sepanjang sumbu y. Kita akan menentukan usaha yang dilakukan oleh gaya berat benda jika benda tersebut jatuh dari ketinggian h1 ke h2 ( h = h1 – h2). Berat benda w dan perpindahannnya searah, sehingga usaha yang dilakukan oleh beratnya bernilai positif dan besarnya:


10

Wgrav = F.s Wgrav = w.(h1 –h2) Wgrav = m.g.( h1 –h2) Wgrav = m.g.h1 – m.g h2 Wgrav = Ep = Ep1 – Ep2 Usaha = perubahan energi potensial Dengan demikian pada ketinggian h benda memiliki energi potensial gravitasi, yaitu kemampuan untuk melakukan usaha sebesar w =m.g. Jadi energi potensial gravitasi dapat dirumuskan: Ep =m.g.h Apabila benda tsb ditarik ke atas oleh gaya F dari ketinggian awal h1 sampai mencapai ketinggian h2, maka usaha yang dilakukan oleh gaya F adalah: W = Ep W = Ep2 –Ep1 W = m.g. h2 - m.g. h1

3. Hukum Kekekalan Energi Mekanik Energi mekanik adalah hasil penjumlahan energi kinetik dan energi potensial yang dimiliki oleh suatu benda pada posisi tertentu. Persamaan energi mekanik dapat diturunkan sebagai berikut:

Berdasarkan Teorema usaha-energi bahwa usaha total yang dikerjakan sama dengan perubahan energi kinetik benda. Jadi: Wtot=∑ Ek Wtot= Ek2 – Ek1 Karena usaha ini adalah juga usaha usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi, maka: Wtot=Ep1 – Ep2 Sehingga dapat kita tuliskan: Ek2 – Ek1 = Ep1 – Ep2 Ek2+ Ep2 = Ek1 + Ep1 atau: Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2


11

II. THERMODINAMIKA

A. Kompetensi yang Diharapkan 1. Mendeskripsikan sifat-sifat gas ideal monoatomik 2. Menganalisis perubahan keadaan gas ideal dengan menerapkan hukum

termodinamika

B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Dapat memformulasikan hukum Boyle-gay Lussac 2. Dapat memformulasikan energi kinetik dan kecepatan rata-rata partikel

gas 3. Dapat menganalisis keadaan gas karena perubahan suhu, tekanan, dan

volume 4. Dapat menggambarkan perubahan keadaan gas dalam diagram P-V 5. Dapat memformulasikan hukum I termodinamika dan menerapkannya

dalam pemecahan masalah

C. Materi 1. Gas Ideal

a. Pemuaian Gas Ditinjau sejumlah gas bermassa m, bertekanan p, bertemperatur T, dan berada dalam ruang tertutup yang volumenya V. Dari percobaan-percobaan gas tersebut menunjukkan hal-hal sebagai berikut. 1) Untuk sejumlah massa tertentu dan pada temperatur konstan

ternyata tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya atau dikenal dengan hukum Boyle.

VCP = atau pV = C

Jika tekanan dan volume berubah pada proses ini masing-masing dari p1 menjadi p2 dan V1 menjadi V2 maka p1 V1 = p2 V2. Proses ini disebut dengan proses isotermis.

2) Untuk sejumlah gas yang massanya tertentu, pada tekanan tetap ternyata volumenya sebanding dengan temperatur mutlaknya atau dikenal dengan hukum Gay-Lusac dan proses ini disebut dengan proses isobaris (tekanan konstan).

atauCTV = CTV

=

3) Selain itu gas dapat diekspansikan pada volume tetap dan prosesnya disebut dengan proses isokhoris atau dikatakan tekanan gas sebanding dengan temperatur mutlaknya. P = CT atau C

TP

=

Dari kenyataan di atas maka untuk gas dengan massa tertentu dapat

dituliskan dalam bentuk =TpV konstan dan hukum ini disebut

dengan hukum Boyle-Gay Lussac.


12

TnQC

∆∆

=

b. Persamaan Keadaan Gas Ideal

Nilai TpV untuk sesuatu gas juga tergantung pada massa gas atau

dikatakan bahwa TpV sebanding dengan jumlah mole gas. Jadi

nRTpV

= atau nRTpV =

R = 8,317 joule/mol K = 8,317 x 107 erg/mol K = 1,987 kalori/mol K = 0,08205 liter.atm/mol K

Karena n = Mm

gasmolekulmassagasmassa

= dan jumlah molekul n = xMm

bilangan Avogadro (N0) maka diperoleh hubungan N = n N0

Konstanta Boltzman k = NRn maka persamaan keadaan gas ideal

dapat dinyatakan dalam bentuk lain yaitu pV =NkT Dengan k = 1,38 x 10-23 joule/K dan N0 = 6,025 x 1023 /mole Kapasitas kalor jenis molar gas ideal adalah merupakan jumlah kalor yang diberikan tiap mole gas dibagi dengan kenaikan temperatur gas itu. Secara matematis dinyatakan sebagai Kapasitas kalor jenis molar gas ideal dibedakan menjadi 2 yaitu kapasitas kalor jenis molar pada tekanan tetap (Cp) dan kapasitas kalor jenis molar pada volume tetap (Cv). Ternyata bahwa Cp > Cv atau

Cp - Cv = R dan γ=v

p

CC

= konstanta Laplace.

2. Teori Kinetik Gas a. Anggapan Dasar Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas ideal didasarkan pada anggapan bahwa : 1) Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom ataupun

molekul-molekul) dalam jumlah yang banyak sekali 2) Partikel-partikel itu tersebar merata dalam ruangan yang kecil dan

senantiasa bergerak dalam arah sebarang 3) Jarak antar partikel-partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel 4) Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang partikel yang

lain kecuali kedua partikel itu bertumbukan 5) Semua tumbukan baik antara dua buah partikel ataupun antara

partikel dengan dinding adalah lenting sempurna dan terjadi dalam waktu yang singkat

6) Berlaku Hukum-hukum Newton tentang gerak. b. Tekanan dan Energi Kinetik Partikel

Bayangkan gas ini dimasukkan ke dalam kubus yang panjang rusuknya L. Kubus ditempatkan sedemikian rupa sehingga rusuknya sejajar dengan sumbu-sumbu koordinat. Andaikanlah jumlah atom


13

dalam kubus banyaknya N. jadi atom sebanyak N3

bergerak hilir

mudik sejajar sumbu x dengan kecepatan vras. Tiap kali tumbukan atom dengan permukaan ABCD kecepatan itu berubah dari + vras menjadi -vras. Jadi partikel mengalami perubahan momentum m (-vras) - m(+vras) = - 2m vras. Sebaliknya partikel memberikan momentum sebesar +2m vras kepada dinding.Selang waktu antara dua buah tumbukan berturut-turut antara atom dengan permukaan ABCD sama dengan waktu yang diperlukan oleh atom untuk bergerak ke dinding yang satu dan kembali, atau menempuh jarak 2 L.

t LVras

=2

t = selang waktu antara dua tumbukan. Karena impuls sama dengan perubahan momentum, maka dapat dinyatakan bahwa :

F . t = 2 m vras

F . 2LVras

= 2 m vras

Maka gaya rata-rata untuk satu atom dapat dinyatakan dengan persamaan :

F m V rasL

=2

Jadi untuk gaya rata-rata N3

atom dapat dinyatakan dengan

persamaan :

F N m V rasL

=3

2

.

Tekanan rata-rata pada permukaan ialah hasil bagi antara gaya dengan luas bidang tekan. Jadi :

P N m V ras

LL=

3

22. .

Karena L3 = Volume kubus (V) Nm = massa gas dengan N atom. dan mV

sama dengan massa jenis gas, maka dapat dinyatakan :

VrasVmNP

2

.3

= atau P V ras=13

2ρ

Persamaan tersebut dapat pula dinyatakan dalam bentuk : P N mV ras N Ek

V V= =

23

23

12

2. .

Persamaan ini menunjukkan hubungan antara tekanan dengan energi kinetik atom atau partikel.

c. Hubungan antara temperature dengan gerak partikel. Berdasarkan sifat-sifat gas ideal kita telah mendapatkan persamaan P.V = n.R.T.


14

Dengan demikian maka energi kinetik tiap-tiap partikel dapat dinyatakan dengan :

P.V = n.R.T N m V ras N

NR T

V V3

2

0

. . .=

13

2

0

m V ras RN

T=

13

2m V ras k T= .

12

32

2m V ras k T= .

Ek k T=32

.

Ek = Energi kinetik partikel. d. Distribusi Kecepatan Partikel Gas Ideal.

Dalam gas ideal yang sesungguhnya atom-atom tidak sama kecepatannya. Sebagian bergerak lebih cepat, sebagian lebih lambat. Tetapi sebagai pendekatan kita anggap semua atom itu kecepatannya sama. Demikian pula arah kecepatannya atom-atom dalam gas tidak sama. Untuk mudahnya kita anggap saja bahwa : sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu x, sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu y dan sepertiga lagi bergerak sejajar sumbu z.

Kecepatan bergerak tiap-tiap atom dapat ditulis dengan bentuk persamaan :

vras = 3kTm

vras = kecepatan tiap-tiap atom, dalam m/det k = konstanta Boltzman k = 1,38 x 10-23 joule/atom oK T = suhu dalam oK m = massa atom, dalam satuan kilogram.

Hubungan antara jumlah rata-rata partikel yang bergerak dalam suatu ruang ke arah kiri dan kanan dengan kecepatan partikel gas ideal, digambarkan oleh MAXWELL dalam bentuk: DISTRIBUSI MAXWELL.


15

Oleh karena m MN

= serta k RN

=0

maka tiap-tiap molekul gas dapat

dituliskan kecepatannya dengan rumus : vras = 3RT

M

M = massa gas per mol dalam satuan kg/mol R = konstanta gas umum = 8,317 joule/moloK Dari persamaan di atas dapat dinyatakan bahwa : Pada suhu yang sama, untuk 2 macam gas kecepatannya dapat dinyatakan :

vras1 : vras2 = 1

1M: 1

2M

Pada gas yang sama, namun suhu berbeda dapat disimpulkan : vras1 : vras2 = T1 : T2

e. Energi Dalam Telah kita ketahui bahwa setiap partikel suatu sistem selalu bergerak asalkan T lebih besar nol Kelvin sehingga energinya tentu tidak nol. Energi rata-rata untuk N partikel gas ideal beratom tunggal

NkTnRTvmNU23

23)

21( 2 === dengan U disebut energi dalam.

Sedangkan untuk gas ideal yang beratom dua, menurut ekuipartisi energi diperoleh

NkTnRTU27

27

==

3. Hukum 1 Thermodinamika 1. Hukum I termodinamika untuk Proses Isobarik.

Pada proses ini gas dipanaskan dengan tekanan tetap, ( lihat gambar ).

sebelum dipanaskan sesudah dipanaskan

Dengan demikian pada proses ini berlaku persamaan Boyle-GayLussac

VT

VT

1

1

2

2

=

Jika grafik ini digambarkan dalam hubungan P dan V maka dapat grafik sebagai berikut :

Pemanasan Pendinginan

Usaha luar yang dilakukan adalah : W = p ( V2 - V1 ). karena itu hukum I termodinamika dapat dinyatakan

∆ Q = ∆ U + p ( V2 - V1 )


16

Panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu gas pada tekanan tetap dapat dinyatakan dengan persamaan :

∆ Q = m cp ( T2 - T1 ) Pertambahan energi dalam gas dapat pula dinyatakan dengan persamaan :

∆ U = m cv ( T2 - T1 ) Karena itu pula maka usaha yang dilakukan pada proses isobarik dapat pula dinyatakan dengan persamaan :

∆ W = ∆ Q - ∆ U = m ( cp - cv ) ( T2 - T1 ) 2. Hukum I Termodinamika untuk Proses Isokhorik ( Isovolumik )

Pada proses ini volume Sistem konstan. ( lihat gambar )

Sebelum dipanaskan. Sesudah dipanaskan.

Dengan demikian dalam proses ini berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac dalam bentuk :

PT

PT

1

1

2

2

=

Jika digambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka grafiknya sebagai berikut :


Karena ∆ V = 0 maka W = p . ∆ V W = 0 ( tidak ada usaha luar selama proses ) ∆ Q = U2 - U1 Kalor yang diserap oleh sistem hanya dipakai untuk menambah energi dalam ( ∆ U ) ∆ Q = ∆ U ∆ U = m . cv ( T2 - T1 )

3. Hukum I termodinamika untuk proses Isothermik. Selama proses suhunya konstan. ( lihat gambar )

Sebelum dipanaskan. Sesudah dipanaskan.

Oleh karena suhunya tetap, maka berlaku Hukum BOYLE. P1 V2 = P2 V2

Jika digambarkan grafik hubungan P dan V maka grafiknya berupa :


17


Karena suhunya konstan T2 = T1 maka : ∆ U = U2 - U1 = 3

2 n R T2 - 32 n R T1 = 0 ( Usaha dalamnya nol )

Kalor yang diserap sistem hanya dipakai untuk usaha luar saja. W P V

VV

P VVV

= =1 12

12 2

2

1

( ln ) ( ln )

W P VPP

P VPP

= =1 11

22 2

1

2

( ln ) ( ln )

W n R TVV

n R TVV

= =12

12

2

1

( ln ) ( ln )

W n R TPP

n R TPP

= =11

22

1

2

( ln ) ( ln )

4. Hukum I Termodinamika untuk proses Adiabatik. Selama proses tak ada panas yang masuk / keluar sistem jadi Q = 0 ( lihat gambar )

Sebelum proses Selama/akhir proses

oleh karena tidak ada panas yang masuk / keluar sistem maka berlaku Hukum Boyle-Gay Lussac

PVT

P VT

1 1

1

2 2

2

=

Jika digambarkan dalam grafik hubungan P dan V maka berupa :

Pengembangan Pemampatan

Karena ∆ Q = 0 maka O = ∆ U + ∆ W U2 -U1 = - ∆ W Bila ∆ W negatif ( -W = sistem ditekan ) usaha dalam sistem ( ∆ U ) bertambah. Sedangkan hubungan antara suhu mutlak dan volume gas pada proses adibatik, dapat dinyatakan dengan persamaan :

T.Vγ-1 = konstan atau T1.V1γ-1 = T2.V2γ-1

Usaha yang dilakukan pada proses adiabatik adalah :


18

W = m . cv ( T1 - T2 ) atau W = P V1 1

1.

−γ ( V2

γ-1 - V1γ-1 )

Juga berlaku persamaan : P1.V1γ = P2.V2γ

4. Kapasitas Kalor Gas 1. Pengertian Kapasitas Kalor

Ada tiga besaran yang umum digunakan untuk menghitung kalor yang diterima atau dilepaskan oleh suatu gas : kalor jenis, kapasitas kalor, dan kapasitas kalor molar. Ketiga besaran ini saling berhubungan, sehingga jika rumus salah satu besaran diketahui, maka rumus kedua besaran lainnya dapat diperoleh. Dalam bagian ini kita pilih untuk memformulasikan kapasitas kalor (diberi notasi C) Kapasitas kalor C, didefinisikan sebagai kalor Q yang diperlukan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu zat itu sebesar satu kelvin Definisi kapasitas kalor : TCQatau

TQC ∆=

∆=

Satuan SI untuk kapasitas kalor adalah J/K atau JK-1 Kalor yang diberikan kepada gas untuk menaikkan suhunya dapat dilakukan pada tekanan tetap (proses isobaris) atau pada volume tetap (proses isokhoris). Karena itu ada dua jenis kapasitas kalor yang dikenal pada gas, yaitu kapasitas kalor gas pada tekanan tetap Cp dan kapasitas kalor gas pada volume tetap Cv. Kapasitas kalor gas pada tekanan tetap Cp didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat satu kelvin pada tekanan tetap. Kapasitas Kalor pada tekanan tetap : TCQatau

TQ

C ppp

p ∆=∆

=

Kapasitas kalor gas pada volume tetap Cv didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat satu kelvin pada volume tetap. Kapasitas kalor pada volume tetap : TCQatau

TQ

C vvv

v ∆=∆

=

Pada proses perubahan dengan volume tetap, seluruh kalor yang diberikan pada sistem hanya digunakan untuk menaikkan energi dalam sistem ( vQU =∆ ). Sedangkan pada tekanan tetap, kalor yang diberikan selain digunakan untuk menaikkan energi dalam juga digunakan untuk melakukan usaha ( WQU p −=∆ atau )WUQp +∆= . Dari kedua persamaan ini diperoleh

WQQWQQWUQ

vp

vp

p

=−

+=

+∆=

Dengan memasukkan nilai Qp dan Qv, serta nilai VpW ∆= untuk proses tekanan tetap diperoleh

TVpCC

VpTCCVpTCTC

vp

vp

vp

∆∆

=−

∆=∆−

∆=∆−∆

)(


19

TnRVp ∆=∆ atau nRTVp

=∆∆ , sehingga persamaan tersebut

menjadi Beda Cp dan Cv Cp - Cv = nR Dengan n adalah banyak zat dalam mol dan R adalah tetapan gas umum

2. Nilai Kapasitas Kalor dan tetapan Laplace

Untuk gas monoatomik, TnRU ∆=∆23 , sedangkan sebelumnya telah

diperoleh vQU =∆ atau TCU v∆=∆ . Dengan menyamakan ruas kanan kedua persamaan U∆ ini, kita peroleh

TnRTCv ∆=∆23 atau nRCv 2

3=

Dari persamaan nRCC vp += , sehingga diperoleh :

nRnRC p +=23 atau nRC p 2

5=

Tetapan Laplace (notasi γ ) didefinisikan sebagai nilai perbandingan antara kapasitas kalor pada tekanan tetap dengan kapasitas kalor pada volume tetap.

Definisi tetapan Laplace v

p

CC

=γ

Perhatikan , Cp > Cv maka pastilah γ > 1. Sebagai contoh , untuk gas monoatomik , Cp = 5/2nR dan Cv = 3/2 nR, sehingga

nR

nR

2325

=γ = 35 = 1,67

Akhirnya, dapatlah kita rangkum formulasi kapasitas kalor dan tetapan Laplace Gas monoatomik

35;

25,

23

=== γnRCnRC pv

Gas diatomik 57;

27;

25

=== γnRCnRC pv

Kapasitas Kalor Molar Selain besaran kapasitas kalor yang digunakan di fisika, dalam kimia lebih sering digunakan besaran kapasitas kalor molar. Kapasitas kalor molar (notasi Cm) adalah kapasitas kalor per mol. Kapasitas kalor molar mm nCCatau

nCC ==

Dengan demikian , dapat kita tulis Kalor pada tekanan tetap TCnQTCQ mpppp ∆=∆= ,; Kalor pada volume tetap TCnQTCQ mVvvv ∆=∆= ,;


20

Dengan substitusi nilai C kedalam nCCm = dapat diperoleh formulasi

kapasitas kalor molar berikut.

Gas monoatomik RCRC mpmV 25

23

,, ==

Gas diatomik RCRC mpmV 27

25

,, ==

5. Hukum Termodinamika II Hukum termodinamika pertama secara esensial adalah hukum kekekalan energi yang memasukkan kalor sebagai model perpindahan energi. Menurut hukum pertama, energi dalam suatu zat dapat ditingkatkan dengan menambahkan kalor ke zat atau dengan melakukan usaha pada zat. Hukum pertama tidak membatasi tentang arah perpindahan kalor yang dapat terjadi. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah. Dengan kata lain, tidak semua proses di alam adalah reversibel(arahnya dapat dibalik). Jika seekor beruang berbaring di salju , kalor dari tubuhnya akan mencairkan salju, tetapi beruang tidak dapat mengambil energi dari salju untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang mesin kalor, seperti mesin bensin pada mobil dan prinsip-prinsip yang membatasi efisiensinya. 1. Mesin Kalor

T1 T1 > T2 Q1 MESIN W Q2 T2 Gambar 5 : Mesin Kalor

Masin kalor adalah suatu alat yang mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Sebuah mesin kalor membawa sejumlah fluida kerja melalui suatu proses siklus di mana (a) kalor diserap dari sebuah sumber suhu tinggi, meningkatkat energi dalam mesin; (b) mengubah sebagian energi dalam ini ke usaha mekanik; dan (c) membuang energi sisa sebagai kalor ke sebuah sumber suhu rendah. Mesin kalor menyerap sejumlah kalor 1Q dari sumber panas, melakukan usaha mekanik W, dan kemudian membuang kalor 2Q ke sumber dingin. Karena fluida kerja melalui proses siklus (berawal dari satu keadaan dan kembali ke keadaan tersebut), maka jelas bahwa

U∆ = 0. Dengan demikian, hukum pertama termodinamika


21

memberikan bahwa usaha W yang dilakukan oleh mesin kalor sama dengan yang digunakan mesin. Kalor yang digunakan mesin adalah 21 QQQ −= ; dan karena itu 21 QQW −=

Di mana 1Q dan 2Q adalah besaran-besaran yang bertanda positif. Jika fluida kerjanya adalah gas, maka usaha yang dilakukan fluida kerja untuk sebuah proses siklus sama dengan luas yang dimuat siklus pada diagram p-V, Efisiensi termal sebuah mesin kalor adalah nilai perbandingan antara usaha yang dilakukan dan kalor yang diserap dari sumber suhu tinggi selama satu siklus. Definisi efisiensi mesin kalor

1

2

1

21

1

1QQ

QQQ

QW

−=−

==η

2. Mesin Carnot

P Proses ab : Isotermis → Ta = Tb = T1 Kalor yg diserap = Q1 a T1 Proses bc : Adiabatis → Qbc = 0 b Q1 Proses cd : Isotermis → Tc = Td = T2 Kalor yg dilepas = Q2 T2 Proses da : Adiabatis → Qda = 0 d c

Q2 V

Gambar 6 : Mesin Carnot

Siklus yang terjadi pada mesin Carnot adalah terdiri dari ekspansi secara isotermis dan adiabatis serta pemampatan secara isotermis dan adiabatis. Pada proses pemuaian isotermis, kalor 1Q diserap, dan pada proses pemampatan isotermal, kalor 2Q dilepaskan. Dalam siklus Carnot tidak terjadi perubahan energi dalam ( 0=∆U ), segingga sesuai dengan hukum pertama termodinamika :

2121 )(0 QQWWQQWQU

−=→−−=−=∆

Dengan 1Q dan 2Q adalah besaran yang bernilai positif. Persamaan 21 QQW −= persis sama seperti pada mesin kalor. Kedua persamaan ini sama karena mesin Carnot termasuk mesin kalor. Oleh karena itu, persamaan efisiensi mesin Carnot dalam 1Q dan 2Q akan persis sama deengan efisiensi mesin kalor yang telah kita nyatakan sebelumnya, yaitu

1

2

1

21

1

1QQ

QQQ

QW

−=−

==η

Telah diketahui bahwa untuk fluida kerja gas ideal, energi dalam U sebanding dengan suhu mutlak T. Dari pernyataan ini, sehingga efisiensi mesin Carnot untuk suatu gas ideal dapat dinyatakan sebagai.


22

1

2

1

2 11TT

QQ

−=−=η

3. Mesin Pendingin

T1 T1 > T2 Q1 MESIN W Q2 T2 Gambar 7 : Mesin Pendingin

Hukum kedua termodinamika berpegang kepada kecenderungan alamiah kalor untuk mengalir dari benda panas ke benda dingin. Analogikan dengan air yang cenderung mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah. Air dapat dipaksa mengalir dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi oleh sebuah pompa. Tentu saja, kalor juga dapat dipaksa mengalir dari benda dingin ke benda panas dengan melakukan usaha pada sistem. Peralatan yang bekerja dengan cara seperti ini disebut mesin pendingin, sedangkan proses yang dialami sistem atau pompa disebut proses pendinginan. Ukuran kinerja (performa) sebuah kulkas dan pendingin ruangan bisa diperoleh dengan menetapkan hasil bagi kalor Q2 yang dipindahkan dari sumber dingin dengan usaha W yang dibutuhkan untuk memindahkan kalor ini. Hasil bagi ini disebut koefisien performasi (diberi lambang Cp)

Definisi koefisien Performasi WQC p

2=

Perhatikan , 2Q > W sehingga Cp > 1 (koefisen performasi selalu lebih dari 1). Dengan memasukkan persaan Q1 = Q2 + W atau W = Q1 - Q2 kedalam persamaan untuk Cp diperoleh,

1

11

2

1

2

2121

2

−=

−=

−=

QQ

QQQQQ

QC p

......................................................(*)

Koefisien performasi paling besar yang mungkin adalah mesin pendingin Carnot, yang prosesnya adalah kebalikan dari mesin Carnot. Untuk mesin Carnot telah kita peroleh

2

1

2

1

TT

QQ

= , sehingga jika

ini kita masukkan ke dalam (*) kita peroleh

21

2

2

21

2

1

1

1

1TT

T

TTT

TT

C p −=

−=

−=

Koefisien performasi mesin pendingin 21

2

TTTC p −

=


23

D. Latihan 1. Berapakah volume 4 gram gas oksigen O2 (berat molekul M = 32).

keadaan normal (T = 00 C dan p = 1 atm), bila diketahui R = 8314 J/kmol K, 1 atm = 105 Nm-2.

2. Hitunglah energi kinetik sebuah atom gas helium pada suhu 270 C, jika diketahui nilai tetapan Boltzmann k = 1,38 x 10-23 J/K

3. Sebuah tangki silinder yang mengandung 19 kg udara pada tekanan 9,5 x tekanan atmosfer (9,5 atm) disimpan pada tempat bersuhu 70 C. Ketika dipindahkan ke bengkel bersuhu 270 C, sebuah katup pengaman pada tangki bekerja, membebaskan (meloloskan) sejumlah udara. Jika katup meloloskan udara ketika tekanannya melebihi 10 kali tekanan atmosfer, hitunglah massa udara yang lolos!

4. Suatu gas volumenya 0,5 m3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 3 x 10 5 joule, maka berapakah tekanan gas ?

5. Dua mol gas helium (γ = 5/3) suhu awalnya 270 C dan menempati volume 20 liter. Gas mula-mula memuai pada tekanan tetap sampai volumenya menjadi dua kali. Kemudian gas mengalami suatu perubahan adiabatis sampai suhunya kembali ke nilai awalnya. (R = 8,31 J/mol K). a. Buat sketsa proses yang dialami gas pada diagram p-V b. Berapa volume dan tekanan akhir gas c. Berapa usaha yang

dilakukan gas


24

III. GELOMBANG DAN OPTIK

A. Kompetensi Dasar :

Setelah mempelajari materi gelombang dan optik, peserta diklat mampu: 1. Menguasai konsep dan prinsip gelombang dan optik dalam berbagai

penyelesaian masalah dan prodok teknologi 2. Menganalisis sifat gelombang 3. Menafsirkan peristiwa interferensi dan difraksi cahaya

B. Indikator:

Setelah mengikuti pelatihan ini diharapkan dapat: 1. Menyebutkan sifat sifat umum gelombang. 2. Menerapkan persamaan gelombang sinusoida. 3. Menerapkan besaran fisis pada peristiwa interferensi. 4. Menentukan besaran fisis pada peristiwa difraksi.

C. Materi Gelombang

1. Sifat Gelombang Secara umum sifat – sifat gelombang adalah: a. Dapat mengalami pemantulan atau refleksi b. Dapat mengalami pembiasan atau refraksi c. Dapat mengalami superposisi atau interferensi d. Dapat mengalami lenturan atau difraksi, dan e. Dapat mengalami pengutuban atau polarisasi.

2. Hubungan Antara Simpangan, Amplitudo, Frekuensi, Periode, dan Beda fase. a. Simpangan:

Simpangan adalah jarak titik dihitung dari kedudukan kesemtimbangan awal

b. Amplitudo (A) Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan.

c. Periode (T) Periode (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran atau satu siklus penuh. Satuan periode adalah sekon atau detik.

d. Frekuensi (f) Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik. Yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap. Satuan frekuensi adalah 1/sekon atau s-1. 1/sekon atau s-

1 disebut juga hertz. (menghargai penemunya, yaitu seorang fisikawan Hertz) .

e. Fase: Adalah suatu besaran yang berubah secara periodik atau berubah secara teratur.

f. Sudut Fase Adalah sudut yang ditempuh oleh suatu titik selama bergetar harmonis

g. Beda Fase


25

Adalah selisih fase antara dua titik yang bergetar harmonis . h. Fase getaran,

Adalah perbandingan antara lamanya titik yang bergetar dengan periodenya, atau keadaan getaran itu yang menggambarkan posisi, kecepatan dan percepatannya.

3. Hubungan antara Periode dan Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik atau satu sekon. Dengan demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah :

Selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah periode. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut :

4. Persamaan Gelombang Harmonik

a. Simpangan Gerak Harmonik πfAωtAy 2sin sin ==

b. Jika pada saat awal benda pada posisi θ0, maka )2(sin )(sin 00 θθ +=+= πftAωtAy

c. Besar sudut (ωt+θ0) disebut sudut fase (θ), sehingga

00 2 θθθ +=+=Ttπωt

φ disebut fase getaran dan Δφ disebut beda fase.

D. Materi Optika

1. Mikroskop Sebuah mikroskop terdiri atas susunan dua buah lensa positif. Lensa

yang berhadapan langsung dengan objek yang diamati disebut lensa objektif. Sementara itu, lensa tempat mata mengamati bayangan disebut lensa okuler. Fungsi lensa okuler ini sama dengan lup. Fungsi mikroskop mirip dengan lup, yakni untuk melihat objek-objek kecil. Akan tetapi, mikroskop dapat digunakan untuk melihat objek yang jauh lebih kecil lagi karena perbesaran yang dihasilkannya lebih berlipat ganda dibandingkan

Ttt

πTt

ππT

tπ

1212

0

0

2

22

2

−=−=∆

+=

=

+=

ϕϕϕ

θϕ

ϕθθ


26

dengan lup. Pada mikroskop, objek yang akan diamati harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak antara fob dan 2fob sehingga bayangannya akan terbentuk pada jarak lebih besar dari 2fob di belakang lensa objektif dengan sifat nyata dan terbalik. Bayangan pada lensa objektif dipandang sebagai objek oleh lensa okuler dan terbentuklah bayangan pada lensa okuler. Agar bayangan pada lensa okuler dapat dilihat atau diamati oleh mata, bayangan ini harus berada di depan lensa okuler dan bersifat maya. Hal ini dapat terjadi jika bayangan pada lensa objektif jatuh pada jarak kurang dari fok dari lensa okuler. Proses terbentuknya bayangan pada mikroskop, terlihat bahwa bayangan akhir yang dibentuk oleh mikroskop bersifat maya, terbalik dan diperbesar.

Jarak antara lensa objektif dan lensa okuler menentukan panjang pendeknya sebuah mikroskop. Panjang mikroskop atau jarak antara lensa objektif dan lensa okuler sama dengan jarak bayangan objektif ke lensa objektif ditambah jarak bayangan objektif tadi ke lensa okuler atau secara matematis dituliskan

Perbesaran total yang dihasilkan mikroskop merupakan perkalian antara perbesaran yang dihasilkan oleh lensa objektif dan perbesaran sudut yang dihasilkan oleh lensa okuler. Secara matematis, perbesaran total yang dihasilkan mikroskop ditulis sebagai berikut.

Perbesaran yang dihasilkan oleh lensa obyektif adalah: Perbesaran yang dihasilkan oleh lensa okuler seperti pada Lup. Untuk Mata tanpa berakomodasi : Untuk Mata berakomodasi maksimal :

2. Interferensi : 1. Pengertian Interferensi

a. Interferensi adalah hasil kerja sama dua gelombang atau lebih yang bertemu pada satu titik di dalam ruang dan menimbulkan fenomena fisik yang dapat diamati. Peralatan yang digunakan untuk menunjukkan adanya interferensi cahaya disebut interferometer

b. Untuk menghasilkan interferensi dibutuhkan sumber-sumber gelombang(cahaya) yang bersifat koheren yaitu gelombang yang mempunyai frekuensi sama dan beda fase tetap dalam penjalarannya.


27

2. Interferensi Cahaya. Interferensi Cahaya adalah Perpaduan dua atau lebih sumber cahaya sehingga menghasilkan keadaan yang lebih terang (interferensi maksimum) dan keadaan yang gelap (interferensi minimum). Syarat : Cahaya tersebut harus koheren. Koheren : Dua sumber cahaya atau lebih yang mempunyai frekwensi, amplitudo dan beda fase yang tetap. Ada dua macam interferensi cahaya dari pola hasil interferensi ini yang dapat ditangkap pada layar: a. Interferensi maksimum : Pada layar didapatkan garis terang apabila

beda jalan cahaya antara celah merupakan bilangan genap dari setengah panjang gelombang.

b. Interferensi minimum : Pada layar didapatkan garis gelap apabila beda jalan antara kedua berkas cahaya merupakan bilangan ganjil dari setengah panjang gelombang.

Paduan Gelombang 1. Saling menguatkan dan Saling Melemahkan

Gambar: Paduan Gelombang Hasil Interferesi Cahaya 2. Beda Lintasan

Jarak tempuh cahaya yang melalui dua celah sempit mempunyai perbedaan (beda lintasan), hal ini yang menghasilkan pola interferensi.

Gambar: Interferensi Pada Celah Sempit


28

Kondisi Interferensi

Gambar: Hasil Interferensi Dua Celah Sempit

Untuk mendapatkan cahaya koheren dapat digunakan beberapa metode : a. Percobaan cermin Fresnell. b. Percobaan Young. c. Cincin Newton. d. Interferensi cahaya pada selaput tipis. Contoh interferensi : a. Percobaan Cermin Fresnell.

Fresnell menggunakan dua cermin datar yang ujung-ujungnya diletakkan satu sama lain sehingga membentuk sebuah sudut yang mendekati 1800.

Gambar : Percobaan Cermin Fresnell

Sinar dari S dipantulkan oleh cermin I seolah-olah berasal dari S1 dan oleh cermin II seolah-olah S2. Bila P adalah garis gelap ke k di sebelah M, maka :

Bila P adalah garis terang ke k setelah garis terang pusat M, maka :

Untuk k = 1,2,3,…n

Keterangan : P = Jarak terang pusat ke garis gelap pada layar (PM). D = Jarak antara sumber cahaya (S1 dan S2). L = Jarak sumber cahaya ke layar. λ = Panjang gelombang cahaya yang dipergunakan..

1p.d

= (2k) 21

λ


29

b. Percobaan Young.

Gambar 22: Percobaan Young

Sumber cahaya yang monokromatik dilewatkan suatu celah yang sempit S kemudian diteruskan melalui celah S1 dan S2. S1 dan S2 berlaku sebagai dua buah sumber cahaya garis yang sejajar dan koheren yang baru. Penyelesaian yang berlaku sama halnya dengan percobaan cermin Fresnell.

3. Cincin Newton.

Gambar 23: Percobaan Cincin Newton

Bila cahaya dijatuhkan pada susunan lensa plankonveks yang diletakkan diatas kaca, karena diantara lensa dan kaca terdapat lapisan udara yang bertindak sebagai selaput tipis, cahaya tersebut akan mengalami interferensi. Bila cahaya yang dijatuhkan berupa cahaya monokromatik, maka di permukaan datar lensa plankonveks terlihat cincin gelap (minimum) dan terang (maksimum). Tetapi bila yang dijatuhkan sinar polikromatik akan terlihat cincin berwarna. Cincin yang terlihat ini dinamakan cincin Newton. Untuk menentukan gelap dan terang digunakan rumus :

Terang (max) : rk2 =

2

1R(2k + 1)

Gelap (min) : rk2 = R(k)

Harga k = 0,1,2,3,…n


30

4. Interferensi Pada Lapisan Tipis

Cahaya mengenai lapisan tipis dengan sudut datang i maka : 1. Sebagian dipantulkan langsung (gambar garis H) dan dilewatkan pada

sebuah lensa positif dan difokuskan di P. 2. Sebagian dibiaskan, yang akan dipantulkan kembali ke permukaan yang

dilewatkan pada sebuah lensa positif (gambar garis C) sehingga difokuskan di P.

3. Berkas cahaya di P merupakan hasil interferensi berkas cahaya yang dipantulkan langsung (H), dan berkas cahaya yang mengalami pembiasan dahulu, kemudian baru dipantulkan (C).

Dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada peristiwa : 1. Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh buih sabun. 2. Warna-warna cahaya yang dipantulkan oleh lapisan minyak di atas

permukaan air. 5. Difraksi

Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang), maka gelombang ini akan mengalami lenturan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di belakang celah tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan difraksi. Difraksi merupakan pembelokan cahaya di se-kitar suatu penghalang atau suatu celah.


31

Gambar Terjadinya Defraksi Cahaya

Difraksi celah tunggal Pola interferensi dihasilkan dari celah ganda. Kita juga dapat menghasilkan pola interferensi dengan celah tunggal yang lebar celahnya mendekati l (tidak lebih kecil atau lebih besar)

Gambar: Hasil Defraksi Pada Celah Tunggal Catatan : terang pusat lebarnya dua kali terang kedua. Syarat terjadinya garis gelap ke-m adalah: Untuk sudut θ yg kecil, berlaku: Syarat terjadinya garis terang ke-m adalah : Untuk sudut θ yg kecil, berlaku :

Jenis difraksi dimana sumber cahaya dan/atau layar terletak pada jarak tertentu (dekat) dari celah difraksi. Tinjauan teoritis dari difraksi Fresnel sangat kompleks.

Difraksi Fresnel

Viewing screenSource

Diffractionslit

P

Gambar: Defraksi Fresnel

m = -1

m= + 1

sin ; 1, 2,3,...d m mθ λ= =

pd ml

λ=

12 sin ( ) ; 0,1, 2,...d m mθ λ= + =

12( )pd m

lλ= +


32

Berikut adalah susunan eksperimen untuk memperoleh polaDifraksi Fraunhofer dari suatu celah tunggal:

Diffractionslit

Sourceslit

viewingscreen

Lightsource

P

f1f2

Difraksi Fraunhofer…

Gambar:Difraksi Fraunhofer celah tunggal

Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang terpisah sejauh a/2:

Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang terpisah

sejauh a/4:

Kondisi untuk interferensi destruktif oleh cahaya dari titik-titik yang terpisah sejauh a/2m (m = non-zero integer) :

Sehingga, kondisi umum untuk interferensi destruktif :

(m = ±1, ±2, ±3,. .)

Gambar: Kisi difraksi

Suatu kisi difraksi terdiri dari sejumlah besar celah sejajar yang serbasama. Kisi dapat dibuat dengan membuat goresan-goresan halus pada sekeping kaca. Kisi transmisi adalah suatu kisi dengan celah yang memugkinkan cahaya dapat melewatinya. Kisi Refleksi adalah suatu kisi dengan celah yang memantulkan cahaya

sin2 2a λθ =

sin2 2am

λθ =

sin maλθ =

sin4 2a λθ =


33

Kisi umumnya mempunyai goresan mencapai 5000 goresan per centimeter. Sehingga jarak antara dua celah sangat kecil yaitu sekitar d = 1/5000 = 20000 A. Pola distribusi cahaya oleh kisi Jika suatu kisi transmisi disinari dari belakang, tiap celah bertindak sebagai suatu sumber cahaya koheren. Pola cahaya yg diamati pada layar dihasilkan dari kombinasi efek interferensi dan difraksi. Tiap celah menghasilkan difraksi, dan berkas difraksi ini berinterferensi dengan yang lain untuk menghasilkan pola akhir. Kita telah melihat pola dari efek kombinasi ini untuk kasus 2 celah:

Gambar: Pola Defraksi

Perhatikan bagaimana pola difraksi bertindak sebagai suatu “envelop” dan mengontrol intensitas interferensi maksimum secara teratur Pengaruh memperbesar jumlah celah Diagram menunjukkan pola interferensi yang dibungkus oleh pita interferensi pusat untuk setiap kasus. Jarak celah sama untuk 5 kasus tersebut. Hal yang penting adalah: 1. Posisi angular dari maksimum utama (primary maxima) untuk N yang

berbeda adalah sama. 2. Jumlah maksimum sekunder antara dua maksimum primer meningkat

dengan N dan sama dengan N-2. 3. Intensitas maksimum sekunder melemah dibandingkan maksimum

primer. 4. Lebar maksimum primer berkurang dengan naiknya N

Gambar : Kondisi untuk maksimum primer dari kisi


34

Kondisi interferensi konstruksi kisi merupakan beda jalan antara sinar dari pengatur celah besarnya sama dengan satu panjang gelombang λ dari beberapa integral perkalian λ :

λ=θ md sin Maximum pada θ = 0 (m = 0) disebut maksimum orde-0 (zero-order maximum). Maximum pada jarak sudut θ dengan d·sinθ = λ ( m = 1) disebut maksimum orde pertama. Maksimum orde ke m adalah jarak sudut θm dengan d·sinθm = mλ.

Gambar : Kondisi minimum untuk kisi

Kisi difraksi yang mempunyai N celah, terdapat N-2 maksimum kedua dan N-1 minimum antara dua maksimun yang diatur. Kondisi minimum diperoleh ketika jumlah fasor gelombang cahaya dari N celah = 0, dengan :

6. Polarisasi Cahaya Gelombang cahaya memiliki arah getaran medan listrik dan medan

magnetic yang saling tegak lurus, dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang cahaya. Dengan demikian, gelombang cahaya termasuk gelombang transversal, sehingga mengalami gejala polarisasi.

Polarisasi cahaya adalah terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi, dan jika cahaya hanya mempunyai satu arah getar tertentu disebut cahaya terpolarisasi linier.

Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tidak terpolarisasi, yaitu dengan menghilangkan (memindahkan) semua arah getar dan melewatkan salah satu arah getar saja.

m = 0, 1, 2, 3…

m = 1, 2, 3, . . . .

n = 1, 2, 3, . . . . , N - 1

Nnmd λ

+λ=θsin


35

IV. LISTRIK MAGNET Kompetensi yang diharapkan Peserta PLPG mempunyai pengetahuan dan pemahaman yang memadai tentang konsep-konsep listrik magnet dan dapat menerapkan untuk menyelesaian masalah-masalah terkait sebagai materi pembelajaran di Indikator • Mampu memformulasikan Gaya Listrik, Hukum Coulomb, Medan Listrik,

Kuat Medan Listrik, Garis Medan Listrik, Fluks Medan Listrik, Energi Potensial Muatan, Potensial sebuah Titik, dan Selisih Potensial antara Dua Titik.

• Mampu memformulasikan Kapasitas, Energi yang Tersimpan pada Kapasitor Pelat Sejajar, kapasitas pengganti kapasitor gabungan.

• Mendeskripsikan terjadinya arus listrik, perbedan arus listik searah (DC) dan arus listrik bolak-balik (AC).

• Memformulasikan konsep/besaran/hukum berkaitan dengan rangkaian tertutup.

• Mendeskripsikan penggunan alat ukur listrik. • Medan magnet Arus Listrik (Elektromagnetik) • Tegangan dan Arus Induksi • Gaya Loretz dan Aplikasinya • Arus Bolak-balik.

1. LISTRIK STATIK

B. Muatan Listrik 1. Materi tersusun oleh atom. 2. Atom tersusun oleh inti yang diedari electron yang bermuatan listrik

negatip; inti terdiri dari netron yang netral dan proton yang bermuatan listrik positip.

3. Dalam keadan alami, jumlah proton dan jumlah elektron dalam sebuah atom sama (Σp = Σe); atom disebut netral (tidak bermuatan)

4. Bila atom kehilangan satu atau beberapa elektron, Σp > Σe, atom disebut bermuatan positif (ion postif).

5. Bila atom mendapat tambahan elektron, Σe > Σp, atom diesebut bermuatan negatif (ion negatif).

6. Benda bermuatan positip bila mengandung atom yang bermuatan positip, dan bermuatan negatip bila mengandung atom yang bermuatan negatip.

C. Hukum Coulomb 1. Antara dua dua muatan (dua benda bermuatan) terjadi gaya interaksi (gaya

aksi reaksi). 2. Gayanya dberi nama gaya coulomb. 3. Muatan sejenis saling menolak; muatan tak sejenis salng menarik. 4. Gaya saling menarik, gayanya menuju pelaku; Gaya saling menolak,

gayanya menjauhi pelaku.

Q1 Q2 Q1 Q2


36

Perjanjian: F12: gaya yang dialami Q1, dilkukan oleh Q2; F21: gaya yang dilalami Q2 yang dilakukan oleh Q1(boleh dibalik, asal konsisten).

Besarnya gaya coulomb: 1. Sebanding (berbanding lurus) dengan besarnya Q1 dan Q2 :

Fc α Q1; Fc α Q2 atau Fc α Q1Q2.

2. Sebanding dengan 2

1r

atau berbanding terbalik dengan r2 : Fc α 2

1r

3. Gaya coulomb sebanding dengan konstanta K, yang nilainya bergantung pada mediaum di mana muatan berada : Fc α K

Secara matematis: 221

2112 rQQKFF ==

Dalam hampa udara: 221

2112 rQQKFF o==

(Ko = oπε4

1 ; εo disebut permitivitas hampa , untuk medium lain dinyatakan

dengan ε atau εm. ro

m εεε

= atau mrm εεε = . Nilai Ko = 8,98 x 109 N.m2.C-2 ;

=oε 8,86 x 10-12C2N-1m-2); ε disebut permitivitas medium. D. Perhitungan Besar dan Penentuan Arah Gaya Coulomb pada Sebuah

Muatan a. Gaya pada q1 oleh muatan q2.

Besarnya 221

12 rqqKF = .

• Arahnya: muatan sejenis (tolak menolak), menjauhi q2; muatan tak sejenis (tarik-menarik), menuju q2.

• Bila dalam perhitungan diperhatikan tanda masing-masing muatan, hasilnya dapat postif, dapat negative. Tanda positif hanya menunjukkan bahwa gaya iteraksinya tolak-menolak (F12 menjauhi q2) atau tarik-menarik (F12 menuju q2); sama sekali tidak menunjukkan bahwa gaya nya ke kiri, ke kanan, ke atas, atau ke bawah

b. Gaya pada q1, dilakukan oleh q2, q3, q4, …, qn. • Muatan q1 mengalami n gaya coulomb, yaitu:

212

2112 r

qqKF = ; 213

3113 r

qqKF = ; 2

14

4113 r

qqKF = ; . . . ; 21

11

n

nn r

qqKF =

• Gaya bekerja pada q1 merupakan penjumlahan secara vektor dari ketiga gaya tersebut.

• Penjumlahan dilakukan dengan metode analitis. 1) Gambar masing-masing gaya dengan arah yang benar, dg

perbandingan besarnya secara proporsional. 2) Hitung besarnya masing-masing gaya (tanpa memperhatikan

tandanya)

Gambar 1.1


37

3) Setiap gaya diurakan atas dua komponen, yaitu komponen pada sumbu X dan komponen pada sumbu Y. Bila sudut antara Fi dan sumbu X positif adalah θ i, Fix = Ficos; Fiy = Fisinθi.

4) Tentukan ΣFx dan ΣFy (dengan memperhatikan tanda: Fx ke kanan positif, ke kiri negatif; Fy: ke atas positif, ke bawah negatif.

5) Besarnya F1 = ( ) ( )22 ∑∑ + yx FF

6) Bila arah gaya dinyatakan dengan θ yaitu sudut antara gaya dengan

sumbu X, ∑∑=

x

y

FF

arcus tanθ ; dengan catatan:

Contoh penyelesaian soal Tentukan besar dan arah gaya coulomb yang dialami muatan - 100µC yang terletak di (3,0) cm oleh muatan + 200µC yang terletak di (0,4)cm dan - 150µC di (0,-4)cm. Data : q1 = - 100µC di (3,4)cm; q2 = +200µC di (0,4)cm; dan q3 = -150µC di (0,-4)cm. Masalah: Menentukan besar dan arah F1. Analisis:

.1055)4()3( 2221312 mxcmcmcmrr −==+==

Nxmx

CxCxxCNmxrqqKF 4

22

44229

212

2112 1018,7

)105(102101098,8 −=

−== −

−−− (F12

menuju q2)

Nxmx

CxCxCNmxrqqKF 4

22

44229

213

2113 1039,5

)105()105,1)(10(1098,8 +=

−−== −

−−− (F13

menjauhi q3)

NxNxxFF x44

21212 1031,4)531018,7(cos)( −=−=−= θ

NxNxxFF y44

21212 1074,5)541018,7(sin)( =+=+= θ

NxNxxFF x44

31313 1023,3531039,5cos)( +=+=+= θ

q2

F12 (F12)y

(F13)y F13

θ2 θ3

sinθ2 = sinθ3 = 54

cos θ2 = cosθ3 = 53


38

NxNxxFF y44

31313 1031,4541039,5sin)( +=+=+= θ

ΣFx = - 4,31 x 104N + 3,23 x 104N = - 1,08 N ΣFy = 5,74 x 104N + 4,31 x 104N = 10,05 N F1 = NNNN 11,101689,102)05,10()08,1( 222 ==+−

Arah: 087,8308,105,10arctan ==θ

Karena ΣFx negatif, dan ΣFy positif, F1 di daerah (kuadran) II, di atas sumbu X negatif. Jawab : Besarnya F1 = 10,11 N, arahnya membentuk sudut 83,87o di atas sumbu X negatif, atau membentuk sudut: (180o-83,87o)= 96,13o dengan sumbu X.

E. Kuat Medan Listrik

Q . P 2rqQKFq =

r

• Bila q = 1 C: 21 )(rQKF PC = =

qF

qK qr

qQ

=2 (gaya per satuan muatan)

• Gaya per satuan muatan di suatu titik disebut kuat medan listrik (E) di titik tersebut.

• E = qFq atau Fq = qE

• Secara umum: Titik P yang berjarak r dari muatan pembangkit Q, memiliki

kuat medan listrik: EP = K 2rQ

• Satuan: NC-1. • Medan listrik adalah besaran vektor. • Arahnya = sama arah gaya coulomb bila di titik tersebut terdapat muatan

positif. • Bila muatan pembangkitnya positif, arah kuat medan menjauhi muatan

pembangkit, bila muatannya negatif arah kuat medan listrik menuji muatan pembangkit.

. .

Perhitungan kuat medan listrik sebuah titik a. Oleh sebuah muatan:

EP = 2rQK

b. Oleh beberapa muatan. Bila titik P brjarak r1 dari muatn Q1, r2 dari muatan Q2, …, rn dari muatan Qn; maka di titk E terdapat n kuat medan, yaitu

EP1 = 21

1

rQK , EP2 = 2

2

2

rQK , …, EPn = 2

n

n

rQ

K .

+ Q1 E1 - Q2 E2


39

PnPPP EEEE

+++= ...21 • Hitung besarnya massing-masing E. • Gambar Semua E di titik yang ditinjau • Uraikan setiap E atas dua komponen, pada sumbu X dan Sumbu Y. • Hitung ΣEX dan ΣEY. • Besarnya E = ∑ ∑+ 22 )()( yx EE .

• Arah E : ∑∑=

x

y

EE

arctanθ

F. Garis Medan Listrik Garis gaya listrik (garis medan listrik) adalah garis (lurus atau lengkung) berarah yang memiliki sifat di setiap titik pada garis tersebut arah vektor medannya berimpit dengan garis singgungnya

(c) (d

Dua muatan tak sejenis Dua muatan sejenis

G. Fluks Medan Listrik Makin jauh dari muatan garis gaya makin renggang. Makin jauh r makin besar, E makin kecil. makin rapat garis medan medan makin besar E, sebaliknya makin

renggang garis medan makin kecil kuat medan. Rapat garis gaya dapaat dipakai untuk menyatakan kuat medan. Didefinisikan: Kuat medan suatu titi adalah jumlah garis gaya yang

menembus secara tegak lurus satu satuan luas yang memuat titik tersebut. Bila jumlah garis gaya yang menembus tegak lurus satu satuan luas adalah

N, maka E = N.

(a). Muatan Positif b. Muatan Negatif


40

Secara umum jumlah garis medan listrik yang menembus secara tegak lurus luasan (bukan satu satuan), disebut fluks medan listrik ( Φ ).

Φ = NA = EA Bila medan tidak tegak lurus luasan, dicari komponen E yang tegak lurus

luasan (En)

Φ = EA A = (E cosθ)A = EAcosθ

Bila medan tidak homogen dan luasannya sembarang, luasan dibagi-bagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil ni AdAdAdAd

,,,,, 21 •••••• sedemikian sehingga kuat medan di setiap bagian tersebut yaitu

ni EEEE

,,,,, 21 •••••• dapat dianggap konstan. Pada setiap bagian luasan dAi berlaku: iiii dAEd θcos=Φ .

Φ )cos(cos...coscos 222111 ∫=+++= θθθθ EdAdAEdAEdAE nnn H. Hukum Gauss Bila dalam luasan tetutub terdapat muatan q

oluasan

qEdAε

θ ==Φ ∫ )cos(

Bila dalam luasan tertutup terdapat n muatan, yaitu q1, q2, …, qn besarnya fluks adalah:

∑∫ =+++==Φ qqqqEdAo

noluasan εε

θ 1)...(1)cos( 21

I. Energi Potensial, Potensial, dan Selisih potensial 1. Energi Potensial Listrik Bila dihitung, usaha untuk membawa muatan uji +q dari titik B yang

berjarak rB ke titik A yang berjarak rA dari muatan pembangit +Q;

rB>rA: BA

BA rQqK

rQqKW −=

Berdasarkan teorema usaha energi: Usaha = perubahan energi = energi akhir – energi awal.

Ar

QqK , merupakan energi potensial (listrik) akhir, yaitu energi yang

dimiliki ketika muatan q di A,

Br

QqK merupakan energi potensial (listrik) awal, yaitu energi yang

dimiliki ketika muatan q di B

B

BA

A rQqKEP

rQqKEP == dan ;

θ A

E En =EA = Ecosθ

n


41

Secara umum: muatan q di titik P yang berjarak r dari muatan Q

memiliki energi potensial listrik sebesar: r

QqKEP = ; satuannya: joule

(J). 2. Potensial Suatu Titik

Bila q = satu satuan muatan = 1 C, rQK

qr

qQKEP == , disebut

potensial titik P (VP) ; satuannya: JC-1, yang juga disebut volt. Potensial merupakan besaran skalar.

3. Perhitungan Potensial Sebuah Titik

Titik P yang berjarak r dari Q, memiliki potensial: rQKEP =

Titik P yang berjarak r1 dari Q1; r2 dari Q2, . . . , rn dari Qn; memilki potensial: VP = VP1+VP2+ . . . + Vn

= 1

1

rQK +

2

2

rQK + . . . +

n

n

rQK (merupakan penjumlahan skalar).

4. Selisih Potensial antara Dua Titik dalam medan Listrik. Antara titik A yang berjarak rA dan titik B yang berjarak rB dari muatan

pembangkit Q memiliki selisih potensial:

VA- VB = VAB = BrQK

ArQK −

Titi yang potensialnya lebih tinggi disebut titik (kutub) positip, yang lebih rendah disebut titik (kutub) negative.

5. Hubungan antara potensial dan energi potensial:

V = q

EP ⇒EP = qV.

6. Hubungan antara setisih potensial dengan usaha:

VAB = BrQK

ArQK − =

qW

qrqQK

rqQK

ABqBA →=− )(

⇒ (Wq)B→A = qVAB

7. Hubungan antara kuat medan dan selisih potensial dalam medaan listrik homogen

Bila jarak AB = d ⇒VAB = Edcosθ; Bila AB sejajar garis medan, VAB = Ed

B

E


42

J. Kapasitor • Prinsipnya: kapasitor adalah alat piranti yang terdiri dari dua pelat

konduktor dipisahkan dengan isolator pada jarak yang sangat kecil, yang dapat menyimpan muatan.

1. Karakteristik Kapasitor • Bila kapasitor bermuatan, maka muatan pelat yang satu sama dan

berlainan jenis dengan pelat yang lain; bila pelat I bermuatan +q, yang lain pasti –q; kapasitor disebut bermuatan q.

• Kapasitor yang bermuatan menimbulkan beda potensiaal antara pelat-pelatnya; sebaliknya kapasitor yang memiliki beda potensial pasti menyimpan muatan.

• Kapasitor yang mula-mula kosong, bila dihubungkan dengan sumber searah, kapasitor akan termuati sampai beda potensialnya sama dengan beda potensial sumber.

2. Kapasitas Kapasitor.

• Bila kapasitor bermuatan q, menimbulkan beda potensial ∆V, Vq

∆

disebut kapasitas kapasitor (C).

C = Vq

∆; satuan: C/volt, disebut Farad.

• Untuk kapastor tertentu, perbandingan tersebut (kapasitas kapasitor) tetap.

• Kapasitor yang kapasitasnya C, bila dimuati dengan sumber searah yang beda potensialnya ∆V, akan termuati (terisi) muatan. Bila pengisian berhenti, q = C(∆V).

• Kapasitas kapasitor merupakan ukuran kemampuan kapasitor menyimpan muatan pada beda potensial tertentu.

• Untuk kapasitor pelat sejajar yang jaraknya d, luas masing-masing pelat

A, dipisahkan oleh medium yang memiliki permitivitas ε: C = εdA

3. Energi dalaam kapasitor bermuatan • Kapasitor yang kapasitasnya C, bila menyimpan muatan sebesar q

sehingga menimbulkan beda potensial ∆V, menyimpan energi sebesar E = ½ C(∆V)2.

4. Rangkaian Kapasitor • Dua kapasitor atau lebih dapat digabung secara seri maupun secara

paralel.


43

a. Sifat-sifat gabungan seri: 1) q1 = q2 = qP 2) VAB = VC1 + VC2

3) 212

2

1

1 111CCCC

qCq

Cq

PP

P +=⇒+=

b. Sifat-sifat gabungan paralel 1) qP = q1 + q2. 2) VAB = VC1 = VC2. 3) CPVAB = C1VC1 + C2VC2 ⇒ CP = C1 + C2.

5. Contoh Penyelesaian Soal Dua kapasitormasing-masing 200µF digabung secara parallel. Gabungan tersebut kemudian digabung secara parallel dengan kapasitor 100µF; kemudian diisi dengan sumber VB. Setelah pengisian berhenti, ternyata VC2 = 10 volt. Berapa (a) EC3 dan (b) VB? Data:

Masalah: Menentukan (a) EC3 dan (b) VB Analisis: a. Menghitung EC3:

Karena C1 dan C2 terrangkai parallel, maka VC1 = VC2 = VPQ; C1 dan C2 dapat diganti dengan satu kapasitor CP1. CP1 = C1 + C2 = 200µF + 200µF = 400µF. Rangkaian dpat diganti:

C1

C1 C2

A B

C2

A B

C1 = C2 = 200µF; C3 = 100µF, dan VC2 = 10 volt

P C1 Q C3 R

V

Gambar 1.16


44

qCp1 = Cp1VPQ = 4 x 10-4F x10 volt = 4 x 10-3 coulomb. Cp1 dan C3 terangkai seri, maka qCp1 = qC3. = 4 x 10-3 coulomb.

VC3 = voltFCx

CqC 40

10104

4

3

3

3 == −

−

EC3 = JxVFxxVC C2242

33 108)40(1021

21 −− ==

b. Menghitung VB VB = VPR = VPQ + VQR = (10 + 40) volt = 50 volt VB dapat dihitung dengan cara lain sebagai berikut CP1 yang terangkai seri dengan C3 dapat diganti dengan sebuah kapasitor CP.

FFCFFFFFCCC P

pP

µµµµµµµ

805

400400

5400

4400

1100

1400

1111

31

==⇒=+=+=+=

Cxqqq CpCCp

313 104 −===

VB = VCp = voltvoltFxCx

Cq

p

Cp 508

400108104

5

3

=== −

−

.

2. RANGKAIAN LISTRIK A. Arus Listrik

• Arus listrik dalam pengantar (konduktor) dalah aliran muatan listrik. 1. Karakteristik Arus Listrik

• Dalam penghantar yang mengalir adalaah muatan listrik negative (electron).

• Arah arus ditetapkan sebagai berikut: Bila yang bergerak muatan positif, arah arus sama dengan arah aliran muatan; bila yang mengalir muatan negatif, arah arus berlawanan dengan arah airan muatan.

• Dalam rangkaian arus listrik selalu dari kutub positif ke kutub negative di luar batere

2. Kuat Arus Listrik (I)

• Didefinisikan: tqI =

E

F

I


45

• Satuan: ik

coulmbdet

, juga debut amper (A); amper = ik

coulombdet

;

B. Arus Searah dan Arus Bolak-balik. Sumber tegangan dapat dibedakan atas sumber tegangan searah dan

sumber tegangan bolak-balik. Simbol: ∞ Sumber tegangan searah menghasilkan arus searah (DC, direct current),

sumber tegangan bolak-bolak menghasilkan arus bolak-balik (AC, alternating current)

C. Analisis Rangkaian Arus Searah

1. Hambatan (Resistansi) dan Hukum Ohm. • Bila penghantara dihubungan dengan sumber tegangan, timbul arus

listrik. • Sebaliknya pengahantara yang mengahantarkan arus listrik

membangkitkaan beda potensial antara ujung-ujung penghantar. • Kemampuan materi mengahantarkan (mengalirkan) arus listrik tidak

sama. • Yang kemampuannyaa besar, daya hantarnya besar atau hambatannya

kecil; sebaliknya yang kemampuannya kecil, daya hantarnya kecil atau hambatannya besar.

• Besarnya hambatan (resistansi, R) didefinisikan :

IVR ∆

= ; Satuan: amper

volt , juga disebut ohm (Ω).

Hubungan antara R, ∆V, dan I. Hukum Ohm. Bila nilai hambatan beban tertentu konsatan (tidak bergantung nilai

∆V), persaman IVR ∆

= , disebut hokum Ohm

2. Energi dan Daya Listrik. Bila ada arus listrik dalam suatu penghantar (beban) berarti ada

perpindahan muatan dari dua titik yang beda potensialnya tidak sama. . Bila selama t, muatan q berpindah, dari satu titik ke titik lain yang beda

potensialnya ∆V, W = q. ∆V Q = It ⇒ W = (∆V)

- +

(a) (b)

P Q P Q


46

(∆V) = IR ⇒ W = I2Rt Usaha yang diubah menjadi energi yang berubah menjadi energi panas

(energi kalor). Satuaan energi = satuan usaha = coulomb-volt = volt-amper-detik =

amper2-ohm-detik = joule. Biasanya digunakan satuan kalori. Padanan antara kalori dan joule

adalah: 1 J = 0,24 kalori, maka W = 0,24 I2Rt kalori. Energi perssatuan waktu (per detik) disebut daya (power, P)

tIVIt

WP 2===

Satuan daya = ik

jouledet

= volt amper, amper2 detik; yang juga disebut

watt (W). Yang paling sering digunakan adalah volt-amper, atau watt.

3. Rangkaian Seri dan Paralel a. Rangkaian Seri

Beberapa beban yang hanya membentuk satu jalan arus, disebut rangkanan ser.

b. Sifat-sifat Rangkaian seri: (1) Seluruh arus yang mengalir dalam R1, mengalir dalam R2, dan

mengalir dalam R3. Dengan kata lain hanya ada satu arus. Karena hanya ada satu arus, kuat arus di mana-mana sama.

(2) Bila salah saatu bagian (beban) terputus, dalam seluruh bagian tidak ada arus.

(3) Bila diukur beda potensial VAB, VBC, VCD, dan VAD; dalam keadan ideal: VAD= VAB + VBC + VC

(4) Bila kuat arusnya I, maka: VAD = VAB+VBC+VCD = IR1 + IR2 + IR3 = I(R1 + R2 + R3)

(4) Bila ketiga hambatan diganti dengan sebuah hambatan RP yang menghasilkan efek sama

A R1 B R2 C R3 D R1 R1

A B A B

R2 C C R2

R3 R3

D D

R1 R2 R3

A B C D RP

A D


47

VAD = IRP IRP = I(R1 + R2 + R3) ⇒ RP = R1 + R2 + R3

(4) Generalisasi:n buah beban yang resistansinya R1, R2, R3, •••, Rn yang terangkai seri; boleh diganti dengan sebuah beban pengganti dengan resistansi RP yang nilainya:

RP = R1+R2+R3, + •••, + Rn b. Rangkaian Paralel

Beberapa beban (hambatan) yang terangkai sedemikian sehinga hanya terdapat satu bedaa potensial, disebut terangkai secara parallel. Sifat-sifat rangkaian parallel: (1) Beda potensial antara ujung-ujung beban yang satu sama dengan

beda potensial antara ujung-ujung beban yang lain. (2) Bila kuat arus yang menuju titik cabang diberi tanda negatif dan

yang meninggalkan titik cabang diberi tanda positip, maka di titik cabang: ∑ I = 0 (Hukum I Kirchhoff)

(3) Putusnya arus (rangkaian) di salah satu cabang, tidak mengakibatkan arus di cabang lain terputus.

(4) Bila kuat arus di salah satu simpul adalah I, I1, I2, dan I3 (gambar 2.8a), berdasarkan hukum I Kirchhoff, maka: I = I1 + I2 + I3

321 RV

RV

RV ABABAB ++ = )111(

321 RRRVAB ++ …………………….…(a)

Gambar 2.8.

R1 I1

R1 R2 R3

A R2 I2 B A B

R3 I3

I

(b)

A R1 B R3

(a)

R2

(c)


48

(5) Bila ketiga beban diganti dengan sebuah beban pengganti RP (gambar 2.9b) ssehingga menghsilkan efek yang sama: yang sama,

I = P

AB

RV

P

AB

RV

= )111(321 RRR

VAB ++ ⇒321

1111RRRRP

++=

(6) Generalisasi: n beban yang memiliki resistansi R1, R2, R3, • • • , R6 yang terangkai paralel; boleh diganti dengan sebuah beban dengan resistansi RP yang dengan syarat:

nP RRRR1111

21

+•••++=

3.3. Rangkaian Kombinasi • Tidak ada satu persaman yang berlaku untuk semua kemungkinan

rangkaian kombinasi. • Yang berlaku adalah, pada bagian yang berupa rangkaian seri

berlaku RP = R1+R2+R3, + •••, + Rn ; sedangkan pada bagian yang

berupa rangkaian paralel berlaku:nP RRRR

1111

21

+•••++= .

• Pada bagian yang merupakan rangkaian seri dan/atau paralel, beban-beban diganti dengan sebuah beban pengganti.

• Proses tersebut dilakukan terus sampai hanya ada satu rangkaian seri atau paralel tunggal.

Contoh: Pada rangkaian gambar 2.11(a) R6 dan R7 terangkai secara paralel,

sehingga boleh diganti dengan sebuah hambatan Rp1 yang

resistansinya: 761

111RRRp

+= .

Rangkaian menjadi seperti gambar 2.11(b). Pada rangkaian 2.10 (b), R2, Rp1, dan R4 terangkai secara seri, sehingga boleh diganti dengan sebuah penghambat Rp2 yang resistansinya Rp2= R2 + Rp1+R4.

R1 I1

A RP B

R2 I2

A B IP

R3 I3

I (b)


49

Rangkaian menjadi seperti gambar 2.10(c). Pada rangkaian 2.10(c) tersebut R5 dan Rp2 terangkai secara paralel, sehingga boleh diganti

dengan sebuah pengambat Rp3 yang resistansinya 253

111RpRRp

+= .

Rangkaian menjadi seperti gambar 2.11 (d). Pada rangkaian 2.11(d) R1, RP3, dan R3 terangkai secara seri, sehingga boleh diganti dengan sebuah hambatan Rp dengan resistansi Rp = R1 + Rp3 + R3.

4. Rangkaian Kompleks Rangkaian kompleks adalah rangkaian yang bukan rangkaian

seri, bukan rangkaian parallel, dan bukan rangkaian kombinasi (gb b)

Pada setiap rangkaian tertutup (mesh) berlaku:

∑ ∑ =+ 0IRε (Hukum II Kirchhoff).

Rangkaian kompleks dianalisis dengan hokum II Kirchhoff. Prosedurenya: • Tentukan secara sembarang arus mesh (arus loop sederhana),

searah atau atau berlawanan dengan putaran jarum jam. • Lakukan penjumlahan mengikuti arah arus mesh. • Bila dijumpai pertama kutub postif sumber, ε bertanda positif,

bila dijumpai pertama kutub negatif, ε bertanda negatif;

R1 R2 R1 R2 R1

R5 RP1 R5 RP2

R5 R6 R7

R3 R4 R3 R4 R3

(a) (b) (c)

R1

RP3

R3

R1 R1 ε3

A B A B C

ε1 ε2 ε1 ε2 R3

R2 R2


50

• Bila arah penjumlahan sama dengan arus mesh, arus bertanda positif, bila berlawanan dengan arus mesh, arus bertanda negatif.

R1 R2 ε3 R3

ε1 I ε2 ε1 I1 I2 R4

ε2 R2 R2. (a) (b)

Pada rangkaian gambar (a): 0)()( 2211 =+−+++ RIIR εε

Pada rangkaian gambar (b) Pada mesh I:

0)( 212321111 =+−−+++ RIRIIRI εε ……… (1) Pada mesh II:

0)( 4233122 =++−++ RIRII εε ………………(2) Bila diketehui nilai hambatan dan tegangan batere, dapat dihitung kuat

arus di setiap bagian dengan menghitung I1 dan I2. Bila dalam perhitungan diperoleh nilai I positif, arah I sebenarnya

sama dengan arah yang ditentukan, sedangkan bila nilai I negatif, arah sebenarnya I berlawanan dengan arah I yang telah ditentukan.

Contoh Penyelesaian Soal. Tentukan (a) I pada setiap R dan (b) nilai dan polaritas tegangan pada R2 pada rangkaian berikut, bila R1 = 40 ohm, R2 = 20 ohm, R3 = 60 ohm, ε1 = 20 volt, dan ε2 = 80 volt

R1 ε2 ε2 R2 R3

Data : R1 = 40 ohm, R2 = 20 ohm, R3 = 60 ohm, ε1 = 20 volt, dan ε2 = 80 volt Masalah: Menentukan (a) IR1, IR2, IR3, dan (b) nilai dan polaritas tegangan pada R2. Analisis:

R1 ε2 ε1 I1 R2 I2 R3


51

Pada mesh I: 0)( 221111 =−+++ RIIRIε

20 volt + 40I1ohm + 20(I1 – I2)ohm = 0 60 I1ohm – 20 I2 ohm = -20 volt 3I1ohm – I2 ohm = - 1 volt …………………(1)

Pada mesh II:

212322 )( RIIRI −++ε = 0 80 volt + 60I2ohm + 20(I2 – I1)ohm = 0 - 20I1ohm + 80 I2ohm = - 80Volt - I1ohm + 4 I2 ohm = - 4 volt …………..…. (2)

Penyelesaian persamaan untuk mencari I1 dan I2: Pers. (1) : 3I1ohm – I2 ohm = - 1 volt Pers. (2)x3:-3I1ohm +12I2ohm = -12 volt + 11I2ohm = -13 volt

I2 = amperohmvolt

1113

1113

−=− . (I2 = A

1113 , berlawanan dengan putaran

jarum jam)

Pers. (2): -I1 ohm - volt1152 = -4 volt ⇒ - I1ohm = -4volt +

voltvolt118

1152

=

I1= amperohmvolt

118

1118

−=−

. (I1 = 118 A, berlawanan dengan putaran

jarum jam)

Arus pada R1 = A118 , kekiri

Arus pada R2 = A118 (ke atas) + A

1113 (ke bawah) = - A

118 + A

1113 = A

115

ke bawah.

Pada R2 , I1 = 118 amper ke atas; I2 =

1113 amper ke bawah, I = (

1113 -

118 ) =

.115 A ke bawah

Beda potensial pada R2 = 20 ohm( .115 A )= 9,1 volt, ujung atas positif,

ujung bawah negatif.


52

3. INTERAKSI LISTRIK-MAGNET DAN ARUS BOLAK-BALIK A. Arus Listrik Menimbulkan Medan Magnet.

Kompas

Arah garis gaya (garis medan) ditentukan dg aturan genggaman tangan kanan. (a) (b)

Garis medan (c) I

Bila arsnya lurus garis gayanya lingkaran, bila arusnya melingkar, garis gaya di pusat lingkaran lurus.

B. Beasaran-besaran Medan Magnet 1. Induksi Magnetik (B)

a. Hukum Biot Savaart

Induksi magnetik di P akibat arus I pada kawat sepanjang dl: (a) sebanding dengan I, (b) sebanding dengan dl, (c) sebanding dengan sin ∠(r,dl) (d) berbanding terbalik dengan 2r .

Gambar 3.1

r

P

θ

dB

dl

Gambar 3.3

Gambar 3.2

I

Garis medan I

Garis medan


53

(e) sebanding dengan Km, yang nilainya bergantung medium. Km = π

µ4

o ,

µo disebut permeabilitas medium. Km = 1,00 x 10-7kg.m.C-2 atau N. A-2; µo = 1,2566 x 10-6, satuan juga kg.m.C-2 atau N. A-2.

(f) Satuan B: 11

22

2o ....

r)(satuan dlI.satuan satuan .satuan −−− === mNA

mAN

mmAANµ , disebut

tesla (T) Secara matematis:

2),(sin

rdlridlKdB ∠

= = 20 ),(sin

4 rrdldli ∠

πµ ………….………… (3.1)

(dB adalah besaran vektor, yang arahnya selalu tegak lurus bidang (dl,r). Untuk menghitung B akibat I pada seluruh kawat: • Kawat dibagi menjadi bagian-bagian yang sangat kecil dl1, dl2, dl3,

• • •, dln. • Dihitung dB untuk masing-masing kawat (dBi), yaitu:

20 ),(sin

4 i

iiii r

rdlldidB

∠=

πµ

• nBdBdBdBdB

+•••+++= 321 = ∫ Bd

C. Hukum Amper

1. Dengan hukum Biot Savaart dapat dihitung B di P yang berjarak r dari

kawat lurus tak hinggaa berarus I: B = rio

πµ2

.

2. Buat lintasan berupa lingkaran dengan pusaat kawat dan jari-jari r

3. B disetiap titik pada lintasan tersebut: B = rio

πµ2

, dan menyinggung

lingkaran. 4. Bagilah lintasan tertutup tersebut menjadi .,,, 321 ndldldldl ••• 5. Hitung di setiap dl, Bdlcos∠(B,dl). ∠(B,dl) = 0o. Bdlcos0o = Bdl. 6. Jumlahkan Bdlcos∠(B,dl) pada seluruh bagian lingkaran.

dl B (a)

(b) Gambar 3.5

I

Garis medan

I

Garis medan


54

ΣBdlcos∠(B,dl) = nndlBdlBdlBdlB +•••+++ 332211 = B(dl1 + dl2+ dl3 + ••• +dln ).

7. Bila dihitung hasilnya: µoI 8. Bila dalam lingkaran ada n kawat dengan arus I1, I2. …. In;

B1dl1 + B2dl2 + . . . +Bndln = θcos∫

garis

Bdl = µo∑I

D. Fluks Medan Magnet (Φ) • Bila garis Medan menembus tegak lurus luasan, B juga didefinisikan

sebagai kerapatan garis gaya (jumlah garis gaya persatuan luas) • Untuk luasan sembarang A, jumlah gaaris gaya yang menembus secara

tegak lurus disebut fluks medan magnet (Φ). Maka: Φ = BA. Satuan: tesla-m2, disebut weber.

• Bila B tidak tegak lurus luasan, dan sudut antara B dengan normal adalah θ,

Φ = BAcosθ. E. Gaya Lorentz Muatan q yang bergerak dalam medan magnet B dengan kecepatan v

membentuk sudut θ dengan B, mengalamai gaya yang besarnya F = Bqvsinθ. Gayanya disebut gaya Lorentz.

Bila v tegak lurus B, F = Bqvsin90o = Bqv Kawat sepanjang L berarus I yang berada dalam medan magnet B, ∠(I,B)

= θ, mengalami gaya yang besarnya: F = BILsinθ. Gayaanya juga disebut gaya Lorentz.

Bila kawat tegak lurus B, F = BILsin90o = BIL Arahnya ditentukan dengan aturan genggaman tangan kanan. Putar arah I ke arah B melalui sudut kecil. Genggam tangan kanan, dan posisikan sedemikian sehingga putaran

jari sama dengan putaran v. Arah gaya lorentz sama dengan arah yang ditunjuk ibu jari.

F. Gaya Interaksi antara Dua kawat Sejajar Berarus I1 dan I2

1. Prinsip: • I1 menghasilkan medan magnet B1.

B

ϕ BN

Gambar 3.7

FL

B


55

• I2 berada dalam B1; mengalami gaya Lorentz F12. • I2 menghasilkan B2. • I1 berada dalam dalam B2; mengalam gaya Lorentz F21.

2. Bila arus searah, gaya interaksinya tarik-menarik. F12 F21

3. Bila arusnya berlawanan arah, gaya interaksinya tolak menolak

F12 F21

G. Tegangan dan Arus Induksi

G

• Perubahan medan magnet dalam kumparan membangkitkan tegangan/arus,

yang disebut tegangan/arus induksi.

• Nilainya: Vind = - NdtdΦ ;

dtdΦ adalah kecepatan perubahan fluks medan

magnet. H. Generator Arus Bolak-balik

• Kumparan yang memiliki lilian N, luas penampang A, bila berputar dalaam medan magnet B homogen, dengan kecepatan sudut homogen ω:

kawat 1 kawat 2

i2 i1

B2

B1

Gambar 3.12

r

kawat 1 kawat 2

i2 i1

B2

B1

Gambar 3.13

r

Gambar 3.14


56

B N P Q

Ketika ∠(B,N) = α, Φ = BAcosα. α = sudut tempuh kumparan yang berputar = ωt. Φ = BAcos ωt

Vind = - NdtdΦ = -NBA(-sinωt) ω = NBAω sinωt

Pada saat kumparan sejajar B, α = ωt = 90o ⇒ V = NBAω Merupakan nilai maksimum. Vind = Vm sinωt.

α = ωt, yang menunjukkan posisi kumparan, disebut sudut phase. Grafiknya:

0 0 010 0.174533 0.17364820 0.349066 0.3420230 0.523599 0.540 0.698132 0.64278850 0.872665 0.76604460 1.047198 0.86602570 1.22173 0.93969380 1.396263 0.98480890 1.570796 1

100 1.745329 0.984808110 1.919862 0.939693120 2.094395 0.866025130 2.268928 0.766044140 2.443461 0.642788150 2.617994 0.5160 2.792527 0.34202-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Makna fisis Grafik:

• Bila grafik di atas sumbu bersesuaian dengan keadaaan di mana P merupakan kutub positif dan Q merupakan kutub negatif, arah arus dari P Q, maka grafik di bawah sumbu bersesuaian dengan keadaan di mana P merupakaan kutub negatif dan Q merupakan kutub positif, arah arus Q P.

• Kumparan yang berputar dalam medan magnet menghasilkan arus bulak-balik.

Gambar 3.16

Gambar 3.18

Vind

α (o) =ωt

( )

0 90 180 270 360 450 540 630 720

0 T/4 2T/4 3T/4 4T/4 5T/4 6T/4 7T/4 8T/4


57

I. Diagram Phasor • Nilai sesat dari vt = Vmsinωt atau tIi mt ωsin= dapat dibaca dengan

diagram sebagai berikut. Vmsinωt Vm θ

• vt = Vmsinωt, merupakan proyeksi dari Vm pada sumbu tegak. • Gambar tersebut, yang menyatakan posisi vektor Vm pada sudut fase

tertentu disebut diagram phasor. J. Analisis rangkaian Arus Bolak-balik

1. Rangkaian dengan R tunggal Bila beban hanya terdiri dari resistor, bila tIitVv mms ωω sinsin =⇒= . Grafik v vs t dan I vas t seperti gambar 3.19, Pada grafik tampak bahwa i dan v mencapai maksimun pada saat yang bersaman. Dikatakan i dan v memilki fase yang sama. Diagram fasornya seperti gambar 3.20.

0 0 0 010 0.174533 0.347296 0.26047220 0.349066 0.68404 0.5130330 0.523599 1 0.7540 0.698132 1.285575 0.96418150 0.872665 1.532089 1.14906760 1.047198 1.732051 1.29903870 1.22173 1.879385 1.40953980 1.396263 1.969616 1.47721290 1.570796 2 1.5

100 1.745329 1.969616 1.477212110 1.919862 1.879385 1.409539120 2.094395 1.732051 1.299038130 2.268928 1.532089 1.149067140 2.443461 1.285575 0.964181150 2.617994 1 0.75160 2.792527 0.68404 0.51303170 2.96706 0.347296 0.260472

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

Gambar 3.18

Vm berputar dg kecep sudut ω, θ merupakan sudut tempuh = ωt

vs = Vm sinωt

i = Imsinωt

t

Gambar 3.19

Vm

Im Gambar 3.20


58

vl =VLsinωt

il=-ILcosωt

0

t

vl,il

Gambar 3.22

2. Rangkaian dengan Kumparan Tunggal.

Vmsinωt ∞

∫ ∫ −=== )(cos)(sinsin

tL

Vtdt

LV

dtL

tVi mmm ω

ωωω

ωω

tIiIL

Vmm

m ωω

cos=⇒= .................................................................... (3.15)

""RV

LVI LL

L ==ω

Dalam hal ini ,"" LR ω= disebut impedansi induktif dan diberi symbol XL. Grafik menunjukkan bahwa vL mencapai maksimum lebih dulu dari iL. Selisih sudut fase antara tercapainya Vm dan Im adalah 90o. Jadi vL mendahului iL dengan selisih sudut fase 900. Diagram fasornya seperti gambar 3.23.

0 -90 0 -1,570796 0 -0,755 -85 0,087266 -1,48353 0,087156 -0,747146

10 -80 0,174533 -1,396263 0,173648 -0,73860615 -75 0,261799 -1,308997 0,258819 -0,72444420 -70 0,349066 -1,22173 0,34202 -0,70476925 -65 0,436332 -1,134464 0,422618 -0,67973130 -60 0,523599 -1,047198 0,5 -0,64951935 -55 0,610865 -0,959931 0,573576 -0,61436440 -50 0,698132 -0,872665 0,642788 -0,57453345 -45 0,785398 -0,785398 0,707107 -0,5303350 -40 0,872665 -0,698132 0,766044 -0,48209155 -35 0,959931 -0,610865 0,819152 -0,43018260 -30 1,047198 -0,523599 0,866025 -0,37565 -25 1,134464 -0,436332 0,906308 -0,31696470 -20 1,22173 -0,349066 0,939693 -0,25651575 -15 1,308997 -0,261799 0,965926 -0,19411480 -10 1,396263 -0,174533 0,984808 -0,13023685 -5 1,48353 -0,087266 0,996195 -0,065367

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

Diagram fasor

VL

IL Gambar 3.23

Gambar 3.21

dtdiLtV

dtdiLvvvv

dtdiLvv

m

LsLs

inL

=

=−=⇒=+

−==

ωsin

0

.


59

3. Rangkaian dengan Kapasitor Tunggal

tIiICV mmm ωω cos=⇒= ................................................................(3.16)

""1 R

VVCVI C

C

CCC ===

ω

ω .

“R”= Cω1 disebut impedansi kapasitif, yang diberi symbol XC. Satuannya

ohm. Grafik i – t dan v– t

0 90 0 1.570796 0 15 95 0.087266 1.658063 0.087156 0.996195

10 100 0.174533 1.745329 0.173648 0.98480815 105 0.261799 1.832596 0.258819 0.96592620 110 0.349066 1.919862 0.34202 0.93969325 115 0.436332 2.007129 0.422618 0.90630830 120 0.523599 2.094395 0.5 0.86602535 125 0.610865 2.181662 0.573576 0.81915240 130 0.698132 2.268928 0.642788 0.76604445 135 0.785398 2.356194 0.707107 0.70710750 140 0.872665 2.443461 0.766044 0.64278855 145 0.959931 2.530727 0.819152 0.57357660 150 1.047198 2.617994 0.866025 0.565 155 1.134464 2.70526 0.906308 0.42261870 160 1.22173 2.792527 0.939693 0.3420275 165 1.308997 2.879793 0.965926 0.25881980 170 1.396263 2.96706 0.984808 0.17364885 175 1.48353 3.054326 0.996195 0.08715690 180 1.570796 3.141593 1 1.23E-1695 185 1.658063 3.228859 0.996195 -0.08716

100 190 1.745329 3.316126 0.984808 -0.17365105 195 1.832596 3.403392 0.965926 -0.25882

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Gambar. 6.12 Gambar 3.25

0 T/4 2T/4 3T/4 4T/4

vc =VC sinωt

ic =IC cosωt

i v

t

Pada kapasitor terdapat beda potenssial vC = Cq

.

VC selalu sama dengan vS ⇒ vC = Vmsinωt.

tCVqtVCq

mm ωω sinsin =⇒=

tCVtdtdCVtCV

dtd

dtdqi mmm ωωωω cossin)sin( ====

vS = Vmsinωt C

Gambar 3.24


60

Pada grafik tampak bahwa iC mencapai maksimum lebih dulu dari vC. Selisih sudut fase antara sat tercapainya maksimum IC dan VC adalah 900

. Jadi iC mendahului vC dengan selisih fase 900. Diagram fasornya:

4. Rangkaian Seri (a) (b)

Dianalisis hanya untuk nilai-nilai maksimumnya. Dalam rangkaian seri, I = IR = IL = IC. Diagran fasor dari Im, VR, VC, dan VL adalah: • Gambar dulu vektor I

. Untuk mudahnya dipilih arah ke kanan. • Pada R, RR VI

dan sefase, maka ke duanya berimpit. • Pada L, LL IV

mendahului dengan selisih fase 900, maka LV

tegak lurus LI

ke atas. • Pada C, CC IV

darin ketinggala , selisih fase 900, maka CV

tegak lurus

CI

ke bawah.

IC

VC

Gambar 3.26

C R L

A B C D

Z

Gambar 3.27

VL

)( CLR VVV

++

CL VV

+

θ

Gambar 3.28


61

Diagram fasor tersebut menunjukkan bahwa VR, VC, dan VL harus diperlakukan sebagai vektor, karena arahnya tidak sama. Hukum II Kirchhoff harus diterapkan secara vektor.

CDBCABADS VVVVV

++== .

CCLLR XIVXIVRIV

=== ,, Yang diperlakukan sebagai vektor harus R, XL, dan XC; bukan I. Karena kalau yang diperlakukan sebagai vektor adalah I, maka arah VL dan VC harus sama dengan arah I. Ini tidak mungkin (lihat diagram fasornya).

CC

LLR

Vr arah vekto Xr arah vekto

dan ;Vr arah vekto Xr arah vekto ;Vr arah vekto R rah vektor

=

==A

Bila R, C, dan L diganti dengan sebuah impedaansi Z, maka ZIVAB

= ; arah Z = arah VAB

LCCL XXRZXIXIRIZI

++=⇒++=

Oleh karena itu )(dan ,, CL XXRZ

+ harus membentuk segitiga siku-siku vector.

( )2

222 1

−+=−+=

CLRXXRZ CL ω

ω ….......………………(3.17)

Seisih fase: θ = R

XX CL −arctan . Bila XL > XC vector V di atas I, berarti v

mendahlui i dengan selesih fase θ; bila XL < XC vector V di bawah I, berarti v ketinggalan dari i dengan selesih fase θ. Bila arus XL = XC, maka Z = R dan V berimpit dengan I, sehingga v sefase dengan i . I = V/R. Nilai impedansi paling kecl dan kuat arus paling besar. Bila hal itu terjadi, rangkaian dikatakan dalam keadan resonansi seri atau resonansi arus.

XL = XC, ⇒ ωL = cω

1 ⇒ 2πfL = fCπ2

1⇒ f =

LC1

21π

Frekuensi yang menyebabkan rangkaian dalam keadan resonansi disebut frekuensi resonansi.

Z

)( CL XX

+

Gambar 3.29


62

5. Rangkaian Paralel (a) (b)

Menggunakan diagram fasor rangkaian tunggal: Karena hanya ada satu tegangan persekutuan, vR = vC = vL. Gambar dulu vektor Vm, untuk mudahnya dipilih arah mendatar ke

kanan. iR dan vR sefase maka vektor RI

berimpit dengan vektor RV

iL ketinggalan dari vL dengan selisih fase 900, maka vektor LI

tegak lurus vektor LV

, arahnya ke bawah. iC mendahului vC dengan selisih fase 900, maka vektor CI

tegak lurus

vektor CV

, arahnya ke atas. Diagram fasornya:

(a) (b)

RI

, LI

, dan CI

merupakan vektor, maka hukum I Kirchhoff harus diterapkan secara vektor.

=sI

RI

+ LI

+ CI

= RI

+ ( LI

+ CI

)

=

=

R1xV

RVI R

RR

,

=

=

CC

C

RC X

1xVXVI

,

=

=

LL

L

RL X

xVXVI 1

R

iR

C

A iC B

Z

Gambar 3.30

IC

)( CL II

+ )( CLR III

++

Gambar 3.31


63

Bila rangkaian diganti dengan sebuah impedansi Z,

=

=

Z1xV

ZVI R

RS

Pada ruas kanan yang harus merupakan vektor harus ,

R1

,

CX1

,

LX1

, dan

Z1

, bukan VR, VL, VC, maupun VS . Karena bila yang

dipilih sebagai vektor adalah V, maka arah VC = arah IC dan arah VL = arah IL. Ini bertentangan dengan diagram fasornya.

Arah vektor

R1

= arah vektor RI

, Arah vektor

CX1

= arah vektor CI

Arah vektor

LX1

= arah vektor LI

, Arah vektor

Z1

= arah vektor sI

=sI

RI

+ ( LI

+ CI

), maka:

Z1xVS

=

R1xVR

+ [

CC X

1xV

+

LL X

1xV

]

VS = VR = VC = VL, maka:

Z1

=

R1

+ [

CX1

+

LX1

]

Vektor

Z1

,

R1

, dan [

CX1

+

LX1

] membentuk segitiga siku-siku.

Nilainya: 222

LC

2

L1C(

R1

X1

X1

R1

Z1

ω−ω+

=

−+

= ……..…… (3.18)

Selisih fase θ = R

XX CL

1

11

arctan−

. Bila LC XX

11> , I di atas V, berarti i

mendhului v dengan selisih fase θ; bila LC XX

11< , I di bawah V , berarti

i ketinggalan dari v dengan selisih fase θ. Bila Keadan khusus:LC XX

11= ,

rangkaian dikatakan dalam keadan resonansi paralel. Pada keadan

Z1

)11(LC XX

−

θ

Gambar 3.32


64

Gambar 3.33

resonansi Z1 minimum, sehingga Z maksimum. Untuk I yang sama,

menghasilkan tegangan paling besar. Oleh karena itu resonansi paralel juga disebut resonansi tegangan. Frekuensi resonansinya:

f = LC1

21π

…………………………………………………….. (3.19)

6. Tegangan dan Arus Efektif Perhatikan rangkaian berikut:

RL RL ∞ (a) (b)

RL pada kedua rangkaian sama besarnya. Bila ternyata daya yang terdisipasi pada RL dalam kedua rangkaian sama besar, maka dikatakan: Vb pada rangkaian (b) merupakan nilai efektif (Vef) rangkaian (a), dan I dalam rangkaian (b) merupakan nlai efektif (Ief) rangkaian (a). Nilai Vef dan Ief dinyatakan dalam Vm dan Im dapat dijabarkan sebagai berikut:

v = Vmsinωt dan i = tItR

Vm

m ωω sinsin =

Pada rangkaian gambar (b) selama t detik, energi yang terdispasi pada RL:

W= .2

2 tRV

tRItVIL

efLefeffeff ==

Bila energi tersebut dihitung secara langsung dari i dan v nya (gambar 3.52b),

Selama dt, dW = ivt = (VmImsin2ωt)dt. = tdtRV

tdtRIL

mLm ωω 2

222 sinsin =

Dalam waktu ang sama rangkaian (a) menghasilkan energi yang besarnya sama dengan yang dihasilkan rangkaian (b). Dalam selang waktu t : Energi yang dihasilkan rangkaian (a):

∫∫ ==t

Lm

t

Lma tdtRItdtRIW0

22

0

22 sinsin ωω

Atau ∫∫ == tdtRV

tdtRV

WL

m

L

ma ϖω 2

22

2

sinsin

Energi yang dihasilkan rangkaian (b) selama t: tRIW Lefb2= atau

tRV

WRl

mb

2

=

Wb = Wa


65

(a). ∫=t

LmLef tdtRItRI0

222 sin ω

t

tdtI

t

tdtII

t

m

t

m

ef

∫∫== 0

2

20

22

2

sinsin ωω

t

tdtt

∫0

2sin ω adalah rata-rata sin2ωt. Nilainya adalah ½ .

mmef

mef

III

II

707,021

21

2

22

==

=............................................................... (3.20)

efefm III 414,12 == ................................................................ (3.21)

(b) ∫= tdtRV

tRV

L

m

L

ef ϖ222

sin ⇒ t

tdtVV

t

mef

∫= 0

2

22

sin ω

Dengan perhitungan seperti di atas, diperoleh:

mmef

mef

VVV

VV

707,021

21

2

22

==

=................................................................ (3.22)

efefm VVV 414,12 == ......................................................... (3.23) 7. Daya dalam Rangkaian Arus Bolak-balik

Bila i mendahului v dengan selisih fase θ, berapa daya yang terdisipasi pada impedansi Z? Analisis: Persamaan: v = Vmsinωt

i = )sin()sin( θωθω +=+ tItZ

Vm

m

Selama selang waktu dt, dW = ivdt = ImVmsin(ωt)sin((ωt+θ)dt

W = ImVm ∫ +t

dttt0

)sin()sin( θωω

Z I = Imsin(ωt+θ)

∞

Gambar 3.34


66

P = t

dtttVI

tW

t

mm ∫ += 0

)sin()sin( θωω

2sin(ωt+θ)sinωt = cos(ωt+θ)-ωt – cos(ωt+θ) + ωt = cosθ - cos(2ωt+θ).

P = ImVmt

dtttt

2

)sin()sin(20∫ +θωω

=t

dtttVI

t

mm∫ +0

)sin()sin(2

2

θωω

= 2

mmVI rata-rata dari sin(ωt)sin(ωt+θ)

rata-rata dari sin(ωt)sin(ωt+θ) = rata-rata cosθ - cos(2ωt+θ) = cosθ - rata-rata cos(2ωt+θ) = cosθ

P = θcos2

mmVI ................................................................................. (3.12a)

Bila dinyatakan dengan Ief dan Vf :

P = θcos2

.2

mm VI = IefVefcosθ. ........................................................

(3.12b) Bila i dan v sefase, P = IefVef; sedangkan bila selisih fase 90o, P = 0. Berarti besarnya daya yang terdisipasi pada Z, bergantung nilai cosθ. Oleh karena itu cosθ disebut faktor daya (power factor), yaitu.

Soal-soal latihan 1. Tunjukkan (buktikan) dengan perhitungan bahwa B dititik P yang berjarak

r dari kawat lurus sangat panjang yang berarus I besarnya rio

πµ2

. Hasil ini

selanjutnya akan dipakai untuk membahas hukum Amper. 2. Hitung B di pusat lingkaran berjari-jari r yang teraliri arus I. 3. Sebuah kawat penghantar cukup panjang yang jari-jarinya 0,14 cm teraliri

arus sebesar 10 amper. Hitung besarnya B di suatu titik di permukan kawat!

4. Empat buah kawat tembaga yang panjang sejajar satu sama lain menembus secara tegak lurus bidang gambar di titik A, B, C, dan D yang membentuk bujur sangkar denagan sisi 20 cm. Masing-masing kawat dialiri arus 20 amper. Pada kawat yang menembus bidang gambar di A dan B arusnya masuk, yang menembus di C dan D, arusnya keluar. Tentukan besar dan arah B di titik potong diagonal bujur sangkar tersebut!


67

5. Tentukan besar dan gambarkan arah gaya lorentz yang bekerja pada muatan pada gambar-gambar berikut.

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

6. S U v (a) G 7. Sebuah hambatan 20 ohm, kapasotor 1000 µF, dan kumparan 0,5 henry

terangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan biolak-balik v = 240 sin 314t. a. Gambarkan diagram fasor I, Vc, VL, VR, dan Vs. b. Hitng Z dan I, Vc, VL, VR c. Apakah dalam keadaan resonansi?. Bila belum berapa seharusnya

frekuensi sumber terjadi resonansi? 8. Sebuah hambatan 40 ohm, kumparan 0,05 henry dan kapasitor 200µF

terangkai secara paralel, dan dihubungkan dengan sumber bolak-balik Vm = 200 V, dan f = 50 Hz. a. Gambarkan diagram fasor Vs, Ic, IL, IR, dan Itot. b. Berapa Z, Ic, IL, IR, dan Itot c. Apakah dalam keadaan resonansi?. Bila belum berapa seharusnya

frekuensi sumber agar terjadi resonansi? 9. Sebuah resistor 20 ohm, kapasitor 100µF, dan kumparan 0,5 henry

diraangkaai parallel dan dihubungkan sumber tegangan bolak-balik 240sin100t. a) Berapa tegangan daan arus efektifnya? b) Berapa daya yag terdisipasi dalam rangkaian?

B

v

ϕ

v

q B

(a) q = 400µC, v = 100 m/s,

B = 1500 T

(b) q = - 1500µC, v = 50 m/s

B = 200 T, v tegak lurus

Gambar 3.35

Gambar 3. 36


68

F(r)

Gaya tolak

Jarak ikatan

Gaya tarik

V. FISIKA MODERN A. Kompetensi yang diharapkan

1. Mampu memahami dan mendeskripsikan molekul dan struktur atom hidrogen

2. Mampu mengidentifikasi karakteristik inti atom dan radioaktivitas

B. Indikator a. Mendeskripsikan bahwa atom dengan energi ionisasi rendah cenderung

berikatan dengan atom-atom yang mempunyai afinitas elektron. b. Membuat ulasan tentang jarak ikatan yaitu jarak keseimbangan antara

atom-atom yang berikatan dalam molekul c. Mendeskripsikan karakteristik radioaktivitas d. Memformulasikan secara kuantitatif peluruhan radioaktif e. Menerapkan konsep waktu paro (half time)

C. Uraian Materi :

1. Molekul Molekul merupakan gabungan dua atom atau lebih yang terikat secara kuat dan membentuk konfigurasi elektron pada kulit dan sub kulit secara menetap, karena pada umumnya atom-atom mempunyai kecenderungan bergabung dengan atom lain. Atom-atom dalam molekul ditentukan oleh susunan elektron pada masing-masing atau penyusunnya. Penyebab utama ikatan pada molekul adalah gaya elektrostatis. Keadan gaya elektrostatis antara atom-atom penyusun dapat dilihat dari grafik hubungan gaya elektrostatistik (F) terhadap jarak (r ) berikut ini.

Dari grafik terlihat : a. jika jarak antara atom ( r )

lebih kecil dari jarak ikatan ( r0 ) atau r < r0’ maka gaya elektrostatis berharga positif. Artinya gaya tolak yang terjadi antara atom-atom sangat besar;

b. bila jarak antara atom ( r ) lebih besar dari jarak ikatan ( r0 ) atau r > r0’ maka gaya elektrostatis berharga negatif. Artinya atom-atom saling tarik menarik.

Gambar 1: Grafik antara resultan gaya elektrostastik c. Jika r = r0’ maka gaya tarik

menarik dan gaya tolak menolak seimbang

r r0


69

•

Na Cl Na+ Cl-

Berdasarkan Energi Potensial Total Atom-Atom Pembentuk Molekul Keadaan energi potensial terhadap jarak antara atom-atom ditunjukkan oleh grafik di samping. a. Pada saat r < r0’ energi potensial positif. Artinya kedua atom tolak-menolak. b. Pada saat r > r0’ energi Pada potensial negatif. Artinya kedua atom tarik. c. saat r = r0’ energi potensial antara atom-atom penyusun molekul memiliki harga ekstrim. Artinya untuk memecahkan molekul menjadi atom-atom penyusunnya dibutuhkan energi potensial di r = r0’ .

a. Ikatan Ionik Ikatan ionik adalah ikatan karena gaya interaksi antara dua

muatan listrik yang jenisnya berbeda. Ikatan ini terjadi karena serah terima elektron valensi sehingga disebut juga ikatan elektrovalen yaitu ikatan yang terjadi antara atom-atom yang memiliki energi ionisasi rendah dengan atom-atom yang memiliki afinitas elektron besar.

Misalnya atom 11Na memiliki energi ionisasi rendah. Susunan elektronnya menjadi stabil : 1s2;2s2, 2p6;3s1. Pada sub kulit 3s hanya memiliki satu elektron, maka atom Na cenderung melepaskan elektron dan menjadi ion Na+. Susunan elektronnya menjadi stabil: kekurangan 1 elektron, maka atom C1 dan menjadi ion 1s2;2s2, 2p6 = konfigurasi Ne.

Atom 17C1 memiliki afinitas elektron besar. Susunan elektronnya menjadi stabil: 1s2;2s2, 2p2;3s2;3p5.

Pada sub kulit 3p kekurangan 1 elektron maka atom C1 cenderung menerima elektron dan menjadi ion C1- sehingga susunan elektron menjadi stabil, yaitu: 1s2;2s2, 2p6;3p6 = konfigurasi Ar.

Jika ion Na+ dan ion Cl- berdekatan, maka akan bekerja gaya elektrostatis. Akibatnya kedua ion tersebut akan saling tarik-menarik dan membentuk molekul NaCl

Energi ikatan

Ep

r0

E0

r

Gambar 2: Grafik antara energi potensial (Ep) dengan jarak (r)


70

Selain NaCl molekul yang menggunakan ikatan ionik, diantaranya LiF dan CaO.

b. Ikatan kovalen Ikatan kovalen adalah ikatan antara dua atom yang terbentuk karena adanya pemakaian bersama elektron oleh atom-atom pembentuk suatu molekul. Elektron yang digunakan bersama disebut elektron sekutu. Contoh ikatan kovalen dalam molekul adalah H2O

Pada keadaan tidak tereksitasi kedua electron dalam atom H menempati kulit 1s dan atom O menempati kulit 1s2 dan 2s6. Tampak bahwa hidrogen membutuhkan satu elektron lagi untuk menjadi atom yang stabil, sedangkan oksigen untuk menjadi atom yang stabil membutuhkan dua elektron. Sehingga apabila dua atom hidrogen dan sebuah atom oksigen didekatkan, maka ketiga atom tersebut akan memakai elektron secara bersamaan.

2. Atom Hidrogen a. Atom Hidrogen ( H 1

1 ) Sebuah atom hidrogen memiliki sebuah proton dan sebuah elektron yang muatannya berlainan. Jika elektron bergerak mengelilingi inti pada lintasan yang memiliki jari-jari r, maka pada elektron akan bekerja gaya gaya Coulumb (FC) yang berfungsi sebagai gaya sentripetal (FSP). Agar supaya elektron tetap berada pada lintasannya maka kedua gaya tersebut harus sama besar.

2

2

rekFC =

(i) -----------------

rmvFSP

2

=

Dimana : k = kontanta Coulumb = 9 x 109 2

2

CNm

v = kecepatan linear elektron e = besar muatan elektron = 1,6 x 10-19C r = jari-jari elektron

jadi dapat disimpulkan semakin besar jari-jari lintasan dari elektron, tentu kecepatannya semakin berkurang. Elektron selama geraknya memiliki energi, dimana hal ini elektron memiliki energi potensial listrik (EP) dan energi kinetik (EK)

mrkev

22 =


71

* Energi potensial : EP = -e V (ii)

V = rek

( V = potensial listrik pada lintasan elektron) * Energi kinetik : EK = ½ mv2

(iii)

v2 = mr

ek 2

* Energi total elektron: (iv)

Dapat disimpulkan bahwa semakin jauh elektron terhadap intinya tentu semakin besar energi yang dimilikinya. Catatan : Energi elektron berharga negatip, hal ini mneunjukkan bahwa elektron masih terikat pada inti dan diperlukan energi untuk melepaskannya dari inti.

b. Postulat Bohr Neils bohr dalam menyusun teori atomnya didasarkan pada dua postulat yaitu : Postulat 1: elektron-elektron yang mengelilingi inti mempunyai

lintasan-lintasan (orbit-orbit) tertentu. Tiap-tiap lintasan elektron memiliki tingkat energi (energy level) sendiri-sendiri. Dalam hal ini lintasan yang lebih dekat dengan inti mempunyai tingkat energi yang lebih rendah dan tingkat energi yang paling rendah adalah untuk n =1. dan dalam gerakannya elektron memiliki momentum sudut yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari h/2π.

(v)

Postulat 2 : bila elektron berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat

energi yang lebh rendah maka akan memancarkan energi berupa foton sebesar hf dan sebaliknya.

Dari persamaan (i) dan persamaan (v) diperoleh : (vi)

(n = bilangan kuantum utama = 1,2,3 ….)

rkeEP

2

−=

rkeEK

2

21=

rekEEE Kp

2

21−=+=

πω

2hnmvrI ==

meternxkme

hnr 211

22

22

1028,54

−==π


72

Bila elektron berpindah dari n2 ke n1 (n2 > n1) maka, E1 – E2 = hf =

λch , sehingga elektron tersebut memancarkan energi dengan panjang

gelombang λ yang ditunjukkan oleh persamaan : (vii)

(R = konstanta Rydberg = 1,097 x 107 / m) c. Spektrum Atom Hidrogen

Pancaran energi yang terjadi akibat dari perpindahan lintasan elektron dapat dirinci sebagai berikut : - Perpindahan lintasan dari n = 2,3,4,… ke lintasan n = 1 dinyatakan

dengan deret Lyman = deret ultra ungu.

- Dari n = 3,4,5,…, ke lintasan n = 2 dinyatakan dengan deret Balmer = deret spektrum tampak.

- Dari n = 4,5,6,… ke lintasan n = 3 dinyatakan dengan deret Paschen = deret infra merah pertama.

- Dari n = 5,6,7,… ke lintasan n = 4, dinyatakan dengan deret Brackett = deret infra merah kedua.

- Dari n = 6,7,8,… ke lintasan n = 5, dinyatakan dengan deret Pfund = deret infra merah ketiga.

Jika hidrogen mendapat energi yang cukup besar amak elektronnya dapat diakrifkan sampai ke lintasan n = ∞, hal ini terjadi ionisasi dan energi yang diperlukan disebut energi ionisasi. Selain itu energi di sini sering dinyatakan dengan elektron volt (eV) dimana : 19106,11 −= xeV joule

−= 2

221

111nn

Rλ

−= 2

111n

Rλ

−= 22

1 11n

Rλ

−= 2

1911

nR

λ

−= 2

11611

nR

λ

−= 2

12511

nR

λ


73

d. Kelemahan Atom Bohr Model atom Bohr memiliki kelemahan antara lain : - Lintasan elektron berbentuk lingkaran, padahal lintasan elektron

ternyata rumit sekali, bukan merupakan lingkaran atau elips saja. - Bohr hanya dapat menerangkan model atom hidrogen sedangkan

untuk atom ber elektron banyak sukar sekali perhitungan dan keterangannya.

- Tidak dapat menerangkan garis-garis halus pada spektrum yang semula diketahui hanya terdiri dari satu garis.

- Kejadian dalam ikatan kimia tidak dapat diterangkan dengan baik. - Tidak dapat menerangkan pengaruh medan magnet terhadap

spektrum atom. Catatan tambahan - Menurut Bohr, lintasan elektron dinyatakan dengan n = 1,2,3,…

dan disebut bilangan kuantum utama kulit elektron. Hubungan antara n dengan jumlah elektron pada setiap kulit tertutup (kulit telah penuh diberikan oleh) : Jumlah elektron = 2 n2

- Azas Pauli: tidak mungkin ada dua elektron yang memiliki lintasan-lintasan dengan bilangan kuantum yang sama.

- Efek Zeeman: terbelahnya spektrum garis menjadi garis-garis yang lebih halus lagi karena pengaruh medan magnet.

- Persamaan Schrodinger : elektron mengelilingi inti sambil bergetar dengan kemungkinan tiga dimensi mnenurut persamaam :

( ) 082

2

2

2

2

2

2

2

=−+++ ψπψψψ VWh

mdzd

dyd

dxd

ψ = fungsi gelombang m = massa partikel h = konstanta Planck W = energo total V = energi potensial

- Laser: adalah singkatan dari Light Ampilification bay Stimulated Emission of Radiation. Yaitu : merupakan gelombang cahaya tampak monokhromatik yang sangat koheren dan memiliki intensitas yang tinggi.

- Maser: adalah singkatan dari Mikrowave Amplification by Stimulated Emission of Radiation yaitu : merupakan pancaran gelombang mikro yang sangat koheren (seperti yang digunakan pada RADAR).

e. Atom Berelektron Banyak Model atom Bohr berhasil menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis atom hidrogen (deret Lyman, Balmer, Paschen, Braket dan Pfund), namun demikian model atom Bohr tidak dapat menjelaskan : 1) Efek Zeeman, yaitu gejala tambahan garis-garis spektrum jika

atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnetik


74

2) Spektrum dari atom-atom berelektron banyak Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka model atom Bohr digantikan dengan model atom baru, yang disebut model kuantum. Menurut model ini gerakan elektron dideskripsikan melalui empat macam bilangan kuantum, yaitu : 1. Bilangan kuantum utama (n)

Bilangan kuantum utama menunjukkan besar energi total elektron untuk atom hidrogen, energi total energi total elektron dinyatakan oleh :

eVn

En 2

6,13−= …………………………………………….. (1)

Untuk ion He+ dan Li2+ dinyatakan oleh :

eVn

zEn 2

26,13−= ………………………………………….. (2)

Dengan z = nomor atom (z = 2 untuk He+ dan z = 3 untuk Li2+) Untuk atom-atom berelektron banyak :

eVn

zE ef

n 2

6,13−−= ……………………………………….. (3)

Dengan efz = nomor atom efektif Nilai-nilai bilangan kuantum utama adalah :

3,2,1=n ................................................................................ (4) Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati suatu orbit yaitu sebayak 2n2.

2. Bilangan kuantum orbital (l) Bilangan kuantum orbital adalah bilangan kuantum yang menentukan besar momentum sudut elektron (L). Nilai l dibatasi oleh nilai n, yaitu bilangan bulat mulai dari 0 sampai (n-1).

)1(...,3,2,1,0 −= nl …………………………………………. (5) Misalnya untuk n = 3, nilai yang diperbolehkan adalah l = 0, 1, dan 2. Hubungan antara l dan besar momentum sudut L dinyatakan oleh:

Dengan π2h

= , h = tetapan Planck

)1( += llL ………………………………………………… (6) 3. Bilangan kuantum magnetik (ml )

Bilangan kuantum magnetik menunjukkan arah dari momentum sudut orbital L. Nilai ml adalah bilangan bulat mulai dari –l sampai dengan +l.

llml +−= ...,0...,, …………………………………………… (7) Misalnya untuk l = 2, maka ml = -2, -1, 0, +1, +2 Banyaknya nilai ml yang diperbolehkan 2l + 1. Menurut teori kuantum, proyeksi atau komponen L pada sumbu z adalah Lz terkuantisasi menurut persamaan

lz mL = ………………………………………………… (8)


75

2

1=sm

2

1

2

1−

2

1−=sm

32

1=S

SZ

Sebagai contoh untuk l = 1, ada tiga nilai ml yang diijinkan, yaitu -1, 0, dan +1. Oleh karena itu ada tiga nilai Lz yaitu − , 0, dan + seperti ditunjukkan pada gambar 1.

4. Bilangan kuantum spin ( s )

Pada tahun 1929, Dirac dengan teorinya menunjukkan bahwa spin elektron dapat dijelaskan oleh suatu bilangan kuantum spin yang

nilainya hanya boleh 21 . Seperti halnya besar momentum sudut

orbital l, besar momentum sudut spin S untuk elektron diberikan oleh :

( )1+= ssS ………………………………………………… (9)

231

21

21

=

+=

Kuantisasi ruang spin elektron diberikan oleh bilangan kuantum magnetik spin ms . Seperti juga vektor momentum sudut orbital boleh memiliki orientasi 2l + 1 dalam medan magnetik dari +l hingga –l, vektor momentum sudut spin dapat memiliki 2s + 1 = 2 orientasi yang

diberi spesifikasi oleh 21

+=sm dan 21

−=sm (Gambar 2)

Komponen Sz momentum sudut spin sebuah elektron sepanjang arah medan magnetik dalam arah z ditentukan oleh bilangan kuantum magnetik spin, sehingga:

2

1±== sz mS ………………………………………….. (10)

L = 2

L = 2

L = 2

+

0

−

Gambar 1: Diagram vektor momentum sudut L, untuk l = 1

z

Gambar 2: Dua orientasi yang mungkin dari vektor momentum sudut spin


76

5. Efek Zeeman Pieter Zeeman (1865 – 1943) menemukan garis-garis tambahan dalam spektrum emisi jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnet luar seperti ditunjukkan pada gambar 3. Gejala ini disebut efek Zeeman.

Efek Zeeman normal terdiri dari garis spektrum berfrekuensi 0f terpecah menjadi tiga komponen berfrekuensi :

Bm

efBff B πµ

4001 −=−=

02 ff = ……………………….………………………………(11)

Bm

efBff B πµ

4003 +=−=

Dengan Bµ = Bohr magneton = 9,27 x 10-24 j / T g. Energ Ikat Inti

Menurut Einstein : antara massa suatu unsur dengan energi terdapat kesetaraan sesuai dengan persamaan : E = m c2 , c = 3 x 108 m/s Sehingga 1 sma = 1,67 x10-27 kg

h. Reaksi Inti Pada reaksi inti terjadi perubahan di dalam inti atom sedangkan pada reaksi kimia terjadi perubahan pada susunan elektron di luar inti. Transmutasi inti : Adalah berubahnya suatu inti atom karena penembakan atau menjadi inti baru. Contoh : N 14

7 + He 42 + H 1

1

Reaksi fisi : berubahnya suatu inti aton karena penembakan dengan netron lambat (netron termal) sehingga terbentuk inti yang seketika terbelah disertai pembebasan beberapa neutron baru dan energi yang sangat besar.

Contoh : U 23592 + n1

0 U 23692 Xe 140

54 + 2 n10 + λ + 200 MeV

Reaksi Fusi : adalah reaksi penggabungan inti-inti menjadi inti baru dengan pembebasan energi yang besar sekali. Contoh : energinHeHH ++→+ 1

042

31

21

Tabel 2: Perbedaan antara reaksi fisi dan reaksi fusi : Keterangan Reaksi fisi Reaksi fusi

Massa defect Pembebasan energi Dapat terjadi

Besar Besar sekali Dalam reaksi inti

Jauh lebih besar Luar biasa besar Jika di dahului dengan

Gambar 3: Efek Zeeman

Tidak ada medan magnet Ada medan magnet

0 178


77

Pengendalian Polusi zat radioaktif Contoh

Dapat Banyak Di reaktor atom

reaksi fisi Tidak dapat Tidakdapat Di matahari

j. Radioaktivitas

Radioaktivitas didefinisikan sebagai pemancaran sinar radioaktif (sinar α,β, dan γ) secara spontan oleh inti-inti yang tidak stabil menjadi inti-inti yang lebih stabil.

Keterangan :

Partikel Alfa tidak mampu menembus selembar kertas, partikel beta tidak mampu menembus pelat alumunium. Untuk menghentikan gamma diperlukan lapisan metal tebal, namun karena penyerapannya fungsi eksponensial akan ada sedikit bagian yang mungkin menembus pelat metal.

Peluruhan radioaktif adalah kumpulan beragam proses dimana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Interaksi gaya-gaya ini pada inti atom terjadi dengan kompleksitas yang tinggi. Ada sifat yang dimiliki susunan partikel didalam inti atom, jika mereka sedikit saja bergeser dari posisinya, mereka dapat jatuh ke susunan energi yang lebih rendah. Pada kasus peluruhan inti atom, energi aktivasi sudah tersedia dari dalam. Partikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur pada partikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom; sehingga hal ini termasuk dalam reaksi nuklir, berlawanan dengan reaksi kimia yang hanya melibatkan perubahan susunan elektron diluar inti atom. Ketiga sinar radio aktif tersebut memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

Sinar α : - identik denga inti atom helium (2He4) - daya tembusnya kecil tapi daya ionisasinya besar.

Sinar β : - identik dengan elektron ( e-) - daya tembus cukup besar tapi daya ionisasinya agak kecil

Sinar γ :

- tidak bermuatan (gelombang elektromagnetik). - daya tembus paling besar tapi daya ionisasinya kecil (interaksi berupa foto listrik, Compton dan produksi pasangan).

http://id.wikipedia.org/wiki/Radioaktif

http://id.wikipedia.org/wiki/Inti_atom

http://id.wikipedia.org/wiki/Partikel_subatomik

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Partikel_radiasi&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Partikel_radiasi&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Acak&action=edit

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantum

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_nuklir

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_kimia

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektron


78

Tabel 3: Sifat dari radiasi α, β, γ Keterangan α β γ

Lambang α ( 2He4) β-1( -1e0 ) γ

Muatan + 2 - 1 Nol (gelombang EM)

Pengaruh medan Magnet/Listrik Dipengaruh Dipengaruhi Tidak

Dipengaruhi

Massa dalam sma ≈ 4 ≈ 0 0 Kecepatan ≈ 0,1 c ≈ 0,9 c c Daya tembus Kecil Sedang Besar Daya ionisasi Besar Sedang Kecil

Disentegrasi inti : Adalah perubahan inti atom menjadi inti atom lain yang berlangsung dengan sendirinya atau nakibat tembakan partikel lain (umumnya berlangsung dengan sendirinya). Dan proses desintegrasi tidak di pengaruhi oleh keadaan sekitar misalnya : oleh panas,tekanan, ikatan kimia dan lain-lain, karena proses desintegrasi berlangsung didalam inti atom. Kekuatan radio aktivitas (A) : adalah merupakan besar yang menyatakan jumlah pancaran persatuan waktu dan disebut aktivitas yang dapat di nyatakan dengan satuan curie. Satu curie suatu zat radioaktif ialah kuat radioaktif suatu massa tertentu dari zat itu di dalam mana 3,70 x 1010 inti mengalami desintegrasi tiap detik.

Sedangkan jumlah atom dari suatu unsur (N) yang telah mengalami desintegrasi selama waktu (t) dinyatakan dengan persamaan :

Dimana : No = Jumlah atom mula-mula λ = konstanta desintegrasi e = 2,718 …

Atau jumlah atom yang telah berdesintegrasi = (No – N). Apabila jumlah atom sisa sama dengan setengah kali jumlah n atom mula ( N = ½ No ) maka waktu yang diperlukan untuk itu disebut dengan waktu paruh (T ½ ). peluruhan dari inti tidak stabil merupakan proses acak dan tidak mungkin untuk memperkirakan kapan sebuah atom tertentu akan meluruh, melainkan ia dapat meluruh sewaktu waktu. Karenanya, untuk sebuah sampel radioisotop tertentu, jumlah kejadian peluruhan –dN yang akan terjadi pada selang (interval) waktu dt adalah sebanding dengan jumlah atom yang ada sekarang. Jika N

1 curie = 3,7 x 1010 becquerel (Bq)

1 curie = 3,7 x 1010 s

des

N = No e- tλ


79

adalah jumlah atom, maka kemungkinan (probabilitas) peluruhan (– dN/N) sebanding dengan dt:

Masing-masing inti radioaktif meluruh dengan laju yang berbeda, masing-masing mempunyai konstanta peluruhan sendiri (λ). Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa jumlah N berkurang seiring dengan peluruhan. Penyelesaian dari persamaan diferensial orde 1 ini adalah fungsi berikut:

Fungsi di atas menggambarkan peluruhan exponensial, yang merupakan penyelesaian pendekatan atas dasar dua alasan. Pertama, fungsi exponensial merupakan fungsi berlanjut, tetapi kuantitas fisik N hanya dapat bernilai bilangan bulat positif. Alasan kedua, karena persamaan ini penggambaran dari sebuah proses acak, hanya benar secara statistik. Akan tetapi juga, dalam banyak kasus, nilai N sangat besar sehingga fungsi ini merupakan pendekatan yang baik. Selain konstanta peluruhan, peluruhan radioaktif sebuah material biasanya juga dicirikan oleh rerata waktu hidup. Masing-masing atom "hidup" untuk batas waktu tertentu sebelum ia meluruh, dan rerata waktu hidup adalah rerata aritmatika dari keseluruhan waktu hidup atom-atom material tersebut. Rerata waktu hidup disimbolkan dengan τ, dan mempunyai hubungan dengan konstanta peluruhan sebagai berikut:

Parameter yang lebih biasa digunakan adalah waktu paro. Waktu paro adalah waktu yang diperlukan sebuah inti radioatif untuk meluruh mejadi separuh bagian dari sebelumnya. Hubungan waktu paro dengan konstanta peluruhan adalah sebagai berikut:

Hubungan waktu paro dengan konstanta peluruhan menunjukkan bahwa material dengan tingkat radioaktif yang tinggi akan cepat habis, sedang materi dengan dengan tingkat radiasi rendah akan lama habisnya. Waktu paro inti radioaktif sangat bervariasi, dari mulai 1024 tahun untuk inti hampir stabil, sampai 10-6 detik untuk yang sangat tidak stabil.

N = ½ No = Noe - 21Tλ T ½ =

λ69,0 Atau

Analog juga dengan : Dimana : m dan mo masing-masing menyatakan sisa massa unsur dan massa unsur mula-mula.

Analog dengan :

N = No ( ½ )t/T½

m = mo ( ½ ) t/T½

A = Ao ( ½ ) t/T½

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Lambda&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Persamaan_diferensial&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fungsi_matematika&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Peluruhan_exponensial&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fungsi_exponensial&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fungsi_berlanjut&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bilangan_bulat_positif&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Rerata_waktu_hidup&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Rerata_aritmatika&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=1_E19_detik_dan_lebih_dari&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=1_E19_detik_dan_lebih_dari&action=edit

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=1_E-6_detik&action=edit


80

Dimana : A dan Ao masing-msing adalah aktifitas akhir dan aktifitas awal. Dan

A = Aktifitas (s

des )

λ = konstanta desintegrasi (det -1) N = Jumlah partikel Sinar radioaktif yang melewati suatu materi akan mengalami pelemahan intensitas dengan rumus: I = Ioe- μ x Io = intensitas mula-mula (joule/s.m2) μ = koefisien serap materi (m-1 atau cm-1) x = tebal materi/bahan (m atau cm ) Bila I = ½ Io maka x = 0,693/μ, μ disebut HVL (lapisan harga paruh) yaitu tebal keping yang menghasilkan setengah intensitas mula Jenis detektor radioaktif: 1. Pencacah Geiger(GM)

untuk menentukan/mencacah banyaknya radiasi sinar radioaktif 2. Kamar Kabut Wilson

untuk mengamati jejak partikel radioaktif 3. Emulsi Film

untuk mengamati jejak, jenis dan mengetahui intensitas partikel radioaktif

A = Nλ

Modul 2

MODEL-MODEL PEMBELAJARAN

FISIKA & BIOLOGI

DAFTAR ISI

Kompetensi yang Diharapkan .......................................................................... 151 IndikatorEsensial .............................................................................................. 151 Materi ............................................................................................................... 151 Pandangan Pembelajaran ................................................................................. 153 Pembelajaran Fisika ......................................................................................... 157 Hakekat PAIKEM ........................................................................................... 159 Model Pembelajaran......................................................................................... 161 Contoh Model Pembelajaran Fisika ................................................................. 171 Contoh Model Pembelajaran Biologi ............................................................... 175

PLPG Rayon 138: Model-Model Pembelajaran

151

MODEL-MODEL PEMBELAJARAN

A. Kompetensi yang diharapkan

Setelah mengikuti pembahasan Pembelajaran Inovatif, guru peserta PLPG mampu menguasai model-model pembelajaran inovatif fisika yang sesuai dengan karakteristik materi ajar dan memanfaatkan media pembelajaran. Sub Kompetensi 1. Mengidentifikasi kesulitan belajar peserta didik dalam mata pelajaran Fisika 2. Menguasai berbagai teori belajar dan prinsip prinsip pembelajaran yang

mendidik terkait dengan mata pelajaran Fisika 3. Menerapkan berbagai pendekatan, strategi, metode, dan teknik pembelajaran

yang mendidik secara kreatif dalam mata pelajaran Fisika 4. Menyediakan berbagai kegiatan pembelajaran untuk mendorong peserta

didik mencapai prestasi akademik secara optimal 5. Memanfatkan media pembelajaran untuk meningkatkan pemahaman siswa

B. Indikator Esensial 1. Menentukan kesulitan belajar peserta didik dalam mata pelajaran fisika 2. Membedakan teori belajar behavioristik, kognitif, konstruktivistik, sosial

atau yang lain 3. Menerapkan teori belajar tertentu dalam pembelajaran teori maupun praktek

menyangkut fakta, prinsip, konsep, dan prosedur/ketrampilan 4. Memilih pendekatan/ strategi pembelajaran yang sesuai dengan materi

fisika 5. Memilih model pembelajaran yang tepat berdasarkan tujuan dan

karaketristik materi ajar. 6. Mengkreasikan model pembelajaran inovatif disesuaikan dengan kondisi

dan karakteristik peserta didik 7. Memanfaatkan media pembelajaran dalam menyampaikan materi ajar.

C. Materi Pendahuluan

Ilmu pengetahuan dan orientasi pendidikan di zaman sekarang mengalami perkembangan yang pesat. Hal ini menuntut guru untuk memperkaya diri dengan ilmu pengetahuan dan orientasi pendidikan yang baru serta metode-metode mengajar yang sesuai dengan perkembangan baru tersebut. Pembelajaran saat ini cenderung memberikan porsi guru aktif siswa pasif, guru memberi siswa menerima, dan guru menjelaskan siswa mendengarkan. Sedemikian lemahnya interaksi guru-siswa sehingga pembelajaran belum mampu menumbuhkan rasa keingintahuan, daya kritis, daya kreasi, daya inovasi, dan belum mampu mengaktualkan potensi siswa. Akibatnya, proses pemberdayaan potensi siswa tidak dapat dilakukan secara optimal. Pembelajaran saat ini juga lebih mementingkan jawaban baku yang dianggap benar oleh guru, tidak ada keterbukaan dan demokrasi, tidak ada toleransi pada kekeliruan akibat kreativitas berpikir karena yang benar adalah


152

apa yang dipersepsikan benar oleh guru. Itulah yang disebut sebagai memorisasi dan recall, yaitu tidak dihargainya kreativitas dan kemampuan inovasi peserta didik.

Ilmu keguruan yang berkembang dan dipraktekkan di Indonesia, masih banyak yang memandang anak didik sebagai seorang individu yang belum dewasa, belum memiliki pengetahuan dan keterampilan. Jadi, dalam proses interaksi guru-murid, anak didik merupakan obyek. Sedangkan guru merupakan sumber ilmu dan keterampilan, dimana kehadirannya di muka kelas merupakan suatu kondisi mutlak yang harus ada agar proses belajar mengajar berlangsung. Karena guru memegang peran yang penting dalam proses interaksi tersebut, maka guru harus dihormati dan dipatuhi. Apa yang diajarkan guru sudah tercantum dalam kurikulum atau sudah dideskripsikan dalam buku yang sudah tersedia. Pengembangan pembahasan materi sesuai dengan perkembangan lingkungan dan pembahasan teori dalam kaitan dengan realitas yang ada tidak begitu mendapatkan tekanan. Sebab pembahasan materi pelajaran terletak pada materi itu sendiri. Sebagai hasil proses belajar mengajar yang penting tidak saja anak didik memiliki kemampuan, pengetahuan, keterampilan, tetapi yang tidak kalah pentingnya adalah bagaimana anak didik mendapatkan pengetahuan atau keterampilan tersebut. Dalam proses pembelajaran ilmu Fisika keaktifan siswa merupakan inti dari pola belajar, hal itu dapat tercermin dari aktifnya para siswa membaca sendiri, mengaitkan konsep-konsep baru dengan berdiskusi dan menggunakan istilah, konsep dan prinsip yang baru mereka pelajari diantara mereka. Pada dasarnya mata pelajaran Fisika merupakan salah satu mata pelajaran sains yang diharapkan sebagai sarana mengembangkan kemampuan berpikir analitis deduktif dengan menggunakan berbagai konsep dan prinsip Fisika untuk menjelaskan berbagai peristiwa alam. Telah diketahui bersama bahwa di kalangan siswa telah berkembang kesan yang kuat bahwa pelajaran Fisika merupakan pelajaran yang sulit untuk dipahami dan kurang menarik.Salah satu penyebabnya adalah kurangnya minat dan motivasi untuk mempelajari Fisika dengan senang hati, merasa terpaksa atau suatu kewajiban. Hal tersebut merupakan akibat kurangnya pemahaman tentang hakikat, kemanfaatan, keindahan dan lapangan kerja dari Fisika. Tidak sedikit siswa yang merasa kesulitan ketika akan mengikuti pelajaran Fisika.

Hasil - hasil evaluasi belajar pun menunjukkan bahwa nilai rata - rata kelas di raport untuk pelajaran Fisika seringkali merupakan nilai yang terendah dibanding dengan pelajaran pelajaran lain. Tanpa disadari, para pendidik atau guru turut memberikan kontribusi terhadap factor yang menyebabkan kesan siswa tersebut di atas. Kesalahan - kesalahan yang cenderung dilakukan para guru, khususnya guru Fisika adalah sebagai berikut: 1. Seringkali Fisika disajikan hanya sebagai kumpulan rumus belaka yang

harus dihafal mati oleh siswa, hingga akhirnya ketika evaluasi belajar, kumpulan tersebut campur aduk dan menjadi kusut di benak siswa.

2. Dalam menyampaikan materi kurang memperhatikan proporsi materi dan sistematika penyampaian, serta kurang menekankan pada konsep dasar, sehingga terasa sulit untuk siswa.

3. Kurangnya variasi dalam pengajaran serta jarangnya digunakan alat Bantu yang dapat memperjelas gambaran siswa tentang materi yang dipelajari.


153

4. Kecendrungan untuk mempersulit, bukannya mempermudah. Ini sering dilakukan agar siswa tidak memandang remeh pelajaran Fisika serta pengajar atau guru Fisika.

Permasalahan tersebut seharusnya tidak muncul karena kewajiban guru dalam mengajar diatur dalam Undang-undang RI N0.20 Pasal 40, ayat (2) tahun 2003 tentang sistem Pendidikan Nasional yang berbunyi: Guru dan tenaga kependidikan berkewajiban: 1. Menciptakan suasana pendidikan yang bermakna, menyenangkan, kreatif,

dinamis dan dialogis 2. Mempunyai komitmen secara profesional untuk meningkatkan mutu

pendidikan; dan 3. memberi teladan dan menjaga nama baik lembaga, profesi dan kedudukan

sesuai dengan kepercayaan yang diberikannya. Sementara itu dalam Peraturan Pemerintah No.19 tentang standar nasional Pendidikan, Pasal 19, ayat (1) dinyatakan bahwa Proses pembelajaran pada satuan pendidikan diselenggarakan secara interaktif, inspiratif, menyenangkan, menantang, memotivasi siswa untuk berpartisipasi aktif, memberikan ruang gerak yang cukup bagi prakarsa, kreativitas dan kemandirian sesuai dengan bakat, minta dan perkembangan fisik serta psikologi siswa. Untuk dapat melaksanakan amanat perundang-undangan tersebut, guru hendaknya mengubah paradigma mengenai mengajar siswa menjadi membelajarkan siswa, dan guru harus memahami hakikat PAIKEM dan menguasai berbagai model-model pembelajaran yang berorientasi pada PAIKEM ( Indrawati:2009:1)

D. Pandangan Pembelajaran 1. Paradigma Behavioris:

Behaviorisme merupakan salah aliran psikologi yang memandang individu hanya dari sisi fenomena jasmaniah, dan mengabaikan aspek – aspek mental. Dengan kata lain, behaviorisme tidak mengakui adanya kecerdasan, bakat, minat dan perasaan individu dalam suatu belajar. Peristiwa belajar semata-mata melatih refleks-refleks sedemikian rupa sehingga menjadi kebiasaan yang dikuasai individu. Beberapa hukum belajar yang dihasilkan dari pendekatan behaviorisme ini, diantaranya : a. Connectionism menurut Thorndike.

Dari eksperimen yang dilakukan Thorndike terhadap kucing menghasilkan hukum-hukum belajar, diantaranya: 1) Law of Effect; artinya bahwa jika sebuah respons menghasilkan

efek yang memuaskan, maka hubungan Stimulus - Respons akan semakin kuat. Sebaliknya, semakin tidak memuaskan efek yang dicapai respons, maka semakin lemah pula hubungan yang terjadi antara Stimulus- Respons.

2) Law of Readiness; artinya bahwa kesiapan mengacu pada asumsi bahwa kepuasan organisme itu berasal dari pemdayagunaan satuan pengantar (conduction unit), dimana unit-unit ini menimbulkan kecenderungan yang mendorong organisme untuk berbuat atau tidak berbuat sesuatu.


154

3) Law of Exercise; artinya bahwa hubungan antara Stimulus dengan Respons akan semakin bertambah erat, jika sering dilatih dan akan semakin berkurang apabila jarang atau tidak dilatih.

b. Classical Conditioning menurut Ivan Pavlov Dari eksperimen yang dilakukan Pavlov terhadap seekor anjing menghasilkan hukum-hukum belajar, diantaranya : 1) Law of Respondent Conditioning yakni hukum pembiasaan yang

dituntut. Jika dua macam stimulus dihadirkan secara simultan (yang salah satunya berfungsi sebagai reinforcer), maka refleks dan stimulus lainnya akan meningkat.

2) Law of Respondent Extinction yakni hukum pemusnahan yang dituntut. Jika refleks yang sudah diperkuat melalui Respondent conditioning itu didatangkan kembali tanpa menghadirkan reinforcer, maka kekuatannya akan menurun.

c. Operant Conditioning menurut B.F. Skinner Dari eksperimen yang dilakukan B.F. Skinner terhadap tikus dan selanjutnya terhadap burung merpati menghasilkan hukum-hukum belajar, diantaranya : 1) Law of operant conditining yaitu jika timbulnya perilaku diiringi

dengan stimulus penguat, maka kekuatan perilaku tersebut akan meningkat.

2) Law of operant extinction yaitu jika timbulnya perilaku operant telah diperkuat melalui proses conditioning itu tidak diiringi stimulus penguat, maka kekuatan perilaku tersebut akan menurun bahkan musnah.

Reber menyebutkan bahwa yang dimaksud dengan operant adalah sejumlah perilaku yang membawa efek yang sama terhadap lingkungan. Respons dalam operant conditioning terjadi tanpa didahului oleh stimulus, melainkan oleh efek yang ditimbulkan oleh reinforcer. Reinforcer itu sendiri pada dasarnya adalah stimulus yang meningkatkan kemungkinan timbulnya sejumlah respons tertentu, namun tidak sengaja diadakan sebagai pasangan stimulus lainnya seperti dalam classical conditioning.

d. Social Learning menurut Albert Bandura Teori belajar sosial atau disebut juga teori observational learning adalah sebuah teori belajar yang relatif masih baru dibandingkan dengan teori-teori belajar lainnya. Berbeda dengan penganut Behaviorisme lainnya, Bandura memandang Perilaku individu tidak semata-mata refleks otomatis atas stimulus (S-R Bond), melainkan juga akibat reaksi yang timbul sebagai hasil interaksi antara lingkungan dengan skema kognitif individu itu sendiri. Prinsip dasar belajar menurut teori ini, bahwa yang dipelajari individu terutama dalam belajar sosial dan moral terjadi melalui peniruan (imitation) dan penyajian contoh perilaku (modeling). Teori ini juga masih memandang pentingnya conditioning. Melalui pemberian reward dan punishment, seorang individu akan berfikir dan memutuskan perilaku sosial mana yang perlu dilakukan.


155

2. Paradigma Kognitivis Gagasan utama teori kognitif, dengan tokoh utamanya adalah Jean

Piaget, adalah Piaget merupakan salah seorang tokoh yang disebut-sebut sebagai pelopor aliran konstruktivisme. Salah satu sumbangan pemikirannya yang banyak digunakan sebagai rujukan untuk memahami perkembangan kognitif individu yaitu teori tentang tahapan perkembangan individu. Menurut Piaget bahwa perkembangan kognitif individu meliputi empat tahap yaitu : (1) sensory motor; (2) pre operational; (3) concrete operational dan (4) formal operational. Pemikiran lain dari Piaget tentang proses rekonstruksi pengetahuan individu yaitu asimilasi dan akomodasi. James Atherton (2005) menyebutkan bahwa asisimilasi adalah “the process by which a person takes material into their mind from the environment, which may mean changing the evidence of their senses to make it fit” dan akomodasi adalah “the difference made to one’s mind or concepts by the process of assimilation”

Dikemukakannya pula, bahwa belajar akan lebih berhasil apabila disesuaikan dengan tahap perkembangan kognitif peserta didik. Peserta didik hendaknya diberi kesempatan untuk melakukan eksperimen dengan obyek fisik, yang ditunjang oleh interaksi dengan teman sebaya dan dibantu oleh pertanyaan tilikan dari guru. Guru hendaknya banyak memberikan rangsangan kepada peserta didik agar mau berinteraksi dengan lingkungan secara aktif, mencari dan menemukan berbagai hal dari lingkungan. Implikasi teori perkembangan kognitif Piaget dalam pembelajaran adalah : a. Bahasa dan cara berfikir anak berbeda dengan orang dewasa. Oleh

karena itu guru mengajar dengan menggunakan bahasa yang sesuai dengan cara berfikir anak.

b. Anak-anak akan belajar lebih baik apabila dapat menghadapi lingkungan dengan baik. Guru harus membantu anak agar dapat berinteraksi dengan lingkungan sebaik-baiknya.

c. Bahan yang harus dipelajari anak hendaknya dirasakan baru tetapi tidak asing.

d. Berikan peluang agar anak belajar sesuai tahap perkembangannya. e. Di dalam kelas, anak-anak hendaknya diberi peluang untuk saling

berbicara dan diskusi dengan teman-temanya. 3. Paradigma Konstruktivis

Belajar adalah kegiatan aktif siswa untuk membangun pengetahuannya. Siswa sendiri yang bertanggung jawab atas peistiwa belajar dan hasil belajarnya. Siswa sendiri yang melakukan penalaran melalui seleksi dan organisasi pengalaman serta mengintegrasikannya dengan apa yang telah diketahui. Belajar merupakan proses negosiasi makna berdasarkan pengertian yang dibangun secara personal. Belajar bermakna terjadi melalui refleksi, resolusi konflik kognitif, dialog, penelitian, pengujian hipotesis, pengambilan keputusan, yang semuanya ditujukan untuk memperbaharui tingkat pemikiran individu sehingga menjadi semakin sempurna.

Paradigma konstruktivistik merupakan basis reformasi pendidikan saat ini. Menurut paradigma konstruktivistik, pembelajaran lebih


156

mengutamakan penyelesaian masalah, mengembangkan konsep, konstruksi solusi dan algoritma ketimbang menghafal prosedur dan menggunakannya untuk memperoleh satu jawaban benar. Pembelajaran lebih dicirikan oleh aktivitas eksperimentasi, pertanyaan-pertanyaan, investigasi, hipotesis, dan model model yang dibangkitkan oleh siswa sendiri. sebagaimana dinyatakan Bodner (1986:873) berikut: “ … knowledge is constructed as the learner strives to organize his or her experience in terms of preexisting mental structures”. Karena itulah, penganut konstuktivisme meyakinibahwa suatu pengetahuan tidak dapat dipindahkan dengan begitu saja dari otakseorang guru ke otak siswanya. Harus ada upaya dari siswa untuk mengaitkanpengalaman baru dengan pengetahuan yang sudah ada di kerangka kognitifnya.

Secara umum, terdapat lima prinsip dasar yang melandasi kelas konstruktivistik, yaitu (1) meletakkan permasalahan yang relevan dengan kebutuhan siswa, (2) menyusun pembelajaran di sekitar konsep-konsep utama, (3) menghargai pandangan siswa, (4) materi pembelajaran menyesuaikan terhadap kebutuhan siswa, (5) menilai pembelajaran secara kontekstual.

Hal yang lebih penting, bagaimana guru mendorong dan menerima otonomi siswa, investigasi bertolak dari data mentah dan sumber-sumber primer (bukan hanya buku teks), menghargai pikiran siswa, dialog, pencarian, dan teka-teki sebagai pengarah pembelajaran. Secara tradisional, pembelajaran telah dianggap sebagai bagian “menirukan”suatu proses yang melibatkan pengulangan siswa, atau meniru-niru informasi yang baru disajikan dalam laporan atau quis dan tes. Menurut paradigma konstruktivistik, pembelajaran lebih diutamakan untuk membantu siswa dalam menginternalisasi, membentuk kembali, atau mentransformasi informasi baru. Untuk menginternalisasi serta dapat menerapkan pembelajaran menurut paradigma konstruktivistik, terlebih dulu guru diharapkan dapat merubah pikiran sesuai dengan pandangan konstruktivistik. Dalam pendekatan konstruktivis siswa secara aktif membangun pengetahuannya sendiri berdasarkan “apa yang diketahui siswa”. Sedangkan guru berperan sebagai narasumber yang bijak dan berpengetahuan serta berfungsi sebagai sutradara yang mengendalikan proses pembelajaran dan siap membantu siswa apabila ada kemacetan proses pembelajaran atau melantur tanpa arah. Proses pembelajaran Fisika yang kontekstual dapat menerjemahkan konsep-konsep abstrak ke dalam bentuk konkrit, mengapresiasikan permasalahan sehari-hari dalam masyarakat, teknologi dan lingkungan sekitar serta memecahkannya secara berpikir sistematis, analitis dan alternatif.

Guru konstruktivistik memiliki ciri-ciri sebagai berikut. a. Menghargai otonomi dan inisiatif siswa. b. Menggunakan data primer dan bahan manipulatif dengan penekanan

pada keterampilan berpikir kritis. c. Mengutamakan kinerja siswa berupa mengklasifikasi, mengananalisis,

memprediksi, dan mengkreasi dalam mengerjakan tugas. d. Menyertakan respon siswa dalam pembelajaran dan mengubah model

atau strategi pembelajaran sesuai dengan karakteristik materi pelajaran.


157

e. Menggali pemahaman siswa tentang konsep-konsep yang akan dibelajarkan sebelum sharing pemahamannya tentang konsep-konsep tersebut.

f. Menyediakan peluang kepada siswa untuk berdiskusi baik dengan dirinya maupun dengan siswa yang lain.

g. Mendorong sikap inquiry siswa dengan pertanyaan terbuka yang menuntut mereka untuk berpikir kritis dan berdiskusi antar temannya.

h. Mengelaborasi respon awal siswa. i. Menyertakan siswa dalam pengalaman-pengalaman yang dapat

menimbulkan kontradiksi terhadap hipotesis awal mereka dan kemudian mendorong diskusi.

j. Menyediakan kesempatan yang cukup kepada siswa dalam memikirkan dan mengerjakan tugas-tugas.

k. Menumbuhkan sikap ingin tahu siswa melalui penggunaan model pembelajaran yangberagam.

E. Pembelajaran Fisika

Fisika merupakan bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) , yaitu suatu Ilmu yang mempelajari gejala dan peristiwa atau fenomena alam serta berusaha untuk mengungkap segala rahasia dan hukum smesta. Objek Fisika meliputi mempelajari karakter, gejala dan peristiwa yang terjadi atau terkandung dalam benda - benda mati atau benda yang tidak melakukan pengembangan diri. Menurut Giancoli (2001:1) “Fisika adalah ilmu pengetahuan yang paling mendasar karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda”. Fisika merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari gejala-gejala alam dan interaksinya, gejala-gejala alam yang dipelajari terjadi pada benda atau materi yang dapat diamati (makro) maupun benda-benda yang tidak bisa diamati langsung (mikro). Sedangkan menurut D.L Tobing (1996:1) “Fisika merupakan cabang utama ilmu pengetahuan seperti kimia, botani, astronomi dan sebagainya, fisika mempunyai ciri khas yaitu pelukisan kenyataan menurut aspek-aspek yang memungkinkan pencatatan dan pengamatan individu dan langsung”.

Fisika dapat dialami dalam kehidupan sehari-hari. Kapanpun dan dimanapun seseorang dapat menjumpai fenomena fisika termasuk lingkungan dimana kita tinggal. Keindahan warna bunga yang tampak oleh mata, musik yang terdengar nyaman di telinga, air terjun yang memikat, aliran angin yang sepoi-sepoi, adalah sedikit contoh dari peristiwa fisika sehari-hari. Penjelasan bahwa setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda dan bahwa benda-benda menyerap serta meradiasikan panjang gelombang tertentu sehingga sampai ke mata kita, lebih mudah dipahami jika siswa tidak hanya membaca buku namun mengkaitkan dengan konteks yang ada pada lingkungan sekitar. Belajar Fisika akan menyenangkan kalau memahami keindahannya dan mengetahui manfaatnya. Jika siswa sudah mulai tertarik baik oleh keindahannya , manfaatnya atupun dari lapangan kerjanya ,mereka akan bisa lebih mudah dalam menguasai Fisika. Maka, motivasi belajar sudah menjadi modal pertama untuk menghadapi halangan atau kesulitan apapun yang akan menghadang ketika sedang belajar Fisika. Pembelajaran yang kontekstual adalah sebagai berikut: :


158

1. Pengantar yang baik. Dalam memulai suatu pokok bahasan atau bab yang baru , siswa butuh suatu "pengantar" yang baik , agar mereka merasa nyaman dalam menerima transfer ilmu.Pengantar yang dimaksud mencakup gambaran singkat tentang apa yang dipelajari.

2. Start Easy. Saat masuk ke suatu pokok bahasan , sebaiknya diawali dengan penjelasan yang sederhana , mudah dicerna , disertai dengan contoh - contoh soal serta soal - soal latihan yang mudah pula.Hal ini penting untuk memberikan kesan "mudah" pada siswa dan menumbuhkan kepercayaan dirinya.

3. Sesuap demi sesuap Proses pembelajaran hendaknya dilakukan secara bertahap , baik dari segi penyampaian materi maupun dari tingkat kesulitan soal.Hindari penyampaian materi yang banyak sekaligus dalam satu pertemuan , ataupun langsung menguji siswa dengan soal - soal yang sulit sebelum mereka mencoba hal - hal yang mudah terlebih dahulu.

4. Gamblang Penjelasan suatu konsep Fisika haruslah gambling , jagan biarkan siswa menangkap suatu konsepsecara samar - samar karena ini akan menjadi beban bagi siswa di masa selanjutnya. Namun , inilah yang justru banyak terjadi. Misalnya , pada saat siswa SMU yang baru masuk kita minta untuk menyebutkan bunyi hukum Archimedes , nyaris tidak ada yang mampu menyebutkannya dengan benar.

5. Menyederhanakan dan membatsi Salah satu hal yang sering dikeluhkan siswa daalah bahwa materi yang diajarkan terasa rumit dan terlalu banyak.Hal ini sangat ironis mengingat beban dari kurikulum sendiri tidak menuntut demikian.Yang terjadi adalah seringkali guru merasa belum puas bila belum mengajarkan materi - materi pengayakan yang sebenarnya tidak tercantum dalam Silabus.Untuk memecahakan persoalaan itu yaitu dengan menyedehanakan dan membatasi bahan materi yang dibahas.

6. Ilustrasi yang membantu pemahaman Dalam pengajran Fisika penggunaan Ilustrasi merupakan alat yang efektif dalam menanamkan pemahaman pada siswa.

7. Analogi membangun imajinasi Analogi juga merupakan cara yang efektif dalam membangun imajinasi dan daya nalar siswa .

8. Konsep dan rumus dasar sebagai kunci inggris Pada saat pembelajaran Fisika , seringkali para guru mengajarkan rumus cepat kepada siswa untuk mengatasi kesulitan dalam memecahkan suatu persoalan .Penggunaan rumus ini justru menampuhkan kemampuan siswa dalam menggunakan konsep dan rumus dasar.

9. Alat Bantu dan eksperimen untuk memperkuat pemahaman Fisika merupakan ilmu alam , dan dalam mempelajari tentu tak dapat lepas dari eksperimen . Kadang hanya lewat eksperimen , siswa dapat meyakini suatu hal yang sepintas tidak sesuai dengan logika mereka . Selain itu , media elektronik juga baik untuk dimanfaatkan dalam pembelajaran.


159

10. "Game" untuk membangun suasana belajar. Proses pembelajaran tidak dapat dipaksakan bila kondisi siswa sudah jenuh . Hal tersebut diatasi dengan mengadakan " game " dimana siswa diberi pertanyaan-pertanyaan yang berkaitan dengan materi yang sudah diajarkan.

11. Soal-soal standar untuk melatih skill Dalam menghadapi evaluasi belajar , selain diperlukan pemahaman konsep juga dibutuhkan keterampilan menjawab soal . Keterampilan ini dapat ditingkatkan dengan banyak latihan mengerjakan soal-soal fisika

Penerapan ilmu fisika pada saat ini sudah menjadi ilmu yang mengglobal dalam berbagai disiplin ilmu. Artinya ilmu ini dapat ditemukan dalam berbagai kajian fenomena kehidupan dunia. Oleh karena itu ilmu ini merupakan dasar dari pengkajian dan penelaahan berbagai fenomena kehidupan tersebut. Dengan dasar ilmu ini pula manusia di dunia sanggup menginterpretasikan kejadian atau benda yang berada di luar logika manusia atau hal-hal yang ajaib di mata masyarakat. Oleh karena itu ilmu fisika banyak diminati oleh masyarakat yang memiliki rasa keingintahuan tinggi atas peristiwa-peristiwa alam dalam kehidupan. Berkembangnya biofisika, ekonofisika, kimiafisika dan fisikasport merupakan contoh nyata dari kebutuhan disiplin ilmu-ilmu lain terhadap fisika. Peranan ilmu fisika bagi dunia kehidupan sejak dulu memang sudah dikenal sebagai dasar penelitian para ilmuwan. Sebagai bukti mereka berhasil menemukan berbagai teknologi dalam perkembangan dunia. Mereka bisa melayang di udara, bisa membuat pesawat yang menjelajahi planet-planet, menemukan teknologi komunikasi, bahkan mereka dapat menghancurkan dunia dengan ilmu tersebut, misalnya menemukan bom atom.

F. Hakekat PAIKEM Belajar dalam konteks PAIKEM dimaknai sebagai proses katif dalam membangun pengetahuan atau membangun makna. PAIKEM adalah pembelajaran yang memungkinkan peserta didik mengejakan kegiatan yang beragam untuk mengembangkan keterampilan dan pemahaman dengan penekanan kepada belajar sambil bekerja, sementara guru menggunakan berbagai sumber dan alat bantu belajar termasuk pemanfaatan lingkungan supaya pembelajaran lebih menarik, menyenangkan dan efektif. Dalam prosesnya seorang siswa yang sedang belajar akan terlibat dalam proses sosial. Proses membangun makna yang dilakukan secara terus menerus(sepanjang hayat). Makna belajar tersebut didasari oleh pandangan kontruktivisme. Dalam PAIKEM terdapat empat pilar utama yaitu: (a) aktif, (b) Inovativ (c) Kreatif, (d) Efektif dan (e Menyenangkan. Sedangkan huruf’ P” merupakan pembelajaran yang didefinisikan sebagai pengorganisasian atau penciptaan atau pengaturan suatu kondisi lingkungan yang sebaik-baiknya yang memungkinkan terjadinya peserta didik, dengan demikian pada waktu peserta didik belajar, pilar-pilar PAIKEM harus dirancang. (Indrawati.2009:12) 1. Pembelajaran Aktif, yaitu pembelajaran yang berpusat pada peserta didik

(student centered) dari pada berpusat pada guru. Agar siswa aktif, maka guru harus merancang kegiatan yang dilakukan siswa baik kegiatan berpikir dan kegiatan berbuat.


160

2. Pembelajaran inovatif adalah proses interaksi yang pro-perubahan antara peserta didik dengan pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar yaitu pembelajaran mengembangkan daya imajinasi, kreasi, inovasi, nalar, rasa keingintahuan, dan eksperimentasi untuk menemukan kemungkinan-kemungkinan baru, dan yang tidak tertambat pada tradisi dan kebiasaan pembelajaran yang lebih mementingkan memorisasi dan recall.

3. pembelajaran Kreatif, yaitu pembelajaran yang menstimulasi siswa untuk mengembangkan gagasannya dengan memanfaat sumber belajar yang ada. Strategi mengajar untuk mengembangkan kreativitas siswa adalah: a. Memberi kebebasan pada siswa untuk mengembangkan gagasan dan

pengetahuan baru b. Bersifat respek dan menghargai ide-ide siswa c. Penghargaan pada inisiatif dak kesadaran diri siswa d. Penekanan pada proses bukan penilaian hasil akhir karya siswa. e. Memberikan waktu yang cukup untuk siswa berpikir dan menghasilkan

karya f. Mengajukan pertanyaan-pertanyaan untuk menggugah kreativitas siswa.

4. Pembelajaran Efektif, yaitu pembelajaran yang menghasilkan apa yang harus dikuasai siswa setelah proses pembelajaran berlangsung.

5. Pembelajaran yang Menyenangkan, yaitu suasana belajar dalam keadaan gembira artinya rileks, bebas dari tekanan, aman, menarik, lingkungan belajar yang menarik, bersemangat dan perasaan gembira dengan konsentrasi tinggi.

Secara garis besar, PAIKEM dapat digambarkan sebagai berikut: (Indrawati.2009:17) Guru Siswa Lingkungan(kelas

indoor/Outdoor, laboratorium)

• Guru sebagai fasilitator • Siswa lebih mendominasi dan mewarnai pembelajaran

• Guru mengatur lingkungan kelas.

• Guru menggunakan berbagai alat bantu dan berbagai cara dalam membangkitkan semangat belajar

• Siswa terlibat dalam berbagai kegiatan yang mengembangkan pemahaman dan kemampuan mereka

• Hasil Karya siswa di sajikan

• Guru menerapkan cara mengajar yang lebih kooperatif dan interaktif termasuk cara belajar kelompok

• Siswa giat dan dinamis mengikuti pembelajaran

• Kelas dibuat semenarik mungkin

• Guru menerapkan berbagai strategi/model pembelajaran

• Secara fisik dan mental aktif ditandai dengan tercurahnya konsentrasi yang tinggi

• Lingkungan digunakan sebagai sumber belajar

• Guru memotivasi siswa melalui kegiatan yang menantang kemampuan

• Siswa berani mengemukakan gagasan.

•


161

siswa untuk berpikir kreatif, kritis dan mampu memecahkan masalah

• Guru menggunakan berbagai macam strategi mengajar termasuk pembelajaran yang lebih interaktif dalam kelompok serta lebih banyak praktek

• Siswa tidak malu terlibat aktif dalam kegiatan

• Tata letak/formasi kelas diubah dan disesuaikan dengan kegiatan

G. Model Pembelajaran

Dalam kegiatan pembelajaran di kelas terdapat beberapa istilah tentang cara mengajar seperti : model, strategi, pendekatan, metode, atau teknik pembelajaran. Perlu penegasan penjenjangan dan pengertian agar tidak terjadi kesalahpahaman.

Strategi merupakan siasat dalam pembelajaran, seperti mengaktifkan peserta didik. Dalam strategi terdapat beberapa pendekatan, seperti konstruktivisme dan realistik.strategi adalah rencana yang cermat mengenai kegiatan untuk mencapai sasaran khusus. Dengan demikian, strategi pembelajaran dapat pula disebut sebagai cara yang sistematik dalam mengomunikasikan isi pelajaran kepada siswa untuk mencapai tujuan pembelajaran. Dari beberapa pendapat pakar, Supinah (2008) menyimpulkan bahwa yang dimaksud dengan strategi pembelajaran adalah perpaduan dari: (1) urutan kegiatan, cara pengorganisasian materi pelajaran, dan siswa; (2) metode atau teknik pembelajaran; (3) media pembelajaran yaitu berupa peralatan dan bahan pembelajaran; dan (4) waktu yang digunakan dalam proses pembelajaran untuk mencapai tujuan pembelajaran yang telah ditentukan. Dapat juga dikatakan, strategi pembelajaran adalah cara yang dipilih untukmenyampaikan materi pelajaran dalam lingkungan pengajaran tertentu, yang meliputi lingkup dan urutan kegiatan yang dapat memberikan pengalaman belajar kepada siswa (Gerlach dan Elly, 80:15).

Sedang pendekatan merupakan suatu pedoman mengajar yang sifatmya masih teoritis atau konseptual. Ada pendapat yang menempatkan pendekatan (approach) pada urutan pertama sedang strategi pada urutan kedua. Hal tersebut tidak menjadi masalah, bila pengertian masing-masing dijelaskan dengan tegas. Berkait dengan istilah pendekatan, Adi Wijaya (2008) mengutip pendapat Wina (2006) yang menyatakan bahwa Killen telah mengategorikan pendekatan menjadi dua yaitu pendekatan yang berpusat pada guru dan pendekatan yang bepusat pada siswa.

Metode merupakan cara mengajar yang sifatnya umum dan dapat dilakukan pada semua mata pelajaran ( contoh : metode ceramah, metode diskusi, dll. ). Metode dapat juga diartikan sebagai cara yang telah terpola tetap untuk memperoleh pengetahuan. Karenanya, suatu metode bersifat prosedural, teknis, dan implementatif. Beberapa metode yang dapat digunakan selama proses pembelajaran di antaranya adalah metode: ceramah, tanya jawab,


162

diskusi, demonstrasi, eksperimen, laboratorium, penemuan (discovery atau inquiry), investigasi, eksplorasi,

Teknik merupakan cara mengajar yang bersifat khusus sesuai dengan karakter materi pelajaran, peserta didik, atau keterampilan guru. Teknik dapat juga merupakan suatu metode yang khusus, misalkan : bertanya klasikal, bertanya berantai, bertanya silih berganti.

Model merupakan suatu konsepsi untuk mengajar suatu materi dalam mencapai tujuan tertentu. Dalam model mencakup strategi, pendekatan, metode maupun teknik. Contoh model : model pembelajaran kooperatif, model pembelajaran berbasis masalah, atau model pembelajaran langsung. Berikut skema penjenjangan dan definisi istilah model pengajaran di kelas. Joice dan Weil (1992:4) mengemukakan bahwa model pembelajaran adalah suatu rencana atau suatu pola yang digunakan untuk merancang pembelajaran setiap tatap muka dikelas atau dalam tutorial dan untuk menentukan perangkat pembelajaran termasuk buku, rekaman, program yang dimediasi komputer dan kurikulum. Setiap model mengarahkan kita untuk mendesain pembelajaran untuk membantu siswa sehingga tujuan pembelajarannya tercapai. Joyce dan Weil (1992: 14-15) mengemukakan bahwa setiap model belajarmengajar atau model pembelajaran harus memiliki empat unsur berikut. 1. Sintak (syntax) yang merupakan fase-fase (phasing) dari model yang

menjelaskan model tersebut dalam pelaksanaannya secara nyata (Joyce dan Weil, 1992:14). Contohnya, bagaimana kegiatan pendahuluan pada proses pembelajaran dilakukan? Apa yang akan terjadi berikutnya?

2. Sistem sosial (the social system) yang menunjukkan peran dan hubungan guru dan siswa selama proses pembelajaran. Kepemimpinan guru sangatlah bervariasi pada satu model dengan model lainnya. Pada satu model, guru berperan sebagai fasilitator namun pada model yang lain guru berperan sebagai sumber ilmu pengetahuan.

3. Prinsip reaksi (principles of reaction) yang menunjukkan bagaimana guru memperlakukan siswa dan bagaimana pula ia merespon terhadap apa yang dilakukan siswanya. Pada satu model, guru memberi ganjaran atas sesuatu yang sudah dilakukan siswa dengan baik, namun pada model yang lain guru bersikap tidak memberikan penilaian terhadap siswanya, terutama untuk hal-hal yang berkait dengan kreativitas.

4. Sistem pendukung (support system) yang menunjukkan segala sarana, bahan, dan alat yang dapat digunakan untuk mendukung model tersebut.

5. Dampak Instruksional yaitu hasil pembelajaran yang secara langsung dicapai dengan menuntun siswa dalam arah tertentu

6. Dampak pengiring adalah hasil pembelajaran yang secara tidak langsung muncul karena mengalami lingkungan yang diciptakan oleh model.


163

Dalam pelaksanaan di kelas umumnya sangat sulit untuk

memberikan batasan secara tegas tentang penerapan suatu pendekatan. Dalam kelas sering dilibatkan beberapa pendekatan agar pembelajaran lebih efektif. Untuk mengatakan bahwa guru menerapkan suatu pendekatan tertentu kita hanya melihat ciri atau karakter dominan langkah-langkah pembelajaran yang digunakan. Dengan demikian dapat saja terjadi seorang pengamat (guru lain) mengatakan pendekatan A yang diterapkan seorang guru di kelas, padahal menurut guru kelas yang mengajar ia bermaksud menggunakan pendekatan B. Perbedaan penafsiran ini juga karena perbedaan konseptual dari beberapa pendekatan yang relatif tidak mudah diidentifikasi. Kesepakatan istilah (batasan pengertian) dan saling komunikasi merupakan cara tepat untuk mengatasi masalah tersebut.

Pada modul ini akan diberikan uraian singkat tentang beberapa model-model pembelajaran yang dapat diterapkan pada pembelajaran di kelas. Model-model pembelajaran tersebut meliputi Pengajaran Langsung (DI= Direct Instruction), Pembelajaran Kooperatif (cooperative learning) dan Pengajaran Berdasarkan Masalah (PBI=Problem Base Instruction) serta inkuiri atau belajar melalui penemuan. 1. Pengajaran Langsung

Pengajaran langsung banyak diilhami oleh teori belajar sosial yang juga sering disebut belajar melalui observasi. Dalam bukunya Arends menyebutnya sebagai teori pemodelan tingkah laku. Tokoh lain yang menyumbang dasar pengembangan model pengajaran langsung John Dolard dan Neal Miller serta Albert Bandura yang mempercayai bahwa sebagian besar manusia belajar melalui pengamatan secara selektif dan mengingat tingkah laku orang lain.

Pemikiran mendasar dari model pengajaran langsung adalah bahwa siswa belajar dengan mengamati secara selektif, mengingat dan menirukan tingkah laku gurunya. Atas dasar pemikirian tersebut hal penting yang harus diingat dalam menerapkan model pengajaran langsung adalah menghindari menyampaikan pengetahuan yang terlalu kompleks.

Para pakar pada umumnya membedakan pengetahuan menjadi dua yaitu, pengetahuan deklaratif dan pengetahuan prosedural. Pengetahuan deklaratif adalah pengetahuan tentang sesuatu. Sedangkan pengetahuan prosedural adalah pengetahuan tentang bagaimana melakukan sesuatu. Supaya ungkapan tentang pengetahuan deklaratif dan prosedural lebih

Model

Strategi Pendekatan Metode Teknik


164

jelas marilah kita amati sebuah neraca. Neraca apapun pasti tersusun atas bagian-bagian yang menyusunnya. Bagian-bagian tersebut meliputi dasar atau kaki neraca, lengan neraca, piring neraca dan bagian-bagian lain. Masing-masing bagian tersebut mempunyiai fungsi tertentu, yang pada akhirnya mendukung fungsi neraca tersebut. Pengetahuan tentang bagian-bagian neraca dan fungsi masing-masing bagian tersebut merupakan pengetahuan deklaratif.

Neraca digunakan dengan prosedur atau langkah-langkah yang tepat, supaya memberikan hasil yang akurat. Pada langkah awal menggunakan neraca kita harus ”mengenolkan” neraca tersebut, atau menyeimbangkan lengan neraca secara tepat. Langkah selanjutnya adalah meletakkan anak timbangan yang massanya kita prediksi hampir sama dengan massa benda yang kita timbang. Selanjutnya kita meletakkan benda dan menemukan massa benda yang kita timbang tersebut. Langka-langkah dalam menggunakan neraca tersebut merupakan pengetahuan prosedural. Dalam menerapkan model pengajaran langsung hendaknya kita menyederhanakan baik pengetahuan deklaratif maupun pengetahuan prosedural yang akan kita sampaikan kepada siswa.

Pengajaran langsung dicirikan oleh sintaks tertentu. Pada Tabel 1 berikut ini akan diberikan sintaks model pengajaran langsung dan peran yang dijalankan oleh guru pada tiap-tiap sintaks

Tabel 1. Sintaks Model Pengajaran Langsung

FASE PERAN GURU 1.Menyampaikan tujuan dan

mempersiapkan siswa.

Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, informasi latar belakang pelajaran, pentingnya pelajaran, mempersiapkan siswa untuk belajar.

2.Mendemonstrasikan keterampilan (pengetahuan prosedural) atau mempresentasikan pengetahuan (deklaratif)

Guru mendemonstrasikan keterampilan dengan benar, atau menyajikan informasi tahap demi tahap.

3. Membimbing pelatihan

Guru merencanakan dan memberi bimbingan pelatihan

4.Mengecek pemahaman dan memberikan umpan balik

Guru mengecek apakah siswa telah berhasil melakukan tugas dengan baik, memberi umpan balik.

5. memberikan kesempatan untuk pelatihan lanjutan dan penerapan

Guru mempersiapkan kesempatan melakukan pelatihan lanjutan, dengan perhatian khusus pada penerapan kepada situasi lebih kompleks dan kehidupan sehari-hari.

2. Pembelajaran Kooperatif

Pakar-pakar yang memberikan sumbangan pemikiran bagi pengembangan model pembelajaran kooperatif adalah John Dewey dan


165

Herbert Thelan. Menurut Dewey kelas seharusnya merupakan cerminan masyarakat yang lebih besar. Thelan telah mengembangkan prosedur yang tepat untuk membantu para siswa bekerja secara berkelompok. Tokoh lain adalah ahli sosiologi Gordon Alport yang mengingatkan kerja sama dan bekerja dalam kelompok akan memberikan hasil lebih baik. Shlomo Sharan mengilhami peminat model pembelajaran kooperatif untuk membuat setting kelas dan proses pengajaran yang memenuhi tiga kondisi yaitu (a) adanya kontak langsung, (b) sama-sama berperan serta dalam kerja kelompok dan (c) adanya persetujuan antar anggota dalam kelompok tentang setting kooperatif tersebut.

Hal yang penting dala model pembelajaran kooperatif adalah bahwa siswa dapat belajar dengan cara bekerja sama dengan teman. Bahwa teman yang lebih mampu dapat menolong teman yang lemah. Dan setiap anggota kelompok tetap memberi sumbangan pada prestasi kelompok. Para siswa juga mendapat kesempatan untuk bersosialisasi. Terdapat beberapa tipe model pembelajaran kooperatif seperti tipe STAD (Student Teams Achievement Division), tipe jigsaw dan investigasi kelompok dan pendekatan struktural. Keempat tipe tersebut mempunyai perbandingan seperti pada Tabel 2 berikut ini.

Tabel 2. Perbandingan Empat Pendekatan dalam

Pembelajaran Kooperatif ASPEK STAD JIGSAW Investigasi

Kelompok Pendekatan Struktural

Tujuan kognitif

Informasi akademik sederhana


Informasi akademik tingkat tinggi dan keterampilan inkuiri


Tujuan sosial

Kerja kelompok dan kerja sama

Kerja kelompok dan kerja sama

Kerjasama dalam kelompok kompleks

Keterampilan kelompok an keterampilan sosial

Struktur tim

Kelompok heterogen dengan 4-5 orang anggota

Kelompok belajar heterogen dengan 5-6 orang anggota menggunakan pola kelompok ”asal” dan kelompok ”ahli”

Kelompok belajar dengan 5-6 anggota heterogen

Bervariasi, berdua, bertiga, kelompok dengan 4-6 anngota.

Pemilihan topik pelajaran

Biasanya guru

Biasanya guru

Biasanya siswa

Biasanya guru

Tugas Siswa dapat Siswa Siswa Siswa


166

Utama

menggunakan lembar kegiatan dan saling membantu untuk menuntaskan materi belajarnya

mempelajari materi dalam kelompok” ahli” kemudian membantu anggota kelompok asal mempelajari materi itu

menyelesaikan inkuiri kompleks

mengerjakan tugas-tugas yang diberikan sosial dan kognitif Penilaian

Penilaian Tes mingguan

Bervariasi dapat berupa tes mingguan

Menyelesaikan proyek dan menulis laporan, dapat menggunakan tes essay Bervariasi

Bervariasi

Pengakuan

Lembar pengetahuan dan publikasi lain

Publikasi lain

Lembar pengetahuan dan publikasi lain

Bervariasi

Model pembelajaran kooperatif mempunyai sintaks tertentu yang merupakan ciri khususnya. Tabel 3 berikut ini adalah sintaks model pembelajaran kooperatif dan tingkah laku guru pada setiap sintaks.

Tabel 3. Sintaks Model Pembelajaran Kooperatif FASE Tingkah Laku Guru

Fase 1 Menyampaikan tujuan dan memotivasi siswa

Guru menyampaikan semua tujuan pelajaran yang ingin dicapai pada pelajaran tersebut dan memotivasi siswa belajar.

Fase 2 Menyajikan informasi

Guru menyajikan informasi kepada siswa dengan jalan demonstrasi atau lewat bahan bacaan.

Fase 3 Mengorganisasi siswa ke dalam kelompok-kelompok belajar

Guru menjelaskan kepada siswa bagaimana cara membentuk kelompok belajar dan membantu setiap kelompok agar melakukan transisi secara efisien.

Fase 4 Membimbing kelompok bekerja dan belajar

Guru membimbing kelompok-kelompok belajar pada saat mereka mengerjakan tugas mereka.

Fase 5 Evaluasi

Guru mengevaluasi hasil belajar tentang materi yang telah dipelajari atau masing-masing kelompok mempresentasikan hasil kerjanya.

Fase 6 Memberikan penghargaan

Guru mencari cara-cara untuk menghargai baik upaya maupun hasil belajar individu dan kelompok.


167

3. Pengajaran Berdasarkan Masalah

Model pengajaran berdasarkan masalah lebih kompleks dibandingkan dua model yang telah diuraikan sebelumnya. Model pengajaran berdasarkan masalah mempunyai ciri umum yaitu menyajikan kepada siswa tentang masalah yang autentik dan bermakna yang akan memberi kemudahan kepada para siswa untuk melakukan penyelidikan dan inkuiri. Model ini juga mempunyai beberapa ciri khusus yaitu adanya pengajuan pertanyaan atau masalah, berfokus pada keterkaitan antar disiplin ilmu, penyelidikan autentik, menghasilkan produk/karya dan memamerkan produk tersebut serta adanya kerja sama. Masalah autentik adalah masalah yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari dan bermanfaat langsung jika ditemukan penyelesaiannya. Sebagai contoh masalah autentik adalah ”bagaimanakah kita dapat memperbanyak bibit bunga mawar dalam waktu yang singkat supaya dapat memenuhi permintaan pasar” Apabila pemecahan terhadap masalah ini ditemukan, maka akan memberikan keuntungan secara ekonomis. Masalah seperti ”bagaimanakah kandungan klorofil daun pada tumbuhan-tumbuhan yang tumbuh pada tempat yang tingkat intensitas cahanyanya berbeda” merupakan masalah akademis yang apabila ditemukan jawabannya belum dapat memberi manfaat praktis secara langsung.

Apabila anda melihat seekor ikan yang berenang di akuarium, maka apakah masalah autentik dan masalah akademik yang dapat dirumuskan dari pengamatan ikan tersebut. Masalah autentik yang muncul dapat meliputi, bagaimanakah komposisi ransum pakan ikan supaya menghasilkan pertumbuhan badan ikan yang maksimal, atau bagaimanakah ransum pakan yang menghasilkan warna tubuh ikan yang lebih cerah sehingga ikan tersebut lebih mahal jika dijual. Adapun masalah akademik yang muncul meliputi bagaimanakah pengaruh suhu air terhadap kecepatan membuka dan menutupnya insang pada ikan, bagaimanakah pengaruh adanya zat polutan terhadap kecepatan motilitas ikan dan masalah-masalah lain yang tidak langsung bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari.

Masalah autentik juga sangat menarik minat siswa sebagai subyek belajar, karena terkait dengan kehidupan mereka sehari-hari dan bermanfaat bagi dirinya. Dengan mengangkat masalah-masalah autentik ke dalam kelas, maka pembelajaran akan lebih bermakna.

Adapun landasan teoritik dan empirik model pengajaran berdasarkan masalah adalah gagasan dan ide-ide para ahli seperti Dewey dengan kelas demokratisnya, Piaget yang berpendapat bahwa adanya rasa ingin tahu pada anak akan memotivasi anak untuk secara aktif membangun tampilan dala otak mereka tentang lingkungan yang mereka hayati, Vygotsky yang merupakan tokoh dalam pengembangan konsep konstruktivisme yang merupakan konsep yang dianut dalam model pengajaran berdasarkan masalah.

Model pengajaran berdasarkan masalah juga mempunyai sintaks tertentu yang merupakan ciri khas dari model ini. Tabel 4 berikut ini


168

adalah sintaks model pengajaran berdasarkan masalah dan tingkah laku guru pada setiap tahap sintak.

Tabel 4. Sintaks Model Pengajaran Berdasarkan Masalah

FASE Tingkah Laku Guru Tahap 1 Orientasi siswa kepada masalah

Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, menjelaskan logistik yang dibutuhkan, memotivasi siswa untuk terlibat pada aktivitas pemecahan masalah yang dipilihnya.

Tahap 2 Mengorganisasi siswa untuk belajar

Guru membantu siswa mendefinisikan dan mengorganisasi tugas belajar yang berhubungan dengan masalah tersebut.

Tahap 3 Membimbing penyelidikan individual maupun kelompok

Guru mendorong siswa untuk mengumpulkan informasi yang sesuai, melaksanakan eksperimen, untuk mendapatkan penjelasan dan pemecahan masalah.

Tahap 4 Mengembangkan dan menyajikan hasil karya

Guru membantu siswa dalam merencanakan dan menyiapkan karya yang sesuai seperti laporan, video, dan model dan membantu mereka untuk berbagi tugas dengan temannya.

Tahap 5 Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah

Guru membantu siswa untuk melakukan refleksi atau evaluasi terhadap penyelidikan mereka dan proses-proses yang mereka gunakan.

4. Inkuiri atau Belajar Melalui Penemuan

Para siswa dapat belajar menggunakan cara berpikir dan cara bekerja para ilmuwan dalam menemukan sesuatu. Tokoh-tokoh dalam belajar melalui penemuan ini antara lain adalah Bruner, yang merupakan pelopor pembelajaran penemuan. Pembelajaran penemuan merupakan suatu model pengajaran yang menekankan pentingnya membantu siswa memahami struktur atau ide kunci dari suatu disiplin ilmu, perlunya siswa aktif terlibat dalam proses pembelajaran, dan suatu keyakinan bahwa pembelajaran yang sebenarnya akan terjadi melalui penemuan pribadi. Tokoh lain adalah Richard Suchman yang mengembangkan suatu pendekatan yang disebut latihan inkuiri. Dengan pengajaran ini guru menyajikan kepada siswa suatu teka-teki atau kejadian-kejadian yang menimbulkan konflik kognitif dan rasa ingin tahu siswa sehingga merangsang mereka melakukan penyelidikan.

Sintaks belajar melalui penemuan tidak jauh berbeda dengan langkah-langkah kerja ilmiah yang ditempuh oleh para ilmuwan dalam menemukan sesuatu. Tabel 5 berikut ini adalah sintaks dan tingkah laku guru dalam model belajar melalui penemuan.


169

Tabel 5 Sintaks Model Belajar Melalui Penemuan FASE Tingkah Laku Guru Tahap 1 Observasi untuk menemukan masalah

Guru menyajikan kejadian-kejadian atau fenomena yang memungkinkan siswa menemukan masalah.

Tahap 2 Merumuskan masalah

Guru membimbing siswa merumuskan masalah penelitian berdasarkan kejadian dan fenomena yang disajikannya.

Tahap 3 Mengajukan hipotesis

Guru membimbing siswa untuk mengajukan hipotesis terhadap masalah yang telah dirumuskannya.

Tahap 4 Merencanakan pemecahan masalah (melalui eksperimen atau cara lain)

Guru membimbing siswa untuk merencanakan pemecahan masalah, membantu menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan dan menyusun prosedur kerja yang tepat.

Tahap 5 Melaksanakan eksperimen (atau cara pemecahan masalah yang lain)

Selama siswa bekerja guru membimbing dan memfasilitasi.

Tahap 6 Melakukan pengamatan dan pengumpulan data

Guru membantu siswa melakukan pengamatan tentang hal-hal yang penting dan membantu mengumpulkan dan mengorganisasi data.

Tahap 7 Analisis data

Guru membantu siswa menganalisis data supaya menemukan sesuatu konsep

Tahap 8 Penarikan kesimpulan atau penemuan

Guru membimbing siswa mengambil kesimpulan berdasarkan data dan menemukan sendiri konsep yang ingin ditanamkan.

Pemanfaatan Media dalam Pembelajaran

Penerapan model pembelajaran yang Inovatif akan dpat berjalan dengan baik jika didukung dengan media pembelajaran. Peran media disini sangatlah penting. Kata media sendiri berasal dari bahasa latin yaitu jamak dari kata medium yang secara harfiah berarti perantara atau pengantar. Media adalah perantara atau pengantar pesan dari pengirim ke penerima pesan (Sadiman, 2002: 6) .Secara umum media pembelajaran dalam pendidikan disebut media, yaitu berbagai jenis komponen dalam lingkungan siswa yang dapat merangsangnya untuk berpikir, menurut Gagne (dalam Sadiman, 2002: 6). Sedangkan menurut Brigs (dalam Sadiman, 2002: 6) media adalah segala alat fisik yang dapat menyajikan pesan serta merangsang siswa untuk belajar. Jadi, media merupakan segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan dari pengirim dan penerima sehingga dapat merangsang pikiran, perasaan, minat dan perhatian sedemikian rupa sehingga proses belajar terjadi (Sadiman, 2002: 6).

Berdasarkan pengertian-pengertian yang telah diberikan, maka media pembelajaran merupakan segala sesuatu yang digunakan dalam kegiatan

http://um.ac.id/

http://ksupointer.com/


170

pembelajaran agar dapat merangsang pikiran, perasaan, minat dan perhatian siswa sehingga proses interaksi komunikasi edukasi antara guru (atau pembuat media) dan siswa dapat berlangsung secara tepat guna dan berdayaguna. Hal yang berkaitan dengan media: a. Media berfungsi untuk membangkitkan minat siswa dalam belajar dan

menjadikan sesuatu yang abstrak menjadi nyata. b. Media dapat menyajikan informasi belajar secara konsisten dan dapat diulang

maupun disimpan menurut kebutuhan. c. Dengan media pembelajaran akan memperlancar interaksi antara guru dengan

siswa sehingga kegiatan pembelajaran lebih afektif dan efisien d. Media pembelajaran dapat membantu siswa menyerap materi belajar lebih

mandalam dan utuh. Istilah pembelajaran lebih menggambarkan usaha guru untuk membuat

belajar para siswanya. Kegiatan pembelajaran tidak akan berarti jika tidak menghasilkan kegiatan belajar pada para siswanya. Kegiatan belajar hanya akan berhasil jika si belajar secara aktif mengalami sendiri proses belajar. Seorang guru tidak dapat mewakili belajar siswanya. Seorang siswa belum dapat dikatakan telah belajar hanya karena ia sedang berada dalam satu ruangan dengan guru yang sedang mengajar.

Pekerjaan mengajar tidak selalu harus diartikan sebagai kegiatan menyajikan materi pelajaran. Meskipun penyajian materi pelajaran memang merupakan bagian dari kegiatan pembelajaran, tetapi bukanlah satu-satunya. Masih banyak cara lain yang dapat dilakukan guru untuk membuat siswa belajar. Peran yang seharusnya dilakukan guru adalah mengusahakan agar setiap siswa dapat berinteraksi secara aktif dengan berbagai sumber balajar yang ada.

Media pembelajaran adalah media yang digunakan dalam pembelajaran, yaitu meliputi alat bantu guru dalam mengajar serta sarana pembawa pesan dari sumber belajar ke penerima pesan belajar (siswa). Sebagai penyaji dan penyalur pesan, media belajar dalam hal-hal tertentu bisa mewakili guru menyajiakan informasi belajar kepada siswa. Jika program media itu didesain dan dikembangkan secara baik, maka fungsi itu akan dapat diperankan oleh media meskipun tanpa keberadaan guru. 2. Manfaat media pembelajaran

Secara umum manfaat media pembelajaran adalah memperlancar interaksi antara guru dengan siswa sehingga kegiatan pembelajaran lebih afektif dan efisien. Sedangkan secara lebih khusus manfaat media pembelajaran adalah: 1 Penyampaian materi pembelajaran dapat diseragamkan

Dengan bantuan media pembelajaran, penafsiran yang berbeda antar guru dapat dihindari dan dapat mengurangi terjadinya kesenjangan informasi diantara siswa dimanapun berada.

2. Proses pembelajaran menjadi lebih jelas dan menarik Media dapat menampilkan informasi melalui suara, gambar, gerakan dan warna, baik secara alami maupun manipulasi, sehingga membantu guru untuk menciptakan suasana belajar menjadi lebih hidup, tidak monoton dan tidak membosankan.

3. Proses pembelajaran menjadi lebih interaktif Dengan media akan terjadinya komukasi dua arah secara aktif, sedangkan tanpa media guru cenderung bicara satu arah.


171

4. Efisiensi dalam waktu dan tenaga Dengan media tujuan belajar akan lebih mudah tercapai secara maksimal dengan waktu dan tenaga seminimal mungkin. Guru tidak harus menjelaskan materi ajaran secara berulang-ulang, sebab dengan sekali sajian menggunakan media, siswa akan lebih mudah memahami pelajaran.

5. Meningkatkan kualitas hasil belajar siswa Media pembelajaran dapat membantu siswa menyerap materi belajar lebih mandalam dan utuh. Bila dengan mendengar informasi verbal dari guru saja, siswa kurang memahami pelajaran, tetapi jika diperkaya dengan kegiatan melihat, menyentuh, merasakan dan mengalami sendiri melalui media pemahaman siswa akan lebih baik.

6. Media memungkinkan proses belajar dapat dilakukan di mana saja dan kapan saja Media pembelajaran dapat dirangsang sedemikian rupa sehingga siswa dapat melakukan kegiatan belajar dengan lebih leluasa dimanapun dan kapanpun tanpa tergantung seorang guru.Perlu kita sadari waktu belajar di sekolah sangat terbatas dan waktu terbanyak justru di luar lingkungan sekolah.

7. Media dapat menumbuhkan sikap positif siswa terhadap materi dan proses belajar Proses pembelajaran menjadi lebih menarik sehingga mendorong siswa untuk mencintai ilmu pengetahuan dan gemar mencari sendiri sumber-sumber ilmu pengetahuan.

8. Mengubah peran guru ke arah yang lebih positif dan produktif Guru dapat berbagi peran dengan media sehingga banyak mamiliki waktu untuk memberi perhatian pada aspek-aspek edukatif lainnya, seperti membantu kesulitan belajar siswa, pembentukan kepribadian, memotivasi belajar, dan lain-lain

Media adalah segala sesuatu yang dapat menyalurkan informasi dari sumber informasi kepada penerima informasi. Sedangkan pembelajaran adalah usaha guru untuk menjadikan siswa melakukan kegiatan belajar. Dengan demikian media pembelajaran adalah segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan informasi dari guru ke siswa sehingga dapat merangsang pikiran, perasaan, perhatian dan minat siswa dan pada akhirnya dapat menjadikan siswa melakukan kegiatan belajar. Manfaat media pembelajaran tersebut adalah: penyampaian materi pembelajaran dapat diseragamkan, proses pembelajaran menjadi lebih jelas dan menarik, proses pembelajaran menjadi lebih interaktif, efisiensi dalam waktu dan tenaga, meningkatkan kualitas hasil belajar siswa, memungkinkan proses belajar dapat dilakukan di mana saja dan kapan saja, menumbuhkan sikap positif siswa terhadap materi dan proses belajar serta mengubah peran guru ke arah yang lebih positif dan produktif.

CONTOH MODEL PEMBELAJARAN FISIKA 1. Model Pengajaran Langsung

Kompetensi Dasar : 1.1 Mengukur besaran –besaran fisika dengan alat yang sesuai dan mengolah

data hasil dengan menggunakan aturan angka penting.


172

Indikator : Mengukur besaran panjang dengan menggunakan jangka sorong dan mikrometer skrup

Langkah Pembelajaran: a. Tahap I :

Menyampaikan tujuan dan mempersiapkan siswa. b. Tahap 2 :

Mendemonstrasikan keterampilan (pengetahuan prosedural) atau mempresentasikan pengetahuan (deklaratif). Mendemonstrasikan keterampilan dengan benar, atau menyajikan informasi tahap demi tahap. Guru menjelaskan bagian-bagian jangka sorong dan mikrometer skrup dan Menunjukan skala jangka sorong dan mikrometer skrup tersebut.

c. Tahap 3 : Membimbing pelatihan

Pada Gambar terlihat:

Selain menjelaskan dan mendemonstrasikan dengan benar alat ukur panjang jangka sorong, guru juga mendemonstrasikan alat ukur Mikrometer skrup


173

Selain jangka sorong, mikrometer skrup juga mempunyai skala utama dan skala nonius. Bila selubung luar diputar satu kali, rahang geser dan selubung luar maju atau mundur 0,5 mm. Karena selubung luar memiliki 50 skala. Maka skala nonius memiliki panjang 0,5/50=0,01 mm. Jadi 1 skala utama mikrometer =0,5 mm dan 1 skala nonius mikrometer skrup =0,01 mm. Pada Gambar ditunjukan, skala utama = 9 skala dan skala nonius =43. Panjang benda yang diukur =( sku. 0,5 + skn. 0,01)mm =(9.0,5 +43. 0,01) mm = (4,5 +0,43) mm = 4,93 mm

d. Tahap 4 : Mengecek pemahaman dan memberikan umpan balik Meminta siswa untuk melakukan kegiatan : Melakukan pengukuran panjang benda:

i. Kelereng lingkaran ii. Balok kecil

Menggunakan alat ukur jangkasorong dan mikrometer skrup. e. Tahap 5 : memberikan kesempatan untuk pelatihan lanjutan dan

penerapan b. Penemuan Terbimbing

Kompetensi Dasar : 1.1 melakukan percobaan yang berkaitan dengan kalor seperti pengukuran

kalor jenis atau pengukuran suhu , pemuaian dan perubahan wujud. Indikator : - Menyelidiki pengaruh kalor terhadap perubahan suhu benda - Menyelidiki pengaruh kalor terhadap perubahan wujud zat Langkah Pembelajaran: a. Tahap 1 : Observasi untuk menemukan masalah

Menyampaikan fakta bahwa dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat atau mengalami sendiri membeli es krim, jika dibiarkan beberapa saat es krim tersebut akan mencair. Mengapa hal ini terjadi?

b. Tahap 2: Merumuskan masalah Guru juga menyampaikan fakta yang mendorong siswa berpikir, yaitu menghadapkan hal-hal yang kontradiksi atau tidak bisa dijelaskan dengan konsep awal siswa


174

c. Tahap 3 : Mengajukan hipotesis Guru membimbing siswa untuk mengajukan hipotesis terhadap masalah yang telah dirumuskannya. Mengapa es krim dapat mencair ?

d. Tahap 4 : Merencanakan pemecahan masalah (melalui eksperimen atau cara lain) Guru membimbing siswa untuk merencanakan pemecahan masalah, membantu menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan dan menyusun prosedur kerja yang tepat. Alat dan bahan yang disiapkan antara lain: 1. Gelas kimia 2. Pembakar spiritus 3. Kaki tiga 4. Kawat kasa 5. Piring kaca yang bening, 6. Es batu. Prosedur kerja: 1. Masukkan es ke dalam gelas kimia, kemudian panaskan dengan

pembakar spiritus. Perhatikan gambar di bawah ini

2. Amati perubahan wujud pada es. 3. Setelas es mencair, panaskan air sampai mendidih. Kemudian,

dekatkan piring kaca yang bening ke mulut gelas kimia. Perhatikan gambar di bawah ini

4. Amati perubahan wujud pada air.

e. Tahap 5: Melaksanakan eksperimen (atau cara pemecahan masalah yang

lain) Selama siswa bekerja guru membimbing dan memfasilitasi.

f. Tahap 6 Melakukan pengamatan dan pengumpulan data 1. Perubahan wujud apa yang terjadi pada es setelah dipanaskan? 2. Perubahan wujud apa yang terjadi pada air setelah dipanaskan?


175

3. Apakah yang terlihat pada permukaan piring yang didekatkan di mulut gelas kimia?

g. Tahap 7 :Analisis data Guru membantu siswa menganalisis data supaya menemukan sesuatu konsep

h. Tahap 8: Penarikan kesimpulan atau penemuan Guru membimbing siswa mengambil kesimpulan berdasarkan data dan menemukan sendiri konsep yang ingin ditanamkan

3. Model Pembelajaran Berbasis Masalah Kompetensi Dasar : 2.1 Menganalisis besaran fisika pada gerak dengan kecepatan dan percepatan konstan. Indikator : Menganalisis besarnya percepatan gravitasi bumi menggunakan percobaan Gerak Jatuh bebas Langkah- langkah inti pembelajarannya : Tahap 1 : Orientasi siswa kepada masalah Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, memberikan masalah yang berkaitan dengan percepatan gravitasi bumi diberbagai tempat. Menjelaskan tentang alat yang dibutuhkan dalam memecahkan masalah tersebut meliputi stopwatch, bandul beton, tali dan meteran. Tahap 2 : Mengorganisasikan siswa Guru membantu siswa mengorganisasikan tugas belajar yang berkaitan dengan pengukuran percepatan gravitasi bumi melalui percobaan gerak jatuh bebas. Tahap 3 : Membimbing penyelidikan kelompok Guru mendorong siswa untuk melaksankan eksperimen yang berguna untuk memecahkan masalah. Masalah pengukuran percepatan gravitasi bumi akan diselesaikan dengan eksperimen diluar kelas/sekolah dengan percobaan gerak jatuh bebas dari tempat yang mempunyai ketinggian berbeda ( 10 m sd 20 m ) Tahap 4: Mengembangkan dan menyajikan hasil karya Guru membantu siswa dalam merencanakan dan menyiapkan karya yang sesuai seperti laporan, video, dan model dan membantu mereka untuk berbagi tugas dengan temannya Tahap 5: Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah Guru membantu siswa untuk melakukan refleksi atau evaluasi terhadap penyelidikan mereka dan proses-proses yang mereka gunakan.

Contoh Model- Model Pembelajaran Biologi di SMA 1. Penemuan Terbimbing

Kompetensi Dasar : Merumuskan konsep keanekaragaman hayati melalui kegiatan pengamatan terhadap lingkungan sekitar. Indikator : 1. Menunjukkan adanya keseragaman dan keanekaragaman makhluk hidup 2. Menjelaskan hubungan antara keseragaman, keanekaragaman organ dengan

klasifikasi makhluk hidup 3. Membandingkan bentuk kaki dan bentuk sayap serangga yang memiliki

habitat berbeda


176

4. Menganalisis hubungan antara bentuk mulut serangga dengan jenis makanan dan cara makannya.

Langkah Pembelajaran: a. Tahap Eksplorasi : Menyampaikan fakta bahwa dalam kehidupan manusia

sehari-hari selalu berhadapan dengan serangga/ Insecta. Kemudian mengajukan pertanyaan pada siswa tentang : Apa yang kalian maksud dengan serangga (Konsep awal siswa). Selanjutnya menyampaikan fakta/ fenomena yang mendorong siswa berpikir, yaitu menghadapkan hal-hal yang kontradiksi atau tidak bisa dijelaskan dengan konsep awal siswa Misalnya siswa dihadapkan pada gambar : kemudian ditanya mana yang serangga dan mana yang bukan, Mengapa itu yang kalian sebut seranga

Bila jawaban siswa: karena memiliki sayap. Maka ditayangkan gambar berikutnya : dan ditanya hewan ini punya sayap, apakah ini juga serangga?

Bila jawaban siswa : karena memiliki sungut atau antena, maka ditayangkan hewan berikutnya : dan ditanyakan hewan ini punya sungut/ antena apakah ini juga serangga ?

b. Tahap Elaborasi : Meminta siswa untuk melakukan kegiatan : - Mengumpulkan tentang serangga yang ditemui di lingkungan sekitar (di

perairan, di dalam tanah, dan yang berterbangan di udara ) - Melalukan pengamatan, mengkaji pustaka dan berdiskusi dalam

kelompok untuk menjawab pertanyaan : i. Berapa macam serangga yang mempunyai bentuk kaki sama

ii. Berapa macam serangga yang mempunyai bentuk sayap sama iii. Berapa macam serangga yang mempunyai bentuk mulut sama


177

iv. Ordo apa saja yang dapat dikumpulkan v. Bagaimana analisa anda tentang bentuk kaki, bentuk mulut dan

bentuk sayap dalam hubungannya dengan fungsi, makanan dan habitat.

c. Tahap Aplikasi : Menghadapkan pada siswa hewan ( bisa lewat gambar atau lewat obyek langsung ) yang :

i. lain jenisnya dengan serangga yang terkumpul ii. bukan serangga tetapi mirip serangga.

Kemudian siswa diminta : i. mengidentifikasi apakah hewan-hewan tersebut juga serangga ii. memprediksi bentuk makanan dan cara makannya.

Misalnya dihadapkan pada beberapa hewan berikut :

2. Pembelajaran Berbasis Masalah

Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan proses katabulisme dan anabulisme karbohidrat Indikator : • Menjelaskan pengaruh enzim pada proses metabulisme karbohidrat • Membuktikan adanya proses metabulisme karbohidrat • Membandingkan metabulisme pada sel dengan komposisi kimia yang

berbeda-beda Pembelajaran dapat mengikuti langkah-langkah sbb : • Guru menyampaikan permasalah/ pertanyaan :

- Mengapa buah pisang pada waktu dipetik dari pohonnya (masih mentah) tidak manis tetapi setelah beberapa hari dibiarkan rasanya menjadi manis

- Apakah semua buah akan mengalami seperti buah pisang tersebut ? • Guru menggali pengalaman siswa guna memecahkan masalah sekaligus

membangun konsep dengan cara mengemukakan pertanyaan : o Manis ciri khas dari apa ? (Jawaban yang diharapkan adalah gula) o Gula itu merupakan karbohidrat sederhana atau karbohidrat komplek?

(Jawaban yang diharapkan adalah Karbohidrat sederhana atau monosacharida)


178

o Karbohidrat sederhana / monosacharida merupakan penguraian dari karbohidrat komplek (polisacharida). Kalau karbohidrat komplek yang terdapat pada buah iti apa ? ( Jawaban yang diharapkan adalah amilum)

• Untuk memantapkan konsep siswa diajak melakukan pengujian kandungan amilum maupun gula pada pisang yang masih mentah maupun pisang yang sudah matang. Pengujian amilum menggunakan tes Lugol, sedang pengujian kandungan gula menggunakan tes Benedict. Tahap pengujiannya : o Ambil satu sisir pisang yang masih mentah, petik 1 buah dan lakukan uji

kandungan amilum dan gula o Sisa pisang dibiarkan masak, setiap 2 hari sekali dilakukan pengujian

kandungan amilum dan gula • Pengetahuan yang diperoleh tersebut dapat digunakan/ diaplikasikan untuk

menjawab permasalah tentang : o Apakah semua buah akan mengalami perubahan seperti buah pisang ?.

3. Cooperative Learning ( Pembelajaran Kooperatif) Diantara berbagai tipe pembelajaran kooperatif yang sering digunakan dalam pembelajaran biologi ialah : a). Picture and Picture

Merupakan pembelajaran kooperatif dengan menggunakan bantuan media gambar. dengan alternative kegiatan : mengidentifikasi, mengklasifikasi, menganalisis atau membandingkan. Kompetensi Dasar : Menjelaskan keterkaitan antara proses pembelahan mitosis dan meiosis dengan pewarisan sifat Indikator : - Mengklasifikasikan macam-macam pembelahan sel - Mengidentifikasi masing-masing tahap pembelahan sel - Membandingkan ciri khas pembelahan sel secara mitosis dan meiosis

Langkah- langkah inti pembelajarannya : • Seminggu sebelum pembelajaran materi tsb siswa diminta membaca

buku sumber dulu • Guru menggali pengetahuan awal siswa : dengan mengajukan

pertanyaan dan mengarahkan untuk masuk pada pembahasan materi: o Unit dasar makhluk makhluk hidup adalah sel. Dalam proses

pertumbuhan tubuhnya proses apa yang dialami oleh sel penyusunnya?

o Kalian secara sepintas sudah mengetahui bahwa pembelahan sel pada tubuh makhluk hidup multi sel dapat dibedakan antara pembelahan mitosis dan meiosis.

o Untuk memahami lebih detail bagaimana proses/ tahapan masing-masing pembelahan tersebut, kalian bekerja dalam kelompok masing-masing 5 siswa.

• Guru membagikan 1 paket kartu bergambar setiap kelompok (meliputi tahap-tahap pembelahan sel secara mitosis dan meiosis yang perlu diidentifikasi dan diurutkan )


179

Contoh kartu gambarnya adalah : A B C D

• Siswa mengurutkan gambar dan hasilnya dipresentasikan • Guru mempersilahlan siswa lain untuk menanggapi • Guru mengajukan pertanyaan untuk membimbing siswa menemukan

konsep (Apa persamaan dan perbedaan antara proses pembelahan sel secara mitosis dan meiosis)

• Menarik kesimpulan b). Jigsaw :

Merupakan pembelajaran kooperatif yang memberikan kesempatan pada siswa berdiskusi/ berpikir untuk menjadikan dirinya seorang ahli. Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan peran ekosistem dalam aliran energi dan daur biogeokimia serta pemanfaatan komponen ekosistem bagi kehidupan. Indikator : - Menjelaskan daur karbon dan Oksigen - Menjelaskan daur Nitrogen - Menjelaskan daur Air atau hidrogen - Menjelaskan daur Phospor dan Sulfur Langkah- langkah inti pembelajarannya : • Pembentukan kelompok (disebut kelompok asal) yang terdiri atas 4 - 6

siswa • Pemberian tugas/materi yang sama untuk tiap kelompok ( misalnya

mempelajari buku hal ..... tentang daur biogeokimia • Membagikan 1 set soal untuk masing-masing kelompok, Jumlah soal

sama dengan jumlah siswa dalam kelompok ( misalnya untuk kelompok yang terdiri dari 4 siswa ada soal tentang : daur karbon dan oksigen, daur nitrogen, daur air, daur phospor dan sulfur)

• Setiap siswa dalam kelompok bertanggung jawab menjawab 1 soal, jawaban soal ditulis dalam potongan kertas

• Siswa yang bertugas menjawab soal yang sama bergabung membentuk kelompok baru ( kelompok Ahli), Dengan demikian ada kelompok C dan O, N, H20, P dan S. Setiap kelompok berdiskusi menyempurnakan jawabannya. Dalam diskusi setiap siswa harus yakin bahwa ia menguasai apa yang dibahas, karena masing-masing nantinya berperan sebagai ahli untuk masalah tersebut.

• Masing-masing siswa kembali ke kelompok asalnya, dan bertugas menginformasikan hasil diskusi dalam kelompok ahlinya.

• Setiap kelompok mendapat tugas mempresentasikan materi yang berbeda, (penentuan materi setiap kelompok disesuaikan dengan


180

kelompok ahli) sehingga perlu mendiskusikan gagasan pokok yang akan dipresentasikan dan peran masing-masing anggota kelompok

• Menarik kesimpulan Media : Untuk memperlancar pelaksanaan pembelajaran dapat digunakan media yang meliputi : - Kartu Kelompok Asal - Kartu Soal (untuk memudahkan pembentukan kelompok ahli, warna

atau model kartu setiap nomor soal berbeda, sehingga dalam pembentukan kelompok ahli cukup mengatakan yang mendapat kartu merah berkumpul dengan merah dst)

Contoh: Kartu Kelompok Asal Contoh: Kartu soal

c). Think Pair Share :

Belajar berkelompok yang diawali dengan pemecahan masalah secara berpasangan kemudian dilanjutkan dalam kelompok yang lebih besar untuk berbagi hasil belajar yang telah didapat sebelumnya, sehingga hasil akhir merupakan sistesa/ generalisasi dari perolehan masing-masing anggota kelompok. Kompetensi Dasar : Mendeskripsikan ciri-ciri devisio dalam dunia tumbuhan dan peranannya bagi kelangsungan hidup di bumi. Indikator : - Menjelaskan dasar- dasar klasifikasi dunia Plantae - Mendeskripsikan ciri- ciri tumbuhan Bryophyta dan Pteridophyta - Menjelaskan metagenesis pada tumbuhan Lumut dan Tumbuhan Paku Langkah-langkah inti pembelajarannya : • Secara individual siswa diminta berpikir tentang suatu konsep yang

akan dibahas ( Guru membagi 1 set kartu konsep yang berkaitan dengan tumbuhan lumut dan tumbuhan paku) Siswa diminta berpasangan dengan teman sebelahnya untuk menyusun peta konsep.

• Siswa diminta berkelompok 4 orang (bergabung dengan pasangan yang alin), selanjutnya diminta berbagi jawaban serta menambahkan jawaban bila jawaban dari temannya kurang lengkap

• Setiap kelompok mendapat nomer masing- masing dan secara acak guru memanggil salah satu nomor untuk mempresentasikan jawabannya

• Guru mempersilahkan kelompok lain untuk menanggapinya • Menarik kesimpulan

4). Team Games Tournament : Merupakan pembelajaran kooperatif dengan cara bertanding dalam kelompok, sehingga siswa yang mendapat skor tertinggi adalah pemenangnya. Kompetensi Dasar : Mengidentifikasi organel sel tumbuhan dan sel hewan


181

Indikator : • Mendeskripsikan macam dan fungsi organel sel • Mengelompokkan organel sel yang khusus terdapat pada sel hewan dan

sel tumbuhan • Mendeskripsikan organel khas pada sel hewan dan sel tumbuhan Langkah-langkah inti pembelajarannya : • Pembentukan kelompok yang terdiri dari 4 siswa dan setiap kelompok

membentuk meja turnamen • Setiap kelompok mendapat 1 set kartu tanda peran yang meliputi kartu :

Reader 1, Penantang 1, Reader 2 dan Penantang 2. Siapa yang berperan atas kartu masing-masing dalam putaran pertama diserahkan pada masing-masing kelompok. Selanjutnya kartu peran diletakkan diatas meja turnamen dihadapan masing-masing pemerannya

• Setiap kelompok mendapat 1 set kartu soal dan 1 set kartu jawaban dalam keadaan tertutup ( masing masing kartu dibagian belakangnya diberi nomor yang sesuai antara soal dan jawaban), serta lembar penilaian. Contoh kartu soal kartu jawaban dan lembar penilaian terlampir.

• Dalam putaran pertama Reader 1 mengambil kartu soal dan selanjutnya menjawabnya

• Mempersilahkan pada penantang 1 bila penantang 1 merasa jawaban Reader 1 belum sempurna.

• Selanjutnya penantang 2 dipersilahkan untuk menyanggah/ membetulkan jawaban bila jawaban reader 1 atau penantang 1 dirasa belum benar.

• Reader 2 membacakan kartu jawaban yang benar dengan cara mengambil nomor jawaban yang sesuai dengan nomor soal.

• Reader 2 memberi skor atas jawaban siswa sesuai dengan proporsi/ tingkat kebenarannya ( Maksimal jumlah skor reader 1 + skor penantang 1 + skor penantang 2 = 10 atau 100)

• Putaran ke dua dan seterusnya dilakukan dengan mengeser kartu peran searah jarum jam, sehingga yang semula berperan sebagai penantang 1 sekarang sebagai reader 1, yang semula penantang 2 sekarang penantang 1 dst)

• Permainan dinyatakan selesai bila seluruh soal sudah terambil atau waktu yang ditentukan sudah habis.

• Guru mengumumkan siswa yang mendapat skor tertinggi Media yang digunakan : - Kartu tanda pemain - Kartu tanda peran - Kartu Soal - Kartu Jawab - Kartu Skoring


182

Contoh : Kartu Tanda Pemain Kartu tanda peran, Soal & Jawaban

4. Pembelajaran Langsung :

Kompetensi Dasar : Menerapkan prinsip hereditas dalam mekanisme pewarisan sifat Indikator : - Menjelaskan pengertian fenotig dan Genotif - Menentukan Fenotif dan Genotif seseorang - Menggunakan cakram genetik untuk menentukan nomor genetik - Menerapkan kaidah hukum Mendell Kegiatan Inti Pembelajaran : - Tanya jawab tentang bisakah kita mengidentifikasi orang tua dengan

mengamati sifat anak ? untuk menggali lebih dalam : – Ditunjukkan beberapa foto anak dan beberapa foto orang tua (siswa diminta

mengidentifikasi Anak berkode I bapaknya yang mana begitu juga anak II, III dan IV)

– Ditanya dari segi apanya yang digunakan sebagai dasar Contoh foto ayah :

A B C C

Contoh foto anak : I II III IV


183

- Berdasar jawaban siswa guru mengenalkan konsep fenotif, genotif dan hukum Mendell

- Siswa diminta latihan mengidentifikasi fenotif diri sendiri dan menentukan nomor genetiknya berdasarkan cakram genetik. Contoh cakram genetik adalah :

- Berdasarkan konsep yang telah dipahami siswa diminta menerapkan konsep tersebut untuk menentukan : - variasi genotif orang yang memiliki no genotif yang sama dengan dirinya - kemungkinan genotif dan fenotif keturunan bila dirinya menikah dengan

orang yang bernomor genetik sama tetapi bergenotif berbeda Daftar Referensi Arends, R. I., Wenitzky, N. E., & Tannenboum, M. D. 2001. Exploring teaching:

Anintroduction to education. New York: McGraw-Hill Companies. Arief S Sadiman, Dr. dkk. 2003. Media Pendidikan. Jakarta: PT Raja Grasindo

Persada Brooks, J.G. & Martin G. Brooks. 1993. In search of understanding: The case for

constructivist classrooms. Virginia: Association for Supervision and Curriculum Development.

Burden, P. R., & Byrd, D. M. 1996. Method for effective teaching, second edition. Boston:

Departemen Pendidikan Nasional, 2006, Kurikulum Sekolah Menengah Pertama (SMP) Panduan Pengembangan Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) Sekolah Menengah Pertama (SMP) Mata Pelajaran Ilmu Pengentahuan Alam, Depertemen Pendidikan Nasional, Jakarta.

Ibrahim, M., Fida R., Mohamad Nur dan Ismono, 2005, Pembelajaran Kooperatif, Surabaya: PSMS UNESA.

Ibrahim, M., dan M..Nur, 2005, Pembelajaran Berdasarkan Masalah, Surabaya:

PSMS UNESA


184

Indrawati. 2009. Pembelajaran Aktif, Kreatif, Efektif, dan menyenangkan. Bandung: PPPG IPA

Joyce, B and Weil, M. 1992. Models of Teaching, New Jarsey: Prentice Hall Kardi, S., dan M.Nur, 2004, Pengajaran Langsung, Surabaya: PSMS UNESA Levin, T. & Long, R. 1981. Effective instruction. Alexandria, VA: Association for

Supervision and Curriculum Development. Rosenshine, B. 1979. Content, time, and direct instruction. In P. Peterson & H.

Walberg (eds.), Research on teaching:Concepts, findings, and implications. Berkeley, C.A:Mc-Cutchan.

Yulaelawati, E. (2004). Kurikulum dan Pembelajaran. Filosofi, teori dan aplikasi. Bandung.

MODUL 3

CONTOH PTK FISIKA

PLPG Rayon 138: Panduan PLPG

DAFTAR ISI

MODUL 3 CONTOH PTK Kegiatan Penyusunan Proposal PTK .............................................................. Format Proposal Penelitian Tindakan Kelas ................................................... Lampiran 1: Instrumen Penilaian Proposal ..................................................... Lampiran 2 : Contoh Proposal PTK ................................................................ Lampiran 3: Contoh Karya Tulis Ilmiah .........................................................

PLPG Rayon 138: Contoh PTK

211

PELAKSANAAN WORKSHOP PENYUSUNAN PROPOSAL PENELITIAN TINDAKAN/PENELITIAN TINDAKAN KELAS

Kegiatan Penyusunan Proposal PTK Proposal Penelitian Tindakan Kelas (PTK) merupakan suatu perencanaan kegiatan penelitian sebagaimana yang terdapat dalam diagram berikut:

Untuk dapat menyusun sebuah rencana PTK, langkah-langkah berikut dapat digunakan sebagai salah satu aktivitas yang baik, yakni: a. Menentukan fokus PTK dan Mengidentifikasi Masalah.

PTK berawal dari pengalaman pembelajaran yang konkrit di dalam kelas yang dikelola oleh guru (peneliti). Untuk itu refleksi yang mendalam terhadap pengalaman pembelajaran akan membantu guru (peneliti) mengembangkan fokus PTK sehingga dapat diidentifikasi masalah dalam pembelajaran yang dapat dipecahkan melalui PTK. Jadi masalah PTK bukan dihasilkan dari kajian teoretik. Langkah-langkah yang dapat ditempuh adalah: a. Identifikasi isu-isu atau topik-topik dalam pembelajaran yang menurut

anda bermasalah. b. Identifikasi apakah ada kesenjangan kinerja (gap perfomance) antara

yang diharapkan terjadi dan yang senyatanya terjadi. c. Nyatakan isu itu sebagai suatu masalah. d. Rumuskan masalah itu dalam bentuk pertanyaan e. Deskripsikan apa yang diharapkan dapat diperoleh (dinyatakan dalam

berbagai indikator) dengan meneliti masalah itu.

26

IdentifikasiMasalah

(Refleksi Awal)

PerumusanMasalah

HipotesisTindakan

PerencanaanTindakan

PelaksanaanTindakan

dan Observasi

Analisis Data

Refleksi

PENELITIAN TINDAKAN KELAS

Indikator Keberhasilan

BelumTercapai Tercapai

STOP atau

Pemantapan

Tujuan/Indikator

Keberhasilan.

KajianTeori danEmpiris


212

Tugas 1: Berdasarkan pengalaman anda dalam melaksanakan pembelajaran, a. Deskripsikan sebuah isu dalam pembelajaran yang menurut anda

bermasalah. b. Rumuskan isu tersebut sebagai sebuah rumusan masalah PTK. c. Deskripsikan tujuan PTK tersebut. d. Identifikasi indikator-indikator keberhasilan bila masalah dapat diatasi

b. Mengkaji Literatur untuk mengidentifikasi Alternatif Tindakan.

Setelah masalah dirumuskan dengan jelas, guru (peneliti) melakukan kajian terhadap berbagai literatur yang relevan dengan permasalahan yang telah dirumuskan. Sangat mungkin guru (peneliti) telah memiliki berbagai alternatif tindakan untuk mengatasi permasalahan. Namun demikian alternatif tindakan yang akan dipilih akan lebih dipertanggung jawabkan bila bersandar pada suatu kerangka berpikir yang jelas. Untuk meletakkan kerangka berpikir yang jelas dan relevan dengan sebuah rencana tindakan yang dipilih, maka diperlukanlah sebuah kajian literatur yang relevan dengan permasalahan yang akan dipecahkan. Hal ini dilakukan agar PTK yang dilakukan tidak lain adalah sebuah aktivitas keilmuan sehingga dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah pula. Langkah-langkah yang dapat dilakukan antara lain: a. Identifikasi poin-poin penting yang terkait dengan masalah dan telusuri

literatur yang relevan b. Susun hipotesis tindakan, yang mengindikasikan dugaan perbaikan yang

bakal terjadi jika suatu tindakan dilakukan. c. Analisis kelayakan hipotesis tindakan agar kesenjangan kinerja dapat

dijembatani, daya dukung (fasilitas, guru) dan kondisi siswa memungkinkan untuk melaksanakan tindakan.

Tugas 2: Berdasarkan masalah yang telah anda rumuskan a. Identifikasi point-poin penting dalam literatur yang terkait dengan

masalah. b. Tentukan satu atau beberapa alternatif tindakan yang akan dilaksanakan c. Analisis kelayakan pelaksanaan tindakan, apakan pilihan tindakan dapat

dilaksanakan dengan dukungan sumber daya, dana dan fasilitas yang ada?

c. Merencanakan Tindakan.

Berdasarkan gambaran masalah dan identifikasi poin penting dalam menentukan rencana tindakan, rencanakan suatu tindakan secara lebih terperinci. Dalam PTK Langkah-langkah yang dapat dilakukan antara lain: Menyusun sebuah rencana tindakan secara rinci termasuk langkah-langkah yang diperlukan. Hal yang harus dipersiapkan meliputi

i. skenario tindakan dengan langkah urutan yang terperinci ii. indikator yang ingin diamati beserta kriteria keberhasilan yang terkait

dengan penyelesaian masalah


213

iii. data-data yang harus dikumpulkan untuk menentukan ketercapaian indikator

iv. instrumen pengumpul data yang diperlukan v. metode analisis data yang akan dipakai.

Pada umumnya PTK melibatkan dua siklus tindakan. Siklus pertama merupakan alternatif tindakan untuk menyelesaikan masalah PTK. Bila dengan satu siklus masalah sudah dapat diatasi, maka siklus kedua merupakan siklus yang serupa untuk menguji apakah masalah memang telah dapat diatasi dengan tindakan yang dirancang. Bila dalam sikuls pertama masalah PTK belum dapat diatasi, maka berdasarkan hasil pada siklus pertama dan refleksi terhadap pelaksanaan tindakan yang telah dilakukan, perlu disusun suatu rencana tindakan perbaikan.

Tugas 3: Berdasarkan gambaran masalah dan identifikasi poin penting dalam literatur, deskripsikan alternatif tindakan yang akan anda lakukan dalam pembelajaran agar masalah itu teratasi yang meliputi: a. skenario tindakan dengan langkah urutan yang terperinci b. indikator beserta kriteria keberhasilannya c. data-data yang diperlukan d. instrumen yang diperlukan e. metode analisis data yang akan dipakai. Sampai disini, anda telah cukup lengkap mengkaji masalah dan merencanakan tindakan yang akan dilakukan dalam PTK. Selanjutnya tuangkan hal-hal tersebut dalam bentuk Proposal PTK.

Format Proposal Penelitian Tindakan Kelas Format Proposal PTK biasanya berisi antara lain: A. Sampul Usulan Penelitian B. Halaman Pengesahan C. Pendahuluan D. Rumusan Masalah dan Pemecahannya E. Tujuan Penelitian F. Manfaat Hasil Penelitian G. Kajian Pustaka H. Prosedur Penelitian I. Jadwal Penelitian J. Biaya Penelitian K. Personalia Penelitian L. Daftar Pustaka M. Lampiran-Lampiran:

1. Instrumen Penelitian 2. Curriculum Vitae semua peneliti


214

Deskripsi dari tiap-tiap komponen di atas adalah sebagai berikut. A. Sampul Usulan Penelitian

Cukup jelas. Biasanya memuat Judul Penelitian, Nama pengusul dan lembaga pengusul.

B. Halaman Pengesahan Halaman pengesahan memuat: 1. judul penelitian, 2. mata pelajaran dan bidang kajian, 3. identitias ketua peneliti, 4. nama anggota penelitia, 5. waktu penelitian, 6. biaya penelitian Halaman pengesahan ini ditandatangani oleh Ketua Penelti dan diketahui Kepala Sekolah.

C. Judul Penelitian Judul hendaknya singkat (maksimal 20 kata); spesifik; cukup jelas menggambarkan masalah yang akan diteliti, tindakan untuk mengatasi masalah, dan tempat penelitian.

D. Pendahuluan Masalah yang diteliti harus bersifat penting dan mendesak untuk dipecahkan, serta dapat dilaksanakan dilihat dari segi ketersediaan waktu, biaya dan daya dukung lainnya yang dapat memperlancar penelitian tersebut. Identifikasi masalah penelitian disertai dengan data pendukung, selanjutnya masalah dianalisis untuk menentukan akar penyebab masalah.

E. Rumusan Masalah dan Pemecahannya 1. Rumusan Masalah

Masalah penelitian dirumuskan dalam bentuk rumusan penelitian tindakan kelas, menggunakan kalimat tanya. Masalah perlu dijelaskan secara operasional dan ditetapkan lingkup penelitiannya.

2. Pemecahan Masalah Alternatif tindakan yang dapat dilakukan untuk memecahkan masalah perlu diidentifikasi. Argumentasi logis terhadap pilihan tindakan yang akan dilakukan untuk memecahkan masalah (misalnya: karena kesesuaiannya dengan masalah, kemutakhirannya, keberhasilannya dalam penelitian sejenis, dll) perlu disajikan. Cara pemecahan masalah ditentukan berdasarkan ketepatannya dalam mengatasi akar penyebab permasalahan dan dirumuskan dalam bentuk tindakan (action) yang jelas dan terarah. Hipotesis tindakan dikemukakan bila diperlukan. Indikator keberhasilan tindakan harus realistik (mempertimbangkan kondisi sebelum diberikan tindakan) dan dapat diukur (jelas cara asesmennya).

F. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian dirumuskan secara singkat dan jelas berdasarkan permasalahan dan cara pemecahan masalah yang dikemukakan.

G. Manfaat Hasil Penelitian Manfaat hasil penelitian khususnya untuk perbaikan kualitas pendidikan dan/atau pembelajaran diuraikan secara jelas. Perlu juga dikemukakan manfaatnya bagi siswa, guru, komponen pendidikan terkait di sekolah.


215

H. Kajian Pustaka Kajian teoretis dan empiris (hasil penelitian terdahulu yang relevan) dikemukakan sebagai landasan pemilihan tindakan. Uraian ini digunakan sebagai dasar penyusunan kerangka berpikir yang menunjukkan keterkaitan antara masalah, teori, hasil penelitian terdahulu yang relevan, dan pilihan tindakan. Kerangka berpikir tersebut dapat digambarkan dalam bentuk bagan, diagram, uraian argumentatif, atau bentuk penyampaian lainnya.

I. Prosedur Penelitian 1. Subjek penelitian ( siswa sekolah tempat penelitian). 2. Waktu dan lamanya tindakan dikemukakan secara rinci sesuai dengan

banyaknya siklus yang direncanakan. 3. Tempat penelitian dikemukakan secara jelas. 4. Prosedur/langkah-langkah penelitian tindakan kelas yang akan dilakukan

diuraikan secara rinci dari perencanaan, pelaksanaan tindakan, observasi, evaluasi-refleksi untuk setiap siklus. a. Perencanaan tindakan menggambarkan secara rinci hal-hal yang

perlu dilakukan sebelum pelaksanaan tindakan (seperti: penyiapan perangkat pembelajaran berupa skenario pembelajaran, media, bahan dan alat, instrumen observasi, evaluasi, dan refleksi).

b. Pelaksanaan tindakan berisi uraian tahapan-tahapan tindakan yang akan dilakukan oleh peneliti maupun siswa dalam pembelajaran.

c. Observasi menggambarkan objek amatan, cara pengamatannya dan metode analisis data yang akan untuk mengolah data.

d. Tahap evaluasi menguraikan cara dan hasil asesmennya. Selanjutnya dalam tahap refleksi diuraikan prosedur, alat, pelaku, sumber informasi, dan cara analisisnya.

Dalam PTK, satu siklus terdiri atas perencanaan, pelaksanaan tindakan, observasi, evaluasi dan refleksi. Siklus-siklus kegiatan penelitian dirancang berdasarkan tingkat pencapaian indikator keberhasilan dalam setiap siklus. Untuk memantapkan hasil tindakan, tiap-tiap siklus dilaksanakan dalam beberapa kali pertemuan. Observasi terhadap proses dilakukan secara terus-menerus oleh guru dan dosen selama proses penelitian. Guru dapat saling berganti peran: pada suatu saat dapat sebagai pengajar dan pada saat yang lain sebagai pengamat. Dalam rencana pelaksanaan tindakan pada setiap tahapan hendaknya digambarkan peranan dan intensitas kegiatan masing-masing anggota peneliti, sehingga tampak jelas tingkat dan kualitas kolaborasi dalam penelitian tersebut.

J. Jadwal Penelitian Jadwal kegiatan penelitian yang meliputi perencanaan, persiapan, pelaksanaan monitoring, seminar dan penyusunan laporan hasil penelitian. Jadwal penelitian biasanya dalam bentuk Grantt Chart.

K. Biaya Penelitian Cukup jelas

L. Personalia Penelitian Memuat nama-nama yang terlibat di dalam penelitian

M. Daftar Pustaka Daftar Pustaka dituliskan secara konsisten dan alphabetis sesuai dengan salah satu model baku. Sumber yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka hanya


216

yang benar-benar dirujuk di dalam naskah. Semua sumber yang dirujuk di dalam naskah harus dicantumkan di dalam Daftar Pustaka. Daftar Pustaka dapat bersumber pada buku, jurnal, majalah dan internet. Daftar Pustaka ditulis menurut tata cara sebagai berikut. 1. Buku

Nama pengarang. (tahun terbit). judul buku (cetak miring). edisi buku. kota penerbit: nama penerbit. (model American Psychology Association – APA edisi kelima). Contoh: Wiersma, W. (1995). Research Methods in Education: An Introduction.

Boston: Allyn and Bacon. 2. Artikel/Bab dalam suatu Buku:

Nama pengarang. (tahun terbit). judul artikel. In/dalam nama editor (Ed.). judul buku (cetak miring). Edisi. nama penerbit, kota penerbit, halaman Contoh: Schoenfeld, A.H., (1993). On Mathematics as Sense Making: An

Informal Attack on the Unfortunate Divorce of Formal and Informal Mathematics, in J.F. Voss., D.N. Perkins & J.W. Segal (Eds.). Informal Reasoning and Education. Hillsdale. NJ: Erlbaum, pp. 311-344.

3. Artikel dari Jurnal Nama pengarang, tahun, judul artikel, nama jurnal (cetak miring), volume jurnal, halaman. Contoh: Mikusa, M.G. & Lewellen, H., (1999). Now Here is That, Authority on

Mathematics Reforms, The Mathematics Teacher, 92: 158-163. 4. Majalah

Nama pengarang, tahun, judul artikel, nama majalah (cetak miring) volume terbitan, nomor terbitan, halaman. Contoh: Ross, D., (2001). The Math Wars, Navigator, Vol 4, Number 5, pp. 20-

25. 5. Internet

Nama pengarang, tahun, judul (cetak miring), alamat website, tanggal akses. Contoh: Wu, H.H., (2002). Basic Skills versus Conceptual Understanding: A

Bogus Dichotomy in Mathematics Education. Tersedia pada http://www.aft.org/publications. Diakses pada tanggal 11 Februari 2006.

http://www.aft.org/publications


217

Lampiran 1: Instrumen Penilaian Proposal

Instrumen Penilaian Proposal Penelitian Tindakan/Penelitian Tindakan Kelas

Judul Penelitian : -__________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Pengusul a. Nama Pengusul : _________________________ b. No. Peserta : _________________________ No Kriteria Acuan Skor 1 Judul Maksimum 20 kata, jelas menggambarkan

masalah yang diteliti, tindakan untuk mengatasi masalah, hasil yang diharapkan, dan tempat penelitian

5

2 Pendahuluan a. Keberadaan masalah nyata, jelas, dan mendesak

b. Penyebab masalah jelas c. Masalah dan penyebabnya diidentifikasi

secara jelas

5 5 5

3 Perumusan dan Pemecahan masalah

a. Rumusan masalah dalam bentuk rumusan masalah PT/PTK

b. Bentuk tindakan untuk memecahkan masalah sesuai dengan masalah

c. Secara jelas tampak indikator keberhasilan

5 5 5

4 Tujuan Sesuai dengan rumusan masalah 5 5 Manfaat Jelas manfaat hasil penelitiannya 5 6 Kajian Pustaka a. Relevan antara poin-poin yang dikaji

dengan permasalahan b. Jelas kerangka berpikir penelitiannya

5

10 7 Metode Penelitian a. Jelas subyek, tempat, dan waktu (setting)

penelitian b. Ada perencanaan rinci langkah-langkah

(skenario)PT/PTK c. Jelas dan tepat siklus-siklusnya d. Kriteria keberhasilan

5

10 5 5

8 Jadwal Penelitian Jelas jadwal penelitiannya dalam bentuk Grantt Chart

5

9 Daftar Pustaka Penulisan Daftar pustaka sesuai Ketentuan 5 10 Penggunaan

Bahasa Menggunakan bahasa baku 5

Jumlah 100


218

Lampiran B: Contoh Proposal PTK

PROPOSAL PENELITIAN TINDAKAN KELAS

PENINGKATKAN MOTIVASI DAN PRESTASI BELAJAR SISWA MELALUI PENDEKATAN CTL BERBASIS MULTIMEDIA PADA

PEMBELAJARAN DI SMA BANGUNHARJO YOGYAKARTA

oleh: Dewi Sartika, S.Pd.

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL SMA BANGUNHARJO

YOGYAKARTA 2010/2011


219

Lembar Pengesahan

PROPOSAL PENELITIAN TINDAKAN KELAS

Yogyakarta, 5 Februari 2011 Mengetahui Hormat Kami Kepala Sekolah, Peneliti, Drs. Bedjo Puji Nugroho, M.M. Dewi Sartika, S.Pd.

1

Judul Penelitian

Peningkatkan Motivasi Dan Prestasi Belajar Siswa Melalui Pendekatan CTL Berbasis Multimedia Pada Pembelajaran Di SMA Bangunharjo Yogyakarta.

3

Pelaksana Kegiatan Peneliti:

a. Nama Lengkap : Dewi Sartika, S.Pd. b. Tempat dan Tanggal Lahir : Bantul, 3 Oktober 1964 c. Jenis Kelamin : Perempuan d. Pangkat/Gol/NIP : Penata Tingkat I/IIID/ 19640310 19853.1.005 e. Jabatan Fungsional : Guru Dewasa Tingkat I f. Jabatan Struktural : - g. Pendidikan Tertinggi : Sarjana Pendidikan h. Bidang Keahlian : Teknik Pembelajaran i. Alamat Kantor : SD 8 Bantul, bantul Yogyakarta j. Alamat Rumah : Galan RT 64, Tirtosari, Kretek,

Bantul,Yogyakarta 55772

4 Lama Kegiatan 4 bulan 5 Jumlah Anggaran yang Diajukan Rp. 7.000.000,-


220

PENINGKATKAN MOTIVASI DAN PRESTASI BELAJAR SISWA MELALUI PENDEKATAN CTL BERBASIS MULTIMEDIA PADA

PEMBELAJARAN DI SMA BANGUNHARJO YOGYAKARTA A. Pendahuluan

Pembelajaran fisika di sekolah menengah atas, siswa diharapkan dapat memahami berbagai masalah yang terkait dengan fisika, memahami konsep fisika dan dapat menerapkannya dalam kehidupannya. Melalui pembelajaran siswa diharapkan memperoleh pemahaman yang baik terhadap konsep yang dipelajari dan menunjukkan motivasi yang positif karena topik ini senyatanya banyak dialami siswa dalam kesehariannya. Namun demikian dalam kenyataannya banyak siswa yang kurang menunjukkan motivasi dalam pembelajaran. Hal ini tergambar dari hasil belajar siswa kelas X SMA Bangunharjo Yogyakarta tahun pelajaran 2009/2010 yang kurang baik. Rata-rata hasil ulangan tersebut adalah 60 (maksimum 100). Sementara itu KKM yang ditetapkan oleh sekolah adalah 61 (maksimum 100). Dalam ujian semester, persentase siswa yang mencapai KKM baru mencapai 65%.

Berdasarkan evaluasi terhadap pelaksanaan pembelajaran di SMA Bangunharjo Yogyakarta tahun pelajaran 2009/2010 diperoleh gambaran bahwa kegiatan pembelajaran dilakukan dengan: diskusi informasi, kegiatan percobaan/eksperimen atau demonstrasi, dan kegiatan pemecahan masalah. Dari sisi penerapan model pembelajaran, guru sebenaranya sudah mengupayakan adanya variasi dalam melaksanakan pembelajaran. Namun demikian implementasinya dalam pembelajaran yang sudah berlangsung selama ini menunjukkan bahwa pendekatan diskusi informasi yang dilakukan guru lebih menekankan aspek konseptual yang abstrak dan siswa tidak didorong untuk mengkaitkan konsep dengan contoh nyata dalam kehidupannya sehari-hari. Demikian pula halnya dalam kegiatan percobaan. Metode eksperimen belum berjalan secara baik akibat keterbatasan peralatan percobaan. Disamping itu juga terdapat keterbatasan waktu sehingga kegiatan percobaan kurang maksimal dan terkesan dipaksakan. Dengan demikian kegiatan tersebut kurang efektif. Sementara itu pada kegiatan pemecahan masalah lebih ditekankan pada pembahasan soal-soal dalam bentuk latihan soal. Hal ini memberikan kesan bahwa pembelajaran dianggap sulit oleh para siswa. Akibatnya pembelajaran kurang menyenangkan siswa.

Berdasarkan permasalahan tersebut maka pembelajaran perlu dilakukan menggunakan pendekatan lain yang lebih relevan dengan keadaan siswa. Pemilihan pendekatan yang dimaksud adalah dengan menggunakan bantuan teknologi (yakni pemanfaatan komputer) yang mampu menghadirkan visualisasi konkrit terkait materi yang dipelajari. Hal ini dikarenakan adanya kemampuan komputer yang dapat mengolah dan menampilkan berbagai informasi menjadi suatu bentuk multimedia yang interaktif. Multimedia interaktif dalam banyak aplikasi, pengguna dapat memilih apa yang akan dikerjakan selanjutnya, bertanya, dan mendapatkan jawaban yang mempengaruhi komputer untuk mengerjakan fungsi selanjutnya. Selain itu multimedia mempunyai banyak aplikasi untuk menampilkan berbagai animasi dan simulasi yang terkait dengan fenomena fisika. Siswa akan sangat tertolong dengan multimedia dalam memahami konsep yang abstrak. Hal ini


221

dikarena multimedia dapat memvisualisasi konsep yang bersifat abstrak tersebut menjadi lebih konkrit.

Dari uraian di atas dapat diketahui multimedia interaktif akan dapat mewujudkan pembelajaran yang aktif, kreatif, efektif, dan menyenangkan (PAKEM). Di samping itu, multimedia juga mampu menghadirkan contoh penerapan konsep yang sesuai dengan kehidupan sehari-hari sehingga terwujud pembelajaran kontektual (CTL). Melalui CTL berbantuan komputer tersebut diharapkan memberikan rangsangan bagi siswa sehingga meningkatkan motivasi dan minatnya dalam belajar. Dengan adanya minat dan motivasi dalam belajar maka diharapkan berdampak pada hasil pembelajaran.

B. Rumusan Masalah dan Pemecahannya Rumusan masalah penelitian ini adalah: apakah implementasi PAKEM

melalui pembelajaran kontektual berbasis multimedia interaktif dapat meningkatan motivasi dan hasil belajar siswa pada pembelajaran di SMA Bangunharjo Yogyakarta?

C. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan sebagai upaya meningkatkan motivasi dan hasil

belajar siswa pada pembelajaran di SMA Bangunharjo Yogyakarta tahun pelajaran 2010/2011. Target yang akan dicapai adalah minimal 75 % siswa dapat mencapai KKM sekolah.

Indikator keberhasilan dari penelitin ini adalah apabila hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan motivasi dan hasil belajar siswa pada pembelajaran.

D. Manfaat Hasil Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat-manfaat: 1. Bagi guru, dapat mengembangkan pembelajaran aktif, efektif, kreatif dan

menyenangkan (PAKEM). 2. Bagi siswa, mampu mengembangkan kreativitas dan kemampuan

belajarnya secara maksimal. 3. Bagi sekolah, mampu meningkatkan hasil pembelajaran di sekolah

E. Kajian Pustaka Hakekat Pembelajaran

Menurut Suprijono, Agus (2009), pembelajaran adalah: proses, cara, perbuatan mempelajari. Adalah upaya guru mengorganisasir lingkungan terjadinya pembelajaran. Guru menyediakan fasilitas belajar bagi peserta didik. Pembelajaran adalah dialog interaktif. Sementara itu dalam Undang-undang RI Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional ,menyatakan bahwa pembelajaran adalah proses interaksi peserta didik dengan pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar.

Berdasar uraian di atas maka terungkap bahwa dalam pembelajaran harus adanya proses interaksi antara siswa dan guru dan sumber belajar. Dengan demikian guru sebagai pendidik harus dapat mengelola kegiatan pembelajaran secara interaktif. Pembelajaran harus dikelola dengan memberikan peran yang aktif pada siswa selaku peserta didik. Hal ini berarti peserta didik harus ditempatkan sebagaai subyek pelaku dalam pembelajaran.

Dengan proses pembelajaran yang interaktif diharapkan dapat memberikan motivasi yang tinggi bagi siswa untuk aktif. Adanya aktivitas belajar yang tinggi


222

dari siswa maka proses pembelajaran dapat efektif. Hal ini sejalan dengan Mulyasa (2004), bahwa proses pembelajaran dikatakan efektif apabila seluruh atau sekurang-kurangnya 75% peserta didik terlibat secara aktif, baik mental, fisik, maupun sosialnya. Hakekat Belajar

Belajar menurut Gagne seperti yang diungkap Dimyati (2002) bahwa belajar merupakan kegiatan yang kompleks. Hasil belajar berupa kapabilitas. Setelah belajar orang memiliki keterampilan, pengetahuan, sikap, dan nilai. Berdasarkan uraian di atas terungkap bahwa kegiatan belajar adalah suatu proses pengalaman belajar siswa agar memiliki pengetahuan, keterampilan, sikap dan nilai. Hal ini juga dipertegas oleh Morgan ( Suprijono Agus, 2009) yang menyatakan bahwa belajar adalah perubahan perilaku yang bersifat permanent sebagai hasil dari pengalaman.

Adanya pengalaman yang dimiliki siswa setelah belajar selanjutnya memberikan dampak pada perubahan tingkah laku siswa. Perubahan tingkah laku yang diharapkan dalam proses belajar sudah semestinya adalah perubahan yang lebih baik.

Sementara itu Hamalik (2001) mengidentifikasi adanya lima unsur yang terkait dalam proses belajar yaitu : motivasi belajar, bahan belajar, alat bantu belajar (media), suasana belajar, dan kondisi subyek yang belajar. Dengan demikian proses pembelajaran harus dapat membangkitkan motivasi dan menumbuhkan sikap perilaku positif siswa tersebut. Untuk itu pembelajaran harus dapat mewujudkan suasana belajar yang menyenangkan. Motivasi Belajar

Hamalik (2002) mendeskripsikan baha istilah motivasi menunjuk kepada semua gejala yang terkandung dalam stimulasi tindakan ke arah tujuan tertentu di mana sebelumnya tidak ada gerakan menuju ke arah tujuan tersebut. Motivasi dapat berupa dorongan-dorongan dasar atau insentif di luar individu atau hadiah. Sebagai suatu masalah di dalam kelas, motivasi adalah proses membangkitkan, mempertahankan, dan mengontrol minat. Sementara itu Suprijono, Agus (2009), Motivasi yaitu dorongan yang berfungsi sebagai penguatan bersemayamnya segala informasi dalam memori peserta didik.

Berdasarkan uraian di atas maka motivasi belajar siswa dapat diartikan sebagai dorongan kuat dari siswa tersebut untuk melakukan kegiatan belajar. Dorongan tersebut timbul apabila proses pembelajaran berlangsung secara menarik, terbuka, aktif, adanya model (simulasi) dan dalam suasana yang menyenangkan. Hal ini sesuai dengan prinsip yang dapat dilakukan oleh guru dalam memotivasi siswa agar belajar, seperti diungkap Hamalik (2001) sebagai berikut: 1) Prinsip kebermaknaan, siswa termotivasi untuk mempelajari hal-hal yan

bermakna baginya. 2) Prasyarat; siswa lebih suka mempelajari sesuatu yang baru jika dia memiliki

pengalaman prasyarat. 3) Model; siswa lebih suka mempelajari tingkah laku baru bila disajikan dengan

suatu model perilaku yang dapat diamati dan ditiru (simulasi) 4) Komunikasi terbuka; siswa lebih suka belajar bila penyajian ditata agar

supaya pesan-pesan guru terbuka terhadap pendapat siswa. 5) Daya tarik; siswa lebi suka belajar bila perhatiannya tertarik oleh penyajian


223

yang menyenangkan/menarik. 6) Aktif dalam latihan; siswa lebih senang bila ia dapat berperan secara aktif. 7) Keadaan menyenangkan; siswa lebih suka belajar terus bila kondisi

pembelajaran menyenangkan. Berdasarkan uraian tersebut maka agar siswa lebih termotivasi dalam belajar maka proses pembelajaran perlunya dirancang dengan menciptakan pembejaran yang aktif, kreatif, efektif dan menyenangkan (PAKEM). Pembelajaran Kontekstual atau Contextual Teaching And Learning (CTL)

Pembelajaran kontekstual atau contextual Teaching and learning (CTL) menurut Suprijono, Agus (2009) merupakan konsep yang membantu guru mengaitkan antara materi yang diajarkan dengan situasi dunia nyata dan mendorong peserta didik membuat hubungan antara pengetahuan yang dimilikinya dengan penerapannya dalam kehidupan mereka sebagai keluarga dalam masyarakat.

Lebih jauh dijelaskan bahwa pembelajaran kontekstual terdiri dari 7 komponen kontekstual, yaitu konstruktivisme, inquiri, bertanya (questioning), masyarakat belajar (learning community), pemodelan (modeling), refleksi, dan penilaian otentik.

Berdasarkan uraian tersebut dapat diketahui bahwa pembelajaran kontekstual adalah pembelajaran yang memberikan peran lebih besar kepada siswa untuk aktif dan kreatif. Pembelajaran kontekstual juga efektif dan menyenangkan. Hakekat Multimedia interaktif

Pengetian Multimedia menurut Wikipedia, merupakan proses komunikasi interaktif berasaskan teknologi komputer yang menggabungkan penggunaan pelbagai unsur media digital seperti teks, audio, grafik, animasi dan video untuk menyampaikan maklumat.

Sementara itu pembelajaran diartikan sebagai proses penciptaan lingkungan yang memungkinkan terjadinya proses belajar. Jadi dalam pembelajaran yang utama adalah bagaimana siswa belajar. Belajar dalam pengertian aktivitas mental siswa dalam berinteraksi dengan lingkungan yang menghasilkan perubahan perilaku yang bersifat relatif konstan.

Dengan kegiatan pembelajaran yang interaktif seperti gambaran di atas maka akan dapat memberikan stimulus bagi siswa sehingga membangkitkan motivasi belajarnya. Adanya motivasi belajar yang tinggi dari siswa maka akan memberikan penguatan pengalaman belajarnya dan selanjutnya berimplikasi pada hasil belajar siswa tersebut. Hipotesis Tindakan

Berdasarkan kerangka teori di atas, maka hipotesis tindakan penelitian ini adalah Implementasi PAKEM berbasis multimedia interaktif dapat meningkatkan motivasi dan hasil belajar siswa pada pembelajaran di SMA Bangunharjo Yogyakarta. F. Prosedur Penelitian Setting Penelitian

Penelitian ini dilakukan di SMA Bangunharjo Yogyakarta. Subyek penelitian adalah siswa kelas X semester I tahun pelajaran 2010/2011. Sampel penelitian ini adalah kelas X-1. Alasan dipilihnya kelas X-1 karena kelas tersebut memiliki nilai ratarata ulangan harian terendah sebelum pelaksanaan tindakan.


224

Pada kondisi awal nilai rata-rata Kelas X-1 =60 dengan persentase siswa yang mencapai KKM 63%. Waktu Penelitian

Pelaksanaan tindakan kelas dilakukan pada bulan Juli 2011 sampai dengan Oktober 2011. Perencanaan Tindakan

Dalam mengatasi masalah yang ingin dipecahkan melalui penelitian tindakan ini, rancangan tindakan yang dipilih adalah tindakan penerapan pembelajaran kontektual berbasis multimedia interaktif. Adapun langkah-langkah tindakan yang akan dilakukan adalah sebagai berikut: a. Perencanaan Tindakan, meliputi kegiatan-kegiatan sebagai berkut:

• Analisis kondisi awal siswa, • Pembuatan program multimedia interaktif. • Pembuatan instrumen observasi . • Ujicoba program multimedia kepada siswa dan telaah soal. • Membuat Rencana Pelaksanaan Pembelajaran pada siklus 1 sesuai dengan

pendekatan pembelajaran CTL berbasis multimedia, dan pembagian kelompok belajar.

b. Implementasi atau pelaksanaan tindakan yang meliputi kegiatan-kegiatan sebagai berikut: • Pembelajaran dilakukan dalam 2 pertemuan @ 3 jam. • Kegiatan belajar berkelompok menggunakan komputer • Setiap kelompok wajib menjawab permasalahan yang disediakan pada file

dengan melakukan diskusi interaktif. • Pada akhir siklus, guru melakukan tes tertulis. • Tes tertulis bersifat individu. Adapun rincian proses belajar (skenario) yang dirancang adalah memberi penekanan pada prinsip-prinsip sebagai berikut: • Pembelajaran dilakukan dengan menggunakan multimedia interaktif. • Kegiatan pembelajaran dikaitkan dengan konteks pengalaman nyata siswa. • Kegiatan belajar siswa adalah kegiatan mengalami. Dalam kegiatan ini

siswa berproses secara aktif dengan hal yang dipelajari melalui multimedia interaktif.

• Kegiatan belajar menekankan pada proses mendemonstrasikan pengetahuan yang dimiliki dalam konteks dan pemanfaaatannya.

• Kegiatan belajar merupakan proses kolaboratif dan kooperatif melalui belajar berkelompok, komunikasi interpersonal.

• Kegiatan belajar menekankan pada terwujudnya kemampuan memanfaatkan pengetahuan dalam situasi atau konteks baru.

c. Observasi berupa pemantauan dan evaluasi tindakan untuk mengumpulkan

berbagai data yang diperlukan untuk mengevaluasi hasil-hasil tindakan dalam upaya pemecahan masalah.

d. Refleksi dan evaluasi tindakan yang dilakukan untuk mengevaluasi sejauh mana permasalahan sudah dapat dipecahkan, dan untuk menentukan apakah diperlukan tindakan berikutnya dalam siklus berikutnya (ke dua) agar permasalahan dapat dipecahkan dengan hasil sesuai dengan indikator yang


225

telah ditetapkan. Instrumen Penelitian

Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a) Software Pembelajaran interaktif. b) Lembar soal dan lembar jawab tes tertulis. c) Lembar telaah soal. d) lembar observasi, lembar kerja kelompok dalam bentuk file, angket tanggapan siswa dan guru, serta angket motivasi siswa. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

Pengumpulan data dalam penelitian ini dilakukan dengan dokumentasi, observasi, angket dan tes tertulis. Cara dokumentasi dilakukan untuk mengungkap kondisi awal subjek penelitian. Teknik observasi dilakukan dengan menggunakan lembar telaah soal, lembar soal dan angket..

Angket digunakan untuk mengungkap motivasi belajar siswa menggunakan multimedia, tanggapan siswa terhadap ujicoba program, tanggapan guru terhadap kelayakan program, dan tanggapan siswa terhadap pembelajaran CTL berbasis multimedia interaktif. Telaah soal digunakan untuk mengetahui kebenaran dan kesesuaian soal dengan materi. Tes tertulis untuk mengungkap pencapaian hasil belajar siswa tiap siklusnya.

Analisis data dilakukan dengan cara deskriptif persentase dan rerata hitung. Dengan mengetahui rerata hitung tes dapat diketahui peningkatan hasil belajar siswa tiap siklusnya. Demikian pula melalui persentase terhadap pencapaian ketuntasan belajar siswa dapat diketahui peningkatan ketuntasan belajar siswa. Dari analisis angket motivasi belajar siswa dapat diketahui peningkatan motivasi siswa. Teknik persentase tersebut juga dapat mengungkap seberapa besar tanggapan siswa dan guru terhadap ujicoba program, dan tanggapan siswa terhadap pembelajaran menggunakan multimedia interaktif. Sementara itu analisis deskriptif dilakukan guna memberikan penjelasan terhadap gambaran pelaksanaan proses tindakan kelas, menjelaskan temuantemuan permasalahan yang muncul dan cara mengatasinya serta menjelaskan keberhasilan yang dicapai selama proses tindakan kelas. G. JADWAL PENELITIAN

No Kegiatan Juli 2011 Agst 2011 Sept 2011 Okt 2011

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1. Persiapan

2. Pelaksanaan

a. Pretes

b. Implementasi

c. Post tes

3. Analisis Data dan Penyusunan Laporan

a. Analisis data

b. Penulisan Draft


226

Laporan c. Seminar dan

Revisi

d. Penggandaan dan Pengiriman Laporan

H. BIAYA PENELITIAN

1. Alat dan Bahan Penelitian Rp 5.000.000,- 2. Penyelesaian Laporan Rp 2.000.000,-

(Analisis data, Seminar,Penggandaan dan Pengiriman Laporan) Jumlah Biaya Rp 7.000.000,-

I. PERSONALIA PENELITIAN Identitas k. Nama Lengkap : Dewi Sartika, S.Pd. l. Tempat dan Tanggal Lahir : Bantul, 3 Oktober 1964 m. Jenis Kelamin : Perempuan n. Pangkat/Gol/NIP : Penata Tingkat I/IIID/19640310

19853.1.005 o. Jabatan Fungsional : Guru Dewasa Tingkat I p. Jabatan Struktural : - q. Pendidikan Tertinggi : Sarjana Pendidikan r. Bidang Keahlian : Teknik Pembelajaran s. Alamat Kantor : SD 8 Bantul, bantul Yogyakarta t. Alamat Rumah : Galan RT 64, Tirtosari, Kretek,

Bantul,Yogyakarta 55772 J. DAFTAR PUSTAKA Hamalik., Oemar. 2003. Perencanaan Pengajaran Berdasarkan Pendekatan

Sistem. Jakarta: Bumi Aksara Hamalik., Oemar. 2001.Kurikulum dan Pembelajaran. Jakarta: Bumi Aksara Mulyasa. 2004. Kurikulum Berbasis Kompetensi. Bandung: Penerbit PT Remaja

Rosdakarya. Nggermanto, Agus. 2003. Qantum Quotien Kecerdasan Otak.. Bandung: Nuansa

Peraturan Pemerintah (Permen) No. 22 tahun 2006 tentang Standar Isi Purwanto. M. Ngalim.1998. Psikologi Pendidikan. Bandung: Rosdakarya Suryanto. R. 2004. Multimedia Sebagai Alat Pembelajaran Implantasi Janin Pada

Siswa SLTA. Penelitian Tesis, Semarang: Program Pascasarja UDINUS. Suprijono, Agus. 2009. Cooperative Learning Teori dan aplikasi PAIKEM.

Yogyakarta: Pustaka pelajar TIM.2007. Panduan Pengembangan Multimedia Pembelajaran. Jakarta:

Departemen Pendidikan Nasional Undang undang RI nomor 20 tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional.


227

Lampiran C: Contoh Karya Ilmiah

PENINGKATAN HASIL BELAJAR BIOLOGI SISWA KELAS XI IPA 3 SMA NEGERI 1 NATAR DENGAN METODE INQUIRY

Oleh : Dra. Hj. Hastutiningsih

(Guru SMA Negeri 1 Natar Lampung Selatan) ABSTRAK

Hasil belajar siswa merupakan tolok ukur keberhasilan proses pembelajaran. Berdasarkan penilaian sebelumnya hasil belajar biologi kelas XI SMA Negeri I Natar masih rendah, yaitu rata-rata 58, sedangkan kriteria ketuntasan belajar minimum, yaitu 68. Rendahnya hasil belajar tersebut diduga karena aktivitas siswa dalam kegiatan pembelajaran masih rendah akibat dominasi metode ceramah, sehingga dalam hal ini diperlukan metode yang lebih tepat. Untuk itu penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan aktivitas dan hasil belajar biologi untuk materi ”Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan” dengan metode inquiry pada siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri I Natar. Penelitian tindakan kelas ini dilaksanakan pada bulan September—November 2007 di kelas XI IPA-3 SMA Negeri I Natar Kabupaten Lampung Selatan, dengan jumlah siswa 39 orang. Data penelitian ini berupa data kualitatif dan kuantitatif. Cara pengambilan data ini menggunakan tes tertulis untuk mengukur hasil belajar siswa dan lembar observasi aktivitas siswa untuk menilai aspek psikomotorik dan afektif siswa. Data yang diperoleh dari proses dan hasil pembelajaran diolah secara persentase dan tabel statistik sederhana, serta dianalisis secara diskriptif. Dari hasil observasi selama kegiatan PTK ini didapatkan data nilai psikomotorik siswa, yaitu secara klasikal, pada siklus I ketuntasan belajar belum tercapai, baru 32 orang (82,05%), sedangkan pada siklus II 35 orang (89,74) dan III semuanya (100%) sudah tercapai KKM. Dari aspek afektif yang sudah dapat melibatkan sebagian besar siswa hanya kegiatan diskusi, dan pengumpulan tugas tepat waktu, tetapi untuk semua aspek afektivitas terjadi peningkatan. Dari aspek kognitif, berdasarkan hasil tes formatif diperoleh data bahwa siswa yang sudah mencapai KKM pada siklus I 30 orang (76,92%), siklus II 34 orang (87,17%), dan siklus III 36 orang (92,30%) Dengan kata lain, bahwa aktivitas belajar dan hasil belajar siswa mengalami peningkatan.

Kata kunci: peningkatan hasil belajar, metode inquiry


228

INCREASE THE RESULT LEARNING BIOLOGY BY INQUIRY METHOD OF STUDENT ON CLASS XI IPA 3 SMA NEGERI 1

NATAR By :

Dra. Hj. Hastutiningsih ABSTRACT

Student learning result as a measurement of achievement learning process. Based on the pre-evaluation of learning result of biology in class XI SMA N 1 Natar is low, the average of 58, while the minimum criterian of learning is 68. The assumption of the result below average is because of lecturing method dominated on the learning in the classroom, so it will need the exact method to exchange this condition. Therefore aims of the research to increase the activity and achievement in learning biology in Structure and Function of plant tissue by inquiry method to student of class XI IPA 3 SMA N 1 Natar. The class action research is held on September- November 2007 in class XI IPA-3 SMA N 1 Natar, Lampung Selatan, there are 39 students. The research data are in qualitative and data. Written test is done to measure the achievement student and the observation sheet student activity to get the psychomotoric and affective aspect of student. The achievement from the process and learning result is managed by percentage and simply statistic tabel, and analysed descriptively. From the result during the observation of classroom action research it is found that student psychomotoric score classifically in cycle I the maximum achievement learning is not reached, 32 students (82.06%), while ini cycle II: 35 students (89.34%), and in cycle III all of student (100%). In the affective aspect which is reached by the majority student is only the discussion activity and the collection duty is on time, but in all affective aspect is increase. On cognitive aspect, based on the result of formative test is obtained that the students are already get the minimum criterian score of learning in cycle I 30 students (76.92%), cycle II: 34 students (87.17%), and cycle III 36 students (92.30%).In another word, the learning activity and achievement learning students is increased.

______________________ Key word: increase the result learning, inquiry method A. Latar Belakang Masalah

Keberhasilan proses pembelajaran di kelas dapat dilihat dari aktivitas belajar dan hasil belajar siswa. Berdasarkan hasil observasi awal dan diskusi dengan sesama guru biologi kelas XI SMA Negeri I Natar Lampung Selatan yang dilakukan dalam kegiatan pembelajaran di sekolah diperoleh bahwa hasil belajar biologi kelas XI selama ini masih rendah (rata-rata 58), dibandingkan dengan kriteria ketuntasan minimum, yaitu 68, meskipun telah dilakukan berbagai upaya oleh guru untuk meningkatkan hasil belajar siswa. Rendahnya hasil belajar tersebut diduga akibat kurang aktifnya siswa dalam kegiatan pembelajaran, padahal konsep-konsep biologi di kelas XI semester 1 sulit dipahami siswa, karena menyangkut struktur organ pada tumbuhan berupa gambar anatomis yang rumit dengan istilah Latin yang


229

sulit dihafalkan. Kegiatan pembelajaran yang didominasi metode ceramah saja kurang tepat untuk materi tersebut. Padahal metode mengajar menurut Hamalik (1983: 31) adalah cara untuk mencapai tujuan mengajar. Pencapaian tujuan tersebut dapat dilihat dari adanya perubahan perilaku. Untuk itu diperlukan metode yang tepat dalam kegiatan pembelajarannya, dengan maksud untuk mengubah suasana kegiatan pembelajaran dari siswa pasif menjadi lebih aktif. Menurut Roestiyah (1989: 48) seorang guru harus mampu menimbulkan semangat belajar secara individu, sebab masing-masing anak mempunyai perbedaan di dalam pengalaman, kemampuan, dan sifat pribadi. Dengan adanya semangat belajar diharapkan dapat timbul kebebasan dan kebiasaan pada siswa untuk mengembangkan kemampuan berfikirnya dengan penuh inisiatif, dan kreatif dalam pekerjaannya. Salah satu metode yang tepat adalah metode inquiry. Pengajaran berdasarkan inquiry (inquiry based teaching) adalah suatu strategi yang berpusat pada siswa (student centered strategy) dimana kelompok siswa dibawa ke dalam suatu persoalan atau mencari jawaban terhadap pertanyaan- pertanyaan di dalam suatu prosedur dan struktur kelompok yang digariskan secara jelas (Hamalik, 2001). Menurut Nurhadi, dkk. (2004) bahwa inquiry pada dasarnya adalah bertanya yang baik, bukan asal bertanya. Pertanyaan harus dapat diuji dan diselidiki secara bermakna. Kata kunci dari inquiry adalah siswa menemukan sendiri. Pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh diharapkan bukan hasil mengingat seperangkat fakta, tetapi hasil menemukan sendiri. Metode inquiry mengembangkan keterampilan berfikir kritis melalui pengalaman kelompok belajar, dimana siswa berkomunikasi, berbagi tanggung jawab, dan bersama-sama mencari pengetahuan. Berdasarkan latar belakang di atas, maka untuk meningkatan aktivitas belajar siswa dan hasil belajar biologi terhadap materi struktur dan jaringan tumbuhan digunakan metode inquiry. Pemilihan metode ini selain didasarkan pada pertimbangan kelebihannya, juga metode ini merupakan salah satu cara yang dianjurkan dalam kurikulum tingkat satuan pendidikan (KTSP) di SMA Negeri I Natar. Dengan penelitian ini diharapkan akan diperoleh hasil sesuai diinginkan. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk: 1. meningkatkan aktivitas belajar biologi dengan metode inquiry pada

siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri I Natar, 2. meningkatkan hasil belajar ”Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan”

pada siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri I Natar, Kabupaten Lampung Selatan

B. Metode Penelitian 1. Setting Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September—November 2007 di kelas XI IPA-3 semester 1 SMA Negeri I Natar Kabupaten Lampung Selatan tahun ajaran 2007/ 2008 dengan jumlah siswa 39 orang. Kelas yang digunakan dalam penelitian ini adalah yang memiliki nilai rata-rata biologi sedang, sehingga perlu motivasi


230

khusus untuk meningkatkan kemampuan mereka. Dalam penelitian ini ada beberapa faktor yang diamati, yaitu: a. Faktor siswa: mengukur aktivitas siswa, hasil belajar, dan

ketuntasan belajar kelompok siswa sasaran setelah diberi perlakuan. b. Faktor guru: mengukur kemampuan guru dalam merencanakan,

menyusun, menggunakan strategi pembelajaran, membantu siswa mengatasi kesulitan belajar, dan menilai proses pembelajaran.

2. Prosedur Penelitian Penelitian tindakan kelas ini terdiri dari tiga siklus, masing-masing siklus dilaksanakan sesuai dengan tujuan yang ingin. Setiap siklus terdiri dari 2 kali pertemuan, dan tiap selesai satu siklus diadakan tes formatif untuk mengetahui pemahaman siswa terhadap konsep biologi yang sudah dipelajari. Selain itu juga diadakan refleksi oleh pengamat yaitu seorang guru biologi untuk membicarakan hal-hal yang ditemui dalam kegiatan pembelajaran pada siklus tersebut. Selanjutnya hasil refleksi dijadikan bahan perbaikan pada siklus berikutnya. Pelaksanaan tindakan kelas ini terinci ke dalam beberapa langkah berikut: a. Persiapan tindakan, yaitu:

1. menyusun rencana pembelajaran sesuai dengan materi yang direncanakan

2. mempersiapkan LKS untuk praktikum setiap pertemuan 3. menyusun instrumen observasi, baik untuk siswa maupun guru 4. menetapkan cara refleksi yang dilakukan oleh guru pengamat

setiap selesai pemberian tindakan pada setiap siklusnya b. Pelaksanaan tindakan, yang dilaksanakan dalam tiga

siklus: Siklus I Materi pokok: ”Struktur Anatomi Akar Tumbuhan Monokotil dan Dikotil”, yang dilaksanakan dalam dua kali pertemuan. Pertemuan I praktikum, dan pertemuan II diskusi. Langkah-langkah yang dilaksanakan dalam siklus I ini adalah: a. Guru membuka pelajaran, guru memberikan apersepsi dan

motivasi dengan mengajukan pertanyaan untuk mengetahui penguasaan siswa terhadap konsep biologi yang telah diketahui dan dipahami. 1. Siswa dibagi ke dalam 8 kelompok yang masing-

masing beranggotakan 5 orang siswa. 2. Masing-masing kelompok ditugaskan untuk melaksanakan

praktikum tentang ”Struktur Anatomi Akar Tumbuhan Monokotil dan Dikotil” pada saat jam pelajaran biologi (2 jam pelajaran).

3. Setelah selesai praktikum siswa diberi tugas untuk mendiskusikan hasil praktikum pada jam pelajaran biologi pada hari berikutnya.

4. Setelah itu disuruh untuk membuat kesimpulan hasil diskusi


231

dan mengumpulkan laporan praktikum dan diskusi tersebut. 5. Guru memeriksa laporan tersebut.

Selama proses pembelajaran berlangsung dilakukan observasi oleh observer (Dra. Arumningsih), baik terhadap siswa, maupun guru. Pada akhir siklus dilakukan evaluasi untuk melihat penguasaan materi siswa. Hasil observasi dan evaluasi digunakan untuk refleksi. Hasil refleksi pada siklus I dijadikan acuan perbaikan pada pembelajaran siklus II. Siklus II Materi pokok: ”Struktur Anatomi Batang Tumbuhan Monokotil dan Dikotil”, yang dilaksanakan dalam dua kali pertemuan. Pertemuan I praktikum, dan pertemuan II diskusi. Pelaksanaan kegiatannya sama dengan pada siklus I, perbedaannya pembelajaran pada siklus II merupakan hasil perbaikan dari refleksi siklus I. Siklus III: Materi pokok: ”Struktur Anatomi Daun Tumbuhan Monokotil dan Dikotil”, yang dilaksanakan dalam dua kali pertemuan. Pertemuan I praktikum, dan pertemuan II diskusi. Pelaksanaan pembelajaran, observasi, evaluasi, dan refleksi sama dengan pada siklus II, dengan perbaikan.

c. Refleksi Data hasil pengamatan dan evaluasi selanjutnya dianalisis secara diskriptif untuk melakukan refleksi. Refleksi tersebut dilakukan bersama- sama dengan observer untuk melihat kelemahan-kelemahan yang muncul pada pelaksanaan pembelajaran dari siklus I sampai siklus III.

3. Data dan Cara Pengambilan Data a. Data penelitian tindakan kelas ini merupakan data kualitatif dan

kuantitatif yang diperoleh dari hasil tes formatif dan penilaian aktivitas siswa pada saat proses pembelajaran.

b. Cara pengambilan data pada penelitian tindakan kelas ini menggunakan 1. tes tertulis untuk setiap indikator yang diajarkan, tes ini

digunakan untuk mengukur hasil belajar siswa dengan metode inquiry

2. lembar observasi aktivitas siswa, untuk menilai aspek psikomotorik dan afektif siswa dalam kegiatan praktikum dan diskusi

4. Analisis Data Data yang diperoleh dari proses dan hasil pembelajaran dianalisis secara persentase dan tabel statistik sederhana.

5. Indikator Keberhasilan Indikator keberhasilan dalam penelitian ini adalah: a. Sebanyak > 75% siswa dapat memahami materi struktur

anatomi jaringan tumbuhan b. Ketuntasan belajar tercapai jika 85% siswa mendapat nilai >

70.


232

C. Hasil Penelitian Dan Pembahasan 1. Hasil Penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan dalam tiga siklus didapatkan hasil a. Aspek Psikomotor

Tabel 1. Rekapitulasi nilai aktivitas nilai psikomotorik siswa kelas XI IPA-3 pada kegiatan praktikum Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan

Siklus

No Kisaran Nilai Siswa

I II III Jml

(org) % Jml

(org) % Jml

(org) %

1 < 68 7 17,95 4 10,26 0 0 2 68—74 19 48,72 2 5,13 2 5,13 3 > 75 13 33,33 33 84,61 37 94,87

Sudah tuntas (> 68) 32 82,05 35 89,74 39 100 Nilai rata-rata 70,37 81,14 84,44

100%

3 >74

50% 2 68-74

1 < 68 0%

Siklus I Siklus II Siklus III Gambar 1. Grafik persentase perolehan nilai aspek psikomotorik siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar pada siklus I, II, dan III

b. Aspek Afektif

Tabel 2. Rekapitulasi nilai afektif dalam kegiatan diskusi pada materi ”Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan” siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar pada siklus I, II, dan III


233

Gambar 2. Grafik jumlah siswa yang melakukan aktivitas afektif di dalam diskusi Keterangan: A = siswa bertanya kepada guru; B = siswa menjawab pertanyaan guru/siswa lain; C = siswa memberikan pendapat; D = siswa aktif dalam diskusi; E = ketepatan siswa mengumpulkan tugas

c. Aspek Kognitif

Tabel 3. Rekapitulasi nilai penguasaan materi Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan (aspek kognitif) siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar pada siklus I, II, dan III

Gambar 3. Grafik persentase perolehan nilai aspek kognitif siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar pada siklus I, II, dan III.


234

d. Observasi guru mengajar Tabel 4. Hasil observasi guru mengajar

No Aspek yang Diamati Siklus I II III A. Pendahuluan 1 Persiapan sarana pembelajaran A A A 2 Mengkomunikasikan tujuan pembelajaran A A A 3 Menghubungkan dengan pelajaran yang lalu A A A 4 Memotivasi siswa A A A B. Kegiatan inti 1 Menguasai materi pelajaran A A A 2 Kesesuaian materi yang dipraktikumkan dengan indikator A A A

3 Berperan sebagai fasilitator A A A 4 Mengajukan pertanyaan pada siswa A A A 5 Memberi waktu tunggu pada siswa untuk menjawab

pertanyaan A A A

6 Memberi kesempatan siswa untuk bertanya A A A 7 Menguasai penggunaan alat dan bahan praktikum A A A 8 Kejelasan menyajikan konsep A A A 9 Memberi contoh konkrit gambar di mikroskop dari bahan-

bahan praktikum A A A

10 Memberi motivasi dab penguatan A A A C. Penutup 1 Membimbing siswa diskusi dan membuat kesimpulan A A A 2 Menguatkan materi dengan pelajaran yang akan datang A A A 3 Memberi tugas pada siswa A A A 4 Mengadakan evaluasi A A A Keterangan: Materi Pokok: Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan Submateri pokok/ Siklus.

I. Struktur Anatomi Akar Tumbuhan Dikotil dan Monokotil; II. Struktur Anatomi Batang Tumbuhan Dikotil dan Monokotil; III.Struktur anatomi Daun Tumbuhan Dikotil dan Monokotil

Tanda ”TA” bila tidak ada/ tidak dilakukan, ”K” bila kurang dilakukan, ”A” bila ada atau dilakukan dengan baik dari masing-masing pernyataan tersebut! 2. Pembahasan

a. Siklus I Siklus I berlangsung selama dua kali pertemuan atau 2 x 2 x 45 menit. Materi yang diajarkan dalam proses pembelajaran ini adalah struktur dan fungsi akar pada tumbuhan. Materi ini disajikan dalam bentuk praktikum, diskusi, presentasi, dan latihan soal. Dari hasil observasi selama siklus I pada aspek psikomotorik didapatkan data bahwa 7 orang siswa ( 17,94%) mendapatkan nilai di bawah kriteria ketuntasan minimal (KKM), 19 orang ( 48,72%) mencapai KKM dengan nilai 68-74, dan ada 13 orang (33,33%) mendapat nilai 75. Secara klasikal, ketuntasan belajar belum tercapai karena masih ada siswa yang kurang terampil di dalam membersihkan mikroskop, mengatur cermin, membuat preparat, mencari dan menemukan gambar, menggambarkan objek praktikum,


235

dan membuat laporan praktikum. Hal ini menunjukkan bahwa cara ini belum dapat memotivasi dan membangkitkan minat siswa terhadap pelajaran biologi terutama keterampilan dalam praktikum di laboratorium. Namun, rata-rata kelas sudah mencapai KKM. Dari aspek afektif terdapat 13 orang siswa (33,33%) aktif bertanya kepada guru, 14 orang (35,89%) aktif menjawab pertanyaan guru / siswa lain, 15 orang (38,46%) aktif memberikan pendapat, 30 orang (76,92%) aktif dalam diskusi, dan 34 orang (87,17%) dapat mengumpulkan laporan / tugas tepat waktu. Berdasarkan data tersebut, ternyata pada siklus I ini siswa cukup aktif dan selalu memberikan respon positif dalam setiap pembelajaran yang dikembangkan dalam penelitian ini. Dilihat dari ketepatan mengumpulkan laporan praktikum menunjukkan bahwa minat, motivasi belajar, dan keinginan untuk belajar siswa sangat tinggi. Secara klasikal, aspek afektif sudah baik. Dari aspek kognitif, setelah proses pembelajaran pada siklus I selesai, dilanjutkan dengan melakukan test formatif (kognitif) untuk mengetahui kemampuan siswa dalam menyerap materi yang sudah dibahas. Dari hasil tes formatif pada siklus I, diperoleh data bahwa 9 orang siswa (23,07%) yang belum mencapai KKM, 5 orang (12,82%) mendapatkan nilai 68-74, 25 orang (64,10%) mendapatkan nilai 75. Jadi, jumlah siswa yang sudah mencapai KKM 30 orang (76,92%). Secara klasikal, hasil tindakan pada siklus I belum menunjukkan keberhasilan karena masih di bawah 85 %. Hal ini disebabkan, siswa belum terbiasa belajar dengan metode inquiry siswa harus menemukan konsep sendiri. Namun, rata- rata kelas sudah mencapai KKM, yaitu: 77,95. Berdasarkan hasil observasi terhadap guru dan refleksi pada siklus I didapatkan, bahwa secara klasikal belum berhasil, ini disebabkan oleh : 1) Paradigma lama guru masih nampak kental, kegiatan

pembelajaran masih didominasi oleh guru yang belum memberikan kesempatan pada siswa untuk berfikir sendiri dalam menemukan konsep baru.

2) Siswa belum terbiasa belajar dengan metode inquiry. Dengan evaluasi aktivitas dan hasil belajar yang diperoleh pada siklus I, maka dirasa perlu adanya perbaikan pada siklus II antara lain lebih memotivasi dan menarik perhatian siswa pada kegiatan pembelajaran, terutama aspek-aspek yang masih belum optimal dilaksanakan siswa.

b. Siklus II Siklus II berlangsung selama 2 kali pertemuan. Materi yang diajarkan dalam proses pembelajaran ini adalah struktur dan fungsi batang tumbuhan. Proses pembelajaran berlangsung seperti siklus I, dengan perbaikan beberapa teknik pembelajaran sesuai hasil refleksi siklus I. Berdasarkan hasil observasi selama siklus II, diperoleh data dari aspek psikomotorik, yaitu: 4 orang siswa (10,25%) di bawah KKM, 2 orang (5,12%) mencapai KKM dengan nilai 68-74, dan yang mendapatkan nilai > 75 adalah 33 orang (84,61%). Secara klasikal sudah mencapai KKM (89,74%), ada beberapa siswa belum mencapai KKM, namun jumlah siswa yang kurang terampil sudah sangat berkurang pada siklus II ini. Dari aspek afektif diperoleh data bahwa 14 orang siswa (35,89%) aktif


236

bertanya pada guru, 15 orang (38,46%) aktif menjawab pertanyaan guru / siswa lain, 17 orang (43,58%) aktif memberikan pendapat, 32 orang (82,05%) aktif di dalam diskusi, dan 34 orang (87,18%) dapat mengumpulkan laporan tepat waktu. Secara klasikal aspek afektif lebih baik dari siklus I, karena siswa lebih aktif mengikuti kegiatan diskusi. Dari aspek kognitif, setelah dilakukan test formatif (kognitif) diperoleh data bahwa, 5 orang siswa (12,82%) belum mencapai KKM, 1 orang (2,56%) mendapatkan nilai 68-74 dan 33 orang (84,61%) mendapatkan nilai 75. Secara klasikal siswa yang sudah mencapai KKM adalah 34 orang (87,17%). Rata-rata kelas juga sudah mencapai KKM, yaitu: 82,31. Hal ini dikarenakan siswa sudah terbiasa mengerjakan soal di siklus I, sehingga pada siklus II sudah menunjukkan keberhasilan.

c. Siklus III Siklus III juga berlangsung selama 2 kali pertemuan. Materi yang diajarkan pada siklus III ini adalah struktur dan fungsi daun pada tumbuhan. Proses belajar berlangsung sebagaimana siklus I dan II, dengan perbaikan beberapa teknik pembelajaran sesuai hasil refleksi. Hasil observasi pada siklus III diperoleh data aspek psikomotorik semua siswa sudah mencapai KKM, 2 orang siswa (5,12%) mendapatkan nilai 68—74, dan 37 orang (94,87%) > 75. Dengan demikian dari aspek psikomotorik semua siswa sudah mencapai KKM. Dari aspek afektif diperoleh data bahwa 17 orang siswa (43,58%) aktif bertanya pada guru, 18 orang (46,15%) aktif menjawab pertanyaan guru/ siswa lain, 18 orang (46,15%) aktif memberikan pendapat, 33 orang (84,61%) aktif dalam diskusi, dan 38 orang (97,44%) mengumpulkan laporan tepat waktu. Jadi, pada siklus III ini aspek afektif sudah baik. Dari aspek kognitif, setelah proses pembelajaran pada siklus III selesai, dilakukan test formatif (kognitif) untuk mengetahui kemampuan siswa dalam menyerap materi yang sudah dibahas. Dari hasil test formatif pada siklus III, diperoleh data bahwa 3 orang siswa (7,69%) belum mencapai KKM, 4 orang (10,25%) memperoleh nilai 68-74, 32 orang (82,05%) memperoleh nilai 75. Rata-rata kelas sudah mencapai KKM, yaitu: 86,44% dengan nilai rata-rata kelas, yaitu: 88,97. Hal ini berarti bahwa siswa sudah mampu beradaptasi dengan metode inquiry, sehingga hasil test formatifnya sangat memuaskan. Berdasarkan hasil penelitian tersebut bahwa pada aspek kognitif dan psikomotorik terjadi peningkatan dan dapat dicapai nilai KKM, sedangkan untuk aspek afektif tidak semua dapat tercapai nilai KKM karena keterbatasan waktu. Dalam satu kali pertemuan tidak mungkin semua siswa mendapat kesempatan berbicara dan menyampaikan pendapat, sedangkan untuk kegiatan praktikum dan tes formatif semua siswa dapat melakukannya secara bersamaan. Meskipun demikian pada aspek afektif secara umum terjadi peningkatan aktivitas siswa. Dengan meningkatnya aktivitas siswa baik aspek psikomotorik maupun afektif, akan sangat berpengaruh pada peningkatan aspek kognitif. Hal ini terjadi karena proses belajar bukan hanya aktivitas kognitif saja sesuai dengan pernyataan Sardiman (1994) bahwa belajar meliputi aktivitas yang bersifat fisik (jasmani) dan aktivitas mental (rohani). Jika fisik dan mental


237

sudah teribat dan adanya interaksi dengan lingkungan maka hasil belajar siswa akan tampak, sesuai dengan pendapat Hamalik (2001) bahwa belajar merupakan proses perubahan tingkah laku pada diri seseorang berkat pengalaman dan latihan. Pengalaman dan latihan itu terjadi melalui interaksi antara individu dengan lingkungannya, baik lingkungan alamiah maupun sosialnya.

D. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa: 1. Pembelajaran Biologi kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar melalui

metode inquiry dapat meningkatkan aktivitas siswa dalam pembelajaran Biologi, baik melalui kegiatan praktikum maupun diskusi,

2. Penerapan metode inqury dapat meningkatkan hasil Biologi pada siswa kelas XI IPA-3 SMA Negeri 1 Natar Lampung Selatan pada materi struktur dan fungsi jaringan tumbuhan.

E. Daftar Pustaka Djajadisastra, Y., 1989. Metode-metode Mengajar. Angkasa. Jakarta. 111

halaman. Hamalik, O., 1983. Media Pendidikan. Alumni. Bandung. 252 halaman. Hamalik, O., 2001. Pendekatan Baru Strategi Belajar Mengajar

Berdasarkan CBSA. Sinar Baru Algensindo. Bandung. Nurhadi, B. Yasin, A.G. Senduk, 2004. Pembelajaran Kontekstual

dan Penerapannya dalam KBK. Universitas Negeri Malang. Malang. Roestiyah, N.K., 1986. Didaktik Metodik. Bina Aksara. Jakarta. 191 halaman. Sardiman, A.M., 1994. Interaksi dan Motivasi Belajar mengajar. Rajawali.

Jakarta. Sudjana, 1995. Penilaian Hasil Belajar Mengajar. Remaja

Rosdakarya.Bandung.

MODUL 3

CONTOH SSP FISIKA & BIOLOGI


Contoh SSP Fisika


DAFTAR ISI

MODUL 1 PENDALAMAN MATERI PENDALAMAN MATERI FISIKA A. Contoh Silabus ......................................................................................... B. Contoh RPP ..............................................................................................

PLPG Rayon 138: Contoh SSP

187

CONTOH SILABUS Satuan Pendidikan : SMA ...................

Mata Pelajaran : Fisika

Kelas/Semester : XII (Duabelas)/1 (Satu)

Standar Kompetensi : 2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

Kompetensi Dasar

Materi Pembelajaran

Kegiatan Pembelajaran

Indikator Penilaian Alokasi Waktu

Sumber/Bahan/Alat

2.1 Mem-formu-lasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial l is tr ik, energi potensia l l i s tr ik ser ta penerapannya pada keping

Listrik Statis

• Gaya elektrostatik

• Medan listrik dan hukum Gauss

• Potensial dan energi potensial listrik

• Kapasitor keping sejajar

• Rangkaian kapasitor

• Mengidentifikasi karakteristik gaya elektrostatik dan medan

listrik melalui peragaan secara klasikal

• Merumuskan gaya Coulomb, medan listrik, potensial listrik, dan hukum kekekalan energi mekanik dalam medan listrik,serta

Kognitif Produk 1. Mendeskripsikan gaya elektrostatik

(hukum Coulomb) pada muatan titik

2. Menjelaskan konsep kuat medan listrik 3. Menjelaskan konsep potensial listrik 4. Menjelaskan konsep fluks listrik 5. Menjelaskan Hukum Gauss 6. Mengaplikasikan hukum Coulomb untuk

mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu

7. Mengaplikasikan hukum Gauss untuk mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu

8. Menghitung energi potensial listrik pada suatu susunan muatan

9. Menjelaskan kapasitas kapasitor keping

Testertulis

16 jam Sumber :

Buku Fis ika SMA

Si labus

LKS dan kuncinya

Lembar Penilaian (LP)

Bahan/Ala t :

Lembar transparansi , ka in wol, sobekan ker tas, s is ir p last ik

185

PL

PG

Rayo

n 1

38: C

onto

h S

SP


188

Kompetensi Dasar

Materi Pembelajaran



Sumber/Bahan/Alat

sejajar kapasitor melalui diskusi

• Menghitung gaya Coulomb, medan listrik, potensial dan energi potensial, kapasitor rangkaian, serta energi kapasitor dalam diskusi pemecahan masalah

sejajar 10. Menghitung muatan, tegangan dan energi

dari kapasitor yang tersusun seri. 11. Menghitung muatan, tegangan dan energi

dari kapasitor yang tersusun paralel. 12. Mendeskripsikan gaya elektrostatik

(hukum Coulomb) pada muatan titik

13. Menjelaskan konsep kuat medan listrik 14. Menjelaskan konsep potensial listrik 15. Menjelaskan konsep fluks listrik 16. Menjelaskan Hukum Gauss 17. Mengaplikasikan hukum Coulomb untuk

mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu

18. Mengaplikasikan hukum Gauss untuk mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu

19. Menghitung energi potensial listrik pada suatu susunan muatan

20. Menjelaskan kapasitas kapasitor keping sejajar

21. Menghitung muatan, tegangan dan energi dari kapasitor yang tersusun seri.

22. Menghitung muatan, tegangan dan energi dari kapasitor yang tersusun paralel.

Proses 1. Membuat tabel data pengamatan gejala

tarik-menarik dan tolak menolak antar

186

PL

PG

Rayo

n 1

38: C

onto

h S

SP


189

Kompetensi Dasar

Materi Pembelajaran



Sumber/Bahan/Alat

muatan listrik karena gosokan. 2. Menarik kesimpulan berdasarkan data

pengamatan gejala tarik-menarik dan tolak menolak antar muatan listrik karena gosokan.

Psikomotor 1. Memperagakan gejala tarik-menarik dan

tolak menolak antar muatan listrik karena gosokan.

Afektif 1. Memperlihatkan sikap tekun dan teliti 2. Memperlihatkan sikap mau bertanya,

mengemukan pendapat dan mendengarkan pendapat orang lain.

Tes unjuk kinerja

Tes unjuk kinerja

Observasi

2.2 Menerapkan induksi magnetik dan gaya

magnetik pada beberapa produk teknologi

Induksi Magnetik

• Percobaan Oersted

• Hukum Ampere Medan listrik

sekitar

• Melakukan percobaan untuk mengidentifikasi karakteristik induksi magnetik di sekitar kawat berarus

• Memformulasikan kuat medan

Kognitif Produk 1. Menentukan besar dan arah induksi

magnetik di sekitar kawat berarus 2. Menghitung kuat medan listrik di sekitar

kawat berarus, menggunakan Hukum Ampere.

3. Menentukan besar dan arah gaya Lorentz. 4. Menjelaskan aplikasi gaya Lorentz dalam

teknologi Proses

Tes tertulis

12 jam Sumber : Buku Fis ika SMA Si labus LKS dan kuncinya Lembar peni laian (LP) Bahan/Ala t Sumber tegangan searah, magnet batang,mul t imeter , kawat.

187

PL

PG

Rayo

n 1

38: C

onto

h S

SP


190

Kompetensi Dasar

Materi Pembelajaran



Sumber/Bahan/Alat

kawat berarus (lurus, melingkar,solenoida)

• Gaya magnetik (gaya Lorentz)

magnetik dan gaya magnetik pada berbagai keadaan (alat) dalam diskusi kelas

• Merancang dan membuat motor listrik sederhana secara berkelompok

1. Melakukan percobaan untuk memperlihatkan besar dan arah gaya Lorentz.

2. Merancang dan membuat motor listrik sederhana

Psikomotor 1. Menyusun rangkaian untuk

memperlihatkan gaya Lorentz 2. Menggulung lilitan untuk membuat

kumparan untuk motor listrik Afektif 1. Memperlihatkan sikap tekun dan teliti 2. Memperlihatkan sikap kerjasama

Tes unjuk kinerja

Tes unjuk kinerja

Observasi 188

PL

PG

Rayo

n 1

38: C

onto

h S

SP


189

CONTOH RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)

Satuan Pendidikan : SMA ……… Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII (Duabelas)/ 1 (Satu) Materi Pembelajaran : Gaya Lorentz Alokasi Waktu : 4 x 45 menit _________________________________________________________________ 1. Standar Kompetensi

Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

2. Kompetensi Dasar Menerapkan induksi magnetik dan gaya magnetik pada beberapa produk teknologi.

3. Indikator A. Kognitif

1) Produk: a) Menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya

Lorentz pada muatan b) Menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya

Lorentz pada kawat berarus. c) Menjelaskan aturan-aturan tentang arah gaya Lorentz d) Menghitung besar gaya Lorentz. e) Menentukan arah gaya Lorentz f) Menjelaskan interaksi antara dua kawat sejajar yang berarus

listrik g) Menjelaskan aplikasi gaya Lorentz dalam teknologi

2) Proses: a) Melakukan percobaan untuk memperlihatkan besar dan arah gaya

Lorentz. b) Merancang dan membuat motor listrik sederhana

B. Psikomotor: 1. Menyusun rangkaian untuk memperlihatkan gaya Lorentz 2. Menggulung lilitan untuk membuat kumparan untuk motor listrik

C. Afektif 1. Memperlihatkan sikap tekun dan teliti 2. Memperlihatkan sikap kerjasama

4. Tujuan Pembelajaran A. Kognitif

1) Produk a) Diberikan kondisi muatan yang berada dalam medan magnet,

siswa dapat menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya Lorentz pada muatan, sesuai kunci jawaban dalam Lembar Penilaian (LP).

b) Diberikan kondisi kawat berarus yang berada dalam medan magnet, siswa dapat menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya Lorentz pada kawat berarus, sesuai kunci jawaban dalam LP.

c) Diberikan arah arus dan arah induksi magnetik, siswa dapat


190

menjelaskan aturan-aturan tentang arah gaya Lorentz, sesuai kunci jawaban dalam LP.

d) Diketahui besar kuat arus dan besar induksi magnetik, siswa dapat menghitung besar gaya Lorentz, sesuai kunci jawaban dalam LP.

e) Diketahui arah arus dan arah induksi magnetik, siswa dapat menentukan arah gaya Lorentz, sesuai kunci jawaban dalam LP.

f) Diberikan kondisi dua kawat sejajar yang berarus, siswa dapat menjelaskan interaksi antara dua kawat sejajar yang berarus listrik, sesuai kunci jawaban dalam LP.

g) Setelah berdiskusi dengan teman dalam kelompok, siswa dapat menjelaskan aplikasi gaya Lorentz dalam teknologi, sesuai kunci jawaban dalam LP.

2) Proses a) Diberikan alat/bahan dan petunjuk seperti yang ditunjukkan

dalam Lembar Kegiatan Siswa (LKS), siswa dapat melakukan percobaan untuk memperlihatkan besar dan arah gaya Lorentz, sesuai kunci LKS.

b) Setelah berdiskusi dengan teman dalam kelompok, siswa dapat merancang dan membuat motor listrik sederhana, yang dapat berfungsi baik.

B. Psikomotor 1. Diberikan alat/bahan dan petunjuk seperti yang ditunjukkan dalam

LKS, siswa dapat menyusun rangkaian untuk memperlihatkan gaya Lorentz, sesuai kunci LKS.

2. Diberikan alat/bahan dan petunjuk seperti yang ditunjukkan dalam LKS, siswa dapat menggulung lilitan untuk membuat kumparan untuk motor listrik, yang dapat berfungsi baik.

C. Afektif 1. Diberikan alat/bahan dan petunjuk seperti yang ditunjukkan dalam

LKS, siswa dapat memperlihatkan sikap tekun dan teliti dalam melakukan percobaan

2. Dalam situasi kelas yang mendukung, siswa dapat memperlihatkan sikap kerjasama dalam menyelesaikan proyek.

5. Materi Pembelajaran 1. Gaya Lorentz dan Aplikasinya 1.1. Gaya Lorentz pada Muatan Bila muatan q bergerak dengan kecepatan v dalam medan magnet yang induksi magnetiknya B, besarnya gaya Lorentz: Sebanding dengan besarnya muatan (q). Sebanding dengan kecepatan (v). Sebanding dengan besarnya induksi magnetik (B). Sebanding dengan sin∠(v,B) Secara keseluruhan:

)B,v(sinqvBFL ∠= ........................................................... (1)


191

Arahnya ditentukan dengan aturan genggaman tangan kanan. Bila yang bergerak muatan positif: Putar arah v ke arah B melalui sudut kecil. Genggamlah tangan kanan, dan posisikan sedemikian sehingga putaran jari

sama dengan putaran v. Arah gaya lorentz sama dengan arah yang ditunjuk ibu jari.

Bila yang bergerak muatan negatif, yang diputar adalah arah – v . 1.2. Gaya Lorentz pada kawat lurus

Kawat sepanjang L berarus I berada dalam medan magnet B, mengalami gaya Lorentz yang besarnya (a) sebanding L. (b) sebanding B, (c) sebanding I, dan (d) sebanding sin ∠(I,B)

E

Bm

Secara keseluruhan: FL = L I B sin ∠(I,B) ............................................... (2) Bila kawat tegak lurus B, ∠(I,B) = 900

FL = LIBsin900 = LIB ...........…………………...... (3) Perhitungan gaya Loretz pada kawat secara mikroskopis (berdasarkan gerak muatan). Bila jumlah muatan dalam kawat persatuan panjang λ, muatan bergerak dengan kecepatan v/s, setiap muatan mengalami gaya Lorentz: FL = evBsin(v,B) = evBsin(L,B) Dalam kawat sepanjang L terdapat elekton sebanyak λL. Gaya yang bekerja pada kawat merupakan resultan gaya yang bekerja pada seluruh muatan.

),(sin BLeLvBF ∠=∑ λ Setiap detik elektron bergeser sejauh s = v.1= v. Jumlah elektron yang menembus penampang tiap detik : N = λv, dan besarnya muatan = Ne = λve. Besar muatan yang menembus penampang tiap detik adalah kuat arus (I), maka:I = λve

v v

FL

B B

+q -q

Gambar 1

Gambar 2


192

)B,I(sinILB)B,L(sinILBF ∠=∠=∑ Contoh Soal dan Penyelesaiannya Kawat berarus 2,5 amper berada di dalam medan magnet yang induksi magnetiknya B = 25 tesla. Bila bagian yang ada dalam medan magnet berupa kawat lurus panjangnya 10 cm, dan membentuk sudut 600 dengan B, berapa besar gaya lorentz yang bekerja pada kawat tersebut. Data : L = 10 cm = 10-1m, I = 2,5 A, B = 25 T, ∠(I,B) = 600. Masalah : Menghitung FL pada kawat Analisis: B = LIBsin∠(I,B) = 10-1m x 2,5 A x 20 T = 5 N. 1.3. Interaksi antara Dua Kawat Lurus Sejajar Berarus Bila dua kawat yang masing-masing panjangnya l1 dan l2 dan berarus i1 dan i2 diletakkan berdekatan, apa yang akan terjadi? i1 berada dalam medan magnet B2 yang dihasilkan i2, maka i1 mengalami gaya Lorentz; i2 berada dalam medan magnet B1 yang dihasilkan i1, juga mengalami gaya Lorentz.

F21

F12

Bila kedua kawat cukup panjang (boleh dianggap tak hingga), titik-titik yang

berjarak r dari kawat memiliki induksi magnetik rI

B o

πµ2

= . Untuk dua kawat

sejajar yang berjarak r:

Kawat l1 yang berarus I1 berada dalam B2 yang besarnya rI

B o

πµ2

22 = ,

mengalami gaya Lorentz:

rII

lrI

lIF oo

πµ

πµ

2221

12

1112 == ……………………..... (4)

kawat 2 kawat 1

i1 i2

B1

B2

r

Gambar 3


193

Kawat l2 yang berarus I2 berada dalam B1 yang besarnya rI

B o

πµ2

11 = ,

mengalami gaya Lorentz rII

lrI

lIF oo

πµ

πµ

2212

21

2221 ==

………………………………......(5) Dengan aturan genggaman tangana kanan dapat ditunjukkan bahwa bila arusnya searah gayanya saling menarik (gambar 3.12), dan bila arusnya berlawanan gayanya saling menolak . Tugas: tunjukkan bahwa bila arah arus berlawanan interaksinya saling menolak. Gaya interaksi per satuan panjang kawat:

1

211

1

12 12 l

xrili

lF o

πµ

= = riio

πµ2

21 ; 2

122

2

21 12 l

xrili

lF o

πµ

= riio

πµ2

21=

rii

lF

lF o

πµ2

21

2

21

1

12 ==

…………...............................................(6) Bila jarak antara dua kawat satu meter, kuat arus sama ( 21 ii = ), dan ternyata gaya interaksi per satuan panjang kawat adalah sebesar 2 x 10-7 newton, maka kuat arus dalam ke dua kawat tersebut disebut satu ampere. (Definisi lain tentang kuat arus satu amper) 1.4. Aplikasi Gaya Lorentz Piranti yang dibuat dan bekerja berdasarkan gaya Lorentz antara lain motor listrik dan alat ukur listrik. Pada dasarnya motor dan alat ukur listrik kumparan putaran terdiri dari magnet dan kumparan yangdapat berputar bila kumparan tersebut dialiri arus listrik. Bila kumparan kawat persegi panjang dan berarus berada dalam induksi magnetik B, maka setiap bagian dari untai tersebut mengalami gaya Lorentz yang arahnya bergantung pada posisi masing-masing bagian terhadap B dan arah arus. Berikut salah satu keadan (gambar 3.13)

S R

P Q

Dengan aturan genggaman tangan kanan, arah gaya Lorentz pada bagian kawat PQ, QR, RS, dan SP dapat ditentukan. Gaya Lorentz pada kawat PQ dan RS (bila ada), tegak lurus bidang gambar. Besarnya sama, berlawanan

(FL)RS (FL)SP

B I

I

(FL)QR (FL)PQ

Gambar 4


194

arah, dan segaris kerja, maka saling meniadakan .Sedangkan gaya Lorentz pada sisi QR dan SP, besarnya sama, berlawanan, tetapi tidak segaris, sehingga terjadi momen kopel. Momen kopel inilah yang menyebabkan kumparan berputar. Pada motor listrik, struktur alatnya dibuat sedemikian sehingga kumparan terus-menerus berputar selama ada arus yang sesuai, sedangkan pada alat ukur kumparan putar alat disusun sedemikian sehingga kumparan tidak berputar terus menerus, tetapi berputar dengan sudut tertentu sesuai kuat arus dalam kumparan.Makin kuat arus, makin besar sudut putaran.Nilai yang diukur dinyatakan dengan besarnya sudut putar kumparan, yang ditunjukkan oleh jarum.Sudut putaran itu kemudian diubah menjadi skala angka.

6. Metode Pembelajaran 1. Metode Ceramah 2. Metode Eksperimen 3. Metode Proyek

7. Kegiatan Pembelajaran B. Kegiatan Pendahuluan: 10 menit

1. Apersepsi. Melalui tanya jawab guru mengingatkan kembali gejala timbulnya medan magnet di sekitar kawat berarus.

2. Motivasi Guru memberi ilustrasi mengenai beberapa alat yang bekerja dengan prinsip motor, seperti kipas angin, bor listrik dan sebagainya. Guru menyampaikan bahwa prinsip kerja alat-alat tersebut akan dibahas dalam topik gaya Lorentz.

3. Orientasi Guru menyampaikan tujuan pembelajaran dan kegiatan-kegiatan yang akan dilakukan siswa, seperti eksperimen dan tugas.

C. Kegiatan Inti Penggalan 1: 80 menit 1. Guru memberikan penjelasan awal mengenai eksperimen gaya

Lorentz seperti dalam LKS 01. 2. Siswa dalam kelompok melakukan eksperimen seperti dalam LKS

01. 3. Berdasarkan data eksperimen guru membimbing siswa untuk

menyimpulkan dan meformulasikan besar dan arah gaya Lorentz yang dialami muatan dan yang dialami kawat berarus.

4. Guru menjelaskan kaidah tangan kanan, kaidah tangan kiri dan kaidah sekrup untuk menentukan arah gaya Lorentz.

5. Guru memberikan contoh soal dan soal latihan. 6. Siswa menyelesaikan soal latihan dalam kelompok kecil. 7. Setiap kelompok menyampaikan hasil kerja kelompok. 8. Guru memberi komentar atas hasil keja kelompok 9. Siswa membuat rangkuman Penggalan 2: 45 menit 1. Guru memberikan penjelasan mengenai tugas kelompok untuk

mebuat motor listrik sederhana 2. Siswa berdiskusi dalam kelompok untuk menyelesaikan tugas

tersebut


195

3. Siswa menyelesaikan tugas tersebut di luar jam pelajaran Penggalan 3: 30 menit 1. Setiap kelompok mendemonstrasikan hasil kerja kelompok. 2. Guru memberi komentar atas hasil keja kelompok

D. Kegiatan Penutup: 15 menit Guru memberikan evaluasi tertulis singkat (kuis) untuk memperoleh umpan balik.

8. Sumber Belajar dan Alat/Bahan Sumber belajar: Buku Fisika SMA karangan Marten Kanginan Jilid 3B, Silabus, LKS dan kuncinya, lembar penilaian Alat/Bahan: baterai/sumber tegangan searah, magnet batang, kawat email, statif, multimeter.

9. Penilaian A. Jenis penilaian: tes tertulis.

Lampiran LP 01: Kisi-kisi tes Lampiran LP 02: Soal Tes

B. Jenis penilaian: kinerja Lampiran LP 03: Lembar Penilaian Kinerja

C. Jenis penilaian: produk Lampiran LP 04: Lembar Penilain Produk

D. Jenis penilaian: sikap Lampiran LP 05: Lembar Penilaian Sikap

10. Lampiran a Lampiran 01 : LKS Eksperimen gaya Lorentz pada kawat berarus b Lampiran 02 : Kunci Jawaban LKS c Lampiran 03 : LP 01: Kisi-kisi tes d Lampiran 04 : LP 02: Soal Tes e Lampiran 05 : LP 03: Kunci Jawaban LP 02 f Lampiran 06 : LP 04: Lembar Penilaian Kinerja g Lampiran 07 : LP 05: Lembar Penilain Produk h Lampiran 08 : LP 06: Lembar Penilaian Sikap


196

Lampiran 1:LKS Eksperimen gaya Lorentz pada kawat berarus Tujuan 1. Menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya Lorentz pada

kawat berarus. 2. Menjelaskan aturan-aturan tentang arah gaya Lorentz Alat/Bahan

Statif , Baterai, Kawat email, Magnet batang, dan Multimeter Prosedur

Rentang kawat email pada statif Tempatkan magnet batang dengan kutub berlawanan, sebelah menyebelah kawat email Aliri kawat dengan arus listrik Amati gerak kawat email

1. Observasi dan Analisis 1. Atur arah arus (I) dan arah induksi magnetik (B) sesuai tabel berikut

No. Arah I Arah B Arah gerak kawat

1 Timur ke barat Utara ke selatan 2 Barat ke timur Utara ke selatan 3 Timur ke barat Selatan ke utara 4 Barat ke timur Selatan ke utara 5 Utara ke selatan Timur ke barat 6 Utara ke selatan Barat ke timur 7 Selatan ke utara Timur ke barat 8 Selatan ke utara Barat ke timur

Amati arah gerak dari kawat dan catat pada tabel di atas. 2. Ubahlah kuat arus pada kawat, dan amati gerak kawat.

Makin besar kuat arus I, gerak kawat makin................................... 3. Ubahlah jarak magnet ke kawat, dan amati gerak kawat.

Makin dekat magnet ke kawat, artinya besar induksi magnetik B makin .......... Makin dekat magnet ke kawat, gerak kawat makin...................................

A


197

2. Kesimpulan 2. Berdasarkan tabel arah I, arah B dan arah gerak kawat.

a. Jika jempol, jari telunjuk dan jari tengah diposisikan saling tegak lurus, maka jempol menunjukkan arah ....................................., jari telunjuk menunjukkan arah ....................................., dan jari tengah menunjukkan arah .....................................

b. Kalau sekrup diputar dari arah I ke arah B, maka arah maju/mundurnya sekrup menunjukkan arah .................................

3. Variabel yang mempengaruhi gaya Lorentz adalah a. ..................................... b. ..................................... c. ....................................

Lampiran 2: Kunci LKS Eksperimen gaya Lorentz pada kawat berarus No. Arah I Arah B Arah gerak kawat 1 Timur ke barat Utara ke selatan Ke atas 2 Barat ke timur Utara ke selatan Ke bawah 3 Timur ke barat Selatan ke utara Ke bawah 4 Barat ke timur Selatan ke utara Ke atas 5 Utara ke selatan Timur ke barat Ke bawah 6 Utara ke selatan Barat ke timur Ke atas 7 Selatan ke utara Timur ke barat Ke atas 8 Selatan ke utara Barat ke timur Ke bawah 2. Makin besar kuat arus I, gerak kawat makin jauh 3. Makin dekat magnet ke kawat, artinya besar induksi magnetik B makin besar

Makin dekat magnet ke kawat, gerak kawat makin jauh Kesimpulan 1. Berdasarkan tabel arah I, arah B dan arah gerak kawat.

a. Jika jempol, jari telunjuk dan jari tengah diposisikan saling tegak lurus, maka jempol menunjukkan arah gaya Lorentz, jari telunjuk menunjukkan arah arus, dan jari tengah menunjukkan arah induksi magnetik.

b. Kalau sekrup diputar dari arah I ke arah B, maka arah maju/mundurnya sekrup menunjukkan arah gaya Lorentz.

2. Variabel yang mempengaruhi gaya Lorentz adalah a. Kuat arus. b. Induksi magnetik.

Lampiran 2: LP 01 Kisi-Kisi INDIKATOR NO. SOAL

Kognitif: Produk 1. Menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi

besar gaya Lorentz pada muatan 1

2. Menjelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi besar gaya Lorentz pada kawat berarus.

2

3. Menjelaskan aturan-aturan tentang arah gaya Lorentz 3 4. Menghitung besar gaya Lorentz. 4 5. Menentukan arah gaya Lorentz 5 6. Menjelaskan interaksi antara dua kawat sejajar yang

berarus listrik 6

7. Menjelaskan aplikasi gaya Lorentz dalam teknologi 7


198

Lampiran 4: LP 02 Soal-soal Tes 1. Jelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi gaya Lorentz pada muatan, dan

bagaimana pengaruhnya. 2. Jelaskan variabel-variabel yang mempengaruhi gaya Lorentz pada kawat

berarus, dan bagaimana pengaruhnya. 3. a. Jelaskan aturan tangan kanan dalam penentuan arah gaya Lorentz

b. Jelaskan aturan sekrup dalam penentuan arah gaya Lorentz 4. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 100.000 m/s dalam medan magnet

dengan besar induksi magnetik 10 tesla. Jika arah kecepatan dan arah induksi magnetik saling tegak lurus, berapa newton gaya Lorentz yang dialami elektron?

5. Sebuah kawat berarus mengalirkan arus searah dari arah timur ke barat. Di sebelah atas kawat diletakkan kutub utara magnet, dan di sebelah bawah kawat diletakkan kutub selatan magnet. Ke manakah arah gaya Lorentz yang dialami kawat ?

6. Dua kawat sejajar dialiri arus masing-masing 2 A, dengan arah yang sama. Jarak antara kedua kawat 20 cm. a. Apakah kedua kawat tarik menarik atau tolak menolak ? Jelaskan. b. Berapa newton gaya tarik menarik atau tolak menolak tersebut.

7. Jelaskan prinsip kerja motor listrik. Lampiran 5: Kunci Jawaban LP 02 1. Besar dan jenis muatan, besar dan arah kecepatan muatan, besar dan arah

induksi magnetik, sudut antara kecepatan muatan dan induksi magnetik. Pengaruhnya sesuai rumus: FL = q v B sin α

2. Kuat arus dan arah arus, besar dan arah induksi magnetik, panjang kawat, sudut antara arus dan in duksi magnetik. Pengaruhnya sesuai rumus: FL = B i l sin α

3. a. Aturan tangan kanan jari telunjuk = arah arus atau arah kecepatan muatan positif jari tengah = arah induksi magnetik ibu jari = arah gaya Lorentz

b. Aturan sekrup Sekrup diputar dari arah arus ke arah induksi magnetik. Gerak maju/mundur sekrup adalah arah gaya Lorentz.

4. FL = q v B sin α = 1,9 x 10-19 x 100.000 x 10 newton = 1,9 x 10-13 N 5. Ke selatan

6. Tarik menarik dan hitung dengan rumus: rII

lrI

lIF oo

πµ

πµ

2221

12

1112 ==

7. Prinsip motor listrik: kumparan dialiri arus searah. Kumparan ada di dalam medan magnet. Dua sisi kumparan yang arah arusnya searah atau berlawanan arah dengan arah induksi magnetik tidak mengalami gaya Lorentz. Dua sisi yang lain yang arah arusnya tegak lurus arah induksi magnetik, mengalami gala Lorentz yang berlawanan. Jadi ada kopel yang memutar kumparan.


199

Lampiran 6: Lembar Penilaian Kinerja A. Soal.

Bagaimana kinerja siswa selama melakukan eksperimen sesuai LKS 01 ? B. Lembar Observasi

No. Aspek yang Dinilai Skor 0 1 2

1 Ketepatan menyusun dan merangkai peralatan eksperimen

2 Ketepatan mengamati fakta/gejala dan merekam data

3 Ketepatan menganalisis data pengamatan 4 Ketepatan menarik kesimpulan 5 Kerapian dan keselamatan kerja

JUMLAH C. Rubrik Penilaian

Untuk setiap aspek yang dinilai: Skor 2 untuk kategori baik Skor 1 untuk kategori sedang Skor 0 untuk kategori kurang Nilai Final = (skor yang dicapai : skor maksimum) x 100 %

LAMPIRAN 7

LP 05 Lembar Penilaian Produk

A. Soal.

Rancang dan buatlah motor listrik sederhana. Dikerjakan dalam kelompok, alat dan bahan diusahakan sendiri.

B. Lembar Observasi


1 Ketepatan memilih alat dan bahan dalam rancangan

2 Fungsi alat 3 Kerapian dan keindahan




200

LAMPIRAN 8 LP 06

Lembar Penilaian Sikap

A. Soal. Bagaimana sikap siswa selama mengikuti pelajaran, melakukan eksperimen dan berdiskusi.

B. Lembar Observasi


1 Ketekunan 2 Ketelitian 3 Kerjasama



Modul Fisika

Documents

Transcript of Modul Fisika