16 horisontal dan menentukan variabel bebas, terikat dan kontrol dengan benar. Kemudian
guru melanjutkan dengan pembelajaran yang menjelaskan bahwa bentuk sayap dari roket atau pesawat mempengaruhi sudut luncurnya. Gaya angkat yang dihasilkan sayap
dipengaruhi oleh kecepatan aliran udara dan tekanan udara disekitar sayap. Guru menjelaskan konsep ini dengan memberikan gambar beberapa model sayap dan
meminta siswa mengurutkan sayap dari yang memiliki aerodinamis paling baik sampai yang tidak, gambar yang diberikan sengaja dibuat ekstrim agar siswa dapat dengan
mudah membedakan sifat aerodinamis sayap sebelum menerapkannya pada percobaan.
Gambar 4.3. Gambar model sayap untuk membantu siswa memahami prinsip aerodinamis
Ke udia guru erta ya, A tara roket a, , , da d a a ya g e ghasilka jarak ja gkaua terjauh? “e ua siswa menjawab a, kemudian guru meneruskan dengan
pertanyaan penggiring yang lain untuk menunjukkan besar tekanan dan kecepatan aliran udara disekitar sayap, Bagai a a uruta esar ya beda tekanan udara pada masing -
masing bentuk sayap jika diurutkan dari
ya g ter esar sa pai ya g terke il? sesuai dengan asas Bernoulli bahwa dimana aliran udara cepat maka tekanannya kecil,
sebaliknya dimana aliran udara lambat maka tekanannya besar, dengan memperhatikan kecepatan aliran dan beda tekanan udara yang ada disekitar sayap, guru menjelaskan
prinsip gaya dorong sampai didapatkan persamaan P
A F
bentuk sayap mempengaruhi beda tekanan udara disekitar sayap sehingga mempengaruhi gaya
dorongnya juga. Jadi meskipun luasan sayap sama tetapi jika bentuknya berbeda, maka beda tekanan yang dihasilkan disekitar sayap juga akan berbeda, sehingga gaya
dorongnya berbeda juga. Konsep mengenai aerodinamis tidak bisa ditentukan hanya dengan satu bentuk sayap saja. Banyak variasi bentuk sayap yang memiliki sifat
aerodinamis baik, siswa hanya bisa membandingkan keefektifan bentuk – bentuk sayap
tersebut jika mereka memahami konsep aerodinamis. Setelah siswa memahami konsep aerodinamis, baru setelah itu guru meminta siswa membandingkan sifat aerodinamis
dari masing – masing sayap yang telah mereka buat, dan didapatkan hasil jajargenjang
adalah bentuk sayap yang memiliki sifat aerodinamis paling baik. Selama proses pembelajaran dapat disimpulkan bahwa kelompok 4 sudah bisa melakukan percobaan
dengan benar, dalam hal menentukan variabel dan membuat kesimpulan.
C. Konsolidasi
Setelah semua presentasi kelompok selesai, pembelajaran diakhiri dengan tes tertulis untuk mengetahui sejauh mana tingkat pemahaman siswa. Berikut adalah soal tes dan
analisa dari jawaban siswa.
17 1.
Gambarkan gaya – gaya yang bekerja pada roket air sesaat ketika air sudah habis?
Analisa jawaban siswa: Sebelumnya siswa sudah belajar menggambarkan gaya
– gaya pada roket, ketika roket tersebut diam dan ketika roket tersebut meluncur dengan masih ada air di
dalamnya. Akan tetapi semua siswa menjawab salah pada soal ini, siswa beranggapan bahwa masih ada gaya dorong yang tetap bekerja pada roket ketika
air sudah habis, itu karena siswa melihat roket masih tetap meluncur ketika air sudah habis, padahal yang membuat roket masih meluncur adalah kecepatan awal
yang ditimbulkan oleh gaya yang dikerjakan udara terhadap roket ketika air masih ada. Kebanyakan siswa menggambarkan jawaban mereka seperti gambar a
sedangkan jawaban yang benar adalah gambar b, jawaban tetap dibenarkan jika siswa tidak menggambarkan arah kecepatan awal udara atau menambah gaya lain
seperti gaya hambat udara.
gambar 4.4. a gambar jawaban sebagian besar siswa, b jawaban yang benar 2.
Jika roket dengan masa total 2kg meluncur vertikal ke atas dengan gaya dorong 70 N. Sedangkan gaya hambat udara adalah 0,5 N. Tentukan resultan gaya yang bekerja
pada roket Analisa jawaban siswa:
83,3 siswa menjawab benar, sisanya salah, kebanyakan kesalahan siswa karena menganggap sama antara masa dengan gaya berat, sehingga mereka langsung
memasukkan masa kedalam rumus
F
dan ada juga salah menentukan arah gaya sehingga tanda plus minus dalam hitunganpun menjadi salah. Sebelumnya siswa
sudah belajar menggambarkan gaya dan menentukan resultannya. Gaya –gaya yang
berpengaruh pada roket seperti pada soal di atas adalah gaya berat, gaya dorong roket dan gaya hambat udara
N F
5 ,
49 5
, 20
70
udara
f w
F F
18 3.
Sebuah roket meluncur dengan kecepatan awal 5 ms. Sudut luncur roket adalah 60° membentuk lintasan parabola. Hitung jarak jangkauan roket?
Analisa jawaban siswa: 91,6 menjawab benar, sisanya salah, dan kesalahan siswa hanya dikarenakan
hanya karena mereka salah menghitung, bukan tidak paham. Siswa sebelumnya sudah belajar menurunkan rumus gerak parabola beserta jarak jangkauannya.
Rumus jarak jangkauan untuk gerak parabola adalah
g v
x
o
2 sin
2
m x
16 ,
2 10
120 sin
5
2
4. NASA meluncurkan sebuah roket untuk mengirim astronot ke bulan. Saat diluar
angkasa roket menyemburkan gas bahan bakar dengan kelajuan 108.000 km jam relatif terhadap kecepatan roket. Jika masa bahan bakar yang dibuat tiap detik
adalah 10 kg. Hitung gaya dorong roket tersebut Analisa jawaban siswa:
75 siswa menjawab benar, dan sisanya salah. Siswa yang menjawab salah kebanyakan karena mereka tetap memperhitungkan gaya gravitasi yang dialami oleh
roket, padahal roket yang dimaksud pada soal berada diluar angkasa sehingga tidak terpengaruh oleh medan gravitasi lagi. Sebelumnya siswa sudah belajar menurunkan
rumus gaya dorong roket yang diperoleh dari konsep perubahan momentum untuk masa sistem yang berubah dengan tetap memperhitungkan gaya gravitasi. Karena
roket berada diluar angkasa, maka
eks
F
108.000 kmjam = 30.000 ms
dt dM
v F
F
rel eks
roket
N F
roket
000 .
300 10
000 .
30
5. Dari ketiga bentuk sayap dibawah ini, sayap mana yang menerapkan prinsip
aerodinamis paling baik? Berikan alasanmu
gambar 4.5. Bentuk sayap roket yang memilki ketebalan yang berbeda-beda pada bagian depan dan belakangnya
a b
c
19 Analisa jawaban siswa:
Semua siswa menjawab benar dalam hal memilih sayap mana yang memiliki sifat aerodinamis paling baik. akan tetapi sebagian besar siswa tidak dapat menjelaskan
mengapa sayap pada roket a memiliki aerodinamis paling baik. Mereka gagal menjelaskan bahwa sayap yang memiliki sifat aerodinamis baik memiliki kecepatan
aliran udara yang cepat pada bagian atas dan lebih kecil pada bagian bawah, hal ini menyebabkan tekanan udara di bagian bawah pesawat lebih besar dari pada bagian
atas. Sebelumnya siswa sudah belajar konsep aerodinamis.
D. Penilaian
