LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A Gerak Benda
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
121
Untuk jelasnya Anda lihat contoh berikut ini : 1
Sebutir peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 60 ms dengan sudut α = 60 .
Tentukan a tinggi maksimum yang dicapai, b posisi ketika t = 2 detik dan c jangkauan peluru.
Penyelesaian : a Dicari berdasarkan persamaan 3.23, yaitu
b Dicari dengan persamaan 3.21, yaitu x = v
0x
t = v cos α t
= 60 cos 60
2 = 60 m y = v
0y
t – ½ g t
2
= v sin α t – ½ g t
2
= 60 sin 60 . 2
– 12.9,8.2
2
= 84,32 m c Dicari berdasarkan persamaan 3.24
2 Perhatikan gambar berikut ini
Tentukan: a Komponen vektor kecepatan awal pada sumbu x dan sumbu y
b Kecepatan peluru saat t = 1 sekon c Arah kecepatan peluru saat t = 1 sekon terhadap garis mendatar
d Tinggi peluru saat t = 1 sekon e Jarak mendatar peluru saat t = 1 sekon
f Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai titik tertinggi g Kecepatan peluru saat mencapai titik tertinggi
h Tinggi maksimum yang bisa dicapai peluru Y
maks
i Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai sasaran jarak terjauh arah mendatar
j Jarak terjauh yang dicapai peluru X
maks
= 100 ms = 37
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A
122
Penyelesaian a Komponen pada sumbu X:
Komponen pada sumbu Y
b Kecepatan peluru saat t = 1 sekon Pada sumbu X:
Pada sumbu Y:
Kecepatan Peluru: √
√ √
√
c Arah kecepatan peluru saat t = 1 sekon terhadap garis mendatar horisontal
d Tinggi peluru saat t = 1 sekon
= 55 m
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A Gerak Benda
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
123
e Jarak mendatar peluru saat t = 1 sekon = 80 m
f Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai titik tertinggi
10.t = 60, sehingga t = 6 sekon g Kecepatan peluru saat mencapai titik tertinggi
= 100. = 80 ms
h Tinggi maksimum yang bisa dicapai peluru Y
maks
=
= = 180 meter
i Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai jarak terjauh. Waktu untuk mencapai jarak mendatar paling jauh adalah dua kali waktu untuk mencapai ketinggian
maksimum, jadi: t = 2 x 6
= 12 sekon. j Jarak terjauh yang dicapai peluru
Y
maks
= =
= = 960 meter
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A
124
D. Aktivitas Pembelajaran
Setelah mengkaji materi tentang Gerak Benda, Anda dapat melakukan kegiatan eksperimen dan non eksperimen baik secara individu maupun berkelompok dengan
hati-hati dan teliti yang petunjuknya disajikan dalam lembar kegiatan. Untuk kegiatan eksperimen, Anda dapat mencobanya mulai dari persiapan alat bahan, melakukan
percobaan dan membuat laporannya. Sebaiknya Anda mencatat hal-hal penting untuk keberhasilan percobaan, agar berguna bagi Anda sebagai catatan untuk
mengimplementasikan di sekolah.
LK-3.1
GERAK BENDA
Tujuan kegiatan
Menyelidiki gerakan benda
Alat dan bahan
Beban 50 g Benang nilon cord on rel Tabung viskositas, viscosity tube
Rel presisi, 2 buah Jam henti stopwatch Penjepit berpuli pulley on clamp
Oli Mistar logam, ruler
Kaki rel, 2 buah, foot on rel Kreta troli Troley Catu daya power supplay Penghubung rel, connecting rel
Metode percobaan
Ada dua jenis keadaan tentang sebuah benda yang bergerak. Pertama gerak dengan kecepatan tetap atau tanpa percepatan atau tanpa perlambatan dan yang kedua adalah
gerak benda dengan kecepatan yang berubah atau gerak dengan percepatan atau perlambatan. Untuk menyelidiki kedua jenis gerak ini kita amati perubahan gerak setiap
saat dari troli yang ditarik oleh beban jatuh pada cairan oli dan yang kedua pada beban jatuh bebas tanpa oli.
beban 50g Pengetik waktu
penghubung rel
khaki rel penjepit berpuli
tabung viskositas Troli
pita kertas
Gambar LK-3.1. Perangkaian peralatan
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A Gerak Benda
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
125
Pengamatan dan data percobaan
Siapkan semua peralatan yang telah tersedia. Nyalakan tiker timer dengan cara memberi masukan tegangan 6 volt dari catu daya. Dengarkan bunyi getaran tiker timer hingga terdengar
konstan. Matikan sejenak, dan pasang pita kertas pada tiker timer dan menghubungkannya dengan kreta troli yang sudah dirangkai seperti pada gambar LK-3.1. Beri beban di ujung tali
dengan beban 50 g. Siap nyalakan kembali tiker timer dan luncurkan kreta troli dengan cara melepaskan beban terbiarkan jatuh tanpa dalam oli. Perhatikan hasil ketikan tiker timer pada
pita kertas. Hitung jumlah titik pada pita kertas dari awal untuk setiap panjang pita kertas yang tercantum dalam Tabel.1. Sekarang ulangi percobaan seperti sebelumnya untuk gerak
troli yang ditarik beban jatuh dalam oli. Isikan hasil pengamatan Anda untuk kasus ini dalam Tabel.2.
Catatan: Satu titik yang tercetak pada pita kertas eqivalen dengan 150Hz =0.02 detik jika tiker timer dipasang pada tegangan AC 50Hz.
Tabel-1: Hasil pengamatan untuk gerak troli dengan tarikan beban jatuh bebas No
Panjang pita kertas cm Jumlah titik
Waktu t Kecepatan v
1 4
…. ….
…. 2
6 ….
…. ….
3 8
…. ….
…. 4
10 ….
…. ….
5 12
…. ….
…. 6
14 ….
…. ….
7 16
…. ….
…. 8
18 ….
…. ….
9 20
…. ….
…. 10
22 ….
…. ….
Tabel-2: Hasil pengamatan untuk gerak troli dengan tarikan beban dalam oli No
Panjang pita kertas cm Jumlah titik
Waktu t Kecepatan v
1 4
…. ….
…. 2
6 ….
…. ….
3 8
…. ….
…. 4
10 ….
…. ….
5 12
…. ….
…. 6
14 ….
…. ….
7 16
…. ….
…. 8
18 ….
…. ….
9 20
…. ….
…. 10
22 ….
…. ….
Hasil percobaan dan kesimpulan
1 Dari data dalam Tabel-1, buatlah grafik hubungan kecepatan v terhadap waktu t. Dengan
cara yang sama, buat pula grafik dan persamaan vt nya untuk data dalam Tabel-2. Amati
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A
126
hasilnya dan lakukan penarikan garis dengan metode list square dan buat persamaan vt nya?
v
t
v
t
Grafik v – t, data Tabel-1. Grafik v – t data Tabel-2
2 Bandingkan hasil yang diperoleh dari kedua grafik. Apakah ada perbedaan? Jelaskan
apa perbedaan yang tampak. 3
Apa kegunaan cairan oli, dan jelaskan apa pengaruh oli pada gerakan beban penarik? 4
Apa kesimpulan Anda tentang gerak benda dari kedua jenis grafik gerak?
Bahan diskusi
Penyebab benda bergerak salah satunya adalah akibat adanya gaya yang bekerja pada benda. Menurut pendapat Anda, apakah setiap benda bergerak harus ada gaya?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………..………………………………………………………
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A Gerak Benda
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
127
LK-3.2
Kecepatan
Tujuan
Menentukan kecepatan gerak
Alat dan Bahan
Pesawat Atwood lengkap dengan katrol, tali penggantung, dua beban berongga dengan massa sama
Stopwatch Pasir
Mistar Beban tambahan yang dapat terkait dan tertinggal di A
Langkah Kerja
1 Lewatkan tali melalui katrol dan ikatan beban pada masing-
masing ujungnya. 2
Usahakan sistem beban dan tali mencapai kesimbangan pada segala kedudukan dengan memasukan pasir ke dalam salah
satu beban P sedikit demi sedikit. Kemudian ditambahkan beban pada P, sehingga sistem massa dan tali bergerak.
3 Pada saat P dan beban tambahan melewati A dan beban
tambahan itu tertinggal, maka selanjutnya P bergerak lurus beraturan.
4 Ukurlah selang waktu yang diperlukan P untuk melintasi jarak
dari A sampai B. 5
Ulangi percobaan ini dengan mengubah- ubah jarak Δ yang
berbeda-beda paling sedikit 3 kali dan dengan menggunakan lembaran data hitunglah v.
Tabel Pengamatan Percobaan
x t
v
1 2
…
Jumlah v
Pertanyaan:
1 Mengapa penambahan pasir pada P harus dilakukan sedikit demi sedikit?
2 Jika penambahan pasir pada P berlebihan apakah gerak P beraturan? Berikan alasannya
Gambar LK.3.2. Pesawat Atwood
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A
128
LK-3.3
Gerak lurus berubah beraturan
Tujuan
1
Membandingkan hasil pengukuran waktu tempuh dari bola yang menggelinding pada bidang miring menggunakan water timer dan stop watch.
2
Menghitung percepatan dari bola yang menggelinding pada bidang miring melalui grafik jarak terhadap waktu pangkat 2 t
2
; dan
3
Memperkirakan gerak suatu benda dari grafik jarak terhadap waktu atau grafik jarak terhadap t
2
.
Alat yang digunakan:
Kapur Kertas grafik
Bola baja atau kelereng Kaleng
Stopwatch Penggaris atau tongkat kayu
Water timer
Bidang miring Gelas ukur 100 mL
Catatan : Bidang miring papan kayu dengan panjang lebih dari 2 m, memiliki jalur lintasan
Langkah kerja:
1 Susun peralatan seperti pada gambar. Tandai bidang miringpapan kayu setiap 20 cm,
dimulai dari sisi miring bagian bawah ke atas. Beri tanda dengan angka 20 cm, 40 cm, dst. 2
Letakkan water timer di ujung bidang miringpapan kayu. Tuangkan air pada water timer sambil menutup lubang sedotan. Kemudian stop watch
3 Ukur sudut antara permukaan meja dengan bidang miringpapan kayu.
4 Letakkan bola pada titik 20 cm. Tahan bola dengan penggaris atau tongkat kayu agar tidak
menggelinding.
Gambar LK-3.3. Set alat percobaan
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A Gerak Benda
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Fisika SMA
129
5 Ketika penggaristongkat diangkat, buka lubang sedotan hingga air mengalir. Tutup
sedotan ketika kaleng berbunyi karena tersentuh bola. Secara bersamaan nyalakan stopwatch kemudian matikan stopwatch ketika bola menyentuh kaleng pada ujung bidang
miringpapan kayu. 6
Catat waktu tempuh t yang dibutuhkan bola untuk menggelinding ke bawah pada tabel. Caranya dengan mengukur volume air pada water timer dengan menggunakan gelas ukur
dalam mL dan nilai yang ditunjukan oleh stopwatch. Ulangi langkah 5 dan 6 sebanyak 3 kali untuk setiap titik yang sama dan hitung rata-ratanya.
7 Ulangi langkah 4 sampai dengan 6 untuk titik atau jarak tempuh lainnya.
8 Naikkan besar sudut bidang miringpapan kayu. Ulangi langkah 4 sampai dengan 7.
9 Buat grafik d terhadap t dan grafik d terhadap t
2
pada kertas grafik untuk masing-masing sudut bidang miringpapan kayu.
Tabel Data
Jarak tempuh d
cm Water timer
Waktu
2
t
2
s
2
Stopwatch Waktu
2
t
2
s
2
Waktu t s Waktu t s
Percobaan ke- Percobaan ke-
1 2
3 Rata-rata
1 2
3 Rata-rata
20 60
80 100
120 140
160 180
200
Sudut inklinasi = ______________
Analisis
1 Apa yang dapat kamu jelaskan mengenai grafik d terhadap t dan grafik d terhadap t
2
? 2
Apa yang dapat kamu simpulkan mengenai gerak bola dari kedua grafik tersebut? 3
Apa hubungan antara jarak dan waktu tempuh dari bola yang menggelinding tersebut? 4
Hitung kemiringan dari grafik d vs t
2
. Dari grafik tersebut, kemiringan grafik menunjukkan apa?
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: GERAK BENDA
KELOMPOK KOMPETENSI A
130
LK-3.4
Gerak Jatuh Bebas
Tujuan
1 Mengamati hubungan jarak tempuh terhadap waktu pada prilaku gerak jatuh bebas
2 Megukur nilai percepatan graviatasi bumi
Alat dan Bahan
Counter Power Supplai DC 0
– 12 Volt Magnet Penahan
Tombol Morse tastatur morse Seperangkat statip dengan 2 soket dan 2 klem penjepit
Plat kontak Loop
Bola Baja Mistar panjang 1 m
Klem petunjuk skala Kabel penghubung
1 buah 1 buah
1 buah 1 buah
1 buah 2 buah
1 buah 1 buah
1 buah 2 buah
Secukupnya
Langkah Kerja
1 Rangkailah percobaan seperti pada gambar, perhatikan penyambungan posisi kutub jangan
sampai terbalik, gunakan beda potensial + 6 volt.
Gambar LK-3.4. Rangkaian percobaan Gerak Jatuh Bebas.
Catatan: Dengan menggunakan counter kita akan mudah menentukan waktu tempuh benda yang mengalami gerak jatuh bebas yang akan kita amati. Perhitungan jarak tempuh dapat
dilakukan dengan mengukur perbedaan ketinggian antara dua pelat kontak