Gerak Pada Bidang Datar

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