ANALISIS PENGUASAAN KONSEP FISIKA PADA POKOK BAHASAN BESARAN DAN SATUAN KELAS X SMA NEGERI 1 SALE REMBANG

ANALISIS PENGUASAAN KONSEP FISIKA PADA

POKOK BAHASAN BESARAN DAN SATUAN KELAS

X SMA NEGERI 1 SALE REMBANG

skripsi

disajikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan

Jurusan Fisika

oleh Dwi Retno Irawati

4201409076

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

viii MOTTO

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah.”

(Thomas Alva Edison)

“Kebanyakan dari kita tidak mensyukuri apa yang sudah kita miliki, tetapi kita selalu menyesali apa yang belum kita capai”

(Schopenhauer)

“Satu detik yang lalu akan terasa lebih lama daripada satu tahun yang akan datang apabila kita tidak menghargai waktu ”

Karya ini aku persembahkan kepada:

1. Bapak Budiyono dan Ibu Retno Utami

tercinta, terima kasih atas segala cinta,

do’a, dan pengorbanan yang tiada henti;

2. Kakakku tersayang, Eko Budi Utomo yang selalu memberi dukungan dan motivasi; Ayu Eka Putri dan Resistya, terimakasih untuk semangat dan bantuannya.

vi PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia serta ridhoNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Analisis Penguasaan Konsep Fisika Pada Pokok Bahasan Besaran Dan Satuan Kelas X SMA Negeri 1 Sale Rembang”.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Si., rektor Universitas Negeri Semarang. 2. Bapak Prof. Dr. Wiyanto, M.Si., dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.

3. Bapak Dr. Khumaedi, M.Si., ketua Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang.

4. Bapak Drs. Hadi Susanto, M.Si., pembimbing utama skripsi yang telah memberikan arahan dalam penyusunan skripsi ini.

5. Bapak Dr. Khumaedi, M.Si., pembimbing pendamping skripsi yang telah memberikan arahan dalam penyusunan skripsi ini.

6. Bapak Drs. Hadi Susanto, M.Si., dosen wali yang telah memberikan arahan selama menempuh studi.

7. Seluruh dosen Jurusan Fisika yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis selama menempuh studi.

vii

8. Ibu Endang Sri Lestari, S.Pd, kepala SMA Negeri 1 Sale yang telah memberikan ijin penelitian kepada penulis sehingga dapat terwujud skripsi ini.

9. Bapak, Ibu, dan Kakakku yang telah memberikan dukungan dan motivasi serta doa restu sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

10. Keluarga besar fisika 2009, terimakasih atas bantuan, kebersamaan dan semangatnya.

11. Keluarga Pecinta Alam Fisika, terimakasih atas kebersamaan, kekeluargaan dan pengalamanya.

12. Teman-teman Vita kost, terimakasih atas bantuan, kebersamaan dan doanya. 13. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak

dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan para pembaca.

Semarang, September 2014

viii ABSTRAK

Irawati, Dwi Retno. 2014. Analisis Penguasaan Konsep Fisika Pada Pokok Bahasan Besaran Dan Satuan Kelas X SMA Negeri 1 Sale Rembang. Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Utama Drs. Hadi Susanto, M.Si. dan Pembimbing Pendamping Dr. Khumaedi, M.Si.

Kata kunci : analisis, penguasaan konsep, besaran dan satuan.

Pokok bahasan Besaran dan Satuan merupakan dasar dari pembelajaran Fisika, karena pembelajaran Fisika tidak akan terlepas dari besaran, satuan, pengukuran dan vektor. Salah satu tujuan penelitian pendidikan fisika adalah untuk mengidentifikasi sumber-sumber kesulitan siswa dalam mempelajari fisika dan untuk merencanakan serta mengakses kurikulum dan pedagogi yang diharapkan dapat mengurangi kesulitan-kesulitan tersebut. Penguasaan peserta didik akan materi Fisika yang telah diajarkan, baru dapat diketahui oleh guru bila telah diadakan evaluasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penguasaan konsep Fisika siswa pada pokok bahasan besaran dan satuan pada kelas X SMA Negeri 1 Sale Tahun Pelajaran 2013/2014.

Subyek pada penelitian ini adalah siswa kelas X.4 SMA Negeri 1 Sale. Data dikumpulkan dengan menggunakan tes Fisika yang berjumlah 26 butir soal yaitu 20 butir soal pilihan ganda dan 6 butir soal uraian. Jawaban tes dari siswa dianalisis untuk dicari letak, jenis dan kemungkinan faktor penyebab kesulitan yang dialami siswa. Hasil penelitian menunjukkan (1) Persentase siswa yang mengalami kesulitan dalam (a) Membedakan antara besaran pokok dan besaran turunan serta memberikan contohnya adalah 3,33%. (b) Mengukur besaran panjang, massa, waktu dengan mempertimbangkan ketelitian dan ketepatan adalah 71,67%. (c) Menuliskan satuan besaran pokok dan besaran turunan dalam standar internasional adalah 31,11%. (d) Menentukan dimensi suatu besaran serta menerapkan analisis dimensional dalam pemecahan masalah adalah 65,33%. (e) Memahami aturan-aturan angka penting dan pengoperasiannya adalah 63,33%. (f) Membedakan pengertian besaran vektor dan besaran skalar serta memberikan contohnya adalah 70%. (g) Menjumlahkan dua vektor atau lebih secara analitis adalah 80,95%. (2) Kesulitan paling dominan yang dialami siswa adalah kesulitan pada materi vektor dan pengukuran. (3) Persentase siswa yang mengalami kesulitan dalam mengerjakan soal hitungan adalah 65,11%. Faktor penyebab kesulitan yang terjadi adalah siswa kurang menguasai dan memahami materi pembelajaran, siswa tidak dapat memahami soal, siswa kurang teliti dan kurang cermat dalam mengutip soal, memperhatikan lambang atau simbol dan satuan, mengutip persamaan, melakukan perhitungan serta siswa tidak tahu langkah yang harus digunakan untuk menyelesaikan suatu masalah fisika. Rata-rata tingkat kesulitan siswa menunjukkan bahwa sebagian besar siswa kelas X.4 mengalami kesulitan yang tinggi dalam menguasai konsep Fisika pokok bahasan Besaran dan Satuan terutama materi vektor dan pengukuran.

ix

DAFTAR ISI

Halaman

PRAKATA ... v

ABSTRAK ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 7

1.3Tujuan Penelitian ... 7

1.4Manfaat Penelitian ... 7

1.5Pembatasan Masalah ... 8

1.6Ruang Lingkup Penelitian ... 8

1.7Penegasan Istilah ... 9

1.8Sistematika Penulisan Skripsi ... 10

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1Pengertian Belajar ... 12

2.2Kesulitan Belajar ... 13

2.3Pengertian Penguasaan Konsep ... 14

2.4Bahan Ajar ... 18

2.4.1 Hubungan Besaran dan Satuan dalam Fisika ... 18

2.4.2 Peran Besaran dan Satuan dalam Pembelajaran Fisika ... 20

2.4.3 Fisika dan Ruang lingkupnya ... 24

2.4.3.1 Arti Fisika ... 24

2.4.3.2 Hubungan Fisika dan Ilmu Pengetahuan Lain ... 25

x

2.4.4 Besaran Pokok dan Satuan Standar ... 29

2.4.4.1 Besaran Pokok ... 31

2.4.4.2 Satuan Dasar ... 31

2.4.4.3Satuan Tidak Standar dan Konversi Satuan ... 37

2.4.5 Besaran Turunan ... 37

2.4.6 Dimensi Besaran Pokok dan Besaran Turunan ... 39

2.4.6.1 Analisis Dimensi ... 41

2.4.7 Besaran Vektor ... 45

2.4.7.1 Perpaduan Vektor ... 46

2.4.7.2 Penguraian Vektor Secara Analitik ... 49

2.4.7.3 Perkalian Vektor ... 51

2.4.7.4 Vektor Satuan ... 53

2.4.8 Alat Ukur ... 55

2.4.8.1 Alat Ukur Panjang ... 55

2.4.8.2 Alat Ukur Besaran Massa ... 57

2.4.8.3 Alat Ukur Waktu ... 59

2.4.8.4 Alat Ukur Kuat Arus Listrik ... 60

2.4.8.5 Alat ukur Suhu ... 60

2.4.9 Angka Penting ... 61

2.4.9.1 Berhitung dengan Angka Penting ... 63

2.5Kerangka Berpikir ... 65

2.6Anggapan Dasar ... 67

3. METODE PENELITIAN 3.1Desain Penelitian ... 68

3.2Teknik Pengumpulan Data ... 69

3.3Insrumen Penelitian ... 69

3.3.1 Uji Coba Soal ... 69

3.4Deskripsi dan AnalisisData ... 72

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1Hasil Penelitian ... 74

xi

4.2Pembahasan ... 76

BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan ... 97

5.2 Saran ... 98

DAFTAR PUSTAKA ... 99

x

Tabel 1.1. Data Nilai Hasil Belajar Siswa Semester Gasal SMA N 1 sale Tahun Pelajaran 2012/2013 ...………... 2 Tabel 2.1. Besaran Pokok dan Satuannya ……. ... 32 Tabel 2.2. Singkatan Metriks Satuan ………. 34 Tabel 2.3. Besaran Turunan dan satuannya ………... 39 Tabel 2.4. Lambang Dimensi Besaran Pokok ………... 40 Tabel 2.5. Dimensi Besaran Turunan ……… 41

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1 Papan Penunjuk Jalan ... 30

Gambar 2.2 Penjumalahan Metode jajaran Genjang ... 47

Gambar 2.3 Penjumlahan Metode Poligon ... 47

Gambar 2.4 Penjumalahan Tiga Vektor dalam Metode Poligon ... 48

Gambar 2.5 Penjumlahan Dua Buah Vektor ... 48

Gambar 2.6 Pengurangan Vektor ... 50

Gambar 2.7 Penguraian Vektor ... 51

Gambar 2.8 Pe rkalian Vektor dengan Skalar ... 52

Gambar 2.9 Perkalian Titik antara Dua Vektor ... 53

Gambar 2.10 perkalian Silang antara Dua Vektor ... 53

Gambar 2.11 Vektor Satuan ... 54

Gambar 2.12 Mistar/Penggaris ... 56

Gambar 2.13 Rollmeter/Meter Kelos ... 57

Gambar 2.14 jangka Sorong ... 57

Gambar 2.15 Mikrometer Sekrup Memiliki Skala Tetap dan Skala Nonius . 58 Gambar 2.16 Neraca Analitis Dua Lengan ... 59

Gambar 2.17 Neraca Ohauss ... 59

Gambar 2.18 Neraca Lengan/Gantung... 60

Gambar 2.19 Alat Ukur Besaran Waktu ... 60

xii

Gambar 2.21 Termometer Untuk Mengukur Besaran Suhu ... 61 Gambar 2.22 Pengukuran Menggunakan Mistar Berskala Terkecil 1 cm .... 62 Gambar 2.23 Pengukuran Menggunakan Mistar Berskala Terkecil 1 mm ... 64

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran 1. Daftar Nama Responden ... 103

Lampiran 2. Kisi-Kisi Soal Uji Coba ... 104

Lampiran 3. Soal Uji Coba ... 106

Lampiran 4. Kunci Jawaban Soal Uji Coba ... 114

Lampiran 5. Analisis Soal Uji Coba ... 129

Lampiran 6. Contoh Perhitungan Validitas Butir Soal ... 140

Lampiran 7. Contoh Perhitungan Reliabilitas Instrumen ... 141

Lampiran 8. Contoh Perhitungan Tingkat Kesukaran Soal ... 142

Lampiran 9. Contoh Perhitungan Daya Pembeda Soal ... 143

Lampiran 10. Kisi-Kisi Soal ... 144

Lampiran 11. Soal ... 146

Lampiran 12. Kunci Jawaban Soal ... 153

Lampiran 13. Data Hasil Penelitian ... 165

Lampiran 14. Surat Ijin Penelitian ... 180

Lampiran 15. Surat Keterangan Melaksanakan Penelitian ... 181

1

1.1

Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan pembangunan di Indonesia, pemerintah juga berusaha untuk meningkatkan kualitas pendidikan yang ada secara sistematis. Salah satu usaha yang telah dilakukan pemerintah adalah dengan mengadakan perombakan dan pembaharuan kurikulum yang berkesinambungan. Perubahan kurikulum, tidak mempunyai arti apabila cara mengajar guru tidak mengalami perubahan. Salah satu ciri dalam perubahan ini adalah bagaimana seorang guru dapat mempersiapkan program pembelajaran secara cermat, sehingga kegiatan pembelajaran terlaksana secara menarik, serta siswa terlibat dalam proses pembelajaran dan memaksimalkan sarana dan prasarana yang telah tersedia.

Dalam pembelajaran di sekolah, para pendidik dihadapkan dengan sejumlah karakteristik siswa yang beraneka ragam. Ada siswa yang dapat menempuh kegiatan belajarnya secara lancar dan berhasil tanpa mengalami kesulitan, namun disisi lain tidak sedikit pula siswa yang justru dalam belajarnya mengalami berbagai kesulitan. Kesulitan belajar siswa ditunjukkan oleh adanya hambatan-hambatan tertentu untuk mencapai hasil belajar, dan dapat bersifat psikologis, sosiologis, dan fisiologis, sehingga pada akhirnya dapat menyebabkan prestasi belajar yang dicapainya berada di bawah semestinya. Menurut Burton

2

belajar apabila yang bersangkutan tidak berhasil mencapai taraf kualifikasi hasil belajar tertentu dalam batas waktu tertentu”. Fisika merupakan mata pelajaran yang sulit dan tidak mudah dipahami jika hanya mengutamakan pemahaman siswa sendiri. Oleh karena itu, guru diharapkan mampu untuk menjadi fasilitator dan motivator sekaligus sebagai sumber informasi dalam proses pembelajaran di kelas. Akan tetapi, walaupun usaha telah begitu banyak kearah kemajuan pendidikan, tetapi hasil yang dicapai oleh siswa di SMA, khususnya bidang studi fisika masih memprihatinkan. Keinginan untuk mengikuti pelajaran sains cenderung menurun terutama sekali pada bidang studi fisika dan kimia. Keinginan untuk mengikuti pendidikan ke jenjang yang lebih tinggi turun tajam. Siswa lebih cenderung memilih bidang studi sosial daripada memlih IPA (Memes, 2000:1). Salah satu contohnya adalah siswa SMA Negeri 1 Sale. Terbukti dari lebih banyaknya kelas sosial daripada kelas sains. Keadaan tersebut juga terbukti dari hasil prasurvey yang dilakukan peneliti di SMA Negeri 1 Sale tentang hasil belajar siswa kelas X semester gasal Tahun Pelajaran 2012/2013 pada mata pelajaran fisika. Dari data yang diperoleh, membuktikan bahwa beberapa siswa memiliki hasil belajar rendah. Hal ini dapat dilihat pada tabel 1.1:

Tabel 1.1 Data Nilai Hasil Belajar Siswa Semester Gasal SMA N 1 Sale Tahun Pelajaran 2012/2013

No Nilai Kategori Jumlah Persentase

1 < 70 Tidak Tuntas 97 74,05 %

2 ≥ 70 Tuntas 34 25,95%

Hasil belajar siswa untuk mata pelajaran fisika yang termasuk dalam kriteria tuntas sebanyak 25,95%, dan yang tidak tuntas adalah sebanyak 74,05%. Rata-rata nilai hasil belajar siswa dalam pelajaran fisika tersebut dominan berada pada kriteria tidak tuntas sehingga dapat disimpulkan bahwa tujuan pembelajaran belum sepenuhnya tercapai, data tersebut berdasarkan pada tabel 1.1. Hasil wawancara dan observasi dengan guru mata pelajaran fisika di SMA Negeri 1 Sale memberikan informasi bahwa pokok bahasan pada mata pelajaran Fisika yang tersulit pada semester 1 adalah pokok bahasan pengukuran terutama pada subpokok pembahasan besaran vektor karena pada waktu SMP materi tersebut tidak dijelaskan secara mendalam pada siswa. Selain itu, pentingnya satuan dalam pembelajaran fisika seringkali diabaikan oleh siswa. Kita sering sekali melihat siswa yang mengerjakan soal hitungan fisika tanpa membubuhkan satuan di belakang besaran, ini dapat menimbulkan kesalahpahaman penafsiran dalam membaca besaran tersebut. Misalnya ketika kita melakukan suatu pengukuran dan menghasilkan angka 50, setelah itu menginformasikan hasil angka 50 itu kepada rekan kita yang lain, pasti rekan kita akan bertanya 50 apa? Apa yang kita ukur sehingga menghasilkan angka 50 itu?. Keadaan akan menjadi berbeda apabila kita mengatakan bahwa hasil pengukurannya adalah 50 cm, pasti rekan kita akan mengetahui tanpa perlu bertanya lagi bahwa yang kita ukur adalah panjang karena hasil pengukuran tersebut memliki satuan centimeter (cm).

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Hal ini disebabkan di

4

dalam fisika mengandung prinsip-prinsip dasar mengenai gejala-gejala alam yang ada di sekitar kita. Fenomena dan gejala-gejala tersebut meliputi besaran-besaran fisika di antaranya: gerak, cahaya, kalor, listrik, dan energi. Penerapan besaran-besaran fisika dalam aktifitas kegiatan sehari-hari senantiasa berkaitan dengan pengamatan dan pengukuran, sebagai contoh: informasi kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot berguna untuk mengoperasikan pesawat yang dikenndalikannya. Besarnya suhu badan kita merupakan informasi untuk mengetahui badan kita sehat atau tidak. Sepatu dan pakaian yang kita gunakan mempunyai ukuran tertentu.

Besaran, satuan dan dimensi sangat penting untuk dipelajari karena dapat membantu kita menentukan satuan dari suatu besaran, menguji rumus suatu besaran dan menentukan hubungan-hubungan antar suatu besaran dalam suatu rumus, misalnya apabila kita tidak mengetahui suatu rumus dalam soal, dengan melihat satuannya kita dapat mengetahui rumus apa yang harus kita pakai untuk menyelesaikan soal tersebut. Kita dapat mengetahui seberapa pentingnya manfaat dari pembelajaran satuan untuk mata pelajaran Fisika bedasarkan pemaparan di atas.

Banyak faktor yang menyebabkan masih rendahnya hasil belajar siswa pada mata pelajaran fisika. Faktor-faktor tersebut dibagi menjadi dua faktor yaitu faktor

intern dan ekstern. Salah satu faktor yang perlu diperhatikan pada faktor intern

berupa kemampuan siswa dalam memahami materi pelajaran. Dalam hal ini, yang dimaksud adalah daya serap siswa mengenai materi pelajaran. Untuk meningkatkan daya serap siswa, maka siswa harus dibekali dengan penguasaan

konsep yang cukup, sehingga dapat mencapai hasil yang sesuai dengan kriteria kurikulum. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Hancer & Durkan (2008, 45-50) yaitu “As the main purposes and specific nature of the science education is kept in view, it is clear that effective science education is only

possible by learning on concept level, not by memorizing.” Hal ini semakin menunjukkan bahwa pemahaman konsep sangat penting untuk menguasai konsep dalam mempelajari bidang ilmu pengetahuan terutama fisika. Pernyataan di atas sejalan dengan pendapat Widodo (2006:6) yaitu langkah awal yang paling tepat untuk mempelajari fisika adalah memahami konsepnya terlebih dahulu. Meski isi konsep itu cukup sederhana, namun dalam praktiknya tak banyak yang bisa memahaminya dengan baik. Konsep-konsep pembelajaran tersusun secara sistematis. Sehingga diperlukan penguasaan konsep dalam setiap materi pelajaran sebelum melanjutkan ke materi selanjutnya. Konsep yang lebih awal diajarkan akan menjadi dasar bagi pengembangan konsep-konsep selanjutnya. Jika konsep dasar yang diajarkan belum dikuasai dengan baik, maka akan berpengaruh pada penguasaan–penguasaan konsep selanjutnya. Hal tersebut dapat mengakibatkan kegagalan siswa dalam memecahkan masalah dalam proses pembelajaran yang dilakukan di sekolah. Untuk memecahkan masalah, siswa harus mengetahui aturan-aturan mengenai konsep yang relevan, dan aturan-aturan ini didasarkan pada konsep-konsep yang dikuasai.

Salah satu tujuan penelitian pendidikan fisika adalah untuk mengidentifikasi sumber-sumber kesulitan siswa dalam mempelajari fisika dan untuk merencanakan serta mengakses kurikulum dan pedagogi yang diharapkan

6

dapat mengurangi kesulitan tersebut. Penelitian mengenai kesulitan-kesulitan siswa yang berkaitan dengan konsep-konsep fisika merupakan hal penting dalam rangka merencanakan strategi pembelajaran untuk mengurangi atau mengeliminasi berbagai masalah yang timbul (Abdullah, 2010 : 1). Penguasaan peserta didik akan materi Fisika yang telah diajarkan, baru dapat diketahui oleh guru bila telah diadakan evaluasi. Dalam mengevaluasi pengusaaan peserta didik tersebut, maka guru memerlukan tes. Tes tersebut yang menjadi tolak ukur apakah peserta didik sudah menguasai atau belum menguasi secara jelas materi yang telah diajarkan. Dari hasil tes tersebut, juga dapat diketahui kesulitan apa saja yang dialami oleh siswa dalam menguasai konsep materi fisika. Jadi dalam pembelajarannya, guru dapat lebih fokus dalam mengatasi kesulitan- kesulitan yang dialami siswa, sehingga kedepannya kesulitan siswa dalam menguasai konsep pelajaran fisika bisa lebih teratasi.

Berdasarkan pemaparan di atas dan keadaan siswa yang mengalami kesulitan dalam memahami konsep fisika terutama pada pokok bahasan besaran dan satuan, perlu adanya pemikiran dan penelitian yang hasilnya diharapkan dapat memberi masukan pada guru, siswa dan pihak lain yang bersangkutan dalam proses pembelajaran untuk mengatasi masalah kesulitan pemahaman konsep siswa.

1.2

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas, maka penulis dapat merumuskan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut :

1) berapakah persentase siswa yang mengalami kesulitan pada tiap kategori penguasaan konsep besaran dan satuan?

2) kesulitan pada kategori manakah yang paling dominan dialami oleh siswa pada konsep besaran dan satuan?

3) berapa persentase siswa yang mengalami kesulitan dalam menyelesaikan soal-soal besaran dan satuan?

1.3

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah

1) untuk mengetahui persentase siswa yang mengalami kesulitan pada tiap kategori penguasaan konsep besaran dan satuan,

2) untuk mengetahui kategori kesulitan paling dominan yang dialami oleh siswa pada konsep besaran dan satuan,

3) untuk mengetahui persentase siswa yang mengalami kesulitan dalam menyelesaikan soal-soal besaran dan satuan.

8

1.4

Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat berguna bagi:

1) guru yaitu sebagai bahan pertimbangan dalam proses belajar mengajar Fisika sehingga akan memperoleh hasil yang maksimal,

2) siswa yaitu sebagai perhatian dan masukan agar selalu memperhatikan penjelasan guru saat proses belajar dan mengajar,

3) peneliti yaitu sebagai referensi untuk mengetehui bentuk-bentuk kesulitan yang dialami oleh siswa dalam memahami konsep pengukuran berdasarkan tahap-tahap kemampuan siswa dalam memahami konsep tersebut.

1.5

Pembatasan Masalah

Supaya rumusan masalah yang diteliti tidak menjadi luas, maka masalah dalam penelitian ini dibatasi sebagai berikut:

1) peneliti hanya menganalisis pada tahap kemampuan mana siswa mengalami kesulitan pemahaman konsep besaran dan satuan,

2) peneliti hanya mendeskripsikan persentase tiap tahap kemampuan yang akan diteliti berdasarkan tes kepada siswa yang akan dilakukan.

1.6

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1) sifat dari penelitian ini adalah deskriptif dengan menggunakan pendekatan kuantitatif,

2) subjek penelitian ini yaitu siswa kelas X SMA Negeri 1 Sale Rembang Tahun Pelajaran 2013/2014,

3) objek dalam penelitian ini adalah pengusaan konsep siswa pada materi pokok besaran dan satuan,

4) tempat penelitian ini adalah SMA Negeri 1 Sale Rembang,

5) waktu penelitian adalah dilaksanakan pada semester gasal Tahun Pelajaran 2013/2014.

1.7

Penegasan Istilah

Agar ruang permasalahan dalam penelitian ini menjadi jelas dan untuk menghindari adanya perbedaan penafsiran dalam mengartikan judul penelitian, maka diperlukan adanya pembatasan istilah. Adapun penegasan istilah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.7.1 Analisis

Analisis adalah penyelidikan suatu peristiwa (karangan, perbuatan dan sebagainya) untuk mengetahui apa sebab-sebabnya, bagaimana duduk perkaranya, dan sebagainya. Dalam penelitian ini analisis yang dimaksud adalah mengetahui kesulitan pemahaman konsep yang dialami oleh siswa dalam memahami materi pelajaran Fisika (Poerwadarminta , 1961: 41).

1.7.2 Penguasaan Konsep

Konsep adalah suatu idea tau gagasan yang digeneralisasikan dari pengalaman yang relevan (Mariana & Praginda, 2009:22). Penguasaan konsep fisika dalam penelitian ini yaitu suatu kemampuan berfikir dalam ranah kognitif

10

yang menunjukkan hubungan sederhana antara fakta dan konsep-konsep fisika yang diberikan (Dalyono, 2007:229).

1.8

Sistematika Skripsi

Penulisan skripsi ini terdiri dari tiga bagian yang dapat dirinci sebagai berikut:

(1) Bagian Awal

Bagian ini berisi halaman judul, halaman pengesahan, halaman motto dan persembahan, kata pengantar, abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar dan daftar lampiran.

(2) Bagian Isi

Bagian isi, terdiri dari:

BAB 1 Pendahuluan Berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, penegasan istilah, dan sistematika penulisan skripsi. BAB 2 Tinjauan Pustaka

Berisi tentang kajian teori dan jurnal yang mendukung penelitian ini, meliputi konsep tentang penulisan bahan ajar. Dalam bab ini dituliskan pula kerangka berpikir, serta hipotesis penelitian.

BAB 3 Metode Penelitian

Berisi tentang penentuan lokasi dan subjek penelitian, variabel penelitian, desain penelitian, metode pengumpulan data, serta metode analisis data.

Memaparkan hasil penelitian meliputi persentase siswa yang mengalami kesulitan pada tiap kategori penguasaan konsep besaran dan satuan, kesulitan yang paling dominan dialami oleh siswa, dan persentase siswa yang mengalami kesulitan dalam menyelesaikan soal-soal besaran dan satuan serta mendeskripsikannya.

BAB 5 Penutup

Berisi simpulan dari hasil penelitian dan saran bagi peneliti selanjutnya. (3) Bagian Akhir

12

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

PENGERTIAN BELAJAR

Belajar adalah proses untuk menjadi lebih baik. Belajar merupakan kewajiban bagi setiap siswa dan dalam proses belajar akan meningkatkan kemampuan siswa. Pengetahuan dapat dimiliki apabila manusia mau belajar, karena dengan belajar manusia dapat mengetahui sesuatu yang belum diketahui atau dapat memperbaiki perbuatan-perbuatan dan tingkah laku yang salah menjadi lebih baik. Menurut Hamalik (2003: 27) bahwa “Belajar adalah memperteguh kelakuan melalui pengalaman (learning is definied as the modification or strengthening of behavior through experiencing)”.

Lebih lanjut Sardiman (2007: 33) mengemukakan bahwa “Belajar adalah pembentukan hubungan antara stimulus dan respon, antara aksi dan reaksi. Antara stimulus dan respon ini akan terjadi suatu hubungan yang erat kalau sering dilatih. Berkat latihan yang terus menerus, hubungan antara stimulus dan respon itu akan menjadi terbiasa, otomatis.” Menurut Gagne, sebagaimana yang dikutip oleh Anni

& Rifa‟i (2011: 82), belajar merupakan perubahan disposisi atau kecakapan manusia yang berlangsung selama periode tertentu, dan perubahan perilaku itu tidak berasal dari proses pertumbuhan. Dari uraian di atas dapat diartikan bahwa

belajar adalah proses perubahan perilaku dalam diri siswa yang ditimbulkan oleh adanya suatu latihan atau pengalaman belajar Fisika. Perubahan yang diperoleh adalah bagaimana siswa mampu memahami konsep Fisika, dalam hal ini adalah pada materi besaran dan satuan.

2.2

Kesulitan Belajar

Kesulitan di dalam mempelajari ilmu pengetahuan bagi siswa merupakan hal yang wajar. Kesulitan antara siswa yang satu dengan siswa yang lain berbeda-beda, begitu juga dengan tingkat kesulitan antara pelajaran yang satu dengan pelajaran yang lain tidaklah sama.

Umumnya siswa berpendapat bahwa pelajaran Fisika adalah tergolong pelajaran yang sulit untuk dipahami. Karena dalam pelajaran Fisika tidak cukup hanya menghafal rumus saja, tetapi ternyata diperlukan ketelatenan/ketekunan, keuletan dan rutin dalam mengerjakan latihan-latihan serta harus dapat mengaitkan antara rumus dengan persoalan yang dihadapi (ketika menjawab soal). Bila siswa sudah mengalami kesulitan dalam mempelajari konsep yang terdahulu, siswa juga akan sulit untuk menguasai konsep yang selanjutnya.

Seperti pendapat Ahmadi dan Supriyono(1991: 74) bahwa “Kesulitan belajar adalah kesukaran yang dialami siswa dalam menerima atau menyerap pelajaran, kesulitan belajar yang dihadapi siswa pada waktu mengikuti pelajaran yang disampaikan/ditugaskan oleh seorang guru.”

Lebih lanjut Abdurrahman (2003:7) mengemukakan bahwa “Kesulitan belajar dapat diartikan sebagai suatu kondisi dalam proses yang ditandai oleh adanya hambatan-hambatan tertentu untuk mencapai hasil belajar”. Dari pendapat

14

tersebut dapat diartikan bahwa kesulitan belajar adalah suatu keadaan dalam proses belajar yang ditandai dengan adanya ketidakmampuan siswa dalam merespon suatu perubahan yang baru. Misalnya, tidak dapat menyelesaikan soal-soal yang membutuhkan rumus.

2.3

Pengertian Penguasaan Konsep

Konsep merupakan salah satu pengetahuan awal yang harus dimiliki siswa karena konsep merupakan dasar dalam merumuskan prinsip-prinsip. Dalam penyusunan ilmu pengetahuan, diperlukan kemampuan menyusun konsep-konsep dasar yang dapat diuraikan terus menerus.

Penguasaan konsep merupakan dasar dari pengusaan prinsip-prinsip teori artinya untuk dapat menguasai prinsip dan teori harus dikuasai terlebih dahulu konsep-konsep yang menyusun prinsip dan teori yang bersangkutan. Pengusaan konsep juga merupakan suatu upaya ke arah pemahaman siswa untuk memahami hal-hal lain di luar pengetahuan sebelumnya. Jadi, siswa dituntut untuk menguasai materi-materi pelajaran selanjutnya.

Lebih lanjut menurut Sagala (2006:71) , konsep adalah buah pemikiran seseorang atau sekelompok orang yang dinyatakan dalam definisi sehingga mengahasilkan produk pengetahuan yang meliputi prinsip hukum dari suatu teori, konsep tersebut diperoleh dari fakta, peristiwa, dan pengalaman melalui generalisasi dan berpikir abstrak. Pendapat tersebut sejalan dengan Mariana & Praginda (2009:22) yang menyatakan bahwa konsep adalah suatu ide atau gagasan yang digeneralisasikan dari pengalam yang relevan.

Berdasarkan pendapat-pendapat tersebut, dapat disimpulkan bahwa pengertian dari konsep adalah sekumpulan ide yang saling berkaitan mengenai suatu fakta atau kejadian-kejadian tertentu. Sehingga dapat diartikan bahwa penguasaan konsep adalah kemampuan dari individu dalam menghubungkan fakta-fakta tersebut sehingga menjadi sekumpulan ide yang berkaitan tentang gejala ilmiah.

Konsep, dalam pembelajaran fisika cukup banyak jumlahnya dan saling berkaitan antara konsep satu dengan yang lainnya. Sehingga dibutuhkan penguasaan konsep yang baik tentang suatu pokok bahasan sehingga dapat menguasai konsep untuk pokok bahasan yang lebih tinggi atau lebih kompleks.

Hal ini sesuai dengan pendapat Slameto (2003:19) „Setiap konsep tidak berdiri,

melainkan setiap konsep berhubungan dengan konsep lain. Semua konsep tersebut bersama-sama membentuk jaringan pengetahuan dalam kepala manusia‟. Untuk mengetahui sejauh mana penguasaan konsep dan keberhasilan siswa, maka diperlukan evaluasi.

Evaluasi terhadap penguasaan konsep sangatlah penting untuk mengukur sejauh mana penguasaan konsep siswa terhadap suatu pokok bahasan. Hal ini dimaksudkan agar pembelajaran tidak hanya mengahasilkan siswa-siswa yang hanya menghafal pokok bahasan, tetapi juga menguasai konsep dalam pokok bahasan tersebut. Evaluasi terhadap penguasaan konsep bisa dilakukan dengan menggunakan tes penguasaan konsep. Siswa dapat dikatakan menguasai suatu konsep pembelajaran apabila siswa tersebut dapat menjawab benar paling sedikit 75% dari tes yang diberikan. Tes tersebut mengandung 6 kategori ranah kognitif

16

seperti yang diungkapakan oleh Sagala (2008:33) yaitu: „Judul-judul utama bidang kognitif mencakup pengetahuan dan keterampilan dan kemampuan intelek, kemampuan menyatakan kembali pengetahuan dalam kata-kata baru, aplikasi (memahami sebaiknya untuk dapat mempergunakannya), analisa (memahami benar-benar untuk dapat memisahkan ke dalam bagian-bagian dan membuat hubungan antara ide-ide yang eksplisit), sintesa (kemampuan untuk menghasilkan suatu rencana operasi), evaluasi (mampu menilai materi-materi untuk tujuan tertentu), dan membuat (kemampuan untuk menggabungkan beberapa unsur menjadi suatu bentuk kesatuan).

Hal yang sama juga diungkapkan oleh Krathwohl (2002:4) bahwa untuk menguasai konsep suatu materi harus menguasai 6 kategori proses kognitif dalam taksonomi Bloom yaitu: mengingat (remember), memahami (understand), menerapkan (apply), menganalisis (analize), mengevaluasi (evaluate), membuat (create).

Berdasarkan pendapat di atas, dapat diketahui bahwa penguasaan konsep siswa harus melalui kategori-kategori berikut:

1. C1 yaitu mengingat (remember). Kemampuan siswa untuk mengingat kembali satu atau lebih fakta-fakta yang sederhana.

2. C2 yaitu memahami (understand). Kemampuan siswa untuk membuktikan bahwa ia memahami hubungan sederhana diantara faktor-faktor atau konsep.

3. C3 yaitu menerapkan (apply). Kemampuan siswa untuk menyeleksi atau memilih suatu abstraksi tertentu (konsep, hukum, dalih, gagasan, dan cara) secara tepat untuk diterapkan dalam suatu situasi baru dan menerapkan secara benar.

4. C4 yaitu menganalisis (analize). Kemampuan siswa untuk menguraikan permasalahan atau obyek ke unsur-unsurnya dan menentukan bagaimana hubungan saling keterkaitan antar unsur-unsur tersebut.

5. C5 yaitu mengevaluasi (evaluate). Kemampuan siswa membuat suatu pertimbangan berdasarkan kriteria dan standar yang ada.

6. C6 yaitu membuat (create). Kemampuan siswa untuk menggabungkan beberapa unsur menjadi suatu bentuk kesatuan.

Konsep yang dimaksud adalah bagaimana siswa mampu mengenal dan mengingat kembali materi, memahami, menerapkan, menganalisis, mengevaluasi, dan dapat menggabungkan beberapa unsur menjadi suatu kesatuan konsep-konsep dari materi-materi yang telah disampaikan oleh guru sebagai hasil dari proses belajar mengajar yang dilakukan. Karena hasil belajar menjadi tolak ukur dari keberhasilan suatu proses yang dilakukan dalam pembelajaran tentunya dalam hal ini disesuaikan dengan tujuan yang ingin dicapai.

18

2.4

Bahan Ajar

2.4.1 Hubungan Besaran dan Satuan dalam Fisika

Fisika merupakan cabang sains yang mempelajari materi dan energi. Gejala alam seperti gerak . fluida, gelombang, bunyi cahaya, listrik dan magnet dikaji dalam fisika. Fisika mempelajari materi, energi, dan fenomena atau kejadian alam, baik yang bersifat makroskopis (berukuran besar, seperti gerak Bumi mengelilingi Matahari) maupun yang bersifat mikroskopis (berukuran kecil, seperti gerak elektron mengelilingi inti) yang berkaitan dengan perubahan zat atau energy. Fisika menjadi dasar berbagai pengembangan ilmu dan teknologi. Kaitan antara fisika dan disiplin ilmu lain membentuk disiplin ilmu yang baru, misalnya dengan ilmu astronomi membentuk ilmu astrofisika, dengan biologi membentuk biofisika, dengan ilmu kesehatan membentuk fisika medis, dengan ilmu bahan membentuk fisika material, dengan geologi membentuk geofisika, dan lain-lain. Dilihat dari hal tersebut maka dapat dsimpulkan bahwa fisika merupakan salah satu tulang punggung teknologi sehingga menguasai fisika dapat berarti menguasai teknologi.

Saat ini sedang gencar-gencarnya dilakukan pengiriman ilmuan ke planet Mars. Diplanet yang paling dekat dengan bumi kita itu, mereka bertugas melakukan serangkaian pengukuran untuk meneliti kelayakan planet tersebut untuk tempat tinggal manusia. Kegiatan mengukur adalah ciri khas dari fisika dan merupakan salah satu kompetensi penting yang harus dicapai didalam pembelajaran fisika. Apakah “mengukur” itu?.

Pada dasarnya “mengukur” adalah membandingkan suatu besaran yang belum diketahui dengan suatu standar. Agar hasil pengukuran dapat diterima oleh semua pihak, maka alat ukurnya harus memenuhi standar tertentu sehingga hasil pengukuran dapat dinyatakan dengan satuan yang sudah diterima secara luas. Standar itu tentunya harus mudah dibuat, mudah dimanfaatkan dan tidak berubah-ubah terhadap waktu. Harus ada kesepakatan di antara para pengguna (internasional) tentang bagaimana standar itu didefinisikan.

Besaran dan satuan didalam fisika adalah sesuatu yang tidak dapat dipisahkan, keduanya mempunyai hubungan yang saling menentukan. Kita tidak akan bisa mengatakan suatu besaran tanpa didampingi satuan. Sebagai contoh misalnya kita melakukan suatu pengukuran terhadap suatu besaran dengan menggunakan alat ukur tertentu, misalnya hasil pengukuran mencatat angka 25. Kemudian angka 25 ini kita informasikan kepada orang lain bahwa hasil pengukuran itu ada pada angka 25. Tentu saja yang diberitahu hasil pengukuran itu akan bertanya pada kita, dengan angka 25 itu apa yang telah diukur, pertanyaan tersebut menunjukkan bahwa dengan menginformasikan angka 25 saja orang tidak akan mengerti apa yang kita ukur. Disinilah pentingnya besaran dan satuan harus berdampingan saling menjelaskan satu sama lain. Jika kita ingin menjelaskan apa yang kita ukur, maka dengan mencntumkan satuan orang akan bisa menjawab apa yang telah kita ukur . semisal 25 cm, atau 25 m, centimeter dan meter adalah salah satu satuan dalam fisika. Meski cukup sederhana namun akan mampu memberikan kejelasan pada siapapun tentang apa yang kita ukur. Jadi jelas sekali bagaimana peranan suatu satuan dalam suatu pengukuran yang

20

akan mampu menjelaskan kepada kita apa yang kita ukur. Dengan demikian dapat kita ambil kesimpulan bahwa satuan adalah sesuatu yang dapat menjelaskan apa yang kita ukur atau dalam bahas fisika adalah sesuatu yang dapat menyatakan arti fisis yang kita ukur. Kedudukan besaran dan satuan dalam fisika memiliki arti yang sangat penting, seluruh proses yang ada dalam fisika tidak lepas dari pengukuran yang sudah tentu ada besaran dan satuan di dalamnya, salah dalam mencantumkan satuan dari suatu hasil pengukuran berakibat fatal bagi apa yang kita harapkan dari proses pengukuran tersebut, boleh dikatakan dalam fisika besaran dan satuan yang memiliki kesesuaian pasangan tidak boleh dipisahkan, harus selalu berdampingan agar memberi manfaat yang baik dan benar bagi pembelajaran.

2.4.2 Peran Besaran dan Satuan dalam Pembelajaran Fisika

Seperti yang telah kita ketahui di atas, kedudukan besaran dan satuan sangatlah penting apabila kita mempelajari tentang fisika. Karena dalam mempelajari konsep-konsep fisika kita akan selalu dihadapkan dengan istilah pengukuran, besaran dan satuan. Seorang Fisikawan terkenal, Richard Feynman mengatakan bahwa kita dapat menyebutkan nama seekor burung dalam seluruh bahasa yang ada di dunia ini. Namun setelah itu, kita tidak akan pernah mengetahui apapun tentang burung itu. Lihat dan perhatikan apa yang dikerjakan burung tadi! Itulah yang membuat perbedaan. Mempelajari fisika juga bukan hanya sekedar mengetahui hukum dan fakta-fakta alam yang ada. Namun lebih

jauh lagi, kitapun harus menghidupi dan mempraktekkan fisika dalam kehidupan sehari-hari.

Fisika adalah ilmu yang senantiasa mencoba untuk dapat menjelaskan berbagai peristiwa alam dengan hukum alam yang bekerja. Dari peristiwa tersebut kita akan mengenal besaran-besaran fisik yang dibicarakan dan menjadi faktor pendukungnya. Besaran di dalam fisika merupakan suatu hal yang dapat kita ukur dan kita nyatakan dengan bilangan. Lebih jauh lagi, besaran-besaran tersebut juga memiliki satuan. Selain itu, setiap besaran fisika merupakan besaran skalar dan besaran vektor sehingga untuk mempelajarinya kita harus mempelajari terlebih dahulu masalah besaran dan satuan. Itulah mengapa bab pengukuran, besaran dan satuan diberikan pada awal tahun ajaran, karena semua yang berhubungan dengan fisika akan melakukan pengukuran, menghasilkan besaran yang memiliki satuan. Dari penjelasan tersebut dapat kita ketahui bahwa fisika sangat erat kaitannya dengan besaran dan satuan. Setiap pembelajaran fisika, kita pasti akan menemukan besaran dan satuan sehingga untuk memahami konsep-konsep fisika, kita harus menguasai masalah besaran dan satuan.

Selain itu, pembelajaran tentang besaran dan satuan juga bermanfaat untuk dapat membantu kita menentukan satuan dari suatu besaran, menguji rumus suatu besaran dan menentukan hubungan-hubungan antar suatu besaran dalam suatu rumus. Di bawah ini akan di berikan contoh dari manfaat-manfaat di atas.

1. Menentukan satuan dari suatu besaran

Contoh soal: Sebuah logam berbentuk kubus memiliki panjang sisi masing-masing 8 cm dan massa 12,8 kg. Berapakah massa jenis logam tersebut?

22

Jawab: dalam mengerjakan soal fisika, kebanyakan siswa tidak memberikan satuan di akhir jawaban karena tidak mengetahui satuan dari besaran yang dicari. Untuk mengetahui satuan dari besaran yang dicari kita perlu mengikutsertakan satuan dalam perhitungan tersebut.

Diketahui: slogam = 8 cm = 0,08 meter.

Mlogam= 12,8 kg.

Ditanya: ρ = …? Jawab:

2. Menguji rumus suatu besaran

Seringkali kita dibuat bingung dengan rumus periode dari suatu gelombang. Apakah ataukah . Tetapi itu akan menjadi mudah apabila kita

telah menguasai bab besaran satuan. Kita hanya perlu melihat apa yang diketahui dari soal dan satuannya.

Contoh soal: Diketahui bahwa periode suatu gelombang adalah 0,5 sekon. Berapakah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk merambat apabila diketahui jumlah gelombangnya adalah 4?

Diketahui : T = 0,4 sekon. n = 4.

Ditanya: t =….?

Jawab: untuk menguji kebenaran suatu rumus yang harus kita ketahui adalah ruas kanan harus sama dengan ruas kiri.

Mari kita coba satu persatu rumus dua rumus di atas:

t = 0,5 sekon . 4

t = 2 sekon. (rumus ini benar karena yang kita ketahui bahwa satuan dari waktu (t) adalah sekon.

t = 8/sekon (rumus ini tidak benar karena seperti yang kita ketahui bahwa satuan dari waktu adalah sekon bukan )

3. Menentukan hubungan-hubungan antar suatu besaran

Contoh soal: Cepat rambat bunyi dalam gas bergantung kepada massa jenis dan tekanan gas. Tentukanlah bagaimana persamaan antara kecepatan rambat bunyi terhadap massa jenis dan tekanan gas!

24

jadi rumus untuk cepat rambat bunyi dalam gas adalah

2.4.3 Fisika dan Ruang Lingkupnya 2.4.3.1Arti Fisika

Fisika berasal dari bahasa Yunani yang berarti alam. Fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda di alam. Gejala-gejala ini pada mulanya adalah apa yang dialami oleh indra kita, misalnya penglihatan menemukan optika atau cahaya, pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, dan indra peraba yang dapat merasakan panas.

Mengapa perlu mempelajari Fisika? Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda, khususnya benda mati. Menurut sejarah, fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatan-pengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain. Bidang ilmu ini telah dimulai berabad-abad yang lalu, dan berkembang pada zaman Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum mengenai benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari gerak pada umumnya, termasuk gerak planet-planet pada sistem tata surya.

Pada zaman modern seperti sekarang ini, ilmu fisika sangat mendukung perkembangan teknologi, industri, komunikasi, termasuk kerekayasaan (engineering), kimia, biologi, kedokteran, dan lain-lain. Ilmu fisika dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan mengenai fenomena-fenomena yang menarik. Mengapa bumi dapat mengelilingi matahari? Bagaimana udara dapat menahan pesawat terbang yang berat? Mengapa langit tampak berwarna biru? mengapa laut berwarna biru? Mengapa burung tidak tersengat listrik saat hinggap pada rentangan kawat listrik bertegangan tinggi? Bagaimana siaran/tayangan TV dapat menjangkau tempattempat yang jauh? Mengapa sifat-sifat listrik sangat diperlukan dalam sistem komunikasi dan industri? Bagaimana peluru kendali dapat diarahkan ke sasaran yang letaknya sangat jauh, bahkan antarbenua? Dan akhirnya, bagaimana pesawat dapat mendarat di bulan? Ini semua dipelajari dalam berbagai bidang ilmu fisika.

26

Bidang fisika secara garis besar terbagi atas dua kelompok, yaitu fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik bersumber pada gejala-gejala yang ditangkap oleh indra. Fisika klasik meliputi mekanika, listrik magnet, panas, bunyi, optika, dan gelombang yang menjadi perbatasan antara fisika klasik dan fisika modern. Fisika modern berkembang mulai abad ke-20, sejak penemuan teori relativitas Einstein dan radioaktivitas oleh keluarga Curie.

2.4.3.2Hubungan Fisika dan Ilmu Pengetahuan Lain

Tujuan mempelajari ilmu fisika adalah agar kita dapat mengetahui bagian-bagian dasar dari benda dan mengerti interaksi antara benda-benda, serta mampu menjelaskan mengenai fenomena-fenomena alam yang terjadi. Walaupun fisika terbagi atas beberapa bidang, hukum fisika berlaku universal. Tinjauan suatu fenomena dari bidang fisika tertentu akan memperoleh hasil yang sama jika ditinjau dari bidang fisika lain. Selain itu konsep-konsep dasar fisika tidak saja mendukung perkembangan fisika sendiri, tetapi juga perkembangan ilmu lain dan teknologi. Ilmu fisika menunjang riset murni maupun terapan. Ahli-ahli geologi dalam risetnya menggunakan metode-metode gravimetri, akustik, listrik, dan mekanika. Peralatan modern di rumah sakit-rumah sakit menerapkan ilmu fisika. Ahli-ahli astronomi memerlukan optik spektografi dan teknik radio. Demikian juga ahli-ahli meteorologi (ilmu cuaca), oseanologi (ilmu kelautan), dan seismologi memerlukan ilmu fisika.

Teknologi adalah seni meningkatkan nilai tambah suatu benda. Peningkatan nilai tambah ini, sering memanfaatkan produk-produk fisika, baik itu hukum, konsep, maupun teori. Oleh karena itu, semakin akrab anda dengan fisika, semakin besar peluang anda untuk bisa mengetahui rahasia- rahasia dibalik alat-alat berteknologi canggih tersebut. Lebih dari itu, besar pula peluang anda untuk bisa meningkatkan nilai tambah suatu benda karena ilmu fisika dan teknologi merupakan dua hal yang saling berhubungan. Teknologi tidak akan bisa berkembang tanpa adanya ilmu fisika, dan sebaliknya ilmu fisika membutuhkan teknologi untuk menyediakan fasilitas dan peralatan penelitian yang tepat, contohnya mesin uap tidak akan ditemukan tanpa adanya penelitian di bidang ilmu fisika, di lain pihak keberhasilan pembuatan mesin uap ini mendorong penelitian lebih lanjut dalam bidang ilmu murni yang berkaitan dengan teori panas dan termodinamika. Dua puluh lima tahun pertama dari abad ke dua puluh ini ditandai oleh penelitian di bidang mekanika kwantum yang sangat berpengaruh terhadap struktur suatu atom. Studi mengenai hubungan antara elektron dan atom tersebut merupakan dasar bagi industry elektronika pada saat ini. Setelah diketahui bahwa struktur molekul sangat ditentukan oleh sifat mekanika kwantum dari atom dan molekulnya, maka prinsip dasar dari logam, kristal, dan material sejenis dengan mudah dapat dijelaskan. Kemajuan di bidang fisika dan mekanika kwantum ini mendorong timbulnya industry kimia untuk mengembangkan jenis material baru dan mendorong kepada penemu transistor, semikonduktor, dan IC yang merupakan awal dari industri komputer saat ini.

28

Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenis yang dijadikan acuan. Misalnya mengukur panjang tongkat dengan mistar, yang dibandingkan adalah panjang tongkat dengan mistar dan yang dijadikan acuan adalah mistar. Pengukuran dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Mengukur panjang tongkat dengan mistar, mengukur waktu dengan stopwatch merupakan pengukuran secara langsung. Kebanyakan pengukuran dalam fisika menggunakan pengukuran secara tidak langsung. Contoh :

1) mengukur massa dilakukan dengan cara mengukur perubahan panjang pegas pada dynamometer,

2) mengukur temperatur dilakukan dengan mengukur perubahan volume air raksa atau alkohol pada termometer,

3) mengukur laju aliran cairan dilakukan dengan mengukur beda tekanan di dua tempat pada venturimeter.

Pengukuran yang baik adalah pengukuran yang tepat (akurat) dan teliti. Ketepatan dan ketelitian yang tinggi hanya dapat diperoleh melalui pengukuran dengan alat ukur yang tepat dan pengamatan yang cermat. Contohnya : mengukur tebal kertas menggunakan jangka sorong, maka alat ukur yang digunakan tidak tepat. Hasil pengukuran tidak ada yang benar-benar tepat. Sekecil apapun pasti mengandung kesalahan. Sebab-sebab kesalahan pengukuran dapat dibedakan menjadi kesalahan acak dan kesalahan sistematis. Kesalahan acak adalah kesalahan yang sebab dan terjadinya tidak dapat diprediksi. Kesalahan acak dapat dikurangi dengan mengulang-ulang pengukuran.

Kesalahan sistematis dapat terjadi terus-menerus sepanjang alat ukur dan orang yang mengukur sama. Contoh : meteran seorang penjahit setiap kali dipakai akan ditarik-tarik. Lambat laun panjang bertambah sehingga penunjukkan skalanya menyimpang. Semakin lama dipakai, pengukuran panjang oleh penjahit makin menyimpang dan makin tidak tepat. Dapat dikatakan pengukuran tepat jika kesalahan sistematiknya relative kecil. Sumber kesalahan sistematik dapat dibedakan menjadi tiga macam.

a. Kesalahan alami, yaitu yang timbul karena faktor alam seperti pembiasan cahaya, pemuaian benda karena panas, pengaruh kelembaban dan tekanan udara yang dapat mempengaruhi hasil pembacaan alat ukur.

b. Kesalahan alat, yaitu pengaruh ketidaksempurnaan alat. Misalnya kesalahan kalibrasi, kesalahan letak titik nol,dll.

c. Kesalahan perorangan yang bergantung pada keterbatasan jasmani seperti pendengaran dan penglihatan dan juga kebiasaan pengamat membaca yang salah. Kesalahan akibat cara pembacaan yang salah disebut kesalahan paralaks.

2.4.4 Besaran Pokok dan Satuan Standar

Fisika adalah ilmu yang senantiasa mencoba untuk dapat menjelaskan berbagai peristiwa alam dengan hukum alam yang bekerja. Dari peristiwa tersebut kita akan mengenal besaran-besaran fisika yang dibicarakan dan menjadi faktor pendukungnya. Besaran di dalam fisika merupakan suatu hal yang dapat kita ukur dan kita nyatakan dengan bilangan. Ketika kita mengukur suatu besaran, kita selalu membandingkannya terhadap suatu acuan standar. Standar tersebut

30

didefinisikan sebagai satuan (unit) besaran. Untuk membuat pengukuran handal, kita memerlukan satuan pengukuran yang tidak berubah dan dapat diduplikasi oleh pengamat di berbagai lokasi. Sistem satuan yang digunakan oleh para ilmuwan dan insinyur di seluruh dunia disebut sebagai Sistem Internasional (Young dan Freedman, 2002:3-4).

Saat bepergian pasti kita akan melihat papan penunjuk jalan seperti gambar di bawah :

Gambar 2.1 Papan Penunjuk Jalan

Tampak tertulis di papan tersebut jarak gerbang tol Suramadu dari papan penunjuk jalan adalah 500 m. Angka 500 menunjukkan nilai besaran yang diukur sedangkan m yang ditulis setelah angka 500, artinya meter, menunjukkan satuan. Jarak, lebar, tinggi, kedalaman, jari-jari termasuk besaran panjang. Besaran dan satuan tersebut atau yang akan kita bahas disini adalah besaran dan satuan yang berlaku di Indonesia mengikuti Sistem Internasional atau yang dikenal dengan singkatan SI. Sebelum membahas lebih lanjut mengenai besaran dan satuan, akan lebih baik apabila kita membahas mengapa Sistem Internasional diperlukan di Negara kita? Atau mengapa Indonesia menggunakan Sistem Internasional untuk mengatur standar besaran dan satuan yang di pakai di Indonesia?

Sistem Internasional biasa disingkat SI sudah mencakup luas penggunaanya di Negara-negara seluruh dunia. Indonesia menggunakan Sistem Internasional agar besaran dan satuan yang digunakan di Negara kita memiliki standarisasi yang bersifat Universal dan berlaku dalam waktu, kondisi, dan tempat dimanapun, karena seperti yang dijelaskan di atas bahwa sistem Internasional sudah digunakan di banyak Negara di seluruh dunia. Satuan Sistem internasional berguna untuk perkembangan ilmu pengetahuan serta hubungan perdagangan dalam negri atau antar negara. Dapatkah kamu membayangkan apa yang terjadi bila di pasar tradisional tidak memiliki satu kilogram standar? Oleh karena itu pemerintah menetapkan peraturan menagtur semua itu dalam PP No 10 Tahun 1987 dan UU No 2 Tahun 1981. Seperti dalam kalimat yang tercantum dalam UU

No 2 Tahun 1981 yaitu “ Menimbang : bahwa untuk melindungi kepentingan umum perlu adanya jaminan dalam kebenaran pengukuran serta adanya ketertiban dan kepastian hukum dalam pemakaian satuan ukuran, standar satuan, metoda pengukuran dan alat-alat ukur, takar, timbang dan perlengkapannya; …..”. kita mengetahui bahwa pemerintah sudah menetapkan hal tersebut untuk memudahkan rakyatnya agar lebih mudah dalam menentukan standar yang digunakan untuk mengukur sesuatu. Dalam perdagangan pemerintah juga telah menetapkan standar alat ukur seperti alat ukur takar, timbang dan perlengkapannya dalam PP No 10 Tahun 1987 untuk memudahkan warganya. Dapatkah anda membayangkan apa yang terjadi apabila pemerintah tidak mengatur hal tersebut? Pedagang akan memiliki standar alat ukur yang berbeda-beda sehingga akan menimbulkan masalah serta perdagangan antar negara akan terganggu karena standar yang di

32

pakai Indonesia berbeda dengan yang dipakai di luar negri. Dari sini kita tahu bahwa Sistem Internasional sangat penting bagi kehidupan bermasyarakat.

2.4.4.1Besaran Pokok

Di dalam fisika masih banyak besaran-besaran lain yang umurnya dapat diperoleh dari pengukuran. Secara umum besaran dibedakan menjadi besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya didefinisikan atau ditetapkan terlebih dahulu, yang berdiri sendiri, dan tidak tergantung pada besaran lain. Para ahli merumuskan tujuh macam besaran pokok, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Besaran Pokok dan Satuannya

Besaran Pokok Simbol Besaran Satuan Simbol Satuan

Panjang L Meter m

Massa M Kilogram kg

Waktu T Sekon s

Kuat Arus I ampere A

Suhu T Kelvin K

Jumlah Zat N mole mol

Intensitas Cahaya Iv kandela cd

2.4.4.2Satuan Dasar

Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Sebuah besaran tidak hanya memiliki satu satuan saja, contohnya adalah besaran panjang dan massa. Besaran panjang ada yang menggunakan satuan inci, kaki, mil, dan sebagainya. Untuk massa dapat menggunakan satuan

ton, kilogram, gram, dan sebagainya. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Kalian harus melakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme International d’Unites (SI) seperti yang telah dijelaskan di awal.

Satuan Sistem Internasional adalah satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Meter-Kilogram-Second (MKS). Selanjutnya pada konferensi berat dan pengukuran tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter – Gram

– Second (CGS). Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat. Standar satuan ialah suatu ukuran yang sah dipakai sebagai dasar pembanding ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 1).

34

a. Satuan Dasar Besaran Panjang

Satuan dasar besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2). Ketika sistem metrik diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelidikan awal geodesik menunjukkan ketidakpastian standar ini, sehingga batang platina-iridium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris, Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah. Para ahli menetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan.

Pada tahun 1960 ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisi baru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang

ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu sekon.

Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalan dengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan. Singkatan sistem metriksnya dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Singkatan Sistem Metriks Satuan

Nama Lambang Satuan Orde Konversi Satuan

yotta Y 1024 1000000000000000000000000

zetta Z 1021 1000000000000000000000

peta P 1015 1000000000000000

tera T 1012 1000000000000

giga G 109 1000000000

mega M 106 1000000

kilo k 103 1000

mili m 10-3 0,001

mikro µ 10-6 0,000001

nano n 10-9 0,000000001

piko p 10-12 0,000000000001

femto f 10-15 0,000000000000001

atto a 10-18 0,000000000000000001

zepto z 10-21 0,000000000000000000001

yocto y 10-24 0,000000000000000000000001

b. Satuan Dasar Besaran Massa

Satuan Dasar besaran untuk massa menurut SI adalah kilogram (kg) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2). Satu kilogram standar adalah massa sebuah silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis. Silinder platina iridium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4 0C. Seperseribu (0,001) bagian dari kilogram adalah gram yang dinyatakan dengan lambang satuan g. Kelipatan-kelipatan dan bagian-bagian desimal dari kilogram, jika tidak dinyatakan dengan sebuah bilangan di depan satuan atau lambang dari satuan kilogram ini, maka harus dinyatakan dalam satuan gram.

36

Satuan dasar besaran waktu menurut SI adalah sekon (s) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan 86.400 rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu ini ternyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagai patokan. Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali

d. Satuan Dasar Besaran Arus Listrik

Satuan dasar besaran arus listrik menurut SI adalah amper (A) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar 2 × 10–7 Nm–1.

e. Satuan Dasar Besaran Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan dasar besaran suhu menurut SI adalah kelvin (K) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2), yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat

adalah 273,16 K dan 611,2 Pa. Jika dibandingkan dengan skala termometer Celsius, dinyatakan sebagai berikut:

T = 273,16o + tc

dengan:

T = suhu mutlak, dalam kelvin (K)

tc = suhu, dalam derajat celsius (oC)

Jadi derajat Celcius dari skala suhu dalam pemakaian secara umum yang titik nolnya sama dengan 273,15 K adalah sama dengan derajat kelvin.

f. Satuan Dasar Besaran Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran watt per steradian pada arah tertentu.

g. Satuan Standar Jumlah Zat

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mole (mol) ( UU No 2 Tahun 1981 pasal 2). Satu mol setara dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam 1,2 10-2 kg karbon-12. 1 mol zat terdiri atas 6,025.10^23 buah partikel. Nilai ini kemudian disebut sebagai Bilangan Avogadro. Menurut perjanjian International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) :

38

N = 6,02.10^23. Partikel elementer merupakan unsur fundamental yang

membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupa atom, molekul, elektron, dan lain-lain.

2.4.4.3Satuan Tidak Standar dan Konversi Satuan

Televisi di rumah berukuran 14 inci. Truk itu mengangkut 500 ton beras. Inci dan ton merupakan contoh satuan tidak standar masing-masing untuk besaran panjang dan besaran massa. Satuan tidak standar seperti ini perlu dikonversi ke satuan standar sehingga satuannya konsisten. Konversi satuan dilakukan dengan menyisipkan faktor konversi yang cocok yang membuat satuan lain ditiadakan, kecuali satuan yang kita kehendaki. Faktor konversi merupakan perbandingan dua satuan besaran sehingga sama dengan satu.

Sebelum menyelesaikan soal fisika, lazimnya kita harus mengkonversi satuan dulu. Mengkonversi artinya mengubah. Jadi, mengkonversi satuan artinya mengubah satuan. Misalnya dari kilometer ke meter atau dari jam ke detik. Meski kelihatannya sepele, namun bila kita tidak memperhatikannya dengan sungguh-sungguh hal yang sepele itu bisa menjadi boomerang. Atas dasar ini pandai mengkonversi satuan merupakan suatu keharusan. Berikut ini beberapa contoh konversi satuan untuk besaran panjang, massa, dan waktu.

2.4.5 Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan atau didefinisikan dari besaran pokok. Satuan besaran turunan disesuaikan dengan satuan pokoknya. Salah satu contoh besaran turunan adalah luas, karena luas merupakan hasil kali

dua besaran panjang. Oleh karena itu, luas merupakan turunan dari besaran panjang.

Luas = panjang x lebar

= besaran panjang x besaran panjang Satuan luas = meter x meter

= meter persegi (m2)

Besaran turunan yang lain misalnya volume yang merupakan hasil kali tiga besaran panjang, massa jenis yang merupakan hasil kali massa dan volume. Jadi massa jenis merupakan turunan dari besaran pokok massa dan panjang, untuk lebih lengkap dapat kita lihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Besaran turunan dan satuannya.

Besaran Turunan Satuan Dalam Satuan

Dasar

Nama Satuan Simbol

Luas meter persegi m2 m2

Volume meter kubik m3 m3

Kecepatan meter per sekon m/s m/s

Massa jenis

kilogram per meter

kubik kg/m3 kg/m

3

Gaya Newton N kg.m/s2

Energy dan usaha joule J kg.m2/s2

Daya Watt W kg.m2/s3

Tekanan Pascal Pa kg/(m.s2)

Frekuensi Hertz Hz s-1

Muatan listrik Coulomb C A.s

Potensial listrik Volt V kg.m2/(A.s3)

40

Kapasistansi Farad F A2.s4/kg.m2

Medan magnetic Tesla T kg/(A.s2)

Fluks magnetic Weber Wb kg.m2/(A.s2)

Induktansi Henry H kg.m2/(A2.s2)

2.4.6 Dimensi Besaran Pokok Dan Besaran Turunan

Dimensi adalah cara penulisan suatu besaran dengan menggunakan simbol (lambang) besaran pokok. Hal ini berarti dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun dari besaran-besaran pokok. Apapun jenis satuan besaran yang digunakan tidak memengaruhi dimensi besaran tersebut, misalnya satuan panjang dapat dinyatakan dalam m, cm, km, atau ft, keempat satuan itu mempunyai dimensi yang sama, yaitu L.

Di dalam mekanika, besaran pokok panjang, massa, dan waktu merupakan besaran yang berdiri bebas satu sama lain, sehingga dapat berperan sebagai dimensi. Dimensi besaran panjang dinyatakan dalam L, besaran massa dalam M, dan besaran waktu dalam T. Persamaan yang dibentuk oleh besaran-besaran pokok tersebut haruslah konsisten secara dimensional, yaitu kedua dimensi pada kedua ruas harus sama. Dimensi suatu besaran yang dinyatakan dengan lambang huruf tertentu, biasanya diberi tanda [ ]. Tabel 2.4 menunjukkan lambang dimensi besaran-besaran pokok.

Tabel 2.4 Lambang Dimensi Besaran Pokok

Besaran Pokok Satuan Lambang Dimensi

Panjang meter (m) [L]

Massa kilogram (kg) [M]

Kuat arus listrik ampere (A) [I]

Suhu kelvin (K) [θ]

Jumlah zat mole (mol) [N]

Intensitas cahaya candela (cd) [J]

Dimensi dari besaran turunan dapat disusun dari dimensi besaran-besaran pokok seperti tabel 2.5 di bawah ini yang menunjukkan berbagai dimensi besaran turunan.

Tabel 2.5 Dimensi Besaran Turunan

Besaran turunan Analisis Dimensi

Luas [panjang] x [panjang] [L2]

Volume [panjang] x [panjang] x

[panjang]

[L3]

Kecepatan [L][T]-1

Percepatan [L][T]-2

Massa jenis [M][L]-3

Gaya [massa] x [percepatan] [M][L][T]-2

Tekanan [M][L]-1[T]-2

Usaha [gaya] x [panjang] [M][L]2[T]-2

Daya [M][L]2[T]-3

42

Setiap satuan turunan dalam fisika dapat diuraikan atas faktor-faktor yang didasarkan pada besaran-besaran massa, panjang, dan waktu, serta besaran pokok yang lain. Salah satu manfaat dari konsep dimensi adalah untuk menganalisis atau menjabarkan benar atau salahnya suatu persamaan.

Metode penjabaran dimensi atau analisis dimensi menggunakan aturan-aturan:

a. dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri, b. setiap suku berdimensi sama.

Sebagai contoh, untuk menganalisis kebenaran dari dimensi jarak tempuh dapat dilihat persamaan berikut ini.

Jarak tempuh = kecepatan waktu s = v t

Dari Tabel 1.5 tentang dimensi beberapa besaran turunan dapat diperoleh: - dimensi jarak tempuh = dimensi panjang = [ L]

- dimensi kecepatan = [ L][ T ]-1 - dimensi waktu = [T]

Maka dimensi jarak tempuh dari rumus s = v t adalah [ jarak tempuh] = [ kecepatan] × [waktu]

[ L] = [L][ T ]-1 × [ T ] [ L] = [L]

Dimensi besaran pada kedua ruas persamaan sama,maka dapat disimpulkan bahwa kemungkinan persamaan tersebut benar. Akan tetapi, bila dimensi besaran pada kedua ruas tidak sama, maka dapat dipastikan persaman tersebut salah. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa kegunaan dari analisis dimensi, adalah:

a. Untuk mengetahui apakah persamaan atau rumus benar.

Contoh : rumus jarak tempuh , dengan S sebagai jarak tempuh, a

merupakan percepatan dan t adalah waktu. Rumus tersebut benar jika dimensi ruas kanan sama dengan dimensi ruas kiri. Perhatikan tabel 1.4 dan tabel 1.5 di atas dan uraian di bawah ini.

memiliki dimensi (angka tetapan ½ tidak berdimensi)

L = L (ruas kanan sama dengan ruas kiri) Kesimpulan rumus benar secara dimensional.

Contoh lainnya yaitu:

Misalnya, manakah hubungan yang benar: atau dengan x

menyatakan jarak, a menyatakan besarnya percepatan dan t waktu. Jawab:

Diketahui bahwa jarak merupakan besaran panjang memiliki dimensi [L], percepatan memiliki dimensi [L][T-2], sedangkan dimensi waktu adalah [T], sehingga:

44

ternyata x memiliki dimensi [L], dan at memiliki dimensi

[L][T-1], berarti secara dimensional persamaan x = at tidak benar. Sedangkan,

ternyata x dan at2 memiliki dimensi sama, yaitu [L],

berarti secara dimensional persamaan x = at2 adalah benar. b. Untuk menemukan persamaan atau rumus.

Contoh

1. Suatu fungsi , dengan A adalah s-1 , B adalah m, C adalah N dan D

adalah m2. Maka carilah dimensi dari E? Jawab:

2. Gaya angkat suatu pesawat di nyatakan oleh F ( v, ρ, A). Jika v adalah kecepatan, ρ adalah massa jenis udara, dan A adalah luas penampang pesawat maka fungsi dari F adalah?

Jawab:

F=[M][L][T]-2

v= [L][T]-1 ρ=[M][L]-3

A=[L]2

Misalkah fungsi dari F dapat dinyatakan sebagai berikut:

F= k ρa vb Ac F= ρa vb Ac

[M][L][T]-2= [[M][L]-3]a] [[L][T]-1]b] [[L]2]c] [M][L][T]-2= [M]a[L]-3a[L]b[T]-b[L]2c

46

[M] = [M]aa = 1 [T]-2 = [T]-b b = 2 [L] = [L]-3a+b+2c c = 1

Dari uraian diatas maka didapatkan fungsi dari F adalah F = ρ A v2. 2.4.7 Besaran Vektor

Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah. Besaran yang termasuk besaran vektor antara lain perpindahan, gaya, kecepatan, percepatan, dan lain-lain. Sebuah vektor digambarkan sebagai sebuah ruas garis berarah yang mempunyai titik tangkap (titik pangkal) sebagai tempat permulaan vektor itu bekerja. Panjang garis menunjukkan nilai vektor dan arah panah menunjukkan arah vektor itu bekerja. Garis yang melalui vektor tersebut dinamakan garis kerja.

Penulisan sebuah simbol besaran vektor dengan menggunakan huruf tegak dicetak tebal, misalnya vektor A ditulis A. Selain itu, dapat pula dinyatakan dengan huruf miring dengan tanda panah di atasnya, misalnya vektor A ditulis .

Besar (nilai) vektor A dinyatakan atau untuk lebih sederhana A.

2.4.7.1Perpaduan Vektor a. Penjumlahan vektor

Penjumlahan vektor dapat dilakukan secara grafis dengan metode jajaran genjang atau metode poligon (segitiga). Metode jajaran genjang dilakukan dengan cara menyatukan pangkal vektor pertama dengan pangkal vektor kedua sehingga

kedua vektor tersebut membentuk sisi-sisi sebuah jajaran genjang. Hasil penjumlahan (resultan) kedua vektor tersebut adalah vektor sepanjang diagonal jajaran genjang yang ditarik dari pertemuan titik pangkal kedua vektor sampai ke titik pertemuan kedua ujung berpanahnya seperti terlihat pada gambar 2.2.

+ =

Penjumlahan vektor dapat dilakukan dengan metode poligon. Dalam hal ini, titik pangkal vektor kedua diletakkan pada ujung berpanah vektor pertama. Vektor resultannya adalah sepanjang garis yang ditarik dari titik pangkal vektor pertama sampai ujung berpanah vektor kedua. Titik pangkal vektor resultan berimpit dengan ujung berpanah vektor kedua (gambar 2.3 ).

+ =

Gambar 2.3 Penjumlahan metode poligon

Dalam banyak hal, metode poligon ini lebih praktis terutama untuk penjumlahan lebih dari dua vektor. Prinsipnya, letakkan titik pangkal vektor kedua pada ujung berpanah vektor pertama, letakkan lagi titik pangkal vektor ketiga pada ujung berpanah vektor kedua, dan seterusnya. Vektor resultannya adalah sepanjang garis yang ditarik dari titik pangkal pertama sampai ke ujung berpanah vektor terakhir seperti terlihat pada gambar 2.4.

48

+ + =

Gambar 2.4 Penjumlahan tiga vektor dalam metode poligon

Penjumlahan vektor sering digunakan di dalam mempelajari fisika misalnya pada bahasan gerak, dinamika ( Hukum Newton), dan lain sebagainya. Hasil penjumlahan vektor (resultan) selain bergantung pada besar vektor yang dijumlahkan juga bergantung pada arah-arahnya. Tinjau vektor dan yang satu

sama lain membentuk sudut θ. Dengan metode jajaran genjang vektor resultannya seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 , namun tentu kalian masih belum tahu besar dan arah vektor resultannya yang dinyatakan dengan dan .

Gambar 2.5 Penjumlahan dua buah vektor

Jika sudut antara dan adalah θ, maka besar resultannya (panjang )

dapat dihitung dengan aturan cosinus sebagai berikut:

θ α

adalah diagonal panjang jajaran genjang, jika α lancip. Sementara itu, α adalah

sudut terkecil yang dibentuk oleh dan .

Sebuah vektor mempunyai besar dan arah. Jadi setelah mengetahui besarnya, kita perlu menentukan arah dan resultan vektor tersebut. Arah dapat

ditentukan oleh sudut antara dan atau dan . pada gambar 5.4. Misalnya,

sudut θ merupakan sudut yang dibentuk dan , maka dengan menggunakan

aturan sinus pada segitiga yang dibentuk dan akan diperoleh:

50

Dengan menggunakan persamaan tersebut besar sudut θ dapat diketahui. b. Pengurangan Vektor

Pengurangan vektor prinsipnya sama dengan penjumlahan vektor, tetapi dalam hal ini salah satu vektor mempunyai arah yang berlawanan. Misalnya vektor dan , jika dikurangkan maka akan terlihat seperti gambar 2.6.

1.

Gambar 2.6 pengurangan vektor

Dimana, adalah vektor yang sama dengan , tetapi berlawanan arah.

Dan untuk mencari

2.4.7.2Penguraian Vektor Secara Analitik

Untuk keperluan perhitungan tertentu, kadang-kadang sebuah vektor yang terletak dalam bidang koordinat sumbu x dan sumbu y harus diuraikan menjadi kompoen-komponen yang saling tegak lurus (sumbu x dan sumbu y). Komponen ini merupakan nilai efektif dalam suatu arah yang diberikan. Cara menguraikan vektor seperti ini disebut analisis. Misalnya, vektor A membentuk sudut α

terhadap sumbu x positif, maka komponen vektornya adalah:

Besar nilai vektor A dapat diketahui dari persamaan:

Sementara itu, arah vektor ditentukan dengan persamaan:

2.4.7.3 Perkalian Vektor

Ada tiga macam perkalian vektor yaitu:

- Perkalian vektor dengan skalar menghasilkan vektor.

α _X

Gambar 2.7 Penguraian Y

52

- Perkalian vektor (dot product) antara dua vektor menghasilkan skalar. - Perkalian vektor (cross product) antara dua vektor menghasilkan vektor.

1) Perkalian Vektor dengan Skalar

Perkalian skalar m dengan vektor menghasilkan . Vektor

merupakan vektor yang arahnya sama dengan jika m positif dan berlawanan

arah jika m negatif. Besarnya (panjang) m kali . Pembagian dengan skalar n

sama dengan mengalikan dengan 1/n. perhatikan gambar berikut:

Gambar 2.8 Perkalian vektor dengan skalar 2) Perkalian Titik (Dot product) antara Dua Vektor

Jika A dan B saling membentuk sudut θ, maka perkalian didefinisikan sebagai

Dalam hal ini A dan B adalah besar A dan besar B. Hasil perkalian titik adalah skalar, salah satu contohnya adalah usaha. Jika sebuah balok ditarik dengan gaya F = 50 N yang membentuk sudut 600 terhadap perpindahan, sehingga balok bergeser sejauh S = 4 m, berapa usaha yang dilakukan?

Gambar 2.9 Perkalian titik antara dua vector 3) Perkalian Silang (Cross product) antara Dua Vektor

Jika C adalah hasil perkalian silang vektor dan (yang saling

membentuk sudut θ), maka perkalian didefinisikan sebagai

dimana

Dalam hal ini A dan B adalah besar dan besar hasil perkalian silang adalah vektor, yang arahnya dapat ditentukan seperti gambar 2.10

Gambar 2.10 Perkalian silang antara dua vektor

θ

54

2.4.7.4Vektor Satuan

Vektor satuan adalah vektor yang mempunyai panjang satu satuan panjang. Tujuannya hanya untuk menunjukkan arah di dalam ruang saja. Pada sistem koordinat kartesius, vektor satuan dalam arah sumbu x, y, dan z masing-masing diberi simbol , , dan . misalkan vektor dan pangkal

vektor di (0, 0, 0) maka ujung vektor terletak pada koordinat (a, b, c), besar (panjang) (resultan) dapat ditentukan.

Operasi perpaduan dan perkalian vektor dijelaskan sebagai berikut. Misalkan :

dan

Gambar 2.11 Vektor satuan y z

maka

1)

2)

3)

4)

Contoh: Jika

Tentukan a) +

b)

c) Penyelesaian

56

Gambar 2.12 Mistar/penggaris untuk

mengukur besaran panjang

b)

c)

2.4.8 Alat Ukur

Alat-alat ukur panjang yang dipakai untuk mengukur panjang suatu benda antara lain mistar, rollmeter, jangka sorong, dan mikrometer sekrup.

2.4.8.1Alat Ukur Panjang 1) Mistar (penggaris)

Mistar/penggaris berskala terkecil 1 mm mempunyai ketelitian 0,5 mm. Ketelitian pengukuran menggunakan mistar/penggaris adalah setengah nilai skala terkecilnya. Dalam setiap pengukuran dengan menggunakan mistar, usahakan kedudukan pengamat (mata) tegak lurus dengan skala yang akan diukur. Hal ini untuk menghindari kesalahan penglihatan (paralaks). Paralaks yaitu kesalahan yang terjadi saat membaca skala suatu alat ukur karena kedudukan mata pengamat tidak tepat.

Gambar 2.13 Rollmeter/Meter kelos

2) Rollmeter (Meter Kelos)

Rollmeter merupakan alat ukur

panjang yang dapat digulung, dengan panjang 25 - 50 meter. Meteran ini dipakai oleh tukang bangunan atau pengukur lebar jalan. Ketelitian pengukuran dengan rollmeter

sampai 0,5 mm. Meteran ini biasanya dibuat dari plastik atau pelat besi tipis, tampak seperti pada Gambar 2.13.

3) Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat yang digunakan untuk mengukur panjang, tebal, kedalaman lubang, dan diameter luar maupun diameter dalam suatu benda dengan batas ketelitian 0,1 mm. Jangka sorong mempunyai dua rahang, yaitu rahang tetap dan rahang sorong. Pada rahang tetap dilengkapi dengan skala utama, sedangkan pada rahang sorong terdapat skala nonius atau skala vernier. Skala nonius mempunyai panjang 9 mm yang terbagi menjadi 10 skala dengan tingkat ketelitian 0,1 mm. Hasil pengukuran menggunakan jangka sorong berdasarkan angka pada

No Kode Siswa

25 26

0 A B C D E 0 A B C

1 _KS-1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

2 _KS-2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

3 _KS-3 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

4 _KS-4 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

5 _KS-5 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

6 _KS-6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1

7 _KS-7 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

8 _KS-8 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0

9 _KS-9 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

10 _KS-10 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0

11 _KS-11 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

12 _KS-12 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

13 _KS-13 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

14 _KS-14 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

15 _KS-15 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

16 _KS-16 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0

17 _KS-17 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0

18 _KS-18 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0

19 _KS-19 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

20 _KS-20 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0

21 _KS-21 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0

22 _KS-22 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

23 _KS-23 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1

24 _KS-24 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0

25 _KS-25 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0

26 _KS-26 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

27 _KS-27 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

28 _KS-28 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

29 _KS-29 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

30 _KS-30 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0

Jumlah 1 3 7 4 5 10 0 22 6 2

Keterangan:

21.A. Siswa tidak dapat menyebutkan pengertian besaran vektor dan contohnya. B. Siswa tidak dapat menyebutkan pengertian besaran vektor tetapi dapat

C. Siswa dapat menyebutkan pengertian besaran vektor tetapi tidak dapat menyebutkan contohnya.

D. Siswa dapat menyebutkan pengertian besaran vektor dan dapat memberikan contohnya.

22.A. Siswa tidak mengetahui cara menghitung massa air dalam tangki.

B. Siswa mengetahui cara menghitung massa air dalam tangki tetapi hasil perhitungan yang didapatkan salah.

C. Siswa dapat menghitung massa air dalam tangki dengan benar.

23.A. Siswa dapat melakukan konversi dari hari ke jam dengan benar tetapi dalam mengkonversi dari jam ke menit dan menit ke detik salah.

B. Siswa dapat melakukan konversi dari hari ke jam dan jam ke menit dengan benar tetapi dalam mengkonversi menit ke detik salah.

C. Siswa dapat melakukan konversi dari hari ke jam dan menit ke detik dengan benar tetapi dalam mengkonversi jam ke menit salah.

D. Siswa dapat melakukan konversi dari hari ke jam, jam ke menit dan menit ke detik dengan benar.

E. Siswa tidak dapat melakukan konversi dari hari ke jam, jam ke menit dan menit ke detik dengan benar.

24.A. Siswa tidak menyebutkan data yang salah dan hasil rata-rata data yang didapatkan salah.

B. Siswa tidak menyebutkan data yang salah tetapi perhitungan rata-rata yang dihasilkan benar.

C. Siswa menyebutkan data yang salah pada soal tetapi data yang disebutkan tidak benar dan perhitungan rata-rata salah.

D. Siswa menyebutkan data salah dengan benar tetapi perhitungan rata-rata data salah.

E. Siswa dapat menyebutkan data salah dengan tepat dan perhitungan rata-rata data juga benar.

25.A. Besaran dan satuan serta alat ukur yang disebutkan siswa salah.

B. Besaran yang disebutkan benar tetapi satuan dan alat ukur yang disebutkan salah.

C. Besaran dan satuan yang disebutkan siswa benar tetapi alat ukur yang disebutkan siswa salah.

D. Besaran dan satuan yang disebutkan siswa salah tetapi alat ukur yang disebutkan siswa benar.

E. Besaran dan satuan serta alat ukur yang disebutkan siswa benar. 26.A. Jawaban dan alasan yang diberikan siswa salah.

B. Jawaban yang diberikan siswa benar, tetapi jawaban yang diberikan siswa salah.