Penggunaan metode eksperimen untuk mengurangi miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa program studi pendidikan fisika Universitas Sanata Dharma - USD Repository
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PENGGUNAAN METODE EKSPERIMEN UNTUK MENGURANGI
MISKONSEPSI MEKANIKA FLUIDA PADA MAHASISWA PROGRAM STUDI
PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS SANATA DHARMA
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Eka Fitri Handani
NIM. 031424029
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PENGGUNAAN METODE EKSPERIMEN UNTUK MENGURANGI
MISKONSEPSI MEKANIKA FLUIDA PADA MAHASISWA PROGRAM STUDI
PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS SANATA DHARMA
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Eka Fitri Handani
NIM. 031424029
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRAK
Handani, Eka Fitri. (2007). Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi
Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma . Skripsi, Program Studi Pendidikan
Fisika FKIP Universitas Sanata Dharma. Kata-kata kunci : Eksperimen, miskonsepsi, mekanika fluida Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: (1) miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak dialami oleh mahasiswa Program Studi
Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah menempuh mata kuliah mekanika fluida, (2) penyebab terjadinya miskonsepsi mekanika fluida dan (3) apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi miskonsepsi mekanika fluida.
Penelitian ini dilakukan di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta pada mahasiswa Program Studi Pendididkan Fisika angkatan 2002, 2003, 2004, 2005 dan 2006. Penelitian menggunakan angket untuk mengetahui miskonsepsi yang paling banyak dialami oleh mahasiswa, interview untuk mengetahui penyebab terjadinya miskonsepsi, pre test dan post test untuk mengukur sejauh mana miskonsepsi mahasiswa berkurang setelah dilakukan kegiatan eksperimen.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) miskonsepsi mekanika fluida yang paling banyak dialami yaitu kayu terapung dan logam tenggelam dalam air, jauhnya pancaran air dari lubang tidak dipengaruhi oleh kecepatan penurunan permukaan air dan jarak antar lubang, fluida adalah zat cair, besarnya tekanan hidrostatika dipengaruhi oleh luas penampang; (2) miskonsepsi mahasiswa disebabkan oleh mahasiswa dan buku teks; (3) metode eksperimen yang digunakan hanya sedikit mengurangi miskonsepsi mekanika fluida yang terjadi pada beberapa mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
Eka Fitri Handani. 2007. Using Experiment to diminish Fluid Mechanics Misconceptions at Student of Physics Education Students, Department of Mathematics and Science Education, Faculty of Teacher Training and Education, Sanata Dharma University Yogyakarta.
Key words: Experiment, misconceptions, fluid mechanics The objective of the research is to know: (1) What kind of fluid mechanics on students had, (2) the cause of fluid mechanics misconceptions and (3) whether the experiment method could assist to correct the students misconceptions of fluid mechanics.
This research was students of Physics Education Study Program in 2002, 2003, 2004, 2005 and 2006. The research used questioner to know the kind of students misconceptions, interview to find the cause of misconceptions, pre test and post test to measure the effectiveness of experiment method.
This research found that: (1) students mostly experienced misconceptions on wood floats and metal sinks in water, water emerging from a hole not influenced by downward velocity of water surface and the distance between holes, fluid is liquid, hydrostatic pressure influenced by area; (2) students misconceptions were caused by their own knowledge and text books; (3) the experiment method was not so effective to decrease the misconceptions of fluid mechanics.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma”, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan (S. Pd) pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma.
Keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari banyak pihak, baik berupa material, moral, maupun spiritual.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Drs. Tarsius Sarkim, M. Ed., Ph. D selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma dan dosen penguji.
2. Drs. Severius Domi, M.Si., selaku Kaprodi Pendidikan Fisika.
Terimakasih telah memberikan izin untuk menyebarkan angket di kelas.
3. Dr. Paul Suparno, S. J., M.S.T selaku dosen pembimbing dan dosen penguji. Terimakasih telah dengan sabar membimbing sampai dengan selesainya skripsi ini.
4. Drs. Fr. Y. Kartika Budi, M.Pd selaku dosen penguji. Terimakasih atas segala masukan berupa kritik dan saran demi kesempunaan skripsi ini.
5. Para karyawan sekretariat (Pak Narjo, Pak Sugeng) yang telah dengan sangat ramah memberikan informasi untuk kepentingan penelitian ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6. Orangtuaku tercinta, terimakasih atas doa yang senantiasa dipanjatkan untukku kepada Allah, motivasi maupun biaya. Dua saudaraku yang cukup menghibur dan memusingkan, Dwi Adi Prasetyo dan Tri Bagaskoro.
7. Semua keluarga besar di Muntilan (Mbah Putri, Pak Mud, Bulek Ti, Andri, Prandi, Mega, Pakde Toro dan Bude, Mbak Penta, Mas Leo) dan Prabumulih (Yai, Nyai, dan semua Bibi dan Mamang).
8. Teman berbagi dan berkeluh kesah, Titis dan Mei (Momoy).
9. Semua teman-teman, anak kostku di Pelangi dan Griya Talenta yang rame (Ci Jane, Nandut, Mbak Inong, Ci Meme, Ci Nyan-nyan, Mbak Juphi, Mbak Eli, Siwi, Ticubiz, Soso, Ima, Ama, Devi, Uthe, Mengti, Usil dan Cicil), Tanti, Nila, Dian, Mbak Eni, Rosa, Arnie, Surya, Abe, Ginting, Inus, Andre, Lorent, Mas Grace, Ani, Vera, kalian selalu bisa membuatku tertawa. Terimakasih atas kebersamaannya. Semua teman-teman Prodi Pendidikan Fisika terutama para subyek penelitian. Terimakasih atas kesediaannya mengikuti kegiatan penelitian dengan serius.
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini.
Semoga Allah melimpahkan berkat dan rahmat Nya atas segala kebaikan dan ketulusan hati yang telah diberikan.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi banyak orang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................... iii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iv HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................................... vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ......................................... vii ABSTRAK ....................................................................................................... viii
ABSTRACT ........................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ...................................................................................... x DAFTAR ISI .................................................................................................... xii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 A. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1 B. Perumusan Masalah .................................................................... 4 C. Tujuan Penelitian ......................................................................... 4 D. Manfaat Penelitian ....................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI .................................................................................. 7 A. Teori Fluida ................................................................................. 7
1. Fluida ..................................................................................... 7
2. Mekanika Fluida .................................................................... 8
3. Tekanan Fluida ...................................................................... 8
a. Defenisi tekanan ........................................................ 8
b. Hubungan tekanan dengan kedalaman ...................... 9
4. Hukum – Hukum Hidrostatika .............................................. 10
a. Hukum Pascal ............................................................ 10
2. Lembar Kegiatan Mahasiswa ................................................ 28
b. Masalah ..................................................................... 35
a. Pengetahuan awal ...................................................... 35
II ............................................................................................ 34
3. Pengetahuan Awal, Masalah, dan Hipotesis Mahasiswa Dari Test Uraian Berdasarkan Soal pada Angket yang Telah Dipilih Sampel (Test Uraian Kedua) dan Interview
2. Penentuan Topik Eksperimen Berdasarkan Interview I ........ 34
1. Sampling Berdasarkan data Test Uraian .............................. 32
BAB IV DATA DAN ANALISIS DATA ...................................................... 32 A. Data ............................................................................................. 32
E. Metode Analisis Data .................................................................. 30
D. Treatment .................................................................................... 28
4. Fotografi ................................................................................ 28
3. Lembar Observasi .................................................................. 28
1. Test Uraian ............................................................................. 26
b. Hukum Archimedes ................................................... 12
C. Instrumen ..................................................................................... 26
2. Sampel Penelitian .................................................................. 26
1. Populasi Penelitian ................................................................ 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 25 A. Jenis Penelitian ............................................................................ 25 B. Populasi dan Sampel Penelitian .................................................. 26
E. Pengaruh Metode Eksperimen dalam Miskonsepsi ..................... 23
D. Metode Eksperimen ..................................................................... 21
C. Miskonsepsi pada Mekanika Fluida ............................................ 18
B. Miskonsepsi ................................................................................. 17
7. Teori Torricelli ...................................................................... 15
6. Persamaan Bernoulli .............................................................. 14
5. Persamaan Kontinuitas .......................................................... 13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
c. Hipotesis ................................................................... 36
4. Perencanaan Eksperimen ...................................................... 37
5. Pembuatan Soal Pre Tes (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test Uraian Keempat) .......................................................... 40
6. Proses Kegiatan Eksperimen ................................................. 43
7. Data Observasi Kegiatan Eksperimen .................................. 48
B. Analisis Data ............................................................................... 49
1. Miskonsepsi pada Mahasiswa Berdasarkan Angket ............. 49
2. Penyebab Terjadinya Miskonsepsi Berdasarkan Interview I 54
a. Mahasiswa ................................................................. 55 1) Konsep awal mahasiswa ................................ 55 2) Alasan yang tidak lengkap atau salah generalisasi .................................................... 56 3) Intuisi yang salah ........................................... 56 4) Pemikiran asosiatif mahasiswa ...................... 58 5) Kemampuan mahasiswa menggambar .......... 59
b. Buku teks .................................................................. 61 1) Penjelasan keliru ........................................... 61 2) Kartun salah konsep ..................................... 62
3. Efektivitas Kegiatan Eksperimen untuk Mengatasi Miskonsepsi .......................................................................... 64
BAB V KESIMPULAN, SARAN DAN KELEMAHAN .............................. 65 A. Kesimpulan .................................................................................. 65 B. Saran ............................................................................................. 66 C. Kelemahan ................................................................................... 66 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 67 LAMPIRAN ..................................................................................................... 69 DAFTAR RIWAYAT HIDUP ......................................................................... 209 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Nomor soal yang dipilih sampel .................................................... 34 Tabel
2. Urutan soal berdasarkan jumlah mahasiswa yang masih mengalami miskonsepsi ................................................................. 49 Tabel 3. Rekapitulasi miskosepsi ................................................................. 51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Zat cair dapat dianggap terdiri dari lapisan-lapisan ..................... 9 Gambar 2. Pompa hidrolik ............................................................................. 11 Gambar 3. Benda yang berada dalam suatu fluida ........................................ 12 Gambar 4. Tabung aliran steady .................................................................... 13 Gambar 5. Kecepatan air yang keluar dari lubang ......................................... 15 Gambar 6. Orifis (lubang-ukur) pada tangki .................................................. 16 Gambar 7. Aliran dari reservoar melalui nosel .............................................. 17 Gambar 8. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama dan diameter lubang sama (Kecil) ..................................................................... 37 Gambar 9. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama dan diameter lubang sama (Besar) .................................................................... 37 Gambar 10. Tabung dengan 3 lubang, diameter lubang sama, dan jarak antar lubang berbeda ............................................................................. 38 Gambar 11. Tabung dengan 4 lubang, jarak antar lubang sama, diameter sama ............................................................................................ 38 Gambar 12. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama ..................................... 38 Gambar 13. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diamater tabung sama dengan diameter lubang berbeda ............................ 39 Gambar 14. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diameter lubang sama dengan diameter tabung berbeda ............................ 39 Gambar 15. Tabung dengan 3 lubang, diameter lubang sama, dan jarak antar lubang berbeda ............................................................................. 39 Gambar 16. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung berbeda ................................ 40 Gambar 17. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama ..................................... 40 Gambar 18. Gambar soal nomor 1 pre test (test uraian ketiga) dan post test
(test uraian keempat) ................................................................... 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 19. Gambar soal nomor 2 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ................................................................... 41
Gambar 20. Gambar soal nomor 3 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ................................................................... 41
Gambar 21. Gambar soal nomor 4 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ................................................................... 42
Gambar 22. Gambar soal nomor 5 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) .................................................................. 42
Gambar 23. Gambar soal nomor 6 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ................................................................... 42
Gambar 24. Gambar soal nomor 7 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ................................................................... 43
Gambar 25. Kegiatan eksperimen sampel 1 .................................................... 43 Gambar 26. Kegiatan eksperimen sampel 2 .................................................... 44 Gambar 27. Kegiatan eksperimen sampel 4 .................................................... 45 Gambar 28. Kegiatan eksperimen sampel 7, 8, dan 10 ................................... 46 Gambar 29. Kegiatan eksperimen sampel 11 .................................................. 47 Gambar 30 Gambar pada soal angket nomor 15 sampel 3 ............................. 59 Gambar 31. Gambar pada soal angket nomor 15 sampel 4 ............................. 60 Gambar 32. Gambar pada soal angket nomor 29 sampel 4 ............................. 61 Gambar 33. Tekanan hidrostatik ...................................................................... 62 Gambar 34. Makin dalam, tekanan zat cair makin besar ................................. 63 Gambar 35. Gambar pada soal angket nomor 20 sampel 2 ............................. 63 Gambar 36. Sebuah galangan kapal ................................................................. 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Angket Mekanika Fluida ....................................................
69 Lampiran 2. Daftar Jumlah Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Angkatan 2002 – 2006 ........................................................
75 Lampiran 3. Data Angket Angkatan 2002 ...............................................
76 Lampiran 4. Data Angket Angkatan 2003 ...............................................
77 Lampiran 5. Data Angket Angkatan 2004 ...............................................
78 Lampiran 6. Data Angket Angkatan 2005 ...............................................
80 Lampiran 7. Data Angket Angkatan 2006 ...............................................
81 Lampiran 8. Data Angket Tanpa NIM ....................................................
82 Lampiran 9. Rekapitulasi Data Angket ...................................................
83 Lampiran 10. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2002 ....................................................................................
85 Lampiran 11. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2003 ....................................................................................
85 Lampiran 12. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2004 ....................................................................................
86 Lampiran 13. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2005 .....................................................................................
87 Lampiran 14. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2006 .....................................................................................
87 Lampiran 15. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Tanpa NIM .....................................................................................
88 Lampiran 16. Rincian Miskonsepsi ...........................................................
89 Lampiran 17. Pokok-Pokok Interview ....................................................... 105 Lampiran 18. Contoh Daftar Pertanyaan Interview I ................................. 105 Lampiran 19. Hasil Interview I .................................................................. 107 Lampiran 20. Coding Hasil Interview I ..................................................... 131 Lampiran 21. Pengkategorian Code Interview I ........................................ 150
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Lampiran 22. Lembar Jawaban ................................................................... 152 Lampiran 23. Data Test Uraian Dari Soal Angket yang Dipilih (Test
Uraian Kedua) ....................................................................... 154 Lampiran 24. Contoh Hasil Interview II ..................................................... 161 Lampiran 25. Soal Pre Test (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test
Uraian Keempat) ................................................................... 166 Lampiran 26. Data Pre Test (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test
Uraian Keempat) ................................................................... 171 Lampiran 27. Lembar Kerja Mahasiswa ..................................................... 188 Lampiran 28. Contoh Data Lembar Kerja Mahasiswa ................................ 190 Lampiran 29. Lembar Observasi .................................................................. 200 Lampiran 30. Data Lembar Observasi ......................................................... 201
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Sains adalah suatu sistem pengetahuan tentang alam raya melalui data
yang dikumpulkan dari pengamatan dan percobaan. Dengan terkumpulnya data, teori-teori dikembangkan untuk menjelaskan objek yang diamati. Teori harus mampu menjelaskan tentang apa yang diamati, mampu meramalkan apa yang belum diamati, dan mampu diuji melalui percobaan (Sarkim, 2004 : 6).
Dari pengertian di atas dapat disimpulkan bahwa sains memiliki tiga komponen penting yaitu proses atau metode, produk, dan sikap.
Menurut Piaget (Euwe van den Berg, 1991) manusia tidak lahir dengan kepala kosong. Sejak lahir manusia sudah punya otak yang memungkinkannya untuk mengenal dan belajar dari lingkungan. Misalnya terbentuknya harapan seorang anak kecil ketika ia melemparkan sebuah bola sehingga akibat lemparan itu, bola bergerak. Harapan tersebut memungkinkan anak tersebut membuat perkiraan mengenai penyebab bola dapat bergerak.
Seiring dengan perkembangan daya berpikir, anak tidak lagi hanya sekedar menyerap informasi dari lingkungannya, tetapi otaknya menjadi lebih selektif dalam memilih informasi yang masuk dan mencari hubungan dengan yang sudah ada dalam otaknya. Demikian juga mahasiswa secara alami mengisi otaknya tentang berbagai fenomena alam sejak kecil sehingga dalam otaknya telah terbentuk seperangkat pengetahuan yang sering disebut pengetahuan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
awal atau konsep mahasiswa. Pengetahuan awal tersebut terus dikembangkan selama mengalami pendidikan formal di sekolah.
Konsep mahasiswa tersebut secara konsisten digunakan untuk menafsirkan peristiwa-peristiwa pada alam sekitarnya. Konsepsi mahasiswa dapat dipandang sebagai kerangka untuk mencerminkan hubungan antara konsep-konsep yang dipakai dalam mengolah atau menafsirkan informasi mengenai alam. Jika mahasiswa mengamati suatu gejala yang baru, maka dia akan mencoba menafsirkan yang dilihatnya itu dengan mencari hubungannya dengan yang sudah ada di dalam otaknya. Kita sadari bahwa kerangka tersebut bukan sekedar hafalan, tetapi merupakan pengalaman dengan alam sepanjang hidupnya dan sulit untuk diubah. Sekarang, yang menjadi permasalahan adalah teori mahasiswa yang terbentuk sejak kecil itu belum tentu benar atau belum tentu sesuai dengan konsep para fisikawan (miskonsepsi).
Sehubungan dengan hal tersebut di atas dapat diketahui bahwa seseorang dapat memiliki miskonsepsi dalam berproses menemukan suatu teori. Miskonsepsi tersebut dapat dikurangi seiring dengan pengalaman yang dialami sehari-hari. Ada beberapa metode pembelajaran fisika yang dapat membantu perubahan konsep. Salah satunya adalah percobaan atau pengalaman lapangan yang dianggap sebagai cara yang paling baik untuk mengkontraskan pengertian siswa dengan kenyataan (Gilbert, Watts, Osborne, 1982; Brouwer, 1984; McClelland, 1985 dalam Suparno, 2005 : 114).
Eksperimen yang digunakan pun akan lebih baik jika eksperimen
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
memberikan hasil berbeda dengan apa yang mereka pikirkan sebelumnya. Eksperimen adalah proses sains yang meliputi penemuan masalah dan perumusannya, perumusan hipotesis, merancang percobaan, melakukan pengukuran, menganalisis data dan menarik kesimpulan.
Mekanika fluida dapat dikelompokkan ke dalam fisika visual yang kejadiannya dapat dilihat mata atau diamati dengan indera kita dan untuk fisika visual dapat lebih mudah menunjukkan gejala dan peristiwanya melalui percobaan atau pengamatan (Suparno, 2005: 75).
Pembelajaran mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma yang dilakukan oleh dosen adalah dengan mengajak mahasiswa membuat alat sederhana (demonstrasi) yang dapat menunjukkan konsep tersebut atau menunjukkannya dengan bentuk perhitungan matematis. Dengan menyajikan perhitungan matematis dan demonstrasi dalam pembelajaran mekanika fluida, berdasarkan pengalaman peneliti masih ditemukan miskonsepsi. Untuk itu peneliti tertarik untuk meneliti masalah ini dan peneliti ingin melihat apakah masih ditemukan miskonsepsi meskipun dosen sudah membantu mahasiswa menghilangkan konsep awal mereka yang salah.
Berdasarkan uraian di atas peneliti tertarik untuk mengetahui “Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma”.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, peneliti merumuskan beberapa masalah antara lain:
1. Miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak dialami oleh mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Apa yang menyebabkan terjadinya miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi miskonsepsi mekanika fluida yang dialami oleh mahasiswa dan sejauh mana eksperimen yang dilakukan dapat menghilangkan miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
C. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan masalah yang telah dirumuskan di atas maka penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak dialami oleh mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah menempuh mata kuliah mekanika fluida.
2. Mengetahui penyebab terjadinya miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Mengetahui apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi miskonsepsi mekanika fluida yang dialami oleh mahasiswa dan sejauh mana eksperimen yang dilakukan dapat menghilangkan miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
D. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian “Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Universitas Sanata Dharma” antara lain:
1. Bagi mahasiswa, akan mendapatkan pengalaman baru dan akan mencoba menafsirkan yang dilihatnya itu dengan mencari hubungannya dengan apa yang sudah ada di dalam otaknya. Sehingga miskonsepsi yang dialaminya dapat dikurangi seiring dengan pengalaman yang dialami sehari-hari.
2. Bagi mahasiswa, akan memotivasi agar lebih mengaktifkan kegiatan- kegiatan pada Program Studi Pendidikan Fisika seperti ACC (Aksi Coba- Coba) sebagai tempat untuk bereksperimen bersama dan akan lebih menyenangi fisika.
3. Bagi pembelajaran, dapat digunakannya variasi metode pembelajaran untuk mengatasi terjadinya miskonsepsi jika memang terbukti efektif.
4. Bagi Program Studi Pendidikan Fisika, dapat menggunakan metode eksperimen dalam proses pembelajaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Bagi guru dan calon guru, dapat digunakan sebagai salah satu metode yang digunakan dalam pembelajaran untuk mengurangi miskonsepsi yang dialami siswa dan termotifasi untuk semakin kreatif dalam mengembangkan pembelajaran fisika.
6. Bagi riset pendidikan, menyumbangkan penelitian tentang miskonsepsi dalam bidang fisika terutama mekanika fluida dan usaha bagaimana mengatasinya.
7. Bagi pengembangan penelitian, jika metode eksperimen tidak terbukti efektif mengatasi terjadinya miskonsepsi. Maka kekurangan dalam pelaksanaan eksperimen yang dilakukan dapat diperbaiki pada penelitian berikutnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II DASAR TEORI A. Teori Fluida
1. Fluida
Fluida (zat alir) adalah zat dalam keadaan bisa mengalir (Arbiyanti, P : V-1) atau zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus-menerus) bila terkena tegangan geser, meskipun tegangan gesernya kecil. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Gaya ini dibagi dengan luas permukaan tersebut adalah tegangan geser rata-rata pada permukan itu. Tegangan geser pada suatu titik adalah nilai batas perbandingan gaya geser terhadap luas dengan berkurangnya luas hingga menjadi titik tersebut (Streeter, V: 1990: 3). Ada dua macam fluida yaitu cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah jarak antara dua molekulnya tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan antara molekul yang disebut kohesi.
Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini menyebabkan molekul-molekul gas menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh wadahnya (Arbiyanti, P : V-1).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Mekanika Fluida
Mekanika fluida adalah mempelajari fluida yang bergerak. Pada umumnya sifat fluida adalah a. ( t r , )
ρ ρ = = kerapatan merupakan fungsi tempat dan waktu.
b. = kecepatan aliran merupakan fungsi tempat dan waktu.
( , t r v v =
) Namun dalam perhitungan, fluida dianggap sebagai fluida ideal.
Sifat-sifat fluida ideal: a. Incompressible, berarti volume fluida tidak berubah akibat tekanan.
Contohnya zat cair.
b. Encer, berarti tak ada friksi atau gesekan antara lapisan-lapisan karena setiap partikel dari fluida membuat lintasan tanpa terjadi persilangan. Karena tidak ada gaya gesekan atau gaya lain yang bekerja pada fluida kecuai gaya gravitasi bumi berarti berlaku hukum kekekalan energi. Jadi, tak ada energi yang hilang.
c. Arus stasioner, berarti v tidak berubah terhadap waktu, hanya fungsi tempat saja.
d. Arus tak berputar, berarti sepanjang lintasan tertutup sirkulasi dari v tidak ada (Arbiyanti, P : VI-1).
3. Tekanan Fluida
a. Definisi tekanan
Tekanan menurut Arbiyanti, P (V-2) adalah gaya yang dialami oleh sutu titik pada suatu permukaan fluida persatuan luas dalam arah tegak lurus permukaan tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Secara matematis dituliskan:
F
2
P = [N/m = Pascal] ADimana, P = tekanan [Pa] F = gaya [N]
2 A = luas permukaan tekan [m ] b. Hubungan tekanan dengan kedalaman.
Tekanan di dalam zat cair bergantung pada kedalaman; makin dalam letak suatu tempat di dalam zat cair, makin besar tekanan pada tempat itu. Gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu tempat selalu tertarik ke bawah. Makin tinggi zat cair dalam wadah, makin berat zat cair itu. Sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat cair pada dasar wadah. Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh beratnya disebut tekanan hidrostatik. (Kanginan, M : 2000 : 172).
Gambar 1. Zat cair dapat dianggap terdiri dari lapisan-lapisan ( Kanginan, M : 2000 : 172)
Dengan menggunakan hukum Newton dapat diturunkan persamaan yang menghubungkan tekanan dengan kedalaman fluida:
- P = P gh o ρ
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Dimana, P o = tekanan di permukaan cairan
3
] ρ = kerapatan cairan [kg/m g = percepatan gravitasi bumi, konstan jika jaraknya tidak terlalu besar = 9,81 m/s h = jarak titik terhadap permukaan fluida [m]
Rumus ini menyatakan hubungan antara tekanan P dan h. Hubungan ini juga menyatakan bahwa tempat-tempat yang mempunyai posisi vertikal sama akan mempunyai tekanan yang sama (Arbiyanti, P : V-2).
4. Hukum-hukum Hidrostatika
Berikut adalah penurunan hukum-hukum hidrostatika menurut Arbiyanti, P (V-3) dari persamaan tekanan fluida di atas.
a. Hukum Pascal
Hukum pascal menyatakan: “Tekanan pada suatu titik akan diteruskan ke semua titik lain secara sama”.
Artinya bila tekanan pada suatu titik dalam zat cair ditambah dengan suatu harga, maka tekanan semua titik di tempat lain pada zat cair yang sama akan bertambah dengan harga yang sama pula.
Pompa hidrolik
Pompa hidrolik merupakan penerapan hukum pascal. Alat ini terdiri atas 2 buah silinder dengan penghisap yang mempunyai luas penampang yang berbeda. Kedua silinder diisi cairan, biasanya minyak atau air, dan dihubungkan dengan pipa kecil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
F W A
1
h A
2 P
1 P
2 Gambar 2. Pompa hidrolik (Arbiyanti, P : V-3) A dan A adalah luas penampang silinder (A >A ).
1
2
1
2 F 1 Pada silinder 1: P = 1 A 1 F 2 Pada silinder 2 : P = 2 A 2 Gaya W mengakibatkan penambahan tekanan yang diteruskan ke penghisap kecil yang harus diimbangi oleh gaya F ke bawah.
Sesuai hukum Pascal, pada ketinggian yang sama;
= P P 1 2 W 1
- P = g h dan
ρ
A 1 F P 2 = A 2 W F Jadi, ρ + P = g h = , dan F dapat dihitung. 1 A A 1 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
b. Hukum Archimedes
Salah satu hukum hidrostatika yang lain adalah hukum Archimedes yang mengatakan: “Setiap benda yang berada dalam satu fluida maka benda itu akan mengalami gaya ke atas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air yang dipindahkannya”. Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum Newton juga.
B S W
Gambar 3. Benda yang berada dalam suatu fluida
Elemen fluida pada gambar di atas dibatasi oleh permukaan S. Gaya- gaya yang bekerja adalah: 1) Gaya berat W 2) Gaya-gaya oleh bagian fluida yang bersifat menekan permukaan S, yaitu B.
Kedua gaya ini saling meniadakan karena benda dalam keadaan setimbang, dengan kata lain jumlah gaya ke atas sama dengan jumlah gaya ke bawah. Benda berada dalam keadaan setimbang jika kedua gaya sama besar dan garis kerjanya berimpit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Macam-macam kesetimbangan : 1) Terapung, jika kerapatan benda B lebih kecil daripada kerapatan
ρ cairan
C.
ρ 2) Melayang, jika kerapatan benda B sama dengan kerapatan
ρ cairan
C.
ρ 3) Tenggelam, jika kerapatan benda B lebih besar daripada
ρ kerapatan cairan
C.
ρ
5. Persamaan Kontinuitas
Menurut Arbiyanti, P (VI-2), persamaan kontinuitas dihasilkan dari prinsip kekekalan massa. Untuk aliran steady (aliran yang setiap partikel dari fluida membuat lintasan tanpa terjadi persilangan), massa fluida yang melalui semua bagian dalam arus fluida per satuan waktu adalah sama. v
2 dt
v
2 A
2
(2) v
1 dt
v
1 A
1
(1)
Gambar 4. Tabung aliran steady (Arbiyanti, P : VI-2)
Secara matematis dituliskan:
=
ρ A v ρ A v = konstant 1 1 1 2 2 2 atau
=
ρ g v ρ g v (dalam satuan berat) 1 1 1 2 2 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2 A dan v masing-masing adalah luas penampang dalam m dan kecepatan
rata-rata dari arusnya dalam m/dt di bagian 1, dengan suku-suku serupa untuk bagian 2. Persamaan tersebut merupakan persamaan kontinuitas untuk aliran mantap, incompressible dan dua dimensi.
6. Persamaan Bernoulli.
Salah satu persamaan fundamental dalam persoalan dinamika fluida adalah persamaan Bernoulli. Persamaan ini memberi hubungan antara tekanan, kecepatan dan ketinggian pada titik-titik sepanjang garis alir. Penurunan persamaan Bernoulli dapat dilakukan dengan menggunakan hukum kekekalan energi. Dalam hal ini kerja total (net-work) sama dengan perubahan energi mekanik total yaitu perubahan energi kinetik ditambah perubahan energi potensial (Arbiyanti, P : VI-2). Persamaan Bernoulli ditulis sebagai berikut:
1 2
1 2 P ρ v ρ gh = P ρ v ρ gh = konstan 1 1 + + + + 1 2 2 2
2
2 Jika ada energi dari luar yang mempengaruhi sistem (misalnya penggunaan pompa), maka persamannya adalah:
Energi Energi Energi Energi Energi di + - - - = yang yang yang di bagian 1 ditambahkan hilang diambil
bagian 2 Secara matematis ditulis: 2 2
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
P v P v 1 1 2 2
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
h H H H = h 1 A L E + + + + + + + 2
⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ρ g 2 g ρ g 2 g
⎝ ⎠ ⎝ ⎠
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Persamaan Bernoulli hanya berlaku untuk fluida ideal yang bersifat mengalir dengan garis-garis arus atau aliran tunak, incompressible dan tak kental (Arbiyanti, P : VI-3).
7. Teori Torricelli
Suatu akibat lain yang terjadi pada peristiwa jika P
1 = P 2 yaitu
bila zat cair mengalir ke luar melalui lubang kecil pada sebuah bejana dengan kecepatan v.
B b h a
B h
2
h
1 Gambar 5. Kecepatan air yang keluar dari lubang (Mangunwiyoto, W : 1989 : 132)
Tekanan hidrostatik sama dengan tekanan udara luar ditambah dengan tekanan pada lubang pengaliran. Letak lubang ini h di bawah permukaan zat cair. Tekanan di titik a pada lubang sama dengan tekanan di titik b di permukaan zat cair, yaitu sama dengan tekanan udara luar B. Jika lubangnya kecil, permukaan zat cair dalam bejana turun perlahan-lahan sehingga v
2 dapat kita anggap nol (Mangunwiyoto, W : 1989 : 131).
Persamaan Bernoulli menjadi: 2
v 1 B ρ h ρ g = B h ρ g 1
+ + + +
2 2 gPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2 v 2 g ( h h ) 1 = − 2 1 2 gh
=
Karena = , maka