E-LKPD FISIKA BERBASIS STEM Brenda Irene Marsela Drs. Widodo Budhi, M.Si Puji Hariati Winingsih, M.Si Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa 2024
Dosen Pembimbing : Drs. Widodo Budhi, M.Si. Puji Hariati Winingsih, M.Si. Validator : Handoyo Saputro, M.Si. Aditya Yoga Purnama, M.Sc. Drs. Tata Widiatmana E-LKPD Fisika Berbasis STEM ii Penulis : Brenda Irene Marsela
E-LKPD Fisika Berbasis STEM iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan E-LKPD Fisika Berbasis STEM Pada Materi Hukum Newton tentang Gerak ini dengan baik. E-LKPD ini disusun mengacu pada Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar untuk Sekolah Menengah Atas (SMA) dan Madrasah Aliyah (MA) Kelas X. Tak lupa penuliskan mengucapkan terima kasih kepada Drs. Widodo Budhi, M.Si, dan Puji Hariati Winingsih, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan masukan, arahan dan bimbingannya selama proses penyusunan E-LKPD, validator yang telah memvalidasi E-LKPD ini, peserta didik sebagai responden terhadap ELKPD ini, serta seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan E-LKPD ini. E-LKPD ini disusun dengan berbasis STEM. STEM merupakan pembauran dari Science, Technology, Engineering and Mathematics. Pendekatan pembelajaran STEM dapat digunakan untuk menjawab permasalahan pendidikan di Indonesia yang terintegrasi beberapa disiplin ilmu dan diharapkan peserta didik dapat memahami materi secara mandiri, menemukan konsep dan menyelesaikan masalah selama proses pembelajaran sesuai dengan petunjuk yang diberikan penulis di dalam ELKPD ini. Penulis menyadari bahwa E-LKPD ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu, kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat dibutuhkan untuk penyempurnaan E-LKPD ini. Yogyakarta, 21 Januari 2024 Penulis
E-LKPD Fisika Berbasis STEM iv DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL DEPAN ................................................................................................... i HALAMAN PERKENALAN ......................................................................................................... ii KATA PENGANTAR ................................................................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ............................................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................... vi DESKRIPSI E-LKPD ................................................................................................................... vii PETUNJUK PENGGUNAAN E-LKPD .................................................................................. viii CAPAIAN PEMBELAJARAN .................................................................................................. ix TUJUAN PEMBELAJARAN ..................................................................................................... x PETA KONSEP ............................................................................................................................. xi KEGIATAN 1 .................................................................................................................................... 1 KEGIATAN 2 .................................................................................................................................. 6 KEGIATAN 3 .................................................................................................................................. 13 KEGIATAN 4 .................................................................................................................................. 18 EVALUASI ...................................................................................................................................... 24 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................... 28 BIODATA PENULIS .................................................................................................................... 29 HALAMAN SAMPUL BELAKANG ......................................................................................... 30
E-LKPD Fisika Berbasis STEM v DAFTAR TABEL Tabel 1. Data hasil Percobaan Hukum I Newton .................................................................................. 2 Tabel 2. Data hasil Percobaan Hukum II Newton ............................................................................... 8 Tabel 3. Data hasil Percobaan Hukum III Newton .............................................................................. 14 Tabel 4. Data hasil Percobaan Gaya Gesek .......................................................................................... 19 Tabel 5. Beberapa koefisien gesek statis dan kinetik permukaan benda ....................... 23
E-LKPD Fisika Berbasis STEM vi DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Eksperimen Galileo ...................................................................................................................... 4 Gambar 2. Rangkain percobaan kegiatan 2 ..................................................................................... 7 Gambar 3. Menyelidiki pengaruh resultan gaya terhadap percepatan, dengan gambar yang diubah-ubah dengan dengan menjaga massa tetap .... 10 Gambar 4. Menyelidiki pengaruh resultan gaya terhadap percepatan, dengan gambar yang diubah-ubah dengan menjaga gaya tetap dan massa y- .................................................................................................................................................................. 11 Gambar 4. Angkat beban ............................................................................................................................... 15 Gambar 5. Buku di atas meja .................................................................................................................... 16 Gambar 6. Mendorong Meja ....................................................................................................................... 17 Gambar 7. Gaya normal arahnya tegak lurus dengan bidang sentuh ........................ 20 Gambar 8. Gaya normal arahnya sejajar dengan bidang sentuh dan melawan a- rah gerak benda ....................................................................................................................... 21
E-LKPD Fisika Berbasis STEM vii DESKRIPSI E-LKPD E-LKPD Fisika ini merupakan lembar kegiatan peserta didik dalam bentuk elektronik yang berbasis STEM. STEM merupakan penggabungan dari Sience, Technology, Engineering and Mathematics. STEM merupakan pendekatan baru dalam perkembangan dunia pendidikan yang mengintegrasikan beberapa disiplin illmu yang diharapkan mampu membuat peserta didik mudah memahami materi secara mandiri, menemukan konsep dan mampu menyelesaikan masalah selama kegiatan pembelajaran sesuai dengan arahan dari penulis di dalam E-LKPD ini. ELKPD Fisika ini membahas mengenai materi Hukum Newton tentang Gerak yang digunakan sebagai bahan ajar pembelajaran fisika khususnya untuk peserta didik kelas XI SMA/MA. E-LKPD Fisika ini memuat tentang kompetensi yang akan dicapai, petunjuk penggunaan, peta konsep, dan uraian materi. Terdapat juga penunjang lain seperti tokoh Fisika, info Fisika serta evaluasi yang berisi soal-soal untuk melatih kemampuan belajar peserta didik setelah mempelajari E-LKPD ini. E-LKPD ini menggunakan model pembelajaran Discovery Learning yang memiliki enam sintaks diantaranya pemberian stimulus, identifikasi masalah, pengumpulan data, pengolahan data, pembuktian/verivikasi, serta generalisasi yang mengintegrasikan komponen STEM pada kegiatan pembelajaran yang dilakukan.
E-LKPD Fisika Berbasis STEM viii PETUNJUK PENGGUNAAN E-LKPD 1. Bagi Guru Sebelum menggunakan E-LKPD ini, guru menjelaskan terlebih dahulu tujuan pembelajajaran tujuan pembelajaran, setelah itu guru mengarahkan peserta didik untuk mempelajari E-LKPD baik pada jam pelajaran atau di rumah secara mandiri untuk memperdalam pemahaman peserta didik mengenai materi Hukum Newton tentang Gerak. 2. Bagi Peserta Didik a. E-LKPD dapat digunakan secara mandiri atau berkelompok. b. Diharapkan untuk membaca dan memahami setiap tujuan pe- mbelajaran pada setap kegiatan yang ada dalam E-LPKPD. c. Memahami dan menganalisis setiap konsep serta contoh yang telah disajikan dalam uraian materi pada kegiatan belajar de- ngan baik. d. Mengikuti setiap kegiatan yang disajikan dalam E-LKPD ini guna mengasah kemampuan. e. Menyusun hasil diskusi serta mempresentasikannya! f. Mencatat semua kesulitan yang ditemui saat melakukan kegiat- an, kemudian tanyakan pada guru anda! g. Setelah semua kesulitan telah diketahui, diharapkan dapat me- mbuat kesimpulan terkait materi yang telah Anda pelajari.
E-LKPD Fisika Berbasis STEM ix CAPAIAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari materi Hukum Newton tentang gerakpada E-LKPD ini, peserta didik diharapkan mampu: Mengidentifikasi penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari. Mengidentifikasi penerapan Hukum III Newton dalam kehidupan sehari-hari. Mengidentifikasi jenis-jenis gaya melalui kegiatan diskusi dengan tepat. Menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem benda dan bidang miring. Mengidentifikasi penerapan Hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari.
E-LKPD Fisika Berbasis STEM x TUJUAN PEMBELAJARAN Dengan menggunakan pendekatan STEM dalam kegiatan pembelajaran pada materi Hukum Newton tentang Gerak ini diharapkan: Peserta didik mampu menganalisis dan mengaplikasikan Hukum Newton I, II dan III dalam konteks kehiudpan sehari-hari. Mampu mengidentifikasi dan menjelaskan tentang jenis-jenis gaya. Peserta didik mampu mendesain, merancang dan mengikuti semua percobaan dalam E-LKPD yang berintegrasi pada STEM. Peserta didik dituntut untuk menyelesaikan permasalahan yang disajikan di dalam E-LKPD dengan teliti dan tepat. Mampu mendorong peserta didik untuk aktif berpartisipasi dalam eksplorasi, diskusi, pemecahan masalah dan presentasi.
Dinamika Partikel E-LKPD Fisika Berbasis STEM xi Hukum I Newton Hukum II Newton Hukum III Newton Resultan Gaya Nol Resultan Gaya Tidak Nol Aksi-Reaksi Gaya Gesek Kinetis Gaya Gesek Statis Didasarkan pada Berlaku Berlaku Berlaku Mempelajari Gerak dan Faktor Penyebabnya PETA KONSEP Gaya Normal Gaya Gesek Gaya Berat Kata Kunci : Dinamika Partikel Hukum I, II, III Newton Gaya
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 1 I. Pemberian Stimulus SCIENCE (Menganalisis prinsip Hukum I Newton) 1. Perhatikan video bus yang mengerem mendadak! 2. Apakah kamu pernah mengalami hal yang sama? 3. Apa yang terjadi setelah terpental ke depan, apakah kamu jatuh atau kembali kepada keadaan semula, atau ada hal lain yang terjadi? mengidentifikasi penerapan Hukum I Newton dalam kehidupan sehari-hari. Ayo Amati! Setelah mempelajari ini, peserta didik diharapkan mampu : II. Identifikasi Masalah KEGIATAN 1 Tuliskan hipotesis atas pertanyaan di atas pada link berikut!https://bit.ly/kegiatan1aberbasisstem !
Ayo Kerjakan! E-LKPD Fisika Berbasis STEM 2 III. Pengumpulan Data ENGINEERING (Mendesain percobaan Hukum I Newton) Ayo Coba! IV. Pengolahan Data Tujuan Mengamati perilaku benda ketika dikenai gaya Alat dan Bahan Sebutkan alat dan bahan yang digunakan untuk menyelidiki kondisi benda ketika ketika diberi gaya pada benda tersebut melalui link berikut ini! https://bit.ly/kegiatan1bberbasisstem Langkah Kerja Tuliskan bagaimana prosedur percobaan yang sudah Anda lakukan pada link berikut ini! https://bit.ly/kegiatan1cberbasisstem Tuliskan data hasil percobaan pada Tabel 1 menggunakan Ms. Word, kemudian upload pada link di bawah ini! https://bit.ly/kegiatan1dberbasisstem TECHNOLOGY (Menyajikan data menggunakan Ms. Word) Tabel 1. Data Hasil Percobaan Hukum I Newton
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 3 V. Pembuktian/Verivikasi Berdasarkan konsep yang anda temui, tuliskanlah persamaan yang berlaku pada Hukum I Newton melalui link berikut! https://bit.ly/kegiatan1fberbasisstem MATHEMATICS (Menuliskan persamaan Hukum I Newton) Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, buktikan konsep yang Anda temui dengan menjawab pertanyaan di samping serta jawablah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan1eberbasisstem VI. Generalisasi Tuliskan kesimpulan : 1. Bagaimana bunyi Hukum I Newton 2.Apa saja contoh penerapan Hukum I Newton di dalam kehidupan seharihari. Jawablah pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan1gberbasisstem Mengapa benda tetap diam atau mengalami perubahan gerakan setelah adanya gaya yang diberikan?
Galileo mematahkan teori Aristoteles dengan sebuah percobaan sederhana dengan membuat sebuah lintasan lengkung licin yang digunakan untuk menggelindingkan sebuah bola. Di sisi lain, lintasan tersebut diubah-ubah kemiringannya. Setelah mengamati, Galileo menyatakan “Jika gaya gesek pada benda tersebut ditiadakan, maka benda tersebut akan terus bergerak tanpa memerlukan gaya lagi”. E-LKPD Fisika Berbasis STEM 4 Pada zaman dahulu, orang percaya bahwa alam ini bergerak dengan sendirinya. Tidak ada sesuatu pun yang menggerakaknnya. Mereka menyebutnya dengan gerak alami, Di sisi lain, untuk benda yang jelas-jelas digerakan, mereka menamakan gerak paksa. Teori yang dipelopori oleh Aristoteles ini dibuktikan oleh Galileo dan Newton mengemukakan pendapat mereka. Hukum Newton tentang Gerak Hukum I Newton Gambar 1. Eksperimen Galileo Sumber: Koswara, 2014 Pendapat Galileo kemudian dijadikan dasar oleh Isaac Newton dalam membangun teorinya tentang gerak dan gravitasi. Hukum I Newton sering disebut juga Hukum Kelembaman. Hukum I Newton berbunyi : “Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, apabila resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut nol.” Secara matematis, Hukum I Newton dirumuskan dengan dengan : ∑ = 0 (1.1) Isaac Newton (1642-1727) memformulasikan hukum-hukum Newton tentang gerak yang mendasari mekanika dalam fisika, khususnya kinematika dan dinamika. Pada kelas VII, Anda telah mempelajari hukum Newton. Berikut ini, akan dijelaskan kembali Hukum Newton tentang gerak.
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 5 Contoh Soal Ayo Pahami! Sebuah benda didorong ke kanan oleh Barrend dengan gaya sebesar F1 = 10 N dan didorong ke kiri oleh Alam sebesar F2 = 2 N. Tentukan nilai F3 agar benda bergerak dengan laju tetap. Penyelesaian: Diketahui : F1 : 10 N F2 : 2 N Ditanya : F3 : ...N ? Jawab : ΣF = 0 F1 - F2 + F3 = 0 10 - 2 + F3 = 0 F3 = -8 N Sehingga dapat disimpulkan supaya benda bergerak dengan laju tetap, benda harus diberi gaya ke kiri sebesar 8 N. Hukum I Newton , juga dikenal sebagai Hukum Inercia, tidak berlaku untuk semua kerangka acuan. Sebagai contoh, dalam konteks wahana antariksa, jika tidak ada gaya yang bekerja pada pesawat luar angkasa, pesawat tersebut akan bergerak dengan kecepatan konstan melalui ruang angkasa. Hal ini karena, setelah pengaruh gravitasi planet-planet diatasi, tidak ada lagi gesekan atau gaya lain apa pun di ruang angkasa. Oleh karena itu, pesawat luar angkasa bergerak dengan kecepatan konstan melalui ruang angkasa karena tidak ada gaya yang bekerja padanya. Hati-hati ! Tokoh Fisika Isaac Newton adalah seorang fisikawan, matematikawan, ahli astronomi, filsuf alam, alkimiawan, teolog serta ilmuwan paling berpengaruh sepanjang masa. Newton menjabarkan hukum gravitasi dan tiga hukum gerak yang mendominasi pandangan sains mengenai alam semesta selama tiga abad. Newton berhasil menunjukkan bahwa gerak benda di Bumi dan benda-benda luar angkasa lainnya diatur oleh sekumpulan hukum-hukum alam yang sama.
Tuliskan hipotesis atas pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan2aberbasisstem E-LKPD Fisika Berbasis STEM 6 I. Pemberian Stimulus SCIENCE (Menganalisis prinsip Hukum II Newton) 1. Amati video berikut ini! 2. Apakah yang terjadi jika kamu mendorong trolley dengan kuat ? 3.Bagaimana gerak dari trolley tersebut? 4.Adakah Hukum yang menjadi dasar atau landasan atas peristiwa di atas? mengidentifikasi penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan seharihari. Ayo Amati! Setelah mempelajari ini, peserta didik diharapkan mampu : II. Identifikasi Masalah KEGIATAN 2
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 7 III. Pengumpulan Data TECHNOLOGY (Merancang alat yang digunakan dalam percobaan) Ayo Coba! ENGINEERING (Mendesain percobaan Hukum II Newton) Alat dan Bahan 1. Troli 1 buah, 2.Lintasan berbahan plastik, 3.Katrol, 4.Benang yang kuat, 5.Beban dengan massa 10 gr 12 buah, 6.Penggaris, dan 7.Neraca 8.Stopwacth Langkah Kerja Tuliskan apa saja langkah kerja percobaan yang Anda gunakan pada link berikut ini! https://bit.ly/kegiatan2bberbasisstem Tujuan Menyelidiki pengaruh gaya dan massa terhadap percepatan benda. Gambar 4. Rangkain percobaan kegiatan 2 Sumber: https://bit.ly/4aAMuef Rancanglah alat percobaan seperti pada gambar di bawah ini.
Ayo Kerjakan! E-LKPD Fisika Berbasis STEM 8 IV. Pengolahan Data TECHNOLOGY (Menyajikan data menggunakan Ms. Word) Tulislah data hasil percobaan Anda seperti pada Tabel 2 kemudian unggahlah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan2cberbasisstem Tabel 2. Data Hasil Percobaan Hukum II Newton V. Pembuktian/Verivikasi Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, buktikan konsep yang Anda temui dengan menjawab pertanyaan berikut! 1. Bagaimana hubungan antara gaya dengan percepatan? 2.Bagaimana hubungan antara percepatan dengan massa? Jawablah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan2dberbasisstem MATHEMATICS (Menuliskan persamaan Hukum II Newton) Berdasarkan konsep yang Anda ketahui tuliskan secara matematis persamaan Hukum II Newton pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan2eberbasisstem
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 9 VI. Generalisasi Tuliskan kesimpulan : 1. Bagaimana bunyi Hukum II Newton 2.Sebutkan contoh penerapan Hukum II Newton dalam kehidupan sehari-hari. Jawablah pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan2fberbasisstem
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 10 Perubahan kecepatan atau sering disebut oleh orang otomotif sebagai akselerasi. Percepatan adalah suatu besaran fisis yang berperan penting dalam Hukum II Newton ini. Hukum I Newton hanya membahas benda yang tidak dikenai gaya dari luar, artinya benda tidak mengalami percepatan. Bagaimana jika suatu benda mendapat gaya dari luar atau pada benda tersebut bekerja beberapa gaya yang resultannya tidak sama dengan nol? Pada kondisi ini benda mengalami perubahan percepatan. Apa kira-kira perbedaan antara Hukum II dan Hukum I Newton? Ya betul, adanya perubahan kecepatan. Misalkan Anda mendorong sebuah kotak di atas lantai licin (gaya gesek diabaikan) dengan gaya F, ternyata dihasilkan percepatan sebesar a. Saat gaya dorong terhadap kotak Anda perbesar menjadi dua kali semula (2F), ternyata percepatan yang dihasilkan juga dua kali semula (2a). Ketika gaya dorong Anda tingkatkan menjadi tiga kali semula (3F), ternyata percepatan yang dihasilkan juga menjadi tiga kali semula (3a). Jadi, dapat disimpulkan bahwa percepatan berbanding lurus dengan besarnya resultan gaya yang bekerja pada suatu benda (a ~ f). Gambar 3. Menyelidiki pengaruh resultan gaya terhadap percepatan, dengan gaya diubah-ubah dengan menjaga massa tetap. Sumber: Dokumen Penulis Hukum II Newton
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 11 Sekarang, taruhlah sebuah kotak (dengan massa sama) di atas kotak yang tadi Anda dorong (massa kotak menjadi 2 kali semula (2m)). Ternyata dengan gaya F dihasilkan percepatan yang besarnya setengah per?cepatan semula (1/2a). Kemudian tambahkan lagi sebuah kotak (dengan massa sama) di atas kotak yang tadi Anda dorong (massa menjadi 3 kali semula). Ternyata dengan gaya F dihasilkan percepatan yang besarnya sepertiga percepatan semula (1/3a). Jadi, dapat disimpulkan bahwa percepatan berbanding terbalik dengan massa benda. Berdasarkan dua kesimpulan tersebut Newton menggabungkannya menjadi sebuah pernyataan yang dikenal dengan Hukum II Newton, yaitu : Gambar 4. Menyelidiki pengaruh resultan gaya terhadap percepatan, dengan gaya diubah-ubah dengan menjaga gaya tetap dan massa diubah-ubah. Sumber: Dokumen Penulis “Percepatan yang dihasilkan oleh resultan gaya yang bekerja pada suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya, dan berbanding terbalik dengan massa benda”. Secara matematis dituliskan sebagai berikut : = = . Keterangan : F = gaya (N) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) (1.2)
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 12 Contoh Soal Ayo Pahami! Sebuah truk dapat menghasilkan gaya sebesar 7.000 N. Jika truk tersebut dapat bergerak dengan percepatan 3,5 m/s, maka tentukan massa truk tersebut! Penyelesaian: Diketahui : a. ΣF1 : 7.000 N b. a : 3,5 m/s N Ditanya : m : ...N ? Jawab : = ∑ = ∑ = 7.000 3,5 = 2.000 kg = 2 ton Jadi, massa truk tersebut adalah 2 ton. Gaya adalah besaran vektor dan percepatan juga besaran vektor! Oleh karena itu arah dari percepatan akan sama dengan arah dari resultan gaya yang bekerja pada benda. Pertanyaan berikutnya adalah, bagaimana hubungan antara resultan gaya dengan percepatan? Apakah sebanding atau berbanding terbalik? Hasil eksperimen menunjukkan bahwa hubungan antara resultan gaya dengan percepatan adalah sebanding. Ingat ...
Tuliskan hipotesis atas pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan3aberbasisstem E-LKPD Fisika Berbasis STEM 13 I. Pemberian Stimulus SCIENCE (Menganalisis prinsip Hukum III Newton) 1. Perhatikan video ke-1 pada link berikut ini! 2. Apa yang terjadi jika seseorang mendorong air ke belakang menggunakan dayung ? Mengidentifikasi penerapan Hukum III Newton dalam kehidupan sehari-hari. Ayo Amati! Setelah mempelajari ini, peserta didik diharapkan mampu : II. Identifikasi Masalah KEGIATAN 3
ENGINEERING (Mendesain percobaan Hukum III Newton) Alat dan Bahan 1. Botol plastik kosong, 2.Air, 3.Pompa atau selang air, 4.Pengisi tebal(misalnya kapas), 5.Pisau atau gunting, 6.Cat dan dekorasi opsional 7.Landasan peluncuran 8.Tempat peluncuran Langkah Kerja Tuliskan apa saja langkah kerja percobaan yang Anda gunakan pada link berikut ini! https://bit.ly/kegiatan3bberbasisstem TECHNOLOGY (Menyajikan data menggunakan Ms. Word) Tulislah data hasil percobaan Anda seperti pada Tabel 3 kemudian unggahlah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan3Cberbasisstem Ayo Kerjakan! E-LKPD Fisika Berbasis STEM 14 III. Pengumpulan Data Ayo Coba! Tujuan Mengamati prinsip Hukum III Newton melalui roket sederhana dari bahan bekas. IV. Pengolahan Data Tabel 3. Data Hasil Percobaan Hukum III Newton
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 14 V. Pembuktian/Verivikasi Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, buktikan konsep yang Anda temui dengan menjawab pertanyaan berikut! 1. Apa yang menyebabkan roket bisa meluncur ke atas? 2.Apa yang akan terjadi jika kita mengubah jumlah air yang diisi ke dalam botol roket? Bagaimana perubahan ini memengaruhi ketinggian luncuran roket? 3.Apakah ada faktor lain yang memengaruhi tinggi luncuran roket selain jumlah air yang diisi ke dalam botol? Bagaimana kita bisa mengontrol faktorfaktor ini dalam percobaan kita? Jawablah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan3dberbasisstem MATHEMATICS (Menuliskan persamaan Hukum III Newton) Berdasarkan konsep yang Anda ketahui tuliskan secara matematis persamaan Hukum III Newton pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan3eberbasisstem VI. Generalisasi Tuliskan kesimpulan : 1. Hukum III Newton, yang menyatakan bahwa setiap aksi memiliki reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah? Mengapa demikian? 2.Bagaimana Hukum III Newton dapat diterapkan dalam situasi nyata atau teknologi modern? Jawablah pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan3fberbasisstem
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 15 Perhatikan Gambar 8! Berkerutnya muka atlet tersebut menunjukan bahwa suatu kegiatan dapat melibatkan gaya yang besar meskipun tidak ada gerak. Gaya yang dikeluarkan atlet untuk mengangkat beban ke atas menyebabkan timbulnya gaya ke bawah. Gaya ke bawah tersebut diteruskan ke lantai melaui tubuh atlet. Lantai yang mendapat gaya tekan, merespon dengan menekan ke atas dengan gaya yang sama besar. Jika lantai memberikan gaya ke atas yang lebih kecil daripada gaya yang diterimanya, maka si atlet akan terperosok melalui lantai tersebut. Jika lantai memberikan gaya yang lebih besar daripada gaya yang diterimanya, maka atlet tersebut terangkat ke udara. Gambar 8. Angkat Beban Sumber: Canva Hukum II Newton menjelaskan kepada kita mengenai pengaruh gaya terhadap percepatan benda. Lalu timbul pertanyaan, dari manakah asal gaya itu? Dalam kehidupan sehari-hari maupun eksperimen menunjukkan bahwa gaya saling berpasangan. Sebagai contoh: kita tidak bisa menarik pintu supaya terbuka tanpa adanya dorongan dari pintu kepada tangan kita. Kejadian seperti Gambar 8 diperhatikan betul oleh Newton. Newton menyatakan bahwa suatu gaya yang bekerja pada sebuah benda selalu berasal dari benda lain. Artinya, tidak ada gaya yang hanya melibatkan satu benda. Gaya yang hadir sedikitnya membutuhkan dua benda yang saling berinteraksi. Pada interaksi ini gaya-gaya selalu berpasangan. Jika A mengerjakan gaya pada B (aksi), maka B akan mengerjakan gaya pada A (reaksi). Pasangan gaya inilah yang terkenal dengan pasangan aksi reaksi yang dijelaskan dalam Hukum III Newton yang berbunyi : Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut : Hukum III Newton “Untuk setiap aksi akan ada reaksi yang besarnya sama namun berlawanan arah.” = (1.3)
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 16 Hukum I Newton adalah hukum kelembaman atau inersia Hukum II Newton adalah hukum gerak dan percepatan. Hukum III Newton adalah hukum aksi-reaksi For Your Information Ayo Temukan! Carilah contoh dari peristiwa yang sering Anda temui yang menunjukkan berlakunya hukum I, II, dan III Newton dan masing-masing lima! Contoh Soal Ayo Pahami! Sebuah buku diletakan di atas meja. Pada sistem benda tersebut akan bekerja gaya-gaya seperti pada gambar di samping ini. Tentukan pasangan gaya yang termasuk aksi- reaksi! Penyelesaian : Pasangan gaya aksi-reaksi memenuhi sifat: sama besar, berlawanan arah dan bekerja pada dua benda. Dari sifat di atas dapat ditentukan dua pasangan aksi-reaksi yaitu: W dengan Fg N dengan N’ W dan N bukan aksi-reaksi karena bekerja pada siutu benda (buku) tetapi hubungan N = W merupakan hukum I Newton yaitu ΣF = 0. Gambar 9. Buku di atas Meja Sumber: https://bit.ly/3UlyKOX
Tuliskan hipotesis atas pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan4aberbasisstem E-LKPD Fisika Berbasis STEM 17 I. Pemberian Stimulus SCIENCE (Menganalisis konsep Gaya Gesek) 1. Perhatikan gambar di samping! 2. Apakah Anda pernah mengalami hal yang sama? 3.Apa yang terjadi jika meja didorong di lantai yang kasar? Menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada sistem benda dan bidang miring. Gambar 7. Mendrong Meja Sumber: Canva Ayo Amati! Setelah mempelajari ini, peserta didik diharapkan mampu : II. Identifikasi Masalah KEGIATAN 4
Ayo Kerjakan! ENGINEERING (Mendesain percobaan Gaya Gesek) Alat dan Bahan 1. Neraca pegas 2.Permukaan lantai licin 3.Permukaan lantai kasar 4.Duah buah balok yang berbeda massa 5.Tali Langkah Kerja Tuliskan apa saja langkah kerja percobaan yang Anda gunakan pada link berikut ini! https://bit.ly/kegiatan4bberbasisstem TECHNOLOGY (Menyajikan data menggunakan Ms. Word) Tulislah data hasil percobaan Anda seperti pada Tabel 4 kemudian unggahlah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan4cberbasisstem E-LKPD Fisika Berbasis STEM 18 III. Pengumpulan Data Ayo Coba! Tujuan Melihat pengaruh massa beban dan jenis permukaan terhadap gaya gesekan. IV. Pengolahan Data Tabel 4. Data Hasil Pecobaan Gaya Gesek
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 19 V. Pembuktian/Verivikasi Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, buktikan konsep yang Anda temui dengan menjawab pertanyaan berikut! 1. Bagian manakah yang membutuhkan gaya tarik yang kebih besar saat berada di permukaan lantai yang licin atau permukaan yang kasar? 2.Apakah gaya tarik yang dikerjakan agar benda tepat bergerak sama besar untuk jenis balok yang sama? 3.Manakah yang lebih besar: gaya yang dikerjakan untuk menggerakkan benda yang diam atau gaya yang dikerjakan ketika benda mulai bergerak? Jawablah pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan4dberbasisstem MATHEMATICS (Menuliskan persamaan Gaya Gesek) Berdasarkan konsep yang Anda ketahui tuliskan secara matematis persamaan yang dipakai untuk menghitung gaya gesek pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan4eberbasisstem VI. Generalisasi Berdasarkan serangkaian kegiatan pembelajaran yang Anda ikuti, tuliskanlah kesimpulan dengan menjawab pertanyaan berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek? 2.Bagaimana gaya gesek dapat mempengaruhi gerak suatu benda? 3.Apa perbedaan antara gaya gesek statis dan gaya gesek kinetik? Jawablah pertanyaan di atas pada link berikut! https://bit.ly/kegiatan4fberbasisstem
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 20 Gambar 8. Gaya normal arahnya tegak lurus dengan bidang sentuh Sumber: (Koswara, 2023) Gaya dalam bahasa sehari-hari sering disebut tarikan atau dorongan. Namun, definisi gaya yang lebih tepat adalah sebuah interaksi antara dua benda atau antara benda dengan lingkungannya. Gaya merupakan besaran vektor. Alat yang digunakan untuk mengukur gaya adalah neraca pegas. Beberapa jenis gaya dijabarkan sebagai berikut: 1. Gaya Berat Gaya berat merupakan gaya yang ditimbulkan akibat gaya tarik gravitasi bumi pada suatu benda. Massa merupakan ukuran banyaknya materi yang dikandung oleh suatu benda. Massa (m) suatu benda selalu tetap dimanapun benda tersebut berada, satuannya kg. Hubungan berat dengan massa dituliskan sebagai berikut: Jenis-Jenis Gaya 2. Gaya Normal (N) Gaya Normal merupakan gaya yang dikerjakan oleh permukaan bidang sentuh terhadap benda yang menyentuh bidang tersebut. Kata „normal‟ memiliki arti bahwa gaya normal arahnya selalu tegak lurus (membentuk sudut 90°) dengan bidang sentuh, seperti pada gambar 8. = Ԧ (1.4) Keterangan: w = berat (N) m = massa (kg) g = percepatan gravitasi (m/s2
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 21 3. Gaya Gesek Gaya gesek merupakan gaya yang dikerjakan oleh permukaan bidang sentuh terhadap benda yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Misalkan benda bergerak ke kanan pada permukaan lantai yang kasar, maka gaya gesek yang bekerja pada benda arahnya ke kiri seperti ditunjukkan pada gambar 8. Gaya gesek dibedakan menjadi dua yaitu: a. Gaya Gesek Statis Gaya gesek statis adalah gaya gesekan antara dua benda padat yang tidak bergerak relatif satu sama lainnya atai gaya gesek yang bekerja pada benda selama benda tersebut masih diam. pada umummnya lebih besar dari . Besarnya gaya gesek statis dirumuskan sebagai berikut: Gambar 8. Gaya normal arahnya sejajar dengan bidang sentuh dan melawan arah gerak benda Sumber: (Koswara, 2014) b. Gaya Gesek Kinetik Gaya gesek kinetik adalah gaya gesek yang bekerja pada permukaanbenda yang saling bersentuhanketika benda sedang bergerak. Besarnya gaya gesek kinetis dirumuskan sebagai berikut: = N (1.5) Keterangan: = koefisien gesek statis N = gaya normal (N) = N (1.6) Keterangan: = koefisien gesek statis N = gaya normal (N)
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 22 Sebuah kotak dengan massa 8 kg diletakan di atas permukaan horizontal. Untuk membuat kotak mulai bergerak, gaya minimum yang perlu dihasilkan adalah 60 N. Jika gaya gesekan statis maksimum yang bisa dihasilkan oleh permukaan adalah 50 N, maka hitunglah koefisien gaya gesek statis antara kotak dan permukaan. Penyelesaian: Diketahui : = 50 N F = 60 N m = 8 kg Ditanya : = .......? Jawab : = 8 × 9,8 / 2= 78.4 = = 50 N 78.4 N ≈ 0.639 Jadi, koefisien gaya gesek statis antara kotak dan permukaan adalah sekitar 0.639. Tabel 5. Beberapa koefisien gesek statis dan kinetik permukaan benda Contoh Soal Ayo Pahami!
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 23 Ayo Temukan! Bagaimana pemahaman tentang gaya gesek dapat diterapkan dalam berbagai situasi sehari-hari, kemudian catatlah sebanyak-banyaknya!
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 24 A.Pilihan Ganda Pilihlah jawaban yang tepat antara a, b, c,d dan e! 1. Newton merupakan satuan untuk... a. Gaya b. Kecepatan c. Percepatan d. Tekanan e.Volume 2. Satuan Newton sama dengan... a. 1 kg m/s b. 1 kg m/s^2 c. 1 kg m/s^3 d. 1 kg m/s^4 e. 1 kg m/s^5 3. Gaya merupakan sesuatu yang dapat mengakibatkan terjadinya perubahan... a. Wujud dan bentuk b. Gerak dan bentuk c. Massa dan gerak d. Massa dan berat e. Semua jawaban benar 4. Gaya-gaya di bawah ini yang merupakan gaya tak sentuh, kecuali... a. Gaya gravitasi b. Gaya gesekan c. Gaya listrik d. Gaya magnet e. Semua jawaban benar 5. Perhatikanlah gambar di bawah ini! Peristiwa di bawah ini disebabkan oleh gaya sentuh, kecuali... a. b. c. d. EVALUASI
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 25 e. 6. Apabila resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda.... a. Yang bergerak akan mengalami percepatan b. Yang bergerak akan bergerak dengan kecepatan tetap c. Yang diam akan bergerak d. Yang bergerak akan mengalami perlambatan e. Semua jawaban benar. 7. Hukum II Newton menyatakan bahwa gaya sama dengan massa dikali... a. Kecepatan b. Berat c. Volume d. Inersia e. Percepatan 8. Gaya sebesar 60 N bekerja pada benda bermassa 2 kg di atas lantai licin, hingga benda dari diam menjadi bergerak. Berapa percepatan benda tersebut? a. 10 m/s^2 b. 20 m/s^2 c. 30 m/s^2 d. 60 m/s^2 e. 120 m/s^2 9. Perhatikan gambar di bawah ini! Berdasarkan gambar di atas jika benda mempunyai massa 2 kg percepatan yang timbul adalah.... a. 0 m/s^2 b. 100 m/s^2 c. 200 m/s^2 d. 225 m/s^2 e. 220 m/s^2 EVALUASI
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 26 10. Penerapan hukum III Newton tidak dijumpai pada peristiwa a. Orang menendang tembok b. Peluncuran roket c. Orang berlari d. Mendayung perahu e. Mobil direm 11. Apa yang dimaksud dengan gaya gesek? a. Gaya yang mendorong benda bergerak b. Gaya yang menghambat benda bergerak c. Gaya yang mengubah arah benda d. Gaya yang mengubah bentuk benda e. Gaya yang mengubah bentuk dan arah benda 12. Gaya gesek yang terjadi pada suatu benda selama benda itu diam disebut... a. Gaya gesek kinetik b. Gaya gesek statis c. Gaya gesek gravitasi d. Gaya gesek magnet e. Semua jawaban benar 13. Gaya gesek yang dimiliki ketika benda tersebut bergerak disebut... a. Gaya gesek statis b. Gaya gesek gravitasi c. Gaya gesek kinetis d. Gaya gesek magnet e. Semua jawaban benar 14. Rumus untuk menghitung gaya gesek statis adalah... a. = N b. f = μk N c. f= μ N d. f= μg N e. fs= μsN 15. Apa yang dimaksud dengan koefisien gesek kinetis(μk ) a. Koefisien yang menghambat benda bergerak b. Koefisien yang mendorong benda bergerak c. Koefisien yang mengubah arah benda d. Koefisien yang mengubah bentuk benda e. Koefisien yang mengubah percepatan bergerak EVALUASI
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 27 B. Essay Kerjakanlah soal-soal berikut! 1. Sebuah mobil dengan massa 1000 kg ditarik oleh gaya sebesar 500 N. Hitunglah percepatan mobil tersebut? 2. Sebuah benda dengan massa 2 kg memiliki percepatan sebesar 6 m/s^2. Berapakah gaya yang bekerja pada benda tersebut? 3. Seorang nelayan menarik tali dengan gaya 50 N untuk menarik perahunya ke darat. Bearapa besar gaya yang diterima oleh nelayan tersebut? 4. Sebuah kotak dengan massa 10 kg ditarik di atas permukaan horizontal dengan gaya tarik sebesar 80 N. Saat ditarik, kotak belum mulai bergerak karena gaya gesekan statis maksimum yang dialami oleh kotak adalah 70 N. Hitunglah koefisien gaya gesek statis antara kotak dan permukaan. 5. Sebuah balok bermassa 6 kg diletakkan pada suatu permukaan lantai kasar yang memiliki koefisien gesk statis dan kinetik berturut-turut 0,5 dan 0,3. Asumsikan besar percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 , a. Apabila benda didorong dengan gaya sebesar 25 N, apa yang terjadi dengan balok tersebut? Berapa percepatan balok? b. Apabila benda didorong dengan gaya sebesar 36 N, apa yang terjadi dengan balok tersebut? Berapa percepatan balok? EVALUASI Kumpulkanlah jawaban Anda pada link berikut! https://forms.gle/o2dDKdfRNVuhaM156
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 28 Koswara. (2023). Modul Ajar Hukum Newton Tentang Gerak. Bogor: SMAS Fajar Dunia Utomo, P. (2007). Fisika Interaktif Kls X IPA. Jakarta: Penerbit Ganeca Exact. Wicaksono, A. (2013). Fisika SMA/MA Kelas X. [Online]. Diakses dari https://www.slideshare.net/arif1991/05-bab-4 DAFTAR PUSTAKA
E-LKPD Fisika Berbasis STEM 29 BIODATA PENULIS Nama : Brenda Irene Marsela NIM : 2020005003 Agama : Kristen Tempat, Tanggal Lahir : Ambon, 17 September 2002 Program Studi : Pendidikan Fisika Fakultas : Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas : Universitas Sarjanawiayata Tamansiswa Email : [email protected]
Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa 2024