RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
(RPP)
SIMULASI MENGAJAR SELEKSI PENGAJAR PRAKTIK
Satuan Pendidikan : SMK Bina Dhirgantara Colomadu Karanganyar
Mata Pelajaran : Fisika
Jenjang : SMK
Topik Simulasi 6 : Fluida Dinamis
Keterangan/Deskripsi : *PYMHE HMREQ MO HER TIRIVETER TVMRWMT JPYMHE HMREQ MO HEPEQ XIORSPSKM
Alokasi Waktu : 10 menit
A. Kompetensi Inti
KI 3 (PENGETAHUAN) KI 4 (KETERAMPILAN)
Memahami, menerapkan, menganalisis dan Mengolah, menalar, menyaji, dan
mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, mencipta dalam ranah konkret dan
prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin ranah abstrak terkait dengan
tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, pengembangan dari yang
budaya, dan humaniora dengan wawasan dipelajarinya di sekolah secara
kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan mandiri serta bertindak secara
peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, efektif dan kreatif, dan mampu
serta menerapkan pengetahuan prosedural pada menggunakan metoda sesuai kaidah
bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan keilmuan
minatnya untuk memecahkan masalah
B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
Kompetensi Dasar (KD) Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
3.8 Menerapkan hukum‐hukum yang 3.8.4 Membuktikan pengaruh kecepatan gerak
fluida terhadap tekanan pada fluida dinamis
berkaitan dengan fluida statis dan Menghitung gaya angkat pada pesawat
dengan persamaan Bernoulli.
dinamis 3.8.5 Menghitung kecepatan diatas sayap pesawat
dengan hukum Bernoulli.
3.8.6 Melakukan percobaan sederhana tentang asas
Bernoulli
4.8 Melakukan percobaan sederhana 4.8.3
yang berkaitan dengan hukum‐
hukum fluida statis dan dinamis
C. TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Setelah melakukan percobaan sederhana peserta didik dapat menentukan
pengaruh kecepatan terhadap tekanan pada fluida dinamis dengan benar dan
mandiri.
2. Setelah melakukan pembelajaran dengan model problem based learning peserta
didik dapat menghitung gaya angkat pada pesawat dan kecepatan di atas sayap
pesawat dengan hukum Bernoulli dengan benar dan teliti
3. Setelah mempelajari LKPD peserta didik dapat mendemonstrasikan percobaan
sederhana tentang asas Bernoulli dengan benar dan mandiri
Kompetensi Dasar IPK Materi Indikator Butir Soal
3.8.3. Disajikan gambar
Menghitung airfoil sayap
kecepatan diatas pesawat,
sayap pesawat diketahui gaya
dengan hukum angkat yang
Bernoulli. dihasilkan, luas
penampang dan
kecepatan fluida
dibawah sayap
peserta didik
menentukan
besar kecepatan
fulida di atas
sayap.
l Soal Ranah Kunci
4. Perhatikan gambar airfoil berikut! Kognitif
C3 B
Bentuk airfoil pada gambar menghasilkan gaya
angkat sebesar 20.000 N. Luas penampang 20 m2
dan kecepatan fluida di bawah sayap 40 ms‐1.
Maka kecepatan fluida di atas sayap adalah . . . .
a. 30 ms‐1
b. 60 ms‐1
c. 90 ms‐1
d. 120 ms‐1
e. 150 ms‐1
Penilaian Pengetahuan
Pilihlah jawaban berikut ini dengan benar.
URAIAN
1. Seorang peserta didik melakukan percobaan seperti pada gambar!
Diantara kedua kardus di bawah kertas ditiup kencang, maka kertas akan akan . . . .
a. melengkung ke bawah karena diantara kardus bertekanan kecil
b. melengkung ke bawah karena diantara kardus bertekanan besar
c. melengkung ke atas karena diantara kardus bertekanan kecil
d. melengkung ke atas karena diantara kardus bertekanan besar
e. kertas terbang tidak beraturan
2. Air mengalir melalui pipa 1 menuju pipa 2 kemudian menuju pipa 3. Urutan ketinggian
permukaan dari yang paling tinggi kerendah adalah . . . . .
h1 h2 h3
1 2 3
a. h1 > h2 > h3 d. h2 > h1 > h3
b. h1 > h3 > h2 e. h3 > h1 > h2
c. h2 > h3 > h1
3. Tiap sayap sebuah pesawat terbang memiliki luas penampang 25 m2. Kelajuan udara bagian
bawah sayap adalah 50 m/s dan pada bagian atasnya 70 m/s. Jika pesawat terbang mendatar
pada kelajuan tetap, maka gaya angkat pesawat adalah . . . . N. (ρ udara = 1 kg/m3).
A. 30.000 D. 750.000
B. 45.000 E. 900.000
C. 60.000
4. Perhatikan gambar airfoil berikut!
Bentuk airfoil pada gambar menghasilkan gaya angkat sebesar 20.000 N. Luas
penampang 20 m2 dan kecepatan fluida di bawah sayap 40 ms‐1. Maka kecepatan fluida
di atas sayap adalah . . . .
a. 30 ms‐1 d. 120 m s‐1
b. 60 m s‐1 e. 150 m s‐1
c. 90 m s‐1
I. Pembelajaran Remedial dan Pengayaan
a.Remedial
Bagi peserta didik yang belum memenuhi kriteria ketuntasan minimal (KKM),
maka Pendidik bisa memberikan pembelajaran lagi terkait indikator yang
belum memenuhi KKM dan kemudian pemberian soal tambahan
b.Pengayaan
Pendidik memberikan nasihat agar tetap rendah hati, karena telah
mencapai KKM (Kriteria Ketuntasan Minimal). Pendidik memberikan
pengayaan dengan mencari informasi secara online tentang penerapan
persamaan kontinuitas dan asas Bernoulli dalam kehidupan sehari‐hari
Karanganyar, 13 Juni 2022
Guru Calon Pengajar Praktik
Maulana Kafa Intifada, S.Pd
NIP. 19881101 201101 2 014
BAHAN AJAR
Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli ditemukan oleh ilmuwan asal Jerman, yaitu Daniel Bernoulli. Dari
penemuan ini, Bernoulli berhasil menerbitkan sebuah buku berjudul Hydrodynamica pada
tahun 1738. Adapun pernyataan Hukum Bernoulli adalah jumlah dari tekanan, energi kinetik
tiap volume, dan energi potensial tiap volume di setiap titik sepanjang aliran fluida adalah
sama. Artinya, saat aliran fluida meningkat, tekanan fluida tersebut akan turun. Dengan
demikian, energi potensial yang dimiliki fluida juga akan turun. Sebaliknya, saat kecepatan
aliran fluida turun, tekanan fluida akan naik.
Syarat Fluida pada Hukum Bernoulli
Hukum ini ternyata bisa diaplikasikan untuk berbagai jenis aliran fluida asalkan memenuhi
syarat berikut ini.
1. Fluidanya tidak dapat dimampatkan (incompressible).
2. Fluidanya tidak memiliki viskositas.
3. Aliran fluidanya tetap (steady).
4. Aliran fluidanya berjenis laminar (tetap dan tidak membentuk pusaran).
5. Tidak ada hilang energi akibat gesekan antara fluida dan dinding serta turbulen.
6. Tidak ada transfer energi kalor.
Persamaan Hukum Bernoulli
Persamaan Hukum Bernoulli berkaitan dengan tekanan, kecepatan, dan perbedaan
ketinggian fluida. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.
Secara matematis, Hukum Bernoulli dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
P1 = tekanan di pipa 1 (N/m2); v1 = kecepatan fluida di pipa 1 (m/s);
P2 = tekanan di pipa 2 (N/m2); v2 = kecepatan fluida di pipa 2 (m/s);
ρ1 = massa jenis pipa 1 (kg/m3); h1 = ketinggian penampang pipa 1 dari titik acuan (m);
ρ2 = massa jenis pipa 2 (kg/m3); h2 = ketinggian penampang pipa 2 dari titik acuan (m);
g = percepatan gravitasi (m/s2).
Penerapan Hukum Bernoulli
Penerapan Hukum Bernoulli bisa dilihat pada benda‐benda berikut ini.
1. Parfum dan obat nyamuk semprot
Contoh sederhana Hukum Bernoulli terdapat pada parfum atau obat nyamuk semprot.
Saat menekan parfum parfum ke bawah, cairan bagian bawah akan bergerak dengan kelajuan
rendah. Akibatnya, tekanannya di cairan bagian bawah akan semakin tinggi. Hal itu mampu
mendorong cairan untuk bergerak ke atas melalui selang parfum yang berukuran kecil. Saat
sampai di atas selang, udara di bagian pengisap akan keluar bersamaan dengan semburan
parfum.
2. Pipa venturimeter
Pipa venturimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan aliran zat cair.
Alat ini didesain berbentuk pipa yang mengalami penyempitan diameter. Berdasarkan ada
tidaknya alat pengukur tekanan, venturimeter dibedakan menjadi dua, yaitu venturimeter
tanpa manometer dan venturimeter dengan manometer.
Manometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan udara di ruang
tertutup.Perhatikan gambar berikut.
Venturimeter yang ditampilkan pada gambar
tidak memiliki manometer. Oleh karena itu, untuk
menentukan kecepatan aliran zat cair yang masuk
penampang 1 dan 2 dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
A1 = luas penampang pipa 1 (m2);
A2 = luas penampang pipa 2 (m2); v1 = kecepatan pada penampang pipa 1 (m/s);
g = percepatan gravitasi (m/s2). v2 = kecepatan pada penampang pipa 2 (m/s);
h = beda tinggi cairan pipa kecil di atas venturimeter (m)
3. Tabung pitot
Tabung pitot adalah alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan gas di dalam pipa.
Perhatikan gambar berikut.
Secara matematis, laju aliran gas di dalam pipa dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
v = laju aliran gas (m/s);
= massa jenis gas yang mengalir (kg/m3);
’ = massa jenis cairan manometer (kg/m3);
h = selisih ketinggian antara dua kolom cairan manometer (m); serta
g = percepatan gravitasi (m/s2).
4. Gaya angkat pesawat
Bagaimana pesawat itu bisa terbang mengudara? Sementara massa pesawat sangat
besar. Pesawat bisa terbang karena adanya gaya angkat pesawat di bagian sayapnya. Syarat
pesawat bisa terbang yaitu gaya angkat pesawat harus lebih besar daripada berat pesawat itu
sendiri. Secara matematis, gaya angkat pesawat dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
v1 = kecepatan aliran udara di bawah sayap (m/s);
v2 = kecepatan aliran udara di atas sayap (m/s);
A = luas penampang sayap (m2);
ρ = massa jenis udara (kg/m3);
F1 – F2 = gaya angkat pesawat (N).
Prinsip Kerja Pesawat Terbang (Hukum Bernoulli)
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan
bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan
penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan
dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam
suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang
sama.
Penerapan Hukum Prinsip Bernoulli dalam pesawat terbang
Penampang sayap pesawat terbang memiliki bagian belakang yang lebih tajam dan
sisi bagian atasnya lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk sayap tersebut
menyebabkan kecepatan aliran udara bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah
sehingga tekanan udara di bawah sayap lebih besar daripada di atas sayap. Hal inimenyebabkan
timbulnya gaya angkat pada sayap pesawat. Agar gaya angkat yang ditimbulkan pada pesawat
semakin besar, sayap pesawat dimiringkan sebesar sudut tertentu terhadap arah aliran udara.
Perhatikanlah
(a) Ketika sayap pesawat horizontal, sayap tidak mengalami gaya angkat.
(b)Ketika sayap pesawat dimiringkan, pesawat mendapat gaya angkat sebesar F1 – F2
dengan:
F1 – F2 = gaya angkat pesawat terbang (N),
A= luas penampang sayap pesawat (m2),
v1= kecepatan udara di bagian bawah sayap (m/s),
v2= kecepatan udara di bagian atas sayap (m/s), dan
ρ = massa jenis fluida (udara).
Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang merupakan salah satu contoh Hukum Bernoulli.
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang
sedang mengangkasa .
1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi Bumi
2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat
3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara.
Pesawat bisa terbang karena ada momentum dari dorongan horizontal mesin pesawat
(Engine), kemudian dorongan engine tersebut akan menimbulkan perbedaan kecepatan aliran
udara dibawah dan diatas sayap pesawat . Kecepatan udara diatas sayap akan lebih besar dari
dibawah sayap di karenakan jarak tempuh lapisan udara yang mengalir di atas sayap lebih besar
dari pada jarak tempuh di bawah sayap, waktu tempuh lapisan udara yang melalui atas sayap
dan di bawah sayap adalah sama . Menurut hukum Bernoulli, kecepatan udara besar
menimbulkan tekanan udara yang kecil . sehingga tekanan udara di bawah sayap menjadi lebih
besar dari sayap pesawat bagian atas. Sehingga akan timbul gaya angkat (Lift) yang menjadikan
pesawat itu bisa terbang.
Gaya angkat pada sayap pesawat terbang dengan menggunakan persamaan bernoulli.
Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi
bagian yang atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan
aliran udara di bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah (v2 > v1).
Dari persamaan Bernoulli kita dapatkan :
Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa pesawat terbang dapat terangkat ke atas
jika gaya angkat pesawat lebih besar daripada berat pesawat. Jadi, apakah suatu pesawat dapat
terbang atau tidak tergantung dari berat pesawat, kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya.
Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara, dan ini berarti gaya angkat
pesawat makin besar. Demikian pula, makin besar ukuran sayap, semakin besar pula gaya
angkatnya.
Supaya pesawat dapat terangkat, gaya angkat harus lebih besar daripada berat
pesawat ( F1 ‐ F2 > mg ). jika telah berada pada ketingian tertentu dan pilot ingin
mempertahankan ketingianya ( melayang di udara), maka kelajuan pesawat harus diatur
sedemikian rupa sehingga gaya angkat sama dengan gaya berat pesawat ( F1 ‐ F2 = mg ).
LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK
Materi : Azas Bernoulli
Tujuan : Menggunakan persamaan Bernoulli dalam menyelesaikan permasalahan
kehidupan sehari‐hari setelah berdiskusi dengan demonstrasi sederhana.
Kegiatan Pembelajaran
1. Peserta didik dibagi dalam kelompok yang terdiri dari 5‐6 peserta didik.
2. Peserta didik menerima dan mempelajari LKPD.
3. Setiap kelompok melakukan percobaan.
4. Peserta didik dalam kelompok berdiskusi menyelesaikan soal diskusi.
5. Perwakilan kelompok mempresentasikan hasil diskusi di depan kelas.
Pertanyaan Pendahuluan
Bagaimana pesawat terbang dapat terbang mengudara?
Percobaan 1
1. Alat dan Bahan:
a. Beberapa lembar kertas tipis
b. 2 kardus pengganjal dengan ketebalan sama
2. Langkah Kerja
Percobaan 1
Letakkan lembaran kertas utuh di atas dua kardus pengganjal yang terpisah dalam jarak
sekitar 20 cm. Kemudian tiuplah bawah kertas(lorong)
Kertas Kardus
Apa yang terjadi pada kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Bagaimana kecepatan fluida(udara/angin) di bawah kertas, jika dibandingkan di atas kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Bagaimana tekanan fluida(udara/angin) di bawah kertas, jika dibandingkan di atas kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Percobaan 2
Peganglah ujung potongan lembar kertas seperti
pada gambar, kemudian tiuplah bagian atas kertas!
Apa yang terjadi pada kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Bagaimana kecepatan fluida(udara/angin) di bawah kertas, jika dibandingkan di atas kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Bagaimana tekanan fluida(udara/angin) di bawah kertas, jika dibandingkan di atas kertas?
Jawab :............................................................................................................................................
Diskusi
1. Bagaimana kesimpulanmu dari dua percobaan tersebut?
Jawab :
2. Gambarkan aliran udara pada airfoil(potongan sayap pesawat) yang bergerak dengan
kecepatan tetap, lengkapi keterangan berikut!
Kecepatan fluida atas______________________
Kecepatan fluida bawah____________________
Karena__________________________________
Tekanan fluida atas________________________
Tekanan fluida bawah______________________
Menyebabkan____________________________
Kecepatan fluida atas______________________
Kecepatan fluida bawah____________________
Karena_________________________________
Tekanan fluida atas_______________________
Tekanan fluida bawah_____________________
Menyebabkan___________________________
Kecepatan fluida atas______________________
Kecepatan fluida bawah____________________
Karena__________________________________
Tekanan fluida atas________________________
Tekanan fluida bawah______________________
Menyebabkan____________________________
3. Bagaimana bunyi azas Bernoulli?
Jawab :_______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Tuliskan persamaan dari azas Bernoulli pada penerapan gaya angkat pesawat terbang!
Jawab :_______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
4. Bagaimana prinsip pesawat terbang dapat terbang di angkasa berdasarkan azas Bernoulli?
Jawab :_______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Soal Latihan!
Tiap sayap sebuah pesawat terbang memiliki luas penampang 25 m2. Kelajuan udara bagian bawah sayap
adalah 40 m/s dan bagian atasnya 70 m/s. Hitunglah gaya angkat yang dialami pesawat(ρ udara = 1 kg/m3).
Perhatikan gambar berikut.
Agar mobil dapat melaju cepat dan stabil (tidak terangkat), jelaskan syaratnya . . . .
PA
VA
PB
V B