Skenario Pembelajaran [PDF]

Citation preview

SKENARIO PEMBELAJARAN KETERAMPILAN BERTANYA DASAR



Satuan Pendidikan



: SMA



Mata Pelajaran



: Fisika



Kelas/Semester



: XI/Satu



Pokok Bahasan



: Momentum, Impuls, dan Tumbukan



Sub Pokok Bahasan



: Momentum dan Impuls



Alokasi Waktu



: 30 menit



Guru memasuki ruangan kelas. Guru



: Selamat pagi, Anak-anak.



Siswa



: Selamat pagi, Bu.



Guru



: Bagaimana kabar kalian hari ini?



Siswa



: Baik, Bu.



Guru



: Baik. Anak-anak, mari kita awali pertemuan hari ini dengan berdoa terlebih dahulu. Ibu akan pimpin langsung doanya. Berdoa menurut agama dan kepercayaan masing-masing, dipersilahkan.



Guru dan siswa berdoa. Guru



: Doa selesai. Baik anak-anak, sebelum pelajaran dimulai Ibu akan mengabsen



kehadiran kalian terlebih dahulu. Adakah teman kalian yang tidak hadir hari ini? Siswa



: Tidak, Bu.



Guru



: Bagus. Kalian memang siswa-siswa Ibu yang rajin. Kalau begitu, sekarang mari kita lanjutkan ke materi pembelajaran yang akan kita bahas hari ini. Sebelumnya kita telah membahas mengenai konsep gaya, massa, dan kecepatan. Pada hari ini kita akan membahas materi mengenai momentum dan impuls yang memilliki kaitan dengan konsep-konsep tersebut. Karena, Ibu amati pada pertemuan sebelumnya kalian sudah memahami dengan baik mengenai konsepkonsep tersebut maka hari ini Ibu tidak membahas konsep tersebut kembali, melainkan langsung membahas penerapannya dalam konsep momentum dan impuls.



Guru



: Nah, yang pertama kita akan membahas konsep momentum. Sebelumnya, Ibu ingin bertanya, adakah diantara kalian yang pernah bermain sepak bola?



1



Bayu dan Dwi mengacungkan tangan. Bayu,Dwi : Saya, Bu. Guru



: Nah, diantara kalian siapa yang pernah menjadi penjaga gawang?



Dwi



: Saya, Bu.



Guru



: Nah, misalkan Dwi menjadi penjaga gawang dan Bayu sebagai penendang bola, saat Bayu menendang bola dengan keras dan saat Bayu menendang bola dengan pelan, manakah yang lebih sulit dihentikan?



Dwi



: Yang sulit saya hentikan, ketika Bayu menendang bola dengan keras, Bu.



Guru



: Adakah diantara kalian yang bisa memberikan pendapat mengenai hal tersebut?



Siti, Rumni, dan Laila mengacungkan tangan. Guru



: Iya, Siti.



Siti



: Menurut saya, hal tersebut hanya pengaruhi oleh perbedaan kecepatan, Bu. Karena massa bola tetap, Bu. Ketika Bayu menendang bola lebih keras maka kecepatan bola tersebut lebih besar daripada saat Bayu menendang bola lebih pelan, Bu.



Guru



: Tepat sekali, Siti. Seperti pendapat Siti, bahwa pada kasus tadi yang mempengaruhi hanya perbedaan kecepatan karena massa bola adalah tetap. Selajutnya, Ibu akan memberikan kasus lain. Misalkan, terdapat dua buah kendaraan, yaitu truk dan sepeda motor yang bergerak dengan kecepatan yang sama, manakah yang lebih sulit dihentikan? Adakah yang bisa memberikan pendapat?



Rumni, Jati, dan Ari mengacungkan tangan. Guru



: Iya, Rumni.



Rumni



: Yang lebih sulit dihentikan adalah truk, Bu. Karena massa truk jauh lebih besar dibandingkan dengan massa sepeda motor, Bu.



Guru



: Iya, pendapat yang bagus dari Rumni. Dari kedua contoh tersebut memberikan penjelasan bagi kita mengenai momentum yang akan kita bahas. Nah, yakni sebuah benda bermassa m yang bergerak degan kecepatan v memiliki momentum linear p. Untuk selanjutnya momentum linear dapat kita sebut dengan momentum saja. Nah, dari apa yang kita bahas, adakah yang dapat memberikan pendapat mengenai pengaruh massa dan kecepatan benda terhadap besarnya momentum yang dimiliki benda tersebut?



2



Jati, Rumni, dan Ari mengacungkan tangan. Guru



: Iya, Jati.



Jati



: Dari dua contoh yang Ibu berikan tadi, dapat saya simpulkan bahwa momentum suatu benda dipengaruhi oleh massa dan kecepatan benda tersebut. Dimana, semakin besar massa dan semakin besar kecepatan benda maka momentum benda tersebut akan semakin besar, Bu.



Guru



: Iya, tepat sekali pendapat dari Jati.



Guru menuliskan persamaan di papan tulis. Guru



: Sesuai pendapat yang diberikan oleh Jati, bahwa 𝒑 = 𝑚 𝒗. Keterangan: 𝑚= massa benda (kg) 𝒗= kecepatan benda (m/s) Dillihat dari persamaan, maka momentum adalah besaran vektor, hal ini karena momentum merupakan perkalian vektor kecepatan 𝒗 dengan massa benda m. Satuan momentum adalah kg.m/s, dan momentum memiliki dimensi 𝑀𝐿𝑇 −1 . Karena massa benda selalu positif, maka arah momentum selalu sama dengan arah kecepatannya.



Guru



: Seperti contoh truk yang Ibu berikan sebelumnya, ternyata momentum merupakan besaran dinamik yang lebih banyak memberikan informasi ketimbang kecepatan itu sendiri. Selanjutnya, kita akan menggunakan hukum kedua Newton tentang gerak untuk melihat kaitan antara momentum sebuah benda dengan resultan gaya yang bekerja pada benda itu. Sebelumnya, apakah ada yang masih ingat dengan bunyi dan persamaan hukum kedua Newton?



Laila, Rumni, dan Jati mengacungkan tangan. Guru



: Iya, Laila.



Laila



: Bunyi hukum kedua Newton adalah percepatan suatu benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massa benda tersebut, Bu. Persamaannya adalah 𝒂 =



Guru



Σ𝑭 𝑚



.



: Tepat sekali apa yang dikatakan oleh Laila, ingatan Laila memang sangat bagus. Persamaan hukum kedua Newton juga dapat kita tuliskan Σ𝑭 = 𝑚 𝒂.



3



Guru menuliskan persamaan Hk. II Newton di papan. Guru



:Dari persamaan yang Ibu tuliskan, dapat disederhanakan. Sebelum menyederhanakan persamaan tersebut Ibu ingin bertanya, apakah ada yang masih ingat dengan definisi percepatan?



Ayu Putri, Prista, dan Jati mengacungkan tangan. Guru



: Iya, Ayu Putri.



Ayu Putri : Percepatan benda adalah perubahan kecepatan benda tiap satu satuan waktu, Bu. Guru



: Iya, tepat sekali Ayu Putri.



Guru menuliskan persamaan di papan. Guru



: Nah, seperti yang dikatakan teman kalian, maka persamaan ini dapat diubah ∆𝑣



menjadi Σ𝐹 = 𝑚 ∆𝑡 . Seperti yang Ibu jelaskan tadi bahwa 𝒑 = 𝑚 𝒗, sehingga persamaan tersebut dapat diubah menjadi Σ𝐹 =



∆𝑝 ∆𝑡



. Jadi, hukum kedua Newton



dapat diungkapkan sebagai resultan gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut tiap satu satuan waktu. Atau perubahan momentum dapat diungkapkan sebagai resultan gaya pada setiap perubahan waktu tertentu ∆𝒑 = Σ𝑭 ∆𝑡. Guru menuliskan persamaan di papan. Guru



: Anak-anak, perlu kalian ketahui bahwa perubahan dari momentum tiap satu satuan waktu disebut sebagai impuls ∆𝒑 = 𝑰. Sehingga, persamaan akan menjadi 𝑰 = Σ𝑭 ∆𝑡. Keterangan: 𝑰= besar impuls (𝑁𝑠) Σ𝑭= gaya yang bekerja pada benda (N) ∆𝑡= selang waktu (s)



Guru



: Nah, karena tadi kita telah membahas mengenai impuls dan momentum, sekarang kita akan menganalisis bagaimana besar momentum pada dua buah benda yang bertumbukan. Disini Ibu mempunyai simulasi mengenai hal tersebut, mohon perhatiannya ya anak-anak.



Guru menampilkan simulasi. Guru



: Dari simulasi yang ibu berikan jika kita measumsikan bahwa tumbukan terjadi terjadi lenting sempurna dan analisis berdasarkan hukum ketiga Newton adakah diantara kalian yang dapat memberikan pendapat menganai hal tersebut? 4



Sri



: Yang dapat saya perhatikan bahwa tumbukan tersebut memenuhi hukum ketiga Newton Bu, kedua bola akan saling menekan dengan gaya sebesar 𝑭 yang sama besar namun arahnya berlawanan. Akibat adanya gaya aksi dan reaksi dalam selang waktu ∆𝑡 tersebut, kedua bola akan saling melepaskan diri dengan kecepatan masing-masing sebesar 𝑣1 ′ dan 𝑣2 ′



Guru



: Ya pengamatan serta pemahaman yang bagus dari Sri, bahwa perlu kalian ketahui anak-anak, dari simulasi yang Ibu berikan tadi terlihat bahwa tumbukan tersebut memenuhi hukum ketiga Newton mengenai gaya aksi-reaksi yang dimana jika kita analisis pristiwa tumbukan tersebut maka persamaannya dapat ditulis sebagai berikut: 𝑭𝒂𝒌𝒔𝒊 = −𝑭𝒓𝒆𝒂𝒌𝒔𝒊 𝑭𝟏 = −𝑭𝟐 Nah karena tadi sudah kita ketahui bahwa Impuls yang terjadi pada selang waktu tertentu ∆𝑡 adalah 𝑭𝟏 ∆𝑡 = −𝑭𝟐 ∆𝑡 dan 𝑰 = 𝑭∆𝑡 = ∆𝒑 sehingga persamaan dapat kita tuliskan sebagai berikut: ∆𝑝1 = ∆𝑝2 𝑚1 𝑣1 − 𝑚1 𝑣1′ = −(𝑚2 𝑣2 − 𝑚2 𝑣2′ ) 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2′ = 𝑚1 𝑣1′ + 𝑚2 𝑣2 𝑝1 + 𝑝2 = 𝑝1 ′ + 𝑝2 ′ Atau jumlah momentumm awal = jumlah momentum akhir, nah perlu kalian ingat anak-anak bahwa persamaan yang Ibu tuliskan ini dinamakan hukum kekelalan momentum yang menyatakan jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan. Dan perlu kalian ingat anak-anak bahwa hukum kekekalan momentum ini berlaku pada setiap jenis tumbukan. Karena kalian telah megetaui persamaan dari hukum kekekalan momentum, maka sekarang Ibu akan megajak kalian untuk menganalisis hukum kekekalan energi kinetik. dalam beberapa jenis tumbukan. Untuk itu maka Ibu akan kembali menampilkan simulasi untuk membantu pemahaman kalian, nah mohon diperhatikan ya anak-anak.



Guru menampilkan simulasi. Guru



: Dari simulasi yang Ibu tampilkan adakah diantara kalian yang dapat memberikan pendapat mengenai bagaimana pristiwa tumbukan yang terjadi 5



serta gambaran mengenai pemikiran kalian apakah pada proses tumbukan tersebut berlaku hukum kekekalan energi kinetik? Siswa berfikir sejenak Yuput



: Dari simulasi yang Ibu tampilkan saya perhatikan bahwa saat dua bola tersebut bertumbukan terjadi lengting secara sempuna Bu, oleh karena itu pada pada saat terjadinya tumbukan tidak ada energi yang hilang Bu, sehingga berlaku hukum kekekalan energi kinetik.



Guru



: Iya terpat sekali pendapat dari Yuput bahwa peristiwa tumbukan pada simulasi yang Ibu berikan tadi merupakan, peristiwa tumbukan lenting sempurna yang dimana pada peristiwa ini tentunya berlaku hukum kekekalam momentum dan hukum kekekalan energi kinetik yang dimana jika persamaannya ibu jabarkan adalah sebagai berikut: Hukum kekekalan momentum 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2′ = 𝑚1 𝑣1′ + 𝑚2 𝑣2 Hukum kekelalan energi kinetik 𝐸𝑘1 + 𝐸𝑘2 = 𝐸𝑘1′ + 𝐸𝑘2 ′ 1 1 1 1 𝑚1 𝑣12 + 𝑚2 𝑣22 = 𝑚(𝑣1′ )2 + 𝑚2 (𝑣2′ )2 2 2 2 2 𝑚1 ((𝑣1 )2 − (𝑣1 ′)2 ) = 𝑚2 ((𝑣2 ′)2 − (𝑣2 )2 ) 𝑚1 (𝑣1 + 𝑣1′ )(𝑣1 − 𝑣1′ ) = 𝑚2 (𝑣2′ + 𝑣2 )(𝑣2′ + 𝑣2 )(𝑣2′ − 𝑣2 ) Nah jika pada sebuah tumbukan kita sumsikan massa 𝑚1 = 𝑚2 maka persamaan ini dapat kita sederhanakan menjadi 𝑣1 + 𝑣1′ = 𝑣2′ + 𝑣2 𝑣1 − 𝑣2 = 𝑣2′ − 𝑣1′ −(𝑣2 − 𝑣1 ) = 𝑣2′ − 𝑣1 ′ Nah perlu diingat anak-anak bawha persamaan yang Ibu tuliskan menunjukan bahwa pada tumbukan lenting sempurna kecepatan relatif benda sebelum dan sesudah tumbukan besarnya tetap tetapi arahnya berlawanan. Nah selanjutnya kita akan menganalisis mengenai jenis tumbukan yang berbeda yaitu tumbukan tidak lenting sama sekali? Untuk itu maka Ibu akan menampilkan kembali simulasi tadi namun pada kasus ini Ibu akan mengubah nilai elastisitas boal menjadi nol.



6



Guru menampilkan simulasi. Guru



: Dari simulasi yang Ibu tampilkan apakah ada yang dapat memberikan pendapat apakah pada kasus tumbukan tidak lenting sama sekali berlaku hukum kekealan energi kinetik?



Siswa berfikir sejenak Sandewi : dari simulasi yang Ibu tampilkan ini berbeda dengan simulasi yang Ibu tampikan sebelumnya dimana pada simulasi kasus tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik Bu, hal ini dikarenakan adanya energi kinetik yang dilang saat terjadi tumbukan Bu. Guru



: Iya pendapat yang tepat sekali dari Sandewi bahwa pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik, karena selama terjadi proses tumbukan energi kinetik berkurang. Pada tumbukan jenis ini, kecepatan benda-benda sesudah tumbukan adalah sama besar atau benda akan saling melekat. Sehingga matematis persamaan hukum kekekalan momentumnya dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2′ = 𝑚1 𝑣1′ + 𝑚2 𝑣2 Karena nilai 𝑣1′ = 𝑣2′ = 𝑣 ′ maka persamaan ini dapat dituliskan sebagai berikut: 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2′ = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑣 ′ Nah mungkin bisa dicermati persamaan yang Ibu tuliskan bahwa inilah persamaan hukum kekekalam momentum dari tumbukan tidak lenting sama sekali, untuk aplikasinya persamaan ini sering digunakan untuk analisis pada ayunan balistik yang ada di laboratorium. Selanjutnya Ibu akan memeberikan kasus terakhir dari jenis-jenis tumbukan yaitu tumbukan lenting sebagian anakanak kembali perhatiannya pada simulasi, nah sekarang Ibu akan mengubah elastisitas bola menjadi setengah lebih besar.



Guru menampilkan simulasi. Guru



: dari simulasi yang Ibu berikan ini adakah diantara kalian yang dapat memeberikan pendapat apakah pada tumbukan lenting sebagian berlaku hukum kekekalan energi kinetik?



Prista



: menurut saya pada tumbukan lenting sebagian sama seperti tumbukan tidak lenting sama sekali dimana sama-sama tidak berlaku hukum kekekalan momentum karena pada kasus ini energi kinetik berkurang pada saat terjadi



7



tumbukan oleh karena itu pada tumbukan lenting sebagian hanya berlaku hukum kekekalam momentum saja Bu. Guru



: Iya tepat sekali pendapat dari Prista bahwa pada tumbukan lenting sebagian juga tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik karena saat mengalami tumbukan ada energi kinetik yang hilang, sehingga hukum kekekalan energi kinetik hanya berlaku pada tumbukan lenting sempurna serhingga. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali maupun lenting sebagian kita ketahui bahwa terjadinya pengurangan kecepatan relatif setelah tumbukan, faktor terntentu tersebut sering disebut sebagi koefisien restitus. Yang dirumuskan (𝑣2′ − 𝑣1′ ) 𝑒= (𝑣2 − 𝑣1 ) Yang nilai dari koefisien ini berkisar dari 0 sampai 1 dimana 𝑒 = 1 untuk lenting sempurna dan (0 < 𝑒 < 1) untuk tumbukan lenting sebagian dan 𝑒 = 0 untuk tumbukan tidak lenting sama sekali. Nah Ibu rasa sudah cukup pembahasan hari ini mengenai konsep Momentum dan Impuls, mengingat waktu sudah hampir habis, maka kita akan mengakhiri pertemuan hari ini. Sebelumnya apakah ada diantara kalian yang ingin bertanya terkait apa yang kita bahas hari ini?



Siswa



: Tidak Bu,



Guru



: Bagus, berarti kalian sudah paham mengenai apa yang telah kita pelajari tadi, nah sebelum pelajaran kita akhiri, Ibu ingin salah satu diantara kalian memeberikan kesimpulan terkait apa yang telah kita pelajari hari ini



Ari



: Saya Bu,



Guru



: Iya Ari



Ari



: yang dapat saya simpulkan dari pertemuan hari ini adalah bahwa Setiap benda yang bergerak dengan kecepata tertentu dipastikan memiliki momentum. Momentum yang dimiliki oleh suatu benda adalah hasil kali antara massa dan kecepatan benda pada saat tertentu. Gaya yang diperlukan untuk membuat suatu benda bergerak di sebut impuls. Impuls juga sama dengan perubahan momentum. Dalam kehidupan terdapat 3 jenis tumbukan yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan tidak lenting sama sekali dan tumbukan lenting sebagian.



Guru



: Iya kesimpulan yang bagus dari Ari, nah apakah kalian setuju dengan apa yang disimpulkan oleh Ari?



8



Semua siswa menjawab. Siswa



: Setuju, Bu.



Guru



: Bagus. Nah, karena waktu sudah habis, mari kita akhiri pertemuan hari ini. Sebelum kita mengakhirinya, kita berdoa terlebih dahulu. Berdoa, menurut agama dan kepercayaan masing-masing dipersilahkan.



Siswa berdoa. Guru



: Doa selesai. Selamat pagi, anak-anak.



Siswa



: Selamat pagi, Bu.



Selesai.



Singaraja, Mei 2017 Pengajar,



Putu Armynda Ary Pratiwi NIM 1413021009



9