X Mipa 8 - Fisika [PDF]

Citation preview

Lembar Kerja Siswa (LKS) 4 Pokok Bahasan



: Analisis Vektor untuk Gerak Parabola dan Gerak Melingkar Sub Pokok Bahasan : Gerak Parabola (kecepatan dan posisi pada waktu tertentu) Kelas/Semester : X/1 Waktu : 2 JP (2 x 45 menit) Model Pembelajaran: Pembelajaran Berbasis Masalah Online Hari/Tanggal Nama Kelompok Anggota



: Senin,15 November 2021 : : 1) Ayu Yuliana Dewi (01) 2) Desak Made Cinthya Putri Sena (03) 3) Desak Putu Citra Krisna Santi (05) 4) Kadek Bunga Suri Cahyani (13)



5) Ni Made Hawya Radina Putri (25) KOMPETENSI DASAR 3.1 Menganalisis gerak lurus, gerak melingkar dan gerak parabola dengan menggunakan vektor 4.4 Mengolah dan menyajikan data hasil percobaan untuk menyelidiki karakteristik gerak parabola TUJUAN PERCOBAAN 1) Melalui diskusi, siswa mampu merumuskan permasalahan gerak parabola tak terstruktur menjadi masalah yang operasional. 2) Setelah mendiskusikan permasalahan gerak parabola, peserta didik dapat memutuskan dan melaksanakan percobaan gerak parabola dengan simulasi program PhET. 3) Berdasarkan data hasil percobaan simulasi PhET dan diskusi, peserta didik dapat menganalisis secara induktif persamaan gerak parabola untuk menyelesaikan permasalahan fisika dalam kehidupan sehari-hari. 4) Setelah melakukan percobaan menggunakan media PhET dan diskusi, peserta didik dapat menganalisis secara induktif persamaan gerak jatuh bebas untuk menyelesaikan permasalahan fisika dalam kehidupan sehari-hari. 5) Melalui kegiatan diskusi, siswa dapat memberikan argumentasi hasil-hasil percobaan secara simulasi.



1



6) Melalui kegiatan diskusi, peserta didik dapat menganalisis secara deduktif hubungan antara waktu max untuk mencapati titik tertinggi. 7) Melalui kegiatan diskusi, peserta didik dapat menganalisis secara dedukktif hubungan antara waktu max untuk mencapati titik tertinggi. 8) Melalui kegiatan diskusi, siswa dapat memberikan argumentasi jangkauan terjauh yang dicapai benda yang bergerak parabola..



Permasalahan Tak Terstruktur terkait Gerak Vertikal ke Atas A. Masalah Tak Terstruktur Pernakah anda menonton pertandingan sepak bola? walaupun hanya melalui Televisi. Gerakan bola yang ditendang oleh para pemain sepak bola kadang berbentuk melengkung. Mengapa bola bergerak dengan cara demikian ? Dalam suatu permainan sepakbola, pemain A menendang bola dengan kecepatan awal 20 m/s dan sudut elevasi 30°. Di tempat yang sama Pemain B menendang bola dengan kecepatan 20 m/s dan sudut elevasi 45°. Kemudian, di tempat yang sama Pemain C menendang bola dengan kecepatan 20 m/s dan sudut elevasi 60°. Cobalah analisis bagaimana jarak yang ditempuh bola sama? (Abaikan hambatan udara). Ketika menyentuh tanah, apakah sudut elevasinya berubah atau tidak? Jika tendangan bola dengan sudut elevasi 45 sama untuk semua pemain, namun kecepatan awal berbeda misalnya pemain A, B, C; kecepatan awalnya masing-masing 5 m/s, 10 m/s, dan 15 m/s. Perhatikan Gambar 2.1.6 di bawah ini untuk menjawab permasalahan tersebut.



Gambar 2.1.6. Pemain sepak bola menendang bola dengan kecepatan sama, namun dengan sudut elevasi berbeda 2



B. Analisis Masalah tak terstruktur Apa yang diketahui dari masalah : Diketahui dalam permainan sepak bola terdapat 3 pemain sepak bola, sebutsaja nama pemainnya, pemain A, B dan C. Dalam permainan tersebut, ditempat yang sama: - Pemain A menendang bola dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevasi 30° - Pemain B menendang bola dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevsi 45° - Pemain C menendang bola dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevasi 60° Apa yang ingin diketahui dari masalah: Apa saja hal yang mempengaruhi sebuah benda sehingga dapat bergerak secara parabola? Mengapa gerakan bola saat di tendang termasuk gerak parabola? Dan bagaimana cara kita agar bisa menentukan seberapa tinggi bola bisa melambung dan seberapa jauh jarak yang bisa di tempuh saat boladi tendang.



Apa yang harus dicari dari masalah: Apakah jarak yang ditempuh bola yang ditendang oleh pemain A, B, C sama? Apakah sudut elevasi saat bola yang di tendang oleh pemain a, b, dan c saat menyentuh tanah berubah atau tidak?



C. Rumusan Masalah



Terdapat 3 pemain sepak bola ditempat yang sama, para pemain tersebut menendang bola dengan kecepatan yang sama yaitu 20m/s namun dengan sudut elevasi yang berbeda beda. Setelah kami melakukan percobaan menggunakan aplikasi phet dan berbagai pemahaman terhadapt materi. pada, - Pemain A dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevasi 30° menghasilkan titik terjauh 35,31 m - Pemain B dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevasi 45° mengasilkan titik terjauh 40,77 m - Pemain C dengan kecepatan 20m/s dan sudut elevasi 60° menghasilkan titik terjauh 35,31 m Setela melakukan percobaan ternyata jarak yang di tempuh oleh bola yang di tendang pemain a dan c sama. Hal ini di karenakan adanya keistimewaan ya itu saat bola di tendang dengan kecepatan sama dengan sudut elevasi 30° dan 60° memiliki jarak yang di tempuh sama. Hal ini tidak berlaku untuk sudut 45° sehingga untuk sudut 45° jarak yang di tempuh berbeda. Lalu saat bola menyentuh tanah sudut elevasi tidak akan berubah dari sudut elevasi saat bola



3



di tendang karena bentuk parabola jika di tarik dari titik tertinggi ke permukaan tanah bagian kanan dan kirinya simetris. Sehingga, dengan percobaan tersebut dapat ditentukan bahwa sudut elevasi mempengaruhi jarak dari bola yang dituju. Setelah kami melakukan percobaan, kami mendapatkan hubungan bahwa saatkecepatan awalnya sama, namun memiliki sudut elevasi yang berbeda, semakin besar sudut elevasi, maka semakin jauh jerak yang ditempuh oleh benda. Dan ini hanya berlaku sampai sudut 45° karena saat sudut melebihi angka 45°, maka saat semakin besar sudut elevasinya, maka semakin kecil/dekat jarak yang ditempul oleh benda/bola. Lalu bagaimana dengan jarak yang ditempuh, titik tertinggi dan waktu tempuh bola saat sudut elevasi sama yaitu 45° tetapi memiliki kecepatan awalyang berbeda? Dengan kecepatan awal yang berbeda meski sudut elevasinya sama titik tertinggi yang di peroleh saat benda bergerak parabola akan semakin tinggi seiring kecepatan bertambah. Begitu pula dengan jarak yang di tempuh dan waktu tempuhnya akan semakin besar saat kecepatan bertambah.Dari hal ini kita memperoleh bahwa semakin besar kecepatan bertambah maka semakin tinggi titik tertinggi nya, semakin jauh jarak yang di tempuh, dan semakin lama juga waktu tempuhnya.



4



D. Rancangan pemecahan masalah dengan menggunakan program simulasi PhET Untuk memecahkan dan menganalisis permasalahan di atas, marilah kita lakukan percobaan dengan menggunakan program simulasi PhET. Alat dan Bahan Percobaan



a. Laptop yang telah terinstall Program Simulasi PhET b. Program Word c. Program Excle atau bisa Kalkulator



5



1) Buka alamat https://phet.colorado.edu/sims/html/projectile-motion/latest/projectilemotion_en.html



2) Tekan tombol RUN NOW, Tunggu sampai muncul maka aka nada tampilan seperti berikut.



Metode pelaksanaan 3) Pilih Lab, maka akan muncul tampilan seperti berikut. Alat pencatat waktu dan ketinggian



Pengaturan memperbesar atau memperkecil ukuran pelontar termasuk



Pengatur kecepatann



6



Reset



Play



Percobaan 1 Simulasi percobaan pertama, dengan tujuan menyelidiki pengaruh sudut elevasi terhadap ketinggian dan jarak maksimum yang ditempuh benda: Metode 1. Atur kecepatan awal peluru pada 20 m/s dan elevasi meriam sebesar 30o. pelaksanaan



2. Cek pada bagian kanan tetapkan massa bola Cannon 1 kg 3. Kita Lontarkan peluru dg menekan play, setelah dilontarkan peluru bergerak ke atas, pada saat mencapai titik tertinggi peluru bergerak ke bawah sampai jatuh di tanah., Cermati Tampilan berikut ini



4. Klik tombol merah untuk melepaskan peluru dari meriam dan amati gerak lintasan peluru. 5. Dengan menggunakan tombol menu “Time, Range and Height”, klik dan geser menu tersebut dan letakkan pada titik tertinggi dan jarak terjauh pada lintasan, akan muncul data waktu saat bola melintasi titik tersebut, serta ketinggian dan jarak terjauh benda



7



6. Ulangi percobaan simulasi ini mulai Langkah ke 1 dan seterusnya, dengan mengatur sudut elevasi 450, 600, 350, 500, dan 650. 7. Catat Data Percobaan pada Tabel 1 yang telah disediakan.



Percobaan 2 Pada simulasi percobaan kedua, dengan tujuan menyelidiki pengaruh kecepatan awal terhadap ketinggian dan jarak maksimum yang ditempuh benda: Metode 1) Reset kembali simulasi dengan menekan tombol reload. Turunkan pelaksanaa ketinggian Meriam sehingga menjadi nol. n



2) Atur kecepatan awal peluru pada 5 m/s dan elevasi meriam sebesar 45o.



3) Klik tombol merah untuk melepaskan peluru dari meriam dan amati gerak lintasan peluru. 4) Dengan menggunakan tombol menu “Time, Range and Height”, klik dan geser menu tersebut dan letakkan pada titik tertinggi dan jarak



8



terjauh pada lintasan, akan muncul data waktu saat bola melintasi titik tersebut, serta ketinggian dan jarak terjauh benda.



5) Ulangi langkah 1 – 4 percobaan dengan mengubah kecepatan awal peluru meriam, dengan kecepatan 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s, 25 m/s, dan 30 m/s. 6) Catat Data Percobaan pada Tabel 2 yang telah disediakan



E. Hasil Pengamatan E1. Hasil Pengamatan Percobaan 1 Tabel 1 Hasil Pengamatan Simulasi Percobaan 1 Kecepatan awal : 20 m/s



No



Sudut elvasi



1 2 3 4 5 6



300 450 600 350 500 650



Ketinggian maksimum (m)



Jarak Maksimum (m)



Waktu Tempuh (s)



5,1 m 10,19 m 15,29 m 6,71 m



35,31 m 40,77 m 35,31 m 38,32 m



2,04 s 2,88 s 3,53 s 2,34 s



11,96 m



40,16 m



3,12 s



16,75 m



31,24 m



3,7 s



9



E2. Hasil Pengamatan Percobaan 2 Tabel 2 Hasil Pengamatan Simulasi Percobaan 2



Sudut elevasi : 450 No



Kecepatan awal



1 2 3 4 5 6



5 m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s 25 m/s 30 m/s



Ketinggian Jarak Maksimum maksimum (m) (m) 0,64 m 2,55 m 2,55 m 10,19 m



0,72 s 1,44 s



5,73 m



22,94 m



2,16 s



10,19 m 15,93 m 22,94 m



40,77 m 63,71 m 91.74 m



2,88 s 3,6 s 4,32 s



10



Waktu Tempuh (s)



F. Analisis Data F1. Analisis Data Percobaan 1 Analisislah data hasil pengamatan pada simulasi di atas, catat ketinggian bola sampai pada titik tertinggi, catat jarak yang dicapai saat menyentuh tanah, dan catat waktu tempuhnya. a. Apakah perubahan sudut elevasi benda mempengaruhi lintasan benda? Jawab : Iya, karena menurut hasil pengamatan dari aplikasi PhET yang kami lakukan terlihat jelas bahwa sudut elevasi benda mempengaruhi bentuk lintasan bendanya. Dapat kita lihat bahwa semakin besar sudut elevasinya maka akan semakin parabola bentuk lintasannya. b. Apakah perubahan sudut elevasi mempengaruhi jarak terjauh benda? Jawab: Iya, menurut hasil pengamatan dan percobaan yang kami lakukan perubahan sudut elevasi dapat mempengaruhi jarak terjauh benda. Hal ini dikarenakan semakin besar sudut elevasi, maka semakin jauh jerak yang ditempuh oleh benda. Dan ini hanya berlaku sampai sudut 45° karena saat sudut melebihi angka 45°, maka saat semakin besar sudut elevasinya, maka semakin kecil/dekat jarak yang ditempul oleh benda/bola.



c. Apakah perubahan sudut elevasi mempengaruhi titik tertinggi yang dicapai benda?



Jawab: Tentu, menurut hasil pengamatan dan percobaan yang kami lakukan perubahan sudut elevasi dapat mempengaruhi titik tertinggi yang dicapai benda. Hal ini terbukti dari semakin besarnya sudut elevasi, maka akan semakin tinggi titik tertinggi yang dicapai benda. d. Apakah perubahan sudut elevasi mempengaruhi waktu jatuh benda? Jawab: Iya, menurut hasil pengamatan dan percobaan yang kami lakukan perubahan sudut juga dapat mempengaruhi waktu jatuhnya benda. Saat sudut elevasi benda semakin besar, maka semakin tinggi pula titik tertinggi yang dapat dicapai benda. Menurut hasil pengamatan yang kami lakukan semakin tinggi titik tertinggi yang dapat dicapai benda, maka waktu yang dibutuhkan benda untuk kembali jatuh ke tanah akan semakin lebih lama/banyak.



11



F2. Analisis Data Percobaan 2 Analisislah data hasil pengamatan pada simulasi di atas, catat ketinggian bola sampai pada titik tertinggi, catat jarak yang dicapai saat menyentuh tanah, dan catat waktu tempuhnya. a. Apakah perubahan kecepatan awal benda mempengaruhi lintasan benda? Jawab: Iya, menurut hasil data dari pengamatan dan percobaan yang kami lakukan perubahan kecepatan atau perbedaannya kecepatan awal benda dapat mempengaruhi lintasan benda. Hal ini diakibatkan karena saat menggunakan kecepatan awal yang berbeda dapat diperoleh ketinggian maksimum yang berbeda pula. Saat ketinggian maksimum berbeda, otomatis bentuk lintasan benda juga berbeda.



b. Apakah perubahan kecepatan awal benda mempengaruhi jarak terjauh benda? Jawab: Iya, menurut hasil data dari pengamatan dan percobaan yang kami lakukan perubahan kecepatan atau perbedaannya kecepatan awal benda dapat mempengaruhi jarak terjauh benda. Setelah melihat hasil pengamatan yang kami lakukan saat kecepatan awal benda semakin bertambah, maka jarak tempuh yang dilalui oleh benda juga akan semakin jauh.



c. Apakah perubahan kecepatan awal benda mempengaruhi titik tertinggi yang dicapai benda? Jawab: Benar, dilihat dari data hasil percobaan 2, dapat kami simpulkan bahwa kecepatan awal benda mempengaruhi titik tertinggi yang dicapai benda. Hal ini dikarenakan saat kecepatan awal benda semakin besar, maka titik tertinggi yang dicapai benda akan semakin tinggi. d. Apakah perubahan kecepatan awal benda mempengaruhi waktu jatuh benda? Jawab: Iya, setelah melakukan percobaan dapat kami simpulkan bahwa perubahan kecepatan awal benda juga dapat mempengaruhi waktu jatuhnya benda. Saat kecepatan awal benda semakin besar, maka semakin tinggi pula titik tertinggi yang dapat dicapai benda. Menurut hasil pengamatan yang kami lakukan semakin tinggi titik tertinggi yang dapat dicapai benda, maka waktu yang dibutuhkan benda untuk kembali jatuh ke tanah akan semakin lebih lama/banyak.



12



G. Kesimpulan dan Pemecahan Masalah G1. Kesimpulan dan Pemecahan Masalah Percobaan 1 Kesimpulan



Buatlah kesimpulan hasil percobaan melalui simulasi PhET berdasarkan data yang diperoleh dalam percobaan menentuka pengaruh sudut elevasi terhadap ketinggian, jarak jangkaian dengan simulasi PhET. Jawab: Dilihat dari hasil pengamatan dapat di disimpulkan pengaruh sudut elevasi terhadap titik tertinggi yaitu semakin besarnya sudut elevasi, maka akan semakin tinggi titik tertinggi yang dicapai benda. Dan untuk hubungan pengaruh besar sudut elevasi terhadap jarak jangkauan dapat kami simpulkan yaitu semakin besar sudut elevasi, maka semakin jauh jarak yang ditempuh oleh benda, tapi hal ini hanya berlaku sampai sudut 45° karena saat sudut melebihi angka 45°, maka saat semakin besar sudut elevasinya, maka semakin kecil/dekat jarak yang ditempul oleh benda.



Pemecahan Masalah



Pecahkanlah permasalahan-permasalahan tentang fenomena gerak parabola dengan sudut elevasi yang bervariasi terkait masalah sehari-hari yang dikemukakan di atas.



13



G2. Kesimpulan dan Pemecahan Masalah Percobaan 2 Kesimpulan



Buatlah kesimpulan hasil percobaan melalui simulasi PhET berdasarkan data yang diperoleh dalam percobaan menentuka pengaruh kecepatan awal terhadap ketinggian, jarak jangkaian dengan simulasi PhET. Jawab: Dilihat dari data hasil percobaan PheT yang kami lakukan dapat kami simpulkan pengaruh kecepatan awal benda terhadap titik tertinggi yaitu semakin besar/cepat kecepatan awalnya, maka titik tertinggi yang dicapai benda akan semakin tinggi. Dan untuk hubungan kecepatan awal terhadap titik jangkauan menurut hasil data dari percobaan yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa saat kecepatan awal benda semakin bertambah, maka titik jangkauan yang dimiliki oleh benda juga akan semakin jauh.



Pemecahan Masalah



Pecahkanlah permasalahan-permasalahan tentang fenomena gerak parabola dengan kecepatan awal yang bervariasi terkait masalah seharihari yang dikemukakan di atas.



14



2.1.4. Latihan Soal-soal Bahan diskusi yang bermuatan keterampilan berpikir kritis. Berikut disajikan masalah-masalah Gerak Parabola. Semua masalah tersebut akan dapat dipecahkan jika anda membaca modul-2 Kegiatan Belajar 1 dan berdiskusi dengan teman anda. Oleh sebab itu, bacalah modul 2.1 dengan seksama, kemudian diskusikan soal-soal bermuatan keterampilan berpikir kritis, dan susunlah laporan hasil diskusi anda. 1) Dalam suatu Liga sepak bola , David Bechkam menendang bola dengan sudut 30o



terhadap sumbu x positif dengan kecepatan 20 m/s. Anggap saja bola meninggalkan kaki Beckham pada ketinggian permukaan lapangan. Jika percepatan gravitasi = 10 m/s2, Analisislah secara deduktif tinggi maksimum, waktu tempuh sebelum bola menyentuh tanah, dan jarak terjauh yang ditempuh bola sebelum bola tersebut mencium tanah.



15



16



17



18



2) Farhan dan Rizky melakukan pengamatan percobaan alat peraga parabola dengan



kecepatan awal (V0) yang sama. Hasil data pengamatan ditunjukkan seperti pada Tabel 2.1.1. Tabel 2.1.1. Data hasil pengamatan KecepatanAwal (V0)



5 𝑚. 𝑠−1



Sudut Elevasi (𝜃)



Titik Tertinggi(cm)



15°



7,50



30°



31,25



37°



45,00



45°



62,50



53°



80,00



60°



93,75



Berdasarkan data tersebut, coba analisis data hasil percobaan tersebut secara analisis induktif dan buat sebuah kesmpulan.



19



3) Pegolf memukul bola dengan kecepatan awal adalah 10 𝑚. 𝑠−1, sehingga



menghasilkan titik terjauh sepertipada gambarberikut.



Jika pegolf memukul bola dengan kecepatan awal yang sama dan sudut elevasi berbeda seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1.2. Tabel 2.1.2.Jarak Pukulan Pegolf dg sudut elevasi bervariasi



Berdasarkan Tabel 2.1.2 tersebut, cobalah tentukan keputusan, bola golf yang mana memberikan titik terjauh yang tepat.



20



21



4. Sebuah pesawat yang sedang terbang mendatar dengan laju 300 𝑚. 𝑠−1 pada ketinggian 80



meter akan menjatuhkan bom ke sebuah target (𝑔 = 10𝑚. 𝑠−2). Jika target berada pada jarak 1500 meter dari titik ketinggian pesawat saat menjatuhkanbom. Cobalah lakukan evaluasi apakah bom tersebut akan tepat mengenai target?



22



5. Sebuah pesawat yang sedang terbang mendatar dengan laju 300 𝑚. 𝑠−1 pada ketinggian 80



meter akan menjatuhkan bom ke sebuah target (𝑔 = 10𝑚. 𝑠−2). Jika target berada pada jarak 1500 meter dari titik ketinggian pesawat saat menjatuhkanbom. Cobalah lakukan evaluasi apakah bom tersebut akan tepat mengenai target?



Jika peluru ditembakkan secara serentak ke kapal musuh dengan kecepaan awalyang sama, kapal manakah yang akan terkena peluru lebih dulu? Berikanlah argumentasi jawaban Anda. menurut saya kapal b yg duluan tertembak karena t terjauh=2VoSind/g Kapal A→anggap d=60° tA= 2VoSin60/g Kapal B→anggap d=30° tA= 2VoSin30/g gA=gB Jika Vo sama maka tA= 2 sin 60 = 1,73 second tA= 2 sin 30 = 1 second Jadi waktunya yg lebih cepat tertembak adalah kapal b



23



6. Sebuah pesawat yang sedang terbang mendatar dengan laju 300 𝑚. 𝑠−1 pada ketinggian 80



meter akan menjatuhkan bom ke sebuah target (𝑔 = 10𝑚. 𝑠−2). Jika target berada pada jarak 1500 meter dari titik ketinggian pesawat saat menjatuhkanbom. Cobalah lakukan evaluasi apakah bom tersebut akan tepat mengenai target?



24



FOTO PENGERJAAN ;



25



26



27