FISIKA UNTUK SMA KELAS XI (SEMESTER 1)
ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
1. Identitas a. Nama Mata Pelajaran
: Fisika
b. Semester
:1
c. Kompetensi Dasar
: KD
3.2 4.2
Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan seharihari Melakukan percobaan tentang sifat elastisitas suatu bahan berikut presentasi hasil dan makna fisisnya
d. Materi Pokok
: Elastisitas dan Hukum Hooke
e. Alokasi Waktu
: 8 JP
f. Tujuan Pembelajaran
:
Apa ya tujuan pembelajaran kita hari ini, penasaran???? AYYO baca... Dengan berlangsungnya kegiatan pembelajaran ini kalian diminta mampu menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari dan melakukan percobaan tentang sifat elastisitas suatu bahan berikut presentasi hasil dan makna fisisnya. Kalian juga diminta mengembangkan sikap sosial seperti sabar, tekun, jujur, peduli, dan bertanggung jawab; kecakapan hidup 21 seperti berfikir kritis, berkreasi, berkolaborasi, dan berkomunikasi; serta mampu mengasses, memahami, dann menggunakan informasi secara cerdas sebagai bentuk konkret dari literasi.
1
Ayoo.... Perkuat literasimu dengan membaca. OKEE
g. Materi Pembelajaran 1. Faktual Pegas, karet gelang, plastisin, dan lilin merupakan beberapa contoh yang memiliki sifat elastis atau plastis.
Gambar 1 Pegas yang tertarik ketika diberikan beban akan menyebabkan perubahan ukuran panjang.
Gambar 2 Susunan pegas pada spring bed.
Gambar 3 2
Pegas dapat digunakan pada sistem suspense (sok) kendaraan bermotor untuk meredam kejutan.
Gambar 4 Pegas dapat digunakan pada stir kemudi mobil untuk mengurangi kemungkinan dada pengemudi menabrak setir ketika terjadi tabrakan fatal.
Gambar 5 2. Konseptual Tegangan, regangan, dan modulus elastisitas. Pengaruh gaya terhadap pertambahan panjang pegas. Pegas yang disusun secara seri. Pegas disusun secara paralel. Pegas
bersifat
dimanfaatkan
elastis, manusia
sehingga untuk
pegas
sering
mempermudah
digunakan aktivitas
dan dalam
kehidupan sehari-hari. 3. Prosedural Penentuan luas penampang dan besarnya gaya tarik dari benda yang mengalami tegangan. Penentuan pertambahan panjang dan panjang mula-mula dari benda yang mengalami regangan. Penentuan besarnya tegangan dan regangan dari benda dalam modulus elastisitas.
3
Penetuan konstanta elastisitas dan pertambahan panjang benda dari benda (tersusun seri atau paralel) dalam Hukum Hooke atau percobaan Hukum Hooke. Penyelesaian masalah terkait dengan konsep elastisitas dan hukum hooke
2. Peta konsep
3. BAGAN MATERI
4
4. Kegiatan Pembelajaran a. Pendahuluan Sebelum memulai untuk mengikuti kegiatan belajar KD 3.2 dan KD 4.2, pastikan kalian sudah memahami tentang beberapa materi baik yang telah dipelajarai pada jenjang SMP dan SMA. Di SMP telah di pelajari konsep gaya yang berhubungan dengan hukum II Newton dan konsep energi (energi potensial). Sedangkan pada jenjang SMA telah dipelajari juga mengenai beberapa resistor yang di susun seri, paralel, maupun gabungan, sehingga penyusunan pegaspun mengikuti hal ini . Cobalah
ingat
kembali
materi
tersebut
kemudian
jawablah
permasalahan berikut. Jika kalian belum memahami materi prasyarat ini, kemungkinan kalian akan mengalami kesulitan untuk mempelajarai Elastisitas dan Hukum Hooke. Untuk menguji pemahaman kalian tentang materi tersebut, coba kalian jawab pertanyaan berikut.
1. Apakah pengertian gaya? 2. Bagimanakah susunan resisitor pada rangkaian listrik, bagaimna cara menentukan resistor penggantinya?
Semoga kalian mampu menjawabnya dengan benar. Apabila belum bisa menjawab dengan benar, maka mintalah kepada teman atau gurumu untuk membimbing terkait Gaya, Energi Potensial, dan Rangkaian Listrik
atau
susunan resistor sebagai materi prasyarat Elastisitas dan Hukum Hooke. Setelah kalian bisa menjawab pertanyaan tersebut, selanjutnya perhatikan Gambar 2 dan Gambar 3 berikut dengan cermat.
Gambar 6
Gambar 7
5
Setelah mencermati Gambar 6 dan Gambar 7 di atas, diskusikan dengan temanmu dan jawablah pertanyaan berikut. 1. Bagaimanakah
keadaan pada Gambar 6 dan Gambar 7 jika diberikan
gaya, kemudian gayanya dihilangkan? Jelaskan megapa hal tersebut dapat terjadi! 2. Tentukan besaran fisika yang mempengaruhi keadaan pada Gambar 6 dan Gambar 7! 3. Adakah peristiwa lain yang mengalami hal seperti Gambar 6 dan 7 ?
Coba pikirkan jawabannya, silahkan berdiskusi dengan teman sebangkumu atau dengan gurumu. Setelah itu lanjutkan ke kegiatan 1, namun jangan lupa baca baik-baik penggunaan UKBM berikut.
b. Kegiatan Inti 1. Petunjuk Umum UKBM a) Baca dan pahami materi Elastisitas dan Hukum Hooke.
https://www.youtube.com/watch?v=m1jDHK1vP4g https://www.youtube.com/watch?v=iX8_FBH_4I4 https://www.youtube.com/watch?v=LWrFIdExvS4 Kanginan, M. 2017. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Erlangga. Halaman 76-100; Chasanah, R., Surui, AM., dan Nurani, Dhara. 2017. Fisika Peminatan Matematika dan Ilmu-Imu Alam. Klaten: PT Intan Pariwara. Halaman 27-31; Manfaatkan gadgetmu untuk membantu menyelesaikan tugas-tugas dalam UKBM ini.
b) Setelah memahami isi materi, berlatihlah memperluas pengalaman belajar melalui tugas-tugas atau kegiatan-kegiatan belajar 1, 2, dan 3 6
baik yang harus kalian kerjakan sendiri maupun bersama teman
sebangku atau teman lainnya sesuai instruksi guru. c) Kerjakan tugas-tugas di buku kerja yang sudah kalian siapkan sebelumnya. d) Apabila kalian yakin sudah paham dan mampu menyelesaikan permasaalahan dalam kegiatan belajar 1, 2, dan 3, kalian boleh sendiri atau mengajak teman lain yang sudah siap untuk mengikuti tes formatif agar kalian dapat belajar ke UKBM berikutnya (Jika belum memenuhi KKM kalian harus memepelajari ulang materi ini kemudian minta tes sampai memenuhi KKM). e) Jangan
lupa
melalui
pembelajaran
ini
kalian
harus
bisa
mengembangkan sikap sosial seperti sabar, tekun, jujur, peduli, dan bertanggung jawab; kecakapan hidup Abad 21 seperti berfikir kritis, berkreasi, berkolaborasi, dan berkomunikasi; serta mampu mengases, memahami dan menggunakan informasi secara cerdas sevagai bentuk konkret dari literasi. f) Untuk lebih jelasnya silahkan kalian ikuti bagan berikut.
Materi Prasyarat
KB 3
KB 4
UKBM SELANJUTNY
KB 2 KB 1 Kegiatan Belajar 1 Membaca BTP
Mengamati tayangan video
Diskusi masalah konteks tual dan soal-soal lainnya
kegiatan Belajar 2 Praktikukm Hukum Hooke
Menyusun Laporan
Kegiatan Belajar 3 Menyebutkan contoh pemanfaatan pegas
Diskusi soal dan persentasi
Ulangan Harian
UKBM Berikutnya
7
2. Kegiatan Belajar Jika kalian sudah memahami apa yang harus kalian lakukan dalam pembelajaran ini, selanjutnya ikuti kegiatan belajar berikut dengan penuh kesabaran, tekun, dan kalian harus berlatih mengerti kompetensi apa yang harus kalian kuasai pada kegiatan belajar ini!
BEBERAPA ISTILAH PENTING Elastisitas : Kemampuan benda untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya yang diberikan dihilangkan. Tegangan : Perbandingan antara gaya F yang dialami benda dengan luas penampang benda Regangan : Perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awal Modulus Elastisitas : Perbandingan antara tegangan dan regangan. Plastis : Sifat benda tidak segera kembali kebentuk awal setelah gaya luar dihilangkan. Hukum Hooke : Hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastis dari sebuah pegas. Kostanta pegas : Menyatakan tingkat mudah atau sulitnya pegas di renggangkan. Deformasi : Perubahan ukuran atau bentuk benda. Pegas : Benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis.
8
KEGIATAN BELAJAR 1
Kegiatan belajar kita yang pertama di mulai dengan membahas pengaruh gaya pada benda elastis, tegangan, regangan, dan modulus Young. Agar lebih memahami tentang benda elastis, ayo perhatikan dengan seksama video di youtube dengan link berikut ini. https://www.youtube.com/watch?v=m1jDHK vP4g https://www.youtube.com/watch?v=iX8_FBH_4I4 https://www.youtube.com/watch?v=LWrFIdExvS4 dari ketiga link tersebut kalian diharapkan dapat memahami tentang sifat elastisitas dari suatu benda atau bahan, yaitu ada benda plastis dan ada benda elastis. Selain dari video tersebut kalian juga harus berfikir secara kritis, kreatif, dan kolaboratif untuk mengutarakan pendapat kalian. Untuk itu coba perhatikan bebrapa Gambar 1 dibawah ini, kaitakan dengan pengetahuan yang kalian miliki untuk menjawab pertanyaan yang ada...!!
PERTANYAAN : 1. Sebutkan kemungkinan-kemungkinan yang terjadi apabila karet gelang tersebut diberikan sebuah gaya atau tarikan? Jelaskan! 2. Apakah karet gelang bersifat elastis, plastis atau elastis dan plastis? Jelaskan!
9
3. Dari keadaan karet tersebut kalian jelaskan apa yang dimaksud tegangan dan regangan! setelah kalian selesai mendiskusikan pertanyaan di atas, selanjtnya ayo dengarkan tambahan materi yang disampaikan oleh guru kalian.
Tegangan :
Regangan :
𝜎=
Modulus Young :
𝑒=
𝐴
∆𝐿 𝐿
=
𝜎 𝑒
Selanjutnya agar lebih memahami konesp – konsep di atas diskusikan kembali soal dalam BTP no 2 halaman 20 sampai 21 dengan kelompok masing – masing. Tetap semangat yaa...!!!
Jika kalian telah mampu untuk menyelesaikan pertanyaan-pertanyaan di atas, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan belajar 2 berikut.
10
KEGIATAN BELAJAR 2
Sekarang
kalian
sudah
mengenal
tentang
elastisitas. Salah satu contoh benda elastis adalah pegas yaitu benda berbentuk spiral yang terbuat dari logam. Pegas ini akan utama
kita
dalam
kegiatan
menjadi perhatian belajar
kali
ini.
Sebelumnya berkolaborasilah dengan teman kelompok kalian masing-masing untuk melakuakan percobaan menggunakan pegas ini...
Tetap semangat yaa !! dan ikuti kegiatan belajar ini dengan sabar dan tekun!! Jangan lupa jalin kerjasama yang baik dengan kelompok kalian masingmasing agar praktikum dapat berhasil dengan baik. Kerjakan dengan sabar, tekun, jujur, dan bertanggung jawab mengikuti petunjuk berikut. LKPD HUKUM HOOKE
A. Tujuan
: Siswa mampu menyelidiki hubungan antara gaya dan pertambahan panjang
B. Alat dan Bahan : 1. Statif
1 set
2. Pegas
1 buah
3. Beban 50 gram
3 buah
4. Mistar
1 buah
C. Langkah kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan. 2. Gantungkan pegas pada batang penggantung statif seperti gambar berikut ini 11
3. Ukurlah panjang pegas bebas mula-mula tanpa beban (0 ) . 4. Gantungkan beban seberat 50 gram pada pegas.Catat panjang pegas setelah diberi beban ( L ). 5. Ulangi langkah 4 dengan menggunakan beban seberat 100 gram dan 150 gram. 6. Hitunglah pertambahan pegas ∆ = − 0 untuk setiap beban yang diukur.
7. Catat hasil pengamatan ke dalam tabel hasil pengamatan.
D. Tabel Hasil Pengamatan Massa beban (kg)
Gaya tarik F=mg (N)
Panjang pegas L ( cm )
50 gram 100 gram
Pertambahan panjang pegas ∆ ( cm )
150 gram
E. Pertanyaan 1. Gambarkan grafik hubungan pertambahan panjang pegas ∆𝑥 dengan gaya yang diberikan ( F ) !
2. Bagaimana hubungan yang terjadi antara pertambahan panjang pegas ∆𝑥 dengan gaya yang diberikan ( F ) ?
3. Berdasarkan grafik hubungan pertambahan panjang pegas ∆𝑥 dengan gaya yang diberikan ( F ) , tentukan nilai konstanta pegasnya !
F. Kesimpulan ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………
12
Ingat sebelum kalian mulai praktikum baca terlebih dahulu petunjuk atau dengarkan petunjuk dari guru yang disampaikan secara lisan. Lakukan percobaan dengan sungguh-sungguh dan sepenuh hati, bangun kerja teamwork yang solid untuk mencapai tujuan bersama. Setelah selesai kegiatan jawablah soal yang terdapat dalam LKPD jawablah berdasarkan hasil percobaanyang telah dilakukan dan diskusikan dengan teman-temanmu.
Dari percobaan dapat dibuktikan!! Persamaan Hukum Hooke : = 𝑘∆𝑥
Serta didapatkan juga persamaan energi potensial elastisitas:
𝑃
= 𝑘∆𝑥
Jika terdapat hasil yang berbeda tidak apa-apa sampaikan dalam laporan tersebut mengapa hasilnya berbeda. Kembangkan berpikir kritis kalian untuk memberikan alasan atas hasil praktikum tersebut!
Apabila kalian telah mampu menyelesaikan laporan praktikum, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan 3 berikut.
13
KEGIATAN BELAJAR 3
Pada kegiatan
belajar
yang
terakhir
ini
akan
dilanjutkan mengenai susunan pegas, kalian dapat belajar
dengan
diharapkan kelompok
membentuk
dapat
kelompok.
berkolaborasi
masing-masing.
dengan
Selain
itu,
Kalian anggota kalian
diharapkan untuk mengikuti pembelajaran ini dengan tetap semnagat !!! Di kegiatan belajar 3 ini, kalian akan dibagikan LDPD yang berisi soal yang harus kalian selesaikan. Untuk lebih memahami soal tersebut sebelumnya pada awal pembelajaran kalian akan diberikan apersepsi dan contoh atau ilustrasi mengenai susunan pegas kalian juga dapat menyebutkan contoh pemanfaatan susunan pegas lainnya. Setelah itu guru akan menjelaskan terkait materi susunan pegas yang dapat membantu kalian dalam menjawab soal di LDPD.
Ayo simak dan perhatikan. OKK...!!
Pegas yang disusun secara seri.
𝑘𝑠
=
𝑘
+
Pegas disusun secara paralel.
𝑘
+
𝑘𝑝 = 𝑘 + 𝑘 + 𝑘
𝑘
14
Ayook Dibaca Dan Dijawab LDPD Nyaa....!! LDPD SUSUNAN PEGAS
Tujuan
: Siswa mampu menghitung nilai konstanta pegas yang disusun secara seri, paralel, maupun campuran ( seri dan paralel )
Petunjuk
: Diskusikan dengan teman kelompok untuk menjawab setiap soal yang diberikan serta tuliskan langkah pengerjaannya !
Pertanyaan 1. Perhatikan susunan pegas berikut !
a. Pegas pada gambar 1 disusun secara ? b. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚 , berapakah nilai konstanta pegas
c. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚, massa beban 0,5 kg.Berapakah
totalnya ?
pertambahan panjang pegasnya
15
2. Perhatikan susunan pegas berikut !
a. Pegas pada gambar di atas disusun secara ? b. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚, berapakah nilai konstanta pegas
c. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚, massa beban 0,5 kg. Berapakah
totalnya ?
pertambahan panjang pegasnya ?
3. Perhatikan susunan pegas berikut !
a. Pegas pada gambar 3 disusun secara ? b. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 = 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚 , berapakah nilai konstanta
c. Jika nilai 𝑘 = 𝑘 = 𝑘 = 𝑘 =
𝑁⁄𝑚, massa beban 0,5
pegas totalnya?
kg.Berapakah pertambahan panjang pegasnya ?
4. Kesimpulan ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………...........................................................
16
Apabila kalian telah mampu menyelesaikan tugas diskusi tersebut, maka kegiatan belajar kita untuk Elastisitas dan Hukum Ohm sudah berakhir
Setelah kalian menuntaskan kegiatan belajar 1,2, dan 3 coba uji kemampuan kalian secara mandiri atau diskusi dengan teman dalam kelompok pada latihan berikut. 1. Jelaskan yang dimaksud dengan : a. Elastisitas b. Benda elastis c. Benda plastis 2. Seutas kawat dengan luas penampang
𝑚𝑚 ditarik oleh gaya 3,2 N
hingga panjangnya bertambah dari 80 cm menjadi 80,04 cm.Hitung tegangan, regangan, dan modulus elastic kawat !!
3. Tentukan konstanta pegas pengganti untuk susunan pegas berikut jika k identik untuk semua pegas !
17
4. 4 buah pegas identik dengan nilai k sebesar
𝑁⁄𝑚 dirangkai secara
seri dan paralel, 𝑘 dan 𝑘 dirangkai paralel kemudian diserikan dengan
𝑘
dan
𝑘 .Jika diujung pegas 𝑘
digantungkan beban sebesar 4 N,
tentukan nilai pertambahan pegasnya ! 5. Sebutkan beberapa manfaat pegas yang ada dalam kehidupan seharihari !
c. Penutup Setelah kalian mengikuti proses pembelajaran ini. kalian dapat mengukur kemampuan diri dengan cara mengisi tabel berikut ini dengan penuh kejujuran
No. 1.
Pertanyaan
Ya
Tidak
Saya memahami besaran – besaran elastisitas dan Hukum Hooke
2.
Saya dapat mendefinisikan pengertian elastisitas, regangan, dan tegangan
3.
Saya dapat membuat grafik hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas
4.
Saya dapat menyelesaikan permasalahan susunan pegas baik secara seri maupun paralel
5.
Saya dapat menerapkan materi elastisitas dan hukum hooke dalam kehidupan sehari-hari
6.
Saya
dapat
menyusun
laporan
serta
mempersentasikannya dengan baik.
Jika kamu menjawab dengan menyentang kata Tidak, maka kamu harus belajar kembali materi elastisitas dan Hukum Hooke ini dalam buku teks pelajaran atau sumber belajar yang lainnya yang relevan. Dan jika kamu menjawab dengan menyentang kata Ya, maka kamu dapat melanjutkan pembelajaran pada materi selanjutnya.
TETAP SEMANGAT...!!
18