PROSIDING SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA

PROSIDING SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA “ PESONA FISIKA DIBALIK RAHASIA GUNUNG MERAPI”

Yogyakarta, 15 Mei 2011

Himpunan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta 2011

PROSIDING SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA “ PESONA FISIKA DIBALIK RAHASIA GUNUNG MERAPI”

Hak Cipta Dilindungi Undang – Undang @ all right reserved 2011

Reviewer Dr. Moh. Toifur, M.Si. Drs. Widodo, M.Si. Drs. Ishafit, M.Si.

Design Cover Ngadimin Setting – Layout Irnin Agustina Dwi Astuti Widya Rahmadhani

ISBN: 978 – 602 – 97178 – 7 – 7

Penerbit HMPS Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Jln. Prof. Dr. Soepomo, Janturan, Yogyakarta e-mail : [email protected] http://www.pf.uad.ac.id/

Dilarang keras menjiplak, memfotokopi atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini serta memperjualkan tanpa ijin tertulis dari penerbit.

KATA PENGANTAR Assalamualaikum W. W. Alhamdulillah, dengan rahmat Allah SWT, Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika dengan tema Pesona Fisika Dibalik Rahasia Gunung Merapi dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Dekan FKIP UAD dan Kaprodi Pendidikan Fisika UAD beserta semua pihak yang telah membantu terbitnya Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika ini. Seminar nasional merupakan suatu wadah temu ilmiah yang diselenggarakan dengan tujuan untuk meningkatkan kepedulian masyarakat terhadap permasalahan pendidikan di Indonesia, memajukan dan mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang fisika di Indonesia, dan memberikan masukan untuk perbaikan sistem pendidikan di sekolah, khususnya dalam bidang Fisika dan menjadi sarana promosi dalam rangka meningkatkan daya tarik Fisika di tengah-tengah masyarakat. Seminar ini dibagi menjadi dua yaitu tentang kependidikan dan kefisikaan. Makalah dari prosiding ini telah dipresentasikan pada tanggal 15 Mei 2001 yang dilaksanakan di ruang 303 dan 304 untuk makalah tentang kefisikaan dan ruang Auditorium kampus III UAD untuk makalah tentang kependidikan. Seminar ini diikuti oleh para peserta dari beberapa instansi yaitu UAD, LAPAN, UNY, UST, dan Universitas Jember. Akhir kata, meskipun kami berusaha memberikan sajian yang terbaik, Prosiding Seminar nasional Pendidikan Fisika dan Fisika ini tentu tidak lepas dari kekhilafan dan kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharap kritik dan saran untuk penyempurnaan dimasa yang akan datang. Wassalamualaikum W. W. Yogyakarta, 1 Juni 2011 Redaksi

DAFTAR ISI

Analisis Indek Bias Pada Lensa Cembung Dengan Menggunakan Larutan Gula Pada Berbagai Konsentrasi Dwi Nursanti, Yusmartin Aries, dan Wasingul Maghfiroh

Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang Dimodifikasi Dengan Sistem Hydrogen Booster Brilian Prasetyo, Rizky Stiyabudi, Laifa Rahmawati, Yuni Nurfiana Wulandari, dan Asriningsih Suryandari

Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Mata Pelajaran Fisika SMA Kelas X Ditinjau Dari Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Dian Artha Kusumaningtyas, Befi Krista Galuh

Evektivitas penggunaan Media Virtualab Electricity Dalam Pembelajaran FisikaMateri Hukum I Kirchoff Fajar Fitri

Inovasi Kurikulum Alternatif yang Dimuati Pendidikan Nuklir untuk Menumbuhkan Kesadaran Pentingnya PLTN di Indonesia Muhammad Noviansya Aridito

Membentuk Guru Fisika Efekrif Powerfull sebagai Peningkatan Kualitas Mata Guru Fisika dan Pembelajaran Fisika di Inndonesia Rizki Agung, Zaini Muchtar Zaman

Menenrukan Besar Medan Magnet Horizontal Bumi Dengan metode Induksi magnetik Rizki Agung, Nikma Hasma Fardani, Siti Roliah dan Oki Mustava

Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang Dimodifikasi Dengan Sistem Hydrogen Booster Brilian Prasetyo1), Rizky Stiyabudi2), Laifa Rahmawati 3), Yuni Nurfiana Wulandari 4) , Asriningsih Suryandari 3) Pendidikan Teknik Otomotif 1), Pendidikan Fisika 2), Pendidikan IPA3) dan Kimia 4) Universitas Negeri Yogyakarta

[email protected] 1)

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penggunaan Hydrogen Booster terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental komparatif dengan penggunaan Hydrogen Booster sebagai variabel bebas. Pengaruh variabel tersebut terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor, terutama pada tiga jenis motor bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat langkah, serta matic dianalisis dari nilai uji jarak tempuh. Dari penelitian ini didapati kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen Booster dapat meningkatkan nilai efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar 40% pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta 37% pada motor bensin matic. Kata kunci: Hydrogen Booster, efisiensi penggunaan bahan bakar, sepeda motor

1.

transportasi di Jakarta yang saat ini telah

Pendahuluan Jumlah kendaraan yang bertambah

mencapai Rp. 3,2 Trilyun diperkirakan

setiap tahun (6–8) %, terutama sepeda

akan

motor, serta pertumbuhan perjalanan lebih

peningkatan 28,7% harga BBM. Biaya

besar dibanding pertumbuhan kendaraan,

tersebut adalah biaya yang dibutuhkan

terutama yang menggunakan kendaraan

untuk mengakomodasi pergerakan sebesar

pribadi yang semakin murah harganya.

1,5 juta penumpang/jam.

Transportasi merupakan sektor

meningkat

Bagaimana

sejalan

sektor

dengan

transportasi

yang signifikan mempengaruhi kebutuhan

merespon perubahan harga BBM? Salah

subsidi

satu pilihan dalam melihat berbagai

BBM

nasional.

perkotaan mengalami besar

mengingat

Transportasi

dampak paling

respon

terhadap

sektor

penduduk

transportasi adalah dengan penyediaan

perkotaan sekitar 60% dari seluruh total

teknologi penggerak efisiensi yang dapat

penduduk Indoensia dan sektor dominan

mengurangi penggunaan bahan bakar

adalah sektor perdagangan dan jasa yang

(fuel efficiency) [1].

membutuhkan

jumlah

kemungkinan

mobilitas

yang

tinggi.

Hydrogen Booster adalah sebuah

Jumlah transportasi di Jakarta pada tahun

alat untuk memisahkan senyawa kimia

2007 mencapai 7,96 juta, sedangkan biaya

antara gas hidrogen (H2) dan oksigen (O2)

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 1

dari

molekul

air

(H2O)

dengan

tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl

menggunakan arus listrik (elektrolisis).

Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus

Gas hidrogen hasil dari pemisahan inilah

empiris Ethyl Benzena (C8H18).[3]

yang dapat berfungsi sebagai booster (penambah tenaga) pada mesin kendaraan. Alat media

ini

air

hanya

pada

umumnya digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dan lain lain.

yang

Bahan bakar ini juga sering disebut motor

tersedia. Selain itu juga dipergunakan

gasoline atau petrol dengan angka oktan

katalis untuk mempercepat terjadinya

adalah 88, dan mempunyai titik didih

reaksi. Di dalam tabung tersebut terdapat

300C - 200oC. Adapun rumus kimia untuk

material berbahan stainless steel sebagai

pembakaran pada bensin premium adalah

penghantar

sebagai berikut:

ke

aquades

premium

yang

dimasukkan

murni

menggunakan

Penggunaan

dalam

arus

(+)

tabung

yang

mampu

menghasilkan O2 dan yang berfungsi juga

2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

sebagai penghantar arus (-) dan mampu

Pembakaran di atas diasumsikan semua

[2]

menghasilkan H2. Setelah

bensin

dihubungkan

dengan

terbakar

dengan

sempurna.

Komposisi bahan bakar bensin, yaitu [4] :

baterai dan mengalami pengaliran aliran

a. Bensin (gasoline) C8H18

listrik pada elemen yang tersedia di

b. Berat jenis bensin 0,65-0,75\

dalamnya, otomatis akan menghasilkan

c. Pada suhu 400 bensin menguap 30-

gas hidrogen akibat dari adanya proses elektrolisis.

Setelah

dipergunakan

gas

didapat,

selang

untuk

65% d. Pada suhu 1000 bensin menguap 8090%

menghubungkan antara tabung penghasil

Bensin premium mempunyai sifat

gas dengan intake manifold atau saluran

anti ketukan yang baik dan dapat dipakai

udara dan selanjutnya terjadilah proses

pada mesin kompresi tinggi pada saat

pembakaran.

semua kondisi. Sifat-sifat penting yang diperhatikan pada bahan bakar bensin

2. Tinjauan Pustaka

adalah :

1. Bahan Bakar Bensin

a. Kecepatan menguap (volatility)

Premium berasal dari bensin yang merupakan

salah

satu

fraksi

dari

penyulingan minyak bumi yang diberi zat

b. Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi) c. Kadar belerang


d. Titik beku

bakar

e. Titik nyala

cenderung disebut spark ignition engine.

f. Berat jenis

dan

Pada volume

2. Pembakaran

udara

karena

siklus

konstan

otto proses

motor

atau

ini

siklus

pembakaran

terjadi pada volume konstan, sedangkan

Pembakaran didefinisikan sebagai

siklus otto tersebut ada yang berlangsung

reaksi kimia atau reaksi persenyawaan

dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua)

bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan

langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah

dengan temperaturnya lebih besar dari

siklus kerja terjadi dengan 4 (empat)

titik nyala.

langkah piston atau 2 (dua) poros engkol.

Untuk

memperoleh

daya

Gambar diagram P-V dan T-S siklus otto

maksimum dari suatu operasi hendaknya

dapat dilihat pada (gambar 1) dibawah

komposisi gas pembakaran dari silinder

sebagai berikut . [5]

(komposisi gas hasil pembakaran) dibuat

:

seideal mungkin, sehingga tekanan gas hasil pembakaran bisa maksimal menekan torak dan mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder

akan

pembakaran

menentukan

dan

akan

kualitas

berpengaruh

Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto Proses siklus otto sebagai berikut :

terhadap performance mesin, efisiensi

Proses 1-2 : proses kompresi isentropic

bahan bakar dan emisi gas buang. [5]

(adiabatic

Selama proses pembakaran, senyawa hidrokarbon

terurai

dan

menjadi

reversible)

dimana

piston

bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume

senyawa-senyawa hidrogen dan karbon

clearance

yang masing-masing bereaksi dengan

temperatur udara naik.

oksigen membentuk CO2 dan H2O.

Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan,

3. Kompresi

piston sesaat pada (TMA=titik mati atas)

Motor bensin dapat juga disebut sebagai

motor

otto.

Motor

tersebut

sehingga

tekanan

dan

bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat

dilengkapi dengan busi dan karburator.

hingga nilai maksimum dalam siklus.

Busi menghasilkan loncatan bunga api

Proses 3-4 : proses isentropik udara panas

listrik yang membakar campuran bahan

dengan tekanan tinggi mendorong piston


turun menuju (TMB = titik mati bawah),

Fuel Consumption (FC) dapat di

energi dilepaskan disekeliling berupa

hitung

dengan

internal energi.

sebagai berikut [6] :

menggunakan

rumus

Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB = titik mati bawah) dengan mentransfer

Dimana : FC = Konsumsi bahan bakar

kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah

(cc/menit)

pada titik awal.

V = Volume (cc)

4. Efisiensi Bahan Bakar Bensin

t = waktu (menit)

Parameter prestasi mesin dapat

Hal-hal yang mempengaruhi besarnya

dilihat dari berbagai hal diantara yang

konsumsi bahan bakar antara lain :

terdapat dalam diagram sebagai berikut :

a. Sistem bahan bakar rusak (bensin bocor,

permukaan

bensin

di

karburator terlalu tinggi, saringan udara kotor dan penyetelan kecapatan rendah tidak baik). b. Sistem

pengapian

rusak

(waktu

penyalaan tidak tepat, busi meletup secara salah, titik kontak pemutus arus rusak). Gambar 2. Diagram Alir Prestasi Mesin Fuel merupakan

Consumption parameter

yang

c. Tekanan kompresi mesin rendah.

(FC)

d. Sistem penggerak katup salah.

biasa

e. Pipa saluran gas buang tersumbat.

digunakan pada sistem motor pembakaran

f. Kopling selip

dalam untuk menggambarkan pemakaian

g. Rem menahan.

bahan

h. Penggunaan

bakar.

didefinisikan

Fuel sebagai

Consumption jumlah

yang

sepeda

motor

tidak

benar.

dihasilkan konsumsi bahan bakar per satuan waktu (cc/menit). Nilai FC yang

3. Metode Penelitian

rendah mengindikasikan pemakaian bahan

Pada penelitian ini, pengujian

bakar yang irit, oleh sebab itu, nilai FC

efisiensi (yang dilihat dari pengujian jarak

yang rendah sangat diinginkan untuk

tempuh) dilakukan pada tiga jenis motor

mencapai efisiensi bahan bakar.

bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat

langkah,

serta

matic,

dalam


keadaan tanpa serta dengan Hydrogen Booster. Pengujian jarak tempuh dengan menggunakan Odometer dan sirkuit uji.

Grafik efisiensi pada sepeda motor empat langkah 2 1.5

Efisiensi yang dimaksud dalam dunia

otomotif

pemanfaatan

input

menghasilkan

output

adalah

tingkat

yang

diproses

produk.

Pada

penelitian ini, proses pengambilan data untuk

mengetahui

tingkat

efisiensi

dilakukanlah pengujian jarak tempuh. Pada penelitian ini, pengujian efisiensi dilakukan pada tiga jenis motor

0.5

langkah,

serta

matic,

Dengan HB

0

Efisiensi pada sepeda motor dua langkah Dua langkah VB = 45mL; Rata-rata

bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat

Tanpa HB

1

4. Hasil Penelitian

0,50

0,91

0,61

0,80

0,77

0,98

0,62

0,89 (naik 40%)

dalam

keadaan tanpa serta dengan hydrogen booster. Efisiensi pada sepeda motor empat langkah Motor

1.2

Jarak

1

(km) Tanpa

Grafik efisiensi pada sepeda motor dua langkah

Dengan HB

0.8

HB 1,06

1,59

0.6

Empat langkah(Kharisma)

1,35

1,60

0.4

VB = 31mL; Kel=180cm

1,16

1,68

Rata-rata

1,19

1,62 Naik (30%)

Tanpa HB Dengan HB

0.2 0


Daftar Pustaka

Efisiensi pada sepeda motor matic

[1] Matic

1,02

1,32

VB = 36mL;

0,79

1,45

0,95

1,06

0,99

1,30

0,93

1,28

Rata-rata

(naik 37%)

Grafik efisiensi pada sepeda motor matic 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Series 1 Series 2

Tim Pemantau dan Evaluasi Kinerja Transportasi Nasional (TPEKTN). 2008. Urgensi Paket Kebijakan dan Program Komprehensif dalam Penghematan BBM Transportasi. Jakarta: Kementrian Koordinator Bidang Perekonomian.

[2] Muhammad As’adi dan Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra. 2010. Kajian Penambahan Hydrogen Booster pada Motor Mesin Bensin 115 CC. Jurnal. Palembang : Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, halaman 5358. [3] Ali, Rinaldi. 2003. Bagaimana bahan bakar menghasilkan energi dan berapa besar energi yang dihasilkan?. Diakses dari www.chemistry.org. pada tanggal 12 Agustus 2009 [4]

Bernasconi,dkk. 1995. Teknologi Kimia Bagian 1.Jakarta: Pradnya Paramita

5. Kesimpulan dan Saran Dari

penelitian

ini

didapati

kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen Booster

dapat

meningkatkan

nilai

efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar

[5] Arismunandar. 1990. Motor Bakar Torak. Jakarta: Gramedia. [6] Amien Nugroho. (2005). Ensiklopedi Otomotif. Jakarta : Gramedia

40% pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta

Tanya Jawab

37% pada motor bensin matic.

T: Zulchan Prafidita, R., UAD

Penelitian yang selanjutnya dapat

Apakah

Hidrogen

Booster

dapat

dikembangkan pada laju konsumsi bahan

diaplikasikan dalam karburator inject

bakar daya yang dihasilkan ataupun

vaccum dan fuel injection?

tingkat

kebersihan

komponen

mesin,

sehingga dari hal tersebut dapat ditinjau

J: Brilian Prasetyo, UNY Bisa

dari segi ekonomi dari mesin tersebut. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 6

Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Fisika SMA Kelas X Ditinjau Dari Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Befi Krista Galuh, Dian Artha Kusumaningtyas Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

Abstrak Keberadaan nilai-nilai life skill merupakan salah satu kondisi yang perlu dipertimbangkan, karena peserta didik dilatih untuk belajar menemukan, mengolah, membuktikan, memecahkan, mengkomunikasikan, dan berani dalam memecahkan masalah. Tetapi apakah bukubuku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang sering digunakan sudah memuat nilai-nilai life skill dan hal ini belum mendapat perhatian dari pendidik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui : (1) Informasi tentang buku-buku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang memuat life skill yang sesuai dengan KTSP dan (2) Persentase muatan life skill yang dikembangkan pada masing-masing buku pelajaran fisika kelas X pada semester I yang sesuai dengan KTSP. Populasi penelitian ini adalah buku pelajaran fisika SMA kelas X yang digunakan pada sekolah-sekolah di kota Tegal. Sampel penelitian ini adalah 3 buku pelajaran yang banyak digunakan pada SMA di Kota Tegal. Kandungan muatan life skill dalam buku sampel dianalisis berdasarkan indikator kurikulum 2006 ( KTSP ). Metode analisis yang digunakan adalah deskripsi kuantitatif. Hasil analisis menunjukkan bahwa penyajian materi pada buku pelajaran A( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga) telah mengembangkan muatan life skill. Persentase muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%. Kata kunci : life skill, KTSP dan Buku pelajaran fisika SMA kelas X.

Pengalaman belajar itu diharapkan juga

1. Pendahuluan Pendidikan merupakan suatu sistem, yaitu sistematisasi dari proses perolehan pengalaman sehingga menjadi pengetahuan. Oleh karena itu, filsosofi pendidikan

diartikan

perolehan

pengalaman

sebagai belajar

proses yang

mengilhami

pembelajar

menghadapi

problema hidup sesungguhnya dalam kehidupan sehari-hari. Tujuan pendidikan bagi setiap manusia adalah agar peserta didik mampu memecahkan

dan

mengatasi

berguna bagi peserta didik dalam hidup

permasalahan hidup dan kehidupan yang

dan kehidupannya. Dengan pengalaman

dihadapinya.

belajar itu, diharapkan peserta didik

pendidikan,

mampu mengembangkan potensi dirinya,

memecahkan

sehingga

untuk

kehidupan, pertanda tujuan pendidikan

hidupnya.

belum tercapai. Berdasarkan hal itulah,

memecahkan

siap

digunakan problema

Jika

selesai

mereka masalah

belum

mengikuti mampu

hidup

dan


dalam pelaksanaan pendidikan, peserta

(learning to do), belajar menjadi diri

didik perlu dibekali dengan kecakapan

sendiri (learning to be), dan belajar hidup

hidup (life skill). Pendidikan kecakapan

dalam kebersamaan (learning to live

hidup itu kemudian dikenal dengan

together). Peran guru juga bergeser dari

“Pendidikan

Berorientasi

menentukan “ apa yang akan dipelajari”

Hidup (PBKH)

[1]

Upaya

Kecakapan

menjadi

. -

upaya

untuk

“bagaimana

memperkaya

pengalaman belajar siswa”.

meningkatkan mutu pendidikan dapat

Pengalaman belajar diharapkan

dilakukan dengan memperbaiki faktor-

berguna bagi peserta didik setelah tamat

faktor

suatu

dari jenjang pendidikan, yang sesuai

program pengajaran. Struktur bahan ajar

dengan muatan life skill. Life skill

salah

penentu

satu

keberhasilan

faktor

yang

dapat

diperoleh melalui serangkaian kegiatan

keberhasilan

suatu

untuk mengeksplorasi lingkungan melalui

program pengajaran yang terkandung

interaksi aktif dengan buku, guru, teman,

dalam kurikulum dan silabus. Oleh

lingkungan, dan narasumber lain.

mempengaruhi

karena

itu,

Pemerintah

memperbaiki

Kurikulum 1994 menjadi Kurikulum 2004 yang dikenal dengan Kurikulum Berbasis Kompetensi ( KBK ), kemudian disempurnakan menjadi Kurikulum 2006

Pengembangan

life

skill

mengedepankan aspek-aspek berikut: 1. kemampuan yang relevan untuk dikuasai peserta didik, 2. materi

pembelajaran

yang dikenal dengan Kurikulum Tingkat

dengan

Satuan Pendidikan ( KTSP ). Perbaikan

peserta didik,

tingkat

3. kegiatan

sesuai dengan perkembangan situasi dan

kegiatan

kondisi yang terjadi pada saat ini.

mencapai kompetensi,

untuk

memberikan

keahlian perubahan.

bertahan

ketrampilan hidup

Kurikulum

dan dalam 2006

sesuai

perkembangan

dan pengembangan kurikulum ini lebih

Kurikulum 2006 dikembangkan

itu

pembelajaran peserta

didik

dan untuk

4. fasilitas, alat dan sumber belajar yang memadai, dan 5. kemampuan-kemampuan

yang

dapat diterapkan dalam kehidupan

memudahkan guru dalam menyajikan

peserta didik.

pengalaman belajar sepanjang hayat yang

Dalam

menjawab

Kurikulum

mencakup pada empat pilar pendidikan

2006 (KTSP) ini para penerbit buku

universal yaitu belajar untuk mengetahui

pelajaran dengan sigap menerbitkan buku

(learning know), belajar untuk melakukan

pelajaran, salah satunya adalah buku


fisika SMA yang menyatakan sesuai

a. Pengertian life skill

dengan Kurikulum 2006. Penyusunan

Mengenai

pengertian

dari suatu buku pelajaran yang dipakai

pendidikan life skill atau pendidikan

sebagai

kecakapan hidup terdapat perbedaan

sumber

atau

media

belajar

sebaiknya mempertimbangkan kondisi

pendapat,

namun

esensinya

tetap

pemakainya. Keberadaan nilai-nilai life

sama. Definisi kecakapan hidup (life

skill merupakan salah satu kondisi yang

skills), di antaranya adalah:

perlu dipertimbangkan, karena peserta

1)

Life skills are the foundation of

didik dilatih untuk belajar menemukan,

our work ethic, our character,

mengolah, membuktikan, memecahkan,

and our personal behavior (Penn

mengkomunikasikan, dan berani dalam

State,

memecahkan masalah.

2003).

Dari uraian diatas tampak bahwa life

skill

sangat

penting

2)

College

Kecakapan

of

Education,

hidup

adalah

dalam

kecakapan yang dimiliki oleh

pengembangan kurikulum 2006 (KTSP),

seseorang untuk mau dan berani

sehingga peneliti ingin meneliti besarnya

menghadapi

muatan-muatan life skill dalam buku ajar

secara

mata pelajaran fisika SMA kelas X yang

tertekan,

sesuai dengan KTSP. Untuk itu, peneliti

proaktif dan kreatif mencari serta

menentukan tiga buah buku yang sudah

menemukan

memenuhi standar isi Kurikulum 2006

akhirnya mampu mengatasinya

(KTSP)

3)

problema

wajar

hidup

tanpa

merasa

kemudian

secara

solusi

sehinga

In essence, lif skills are an

Dari penelitian yang dilalkukan

“owner’s manual” for the human

diharapkan mendapatkan : Informasi

body. These skills help children

tentang buku pelajaran fisika SMA kelas

learn how to maintain their

X semester I yang memuat life skill yang

bodies, grow as individuals, work

sesuai dengan KTSP dan seberapa besar

well with others, make logical

persentase

decisions,

muatan

life

skill

yang

protect

themselves

dikembangkan pada masing-masing buku

when they have to and achieve

fisika SMA kelas X pada semester I yang

their goals in

sesuai dengan KTSP.

4)

Life skills include a wide range of knowledge and skill interactions,

2. Dasar Teori

believed to be essential for adult

Life skill

independent living Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 10

Kecakapan hidup (life skill) bisa

Secara umum ada dua macam

diartikan sebagai kemampuan berfikir

life skill yaitu general life skill

dan menalar serta menggunakan olah

(kecakapan umum) dan spesific life

pikir

untuk

skill (kecakapan khusus). Kecakapan

menghadapi berbagai macam persoalan

umum dibagi menjadi dua, yaitu

dan

olah

nalarnya [2].

personal skill (kecakapan personal)

pendapat

dan social skill (kecakapan sosial).

yang ada di dalam kehidupannya Jadi

dari

beberapa

tentang pengertian life skill, penulis

Personal

menyimpulkan bahwa life skill adalah

awarenes skill (kecakapan mengenal

kecakapan yang dimilki seseorang untuk

diri) dan thinking skill (kecakapan

mampu dan berani berfikir dan menalar,

berfikir). Kecakapan khusus juga

tumbuh menjadi pribadi yang mandiri

dibagi menjadi dua, yaitu academic

kemudian secara proaktif dan kreatif

skill

mencari

vocational

sehinga

akhirnya

mampu

skill

terdiri

(kecakapan skill

dari

self-

akademik)

dan

(kecakapan

mengatasi berbagai macam persoalan

vokasional). Diagram klasifikasi life

yang ada di dalam kehidupannya.

skill ditunjukkan dalam gambar 1.

b.

Klasifikasi life skill Self awarness Personal skill General life skill

Thinking skill Social skill

Life Skill Academic skill Spesific life skill Vocational skill Gambar 1. Diagram klasifikasi life skill [3] c. Life skill dan proses belajar mengajar

pada

pendidikan

menengah atas (SMA / MA)

sekolah. Bahkan dapat dikatakan bahwa

ruhnya

proses

belajar

mengajar adalah kecakapan hidup.

Life skill sangat dekat dengan

Suatu proses belajar pada hakekatnya

dunia proses belajar mengajar di

adalah pemberian pengalaman pada


peserta

didik.

yang

adaptif, memiliki kemampuan berfikir

didapat diharapkan akan menjadikan

rasional, mampu bekerja sama, serta

peserta didik yang kompeten, dan

mampu

selanjutnya

adalah

mempunyai

life

menunjang

Pengalaman

mengenali

peserta

didik

kemampuannya

skill

untuk

mengembangkan diri.

diri

sehingga

dan mampu

[2]

kehidupannya

kelak .

Nilai-nilai life skill yang termuat

3. Metode Penelitian Penelitian ini termasuk penelitian

dalam buku pelajaran Buku teks pelajaran tidak

deskripsi kuantitatif, karena meneliti

hanya berisi kumpulan materi yang

muatan life skill yang dikembangkan

harus dihapalkan, melainkan harus

pada buku pelajaran fisika SMA kelas X

menyajikan materi yang dapat men-

pada semester I yang banyak digunakan

stimulus peserta didik untuk berpikir

di SMA Kota Yogyakarta pada saat

lebih luas, kreatif, dan reflektif.

penelitian dilakukan. Berdasarkan dari

Dalam buku teks pelajaran, materi

analisis buku yang diteliti dapat diketahui

bahan ajar harus disajikan dengan


cara tertentu

pada masing-masing buku.

beroleh

agar peserta didik

pengalaman

berkenaan

a. Populasi dan Sampel

dengan pemahaman, keterampilan,

Populasi

dan perasaan. Oleh karena itu buku

semua buku pelajaran fisika SMA

teks pelajaran berisi latihan yang

kelas X semseter I yang digunakan

menyajikan persoalan-persoalan yang

di Kota Tegal dan telah mengacu

harus dipecahkan tujuan

dari

menciptakan

[4]

. Seperti halnya

life peserta

skill

yaitu

didik

yang

penelitian

ini

adalah

pada Kurikulum 2006. Sampel yang digunakan dalam penelitian :

mempunyai sifat mandiri, kreatif, Tabel 1. Sampel Penelitian Kode

Judul Buku

Penerbit

Tahun

A B C

Fisika IA Fisika SMA Kelas X Fisika untuk SMA Kelas X

ESIS PHiβETA Erlangga

2007 2006 2006

Jumlah sekolah yang menggunakan 1 2 2


indikator

b. Metode Pengumpulan Data Data penelitian ini diperoleh

skill,

dan

nomor

indikator kurikulum yang nantinya

dengan cara melakukan observasi terhadap buku yang dijadikan sampel

life

akan diisi skor-skor hasil penilaian. d. Teknik Analisis Data

penelitian. Dalam lembar observasi

Analisis data untuk masing-

tercantum indikator Kurikulum 2006

masing buku dilakukan oleh dua

dan indikator muatan life skill. Tabel

panelis. Hasil analisis dari masing-

Kurikulum 2006 memuat kompetensi

masing indikator life skill dicari

dasar, uaraian materi, pengalaman

persentasenya dengan rumus :

belajar, dan indikator-indikator. Tabel

Life skill :

life skill terdiri dari indikator life skill,

Selanjutnya, persentase dari

jenis indikator life skill, contoh dan penilaian.

Dengan

kedua panelis di rata-rata untuk

memperhatikan

menentukan masing-masing indikator

pernyataan yang ada pada tiap-tiap

muatan life skill.

buku fisika SMA kelas X kemudian diidentifikasi dan dianalisis muatan

4. Hasil dan Pembahasan

life skill berdasarkan indikator yang Adapun hasil perhitungan

ada dalam Kurikulum 2006.

distribusi muatan life skill yang

c. Instrumen Penelitian Instrumen pada penelitian ini

dikembangkan dalam buku A, B, dan C

adalah tabel penilaian life skill. Tabel

masing-masing panelis dapat dilihat

penilaian

sebagai berikut:

life

skill

terdiri

dari

Tabel 2. life skill yang muncul dalam indikator kurikulum 2006 ( KTSP ) Life Skill Kecakapan Berpikir

Kecakapan Sosial Kecakapan Akademik

Indikator Menggali informasi Mengolah informasi Mengambil keputusan Memecahkan masalah Komunikasi lisan Komunikasi tertulis Kerja sama Identifikasi Variabel Menghubungkan variabel Merumuskan hipotesis Melaksanakan percobaan

Buku A Buku B Buku C 30 31 28 30 31 28 28 28 28 27 29 27 7 4 21 28 26 28 5 7 20 28 28 27 27 25 26 27 26 25 9 7 15


Tabel 3. Muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A, B, dan C rata-rata

Life Skill

Buku A (%)

Indikator

Kecakapan Berpikir

Menggali informasi Mengolah informasi Mengambil keputusan Memecahkan masalah Rata-rata

Kecakapan Sosial

Komunikasi lisan Komunikasi tertulis Keja sama Rata-rata

Kecakapan Akademik

Identifikasi Variabel Menghubungkan variable Merumuskan hipotesis Melaksanakan percobaan Rata-rata

Buku B Buku C (%) (%)

86.5 74.5 72 55 72 9.17 29.7 8.06 15.64 90.25

79 67.7 59.7 60.75 66.79 4.84 20.95 11.3 12.36 88.7

72.04 64.92 70.16 67.74 68.72 33.34 24.18 42.75 33.42 85.49

85.5 67.75

80.65 53.25

82.26 61.29

23.3 66.70

14.25 59.21

28.34 64.35

Muatan life skill dalam tabel 3 dapat digambarkan dalam grafik histogram seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini: 80 60

Buku A

40

Buku B

20

Buku C

0 KB

KS

KA

Gambar 2. Grafik histogram muatan life skill yang dikembangkan pada buku A, B, dan C Keterangan :

Dari hasil ini antara ketiga buku

KB

: Kecakapan Berfikir

dapat dikatakan telah memuat

KS

: Kecakapan Sosial

life

KA

: Kecakapan Akademik

pembelajaran yang berdasarkan

1.

skill

dalam

materi

Informasi tentang buku pelajaran

indikator kurikulum, muatan life

fisika SMA kelas X semester I

skill buku B paling sering

yang memuat life skill yang

muncul

sesuai dengan KTSP.

kurikulum

dalam

indikator

untuk

kecakapan

berfikir bila dibanding buku C Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 14

dan buku A. Sedangkan muatan

dan buku B. Muatan life skill

life skill pada buku C untuk

pada buku C untuk kecakapan

kecakapan sosial lebih banyak

sosial

bila dibanding buku A dan buku

dibanding buku A dan buku B.

lebih

banyak

bila

B. Muatan life skill buku A paling sering muncul dalam indikator

kurikulum

kecakapan

akademik

untuk

Dari penelitian yang dilakukan

bila

dapat disimpulkan : Pada buku pelajaran

dibanding buku C dan buku B. 2. Persentase muatan life skill yang dikembangkan

pada

5. Kesimpulan

A yang berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B yang berjudul Fisika

masing-

SMA Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ),

masing buku fisika SMA kelas X

dan buku C yang berjudul Fisika untuk

semester I yang sesuai dengan

SMA Kelas X (Marthen. K / Erlangga)

KTSP

telah mengembangkan muatan life skill. Dari hasil ini antara

Dan Persentase muatan life skill yang

ketiga buku dapat dikatakan

dikembangkan dalam buku A yang

buku

berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS

C

paling

mengembangkan

banyak life

), buku B yang berjudul Fisika SMA

skill karena dari 11 indikator life

Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku

skill, keseluruhannya memiliki

C yang berjudul Fisika untuk SMA Kelas

persentase di atas 20 %. Jika

X (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut

dilihat dari persentase ketiga

adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.

muatan

muatan

life

dikembangkan

skill dari

yang masing-

masing buku A, B, dan C adalah sama yakni kecakapan berfikir, kemudian kecakapan akademik dan yang terkecil kecakapan sosial.

Tetapi

apabila

dibandingkan antara ketiga buku

Daftar Pustaka [1] Zulkarnaini. 2008. Pola Pelaksanaan Pendidikan Berorientasi Kecakapan Hidup (Life Skill Education). http://zulkarnainidiran.wordpress.c om/2008/11/28/pola-pelaksanaanpendidikan-berorientasikecakapan-hidup-life-skilleducation/

tersebut muatan life skill pada buku A untuk kecakapan berfikir dan kecakapan akademik lebih banyak bila dibanding buku C

[2]

Supriyadi. 2006. Kajian Teknologi Managemen Pembelajaran IPA Fisika. Yogyakarta: Pustaka Tempelsari


[3] Anwar. 2006. Pendidikan Kecakapan Hidup ( Life Skill Education ). Bandung : CV Alfa Beta. [4] Abdullah, Mikrajudin. 2007. Fisika IA. Bandung : ESIS.


Efektifitas Penggunaan Media Virtualab Electricity Dalam Pembelajaran Fisika Materi Hukum Kirchoff Fajar Fitri Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar kognitif pada pembelajaran hukum Kirchoff I siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta dengan menggunakan media Virtualab Electricity. Metode penelitian yang digunakan adalah Control Group Pre-test Post-test. Siswa kelas XB sebagai kelas eksperimen melakukan pembelajaran dengan media virtualab electricity, sedangkan kelas XC sebagai kelas kontrol melakukan pembelajaran tanpa media virtualab electricity. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan yang signifikan pada hasil belajar kognitif antara kelas eksperimen dengan kelas kontrol. Prestasi hasil belajar siswa kelas eksperimen lebih tinggi dibandingkan prestasi hasil belajar kelas kontrol. Berdasarkan hal tersebut, pembelajaran dengan menggunakan media virtualab electricity lebih efektif dibandingkan pembelajaran tanpa menggunakan media virtualab electricity pada materi hukum Kirchoff I. Kata kunci: virtualab electricity, hasil belajar kognitif

alam

1. Pendahuluan Abad

XXI

merupakan

abad

sekitar,

pengembangan

serta lebih

prospek

lanjut

dalam

globalisasi dan abad teknologi informasi.

menerapkannya di kehidupan sehari-hari

Perubahan

dan keluasaan penerapan fisika dalam

yang

sangat

cepat

dan

dramatis dalam bidang ini merupakan

teknologi.

fakta

pengetahuan

dalam

kehidupan

siswa.

Tanpa teknik

adanya

dasar

mengajar

fisika

Pengembangan kemampuan siswa dalam

dengan baik, maka siswa akan mengalami

bidang sains, terutama fisika merupakan

perlambatan proses penerimaan, banyak

salah satu kunci keberhasilan peningkatan

melakukan kesalahan, dan mungkin akan

kemampuan dalam menyesuaikan diri

frustasi dan membenci pelajaran tersebut.

dengan perubahan dan memasuki dunia

Metode tradisional yang menggunakan

teknologi, termasuk teknologi informasi.

teks

Untuk

membosankan, dan membuat pengajar

kepentingan

pribadi,

sosial,

buku

ekonomi, dan lingkungan, siswa perlu

memerlukan

dibekali

mengajar.

dengan

kompetensi

yang

membawa

banyak Sesuatu

memadai agar menjadi peserta aktif

sebagai

media

dalam masyarakat.

media

tersebut

hasil

lambat,

waktu dapat

untuk

dikatakan

pembelajaran

apabila

digunakan

untuk

Mata pelajaran fisika di SMA

menyampaikan pesan dengan tujuan-

diharapkan dapat menjadi wahana bagi

tujuan pendidikan dan pembelajaran .

siswa untuk mempelajari diri sendiri dan

Pengelolaan alat bantu pembelajaran


sudah sangat dibutuhkan. Metamorfosis

agar materi pelajaran yang disampaikan

dari perpustakaan yang menekankan pada

harus mampu dimengerti dengan mudah

penyediaan

oleh siswa.

layanan

permintaan dan pemberian secara

multi-sensori

dari

Kemajuan

media

komputer

beragamnya kemampuan individu untuk

memberikan beberapa kelebihan untuk

mencerap

kegiatan

informasi

menjadikan

produksi

audiovisual.

pelayanan yang diberikan mutlak wajib

tahun-tahun

bervareatif dan secara luas. Selain itu

mendapat

dengan semakin meluasnya kemajuan di

kemampuannya yang dapat digunakan

bidang komunikasi dan teknologi, serta

dalam bidang kegiatan pembelajaran.

ditemukannya dinamika proses belajar,

Ditambah dengan teknologi jaringan dan

maka pelaksanaan kegiatan pendidikan

internet,

dan pengajaran semakin menuntut dan

primadona dalam kegiatan pembelajaran.

memperoleh media pendidikan

Penggunaan

yang

bervareasi secara luas pula.

materi

diusahakan

agar

perhatian

komputer

bentuknya

komputer

besar

karena

seakan

komputer

pembelajaran

Dalam rangka memudahkan siswa menerima

belakangan

Pada

menjadi

dalam

proses

bermacam-macam tergantung

pelajaran,

perlu

pendesain

siswa

dapat

pembelajarannya,

kecakapan

dan

pengembang bisa

berbentuk

menggunakan sebanyak mungkin alat

permainan (games), mengajarkan konsep-

indera yang dimiliki. Makin banyak alat

konsep

indera

dikonkritkan dalam bentuk visual dan

yang

mempelajari

digunakan

sesuatu,

makin

untuk mudah

abstrak

yang

kemudian

audio yang dianimasikan.

diingat apa yang dipelajari. Apabila

Animasi merupakan suatu teknik

materi pelajaran yang sama disajikan

pergerakan gambar atau paparan yang

dengan ceramah dan ditambah dengan

dihasilkan oleh gabungan dari media

memperlihatkan gambar, foto, sketsa, dan

komputer. Asalnya ia dihasilkan dengan

sebagainya, maka akan lebih mudah

menangkap gambar lukisan-lukisan atau

materi tersebut dimengerti oleh siswa

model-model

dibanding

menggunakan kamera animasi. Dengan

dengan

ceramah

saja.

yang

media

sedikit

berbeda

Karakteristik dan kemampuan masing-

menggunakan

masing media perlu diperhatikan oleh

menjadi

guru agar mereka dapat memilih media

menekuni materi yang disajikan serta

mana yang sesuai dengan kondisi dan

dengan adanya warna, musik, dan grafik

kebutuhan. Seorang guru harus berusaha

yang dianimasikan dapat menambahkan

termotivasi

animasi,

siswa

untuk

lebih


kemampuan materi

siswa

pelajaran.

dalam

mengingat

Dengan

demikian,

animasi merupakan alternatif yang baik sebagai

media

pembelajaran

Electricity

Kr = kelas kontrol Er = kelas eksperimen

untuk

menyampaikan materi fisika. Virtualab

Keterangan:

Subjek penelitian ini adalah siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta kelas

merupakan

XB dan XC. Kelas XB sebagai kelas

sebuah media animasi yang khusus

eksperimen dan kelas XC sebagai kelas

dirancang

menampilkan

kontrol. Pemilihan kelas eksperimen dan

komponen-komponen elektronika seperti

kelas kontrol ditetapkan secara acak.

resistor, sumber tegangan, multimeter,

Siswa

dan sebagainya. Prinsip kerja animasi

pembelajaran

virtualab electricity yakni apabila dibuat

media virtualab electricity sedangkan

sebuah rangkaian resistor baik secara seri

siswa

maupun

pembelajaran tanpa menggunakan media

untuk

paralel

dan

tegangan,

maka

maupun

tegagannya

diberi

dapat

sumber

diukur

kelas

kelas

arus

virtualab

menggunakan

ceramah.

eksperimen dengan

menggunakan

kontrol

electricity

melakukan

melakukan

dalam

hal

ini

multimeter yang dapat distel menjadi

Sebelum melakukan pembelajaran,

voltmeter maupun amperemeter. Besar

kedua kelas diupayakan memiliki kondisi

arus maupun tegangan yang diukur akan

yang

muncul sendiri secara otomatis pada

diketahui kondisi prestasi awal siswa,

multimeter. Animasi ini sangat menarik

lingkungan kelas, serta kondisi ekonomi

untuk mengajarkan materi fisika listrik

siswa. Untuk mengetahui prestasi awal

dinamis terutama materi hukum Kirchoff

siswa dilakukan pretest terlebih dahulu,

I tentang rangkaian seri-paralel.

sehingga dapat dikelompokkan siswa

hampir

sama,

sehingga

perlu

yang memiliki prestasi hampir sama. Kondisi lingkungan kelas dapat diketahui

2. Metode Penelitian Penelitian ini merupakan kuasi eksperimen

dengan

menggunakan

rancangan percobaan Control Group Pretest Post-test seperti tabel 1.

melalui observasi, sedangkan kondisi ekonomi siswa dapat dilihat dari data siswa di Bimbingan Konseling. Dalam

Tabel 1.Model Eksperimen : Control Group Pre-test Post-test kel Pre tes Treatmen Post tes Kr x x Er x X x

penelitian

ini

data

dikumpulkan melalui tes. Tes terdiri dari dua macam, yakni pre-test dan post-test. Pre-test digunakan untuk mengetahui kemampuan awal fisika siswa sebelum


melakukan

pembelajaran,

sedangkan

Tabel 2. Data pengetahuan awal fisika

post-test digunakan untuk mengambil

(pre-test) siswa

data tentang pemahaman siswa terhadap Jumlah siswa Rerata nilai

hukum Kirchoff I setelah melakukan pembelajaran.

Soal-soal

tes

yang

digunakan terdiri dari 30 butir soal dan berbentuk pilihan ganda dengan empat

Kualitas soal tes terinci berdasarkan

Jumlah siswa Rerata nilai

Taksonomi Bloom yakni C1, C2, dan C3. Tes pemahaman hukum Kirchoof I terdiri rangkaian

seri

Ket:

observasi

Er 39

Kr 39

751,31

645,79

Er = kelas eksperimen Kr = kelas kontrol

listrik. Instrumen penelitian yang lain lembar

484,15

dan

rangkaian paralel komponen-komponen

adalah

483,13

(post-test) siswa

diberi skor 1 dan jika salah diberi skor 0.

submateri

Kr 39

Tabel 3. Data prestasi hasil belajar fisika

pilihan jawaban. Jika jawaban benar

dari

Er 39

Berdasarkan

untuk

hasil

analisis,

mengetahui kondisi lingkungan kelas dan

didapatkan t o = 0,017 dan p = 0,676

keaktifan

sehingga Ho ditolak dan Ha diterima. Hal

siswa

selama

proses

pembelajaran.

ini menunjukkan bahwa ada perbedaan

Uji yang digunakan untuk menguji

signifikan pada prestasi hasil belajar

hipotesis perbedaan pemahaman konsep

fisika

hukum Kirchoff I pada pembelajaran

pembelajaran

dengan menggunakan media virtualab

media

electricity dan melalui metode ceramah

menggunakan metode

adalah uji t. Keseluruhan pengujian

materi pelajaran hukum

analisis

tersebut

dengan

Rerata nilai kelas eksperimen lebih besar

bantuan

Pengolahan

Statistik

dibandingkan rerata nilai kelas kontrol,

dengan SPSS 12 pada taraf signifikansi

oleh karena itu dapat dinyatakan bahwa

5%.

pembelajaran

dilakukan Data

siswa

yang dengan

virtualab

melakukan menggunakan

electricity

fisika

dengan

ceramah pada Kirchoff I.

materi

hukum

Kirchoff I dengan menggunakan media 3. Hasil Penelitian dan Pembahasan

virtualab electricity lebih efektif bila

Berikut disajikan ringkasan hasil

dibandingkan dengan pembelajaran tanpa

pre-test dan post-test kelas eksperimen

menggunakan media virtualab electricity.

dan kelas kontrol. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 20

Prestasi

belajar

siswa

kelas

4. Kesimpulan

eksperimen lebih baik dibandingkan kelas

Berdasarkan hasil penelitian dapat

kontrol dapat disebabkan oleh hal-hal

ditarik kesimpulan: Penggunaan media

berikut: siswa kelas eksperimen lebih

virtualab

aktif dan memiliki motivasi lebih besar

dibanding dengan menggunakan metode

dibandingkan siswa yang melakukan

ceramah dari aspek kognitif (peningkatan

pembelajaran

prestasi

tanpa

media

virtualab

electricity

belajar

lebih

siswa)

fisika

efektif

dalam

electricity. Siswa kelas eksperimen dapat

pembelajaran

materi

hukum

mengoperasikan sendiri komputer dan

Kirchoff I pada siswa kelas X SMA

asik mengotak-atik software virtualab

Negeri 8 Yogyakarta.

electricity. Hal ini dapat merangsang rasa

Hasil penelitian ini hendaknya bisa

ingin tau dan kreatifitas masing-masing

dimanfaatkan oleh para guru, mahasiswa,

siswa.

maupun

Ketika

pengganti

pun,

menghitung siswa

hambatan

tidak

harus

dosen

terutama

dalam

melakukan pembelajaran di kelas. Dalam

menghitung secara manual, akan tetapi

menggunakan

cukup

menggunakan

komputer terutama animasi dan simulasi,

gambar multimeter secara otomatis lewat

para guru hendaknya juga membuat LKS

software tersebut. Sedangkan siswa kelas

maupun modul sebagai pelengkap dan

kontrol memiliki motivasi yang tidak

dapat

optimal karena materi hanya disampaikan

melakukan pembelajaran.

menghitungnya

media

mempermudah

berbantuan

siswa

dalam

secara konvensional saja yakni melalui ceramah. Siswa juga tidak bisa memiliki

Daftar Pustaka

gambaran secara jelas bagaimana bentuk-

John

bentuk rangkaian listrik, resistor, maupun alat ukur listrik, karena mereka tidak dibantu dengan media baik simulasi maupun

demonstrasi

pembelajaran. hambatan

total

Ketika pun

dalam

proses

menghitung mereka

harus

menggunakan cara manual yang tentu memerlukan waktu lebih lama.

D. Latuheru. 1998. Media Pembelajaran dalam Proses Belajar Mengajar Masa Kini. Jakarta: Menara Mas

Ahmad Abu Hamid. 2005. Pendidikan Fisika Sebagai Salah Satu Bidang Ilmu. Makalah Arief

S. Sadiman. 1986. Media Pendidikan Pengertian Pengembangan dan Pemanfaatannya. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada


Gene L. Wilkinson. 1984. Media dalam Pembelajaran Penelitian Selama 60 Tahun. Jakarta: CV. Rajawali

b. Latar

belakang

karena

judul

adanya

tersebut

perkembangan

dalam bidang teknologi informasi, Harsja W. Bachtiar. 1984. Tekhnologi Komunikasi Pendidikan Pengetian dan Penerapannya di Indonesia. Jakarta: CV. Rajawali Oemar Hamalik.1982. Media Pendidikan. Bandung: Alumni

ini berimbas pada teknologi dalam bidang pendidikan (terutama guru) dituntut

untuk

menggunakan

software-software

berbantuan

komputer materi

Setijadi. 1986. Pemilihan dan Pengembangan Media Untuk Pembelajaran. Jakarta: CV. Rajawali

animasi

dalam

fisika atau

eksperimen murni),

dikelas

terutama

simulasi.

(bukan

karena

mengajarkan

Quasi

eksperimen

variabel-variabel

yang dikontrol hanya sebatas yang Tanya Jawab

bisa dikontrol atau tidak semua

T: Novi, UAD a. Jika

variabel

Ujian

menggunakan

Nasional Virtual

tidak

yang

mengikuti

dikendalikan.

Electric

tetapi secara manual, apakah tidak menghambat siswa dalam Ujian Nasional? b. Apa latar belakang pengambilan judul

tersebut?

Mengapa

mengambil quasi eksperimen bukan true eksperimen? J: Fajar Fitri, UAD a. Tanggung

jawab

guru

adalah

membekali siswa pada pengalaman fisika secara langsung sekaligus bisa mengerjakan Ujian Nasional. Oleh

karena

itu

pembelajaran

menggunakan Virtualab Electricity ini tentu tidak membebani siswa, justru

akan

memperbanyak

pengalaman siswa. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 22

Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang Dimodifikasi Dengan Sistem Hydrogen Booster Brilian Prasetyo1), Rizky Stiyabudi2), Laifa Rahmawati 3), Yuni Nurfiana Wulandari 4), Asriningsih Suryandari 3) Pendidikan Teknik Otomotif 1), Pendidikan Fisika 2), Pendidikan IPA3) dan Kimia 4) Universitas Negeri Yogyakarta [email protected] 1) Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penggunaan Hydrogen Booster terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental komparatif dengan penggunaan Hydrogen Booster sebagai variabel bebas. Pengaruh variabel tersebut terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor, terutama pada tiga jenis motor bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat langkah, serta matic dianalisis dari nilai uji jarak tempuh. Dari penelitian ini didapati kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen Booster dapat meningkatkan nilai efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar 40% pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta 37% pada motor bensin matic. Kata kunci: Hydrogen Booster, efisiensi penggunaan bahan bakar, sepeda motor

1.

tinggi.

Pendahuluan Jumlah

kendaraan

yang

Jumlah

transportasi

di

Jakarta pada tahun 2007 mencapai

bertambah setiap tahun (6–8) %,

7,96

terutama

serta

transportasi di Jakarta yang saat ini

pertumbuhan perjalanan lebih besar

telah mencapai Rp. 3,2 Trilyun

dibanding pertumbuhan kendaraan,

diperkirakan

terutama

menggunakan

sejalan dengan peningkatan 28,7%

kendaraan pribadi yang semakin

harga BBM. Biaya tersebut adalah

murah harganya.

biaya

sepeda

yang

motor,

Transportasi sektor

merupakan

yang

signifikan

nasional.

perkotaan

Transportasi

mengalami

dampak

sedangkan

akan

yang

biaya

meningkat

dibutuhkan

untuk

mengakomodasi pergerakan sebesar 1,5 juta penumpang/jam.

mempengaruhi kebutuhan subsidi BBM

juta,

Bagaimana

sektor

transportasi merespon perubahan harga BBM? Salah satu pilihan

paling besar mengingat jumlah

dalam

penduduk perkotaan sekitar 60%

kemungkinan

dari

sektor transportasi adalah dengan

seluruh

Indoensia

dan

total sektor

penduduk dominan

adalah sektor perdagangan dan jasa

melihat respon

penyediaan teknologi

berbagai terhadap

penggerak

efisiensi yang dapat mengurangi

yang membutuhkan mobilitas yang


penggunaan bahan bakar

(fuel

efficiency) [1].

penghasil

gas

dengan

intake

manifold atau saluran udara dan

Hydrogen Booster adalah sebuah alat untuk memisahkan

selanjutnya

terjadilah

proses

pembakaran.

senyawa kimia antara gas hidrogen (H2) dan oksigen (O2) dari molekul

2. Tinjauan Pustaka

air (H2O) dengan menggunakan

1. Bahan Bakar Bensin

arus

listrik

Gas

Premium berasal dari bensin

pemisahan

yang merupakan salah satu fraksi

inilah yang dapat berfungsi sebagai

dari penyulingan minyak bumi

booster (penambah tenaga) pada

yang diberi zat tambahan atau

mesin kendaraan.

aditif, yaitu Tetra Ethyl Lead

hidrogen

(elektrolisis).

hasil

dari

Alat

ini

hanya

menggunakan media air murni

(TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18).[3]

aquades yang dimasukkan ke dalam

Penggunaan premium pada

tabung yang tersedia. Selain itu

umumnya digunakan untuk bahan

juga dipergunakan katalis untuk

bakar kendaraan bermotor bermesin

mempercepat terjadinya reaksi. Di

bensin,

dalam tabung tersebut terdapat

motor, dan lain lain. Bahan bakar

material berbahan stainless steel

ini juga sering disebut motor

sebagai penghantar arus (+) yang

gasoline atau petrol dengan angka

mampu menghasilkan O2 dan yang

oktan adalah 88, dan mempunyai

berfungsi juga sebagai penghantar

titik didih 300C - 200oC. Adapun

arus (-) dan mampu menghasilkan

rumus kimia untuk pembakaran

H2.[2]

pada Setelah

dihubungkan

seperti

bensin

mobil,

premium

sepeda

adalah

sebagai berikut:

dengan baterai dan mengalami

2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18

pengaliran

H2O

aliran

listrik

pada

elemen yang tersedia di dalamnya,

Pembakaran di atas diasumsikan

otomatis akan menghasilkan gas

semua

hidrogen akibat dari adanya proses

sempurna. Komposisi bahan bakar

elektrolisis. Setelah gas didapat,

bensin, yaitu [4] :

dipergunakan menghubungkan

selang antara

untuk tabung

bensin

terbakar

dengan

a. Bensin (gasoline) C8H18 b. Berat jenis bensin 0,65-0,75\


c. Pada suhu 400 bensin menguap 3065%

mengurangi

terjadinya

detonasi.

Komposisi bahan bakar dan udara

d. Pada suhu 1000 bensin menguap 8090%

dalam silinder akan menentukan kualitas

Bensin

pembakaran

dan

akan

premium

berpengaruh terhadap performance

mempunyai sifat anti ketukan yang

mesin, efisiensi bahan bakar dan

baik dan dapat dipakai pada mesin

emisi gas buang. [5]

kompresi tinggi pada saat semua

Selama

proses

pembakaran,

kondisi. Sifat-sifat penting yang

senyawa hidrokarbon terurai dan

diperhatikan pada bahan bakar

menjadi

bensin adalah :

hidrogen dan karbon yang masing-

senyawa-senyawa

a. Kecepatan menguap (volatility)

masing bereaksi dengan oksigen

b. Kualitas pengetukan (kecenderungan

membentuk CO2 dan H2O.

berdetonasi)

3. Kompresi

c. Kadar belerang

Motor bensin dapat juga disebut

d. Titik beku

sebagai motor otto. Motor tersebut

e. Titik nyala

dilengkapi dengan busi dan karburator.

f. Berat jenis

Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang membakar campuran bahan

2. Pembakaran

bakar dan udara karena motor ini

Pembakaran

didefinisikan

cenderung disebut spark ignition engine.

sebagai reaksi kimia atau reaksi

Pada siklus otto atau siklus

persenyawaan bahan bakar oksigen

volume konstan proses pembakaran

(O2)

terjadi

sebagai

oksidan

dengan

pada

volume

konstan,

temperaturnya lebih besar dari titik

sedangkan siklus otto tersebut ada

nyala.

yang berlangsung dengan 4 (empat) Untuk

maksimum hendaknya pembakaran

memperoleh dari

suatu

daya

langkah atau 2 (dua) langkah.

operasi

Untuk mesin 4 (empat) langkah

komposisi dari

gas

siklus

kerja

terjadi

dengan

4

silinder

(empat) langkah piston atau 2 (dua)

(komposisi gas hasil pembakaran)

poros engkol. Gambar diagram P-V

dibuat seideal mungkin, sehingga

dan T-S siklus otto dapat dilihat

tekanan gas hasil pembakaran bisa

pada (gambar 1) dibawah sebagai

maksimal

berikut . [5]

menekan

torak

dan


:

Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat dalam diagram sebagai berikut :

Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus otto Proses siklus otto sebagai berikut : Proses 1-2 : proses kompresi isentropic

(adiabatic

reversible)

dimana piston bergerak menuju (TMA=titik

mati

mengkompresikan

udara

atas) sampai

volume clearance sehingga tekanan

Gambar 2. Diagram Alir Prestasi Mesin Fuel

dan temperatur udara naik.

Consumption

(FC)

Proses 2-3 : pemasukan kalor

merupakan parameter yang biasa

konstan,

digunakan

piston

sesaat

pada

pada

sistem

(TMA=titik mati atas) bersamaan

pembakaran

kalor suplai dari sekelilingnya serta

menggambarkan pemakaian bahan

tekanan dan temperatur meningkat

bakar.

hingga

didefinisikan sebagai jumlah yang

nilai

maksimum

dalam

dalam

motor

Fuel

untuk

Consumption

siklus.

dihasilkan konsumsi bahan bakar

Proses 3-4 : proses isentropik udara

per satuan waktu (cc/menit). Nilai

panas

tinggi

FC yang rendah mengindikasikan

mendorong piston turun menuju

pemakaian bahan bakar yang irit,

(TMB = titik mati bawah), energi

oleh sebab itu, nilai FC yang

dilepaskan

rendah sangat diinginkan untuk

dengan

tekanan

disekeliling

berupa

mencapai efisiensi bahan bakar.

internal energi.

Fuel

Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB

dapat

di

= titik mati bawah) dengan mentransfer

menggunakan

kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah

berikut [6] :

Consumption

(FC)

hitung

dengan

rumus

sebagai

pada titik awal. 4. Efisiensi Bahan Bakar Bensin


Dimana : FC = Konsumsi bahan

dari

bakar (cc/menit)

dilakukan pada tiga jenis motor

V = Volume (cc)

bakar, yaitu motor bensin dua

t = waktu (menit)

langkah,

Hal-hal

yang

mempengaruhi

besarnya konsumsi bahan

jarak

empat

tempuh)

langkah,

serta

matic, dalam keadaan tanpa serta

bakar

dengan

antara lain :

Hydrogen

Booster.

Pengujian jarak tempuh dengan

a. Sistem bahan bakar rusak (bensin bocor,

pengujian

permukaan

bensin

menggunakan Odometer dan sirkuit

di

uji.

karburator terlalu tinggi, saringan udara

kotor

dan

penyetelan

4. Hasil Penelitian

kecapatan rendah tidak baik). b. Sistem

pengapian

Efisiensi yang dimaksud

rusak

(waktu

dalam

dunia

otomotif

adalah

penyalaan tidak tepat, busi meletup

tingkat pemanfaatan input yang

secara salah, titik kontak pemutus

diproses

arus rusak).

produk. Pada penelitian ini, proses

menghasilkan

c. Tekanan kompresi mesin rendah.

pengambilan

d. Sistem penggerak katup salah.

mengetahui

e. Pipa saluran gas buang tersumbat.

dilakukanlah

f. Kopling selip

tempuh.

g. Rem menahan. h. Penggunaan

Pada

sepeda

motor

tidak

output

data

untuk

tingkat

efisiensi

pengujian

jarak

penelitian

ini,

pengujian efisiensi dilakukan pada

benar.

tiga jenis motor bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat langkah, serta matic, dalam keadaan tanpa

3. Metode Penelitian Pada

penelitian

ini,

serta dengan hydrogen booster.

pengujian efisiensi (yang dilihat Efisiensi pada sepeda motor empat langkah Motor

Jarak (km)

Empat langkah(Kharisma)

Tanpa HB

Dengan HB

1,06

1,59

1,35

1,60


VB = 31mL; Kel=180cm

1,16

1,68

Rata-rata

1,19

1,62 Naik (30%)

Grafik efisiensi pada sepeda motor empat langkah 2 1.5

Tanpa HB

1

0.5

Dengan HB

0

Efisiensi pada sepeda motor dua langkah Dua langkah

0,50

0,91

VB = 45mL;

0,61

0,80

0,77

0,98

0,62

0,89

Rata-rata

(naik 40%)

Grafik efisiensi pada sepeda motor dua langkah 1.2 1 0.8 Tanpa HB 0.6 0.4

Dengan HB

0.2

0


Efisiensi pada sepeda motor matic Matic

1,02

1,32

VB = 36mL;

0,79

1,45

0,95

1,06

0,99

1,30

0,93

1,28

Rata-rata

(naik 37%)

1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Series 1 Series 2

Grafik efisiensi pada sepeda motor matic Daftar Pustaka 5. Kesimpulan dan Saran Dari

penelitian

ini

didapati

kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen Booster

dapat

meningkatkan

nilai

efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar 40% pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta 37% pada motor bensin matic. Penelitian yang selanjutnya dapat dikembangkan pada laju konsumsi bahan bakar daya yang dihasilkan ataupun tingkat kebersihan komponen mesin, sehingga dari hal tersebut dapat ditinjau dari segi ekonomi dari mesin tersebut.

[1] Tim Pemantau dan Evaluasi Kinerja Transportasi Nasional (TPEKTN). 2008. Urgensi Paket Kebijakan dan Program Komprehensif dalam Penghematan BBM Transportasi. Jakarta: Kementrian Koordinator Bidang Perekonomian. [2] Muhammad As’adi dan Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra. 2010. Kajian Penambahan Hydrogen Booster pada Motor Mesin Bensin 115 CC. Jurnal. Palembang : Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, halaman 5358. [3]

Ali, Rinaldi. 2003. Bagaimana bahan bakar menghasilkan energi dan berapa besar energi yang dihasilkan?. Diakses dari


www.chemistry.org. pada tanggal 12 Agustus 2009

hydrogen booster pada motor tersebut?

[4] Bernasconi,dkk. 1995. Teknologi Kimia Bagian 1.Jakarta: Pradnya Paramita

J: Brilian Prasetyo, UNY a. Tidak ada

[5] Arismunandar. 1990. Motor Bakar Torak. Jakarta: Gramedia.

b. Secara teori meningkatkan tenaga, namun secara prakteknya sedang

[6] Amien Nugroho. (2005). Ensiklopedi Otomotif. Jakarta : Gramedia

dalam penelitian lebih lanjut.

Tanya Jawab T: Zulchan Prafidita, R., UAD Apakah

Hidrogen

Booster

dapat

diaplikasikan dalam karburator inject vaccum dan fuel injection? J: Brilian Prasetyo, UNY Bisa

T: Imanuri, UAD Apakah

dampak

negattif

dari

penggunaan alat tersebut? J: Brilian Prasetyo, UNY Sedang dalam proses pengamatan

T: Wahyu Budi Santosa, UAD a. Apakah

ada

modifikasi

pada

ruang pembakaran seperti Booster dan sudut klip pada mesin sepeda motor tersebut? b. Bagaimana

tenaga

yang

dihasilkan denngan menambahkan Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24

Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Fisika SMA Kelas X Ditinjau Dari Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP) Befi Krista Galuh, Dian Artha Kusumaningtyas Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

Abstrak Keberadaan nilai-nilai life skill merupakan salah satu kondisi yang perlu dipertimbangkan, karena peserta didik dilatih untuk belajar menemukan, mengolah, membuktikan, memecahkan, mengkomunikasikan, dan berani dalam memecahkan masalah. Tetapi apakah buku-buku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang sering digunakan sudah memuat nilai-nilai life skill dan hal ini belum mendapat perhatian dari pendidik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui : (1) Informasi tentang buku-buku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang memuat life skill yang sesuai dengan KTSP dan (2) Persentase muatan life skill yang dikembangkan pada masing-masing buku pelajaran fisika kelas X pada semester I yang sesuai dengan KTSP. Populasi penelitian ini adalah buku pelajaran fisika SMA kelas X yang digunakan pada sekolah-sekolah di kota Tegal. Sampel penelitian ini adalah 3 buku pelajaran yang banyak digunakan pada SMA di Kota Tegal. Kandungan muatan life skill dalam buku sampel dianalisis berdasarkan indikator kurikulum 2006 ( KTSP ). Metode analisis yang digunakan adalah deskripsi kuantitatif. Hasil analisis menunjukkan bahwa penyajian materi pada buku pelajaran A( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga) telah mengembangkan muatan life skill. Persentase muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%. Kata kunci : life skill, KTSP dan Buku pelajaran fisika SMA kelas X.

untuk

1. Pendahuluan Pendidikan

merupakan

suatu sistem, yaitu sistematisasi dari proses perolehan pengalaman sehingga Oleh

menjadi karena

pendidikan proses

pengetahuan. itu,

filsosofi

diartikan

perolehan

sebagai

pengalaman

belajar yang berguna bagi peserta didik

dalam

hidup

dan

kehidupannya. Dengan pengalaman belajar itu, diharapkan peserta didik mampu mengembangkan potensi dirinya, sehingga siap digunakan

memecahkan

problema

hidupnya. Pengalaman belajar itu diharapkan

juga

mengilhami

pembelajar menghadapi problema hidup

sesungguhnya

dalam

kehidupan sehari-hari. Tujuan pendidikan bagi setiap manusia adalah agar peserta didik mampu memecahkan

dan

mengatasi

permasalahan hidup dan kehidupan yang dihadapinya. pendidikan, memecahkan

Jika

selesai

mereka masalah

belum

mengikuti mampu

hidup

dan

kehidupan, pertanda tujuan pendidikan


belum tercapai. Berdasarkan hal itulah,

(learning know), belajar untuk melakukan

dalam pelaksanaan pendidikan, peserta

(learning to do), belajar menjadi diri

didik perlu dibekali dengan kecakapan

sendiri (learning to be), dan belajar hidup

hidup (life skill). Pendidikan kecakapan

dalam kebersamaan (learning to live

hidup itu kemudian dikenal dengan

together). Peran guru juga bergeser dari

“Pendidikan

menentukan “ apa yang akan dipelajari”

Berorientasi

Kecakapan

Hidup (PBKH) [1] . Upaya

menjadi -

upaya

untuk

“bagaimana

memperkaya

pengalaman belajar siswa”.

meningkatkan mutu pendidikan dapat

Pengalaman belajar diharapkan

dilakukan dengan memperbaiki faktor-

berguna bagi peserta didik setelah tamat

faktor

suatu

dari jenjang pendidikan, yang sesuai

program pengajaran. Struktur bahan ajar

dengan muatan life skill. Life skill

salah

penentu

satu

keberhasilan

faktor

yang

dapat

diperoleh melalui serangkaian kegiatan

keberhasilan

suatu

untuk mengeksplorasi lingkungan melalui

program pengajaran yang terkandung

interaksi aktif dengan buku, guru, teman,

dalam kurikulum dan silabus. Oleh

lingkungan, dan narasumber lain.

mempengaruhi

karena

itu,

Pemerintah

memperbaiki

Pengembangan life skill itu

Kurikulum 1994 menjadi Kurikulum

mengedepankan

2004 yang dikenal dengan Kurikulum

berikut:

Berbasis Kompetensi ( KBK ), kemudian disempurnakan menjadi Kurikulum 2006 yang dikenal dengan Kurikulum Tingkat

1. kemampuan yang relevan untuk dikuasai peserta didik, 2. materi

pembelajaran

Satuan Pendidikan ( KTSP ). Perbaikan

dengan

dan pengembangan kurikulum ini lebih

peserta didik,

sesuai dengan perkembangan situasi dan kondisi yang terjadi pada saat ini.

untuk

memberikan

keahlian perubahan.

bertahan

ketrampilan hidup

Kurikulum

3. kegiatan kegiatan

Kurikulum 2006 dikembangkan dan dalam 2006

aspek-aspek

tingkat

sesuai

perkembangan

pembelajaran peserta

didik

dan untuk

mencapai kompetensi, 4. fasilitas, alat dan sumber belajar yang memadai, dan 5. kemampuan-kemampuan

yang

memudahkan guru dalam menyajikan

dapat diterapkan dalam kehidupan

pengalaman belajar sepanjang hayat yang

peserta didik.

mencakup pada empat pilar pendidikan

Dalam

universal yaitu belajar untuk mengetahui

menjawab

Kurikulum

2006 (KTSP) ini para penerbit buku


pelajaran dengan sigap menerbitkan buku

kelas X pada semester I yang sesuai

pelajaran, salah satunya adalah buku

dengan KTSP.

fisika SMA yang menyatakan sesuai dengan Kurikulum 2006. Penyusunan

2. Dasar Teori

dari suatu buku pelajaran yang dipakai sebagai

sumber

atau

media

belajar

Life skill a. Pengertian life skill

sebaiknya mempertimbangkan kondisi

Mengenai

pengertian

pemakainya. Keberadaan nilai-nilai life

pendidikan life skill atau pendidikan

skill merupakan salah satu kondisi yang

kecakapan hidup terdapat perbedaan

perlu dipertimbangkan, karena peserta

pendapat,

didik dilatih untuk belajar menemukan,

sama. Definisi kecakapan hidup (life

mengolah, membuktikan, memecahkan,

skills), di antaranya adalah:

mengkomunikasikan, dan berani dalam

1)

memecahkan masalah.

life

namun

esensinya

tetap

Life skills are the foundation of our work ethic, our character,

Dari uraian diatas tampak bahwa

and our personal behavior (Penn

skill

State,

sangat

penting

dalam

pengembangan kurikulum 2006 (KTSP), sehingga peneliti ingin meneliti besarnya

College

of

Education,

2003). 2)

Kecakapan

hidup

adalah

muatan-muatan life skill dalam buku ajar

kecakapan yang dimiliki oleh

mata pelajaran fisika SMA kelas X yang

seseorang untuk mau dan berani

sesuai dengan KTSP. Untuk itu, peneliti

menghadapi

menentukan tiga buah buku yang sudah

secara

memenuhi standar isi Kurikulum 2006

tertekan,

(KTSP)

proaktif dan kreatif mencari serta Dari

dilalkukan

penelitian

yang

mendapatkan : Informasi tentang

wajar

menemukan

diharapkan

problema

hidup

tanpa

merasa

kemudian

secara

solusi

sehinga

akhirnya mampu mengatasinya 3)

In essence, lif skills are an

buku pelajaran fisika SMA kelas X

“owner’s manual” for the human

semester I yang memuat life skill

body. These skills help children

yang sesuai dengan KTSP dan

learn how to maintain their

seberapa besar persentase muatan

bodies, grow as individuals, work

life skill yang dikembangkan pada

well with others, make logical

masing-masing buku fisika SMA

decisions,

protect

themselves


4)

when they have to and achieve

mencari

their goals in

mengatasi berbagai macam persoalan

Life skills include a wide range of

yang ada di dalam kehidupannya.

knowledge and skill interactions,

b.

sehinga

mampu

Klasifikasi life skill

believed to be essential for adult independent living

akhirnya

Secara umum ada dua macam life skill yaitu general life skill

Kecakapan hidup (life skill)

(kecakapan umum) dan spesific life

bisa diartikan sebagai kemampuan

skill (kecakapan khusus). Kecakapan

berfikir

serta

umum dibagi menjadi dua, yaitu

menggunakan olah pikir dan olah

personal skill (kecakapan personal)

nalarnya

dan social skill (kecakapan sosial).

dan

menalar

untuk

menghadapi

berbagai macam persoalan yang

Personal

ada di dalam kehidupannya [2].

awarenes skill (kecakapan mengenal

Jadi

dari

beberapa

skill

terdiri

dari

self-

pendapat

diri) dan thinking skill (kecakapan

tentang pengertian life skill, penulis

berfikir). Kecakapan khusus juga

menyimpulkan bahwa life skill adalah

dibagi menjadi dua, yaitu academic

kecakapan yang dimilki seseorang untuk

skill

mampu dan berani berfikir dan menalar,

vocational

tumbuh menjadi pribadi yang mandiri

vokasional). Diagram klasifikasi life

kemudian secara proaktif dan kreatif

skill ditunjukkan dalam gambar 1.

(kecakapan skill

akademik)

dan

(kecakapan

Self

Gen

Person

awarnes

al skill

s Thinkin

eral Lif e Ski ll

life skill Spe

g skill Social skill Academi c skill

sific life

Vocational

skill skill Gambar 1. Diagram klasifikasi life skill [3]


c. Life skill dan proses belajar mengajar

pada

pendidikan

menengah atas (SMA / MA) Life skill sangat dekat dengan

menyajikan persoalan-persoalan yang [4]

harus dipecahkan tujuan

dari

menciptakan

. Seperti halnya

life peserta

skill

yaitu

didik

yang

dunia proses belajar mengajar di

mempunyai sifat mandiri, kreatif,

sekolah. Bahkan dapat dikatakan

adaptif, memiliki kemampuan berfikir

bahwa

rasional, mampu bekerja sama, serta

ruhnya

proses

belajar

mengajar adalah kecakapan hidup.

mampu

Suatu proses belajar pada hakekatnya

kemampuannya

adalah pemberian pengalaman pada

mengembangkan diri.

peserta

didik.

Pengalaman

mempunyai

life

sehingga

dan mampu


peserta didik yang kompeten, dan adalah

diri

yang

didapat diharapkan akan menjadikan

selanjutnya

mengenali

Penelitian ini termasuk penelitian

peserta

didik

deskripsi kuantitatif, karena meneliti

skill

untuk


kehidupannya

kelak[2].

pada buku pelajaran fisika SMA kelas X

Nilai-nilai life skill yang termuat

pada semester I yang banyak digunakan

dalam buku pelajaran

di SMA Kota Yogyakarta pada saat

menunjang

Buku teks pelajaran tidak

penelitian dilakukan. Berdasarkan dari

hanya berisi kumpulan materi yang

analisis buku yang diteliti dapat diketahui

harus dihapalkan, melainkan harus


menyajikan materi yang dapat men-

pada masing-masing buku.

stimulus peserta didik untuk berpikir

a. Populasi dan Sampel

lebih luas, kreatif, dan reflektif.

Populasi

Dalam buku teks pelajaran, materi

semua buku pelajaran fisika SMA

bahan ajar harus disajikan dengan

kelas X semseter I yang digunakan

cara tertentu

di Kota Tegal dan telah mengacu

beroleh

agar peserta didik

pengalaman

berkenaan

dengan pemahaman, keterampilan,

penelitian

ini

adalah

pada Kurikulum 2006. Sampel yang digunakan dalam

dan perasaan. Oleh karena itu buku

penelitian :

teks pelajaran berisi latihan yang Tabel 1. Sampel Penelitian Ko de

Judul Buku

Penerbit

Tahu n

Jumlah sekolah


A

Fisika IA Fisika SMA Kelas X Fisika untuk SMA Kelas X

B C

ESIS PHiβET A Erlangg a

2007

yang menggunak an 1

2006

2

2006

2

d. Teknik Analisis Data Analisis data untuk masingmasing buku dilakukan oleh dua

b. Metode Pengumpulan Data Data penelitian ini diperoleh

panelis. Hasil analisis dari masing-

dengan cara melakukan observasi

masing indikator life skill dicari

terhadap buku yang dijadikan sampel

persentasenya dengan rumus :

penelitian. Dalam lembar observasi

Life skill :

tercantum indikator Kurikulum 2006 dan indikator muatan life skill. Tabel Kurikulum 2006 memuat kompetensi dasar, uaraian materi, pengalaman

Selanjutnya, persentase dari kedua panelis di rata-rata untuk menentukan masing-masing indikator muatan life skill.

belajar, dan indikator-indikator. Tabel life skill terdiri dari indikator life skill,


jenis indikator life skill, contoh dan penilaian.

Dengan

memperhatikan

Adapun hasil perhitungan

pernyataan yang ada pada tiap-tiap

distribusi muatan life skill yang

buku fisika SMA kelas X kemudian

dikembangkan dalam buku A, B,

diidentifikasi dan dianalisis muatan

dan C masing-masing panelis dapat

life skill berdasarkan indikator yang

dilihat sebagai berikut:

ada dalam Kurikulum 2006. c. Instrumen Penelitian Instrumen pada penelitian ini adalah tabel penilaian life skill. Tabel penilaian

life

skill

terdiri

indikator

life

skill,

dan

dari nomor

indikator kurikulum yang nantinya akan diisi skor-skor hasil penilaian. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 13

Tabel 2. life skill yang muncul dalam indikator kurikulum 2006 ( KTSP ) Life Skill

Indikator

Kecakapa n Berpikir

Menggali informasi Mengolah informasi Mengambil keputusan Memecahkan masalah Komunikasi lisan Komunikasi tertulis Kerja sama Identifikasi Variabel Menghubungkan variabel Merumuskan hipotesis Melaksanakan percobaan

Kecakapa n Sosial

Kecakapa n Akademik

Buk uA

Buk uB

Buk uC

30

31

28

30

31

28

28

28

28

27 7

29 4

27 21

28 5

26 7

28 20

28

28

27

27

25

26

27

26

25

9

7

15

Tabel 3. Muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A, B, dan C rata-rata

Life Skill

Indikator

Kecakapa n Berpikir

Menggali informasi Mengolah informasi Mengambil keputusan Memecahkan masalah

Buk uA (%) 86.5

79

74.5

67.7

72

59.7 60.7 5 66.7 9

55

Rata-rata 72 Kecakapa n Sosial

Komunikasi lisan Komunikasi tertulis

9.17

Keja sama

8.06 15.6 4 90.2 5

Rata-rata Kecakapa n

Identifikasi Variabel

Buk uB (%)

29.7

4.84 20.9 5 11.3 12.3 6 88.7

Buk uC (%) 72.0 4 64.9 2 70.1 6 67.7 4 68.7 2 33.3 4 24.1 8 42.7 5 33.4 2 85.4 9


Akademi k

Menghubungkan variable Merumuskan hipotesis Melaksanakan percobaan

80.6 5 53.2 5 14.2 5 59.2 1

85.5 67.7 5 23.3 66.7 0

Rata-rata

82.2 6 61.2 9 28.3 4 64.3 5

Muatan life skill dalam tabel 3 dapat digambarkan dalam grafik histogram seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini: 80 60

Buku A

40

Buku B

20

Buku C

0 KB

KS

KA

Gambar 2. Grafik histogram muatan life skill yang dikembangkan pada buku A, B, dan C Keterangan :

dan buku A. Sedangkan muatan

KB

life skill pada buku C untuk

1.

: Kecakapan Berfikir KS : Kecakapan Sosial

kecakapan sosial lebih banyak

KA : Kecakapan Akademik

bila dibanding buku A dan buku

Informasi tentang buku pelajaran

B. Muatan life skill buku A

fisika SMA kelas X semester I

paling sering muncul dalam

yang memuat life skill yang

indikator

sesuai dengan KTSP.

kecakapan

Dari hasil ini antara ketiga buku

dibanding buku C dan buku B.

dapat dikatakan telah memuat life

skill

dalam

materi

kurikulum akademik

untuk bila

2. Persentase muatan life skill yang dikembangkan

pada

masing-

pembelajaran yang berdasarkan

masing buku fisika SMA kelas X

indikator kurikulum, muatan life

semester I yang sesuai dengan

skill buku B paling sering

KTSP

muncul kurikulum

dalam

indikator

Dari hasil ini antara

untuk

kecakapan

ketiga buku dapat dikatakan

berfikir bila dibanding buku C

buku

C

paling

banyak


mengembangkan

life

dan buku C yang berjudul Fisika untuk

skill karena dari 11 indikator life

SMA Kelas X (Marthen. K / Erlangga)

skill, keseluruhannya memiliki

telah mengembangkan muatan life skill.

persentase di atas 20 %. Jika

Dan Persentase muatan life skill yang

dilihat dari persentase ketiga

dikembangkan dalam buku A yang

muatan

yang

berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS

masing-

), buku B yang berjudul Fisika SMA

masing buku A, B, dan C adalah

Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku

sama yakni kecakapan berfikir,

C yang berjudul Fisika untuk SMA Kelas

kemudian kecakapan akademik

X (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut

dan yang terkecil kecakapan

adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.

life

dikembangkan

sosial.

muatan

skill dari

Tetapi

apabila

dibandingkan antara ketiga buku

Daftar Pustaka

tersebut muatan life skill pada

[1] Zulkarnaini. 2008. Pola Pelaksanaan Pendidikan Berorientasi Kecakapan Hidup (Life Skill Education). http://zulkarnainidiran.wordpress.c om/2008/11/28/pola-pelaksanaanpendidikan-berorientasikecakapan-hidup-life-skilleducation/

buku A untuk kecakapan berfikir dan kecakapan akademik lebih banyak bila dibanding buku C dan buku B. Muatan life skill pada buku C untuk kecakapan sosial

lebih

banyak

bila

dibanding buku A dan buku B.

5. Kesimpulan Dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan : Pada buku pelajaran A yang berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B yang berjudul Fisika

[2]

Supriyadi. 2006. Kajian Teknologi Managemen Pembelajaran IPA Fisika. Yogyakarta: Pustaka Tempelsari [3] Anwar. 2006. Pendidikan Kecakapan Hidup ( Life Skill Education ). Bandung : CV Alfa Beta. [4] Abdullah, Mikrajudin. 2007. Fisika IA. Bandung : ESIS.

SMA Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ),


Efektifitas Penggunaan Media Virtualab Electricity Dalam Pembelajaran Fisika Materi Hukum Kirchoff Fajar Fitri Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar kognitif pada pembelajaran hukum Kirchoff I siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta dengan menggunakan media Virtualab Electricity. Metode penelitian yang digunakan adalah Control Group Pre-test Posttest. Siswa kelas XB sebagai kelas eksperimen melakukan pembelajaran dengan media virtualab electricity, sedangkan kelas XC sebagai kelas kontrol melakukan pembelajaran tanpa media virtualab electricity. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan yang signifikan pada hasil belajar kognitif antara kelas eksperimen dengan kelas kontrol. Prestasi hasil belajar siswa kelas eksperimen lebih tinggi dibandingkan prestasi hasil belajar kelas kontrol. Berdasarkan hal tersebut, pembelajaran dengan menggunakan media virtualab electricity lebih efektif dibandingkan pembelajaran tanpa menggunakan media virtualab electricity pada materi hukum Kirchoff I.

Kata kunci: virtualab electricity, hasil belajar kognitif

1. Pendahuluan Abad

informasi. Untuk kepentingan pribadi, abad

sosial, ekonomi, dan lingkungan, siswa

teknologi

perlu dibekali dengan kompetensi

informasi. Perubahan yang sangat

yang memadai agar menjadi peserta

cepat dan dramatis dalam bidang ini

aktif dalam masyarakat.

globalisasi

XXI dan

merupakan abad

merupakan fakta dalam kehidupan

Mata pelajaran fisika di SMA

siswa. Pengembangan kemampuan

diharapkan dapat menjadi wahana

siswa dalam bidang sains, terutama

bagi siswa untuk mempelajari diri

fisika merupakan salah satu kunci

sendiri dan alam sekitar, serta prospek

keberhasilan peningkatan kemampuan

pengembangan lebih lanjut dalam

dalam

dengan

menerapkannya di kehidupan sehari-

dunia

hari dan keluasaan penerapan fisika

teknologi

dalam teknologi. Tanpa adanya dasar

menyesuaikan

perubahan teknologi,

dan

diri

memasuki

termasuk


pengetahuan teknik mengajar fisika dengan

baik,

siswa

rangka

memudahkan

akan

siswa menerima materi pelajaran,

proses

perlu diusahakan agar siswa dapat

melakukan

menggunakan sebanyak mungkin alat

kesalahan, dan mungkin akan frustasi

indera yang dimiliki. Makin banyak

dan membenci pelajaran tersebut.

alat indera yang digunakan untuk

Metode

yang

mempelajari sesuatu, makin mudah

menggunakan teks buku membawa

diingat apa yang dipelajari. Apabila

hasil

materi pelajaran yang sama disajikan

mengalami

maka

Dalam

perlambatan

penerimaan,

banyak

tradisional

lambat,

membuat

membosankan,

pengajar

banyak

waktu

Sesuatu

dapat

dan

memerlukan

untuk

dengan

ceramah

dan

ditambah

mengajar.

dengan memperlihatkan gambar, foto,

sebagai

sketsa, dan sebagainya, maka akan

dikatakan

media pembelajaran apabila media

lebih

tersebut

dimengerti

digunakan

untuk

mudah

materi

tersebut

siswa

dibanding

oleh

menyampaikan pesan dengan tujuan-

dengan ceramah saja. Karakteristik

tujuan pendidikan dan pembelajaran .

dan

Pengelolaan alat bantu pembelajaran

media perlu diperhatikan oleh guru

sudah

dibutuhkan.

agar mereka dapat memilih media

Metamorfosis dari perpustakaan yang

mana yang sesuai dengan kondisi dan

menekankan

kebutuhan.

sangat

pada

penyediaan

kemampuan

masing-masing

Seorang

guru

harus

permintaan dan pemberian layanan

berusaha agar materi pelajaran yang

secara multi-sensori dari beragamnya

disampaikan harus mampu dimengerti

kemampuan individu untuk mencerap

dengan mudah oleh siswa.

informasi menjadikan pelayanan yang

Kemajuan

media

komputer

beberapa

kelebihan

diberikan mutlak wajib bervareatif dan

memberikan

secara luas. Selain itu dengan semakin

untuk kegiatan produksi audiovisual.

meluasnya

kemajuan

Pada

komunikasi

dan

di

tahun-tahun

belakangan

serta

komputer mendapat perhatian besar

proses

karena kemampuannya yang dapat

belajar, maka pelaksanaan kegiatan

digunakan dalam bidang kegiatan

pendidikan dan pengajaran semakin

pembelajaran.

menuntut dan memperoleh media

teknologi

pendidikan yang bervareasi secara

komputer seakan menjadi primadona

luas pula.

dalam

ditemukannya

teknologi,

bidang

dinamika

Ditambah

jaringan

kegiatan

dan

dengan internet,

pembelajaran.

Penggunaan komputer dalam proses Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 19

pembelajaran bentuknya

bermacam-macam tergantung

pendesain

dan

pembelajarannya, permainan

kecakapan

paralel dan diberi sumber tegangan,

pengembang

maka dapat diukur arus maupun

berbentuk

tegagannya menggunakan multimeter

mengajarkan

yang dapat distel menjadi voltmeter

bisa

(games),

konsep-konsep

resistor baik secara seri maupun

yang

maupun amperemeter. Besar arus

kemudian dikonkritkan dalam bentuk

maupun tegangan yang diukur akan

visual dan audio yang dianimasikan.

muncul sendiri secara otomatis pada

Animasi teknik

abstrak

merupakan

pergerakan

paparan

yang

gabungan

dari

Asalnya

ia

suatu

multimeter.

Animasi

ini

sangat

gambar

atau

menarik untuk mengajarkan materi

dihasilkan

oleh

fisika listrik dinamis terutama materi

komputer.

hukum Kirchoff I tentang rangkaian

media dihasilkan

dengan

seri-paralel.

menangkap gambar lukisan-lukisan atau

model-model

berbeda

yang

menggunakan

sedikit


kamera

Penelitian ini merupakan kuasi

animasi. Dengan menggunakan media

eksperimen

animasi, siswa menjadi termotivasi

rancangan percobaan Control Group

untuk lebih menekuni materi yang

Pre-test Post-test seperti tabel 1.

disajikan serta dengan adanya warna,

menambahkan

siswa

dalam

kemampuan

menggunakan

Tabel 1.Model Eksperimen :

musik, dan grafik yang dianimasikan dapat

dengan

Control Group Pre-test Post-test k

P

Treat

P

materi

e

r

men

o

pelajaran. Dengan demikian, animasi

l

e

st

baik

t

te

sebagai media pembelajaran untuk

e

s

menyampaikan materi fisika.

s

merupakan

mengingat

alternatif

yang

Virtualab Electricity merupakan

K

x

-

x

sebuah media animasi yang khusus

r

x

X

x

dirancang

menampilkan

E

elektronika

r

untuk

komponen-komponen

seperti resistor, sumber tegangan,

Keterangan:

multimeter, dan sebagainya. Prinsip

Kr = kelas kontrol

kerja animasi virtualab electricity yakni

Er = kelas eksperimen

apabila

dibuat

sebuah

rangkaian Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 20

Subjek penelitian ini adalah

digunakan untuk mengambil data

siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta

tentang pemahaman siswa terhadap

kelas XB dan XC. Kelas XB sebagai

hukum Kirchoff I setelah melakukan

kelas eksperimen dan kelas XC sebagai

pembelajaran.

kelas

kelas

digunakan terdiri dari 30 butir soal

kontrol

dan berbentuk pilihan ganda dengan

ditetapkan secara acak. Siswa kelas

empat pilihan jawaban. Jika jawaban

eksperimen melakukan pembelajaran

benar diberi skor 1 dan jika salah

dengan menggunakan media virtualab

diberi skor 0. Kualitas soal tes terinci

electricity

kelas

berdasarkan Taksonomi Bloom yakni

pembelajaran

C1, C2, dan C3. Tes pemahaman

kontrol.

eksperimen

kontrol

Pemilihan

dan

kelas

sedangkan melakukan

siswa

Soal-soal

hukum

electricity dalam hal ini ceramah.

submateri

rangkaian

rangkaian

paralel

komponen-

listrik.

Instrumen

melakukan

I

yang

tanpa menggunakan media virtualab

Sebelum

Kirchoof

tes

terdiri

dari

seri

dan

pembelajaran, kedua kelas diupayakan

komponen

memiliki kondisi yang hampir sama,

penelitian yang lain adalah lembar

sehingga

kondisi

observasi untuk mengetahui kondisi

prestasi awal siswa, lingkungan kelas,

lingkungan kelas dan keaktifan siswa

serta kondisi ekonomi siswa. Untuk

selama proses pembelajaran.

perlu

mengetahui

diketahui

prestasi

awal

siswa

Uji

yang

digunakan

dilakukan pretest terlebih dahulu,

menguji

sehingga dapat dikelompokkan siswa

pemahaman konsep hukum Kirchoff I

yang memiliki prestasi hampir sama.

pada

Kondisi

menggunakan

lingkungan

diketahui

kelas

melalui

dapat

observasi,

hipotesis

untuk

perbedaan

pembelajaran

electricity

dan

media

dengan virtualab

melalui

metode

sedangkan kondisi ekonomi siswa

ceramah adalah uji t. Keseluruhan

dapat dilihat dari data siswa di

pengujian analisis tersebut dilakukan

Bimbingan Konseling.

dengan bantuan Pengolahan Data

Dalam

penelitian

ini

data

dikumpulkan melalui tes. Tes terdiri

Statistik dengan SPSS 12 pada taraf signifikansi 5%.

dari dua macam, yakni pre-test dan post-test. Pre-test digunakan untuk mengetahui kemampuan awal fisika siswa

sebelum

melakukan

pembelajaran, sedangkan post-test

3. Hasil Penelitian dan Pembahasan Berikut disajikan ringkasan hasil pre-test

dan

post-test

kelas

eksperimen dan kelas kontrol.


Tabel 2. Data pengetahuan awal fisika (pre-test) siswa

Ket:

E

K

r

r

Ju

3

3

m

9

9

Er = kelas eksperimen

Kr = kelas kontrol Berdasarkan

hasil

analisis,

didapatkan t o = 0,017 dan p = 0,676

la

sehingga Ho ditolak dan Ha diterima.

h

Hal ini menunjukkan bahwa ada

si

perbedaan signifikan pada prestasi

s

hasil

w

belajar

melakukan

a

fisika

siswa

pembelajaran

menggunakan

yang dengan

media

virtualab

R

4

4

er

8

8

electricity

at

3,

4,

metode

a

1

1

pelajaran hukum

ni

3

5

nilai kelas eksperimen lebih besar

la

dengan ceramah

dibandingkan

i

kontrol, Tabel 3. Data prestasi hasil belajar fisika (post-test) siswa

menggunakan pada

Kirchoff I. Rerata

rerata

oleh

materi

karena

nilai

kelas

itu

dapat

dinyatakan bahwa pembelajaran fisika materi hukum Kirchoff I dengan menggunakan

media

virtualab

E

K

r

r

electricity

Ju

3

3

dibandingkan dengan pembelajaran

m

9

9

tanpa menggunakan media virtualab

la

lebih

efektif

bila

electricity.

h

Prestasi belajar siswa kelas

si

eksperimen lebih baik dibandingkan

s w

kelas kontrol dapat disebabkan oleh

a

hal-hal

berikut:

siswa

kelas

R

7

6

eksperimen lebih aktif dan memiliki

er

5

4

motivasi lebih besar dibandingkan

at

1,

5,

a

3

7

ni

1

9

siswa yang melakukan pembelajaran tanpa

media

virtualab

electricity.

la

Siswa

kelas

i

mengoperasikan sendiri komputer dan

eksperimen

dapat


asik mengotak-atik software virtualab

Hasil penelitian ini hendaknya

electricity. Hal ini dapat merangsang

bisa dimanfaatkan oleh para guru,

rasa ingin tau dan kreatifitas masing-

mahasiswa, maupun dosen terutama

masing siswa. Ketika menghitung

dalam melakukan pembelajaran di

hambatan pengganti pun, siswa tidak

kelas. Dalam menggunakan media

harus menghitung secara manual,

berbantuan

akan tetapi cukup menghitungnya

animasi dan simulasi, para guru

menggunakan

hendaknya

secara

gambar

otomatis

tersebut.

multimeter

lewat

Sedangkan

software

siswa

karena

materi

juga

terutama

membuat

LKS

maupun modul sebagai pelengkap dan

kelas

dapat mempermudah siswa dalam

kontrol memiliki motivasi yang tidak optimal

komputer

melakukan pembelajaran.

hanya

disampaikan secara konvensional saja

Daftar Pustaka

yakni melalui ceramah. Siswa juga

John D. Latuheru. 1998. Media Pembelajaran

tidak bisa memiliki gambaran secara

dalam Proses Belajar Mengajar Masa

jelas

Kini. Jakarta: Menara Mas

bagaimana

bentuk-bentuk

rangkaian listrik, resistor, maupun alat ukur listrik, karena mereka tidak

Ahmad Abu Hamid. 2005. Pendidikan Fisika

dibantu dengan media baik simulasi

Sebagai Salah Satu Bidang Ilmu.

maupun demonstrasi dalam proses

Makalah

pembelajaran.

Ketika

menghitung

hambatan total pun mereka harus

Arief S. Sadiman. 1986. Media Pendidikan

menggunakan cara manual yang tentu

Pengertian

Pengembangan

dan

memerlukan waktu lebih lama.

Pemanfaatannya. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada

4. Kesimpulan Berdasarkan

hasil

penelitian

Gene L. Wilkinson. 1984. Media dalam

dapat ditarik kesimpulan: Penggunaan

Pembelajaran Penelitian Selama

media virtualab electricity lebih efektif

Tahun. Jakarta: CV. Rajawali

dibanding

dengan

60

menggunakan

metode ceramah dari aspek kognitif

Harsja

W.

Bachtiar.

1984.

Tekhnologi

(peningkatan prestasi belajar siswa)

Komunikasi Pendidikan Pengetian dan

dalam pembelajaran fisika materi

Penerapannya di Indonesia. Jakarta:

hukum Kirchoff I pada siswa kelas X

CV. Rajawali

SMA Negeri 8 Yogyakarta. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 23

Oemar Hamalik.1982. Media Pendidikan. Bandung: Alumni

mengerjakan Ujian Nasional. Oleh karena

itu

pembelajaran

menggunakan Virtualab Electricity ini Setijadi. 1986. Pemilihan dan Pengembangan

tentu tidak membebani siswa, justru

Media Untuk Pembelajaran. Jakarta:

akan

CV. Rajawali

siswa.

memperbanyak

pengalaman

b. Latar belakang judul tersebut karena Tanya Jawab

adanya perkembangan dalam bidang

T: Novi, UAD

teknologi informasi, ini berimbas pada

a. Jika

Ujian

Nasional

tidak

teknologi dalam bidang pendidikan

menggunakan Virtual Electric tetapi

(terutama

secara

tidak

menggunakan

Ujian

berbantuan

manual,

menghambat

siswa

apakah dalam

Nasional?

guru)

dituntut

untuk

software-software komputer

dalam

mengajarkan materi fisika dikelas

b. Apa latar belakang pengambilan judul

terutama animasi atau simulasi. Quasi

tersebut? Mengapa mengambil quasi

eksperimen

eksperimen bukan true eksperimen?

murni), karena variabel-variabel yang

J: Fajar Fitri, UAD a. Tanggung

(bukan

eksperimen

dikontrol hanya sebatas yang bisa jawab

guru

adalah

membekali siswa pada pengalaman

dikontrol atau tidak semua variabel yang mengikuti dikendalikan.

fisika secara langsung sekaligus bisa


Inovasi Kurikulum Alternatif Yang Dimuati Pendidikan Nuklir Untuk Menumbuhkan Kesadaran Pentingnya PLTN Di Indonesia Agusta Danang Wijaya, Fitria Rahmawati, Sefrina Cahya Dwiastuti Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jember Abstrak Teknologi sangat erat kaitannya dengan energi listrik karena hampir semua teknologi yang dikembangkan membutuhkan energi listrik. Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi tersebut, kebutuhan dunia akan energi listrik di masa depan juga semakin meningkat. Termasuk juga di Indonesia. Indonesia yang memiliki jumlah penduduk terbanyak ke-4 di dunia membutuhkan akan energi listrik dengan asupan yang sangat besar. Oleh karena itu diperlukan suatu pembangkit listrik yang memiliki daya besar. PLTN merupakan solusi alternatif yang dapat menanggulangi masalah kelistrikan di Indonesia. Tetapi PLTN telah menuai pro kontra dalam realisasinya. Hal ini disebabkan oleh kurang pahamnya masyarakat terhadap manfaat apa saja yang dapat diperoleh dari pembangunan PLTN ini karena hal yang diketahui oleh masyarakat hanyalah pada sisi negatifnya saja seperti kekhawatiran akan kebocoran reaktor. Gagasan ini merupakan hasil studi pustaka dari berbagai literatur yang mana melalui gagasan ini akan menjadi solusi inovativ-alternatif terhadap masalah penolakan PLTN di Indonesia. Kata Kunci : Teknologi, Energi Listrik, PLTN, Pendidikan dengan pesatnya perkembangan teknologi

1. Pendahuluan Berbicara tentang teknologi maka berbicara

framework

berpikir

jangka

panjang karena teknologi setiap saat selalu berkembang. Dalam era globalisasi saat ini teknologi memiliki peran yang sangat urgen dalam kehidupan, dari hal yang sederhana hingga kompleks untuk dapat menggerakkan roda aktivitas manusia. Misalnya dibuktikan dengan kenaikan signifikan penggunaan hand phone hingga komputer

tablet

iPad

yang

sangat

canggih. Teknologi sangat erat kaitannya dengan energi listrik karena hampir semua teknologi membutuhkan

yang energi

dikembangkan listrik.

Seiring

tersebut, kebutuhan dunia akan energi listrik di masa depan juga semakin meningkat. Demikian pula di Indonesia, menurut data yang berasal dari CIA World Factbook 2004, kepadatan populasi penduduk Indonesia menempati urutan ke-4 di dunia setelah RRC, India, dan Amerika Serikat menunjukkan

[1]

. Hal ini dapat

besarnya

kebutuhan

Indonesia sebagai negara berkembang akan energi listrik. Peningkatan kebutuhan listrik di Indonesia di kemudian hari diperkirakan dapat tumbuh rata-rata 6,5% per tahun hingga tahun 2020 [2] . Konsumsi

listrik

yang

besar

tersebut akan menjadi suatu masalah bila


dalam

penyediaannya

sejalan

dengan

(supply)

kebutuhan

tidak

memenuhi syarat, tenaga surya yang

(demand).

pengadaan sel suryanya sangat mahal, dan

Diperkirakan hingga tahun 2030 konsumsi

energi alternatif lainnya [5].

energi dunia masih tergantung kepada

Dunia,

khususnya

Indonesia

energi minyak bumi yang tidak terbarukan

membutuhkan sumber energi alternatif

[3]

untuk mengatasi pemenuhan kebutuhan

. Padahal cadangan sumber energi tidak

terbarukan

(un-renewable

resources)

listrik.

Hal

dapat

dilakukan

antara lain minyak bumi, gas, batu bara

pembuatan

semakin menipis. Hal ini mengakibatkan

memiliki daya yang mampu memenuhi

semakin mahalnya harga sumber energi

kebutuhan listrik nasional yang semakin

tersebut sehingga dapat memperparah

besar. Maka opsi nuklir merupakan suatu

krisis energi di dunia terutama energi

solusi yang diharapkan dapat mengurangi

listrik.

tekanan dalam masalah penyediaan energi Indonesia juga mengalami krisis

energi

listrik

seperti

yang

pembangkit

dengan

baru

yang

khususnya listrik di Indonesia. Energi

dialami

nuklir saat ini merupakan energi yang

berbagai negara lain di berbagai belahan

sangat berpengaruh dalam produksi listrik

dunia. Krisis energi ini sudah cukup lama

berbagai negara di atas bumi ini dan telah

dirasakan

masyarakat

seringnya

PLN

yaitu

dengan

memenuhi 16% kebutuhan energi listrik di

(Perusahaan

Listrik

dunia.

Negara) melakukan pemadaman listrik

Pemanfaatan

teknologi

nuklir

secara bergilir di Sumatera, Jawa, Bali,

dengan pembangunan PLTN (Pembangkit

dan daerah-daerah lainnya di Indonesia.

Listrik Tenaga Nuklir) di Indonesia dapat

Salah satu penyebab terjadinya krisis

menjadi salah satu alternatif solusi untuk

listrik yang berakibat pemadaman bergilir

mengatasi krisis energi listrik. Meskipun

adalah pasokan bahan bakar minyak

menuai pro dan kontra, banyak hal positif

terbatas,

yang

sehingga

ada

mesin-mesin

akan

diperoleh

Indonesia

jika

pembangkit yang tidak dapat dioperasikan

pemanfaatan nuklir dapat direalisasikan

[4]

dengan prosedur yang baik dan benar.

.

Menurut Hudi Hastowo, Kepala

BATAN, potensi panas bumi Indonesia sebesar

28

gigawatt

(GW)

Pemanfaatan

nuklir

sebagai

belum

sumber energi alternatif adalah hal yang

mencukupi untuk memenuhi kebutuhan

menarik untuk dikembangkan. Kandungan

Indonesia akan energi listrik. Demikian

energi yang tersimpan dalam nuklir sangat

pula tenaga air yang semakin terbatas,

besar, energi panas yang dihasilkan dari

tenaga angin yang kecepatannya tidak

pembelahan 1 kg nuklir 235U adalah


sebesar 17 milyar kilo kalori atau setara

2. Pembahasan

dengan

Kondisi Kekinian Pembangunan PLTN

energi

yang

dihasilkan

dari

pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batu

di Dunia dan Indonesia

bara. Energi yang sangat besar tersebut

Sampai saat ini belum ada satu pun PLTN

dapat dimanfaatkan dengan cara:

yang

1.

Memberikan gagasan bahwa nuklir

mengurangi kebutuhan pasokan energi

dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi

listrik di Indonesia. Padahal energi nuklir

listrik

ramah

telah memasok hingga sebesar 16% dari

lingkungan, dan ekonomis yaitu dengan

total pasokan energi di dunia. Berdasarkan

pembangunan PLTN di Indonesia.

statistik PLTN dunia pada tahun 2002

2.

alternatif

terdapat 439 PLTN yang beroperasi di

dalam pembangunan PLTN di Indonesia

seluruh dunia dan 35 lainnya dalam tahap

supaya dapat diterima oleh berbagai

pembangunan. Kebanyakan PLTN baru

pihak.

yang akan dibangun berada di beberapa

alternatif

yang

Memberikan

Manfaat

dari

aman,

langkah

dioperasikan

untuk

gagasan

negara Asia dan Eropa Timur. Memang di

tertulis ini adalah dapat memberikan

negara yang maju tidak ada PLTN baru,

solusi alternatif dan kontribusi pemikiran

tetapi hal ini bukan berarti bahwa proporsi

bagi pemerintah dalam menanggulangi

energi listrik dari PLTN akan berkurang.

permasalahan kurangnya pasokan listrik

Di

di Indonesia melalui pembangunan PLTN.

mendapatkan lisensi perpanjangan untuk

Pembangunan PLTN di Indonesia sejauh

dapat beroperasi hingga 60 tahun, atau 20

ini banyak menuai pro dan kontra, melalui

tahun lebih lama dari lisensi awalnya.

gagasan tertulis ini diharapkan menjadi

Energi nuklir telah diakui sebagai salah

masukan

satu sumber energi paling potensial,

bagi

penulisan

dapat

pemerintah

dalam

Amerika,

beberapa

telah

pembangunan sekaligus pengembangan

berteknologi

PLTN agar dapat diterima oleh semua

handal, ekonomis, dan ramah lingkungan,

lapisan masyarakat dengan baik. Selain itu

serta merupakan energi alternatif yang

gagasan ini juga dapat memberikan

layak

gambaran

pihak

Perencanaan Energi Jangka Panjang bagi

khususnya masyarakat Indonesia untuk

Indonesia. Tetapi sayang sekali hal ini

tidak

mengkhawatirkan

kurang disadari oleh sebagian masyarakat

pembangunan PLTN di Indonesia yaitu

Indonesia. Menurut Kepala Badan Tenaga

dengan cara pemanfaatan nuklir secara

Nuklir Nasional (BATAN) Dr. Hudi

tepat, aman, dan ramah lingkungan.

Hastowo,

kepada

perlu

berbagai

untuk

tinggi,

PLTN

berkeselamatan

dipertimbangkan

rencana

dalam

pembangunan


pembangkit

listrik

tenaga

nuklir

di

Indonesia diundur. Sedianya tahun 2003,

dinyatakan sebagai lokasi yang potensial untuk pembangunan PLTN.

pemerintah berencana membangun PLTN

Telah dilakukan pula bererapa

pada 2016. Namun, berdasarkan realitas

studi tentang beberapa lokasi PLTN, serta

tahun

diambil

2010,

pembangunan

ini

suatu

keputusan

bahwa

diperkirakan baru terealisasi tahun 2020

semenanjung Muria adalah lokasi yang

[6]

paling ideal dan diusulkan agar digunakan

.

Sejarah PLTN dan Solusi Yang Pernah

sebagai

Ditawarkan

pertama di Indonesia. Disusul kemudian

Di

Indonesia,

ide

pertama

lokasi

pembangunan

PLTN

untuk

dengan pelaksanaan studi kelayakan yang

pembangunan dan pengoperasian PLTN

bekerja sama dengan berbagai pihak asing

sudah dimulai pada tahun 1956 dalam

seperti IAEA, dan pemerintah Italia. Dan

bentuk pernyataan dalam seminar-seminar

menurut

yang

beberapa

diperkirakan bahwa sebagai tahap dasar,

Universitas di Bandung dan Yogyakarta.

pasokan energi yang akan dihasilkan di

Meskipun demikian, ide yang sudah

Muria

matang baru muncul pada tahun 1972

kelistrikan Jawa – Bali.

bersamaan dengan dibentuknya Komisi

Dewasa

diselenggarakan

Persiapan

di

Pembangunan

PLTN

studi

kelayakan

mampu

kontroversi

tersebut

mendukung

ini

banyak

mengenai

sistem

sekali rencana

(KP2PLTN) oleh Badan Tenaga Atom

pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga

Nasional

Nuklir

(BATAN)

dan

Departemen

(PLTN)

di

Indonesia.

Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik

Pembangunan PLTN ini dicanangkan

(Departemen PUTL). Kemudian berlanjut

pada tahun 2016 mendatang oleh Badan

dengan

Tenaga Atom Nasional (BATAN), tetapi

diselenggarakannya

sebuah

seminar di Karangkates, Jawa Timur pada

karena

tahun 1975 oleh BATAN dan Departemen

diperkirakan pembangunan PLTN dapat

PUTL, dimana salah satu hasilnya suatu

mundur menjadi tahun 2018.

keputusan

bahwa

PLTN

akan

berbagai

kontroversi

tersebut

Kontroversi pembangunan PLTN

dikembangkan di Indonesia. Pada saat itu

tersebut

juga sudah diusulkan 14 tempat yang

kecelakaan nuklir yang telah terjadi dan

memungkinkan di pulau Jawa untuk

kurangnya pengetahuan akan PLTN itu

digunakan sebagai lokasi PLTN, dan

sendiri.

kemudian

Indonesia saat mendengat kata nuklir,

hanya

lima

tempat

yang

terjadi

karena

Kebanyakan

berbagai

masyarakat

maka yang terlintas dalam pikirannya Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 27

adalah bom atom yang telah menelan

lebih signifikan. Karena dampak yang

banyak korban jiwa, tidak banyak yang

dirasakan tidak hanya pada segelintir

mengetahui bahwa nuklir tersebut dapat

orang saja dan pengaruh yang dihasilkan

dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik

akan

yang menghasilkan daya cukup tinggi.

berkerangka jangka panjang.

Pemahaman

Pihak - Pihak Terkait

masyarakat

akan

nuklir,

berdampak

terutama PLTN dibagi menjadi tiga

cukup

luas

dan

Adapun pihak-pihak terkait yang

kategori besar, yaitu:

dapat membantu mengimplementasikan

1.

Kategori paham

gagasan ini antara lain Badan Tenaga

2.

Kategori tahu

Atom Nasional (BATAN), Direktorat

3.

Kategori mendengar [8]

Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah

Masyarakat

Indonesia

masih

(Ditjen

Mandikdasmen)

Kementerian

banyak yang berada dalam kategori

Pendidikan Nasional, dan guru-guru baik

mendengar atau tingkatan terendah dalam

di SD, SMP, dan SMA berserta sekolah

pemahaman tentang nuklir. Nuklir bagi

yang

kategori tersebut adalah gambaran yang

BATAN

merupakan

menakutkan

memiliki

otoritas

dan

merupakan

sumber

bersangkutan.

Dalam

hal

lembaga

untuk

ini, yang

menangani

bencana yang telah terbukti merusak

masalah teknologi nuklir di Indonesia.

kehidupan seperti bom atom, perang

Kemudian untuk merealisasikan gagasan

nuklir, dan mutasi gen.

ini,

Di tengah rencana pemerintah dalam

membangun

peran

dari

Ditjen

Mandikdasmen sebagai lembaga yang

transfer

memiliki tugas untuk merumuskan serta

pengetahuan kepada masyarakat kategori

melaksanakan kebijakan dan standardisasi

mendengar

tahu

teknis di bidang manajemen pendidikan

tampaknya perlu mendapatkan perhatian

dasar dan menengah. Sedangkan pihak

lebih. Penyuluhan kepada masyarakat

sekolah

telah

banyak

mengimplementasikan kurikulum yang

memberikan pengaruh kepada masyarakat

dimuati pendidikan nuklir di sekolah yang

luas karena sasaran penyuluhan biasanya

bersangkutan. Kemudian guru dalam hal

hanyalah orang-orang tertentu dan jumlah

ini memiliki peran yang sangat penting

pesertanya relatif sedikit. Memasukkan

karena

pengetahuan tentang PLTN ke dalam

mengimplementasikan pendidikan tentang

kurikulum pendidikan adalah salah satu

PLTN

maupun

berjalan

tetapi

PLTN,

dibutuhkan

kategori

tidak

mampu

guru

yang

untuk

membantu

bertugas

telah

masuk

untuk

dalam

alternatif untuk memberikan dampak yang Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 28

manajemen

kurikulum

pendidikan

nasional kepada para siswa. Langkah

-

Langkah

Strategis

aktif

seperti

mengajak

para

siswa

mengunjungi

suatu

lembaga

yang

berhubungan

dengan

masalah

energi

khususnya teknologi nuklir. Selanjutnya

Penerapan Langkah

pertama

yang

dilakukan adalah studi

harus

peran guru sebagai tenaga pendidik

pustaka dari

sangatlah penting untuk menyampaikan

sumber-sumber yang dapat dipercaya

pengetahuan

mengenai pendidikan serta permasalahan

tentang rencana pembangunan PLTN

PLTN

kepada

dan

implikasinya

terhadap

atau

mensosialisasikan

anak-anak

didiknya

agar

masyarakat. Setelah itu membuat gagasan

kesadaran pentingnya PLTN dapat mereka

tertulis berdasarkan data-data yang valid

rasakan.

hasil dari studi pustaka yang telah

3. Kesimpulan Pengetahuan

dilakukan.

Kemudian

mereliasasikan

gagasan

Untuk tertulis

ini,

diperlukan peran serta yang riil dari berbagai

pihak

termasuk

mahasiswa.

BATAN harus menjalin korelasi yang lebih erat dengan Kementerian Pendidikan Nasional dalam memasukkan pendidikan PLTN sebagai materi pengayaan atau tambahan dalam kurikulum

pendidikan

nasional. Untuk mewujudkan hal ini, mahasiswa

dapat

menyampaikan

gagasannya melalui Ditjen Mandikdasmen yang

berada

di

bawah

naungan

Kementerian Pendidikan Nasional dan secara langsung kepada BATAN dengan menggunakan surat elektonik. Kemudian pihak sekolah yang diamanahi untuk mengimplementasikan kurikulum inovatif yang dimuati tentang pendidikan nuklir ini mampu menjelaskan dan memberikan arahan

kepada

para

guru

untuk

merealisasikannya dan juga bisa berperan

seharusnya

tidak

tentang hanya

PLTN

disampaikan

kepada golongan orang dewasa, anakanak dan remaja pun perlu memperoleh pengetahuan tersebut. Masa anak-anak adalah

tahapan

operasi

konkret,

merupakan masa yang gemilang dalam menerima pengetahuan, seseorang mudah memasukkan suatu pengetahuan tertentu kepada anak-anak terutama anak-anak usia sekolah dasar. Anak-anak merupakan sumber daya manusia di masa depan. Harapannya

suatu

saat

nanti

saat

pembangunan PLTN mulai dilaksanakan, akan menekan jumlah paranoid atau ketakutan masyarakat dengan pelaksanaan pembangunan tersebut. Anak-anak yang mendapatkan pengetahuan tentang bahaya dan kegunaan nuklir akan menjadi siap dengan pembangunan tersebut. Sains atau ilmu pengetahuan alam (IPA) adalah ilmu yang mempelajari tentang alam dan gejala-gejalanya. Sains


merupakan bidang ilmu yang tepat untuk

pengetahuan tentang energi nuklir harus

memasukkan pengetahuan tentang PLTN

kembali dimasukkan dalam kurikulum

ke

agar semakin memantapkan pengetahuan

dalam

kurikulum

Pengetahuan disisipkan

tentang

dalam

pendidikan. PLTN

pembelajaran

dapat

siswa. Bab Energi dan Usaha dan Listrik

Sains

Dinamis merupakan materi pokok yang

Sekolah Dasar.

cocok untuk memasukkan pengetahuan

Struktur

Program

Kurikulum

tentang nuklir. Di kelas VIII semester 2

Sekolah Dasar memuat jumlah dan jenis

bab

mata pelajaran yang ditempuh dalam satu

memiliki

periode belajar selama 6 tahun mulai kelas

menjelaskan

1 sampai dengan kelas 6. Khusus untuk

dan perubahannya, prinsip usaha dan

Sekolah Dasar kelas 1 sampai kelas 3

energi

menggunakan Pendekatan Tematik yang

kehidupan sehari-hari. Selanjutnya dapat

disajikan 26/27/28 jam pelajaran per

dilakukan tambahan indikator perihal

minggu termasuk di dalamnya terdapat

masalah PLTN yaitu tentang perubahan

pembelajaran Sains.

energi apa saja yang tejadi pada proses

Dalam

pembelajaran

Sains

mengenai

Energi

kompetensi

dan

Usaha

dasar

yaitu

hubungan bentuk energi

serta

penerapannya

dalam

PLTN dan hubungan perubahan energi

Sekolah Dasar, pengetahuan nuklir telah

tersebut

masuk pada materi kelas 3, yaitu pada bab

Kemudian ditambah lagi pada bab Listrik

energi. Dalam kompetensi dasar bab

Dinamis

tersebut, siswa mengidentifikasi sumber

penambahan

energi dan kegunaannya. Energi nuklir

pembangkit-pembangkit

dijelaskan sebagai energi yang tersimpan

sudah diterapkan

dalam atom dari unsur-unsur nuklir,

dampaknya

contohnya pada ledakan bom atom.

dibandingkan

Selanjutnya

pembangkit tenaga listrik yang belum

indikator bahwa

adalah yaitu

nuklir

menambahkan

penjelasan tersebut

tambahan

juga

satu

dengan

untuk

yang

pengayaan

suatu

di

seperti dengan

info

lain.

yaitu tentang

listrik

yang

Indonesia dan apa,

kemudian

PLTN

suatu

pernah direalisasikan di Indonesia serta

dapat

manfaat yang dirasakan oleh masyarakat

dimanfaatkan untuk kebaikan, seperti

luas jika PLTN segera terealisasikan

PLTN. Jumlah energi yang dihasilkan

seperti daya listrik yang dihasilkan,

oleh nuklir jauh lebih besar dibandingkan

ramah lingkungan, SDM Indonesia yang

sumber energi lain seperti batu bara.

mendukung dan juga biaya yang relatif

Kemudian untuk tingkat Sekolah

murah.

Menengah (SMP) dan sederajat maka Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 30

Selanjutnya

untuk

pendidikan

terhadap

teknologi

kenukliran

maka

SMA di mana di SMA ini siswa akan

pengayaan harus kembali dilakukan agar

dibagi menjadi beberapa jurusan yaitu

fondasi ilmu kenukliran khususnya PLTN

jurusan IPA, IPS dan BAHASA. Di

akan semakin kokoh. Di kelas 3 SMA bab

jurusan IPS dan BAHASA maka mata

mengenai inti atom dan radioaktivitas bisa

pelajaran IPA tidak akan ditempuh oleh

menjadi penjelasan pamungkas tentang

para siswa tetapi bukan berarti pendidikan

masalah PLTN. Di mana di bab ini

masalah kenukliran akan berhenti begitu

penjelasan lebih rinci tentang PLTN

saja. Oleh karena itu PLTN tidak hanya

menjadi bagian pengayaan. Penjelasan

dibahas dari sudut pandang ilmu pasti

lebih rinci tentang PLTN ini seperti jenis-

saja, tetapi juga dapat dibahas dari ilmu-

jenis PLTN, yaitu reaktor Fisi, reaktor

ilmu sosial. Untuk jurusan IPS maka mata

Thermal, reaktor Fusi dan reaktor cepat

pelajaran ekonomi cukup kuat untuk

lalu

menjadi

penjelasannya.

fondasi

pengetahuan

siswa

disertai

dengan

penjelasan-

Menjelaskan

prinsip

tentang manfaat yang luar biasa yang

kesetaraan massa dan energi pada konsep

didapat dari PLTN. Di kelas X dibahas

energi ikat inti yang berhubungan dengan

mengenai pendapatan nasional. Di bab ini

teknologi

dijelaskan mengenai pemahaman tentang

tentang besarnya energi yang dihasilkan

Produk Domestik Bruto (PDB), Produk

dari suatu reaksi inti. Kemudian di jurusan

Domestik

(PDRB),

BAHASA maka mata pelajaran sosiologi

(PNB),

bisa dijadikan alternatif solusi yang dapat

Pendapatan Nasional (PN). Pengetahuan

dimasukkan pengetahuan tentang nuklir.

kenukliran ditinjau dari sudut ekonomi

Bab tentang “Sosialisasi dan pembentukan

dapat dimasukkan ke dalam bab tersebut

kepribadian” kelas IX semester 2 bisa

yaitu penjelasan tentang akan menjadi

dimasukan pengetahuan tentang PLTN di

semakin

negara

mana sosialisasi mengenai pengetahuan

Indonesia dengan memanfaatkan PLTN.

PLTN ini mampu membentuk fondasi

Di mana biaya yang digunakan dalam

pribadi dari seseorang.

pengoperasian PLTN ini relatif murah

Teknik Implementasi

Pendapatan

Regional

Bruto

Nasional

hematnya

Bruto

devisa

dibandingkan listrik tenaga fosil dan pembangkit

listrik

alternatif

Untuk

kenukliran.

Menjelaskan

mengimplemtasikan

lainnya.

gagasan ini diperlukan sinergitas dari

Sehingga hal ini akan berpengaruh besar

berbagai pihak. Mulai dari Badan Tenaga

terhadap perekonomian Indonesia. Pada

Atom Nasional (BATAN), Direktorat

jurusan IPA yang memiliki korelasi

Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah


(Ditjen

Mandikdasmen)

http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_ negara_menurut_jumlah_penduduk [21 Januari 2011]

Kementerian

Pendidikan Nasional, dan guru-guru baik di SD, SMP, dan SMA berserta sekolah yang

bersangkutan.

Selanjutnya

agar

gagasan ini dapat diketahui banyak orang maka dapat disebarluaskan di situs-situs jejaring sosial seperti facebook, twitter, koprol dan blog-blog pribadi. Gagasan ini dapat juga disebarluaskan kepada para mahasiswa serta para dosen yang ada di perguruan tinggi negeri maupun swasta dengan cara diskusi atau seminar.

Prediksi Hasil

[2] Susanto, Rudi. 2008. PLTN Solusi Alternatif Kekurangan Listrik Nasional. http://rudi.staff.uns.ac.id [19 Januari 2011] [3] Kementrian Luar Negeri Republik Indonesia. 2009. Krisis Energi. http://www.deplu.go.id/Pages/IIssue Display.aspx?IDP=6&l=id [21 Januari 2011] [4]

PLN. 2010. Menuju Bebas Pemadaman Listrik Bergilir. http://www.pln.co.id/pro00/news/sia ran-pers/73-siaran-pers/200-menujubebas-pemadaman-listrikbergilir.html [21 Januari 2011]

Dari hasil telaah pustaka yang dilakukan maka melalui gagasan tertulis

[5] Tempointeraktif. 2010. Indonesia Baru Memiliki PLTN 2018-2020.

ini akan memberikan kontribusi yang cukup signifikan terhadap pemahaman masyarakat tentang manfaat yang sangat luar biasa dari PLTN dibandingkan pembangkit-pembangkit

listrik

lainnya

ditinjau dari daya listrik yang dihasilkan,

[6]http://nasional.kompas.com/read/2010/ 04/30/13310043/Mundur.Pembangu nan.PLTN.di.Indonesia [22 Februari 2011] [7] Subaharianto, Andang, dkk. 2004. Madura Bicara PLTN. Jember: UPT Penerbitan Universitas Jember

biaya yang lebih murah, dan ramah lingkungan.

Sehingga

mengenai

penolakan

kontroversi terhadap

pembangunan PLTN dapat didekonstruksi oleh suatu pemahaman yang cukup baik. Karena

pendidikan

merupakan

suatu

fondasi, yang ditanamkan sejak dini dan akan berdampak pada kerangka berpikir jangka panjang.

Daftar Pustaka [1] Wikipedia. 2011. Daftar Negara Menurut Jumlah Penduduk.

Tanya Jawab T: Tri Sulistiyanto, UAD a. Mengapa tidak menggunakan panas bumi? Kan di Indonesia memiliki banyak gunung berapi. b. Bagaimana meyakinkan solusi makalah anda kepada pemerintah? J: Agusta Danang, Universitas Jember a. Kami memilih nuklir karena sumber energy ini berlimpah, bertahan lama, memiliki efektifitas dan efisiensi yang tinggi dan ramah lingkungan. Untuk geothermal, teknologi yang


digunakan belum memadai, masih perlu penelitian dan pengembangan sedangkan kebutuhan akan energy meningkat cepat dan tidak seimbang dengan pasokan energy yang dihasilkan. Maka kami memiliki idea atau gagasan memasukkan pendidikan nuklir dalam kurikulum dengan tujuan memberikan wawasan sejak dini tentang teknologi nuklir

ini, meminimalisir paranoid opini tentang teknologi nuklir. b. Kami menyelipkan pendidikan karena pendidikan merupakan pondasi dasar terhadap kemajuan bangsa. Dimana kami mulai dari Sd lalu SMP dan SMA. Peserta didik yang telah menerima ilmu tentang kenukliran dapat sharing kepada masyarakat


Membentuk Guru Fisika Efektif Powerfull Sebagai Peningkatan Kualitas Mutu Guru Fisika Dan Pembelajaran Fisika Di Indonesia Rizki Agung1), Zaini Muhtar Zaman2)

Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Kampus III, Jl. Prof.Dr. Soepomo, SH., Warungboto, Yogyakarta 55164 1)

E-mail : [email protected], 2)E-mail: [email protected]

Abstrak Permasalahan kualitas mutu guru fisika di Indonesia yang masih rendah sehingga menyebabkan masih minimnya kemampuan siswa dalam menguasai pelajaran fisika dan suasana pembelajaran yang belum efektif. Dari masalah ini dibutuhkan suatu kajian untuk meningkatkan kualitas mutu guru fisika dan membentuk pembelajaran fisika yang efektif sehingga siswa akan mudah memahami materi pelajaran fisika serta menciptakan generasi bangsa yang bermutu. Maka dari itu perlu adanya pembentukan guru fisika efektif powerfull yaitu guru yang mengetahui dan menerapkan konsep prakondisi pembelajaran, dimensi pembelajaran serta sasaran (goal) dalam proses pembelajaran fisika. Kata Kunci : kualitas mutu, guru fisika, pembelajaran fisika, efektif powerfull

1. Pendahuluan Pendidikan merupakan usaha sadar

sumber daya yang bermutu dan mampu

dan terencana untuk mewujudkan suasana

Peranan guru sangat menentukan

bersaing di dunia global.

belajar dan proses pembelajaran yang

dalam

baik atau berkualitas agar peserta didik

pendidikan

secara aktif mengembangkan potensi

sebagai agen pembelajaran dituntut untuk

dirinya untuk memiliki kekuatan spiritual

mampu

keagamaan,

pembelajaran

pengendalian

diri,

usaha

peningkatan

formal.

Untuk

mutu

itu

menyelenggarakan dengan

guru

proses

sebaik-baiknya,

kepribadian, kecerdasan, akhlak mulia,

dalam

serta

pendidikan. Guru mempunyai fungsi dan

keterampilan

yang

diperlukan

kerangka

pembangunan

dirinya dan masyarakat. Pendidikan juga

peran

sabagai penentu bagi kualitas kehidupan

pembangunan bidang pendidikan, dan

bangsa. Oleh sebab itu, mutu pendidikan

oleh karena itu perlu dikembangkan

haruslah

sebagai

ditingkatkan

agar

dapat

mencetak generasi bangsa yang memiliki

yang

sangat

profesi

strategis

yang

dalam

bermartabat.

Undang-Undang No. 14 tahun 2005 tentang

Guru

dan

Dosen

Pasal

4

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 34

menegaskan bahwa guru sebagai agen

guru. Hal tersebut sangat berpengaruh

pembelajaran

dalam penentuan mutu pendidikan, sebab

berfungsi

untuk

meningkatkan mutu pendidikan nasional. Mengenai masalah guru fisika dan

dengan mutu guru yang berkualitas maka mutu

pendidikannya

juga

akan

pembelajaran fisika di Indonesia memang

berkualitas dan akan tercipta generasi

masih rendah. Hal tersebut dapat dilihat

bangsa yang memiliki sumber daya yang

di lapangan yaitu fisika masih merupakan

bermutu.

salah satu mata pelajaran yang menjadi

Telah banyak upaya yang dilakukan

momok bagi para siswa, guru hanya

dalam peningkatan kualitas mutu guru

menjelaskan

fisika

sekilas

tanpa

memberi

yang

salah

satunya

melalui

keterangan rinci bagi siswa dan bahkan

sertifikasi, namun solusi ini tidaklah

ada guru yang tidak menguasai materi

cukup karena hanya dipandang dari

pelajaran fisika itu sendiri. Fenomena

eksternalnya

yang mestinya harus direformasi dalam

dilakukan suatu peningkatan kualitas

upaya meningkatkan kualitas pendidikan

mutu guru fisika khusunya yang berasal

khususnya dalam bidang fisika serta

dari

peningkatan mutu guru fisika.

meningkatkan

Kualitas seorang guru fisika mutlak harus

dimiliki,

menentukan

sebab hasil

akan dari

diri

saja.

pribadi

Untuk

itu

(internal)

kualitas

perlu

dengan

guru

fisika

dilakukan melalui pembentukan guru

sangat

fisika efektif powerful, yaitu guru fisika

proses

yang

bisa

menguasai

prakondisi

pembelajaran fisika. Namun saat ini,

pemelajaran, dimensi pemelajaran serta

kualitas

masih

sasaran (goal) dalam proses pembelajaran

rendah. hal tersebut terlihat dengan anak

fisika. Oleh sebab itu, pembinaan dan

didik

peningkatan

seorang

yang

guru

merasa

fisika

jenuh

dalam

kualitas

guru

fisika

pembelajaran fisika, merasa sulit dalam

hendaknya

belajar, banyak guru dilapangan yang

pembentukan guru fisika efektif, yaitu

hanya mengajar tanpa memperhatikan

guru fisika yang mau dan mampu

akan dikemanakan ilmu tersebut oleh

mendayagunakan

peserta didik. Masalah tersebut harus

internal maupun eksternal secara optimal

diselesaikan

untuk mencapai tujuan pendidikan.

dengan

memfokuskan

diorientasikan

segenap

pada

potensi

permasalahan pada mutu guru fisika. Peningkatan mutu pendidikan dapat dilakukan dari permasalahan guru fisika

2. Kajian Pustaka Guru Efektif

yang berkaitan dengan kualitas mutu Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 35

Dalam dunia pendidikan, istilah

semua orang bisa menjadi seorang guru

guru bukanlah hal yang asing. Menurut

dan harus memenuhi syarat profesi

pandangan lama, guru adalah sosok

sebagai

manusia yang patut digugu dan ditiru.

pandangan[2], guru merupakan profesi,

Digugu artinya segala ucapannya dapat

jabatan, dan pekerjaan yang memerlukan

dipercai, sedangkan ditiru artinya segala

keahlian

tingkah lakunya harus dapat menjadi

sembarang orang untuk melakukannya.

contoh atau tauladan bagi masyarakat.

seorang

khusus.

Namun

guru.

Jadi

Dalam

tidak

bisa

yang diperlukan dalam

Adanya suatu pandangan tersebut, dapat

mencapai

disimpulkan bahwa disebut guru jika

satunya adalah dari guru atau tenaga

dalam ucapannya dapat dipercayai dan

kependidikan yang sifatnya adalah guru

tingkah lakunya dapat menjadi tauladan

efektif. Sebab tidak berhasilnya proses

bagi

pembelajaran, kualitas mutu guru yang

masyarakat

walau

siapapun

orangnya. Dalam

dunia

pendidikan,

guru

Sebagai pengajar, pendidik, dan pelatih siswa,

pendidikan

salah

kurang, dan tidak tercapainya tujuan

memegang peranan penting dan strategis.

para

tujuan

guru

merupakan

agen

pendidikan dikarenakan guru tersebut tidak efektif. Seorang

guru

dapat

dikatakan

efektif apabila ia memiliki sikap penuh

perubahan sosial (agent of social change)

perhatian

yang mengubah pola pikir, sikap, dan

penjelasannya mudah dipahami, serta

perilaku umat manusia menuju kehidupan

mampu mengelola kelas dengan baik[3].

yang lebih baik, lebih bermartabat, dan

Guru efektif adalah guru yang dapat

lebih mandiri. Guru adalah pendidik,

meningkatkan

profesionalisme dengan tugas

kearah

mendidik,

mengajar,

utama

membimbing,

dan

yang

pantang

seluruh lebih

menyerah,

kemampuan

positif

melalui

pengajarannya [4].

mengarahkan,

melatih,

menilai,

dan

Dengan demikian dapat penulis

mengevaluasi

peserta

didik

pada

simpulkan bahwa guru efektif adalah

dini

jalur

sosok guru yang mampu dan bisa

pendidikan formal, pendidikan dasar dan

mendayagunakan (empowering) segala

pendidikan menengah [1].

potensi yang ada dalam dirinya dan di

pendidikan

Dalam

anak

Kamus

usia

Umum

Bahasa

luar dirinya untuk mencapai tujuan

Indonesia guru diartikan sebagai orang

pembelajaran.

yang

Kualitas Mutu Guru Fisika

pekerjaannya

mengajar

dan

dimaknai sebagai tugas profesi. Jadi tidak Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 36

Dalam proses pembelajaran fisika

bangsa. Untuk tercapainya tujuan sebuah

diperlukan suatu kualitas mutu guru yang

pendidikan khususnya fisika dalam hal

kompeten, hal tersebut diperlukan untuk

ini semua komponen-komponen saling

menciptakan pembelajaran fisika yang

terkait satu sama lain. Guru misalnya,

efektif, menyenangkan dan meningkatkan

dalam proses belajar mengajar maka guru

pemahaman siswa terhadap materi fisika.

harus mempunyai keahlian karena tidak

Melihat

menutup

situasi

perkembangan

yang

kemungkinan banyak

ia

akan

kendala

untuk

semakin modern, semakin canggih baik

mendapatkan

hubungannya dengan pendidikan maupun

mengefektifkan proses belajar mengajar.

non peendidikan. Perubahan ini menuntut

Menurut[5], bahwa dalam Undang-

guru untuk mampu menyesuaikan diri

Undang Nomor 14 Tahun 2005 tercantum

dalam peningkatan kualitas mutunya.

dalam Bab IV pasal 10, bahwa kriteria

Kualitas mutu guru fisika yang

guru bermutu harus memiliki empat

kompoten dan diakui baik di Indonesia

kompetensi yang meliputi kompetensi

masih terbilang rendah. Dalam proses

pedagogik, kompetensi

pembelajaran fisika guru masih terpatok

kompetensi professional dan kompetensi

dengan satu metode mengajar, banyak

sosial. Guru fisika yang bermutu, efektif

laboratorium yang kosong dan tidak

dan kompeten harus memiliki keempat

dimanfaatkan

kompetensi

sebagai

proses

kepribadian,

tersebut

dalam

upaya

pembelajaran fisika dengan siswanya.

meningkatkan kualitas mutu guru fisika

Dampak dari kurangnya mutu guru fisika

dan pencapaian hasil pembelajaran fisika

menyebabkan tidak tercapainya tujuan

yang telah dirumuskan dalam pembuatan

pembelajaran

silabus.

yang

diinginkan

dan

sulitnya siswa dalam memahami materi

Pembelajaran Fisika

pelajaran fisika.

Pembelajaran fisika adalah suatu

Memiliki dan mendapatkan guru-

proses belajar mengajar fisika yang

guru berkualitas prima itu semakin lama

komplek. Seorang guru fisika harus

semakin perlu mengingat bahwa dunia

mampu

pendidikan perlu mengalami perubahan

mengajar fisika yang nyaman dan mudah

yang sama cepatnya dengan dunia ilmu

dipahami oleh murid. Mengenai masalah

pengetahuan dan dunia bisnis. Kualitas

proses belajar mengajar fisika di sekolah

mutu

hasil

perlu untuk selalu ditingkatkan agar

generasi bangsa yang tercipta, hasil dari

kualitas pembelajaran selalu terjaga dan

proses pembelajaran serta citra sebuah

hasil

guru

akan

menentukan

menciptakan

yang

proses

diharapkan

serta

belajar

dapat


memenuhi tujuan pembelajaran yang

guru

fisika

serta

peningkatan

ditetapkan. Keberhasilan pembelajaran

pembelajaran fisika di Indonesia saat ini

fisika tergantung dengan mutu guru fisika

maupun untuk masa depan.

tersebut, seorang guru yang memiliki

Konsep guru fisika efektif powerfull

kualitas mutu yang kompeten akan

juga harus mempunyai empat kompetensi

mampu menggunakan berbagai metode

yang wajib dimiliki oleh setiap guru. Hal

dan strategi dalam mencapai tujuan

tersebut juga menjadi penilaian bagi guru

pembelajaran yang diharapkan.

dalam

Dalam proses pembelajaran fisika,

kualitas

Keempat

mutu

kompetensi

kependidikan. tersebut

guru tidak akan hanya menggunakan satu

kompetensi

strategi dalam belajar mengajar fisika,

kepribadian, kompetensi professional dan

sehingga

kompetensi sosial.

perlunya

pengelolaan

pengembangan kemampuannya

dan

pedagogik,

ialah

kompetensi

dalam

Untuk membentuk seorang guru

menerapkan pembelajaran fisika yang

fisika efektif powerfull, perlu adanya

efektif. Dengan demikian siswa dapat

konsep

dengan

materi

diterapkan dalam proses pembelajaran

pelajaran fisika dan dan tidak bosan

fisika. Ada tiga konsep yang harus

dengan mata pelajaran fisika.

diketahui

mudah

memahami

yang

harus

yaitu

diketahui

konsep

dan

prakondisi

pembelajaran, dimensi pembelajaran serta 3.

sasaran (goal)[6].

Pembahasan Kualitas guru fisika merupakan

1.

bagian yang tidak dapat dipisahkan

Prakondisi Pembelajaran Upaya membentuk seorang guru

dengan hasil pembelajaran fisika. Oleh

fisika

sebab itu, seorang guru fisika harus

mengetahui konsep-konsep yang

mutlak memiliki kualitas mutu yang

ada

kompeten. Dalam meningkatkan kualitas

pembelajaran yaitu,

guru agar hasil pembelajaran fisika

a.

efektif

dalam

powerfull

bagian

perlu

prakondisi

Memahami konsep diri guru efektif

maksimal, dapat dibentuk guru fisika

Seorang guru bisa memahami

efektif powerfull. Guru fisika efektif

apa itu guru efektif dan bagaimana

powerfull merupakan sosok guru masa

menjadi seorang guru yang efektif.

depan yang perlu dibentuk dan dibangun

Guru efektif adalah sosok guru yang

dalam jiwa seorang guru. Konsep guru

mampu

fisika efektif powerfull perlu dibutuhkan

(empowering) segala potensi yang

dalam upaya peningkatan kualitas mutu

ada dalam dirinya dan di luar

mendayagunakan


dirinya

untuk

mencapai

tujuan

visi misi pembelajaran fisika. Tanpa

pembelajaran. Guru efektif akan

mengetahui

menyajikan

pembelajaran fisika,

pembelajaran

yang

dan

misi

guru

akan

efektif serta menjadikan suasana

mengalami kesulitan dalam proses

kelas yang efektif. Menyangkut

pembelajaran fisika sehingga tidak

pelajaran fisika yang rumit dan

akan

banyak tidak disukai oleh siswa,

diinginkan.

maka perlu adanya guru fisika yang

mencapai

Seorang

sasaran

guru

yang

fisika

yang

efektif dalam mengelola pelajaran

efektif akan dapat menentukan visi

tersebut menjadi pelajaran yang

dan

mudah dipahami oleh siswa serta

sehingga

pengelolaan

menyajikan

pembelajaran

fisika

yang efektif. Proses

misi

pembelajaran guru

tersebut

pembelajaran

fisika, mampu fisika

yang bermutu bagi muridnya dan pembelajaran

fisika

sasaran

yang

diinginkan

akan

yang tidak mencapai sasaran, dapat

tercapai melalui pembentukan visi

dikatakan

misi pembelajaran fisika.

sebagai

pembelajaran

yang tidak efektif. Salah satu penyebab ketidakefektifan proses

b.

visi

c.

Memahami tugas pokok dan fungsi guru

pembelajaran ini adalah karena

Sebagai seorang profesional,

gurunya tidak efektif. Sehingga

guru fisika memiliki lima tugas

untuk menjadi guru fisika efektif

pokok

powerfull, dituntut selalu mawas

pembelajaran fisika, melaksanakan

diri dan terus melakukan perbaikan-

pembelajaran fisika, mengevaluasi

perbaikan

hasil

serta

peningkatan

yaitu

merencanakan

pembelajaran

fisika,

kompetensi.

menindaklanjuti hasil pembelajaran

Mengetahui dan menentukan visi

fisika serta melakukan bimbingan

serta misi pembelajaran fisika

dan konseling terhadap siswa yang

Menjadi guru efektif fisika

memiliki kemampuan fisika yang

powerfull, hendaknya mengetahui

masih rendah. Untuk mencapai

dan dapat menentukan visi misi

pembelajaran fisika yang efektif,

pembelajaran

dengan

seorang guru fisika mutlak dimiliki

mengetahui visi misinya maka guru

dan melakukan kelima tugas guru

dapat mengelola cara dalam proses

tersebut.

fisika,

pembelajaran fisika untuk mencapai Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 39

Selain

juga

trainer bagis siswa serta sekaligus sebagai

mengetahui fungsinya sebagai guru

konselor, (5) seorang guru fisika mampu

fisika yaitu sebagai pendidik dan

memetakan

didaktikus. Sebagai pendidik maka

pembelajaran serta memberikan solusi.

seorang

tugas,

guru

perlu

fisika

membimbing, siswanya fisika.

bisa

3.

mengatifkan

dalam

pembelajaran

Sedangkan

sebagai

persoalan

dan

kendala

Sasaran (Goal) Konsep

ketiga

dalam

upaya

membentuk guru fisika efektif powerfull adalah

seorang

guru

fisika

bisa

didaktikus maka seorang guru fisika

mengarahkan pembelajaran fisika untuk

mampu

mencapai

menyajikan

materi

sasaran

yang

ditentukan,

pembelajaran fisika yang mudah

dimana menjadikan siswa sebagai subjek

dipahami serta dapat memberikan

belajar aktif yang memiliki kecerdasan

penjelasan yang baik kepada siswa.

KAPSS (Kognitif, Afektif, Psikomotorik,

2.

Spiritual, dan Sosial).

Dimensi Pembelajaran Menyangkut dimensi pembelajaran

Dengan

adanya

sebuah

konsep

dalam fisika, beberapa hal yang harus

sasaran, maka proses pembelajaran akan

diperhatikan oleh seorang guru upaya

terarah serta tertuju pada sasaran tersebut

membentukan sebagai guru fisika efektif

sehingga seorang guru fisika dituntut

powerfull. (1) hendaknya guru fisika

untuk

mempunyai prinsip dalam mengajarakan

memberikan pembelajaran fisika yang

materi fisika kepada siswa dengan prinsip

dapat

long life learning, learning by doing, dan

Pembelajaran fisika akan menjadi efektif

edutainment, (2) seorang guru fisika bisa

bila guru mengetahui dan menerapkan

menegakkan

sasaran dari proses pembelajaran fisika.

peraturan,

memberikan

mampu

mencapai

menyajikan

sasaran

serta

tersebut.

reinforcement, reward, dan punishment (hukuman)

yang

mendidik

dalam

4.

pembelajaran fisika, (3) seorang guru

Kesimpulan Pentingnya

pembentukan

guru

fisika harus meninggalkan kebiasaan

fisika efektif powerfull sangat berarti

buruk

belajar

dalam upaya meningkatkan kualitas mutu

mengajar (KBM), misalnya tidak disiplin

guru fisika dan pembelajaran fisika di

waktu, terlambat masuk kekelas serta

Indonesia. Dengan terbentuknya guru

tidak memperhatikan materi fisika yang

yang efektif powerfull dari mengetahui

penting dan yang tidak penting, (4) guru

dan

fisika harus berperan ganda yaitu sebagai

pembelajaran, dimensi pembelajaran serta

guru

dalam

kegiatan

menerapkan

konsep

prakondisi



Tanya Jawab

fisika,

T: Karina Yuliandari, UAD

maka

pembelajaran

akan fisika

menciptakan yang

efektif,

menjadikan siswa untuk bisa memahami materi fisika dengan baik, guru akan

a. Apa metode pembelajaran dalam mengajar peserta didika? b. Apakah guru mendidik siswa tidak

memiliki kualitas mutu yang kompeten

efektif

tentunya

pada

kurikulum?

peningkatan kualitas mutu pendidikan di

c. Bagaimana

akan

berdampak

karena

jika

mengejar

ada

kasus

Indonesia, khususnya dalam pelajaran

mahasiswa FKIP yang tidak mau

fisika serta terciptanya generasi fisikawan

menjadi guru?

yang bermutu dan siap bersaing dengan bangsa lain serta perkembangan global.

J: Zaini Muhtar, UAD a. Metode

mengajar

yang

bias

sikembangkan bias dengan metode demonstrasi,

Daftar Pustaka [1]Anonim. 2006. UU Republik Indonesia Nomor 14 Tahun 2005 Tentang Guru dan Dosen & Peraturan Mendiknas Nomor 11 Than 2005. Bandung : Citra Umbara.

misalnya

mendemonstrasikan alat percobaan yang sederhana, sebagai contoh membawa alat percobaan slinki untuk

materi

gelombang

dan

dikembangkan dengnan metode

[2]Moh. Uzer Usman. 1992. Menjadi Guru Profesional. Bandung : Remaja Rosdakarya, 4.

berbasis IT seperti Macromedia

[3]Marland, Michael. 1990. Seni Mengelola Kelas. Semarang : Dahara Prize, 13-14.

denngan

metode

sederhana

yakni

[4]Pudji Jogyanti, Clara R. 1998. Konsep Diri dalam Pendidikan. Jakarta : Arcan, 62.

masih banyak sekolah yang yang

[5]Susilo, M.J. 2010. Menjadi Guru Profesional Siapa Takut. Yogyakarta : Lentera Pustaka, 40-41. [6]Sukadi. 2009. Guru Powerful Guru Masa Depan. Bandung : Kolbu, x.

Flash, Phet, Tracker dan lain-lain. selain

berbasis

demostrasi

bias

juga

eksperimen pembelajaran

laboratorium,

karena

laboratoriumnya belum maksimal. b. Untuk menumbuhkan guru efektif powerfull dimulai sejak dini, sejak kita mempunyai cita-cita menjadi seorang

guru,

sehingga

jika

dimulai sejak dini akan menambah motivasi kita untuk menjadi guru efektif powerfull yaitu seorang


guru

yang

kompetensi

mempunyai yaitu

4

kompetensi

pedagogik,kompetensi kepribadian ,kompetensi

professional,

dan,

Bagaimana cara yang tepat untuk mendisiplinkan guru tersebut? J: Zaini Muhtar, UAD a. Tuntutan

yang harus dipenuhi

kompetensi social. Seorang guru

seorang guru bahwa guru fisika

juga harus mampu memahami

harus

prakondisi pembelajaran, dimensi

akademik

pembelajaran, dan goal, sasaran

kompetensi guru ditambah 1 lagi

pembelajaran, sehingga mencetak

yaitu

suatu

pengetahuan dan teknologi (iptek).

generasi

fisikawan

Indonesia.

Oleh

c. Mahasiswa yang sudah terlanjur

memliki: dan

kualifikasi memiliki

kompetensi

sebab

itu

menyesyaikan

ilmu

guru

zaman,

4

harus di

era

masuk di Pendidikan Fisika harus

globalisasi ini guru harus dituntut

ditekuni, siapa tahu hal tersebut

untuk aktif mengembangkan SDM

merupakan lantaran bagi kita untuk

lewat pembentukan guru fisika

mencerdaskan kehidupan bangsa,

yang efektif powerfull, sehingga

karena profesi guru itu pilihan dari

bias

mahasiswa

tersebut

untuk

mempunyai

menyadari

bahwa

kita

berkualitas.

disekolahkan disini adalah amanah dari orang tua.

membentuk

output

SDM

yang yang

b. Rata-rata guru di Indonesia terkena penyakit guru yang mematikan yaitu kudis (kurang disiplin) dan kurap (kurang persiapan). Untuk

T: Ari, UAD a. Bagaimana cara yang tepat untuk mensiasati

perubahan

guru harus paham tentang tugas

system pendidikan agar kita bias

dan kewajibannya sebagai guru

menjadi guru fisika yang efektif

yakni

dan powerfull?

pengajar. Hal tersebut kembali

b. Kedisiplinan

berbagai

mengantisipasi hal tersebut maka

berkaitan

dengan

sebagai

pendidik

dan

kepada diri kita sendiri sebagai

kesejahteraan guru, misalnya yang

guru

yang

professional

untuk

bukan PNS masih kekurangan

selalu disiplin, jujur, dan menjadi

pendapatan dan guru itu mencari

contoh teladan yang baik, karena

tambahan lain sehingga tugasnya

guru sebagai cermin jika gurunya

sebagai guru menjadi terbengkelai. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 42

disiplin maka muridnya pun ikut

disiplin juga.


OPTIMALISASI POSISI STACK BERPORI LINGKARAN PADA SISTEM TERMOAKUSTIK RESONATOR TERBUKA Eko Nursulistiyo Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164 e-mail : [email protected]

Agung B.S.U, Ikhsan Setiawan Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

Telah dilakukan penelitian mengenai posisi stack berpori lingkaran pada resonator terbuka. Resonator terbuka didapatkan melalui percobaan variasi panjang kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Didapatkan panjang kepala resonator minimum agar resonator bersifat bersifat seperti resonator terbuka adalah 35 cm. Stack berpori lingkaran berbahan plastik berdiameter 3,61

0,05 mm (sedotan air mineral

kemasan gelas) digunakan untuk mengetahui posisi optimum stack pada resonator terbuka. Resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm dan panjang kepala resonator 35 cm mempunyai posisi optimum pada jarak stack 25 cm dan 45 cm dari sumber bunyi. Posisi stack 45 cm menghasilkan beda suhu 17,4 C pada frekuensi 240 Hz. Sedangkan posisi stack 25 cm menghasilkan beda suhu 12,8 C pada frekuensi 239 Hz. Ternyata pada resonator terbuka juga terjadi proses termoakustik seperti pada resonator tertutup. Perbedaanya terletak pada frekuensi resonansi dan posisi stack optimumnya. Arah transfer kalor selalu menuju ke tekanan yang lebih tinggi.

Kata

kunci

:

stack

berpori

lingkaran, resonator

1. Pendahuluan Bunyi

terbuka, posisi stack, perbedaan tekanan gas dan gerak molekul/atom

sebenarnya

adalah

gas tersebut. Osilasi tekanan ini

osilasi-osilasi tekanan, gerak, dan

apabila terjadi pada kanal-kanal kecil

suhu. Dalam penjalarannya bunyi

akan menyebabkan kalor mengalir ke

memerlukan medium yaitu benda

dan

padat, benda cair, maupun gas. Pada

Gabungan dari semua osilasi ini

dari

dinding-dinding

kanal.

medium gas, bunyi berupa osilasi Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 44

menghasilkan fenomena yang disebut

lingkaran dan berbahan dari plastic.

sebagai efek termoakustik.

Bentuk gelombang dalam resonator

Termoakustika

sebenarnya

terbuka

dan

resonator

tertutup

adalah suatu tema atau bidang yang

berbeda, sehingga

berkaitan

fisis

bahwa terdapat juga perbedaan pada

dapat

posisi optimum stack dan beda suhu

dimana

dengan

fenomena

perbedaan

suhu

menyebabkan

bunyi

(gelombang

maksimumnya.

akustik), atau sebaliknya bunyi dapat menghasilkan

perubahan

Termoakustik

merupakan

suhu.

dapat diduga

Penelitian ini memiliki batasan penyelidikan

mengenai

posisi

konversi

optimum stack yang menghasilkan

aliran energi dan aliran panas (Biwa,

beda suhu maksimum pada resonator

2004)1.

terbuka dengan diameter 4,6 cm dan Pada prinsipnya banyak sekali

panjang

resonator

70

cm

yang

potensi aplikasi yang dapat dihasilkan

dihubungkan dengan sebuah kepala

dari fenomena termoakustik. Piranti

resonator pada ujungnya (diameter

termoakustik dapat digunakan sebagai

8,6

pendingin keping elektronik. Piranti

termasuk kategori stack pori sejajar

termoakustik dapat juga digunakan

yang berbahan dari plastik dengan

sebagai

diameter (3,61

pengganti

konvensional

yang

pendingin menggunakan

freon atau CFC. Adapun keunggulan

tentang piranti termoakustik masih dilakukan.

Pada

penelitian

ini

resonator yang digunakan adalah pipa organa terbuka, dengan sejumlah volume

udara

pada

salah

satu

ujungnya. Stack yang digunakan dalam penelitian ini memiliki pori berbentuk

Stack

yang

digunakan

0,05) mm. Stack ini

diperoleh dari sedotan air mineral kemasan gelas.

teknologi termoakustik ini antar lain :  Medium kerja ramah lingkungan yaitu udara atau gas mulia.  Bahan yang digunakan sederhana dan mudah ditemukan dalam jumlah besar.  Memiliki reabilitas tinggi.  Kontrol gerakan dan kebisingan mudah dilakukan. Sampai saat ini penelitian

cm).

Sebelumnya,

dilakukan

percobaan variasi panjang kepala resonator untuk mengetahui panjang minimum

kepala

resonator

agar

resonator bersifat seperti resonator terbuka. Panjang minimum kepala resonator yang membuat resonator bersifat seperti resonator terbuka ini kemudian dipakai untuk mengetahui posisi

optimum

stack

yang

menghasilkan beda suhu maksimum. Akan diamati pula arah transfer kalor pada proses termoakustik resonator terbuka.


1. Menentukan panjang minimum kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. 2. Mengamati arah transfer kalor pada proses termoakustik resonator terbuka. 3. Menentukan posisi optimum stack pada resonator terbuka yang menghasilkan beda suhu yang maksimum. Manfaat dari penelitian ini antara

dengan diameter 2 mm. Demonstrasi ini menghasilkan perbedaan suhu sekitar 30 0C. Elyanita3 (2006) melakukan penelitian

mengenai

optimalisasi

posisi stack berbahan kardus di dalam resonator tertutup Diperoleh posisi

lain: 1. Menambah pengetahuan dan wawasan mengenai fenomena yang terjadi pada piranti termoakustik. 2. Memperoleh informasi tentang proses termoakustik pada pompa kalor termoakustik yang menggunakan resonator terbuka. 3. Memberikan informasi tentang posisi optimum stack dalam resonator terbuka pada piranti termoakustik. 4. Memperkenalkan dan mengembangkan teknologi sederhana berbasis termoakustik yang berguna bagi masyarakat luas.

stack terbaik yaitu pada jarak 11 cm atau berada pada jarak sekitar

/ 20

dari ujung resonator tertutup. Optimalisasi

diameter

resonator terhadap kinerja piranti termakustik dilakukan oleh Sampurna (2006)8. Hasil penelitianya adalah bahwa diameter tabung resonator optimum menggunakan stack bahan film fotografi maupun kardus adalah

2. Dasar Teori

berdiameter 4,6 cm (1,5 inc).

Teknologi merupakan

termoakustik

teknologi

baru

Penelitian

mengenai

yang

optimalisasi panjang stack dilakukan

dirintis oleh para peneliti di Los

oleh Wagiyanti (2007)12. Penelitian

Alamos National Laboratory for United

tersebut

state Departement of Energy. Swift

berbahan kertas manila dan stack

9

menggunakan

stack

(1988) melakukan penelitian tentang

kardus, tegangan input 15 volt, dan

fenomena termoakustik dan diperoleh

panjang resonator 70 cm. Panjang

bentuk resonator termudah yang

stack optimum yang menghasilkan

dapat dibuat piranti termoakustik

perbedaan suhu maksimum yang

adalah

Dan

diperoleh pada penelitian tersebut

kemudian banyak penelitian yang

adalah 10 cm. Stack berbahan kardus

dilakukan baik oleh Swift sendiri

menghasilkan perbedaan suhu antara

maupun oleh peneliti lainya.

tandon panas dan tandon dingin

berbentuk

Tijani10 mendemonstrasikan

silinder.

(2001)

telah proses

termoakustik dengan menggunakan

sebesar 20,8 stack

0

C. Sedangkan untuk

berbahan

kertas

manila

menghasilkan perbedaan suhu antara

stack berbahan sedotan minuman Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 46

tandon panas dan tandon dingin

dengan panjang gelombang bunyi

sebesar 23 0C.

tegak (

a. Tinjauan Bunyi Gelombang adalah

getaran

pada

n

dasarnya

(gangguan)

yang

n

2L n

mekanis

dengan n = 1, 2, 3,...

(1)

menjalar. Gelombang bunyi adalah gelombang

) adalah

Sedangkan

longitudinal.

frekuensi

gelombang tegaknya adalah

Disebut demikian karena gelombang

f

bunyi memiliki arah getar yang sejajar

v

nv dengan n = 1, 2, 3,.. 2L

n

dengan arah rambatnya. Gelombang

(2)

bunyi pada pipa yang salah satu

dengan frekuensi dasar f1 untuk n =

ujungnya terbuka dan ujung yang lain tertutup

apabila

dilihat

sebagai

gelombang tekanan maka pada ujung yang terbuka tersebut akan terbentuk simpul dan pada ujung yang tertutup akan terbentuk perut. Hal ini terjadi karena udara pada ujung yang terbuka

f = v/4L n=1

f = 3v/4L n=3

1 dan frekuensi semua harmonic

fn

nf1 .

Sehingga

frekuensi

bebas bergerak sehingga tekanannya

harmonik terjadi pada semua nilai n

minimum, dan sebaliknya pada ujung

bilangan bulat positif.

tertutup udara tidak bebas bergerak sehingga tekanannya maksimal. Pada

pipa

yang

Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena

ujung-

getaran benda lain. Adanya pengaruh

ujungnya terbuka akan terjadi simpul

dari sederet denyut periodik yang sama atau hampir sama pada suatu

f= v/2L

sistem akan menyebabkan sistem

n=1

tersebut

berosilasi

juga

dengan

amplitudo yang relatif besar (Halliday

f = v/L

dan

n=2

Resnick,1996)4.

(a)

Frekuensi

(b)

Gambar 1. (a) Gelombang tekanan bunyi pada pipa organa terbuka pada n = 1 dan n = 2 (harmonik pertama dan harmonik kedua). (b) Gelombang tekanan bunyi pada resonator tertutup pada n = 1 dan n = 3 (harmonik pertama dan harmonik kedua).

tekanan

pada

kedua

ujungnya.

Hubungan antara panjang pipa (L)

resonansi pada pipa organa terbuka terjadi

pada

frekuensi

mengikuti


persamaan

(2).

frekuensi menghasilkan

Daerah

sekitar

dimana U adalah energi internal, Q

resonansi

akan

adalah panas dan W adalah usaha.

beda

yang

Karena suatu sistem menjalani suatu

suhu

maksimum pada piranti termoakustik.

proses daur (proses siklis) maka energi

b. Tinjauan Termodinamika

internal pada awal dan akhir proses

Termodinamika adalah ilmu

akan tetap sama.

tentang suhu, kalor, dan pertukaran

Walaupun efisensi setiap mesin

energi. Sedang suhu adalah ukuran

panas berbeda, tidak ada satupun

panas atau dinginya suatu benda

mesin

(Tipler,1998)11.

nol

efisiensi termal 100%. Tidak satupun

termodinamika yaitu kesetimbangan

mesin-mesin itu menyerap panas dan

yang terjadi apabila temperatur di

mengubah seluruhnya menjadi usaha.

setiap

Mesin

titik

Hukum

di

ke

dalam

sistem

panas

yang

mempunyai

pendingin

termokustik

mempunyai harga yang sama. Hukum

memindahkan

kalor

dari

tandon

ke nol termodinamika pada proses

dingin ke tandon panas dengan

termoakustik terjadi pada saat paket

sumber bunyi sebagai usahanya.

gas menyerap kalor pada tandon dingin dan melepas kalor pada tandon panas.

Penyerapan

kalor

c. Sistem Termoakustik

terjadi

Telah

diketahui

bahwa

karena suhu paket gas lebih rendah

gelombang bunyi dapat menghasilkan

dari suhu tandon dingin sehingga

osilasi-osilasi

paket

Adanya osilasi tekanan menyebabkan

gas

menyerap

kalor

dari

tekanan

terjadinya

temperatur

dengan

gelombang akustik (gelombang bunyi)

tandon dingin. Demikian juga pada

berkaitan dengan perubahan tekanan,

waktu berada di tandon panas, suhu

suhu,

paket gas lebih tinggi dari suhu tandon

dilaluinya. Medium ini bergerak di

panas sehingga terjadi pelepasan kalor

sekitar titik setimbangnya.

menuju ke temperatur setimbangnya dengan tandon panas. Dalam

termodinamika

rumus

rapat

medium

Suatu

yang

Apabila fluktuasi tekanan suhu ataupun rapat medium ini melewati

dikenal

kanal-kanal kecil maka kalor yang berosilasi juga mengalir ke dan dari

dU (3)

dan

suhu.

gerak.

lingkungan tandon dingin menuju ke setimbangnya

osilasi

dan

dQ dW

dinding-diding semua

osilasi

kanal. ini

Gabungan menghasilkan


fenomena

yang

disebut

efek

termoakustik.

longitudinal

tegak

menyebabkan

partikel-partikel gas berosilasi bolak-

Piranti termoakustik terutama terdiri dari sebuah sistem resonator

balik sejajar dengan dinding-dinding stack.

dengan stack di dalamnya dengan didukung oleh sistem sumber bunyi. Stack merupakan jantung dari sebuah sistem termoakustik. Di dalam stack terjadi proses transfer kalor dari tandon panas ke tandon dingin. Bahan inilah bagian terpenting dalam piranti termoakustik.

Stack

terdiri

dari

sejumlah kanal-kanal yang arahnya

Gambar 3. (a) Diagram P –V yang

sejajar

tabung

memperlihatkan empat tahap dalam siklus

resonator. Stack adalah suatu jenis

pendingin (refrigerator) termoakustik. (b)

penukar kalor.

Proses transfer kalor antara stack dan

dengan

sumbu

paket gas. ( Russell dan Weibull, 2002)

TH

7

TH

Qin

Proses

Qout

W

Sistem

W

Sistem

Qout

stack (Gambar 3). Akibat adanya

TC

(a)

pada

pendingin termoakustik terjadi pada

Qin

TC

pendinginan

osilasi gelombang bunyi, paket gas (b)

dari arah tandon dingin bergerak ke

Gambar. 2. (a) Diagram mesin kalor. (b)

arah tandon panas (1-2). Volume

Diagram mesin pendingin.

paket gas berkurang (memampat)

(McCarty, 2005)

Gambar

5

2.

akibat tekanan yang lebih tinggi di (b)

Memperlihatkan operasi dasar sebuah

dekat tandon panas. Jika suhu paket gas ini lebih panas dari permukaan

pendingin atau pompa panas, dimana

stack yang bersisihan dengan tandon

suatu usaha dari luar memindahkan

panas maka paket gas tersebut akan

panas Q dari tandon (reservoir) suhu

mengeluarkan

rendah TC ke tandon suhu tinggi TH.

perpindahan kalor dari paket gas ke

Dalam hal ini usaha W dilakukan oleh

lapisan stack (2-3). Selanjutnya paket

gelombang bunyi tegak di dalam tabung resonator. Gelombang bunyi

panas,

terjadilah

gas tersebut melanjutkan siklus osilasi dengan bergerak kembali ke arah


tandon

dingin

yang

mempunyai

tekanan lebih rendah, dalam hal ini volumenya

mengembang

(3-4).

Apabila paket gas ini mempunyai suhu

3.

Sistem Deteksi Bunyi Terdiri dari :

 MIC Kondensor + Pre-Amp + Kabel  Komputer + sound card + perangkat lunak Winscope 2.51.

lebih dingin dari suhu permukaan stack yang bersisihan dengan tandon dingin maka paket gas tersebut akan menyerap kalor dari stack Siklus

ini

terjadi

(4-1).

berulang-ulang

sehingga akumulasi dari pemindahan kalor oleh kanal-kanal kecil yang berjumlah banyak akan memindahkan kalor dari tandon dingin ke tandon panas.


b. Bahan Penelitian Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah : 1. Tabung Resonator, terbuat dari pipa PVC dengan panjang 70 cm (Wagiyanti, 2006)12 dan berdia meter 4,6 cm (Samp urna, 2006)8 . Kepala resona

a. Alat yang Digunakan Alat alat yang digunakan dalam penelitian ini tor terbuat dari pipa PVC dengan panjang 35 cm diameter 8,6 cm (Gambar 4. c ).

adalah : 1.

Sistem sumber bunyi Terdiri dari :

 Loudspeaker (dan kotaknya) dari Woofer, ACR, Model : C 610 WH, Max. POWER : 60 watts, IMPEDANCE : 80 OHMS ( 1 buah).  Audio Function Generator (AFG) Model GFG-8016 G.  Power Amplifier, Karaoke AV System, MV_8000 (MEGAFOX).  Multimeter SANWA (AC). 2. Sistem Deteksi Suhu Terdiri dari dua buah termometer batang yang berbahan cair alkohol.

2. Stack, terbuat dari bahan plastic berdiameter pori (3,61 0,05) mm (sedotan air mineral kemasan gelas) (Cahyono, 2007)2. Stack ditempatkan di dalam kerangka pipa besi berdiameter 4,4 cm dengan panjang 10 cm yang dilapisi solatip pipa. Panjang stack ( sama dengan panjang pipa besi. Gambar 4 (a) a

Nasional Pendidikan Fisikaairdan Fisikakemasan 2011| 50gelas. (b) Sistem )mineral Gambar 4.Prosiding (a) Stack Seminar pori lingkaran berasal dari sedotan ( sumber bunyi. Dari gambar terlihat AFG, Amplifier dan multimeter yang berturut-turut

c

digunakan sebagai perangkat pengatur frekuensi, penguat gelombang bunyi dan pendeteksi

)

memperlihatkan stack yang digunakan dalam penelitian ini. 3. Udara dengan tekanan udara bebas sebagai medium kerja. c. Prosedur Percobaan 1. Tahap Persiapan

Frekuensi

pada

frekuensi sekitar frekuensi resonansi resonator, kemudian sinyal keluaran dari

mikrofon

winscope.

a. Menyiapkan pipa PVC diameter 4,6 cm dengan panjang 70 cm serta pipa PVC diameter 8,6 cm dengan panjang 35 cm. b. Menyiapkan stack dari bahan bahan yang telah disebutkan di atas. c. Merangkai alat yang terdiri dari sistem sumber bunyi, sistem deteksi bunyi, sistem deteksi suhu, dan sistem resonator.

diatur

dilihat

Frekuensi

melalui resonansi

ditandai dengan terlihatnya puncakpuncak

harmonik

1,

2,

3,

dan

seterusnya pada tampilan winscope.. 2. Menyelidiki Pengaruh Panjang Kepala Resonator ( l ) Terhadap Bentuk Gelombang Tekanan Bunyi

2. Tahap Uji Operasi Alat

pada Resonator Terbuka.

Tahapan ini berfungsi untuk

Panjang

kepala

resonator

mengetahui apakah alat berfungsi

divariasi dan untuk setiap variasi letak

dengan baik atau tidak. Pada tahapan

mikrofon digeser dengan pergeseran 5

ini alat telah dirangkai dan dihidupkan.

cm di dalam resonator terbuka dan

Alat berfungsi dengan baik ditandai

dicatat tinggi puncak spektrum pada

dengan berfungsinya semua alat yang

frekuensi sesuai dengan frekuensi

telah dirangkai.

pada AFG. Variasi panjang kepala

d. Tahap Pengambilan Data

resonator dilakukan mulai dari 5 cm

1. Menentukan Frekuensi Resonansi

hingga 35 cm untuk setiap 5 cm.

Resonator Terbuka Frekuensi resonansi diketahui dengan menggunakan dua cara yaitu dengan

menggunakan perhitungan

secara

matematis

dengan

f

menggunakan

v 2L

Gambar 5. Skema peralatan deteksi gelombang tekanan bunyi dalam resonator terbuka.

dan

perangkat

Dengan memplot grafik tinggi puncak

spektrum

versus

letak

lunak Winscope 2.51 melalui puncak-

mikrofon, maka diperoleh gambaran

puncak

bentuk gelombang tekanan bunyi

spektrumnya.

Perhitungan

secara matematis menggunakan v

dalam

resonator.

Sehingga

pada

(kecepatan bunyi di udara) = 343 m/s

panjang kepala resonator tertentu

dan L (panjang resonator) yang tetap

diperoleh bentuk gelombang tekanan

yaitu 70 cm. Tegangan input speaker

yang sesuai dengan bentuk gelombang

yang digunakan adalah 15 volt.

tekanan pada resonator terbuka pada


Volume

l

Gambar 6. Diagram sistem termoakustik

kedua

ujungnya.

Tegangan

resonator terbuka.

input

speaker menggunakan tegangan

15

volt. Diagram peralatan eksperimen

4.

Hasil dan Pembahasan Panjang

resonator

terbuka

ini dapat dilihat pada Gambar 5.

pada penelitian ini adalah 70 cm.

3. Menyelidiki Pengaruh Posisi Stack

diameter resonator mengacu pada

pada Resonator Terbuka Terhadap

penelitian Sampurna8 (2006) yaitu 4,6

Perbedaan

cm.

Suhu

Antara

Tandon

Panas dan Tandon Dingin.

Dari

penelitian

terdahulu

diperoleh pula panjang stack optimum

Stack yang telah disiapkan

adalah 10 cm (Wagiyanti, 2007)12.

diletakkan pada resonator terbuka.

Dengan merujuk pada hasil penelitian

Panjang kepala resonator dibuat tetap

tersebut maka stack yang digunakan

pada panjang kepala resonator yang

pada penelitian ini adalah 10 cm. Pada

menghasilkan

gelombang

penelitian ini digunakan stack pori

dengan

lingkaran yang berdiameter pori (3,61

tekanan

bentuk

bunyi

sesuai

resonator terbuka kedua ujungya. Variasi

posisi

stack

dilakukan

untuk mengetahui posisi optimum yang menghasilkan suhu maksimum. Variasi ini dilakukan setiap 5 cm mulai dari 10 cm hingga 60 cm diukur dari speaker. Frekuensi divariasi di sekitar frekuensi resonansi untuk setiap posisi stack. Tegangan input speaker yang digunakan adalah 15 volt. Diagram sistem

termoakustik

resonator

terbuka dapat dilihat pada Gambar 6.

0,05) mm (sedotan air mineral kemasan

gelas)

mengacu

pada

penelitian Cahyono (2007)2.

Stack yang digunakan pada penelitian ini diletakkan pada pipa besi. Besi merupakan konduktor panas yang baik tapi pada percobaan ini tidak terdapat aliran balik kalor karena luasan pipa besi yang menyentuh tandon panas yang kecil sehingga dapat diabaikan. Pengambilan data pada percobaan penentuan diameter pori yang menghasilkan beda suhu maksimum dan optimalisasi posisi stack pada resonator terbuka menggunakan waktu operasi alat 10 menit. Dalam jangka waktu 10 menit tersebut suhu tandon panas maupun tandon dingin cenderung sudah konstan. a. Frekuensi Resonansi Resonator Terbuka

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 52 Volume

Transfer kalor yang paling

tersebut maka pengambilan data

optimal didapat pada saat frekuensi

untuk menentukan posisi optimum

sumber bunyi sama dengan frekuensi

dalam

resonansi resonator. Oleh karena itu

frekuensi antara 238-242 Hz.

penentuan

b.

menjadi

frekuensi penting

resonansi

pada

sistem

termoakustik baik pada resonator

Pengaruh

Kepala

Gelombang Tekanan Bunyi. mendapatkan

resonator terbuka maka dibuatlah

terbuka

sebuah volume yang ditempatkan

nv untuk n 2L

pada ujung resonator, dalam hal ini

= 1. Dengan menggunakan koreksi

8R 3

pada

frekuensi

resonator

ujung sebesar

Panjang

Untuk

Perhitungan

menggunakan rumus f

dilakukan

Resonator ( l ) Terhadap Bentuk

terbuka maupun tertutup.

resonansi

resonator

4D 3

(Rafi’ie,

disebut kepala resonator. Percobaan ini

dilakukan

untuk

mengetahui

panjang minimum kepala resonator agar

resonator

bersifat

seperti

bunyi

pada

6

2004 ) maka persamaan ini menjadi

fn

nv 4D 2 L 3

percobaan ini dipilih pada frekuensi

untuk panjang resonator (L) 70 cm dan diameter resonator (D) 4,6 cm didapat nilai frekuensi resonansi sekitar 238,6 Hz atau dibulatkan menjadi 239 Hz. dengan

menggunakan

Winscope 2.51 dapat dilihat bahwa spectrum

gelombang

frekuensi

240

memperlihatkan

bunyi

pada

Hz

dapat

dengan

jelas

harmonic pertama, kedua, ketiga dan seterusnya yang menunjukkan bahwa frekuensi

Frekuensi

dimana R adalah

jari-jari resonator. Dari perhitungan

Kemudian

resonator terbuka.

tersebut

merupakan

frekuensi resonansi. Dari kedua hasil pendekatan frekuensi resonansi resonator terbuka

240 Hz karena frekuensi ini berada di sekitar

frekuensi

perhitungan

dan

resonansi pada

dari

winscope

terlihat jelas puncak-puncak harmonik 1, 2, 3, dan seterusnya. Frekuensi yang digunakan pada percobaan ini (240 Hz) dianggap mewakili frekuensi 238 Hz sampai dengan 242 Hz untuk menentukan tekanan

bentuk

bunyi

pada

gelombang resonator

terbuka.

Grafik tinggi puncak spektrum pada Winscope versus jarak mikrofon dalam resonator akan menggambarkan gelombang tekanan bunyi dalam resonator terbuka. Pada saat menggunakan kepala resonator dengan panjang 35 cm diperoleh grafik gelombang tekanan bunyi yang paling


bahwa posisi optimum stack berpori

intensitas (.a.u)

mendekati gelombang tekanan bunyi resonator terbuka (lihat Gambar 7). Dalam grafik tersebut terlihat amplitudo sinyal minimum di posisi 0 cm dan 70 cm dan amplitudo sinyal yang lebih tinggi antara 10 cm hingga 55 cm. Amplitudo minimum mengindikasikan simpul tekanan dan sebaliknya amplitudo maksimum mengindikasikan perut tekanan. Panjang kepala resonator (35 cm) inilah yang mengubah resonator menjadi resonator terbuka, terlihat melalui bentuk gelombang tekanan bunyinya.

lingkaran yang menghasilkan suhu maksimum pada resonator terbuka berada pada posisi 45 dan 25 cm dari speaker. Posisi-posisi ini berjarak 10 cm dari perut tekanan yang berada pada posisi 35 cm. Beda suhu antara tandon panas dan tadon dingin pada posisi stack 45 cm mencapai 17,4 0C dengan penurunan suhu 4,6 0C dan 0

35

kenaikan suhu 12,8

30

posisi stack 25 cm menghasilkan beda

25

suhu 12,8 0C

20

C. Sedangkan

dengan

penurunan

15

suhun 3,4 0C dan kenaikan suhunya

10

9,4 0C.

5 20

0 20

40

60

18

80

jarak mikrofon (cm)

Gambar 7. Grafik gelombang tekanan bunyi pada resonator terbuka dengan panjang kepala tabung 35 cm

16

beda suhu (°C )

0

14 12 10 8 6 4 2 0 0

Transfer kalor pada proses termoakustik selalu mengarah ke tekanan yang lebih tinggi. Apabila posisi stack berada disebelah kiri perut tekanan maka transfer kalor akan mengarah ke kanan dan tandon panas akan berada pada sebelah kanan stack. Sebaliknya apabila stack dipasang pada sebelah kanan perut tekanan maka transfer kalor akan mengarah ke kiri dan tandon panas akan berada pada sebelah kiri stack. c. Pengaruh Posisi Stack pada Proses Termoakustik Resonator Terbuka Hasil eksperimen pengaruh posisi stack dalam resonator terbuka diperlihatkan oleh Gambar 8. Tampak

10

20

30

40

50

60

70

posisi stack (cm )

Gambar 8. Grafik beda suhu maksimum untuk setiap posisi stack pada resonator terbuka dengan panjang kepala resonator 35 cm.

Beda suhu antara tandon panas dan tandon dingin saat stack berada pada posisi 45 cm lebih besar daripada saat stack berada pada posisi 25 cm. Volume tandon panas dimana kalor dilepaskan untuk posisi 45 cm lebih kecil daripada volume tandon panas untuk posisi 25 cm. Dengan kalor yang sama, untuk volume yang kecil dengan kalor yang terdistribusi merata akan menghasilkan suhu yang


gambar tersebut juga terlihat suhu

lebih tinggi daripada kalor yang dilepaskan ke volume yang lebih besar.

yang konstan terjadi pada menit-

Gambar 9 menunjukan beda

menit tertentu. Suhu yang konstan

suhu pada frekuensi 238-242 Hz yang

dapat terjadi pada tandon panas

digunakan pada percobaaan ini untuk

maupun tandon dingin pada menit-

posisi stack 45 cm dan 25 cm. Pada posisi

stack

45

cm

beda

menit setelah suhu tandon panas dan

suhu

tandon

maksimum berada pada frekuensi 240

Hz.

Beda

suhu

disebabkan karena suhu paket gas

beda suhu maksimum berada pada 239

mencapai

maksimum dan minimum. Hal ini

Hz sedang pada posisi stack 25 cm

frekuensi

dingin

yang termampatkan suhunya hampir

suhu

sama dengan suhu tandon panas

maksimum terjadi pada frekuensi di

sehingga pelepasan kalor ke tandon

sekitar frekuensi resonansi.

panas kecil atau tidak terjadi sama 13

50

12 11.5 11 10.5 10 237

suhu tandon panas

45 Suhu (°C )

beda suhu (°C )

12.5

suhu tandon dingin

40 35 30 25

238

239

240

241

242

243

20

frekuensi bunyi (Hz)

0

(a)

3

4

5 6

7

8

9 10 11

waktu (menit)

(b)

sekali. Hal sama terjadi pada tandon dingin dimana suhu paket gas hampir

18 17

sama dengan suhu tandon dingin

16

sehingga penyerapan kalor kecil atau

15

tidak menyerap kalor.

14 13 12 237

238

239

240

241

242

243


Gambar 9. Grafik beda suhu versus

(a)

frekuensi bunyi (a) posisi stack 25 cm

(b)

(b) posisi stack 45 cm

Laju kenaikan dan penurunan

50

suhu pada posisi stack 25 cm dan 45

45

cm terlihat juga pada Gambar 10. Dari

suhu tandon dingin

suhu (°C)

beda suhu (°C)

1 2

suhu tandon panas

40 35 30

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 55 25 20 0

1

2

3

4

5

6

7

waktu (menit)

8

9 10 11

Gambar 10. Grafik laju kenaikan dan penurunan suhu tandon panas dan tendon dingin (a) posisi 25 cm. (b) posisi 45 cm.

Suhu

tandon

panas

dan

tandon dingin yang konstan ini juga disebabkan

karena

terjadi

kesetimbangan antara kalor yang diterima tandon panas dan kalor yang dilepaskan ke lingkungan oleh tandon panas. Pada tandon dingin juga demikian, kalor yang ditransfer ke tandon

panas

mengalami

kesetimbangan dengan kalor yang diterima oleh tandon dingin dari

daerah depan speaker hingga ujung stack yang menyentuh tandon dingin. b) 45 cm dari sumber bunyi yang memberikan beda suhu maksimum 17,4 0C. Pada posisi ini tandon panas berada pada daerah depan speaker hingga ujung stack yang menyentuh tandon panas. Tandon dingin berada pada daerah antara ujung kepala resonator hingga ujung stack yang menyentuh tandon dingin. b. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian mengenai optimalisasi diameter pori stack atau jarak antar dinding stack dan panjang stack pada resonator terbuka. 2. Pada penelitian ini didapatkan dua posisi optimal yang menghasilkan beda suhu maksimal namun hanya menggunakan satu stack. Diharapkan pada masa yang akan datang dilakukan penelitian dengan menggunakan stack ganda yang ditempatkan pada kedua posisi optimal tersebut dengan harapan suhu tandon panas semakin besar.

lingkungan

Daftar Pustaka 4. Kesimpulan Dan Saran a. Kesimpulan

[1] Biwa, T., Yashirc, Y., Kozuka, M., Yazaki,

Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa

T.

dan

Experimental

1. Panjang minimum kepala resonator (diameter 8,6 cm) yang dapat mengubah resonator (diameter 4,6 cm) bersifat seperti resonator terbuka adalah 35 cm. 2. Transfer kalor pada sistem termoakustik resonator terbuka selalu mengarah ke tekanan yang lebih tinggi (perut tekanan). 3. Pada penelitian optimalisasi posisi stack pada resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm, diameter resonator 4,6 cm, diameter kepala resonator 8,6 cm dan panjang kepala resonator 35 cm diperoleh dua posisi optimum yaitu a) 25 cm dari sumber bunyi yang memberikan beda suhu maksimum 12,8 0C. Pada posisi ini tandon panas berada di daerah antara ujung kepala resonator hingga ujung stack yang menyentuh tandon panas. Tandon dingin berada di

Mizutani,

U.,

2004,

demonstration

of

thermoacoustic energy conversion in a resonator, Phys. Rev.E 69, 066304.

[2] Cahyono, A, 2007, Analisa Perbandingan beda suhu maksimum pada frekuensi Harmonik Orde 1, 3, 5, 7 dengan menggunakan stack pori lingkaran, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta

[3] Elyanita, M.S., 2006. Pengaruh Variasi Frekuensi dan Posisi Stack Bahan Kardus Terhadap Perubahan Suhu pada


Sistem Termoaakustik,

Jurusan Fisika

FMIPA UGM, Yogyakarta.

[9] Swift, G. W., 1988, Thermoacoustic engines, J. Acoust. Soc. Am. 84, 11451180.

[4] Halliday, D., dan Resnick, R., 1996, Fisika, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta.

[10] Tijani, M.E.H, 2001, Loudspeaker-driven thermo-acoustic refrigeration, page 32-

[5] McCarty, M., 2007, An Introduction to

37, Technische Universiteit Eindhoven

Thermoacoustic Refigerator., School of Mechanical

and

Aerospace

[11] Tipler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan

Engineering,132.236.67.210/EngrWords

Teknik, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga,

/issues/ew02/McCarty_slides.pdf,

Jakarta.

11

februari 2007. [12] Wagiyanti, 2006, Kajian Pengaruh [6] Rafi’ie, A.S, 2004 , Pengaruh Diameter

Panjang Stack Dan Panjang Alumunium

pada frekuensi resonansi gelombang

Foil Pada Stack Terhadap Perbedaan

akustik

Suhu

dan

Faktor

Kualitas

pada

frekuensi resonansi tertentu dalam resonator pipa silindris terbuka,

Pada

Kinerja

Termoakustik,

Pompa

Kalor

Jurusan Fisika FMIPA

UGM, Yogyakarta.

Skripsi S-1 Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta

Tanya Jawab T: Bambang Setiahadi, LAPAN

[7] Russell, D.A. dan Weibull, P., 2002,

Apakah aplikasi penelitian ini bias

Tabletop thermoacoustic refrigerator

untuk masyarakat umum?

for demonstration, Am. J. Phys. 70,

J: Eko Nur Sulistiyo, UAD

1231-1233.

Sistem termoakustik dapat digunakan pendingin ruangan ramah lingkungan di masa yang akan dating, mungkin juga sebagai lemari es. Aplikasi di luar

[8] Sampurna, D, 2006, Studi Eksperimen Untuk Mengetahui Pengaruh Diameter

negeri

telah

digunakan

sebagai

pendingin es krim.

Tabung Resonator Terhadap Kinerja Piranti Termoakustik, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta. T: Ginanjar, A.M., UAD


Bagaimana cara pendistribusian kalor

pembangkit

dari alat yang dimaksud?

dengan sumber energy lain.



Pada

tekanan

dingin

dilewatkan

Efisiensi

panas

penggunaan

dibandingkan

pendingin

konduktor panas yang baik dan

system termoakustik belum pernah

dipompakan udara melewatinya untuk

diteliti hingga sekarang. Diperlukan

mendinginkan udara tersebut.

penelitian mengenai efisiensi system termoakustik resonator terbuka atau

T: Laifa R., UNY Seberapa suara

tertutup.

efisiensikah

sebagai

penggunaan

sumber

energy


Membentuk Guru Fisika Efektif Powerfull Sebagai Peningkatan Kualitas Mutu Guru Fisika Dan Pembelajaran Fisika Di Indonesia Rizki Agung1), Zaini Muhtar Zaman2) Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Kampus III, Jl. Prof.Dr. Soepomo, SH., Warungboto, Yogyakarta 55164 1) E-mail : [email protected], 2)E-mail: [email protected] Abstrak Permasalahan kualitas mutu guru fisika di Indonesia yang masih rendah sehingga menyebabkan masih minimnya kemampuan siswa dalam menguasai pelajaran fisika dan suasana pembelajaran yang belum efektif. Dari masalah ini dibutuhkan suatu kajian untuk meningkatkan kualitas mutu guru fisika dan membentuk pembelajaran fisika yang efektif sehingga siswa akan mudah memahami materi pelajaran fisika serta menciptakan generasi bangsa yang bermutu. Maka dari itu perlu adanya pembentukan guru fisika efektif powerfull yaitu guru yang mengetahui dan menerapkan konsep prakondisi pembelajaran, dimensi pembelajaran serta sasaran (goal) dalam proses pembelajaran fisika. Kata Kunci : kualitas mutu, guru fisika, pembelajaran fisika, efektif powerfull.

Peranan guru sangat menentukan

1. Pendahuluan Pendidikan merupakan usaha sadar

dalam

dan

pendidikan

terencana

untuk

mewujudkan

usaha

peningkatan

formal.

Untuk

mutu

itu

guru

suasana belajar dan proses pembelajaran

sebagai agen pembelajaran dituntut untuk

yang baik atau berkualitas agar peserta

mampu

didik

pembelajaran

secara

aktif

mengembangkan

menyelenggarakan dengan

proses

sebaik-baiknya,

potensi dirinya untuk memiliki kekuatan

dalam

spiritual keagamaan, pengendalian diri,

pendidikan. Guru mempunyai fungsi dan

kepribadian, kecerdasan, akhlak mulia,

peran

serta

diperlukan

pembangunan bidang pendidikan, dan

dirinya dan masyarakat. Pendidikan juga

oleh karena itu perlu dikembangkan

sabagai penentu bagi kualitas kehidupan

sebagai

bangsa. Oleh sebab itu, mutu pendidikan

Undang-Undang No. 14 tahun 2005

haruslah

tentang

keterampilan

yang

ditingkatkan

agar

dapat

kerangka

yang

sangat

profesi

Guru

pembangunan

strategis

yang

dan

dalam

bermartabat.

Dosen

Pasal

4

mencetak generasi bangsa yang memiliki

menegaskan bahwa guru sebagai agen

sumber daya yang bermutu dan mampu

pembelajaran

bersaing di dunia global.

meningkatkan mutu pendidikan nasional.

berfungsi

untuk


Mengenai masalah guru fisika dan

dalam penentuan mutu pendidikan, sebab

pembelajaran fisika di Indonesia memang

dengan mutu guru yang berkualitas maka

masih rendah. Hal tersebut dapat dilihat

mutu

di lapangan yaitu fisika masih merupakan

berkualitas dan akan tercipta generasi

salah satu mata pelajaran yang menjadi

bangsa yang memiliki sumber daya yang

momok bagi para siswa, guru hanya

bermutu.

menjelaskan

sekilas

tanpa

pendidikannya

juga

akan

memberi

Telah banyak upaya yang dilakukan

keterangan rinci bagi siswa dan bahkan

dalam peningkatan kualitas mutu guru

ada guru yang tidak menguasai materi

fisika

pelajaran fisika itu sendiri. Fenomena

sertifikasi, namun solusi ini tidaklah

yang mestinya harus direformasi dalam

cukup karena hanya dipandang dari

upaya meningkatkan kualitas pendidikan

eksternalnya

khususnya dalam bidang fisika serta

dilakukan suatu peningkatan kualitas

peningkatan mutu guru fisika.

mutu guru fisika khusunya yang berasal

Kualitas seorang guru fisika mutlak harus

dimiliki,

saja.

pribadi

satunya

Untuk

itu

(internal)

perlu

dengan

proses

dilakukan melalui pembentukan guru

pembelajaran fisika. Namun saat ini,

fisika efektif powerful, yaitu guru fisika

kualitas

yang

seorang

guru

dari

fisika

masih

bisa

kualitas

melalui

meningkatkan

hasil

akan

diri

salah

sangat

menentukan

sebab

dari

yang

guru

menguasai

fisika

prakondisi

rendah. hal tersebut terlihat dengan anak

pemelajaran, dimensi pemelajaran serta

didik

dalam


pembelajaran fisika, merasa sulit dalam

fisika. Oleh sebab itu, pembinaan dan

belajar, banyak guru dilapangan yang

peningkatan

hanya mengajar tanpa memperhatikan

hendaknya

akan dikemanakan ilmu tersebut oleh

pembentukan guru fisika efektif, yaitu

peserta didik. Masalah tersebut harus

guru fisika yang mau dan mampu

diselesaikan

mendayagunakan

yang

merasa

dengan

jenuh

memfokuskan

permasalahan pada mutu guru fisika. Peningkatan mutu pendidikan dapat

kualitas

guru

fisika

diorientasikan

segenap

pada

potensi

internal maupun eksternal secara optimal untuk mencapai tujuan pendidikan.

dilakukan dari permasalahan guru fisika yang berkaitan dengan kualitas mutu guru. Hal tersebut sangat berpengaruh


Dalam

2. Kajian Pustaka

Kamus

Umum

Bahasa

Indonesia guru diartikan sebagai orang

Guru Efektif Dalam dunia pendidikan, istilah

yang

pekerjaannya

mengajar

dan

guru bukanlah hal yang asing. Menurut

dimaknai sebagai tugas profesi. Jadi tidak

pandangan lama, guru adalah sosok

semua orang bisa menjadi seorang guru

manusia yang patut digugu dan ditiru.

dan harus memenuhi syarat profesi

Digugu artinya segala ucapannya dapat

sebagai

seorang

guru.

Dalam

[2]

dipercai, sedangkan ditiru artinya segala

pandangan , guru merupakan profesi,

tingkah lakunya harus dapat menjadi

jabatan, dan pekerjaan yang memerlukan

contoh atau tauladan bagi masyarakat.

keahlian

Adanya suatu pandangan tersebut, dapat

sembarang orang untuk melakukannya.

disimpulkan bahwa disebut guru jika

khusus.

Namun

Jadi

tidak

bisa

yang diperlukan dalam

dalam ucapannya dapat dipercayai dan

mencapai

tingkah lakunya dapat menjadi tauladan

satunya adalah dari guru atau tenaga

bagi

kependidikan yang sifatnya adalah guru

masyarakat

walau

siapapun

orangnya. Dalam

tujuan

pendidikan

salah

efektif. Sebab tidak berhasilnya proses guru

pembelajaran, kualitas mutu guru yang

memegang peranan penting dan strategis.

kurang, dan tidak tercapainya tujuan

Sebagai pengajar, pendidik, dan pelatih

pendidikan dikarenakan guru tersebut

para

tidak efektif.

siswa,

dunia

guru

pendidikan,

merupakan

agen

perubahan sosial (agent of social change)

Seorang

guru

dapat

dikatakan

yang mengubah pola pikir, sikap, dan

efektif apabila ia memiliki sikap penuh

perilaku umat manusia menuju kehidupan

perhatian

yang lebih baik, lebih bermartabat, dan

penjelasannya mudah dipahami, serta

lebih mandiri. Guru adalah pendidik,

mampu mengelola kelas dengan baik[3].

profesionalisme dengan tugas utama

Guru efektif adalah guru yang dapat

mendidik,

membimbing,

meningkatkan kearah

mengajar,

dan

seluruh

kemampuan

melatih,

menilai,

dan

mengevaluasi

peserta

didik

pada

dini

jalur

Dengan demikian dapat penulis

pendidikan formal, pendidikan dasar dan

simpulkan bahwa guru efektif adalah

pendidikan menengah [1].

sosok guru yang mampu dan bisa

anak

usia

lebih

menyerah,

mengarahkan,

pendidikan

yang

pantang

positif

melalui

pengajarannya [4].


mendayagunakan (empowering) segala

semakin perlu mengingat bahwa dunia

potensi yang ada dalam dirinya dan di

pendidikan perlu mengalami perubahan

luar dirinya untuk mencapai tujuan

yang sama cepatnya dengan dunia ilmu

pembelajaran.

pengetahuan dan dunia bisnis. Kualitas

Kualitas Mutu Guru Fisika

mutu

guru

akan

menentukan

hasil

Dalam proses pembelajaran fisika

generasi bangsa yang tercipta, hasil dari

diperlukan suatu kualitas mutu guru yang

proses pembelajaran serta citra sebuah

kompeten, hal tersebut diperlukan untuk

bangsa. Untuk tercapainya tujuan sebuah

menciptakan pembelajaran fisika yang

pendidikan khususnya fisika dalam hal

efektif, menyenangkan dan meningkatkan

ini semua komponen-komponen saling

pemahaman siswa terhadap materi fisika.

terkait satu sama lain. Guru misalnya,

Melihat

yang

dalam proses belajar mengajar maka guru

semakin modern, semakin canggih baik

harus mempunyai keahlian karena tidak

hubungannya dengan pendidikan maupun

menutup

non peendidikan. Perubahan ini menuntut

mendapatkan

guru untuk mampu menyesuaikan diri

mengefektifkan proses belajar mengajar.

situasi

perkembangan

kemungkinan banyak

ia

akan

kendala

untuk

Menurut[5], bahwa dalam Undang-

dalam peningkatan kualitas mutunya. Kualitas mutu guru fisika yang

Undang Nomor 14 Tahun 2005 tercantum

kompoten dan diakui baik di Indonesia

dalam Bab IV pasal 10, bahwa kriteria

masih terbilang rendah. Dalam proses

guru bermutu harus memiliki empat

pembelajaran fisika guru masih terpatok

kompetensi yang meliputi kompetensi

dengan satu metode mengajar, banyak

pedagogik, kompetensi

laboratorium yang kosong dan tidak

kompetensi professional dan kompetensi

dimanfaatkan

proses

sosial. Guru fisika yang bermutu, efektif

pembelajaran fisika dengan siswanya.

dan kompeten harus memiliki keempat

Dampak dari kurangnya mutu guru fisika

kompetensi

menyebabkan tidak tercapainya tujuan

meningkatkan kualitas mutu guru fisika

pembelajaran

dan

dan pencapaian hasil pembelajaran fisika

sulitnya siswa dalam memahami materi

yang telah dirumuskan dalam pembuatan

pelajaran fisika.

silabus.

sebagai

yang

diinginkan

tersebut

kepribadian,

dalam

upaya

Memiliki dan mendapatkan guruguru berkualitas prima itu semakin lama


Pembelajaran Fisika

3.

Pembahasan

Pembelajaran fisika adalah suatu

Kualitas guru fisika merupakan

proses belajar mengajar fisika yang

bagian yang tidak dapat dipisahkan

komplek. Seorang guru fisika harus

dengan hasil pembelajaran fisika. Oleh

mampu

belajar

sebab itu, seorang guru fisika harus

mengajar fisika yang nyaman dan mudah

mutlak memiliki kualitas mutu yang

dipahami oleh murid. Mengenai masalah

kompeten. Dalam meningkatkan kualitas

proses belajar mengajar fisika di sekolah

guru agar hasil pembelajaran fisika

perlu untuk selalu ditingkatkan agar

maksimal, dapat dibentuk guru fisika

kualitas pembelajaran selalu terjaga dan

efektif powerfull. Guru fisika efektif

hasil

dapat

powerfull merupakan sosok guru masa

memenuhi tujuan pembelajaran yang

depan yang perlu dibentuk dan dibangun

ditetapkan. Keberhasilan pembelajaran

dalam jiwa seorang guru. Konsep guru

fisika tergantung dengan mutu guru fisika

fisika efektif powerfull perlu dibutuhkan

tersebut, seorang guru yang memiliki

dalam upaya peningkatan kualitas mutu

kualitas mutu yang kompeten akan

guru

mampu menggunakan berbagai metode

pembelajaran fisika di Indonesia saat ini

dan strategi dalam mencapai tujuan

maupun untuk masa depan.

menciptakan

yang

proses

diharapkan

serta

pembelajaran yang diharapkan.

fisika

serta

peningkatan

Konsep guru fisika efektif powerfull

Dalam proses pembelajaran fisika,

juga harus mempunyai empat kompetensi

guru tidak akan hanya menggunakan satu

yang wajib dimiliki oleh setiap guru. Hal

strategi dalam belajar mengajar fisika,

tersebut juga menjadi penilaian bagi guru

sehingga

dalam

perlunya

pengelolaan

dan

kualitas

mutu

pengembangan kemampuannya dalam

Keempat

menerapkan pembelajaran fisika yang

kompetensi

efektif. Dengan demikian siswa dapat

kepribadian, kompetensi professional dan

dengan

kompetensi sosial.

mudah

memahami

materi

pelajaran fisika dan dan tidak bosan dengan mata pelajaran fisika.

kompetensi

kependidikan. tersebut

pedagogik,

ialah

kompetensi

Untuk membentuk seorang guru fisika efektif powerfull, perlu adanya konsep

yang

harus

diketahui

dan

diterapkan dalam proses pembelajaran fisika. Ada tiga konsep yang harus


diketahui

yaitu

pembelajaran,

konsep

dimensi

prakondisi

yang tidak efektif. Salah satu

pembelajaran

penyebab ketidakefektifan proses

[6]

serta sasaran (goal) . 1.

pembelajaran ini adalah karena gurunya tidak efektif. Sehingga

Prakondisi Pembelajaran Upaya membentuk seorang guru

untuk menjadi guru fisika efektif

fisika efektif powerfull perlu mengetahui

powerfull, dituntut selalu mawas

konsep-konsep yang ada dalam bagian

diri dan terus melakukan perbaikan-

prakondisi pembelajaran yaitu,

perbaikan

a.

kompetensi.

Memahami konsep diri guru efektif Seorang guru bisa memahami apa itu guru efektif dan bagaimana

b.

serta

peningkatan

Mengetahui dan menentukan visi serta misi pembelajaran fisika

menjadi seorang guru yang efektif.

Menjadi guru efektif fisika

Guru efektif adalah sosok guru

powerfull, hendaknya mengetahui

yang

dan dapat menentukan visi misi

mampu

mendayagunakan

(empowering) segala potensi yang

pembelajaran

ada dalam dirinya dan di luar

mengetahui visi misinya maka guru

dirinya

tujuan

dapat mengelola cara dalam proses

pembelajaran. Guru efektif akan

pembelajaran fisika untuk mencapai

menyajikan

visi misi pembelajaran fisika. Tanpa

untuk

mencapai

pembelajaran

yang

fisika,

efektif serta menjadikan suasana

mengetahui

kelas yang efektif. Menyangkut

pembelajaran fisika,

pelajaran fisika yang rumit dan

mengalami kesulitan dalam proses

banyak tidak disukai oleh siswa,

pembelajaran fisika sehingga tidak

maka perlu adanya guru fisika yang

akan

efektif dalam mengelola pelajaran

diinginkan.

tersebut menjadi pelajaran yang

visi

dengan

mencapai

Seorang

dan

misi

guru akan

sasaran

guru

yang

fisika

yang

mudah dipahami oleh siswa serta

efektif akan dapat menentukan visi

pengelolaan

dan

pembelajaran

fisika

yang efektif. Proses

misi

sehingga pembelajaran

fisika

pembelajaran guru tersebut

menyajikan

pembelajaran

fisika, mampu fisika

yang tidak mencapai sasaran, dapat

yang bermutu bagi muridnya dan

dikatakan

sasaran

sebagai

pembelajaran

yang

diinginkan

akan


tercapai melalui pembentukan visi

2.

misi pembelajaran fisika.

Dimensi Pembelajaran

c.

Menyangkut dimensi pembelajaran

Memahami tugas pokok dan fungsi

dalam fisika, beberapa hal yang harus

guru

diperhatikan oleh seorang guru upaya Sebagai seorang profesional,

membentukan sebagai guru fisika efektif

guru fisika memiliki lima tugas

powerfull. (1) hendaknya guru fisika

pokok

merencanakan

mempunyai prinsip dalam mengajarakan

pembelajaran fisika, melaksanakan

materi fisika kepada siswa dengan prinsip

pembelajaran fisika, mengevaluasi

long life learning, learning by doing, dan

hasil

edutainment, (2) seorang guru fisika bisa

yaitu

pembelajaran

fisika,

menindaklanjuti hasil pembelajaran

menegakkan

fisika serta melakukan bimbingan

reinforcement, reward, dan punishment

dan konseling terhadap siswa yang

(hukuman)

memiliki kemampuan fisika yang

pembelajaran fisika, (3) seorang guru

masih rendah. Untuk mencapai

fisika harus meninggalkan kebiasaan

pembelajaran fisika yang efektif,

buruk

seorang guru fisika mutlak dimiliki

mengajar (KBM), misalnya tidak disiplin

dan melakukan kelima tugas guru

waktu, terlambat masuk kekelas serta

tersebut.

tidak memperhatikan materi fisika yang

Selain

tugas,

yang

guru

memberikan

mendidik

dalam

dalam

kegiatan

belajar

juga

penting dan yang tidak penting, (4) guru

mengetahui fungsinya sebagai guru

fisika harus berperan ganda yaitu sebagai

fisika yaitu sebagai pendidik dan

trainer bagis siswa serta sekaligus sebagai

didaktikus. Sebagai pendidik maka

konselor, (5) seorang guru fisika mampu

seorang

memetakan

guru

perlu

peraturan,

fisika

membimbing, siswanya fisika.

dalam

bisa

mengatifkan pembelajaran

Sedangkan

sebagai

persoalan

dan

kendala

pembelajaran serta memberikan solusi. 3.

Sasaran (Goal) Konsep

ketiga

dalam

upaya

didaktikus maka seorang guru fisika

membentuk guru fisika efektif powerfull

mampu

adalah

menyajikan

materi

seorang

guru

fisika

bisa

pembelajaran fisika yang mudah

mengarahkan pembelajaran fisika untuk

dipahami serta dapat memberikan

mencapai

penjelasan yang baik kepada siswa.

dimana menjadikan siswa sebagai subjek

sasaran

yang

ditentukan,


belajar aktif yang memiliki kecerdasan

dalam pelajaran fisika serta terciptanya

KAPSS (Kognitif, Afektif, Psikomotorik,

generasi fisikawan yang bermutu dan siap

Spiritual, dan Sosial).

bersaing

Dengan

adanya

sebuah konsep

dengan

bangsa

lain

serta

perkembangan global.

sasaran, maka proses pembelajaran akan terarah serta tertuju pada sasaran tersebut sehingga seorang guru fisika dituntut untuk

mampu

menyajikan

serta

memberikan pembelajaran fisika yang dapat

mencapai

sasaran

tersebut.

Pembelajaran fisika akan menjadi efektif bila guru mengetahui dan menerapkan sasaran dari proses pembelajaran fisika.

4.

pembentukan

dalam upaya meningkatkan kualitas mutu guru fisika dan pembelajaran fisika di Indonesia. Dengan terbentuknya guru yang efektif powerfull dari mengetahui menerapkan

konsep

prakondisi

pembelajaran,

dimensi

serta

(goal)

dalam

proses

fisika,

maka

akan

sasaran

pembelajaran

pembelajaran

menciptakan pembelajaran fisika yang efektif, menjadikan siswa untuk bisa memahami materi fisika dengan baik, guru akan memiliki kualitas mutu yang kompeten pada

tentunya akan berdampak peningkatan

pendidikan

di

[2]Moh. Uzer Usman. 1992. Menjadi Guru Profesional. Bandung : Remaja Rosdakarya, 4.

guru

fisika efektif powerfull sangat berarti

dan

[1]Anonim. 2006. UU Republik Indonesia Nomor 14 Tahun 2005 Tentang Guru dan Dosen & Peraturan Mendiknas Nomor 11 Than 2005. Bandung : Citra Umbara.

[3]Marland, Michael. 1990. Seni Mengelola Kelas. Semarang : Dahara Prize, 13-14.

Kesimpulan Pentingnya

Daftar Pustaka

kualitas

Indonesia,

[4]Pudji Jogyanti, Clara R. 1998. Konsep Diri dalam Pendidikan. Jakarta : Arcan, 62. [5]Susilo, M.J. 2010. Menjadi Guru Profesional Siapa Takut. Yogyakarta : Lentera Pustaka, 40-41. [6]Sukadi. 2009. Guru Powerful Guru Masa Depan. Bandung : Kolbu, x. Tanya Jawab T: Karina Yuliandari, UAD a. Apa metode pembelajaran dalam mengajar peserta didika? b. Apakah guru mendidik siswa tidak efektif

karena

mengejar

kurikulum?

mutu

khususnya


c. Bagaimana

jika

ada

kasus

juga harus mampu memahami

mahasiswa FKIP yang tidak mau

prakondisi pembelajaran, dimensi

menjadi guru?

pembelajaran, dan goal, sasaran pembelajaran, sehingga mencetak

J: Zaini Muhtar, UAD a. Metode

mengajar

yang

bias

suatu

sikembangkan bias dengan metode demonstrasi,

generasi

fisikawan

Indonesia.

misalnya

c. Mahasiswa yang sudah terlanjur

mendemonstrasikan alat percobaan

masuk di Pendidikan Fisika harus

yang sederhana, sebagai contoh

ditekuni, siapa tahu hal tersebut

membawa alat percobaan slinki

merupakan lantaran bagi kita untuk

untuk

dan

mencerdaskan kehidupan bangsa,

dikembangkan dengnan metode

karena profesi guru itu pilihan dari

berbasis IT seperti Macromedia

mahasiswa

tersebut

untuk

Flash, Phet, Tracker dan lain-lain.

menyadari

bahwa

kita

selain

disekolahkan disini adalah amanah

materi

gelombang

demostrasi

denngan

metode

sederhana

yakni

berbasis

bias

juga

eksperimen

dari orang tua.

pembelajaran

laboratorium,

karena

T: Ari, UAD

masih banyak sekolah yang yang

a. Bagaimana cara yang tepat untuk

laboratoriumnya belum maksimal.

mensiasati

berbagai

perubahan

b. Untuk menumbuhkan guru efektif

system pendidikan agar kita bias

powerfull dimulai sejak dini, sejak

menjadi guru fisika yang efektif

kita mempunyai cita-cita menjadi

dan powerfull?

seorang

guru,

sehingga

jika

b.

Kedisiplinan

berkaitan

dengan

dimulai sejak dini akan menambah

kesejahteraan guru, misalnya yang

motivasi kita untuk menjadi guru

bukan PNS masih kekurangan

efektif powerfull yaitu seorang

pendapatan dan guru itu mencari

guru

4

tambahan lain sehingga tugasnya

kompetensi

sebagai guru menjadi terbengkelai.

pedagogik,kompetensi kepribadian

Bagaimana cara yang tepat untuk

,kompetensi

mendisiplinkan guru tersebut?

yang

kompetensi

mempunyai yaitu

professional,

dan,

kompetensi social. Seorang guru


b. Rata-rata guru di Indonesia terkena

J: Zaini Muhtar, UAD

penyakit guru yang mematikan a. Tuntutan yang harus dipenuhi seorang guru bahwa guru fisika harus

memliki:

akademik

dan

kualifikasi memiliki

4

kompetensi guru ditambah 1 lagi yaitu

kompetensi

ilmu

pengetahuan dan teknologi (iptek). Oleh

sebab

menyesyaikan

itu

guru

zaman,

harus di

era

globalisasi ini guru harus dituntut untuk aktif mengembangkan SDM lewat pembentukan guru fisika yang efektif powerfull, sehingga bias

membentuk

mempunyai

output

SDM

yang

yaitu kudis (kurang disiplin) dan kurap (kurang persiapan). Untuk mengantisipasi hal tersebut maka guru harus paham tentang tugas dan kewajibannya sebagai guru yakni

sebagai

pendidik

dan

pengajar. Hal tersebut kembali kepada diri kita sendiri sebagai guru

yang

professional

untuk

selalu disiplin, jujur, dan menjadi contoh teladan yang baik, karena guru sebagai cermin jika gurunya disiplin maka muridnya pun ikut disiplin juga.

yang

berkualitas.


OPTIMALISASI POSISI STACK BERPORI LINGKARAN PADA SISTEM TERMOAKUSTIK RESONATOR TERBUKA Eko Nursulistiyo Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164 e-mail : [email protected] Agung B.S.U, Ikhsan Setiawan Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada Yogyakarta Telah dilakukan penelitian mengenai posisi stack berpori lingkaran pada resonator terbuka. Resonator terbuka didapatkan melalui percobaan variasi panjang kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Didapatkan panjang kepala resonator minimum agar resonator bersifat bersifat seperti resonator terbuka adalah 35 cm. Stack berpori lingkaran berbahan plastik berdiameter 3,61 0,05 mm (sedotan air mineral kemasan gelas) digunakan untuk mengetahui posisi optimum stack pada resonator terbuka. Resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm dan panjang kepala resonator 35 cm mempunyai posisi optimum pada jarak stack 25 cm dan 45 cm dari sumber bunyi. Posisi stack 45 cm menghasilkan beda suhu 17,4 C pada frekuensi 240 Hz. Sedangkan posisi stack 25 cm menghasilkan beda suhu 12,8 C pada frekuensi 239 Hz. Ternyata pada resonator terbuka juga terjadi proses termoakustik seperti pada resonator tertutup. Perbedaanya terletak pada frekuensi resonansi dan posisi stack optimumnya. Arah transfer kalor selalu menuju ke tekanan yang lebih tinggi. Kata kunci : stack berpori lingkaran, resonator terbuka, posisi stack, perbedaan suhu. merupakan konversi aliran energi dan I. Pendahuluan Bunyi sebenarnya adalah osilasialiran panas (Biwa, 2004)1. osilasi tekanan, gerak, dan suhu. Dalam Pada prinsipnya banyak sekali penjalarannya bunyi memerlukan potensi aplikasi yang dapat dihasilkan medium yaitu benda padat, benda cair, dari fenomena termoakustik. Piranti maupun gas. Pada medium gas, bunyi termoakustik dapat digunakan sebagai berupa osilasi tekanan gas dan gerak pendingin keping elektronik. Piranti molekul/atom gas tersebut. Osilasi termoakustik dapat juga digunakan tekanan ini apabila terjadi pada kanalsebagai pengganti pendingin kanal kecil akan menyebabkan kalor konvensional yang menggunakan freon mengalir ke dan dari dinding-dinding atau CFC. Adapun keunggulan kanal. Gabungan dari semua osilasi ini teknologi termoakustik ini antar lain : menghasilkan fenomena yang disebut  Medium kerja ramah lingkungan sebagai efek termoakustik. yaitu udara atau gas mulia. Termoakustika sebenarnya  Bahan yang digunakan sederhana adalah suatu tema atau bidang yang dan mudah ditemukan dalam jumlah berkaitan dengan fenomena fisis dimana besar. perbedaan suhu dapat menyebabkan  Memiliki reabilitas tinggi. bunyi (gelombang akustik), atau  Kontrol gerakan dan kebisingan sebaliknya bunyi dapat menghasilkan mudah dilakukan. perubahan suhu. Termoakustik


Sampai saat ini penelitian tentang piranti termoakustik masih dilakukan. Pada penelitian ini resonator yang digunakan adalah pipa organa terbuka, dengan sejumlah volume udara pada salah satu ujungnya. Stack yang digunakan dalam penelitian ini memiliki pori berbentuk lingkaran dan berbahan dari plastic. Bentuk gelombang dalam resonator terbuka dan resonator tertutup berbeda, sehingga dapat diduga bahwa terdapat juga perbedaan pada posisi optimum stack dan beda suhu maksimumnya. Penelitian ini memiliki batasan penyelidikan mengenai posisi optimum stack yang menghasilkan beda suhu maksimum pada resonator terbuka dengan diameter 4,6 cm dan panjang resonator 70 cm yang dihubungkan dengan sebuah kepala resonator pada ujungnya (diameter 8,6 cm). Stack yang digunakan termasuk kategori stack pori sejajar yang berbahan dari plastik dengan diameter (3,61 0,05) mm. Stack ini diperoleh dari sedotan air mineral kemasan gelas. Sebelumnya, dilakukan percobaan variasi panjang kepala resonator untuk mengetahui panjang minimum kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Panjang minimum kepala resonator yang membuat resonator bersifat seperti resonator terbuka ini kemudian dipakai untuk mengetahui posisi optimum stack yang menghasilkan beda suhu maksimum. Akan diamati pula arah transfer kalor pada proses termoakustik resonator terbuka. 1. Menentukan panjang minimum kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. 2. Mengamati arah transfer kalor pada proses termoakustik resonator terbuka. 3. Menentukan posisi optimum stack pada resonator terbuka yang

menghasilkan beda suhu yang maksimum. Manfaat dari penelitian ini antara lain: 1. Menambah pengetahuan dan wawasan mengenai fenomena yang terjadi pada piranti termoakustik. 2. Memperoleh informasi tentang proses termoakustik pada pompa kalor termoakustik yang menggunakan resonator terbuka. 3. Memberikan informasi tentang posisi optimum stack dalam resonator terbuka pada piranti termoakustik. 4. Memperkenalkan dan mengembangkan teknologi sederhana berbasis termoakustik yang berguna bagi masyarakat luas. 2. Dasar Teori Teknologi termoakustik merupakan teknologi baru yang dirintis oleh para peneliti di Los Alamos National Laboratory for United state Departement of Energy. Swift (1988)9 melakukan penelitian tentang fenomena termoakustik dan diperoleh bentuk resonator termudah yang dapat dibuat piranti termoakustik adalah berbentuk silinder. Dan kemudian banyak penelitian yang dilakukan baik oleh Swift sendiri maupun oleh peneliti lainya. Tijani10 (2001) telah mendemonstrasikan proses termoakustik dengan menggunakan stack berbahan sedotan minuman dengan diameter 2 mm. Demonstrasi ini menghasilkan perbedaan suhu sekitar 30 0C. Elyanita3 (2006) melakukan penelitian mengenai optimalisasi posisi stack berbahan kardus di dalam resonator tertutup Diperoleh posisi stack terbaik yaitu pada jarak 11 cm atau berada pada jarak sekitar / 20 dari ujung resonator tertutup.


Optimalisasi diameter resonator terhadap kinerja piranti termakustik dilakukan oleh Sampurna (2006)8. Hasil penelitianya adalah bahwa diameter tabung resonator optimum menggunakan stack bahan film fotografi maupun kardus adalah berdiameter 4,6 cm (1,5 inc). Penelitian mengenai optimalisasi panjang stack dilakukan oleh Wagiyanti (2007)12. Penelitian tersebut menggunakan stack berbahan kertas manila dan stack kardus, tegangan input 15 volt, dan panjang resonator 70 cm. Panjang stack optimum yang menghasilkan perbedaan suhu maksimum yang diperoleh pada penelitian tersebut adalah 10 cm. Stack berbahan kardus menghasilkan perbedaan suhu antara tandon panas dan tandon dingin sebesar 20,8 0C. Sedangkan untuk stack berbahan kertas manila menghasilkan perbedaan suhu antara tandon panas dan tandon dingin sebesar 23 0C. a. Tinjauan Bunyi Gelombang pada dasarnya adalah getaran (gangguan) yang menjalar. Gelombang bunyi adalah gelombang mekanis longitudinal. Disebut demikian karena gelombang bunyi memiliki arah getar yang sejajar dengan arah rambatnya. Gelombang bunyi pada pipa yang salah satu ujungnya terbuka dan ujung yang lain tertutup apabila dilihat sebagai gelombang tekanan maka pada ujung yang terbuka tersebut akan terbentuk

simpul dan pada ujung yang tertutup akan terbentuk perut. Hal ini terjadi karena udara pada ujung yang terbuka bebas bergerak sehingga tekanannya minimum, dan sebaliknya pada ujung tertutup udara tidak bebas bergerak sehingga tekanannya maksimal. Pada pipa yang ujung-ujungnya terbuka akan terjadi simpul tekanan pada kedua ujungnya. Hubungan antara panjang pipa (L) dengan panjang gelombang bunyi tegak ( n ) adalah 2L dengan n = 1, 2, 3,... (1) n n Sedangkan frekuensi gelombang tegaknya adalah v nv dengan n = 1, 2, 3,.. (2) f 2L n dengan frekuensi dasar f1 untuk n = 1 dan frekuensi semua harmonic f n nf1 . Sehingga frekuensi harmonik terjadi pada semua nilai n bilangan bulat positif. Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena getaran benda lain. Adanya pengaruh dari sederet denyut periodik yang sama atau hampir sama pada suatu sistem akan menyebabkan sistem tersebut berosilasi juga dengan amplitudo yang relatif besar (Halliday dan Resnick,1996)4. Frekuensi resonansi pada pipa organa terbuka terjadi pada frekuensi mengikuti persamaan (2). Daerah sekitar frekuensi resonansi akan menghasilkan beda suhu yang maksimum pada piranti

f= v/2L

f = v/4L

n=1

n=1

f = 3v/4L

f = v/L

n=3

n=2

(a)

(b)

Gambar 1. (a) Gelombang tekanan bunyi pada pipa organa terbuka pada n = 1 dan n = 2 (harmonik pertama dan harmonik kedua). (b) Gelombang tekanan bunyi pada resonator tertutup pada n = 1 dan n = 3 (harmonik pertama dan harmonik kedua). Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 45

termoakustik. b. Tinjauan Termodinamika Termodinamika adalah ilmu tentang suhu, kalor, dan pertukaran energi. Sedang suhu adalah ukuran panas atau dinginya suatu benda (Tipler,1998)11. Hukum ke nol termodinamika yaitu kesetimbangan yang terjadi apabila temperatur di setiap titik di dalam sistem mempunyai harga yang sama. Hukum ke nol termodinamika pada proses termoakustik terjadi pada saat paket gas menyerap kalor pada tandon dingin dan melepas kalor pada tandon panas. Penyerapan kalor terjadi karena suhu paket gas lebih rendah dari suhu tandon dingin sehingga paket gas menyerap kalor dari lingkungan tandon dingin menuju ke temperatur setimbangnya dengan tandon dingin. Demikian juga pada waktu berada di tandon panas, suhu paket gas lebih tinggi dari suhu tandon panas sehingga terjadi pelepasan kalor menuju ke temperatur setimbangnya dengan tandon panas. Dalam termodinamika dikenal rumus dU dQ dW (3) dimana U adalah energi internal, Q adalah panas dan W adalah usaha. Karena suatu sistem menjalani suatu proses daur (proses siklis) maka energi internal pada awal dan akhir proses akan tetap sama. Walaupun efisensi setiap mesin panas berbeda, tidak ada satupun mesin panas yang mempunyai efisiensi termal 100%. Tidak satupun mesin-mesin itu menyerap panas dan mengubah seluruhnya menjadi usaha. Mesin pendingin termokustik memindahkan kalor dari tandon dingin ke tandon panas dengan sumber bunyi sebagai usahanya. c. Sistem Termoakustik

Telah diketahui bahwa gelombang bunyi dapat menghasilkan osilasi-osilasi tekanan dan gerak. Adanya osilasi tekanan menyebabkan terjadinya osilasi suhu. Suatu gelombang akustik (gelombang bunyi) berkaitan dengan perubahan tekanan, suhu, dan rapat medium yang dilaluinya. Medium ini bergerak di sekitar titik setimbangnya. Apabila fluktuasi tekanan suhu ataupun rapat medium ini melewati kanal-kanal kecil maka kalor yang berosilasi juga mengalir ke dan dari dinding-diding kanal. Gabungan semua osilasi ini menghasilkan fenomena yang disebut efek termoakustik. Piranti termoakustik terutama terdiri dari sebuah sistem resonator dengan stack di dalamnya dengan didukung oleh sistem sumber bunyi. Stack merupakan jantung dari sebuah sistem termoakustik. Di dalam stack terjadi proses transfer kalor dari tandon panas ke tandon dingin. Bahan inilah bagian terpenting dalam piranti termoakustik. Stack terdiri dari sejumlah kanal-kanal yang arahnya sejajar dengan sumbu tabung resonator. Stack adalah suatu jenis penukar kalor. TH

TH

Qin

Qout

Sistem

W

Sistem

Qout

W

Qin

TC

TC

(a)

(b)

Gambar. 2. (a) Diagram mesin kalor. (b) Diagram mesin pendingin. (McCarty, 2005)5

Gambar 2. (b) Memperlihatkan operasi dasar sebuah pendingin atau pompa panas, dimana suatu usaha dari luar memindahkan panas Q dari tandon (reservoir) suhu rendah TC ke tandon suhu tinggi TH. Dalam hal ini usaha W dilakukan oleh gelombang bunyi tegak


di dalam tabung resonator. Gelombang bunyi longitudinal tegak menyebabkan partikel-partikel gas berosilasi bolakbalik sejajar dengan dinding-dinding stack.

Gambar 3. (a) Diagram P –V yang memperlihatkan empat tahap dalam siklus pendingin (refrigerator) termoakustik. (b) Proses transfer kalor antara stack dan paket gas. ( Russell dan Weibull, 2002)7

Proses pendinginan pada pendingin termoakustik terjadi pada stack (Gambar 3). Akibat adanya osilasi gelombang bunyi, paket gas dari arah tandon dingin bergerak ke arah tandon panas (1-2). Volume paket gas berkurang (memampat) akibat tekanan yang lebih tinggi di dekat tandon panas. Jika suhu paket gas ini lebih panas dari permukaan stack yang bersisihan dengan tandon panas maka paket gas tersebut akan mengeluarkan panas, terjadilah perpindahan kalor dari paket gas ke lapisan stack (2-3). Selanjutnya paket gas tersebut melanjutkan siklus osilasi dengan bergerak kembali ke arah tandon dingin yang mempunyai tekanan lebih rendah, dalam hal ini volumenya mengembang (3-4). Apabila paket gas ini mempunyai suhu lebih dingin dari suhu permukaan stack yang bersisihan dengan tandon dingin maka paket gas tersebut akan menyerap kalor dari stack (4-1). Siklus ini terjadi berulang-ulang sehingga akumulasi dari pemindahan kalor oleh kanal-kanal kecil yang

berjumlah banyak akan memindahkan kalor dari tandon dingin ke tandon panas. 3. Metode Penelitian a. Alat yang Digunakan Alat alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Sistem sumber bunyi Terdiri dari :  Loudspeaker (dan kotaknya) dari Woofer, ACR, Model : C 610 WH, Max. POWER : 60 watts, IMPEDANCE : 80 OHMS ( 1 buah).  Audio Function Generator (AFG) Model GFG-8016 G.  Power Amplifier, Karaoke AV System, MV_8000 (MEGAFOX).  Multimeter SANWA (AC). 2. Sistem Deteksi Suhu Terdiri dari dua buah termometer batang yang berbahan cair alkohol. 3. Sistem Deteksi Bunyi Terdiri dari :  MIC Kondensor + Pre-Amp + Kabel  Komputer + sound card + perangkat lunak Winscope 2.51. b. Bahan Penelitian Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah : 1. Tabung Resonator, terbuat dari pipa PVC dengan panjang 70 cm (Wagiyanti, 2006)12 dan berdiameter 4,6 cm (Sampurna, 2006)8. Kepala resonator terbuat dari pipa PVC dengan panjang 35 cm diameter 8,6 cm (Gambar 4. c ).


(a)

(b)

(c) Gambar 4. (a) Stack pori lingkaran berasal dari sedotan air mineral kemasan gelas. (b) Sistem sumber bunyi. Dari gambar terlihat AFG, Amplifier dan multimeter yang berturut-turut digunakan sebagai perangkat pengatur frekuensi, penguat gelombang bunyi dan pendeteksi tegangan input speaker. (c) Sistem resonator terbuka (atas) dan resonator tertutup (bawah).

2. Stack, terbuat dari bahan plastic berdiameter pori (3,61 0,05) mm (sedotan air mineral kemasan gelas) (Cahyono, 2007)2. Stack ditempatkan di dalam kerangka pipa besi berdiameter 4,4 cm dengan panjang 10 cm yang dilapisi solatip pipa. Panjang stack sama dengan panjang pipa besi. Gambar 4 (a) memperlihatkan stack yang digunakan dalam penelitian ini. 3. Udara dengan tekanan udara bebas sebagai medium kerja. c. Prosedur Percobaan 1. Tahap Persiapan a. Menyiapkan pipa PVC diameter 4,6 cm dengan panjang 70 cm serta pipa PVC diameter 8,6 cm dengan panjang 35 cm. b. Menyiapkan stack dari bahan bahan yang telah disebutkan di atas. c. Merangkai alat yang terdiri dari sistem sumber bunyi, sistem deteksi bunyi, sistem deteksi suhu, dan sistem resonator.

2. Tahap Uji Operasi Alat Tahapan ini berfungsi untuk mengetahui apakah alat berfungsi dengan baik atau tidak. Pada tahapan ini alat telah dirangkai dan dihidupkan. Alat berfungsi dengan baik ditandai dengan berfungsinya semua alat yang telah dirangkai. d. Tahap Pengambilan Data 1. Menentukan Frekuensi Resonansi Resonator Terbuka Frekuensi resonansi diketahui dengan menggunakan dua cara yaitu dengan menggunakan perhitungan v secara matematis f dan dengan 2L menggunakan perangkat lunak Winscope 2.51 melalui puncak-puncak spektrumnya. Perhitungan secara matematis menggunakan v (kecepatan bunyi di udara) = 343 m/s dan L (panjang resonator) yang tetap yaitu 70 cm. Tegangan input speaker yang digunakan adalah 15 volt.


Frekuensi diatur pada frekuensi sekitar frekuensi resonansi resonator, kemudian sinyal keluaran dari mikrofon dilihat melalui winscope. Frekuensi resonansi ditandai dengan terlihatnya puncak-puncak harmonik 1, 2, 3, dan seterusnya pada tampilan winscope.. 2. Menyelidiki Pengaruh Panjang Kepala Resonator ( l ) Terhadap Bentuk Gelombang Tekanan Bunyi pada Resonator Terbuka. Panjang kepala resonator divariasi dan untuk setiap variasi letak mikrofon digeser dengan pergeseran 5 cm di dalam resonator terbuka dan dicatat tinggi puncak spektrum pada frekuensi sesuai dengan frekuensi pada AFG. Variasi panjang kepala resonator dilakukan mulai dari 5 cm hingga 35 cm untuk setiap 5 cm. Volume

3. Menyelidiki Pengaruh Posisi Stack pada Resonator Terbuka Terhadap Perbedaan Suhu Antara Tandon Panas dan Tandon Dingin. Stack yang telah disiapkan diletakkan pada resonator terbuka. Panjang kepala resonator dibuat tetap pada panjang kepala resonator yang menghasilkan bentuk gelombang tekanan bunyi sesuai dengan resonator terbuka kedua ujungya. Variasi posisi stack dilakukan untuk mengetahui posisi optimum yang menghasilkan suhu maksimum. Variasi ini dilakukan setiap 5 cm mulai dari 10 cm hingga 60 cm diukur dari speaker. Frekuensi divariasi di sekitar frekuensi resonansi untuk setiap posisi stack. Tegangan input speaker yang digunakan adalah 15 volt. Diagram sistem termoakustik resonator terbuka dapat dilihat pada Gambar 6.

l

Volume

Gambar 5. Skema peralatan deteksi gelombang tekanan bunyi dalam resonator terbuka.

Dengan memplot grafik tinggi puncak spektrum versus letak mikrofon, maka diperoleh gambaran bentuk gelombang tekanan bunyi dalam resonator. Sehingga pada panjang kepala resonator tertentu diperoleh bentuk gelombang tekanan yang sesuai dengan bentuk gelombang tekanan pada resonator terbuka pada kedua ujungnya. Tegangan input speaker menggunakan tegangan 15 volt. Diagram peralatan eksperimen ini dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 6. Diagram sistem termoakustik resonator terbuka.

4.

Hasil dan Pembahasan Panjang resonator terbuka pada penelitian ini adalah 70 cm. diameter resonator mengacu pada penelitian Sampurna8 (2006) yaitu 4,6 cm. Dari penelitian terdahulu diperoleh pula panjang stack optimum adalah 10 cm (Wagiyanti, 2007)12. Dengan merujuk pada hasil penelitian tersebut maka stack yang digunakan pada penelitian ini adalah 10 cm. Pada penelitian ini


digunakan stack pori lingkaran yang berdiameter pori (3,61 0,05) mm (sedotan air mineral kemasan gelas) mengacu pada penelitian Cahyono (2007)2. Stack yang digunakan pada penelitian ini diletakkan pada pipa besi. Besi merupakan konduktor panas yang baik tapi pada percobaan ini tidak terdapat aliran balik kalor karena luasan pipa besi yang menyentuh tandon panas yang kecil sehingga dapat diabaikan. Pengambilan data pada percobaan penentuan diameter pori yang menghasilkan beda suhu maksimum dan optimalisasi posisi stack pada resonator terbuka menggunakan waktu operasi alat 10 menit. Dalam jangka waktu 10 menit tersebut suhu tandon panas maupun tandon dingin cenderung sudah konstan. a. Frekuensi Resonansi Resonator Terbuka Transfer kalor yang paling optimal didapat pada saat frekuensi sumber bunyi sama dengan frekuensi resonansi resonator. Oleh karena itu penentuan frekuensi resonansi menjadi penting pada sistem termoakustik baik pada resonator terbuka maupun tertutup. Perhitungan frekuensi resonansi resonator terbuka menggunakan rumus nv f untuk n = 1. Dengan 2L menggunakan koreksi ujung sebesar 8R 4 D (Rafi’ie, 2004 )6 maka 3 3 persamaan ini menjadi nv fn dimana R adalah jari4D 2 L 3 jari resonator. Dari perhitungan untuk panjang resonator (L) 70 cm dan diameter resonator (D) 4,6 cm didapat nilai frekuensi resonansi sekitar 238,6 Hz atau dibulatkan menjadi 239 Hz. Kemudian dengan menggunakan

Winscope 2.51 dapat dilihat bahwa spectrum gelombang bunyi pada frekuensi 240 Hz dapat memperlihatkan dengan jelas harmonic pertama, kedua, ketiga dan seterusnya yang menunjukkan bahwa frekuensi tersebut merupakan frekuensi resonansi. Dari kedua hasil pendekatan frekuensi resonansi resonator terbuka tersebut maka pengambilan data untuk menentukan posisi optimum dalam resonator dilakukan pada frekuensi antara 238-242 Hz. b. Pengaruh Panjang Kepala Resonator ( l ) Terhadap Bentuk Gelombang Tekanan Bunyi. Untuk mendapatkan resonator terbuka maka dibuatlah sebuah volume yang ditempatkan pada ujung resonator, dalam hal ini disebut kepala resonator. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui panjang minimum kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Frekuensi bunyi pada percobaan ini dipilih pada frekuensi 240 Hz karena frekuensi ini berada di sekitar frekuensi resonansi dari perhitungan dan pada winscope terlihat jelas puncak-puncak harmonik 1, 2, 3, dan seterusnya. Frekuensi yang digunakan pada percobaan ini (240 Hz) dianggap mewakili frekuensi 238 Hz sampai dengan 242 Hz untuk menentukan bentuk gelombang tekanan bunyi pada resonator terbuka. Grafik tinggi puncak spektrum pada Winscope versus jarak mikrofon dalam resonator akan menggambarkan gelombang tekanan bunyi dalam resonator terbuka. Pada saat menggunakan kepala resonator dengan panjang 35 cm diperoleh grafik gelombang tekanan bunyi yang paling mendekati gelombang tekanan bunyi resonator terbuka (lihat Gambar 7). Dalam grafik tersebut terlihat amplitudo sinyal minimum di posisi 0 cm dan 70


cm dan amplitudo sinyal yang lebih tinggi antara 10 cm hingga 55 cm. Amplitudo minimum mengindikasikan simpul tekanan dan sebaliknya amplitudo maksimum mengindikasikan perut tekanan. Panjang kepala resonator (35 cm) inilah yang mengubah resonator menjadi resonator terbuka, terlihat melalui bentuk gelombang tekanan bunyinya.

posisi 35 cm. Beda suhu antara tandon panas dan tadon dingin pada posisi stack 45 cm mencapai 17,4 0C dengan penurunan suhu 4,6 0C dan kenaikan suhu 12,8 0C. Sedangkan posisi stack 25 cm menghasilkan beda suhu 12,8 0C dengan penurunan suhun 3,4 0C dan kenaikan suhunya 9,4 0C. 20 18 16

beda suhu (°C )

35

intensitas (.a.u)

30 25 20

14 12 10 8 6 4

15

2 0

10

0

10

20

30

40

50

60

70

posisi stack (cm )

5 0 0

20

40

60

80

jarak mikrofon (cm)

Gambar 7. Grafik gelombang tekanan bunyi pada resonator terbuka dengan panjang kepala tabung 35 cm

Transfer kalor pada proses termoakustik selalu mengarah ke tekanan yang lebih tinggi. Apabila posisi stack berada disebelah kiri perut tekanan maka transfer kalor akan mengarah ke kanan dan tandon panas akan berada pada sebelah kanan stack. Sebaliknya apabila stack dipasang pada sebelah kanan perut tekanan maka transfer kalor akan mengarah ke kiri dan tandon panas akan berada pada sebelah kiri stack. c. Pengaruh Posisi Stack pada Proses Termoakustik Resonator Terbuka Hasil eksperimen pengaruh posisi stack dalam resonator terbuka diperlihatkan oleh Gambar 8. Tampak bahwa posisi optimum stack berpori lingkaran yang menghasilkan suhu maksimum pada resonator terbuka berada pada posisi 45 dan 25 cm dari speaker. Posisi-posisi ini berjarak 10 cm dari perut tekanan yang berada pada

Gambar 8. Grafik beda suhu maksimum untuk setiap posisi stack pada resonator terbuka dengan panjang kepala resonator 35 cm. Beda suhu antara tandon panas dan tandon dingin saat stack berada pada posisi 45 cm lebih besar daripada saat stack berada pada posisi 25 cm. Volume tandon panas dimana kalor dilepaskan untuk posisi 45 cm lebih kecil daripada volume tandon panas untuk posisi 25 cm. Dengan kalor yang sama, untuk volume yang kecil dengan kalor yang terdistribusi merata akan menghasilkan suhu yang lebih tinggi daripada kalor yang dilepaskan ke volume yang lebih besar. Gambar 9 menunjukan beda suhu pada frekuensi 238-242 Hz yang digunakan pada percobaaan ini untuk posisi stack 45 cm dan 25 cm. Pada posisi stack 45 cm beda suhu maksimum berada pada frekuensi 240 Hz sedang pada posisi stack 25 cm beda suhu maksimum berada pada frekuensi 239 Hz. Beda suhu maksimum terjadi pada frekuensi di sekitar frekuensi resonansi.


13

50

suhu tandon panas

12

45

11.5

Suhu (°C )

beda suhu (°C )

12.5

11 10.5 10 237

238

239

240

241

242

243

suhu tandon dingin

40 35 30 25


20 0

(a)

1 2

3

4

5 6

7

8

9 10 11

waktu (menit)

(a)

18

16

50 suhu tandon dingin

15

45

14

suhu (°C)

beda suhu (°C)

17

13 12 237

238

239

240

241

242

243

suhu tandon panas

40 35 30 25


20

(b)

0

Gambar 9. Grafik beda suhu versus frekuensi bunyi (a) posisi stack 25 cm (b) posisi stack 45 cm

Laju kenaikan dan penurunan suhu pada posisi stack 25 cm dan 45 cm terlihat juga pada Gambar 10. Dari gambar tersebut juga terlihat suhu yang konstan terjadi pada menit-menit tertentu. Suhu yang konstan dapat terjadi pada tandon panas maupun tandon dingin pada menit-menit setelah suhu tandon panas dan tandon dingin mencapai suhu maksimum dan minimum. Hal ini disebabkan karena suhu paket gas yang termampatkan suhunya hampir sama dengan suhu tandon panas sehingga pelepasan kalor ke tandon panas kecil atau tidak terjadi sama sekali. Hal sama terjadi pada tandon dingin dimana suhu paket gas hampir sama dengan suhu tandon dingin sehingga penyerapan kalor kecil atau tidak menyerap kalor.

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

waktu (menit)

(b) Gambar 10. Grafik laju kenaikan dan penurunan suhu tandon panas dan tendon dingin (a) posisi 25 cm. (b) posisi 45 cm.

Suhu tandon panas dan tandon dingin yang konstan ini juga disebabkan karena terjadi kesetimbangan antara kalor yang diterima tandon panas dan kalor yang dilepaskan ke lingkungan oleh tandon panas. Pada tandon dingin juga demikian, kalor yang ditransfer ke tandon panas mengalami kesetimbangan dengan kalor yang diterima oleh tandon dingin dari lingkungan

4. Kesimpulan Dan Saran a. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa 1. Panjang minimum kepala resonator (diameter 8,6 cm) yang dapat mengubah resonator (diameter 4,6 cm) bersifat seperti resonator terbuka adalah 35 cm.


2. Transfer kalor pada sistem termoakustik resonator terbuka selalu mengarah ke tekanan yang lebih tinggi (perut tekanan). 3. Pada penelitian optimalisasi posisi stack pada resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm, diameter resonator 4,6 cm, diameter kepala resonator 8,6 cm dan panjang kepala resonator 35 cm diperoleh dua posisi optimum yaitu a) 25 cm dari sumber bunyi yang memberikan beda suhu maksimum 12,8 0C. Pada posisi ini tandon panas berada di daerah antara ujung kepala resonator hingga ujung stack yang menyentuh tandon panas. Tandon dingin berada di daerah depan speaker hingga ujung stack yang menyentuh tandon dingin. b) 45 cm dari sumber bunyi yang memberikan beda suhu maksimum 17,4 0C. Pada posisi ini tandon panas berada pada daerah depan speaker hingga ujung stack yang menyentuh tandon panas. Tandon dingin berada pada daerah antara ujung kepala resonator hingga ujung stack yang menyentuh tandon dingin. b. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian mengenai optimalisasi diameter pori stack atau jarak antar dinding stack dan panjang stack pada resonator terbuka. 2. Pada penelitian ini didapatkan dua posisi optimal yang menghasilkan beda suhu maksimal namun hanya menggunakan satu stack. Diharapkan pada masa yang akan datang dilakukan penelitian dengan menggunakan stack ganda yang ditempatkan pada kedua posisi optimal tersebut dengan harapan suhu tandon panas semakin besar.

Daftar Pustaka

2004, Experimental demonstration of thermoacoustic energy conversion in a resonator, Phys. Rev.E 69, 066304. [2]

Cahyono, A, 2007, Analisa Perbandingan beda suhu maksimum pada frekuensi Harmonik Orde 1, 3, 5, 7 dengan menggunakan stack pori lingkaran, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta

[3] Elyanita, M.S., 2006. Pengaruh Variasi Frekuensi dan Posisi Stack Bahan Kardus Terhadap Perubahan Suhu pada Sistem Termoaakustik, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta. [4] Halliday, D., dan Resnick, R., 1996, Fisika, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta. [5] McCarty, M., 2007, An Introduction to Thermoacoustic Refigerator., School of Mechanical and Aerospace Engineering,132.236.67.210/Engr Words/issues/ew02/McCarty_slide s.pdf, 11 februari 2007. [6] Rafi’ie, A.S, 2004 , Pengaruh Diameter pada frekuensi resonansi gelombang akustik dan Faktor Kualitas pada frekuensi resonansi tertentu dalam resonator pipa silindris terbuka, Skripsi S-1 Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta [7] Russell, D.A. dan Weibull, P., 2002, Tabletop thermoacoustic refrigerator for demonstration, Am. J. Phys. 70, 1231-1233.

[1] Biwa, T., Yashirc, Y., Kozuka, M., Yazaki, T. dan Mizutani, U.,


[8]

Sampurna, D, 2006, Studi Eksperimen Untuk Mengetahui Pengaruh Diameter Tabung Resonator Terhadap Kinerja Piranti Termoakustik, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta.

T: Ginanjar, A.M., UAD Bagaimana cara pendistribusian kalor dari alat yang dimaksud? J: Eko Nur Sulistiyo, UAD Pada

[9] Swift, G. W., 1988, Thermoacoustic engines, J. Acoust. Soc. Am. 84, 1145-1180. [10] Tijani, M.E.H, 2001, Loudspeakerdriven thermo-acoustic refrigeration, page 32-37, Technische Universiteit Eindhoven

tekanan

konduktor

panas

dingin

dilewatkan

yang

baik

dan

dipompakan udara melewatinya untuk mendinginkan udara tersebut.

T: Laifa R., UNY Seberapa efisiensikah penggunaan suara

[11] Tipler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta. [12] Wagiyanti, 2006, Kajian Pengaruh Panjang Stack Dan Panjang Alumunium Foil Pada Stack Terhadap Perbedaan Suhu Pada Kinerja Pompa Kalor Termoakustik, Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta.

sebagai sumber energy pembangkit panas dibandingkan dengan sumber energy lain. J: Eko Nur Sulistiyo, UAD Efisiensi penggunaan pendingin system termoakustik

belum

pernah

diteliti

hingga sekarang. Diperlukan penelitian mengenai efisiensi system termoakustik

Tanya Jawab

resonator terbuka atau tertutup.

T: Bambang Setiahadi, LAPAN Apakah aplikasi penelitian ini bias untuk masyarakat umum? J: Eko Nur Sulistiyo, UAD Sistem termoakustik dapat digunakan pendingin ruangan ramah lingkungan di masa yang akan dating, mungkin juga sebagai lemari es. Aplikasi di luar negeri

telah

digunakan

sebagai

pendingin es krim.


Penentuan Koefisien Viskositas Larutan Gula Menggunakan Metode Pipa Kapiler Hukum Poiseuille Lusi Widayanti 1), Siti Habibah 2), Wiwik Erliyana 3), Okimustava4) Program S-1 Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pengetahuan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Kampus III : Jln. Prof. Dr. Soepomo,SH. Janturan Yogyakarta 55164 Telp. (0274) 381523, 379418 1) 3)

E-mail: [email protected],2) E-mail: [email protected], 4) E-mail: [email protected], E-mail: [email protected]

Abstrak Telah dilakukan percobaan untuk menentukan koefisien viskositas larutan gula dengan pipa kapiler sepanjang berdiameter luar (0,296 0,002) cm. Percobaan dilakukan dengan cara mengisi tabung apparatus poiseuille dengan larutan gula. Larutan gula akan menetes mengisi gelas ukur sampai volume 10 ml diukur menggunakan stopwatch. Sebagai sampel digunakan larutan gula dengan memvariasi tingginya pada tabung apparatus poiseuille. Koefisien viskositas dihitung melalui analisis regresi linier hubungan tinggi larutan gula h terhadap debit alir Q, dan pengambilan data untuk penentuan koefisien viskositas dilakukan dengan mengukur tinggi larutan gula h dan debit alirnya Q yang dilakukan secara berulang sebanyak lima kali. Koefisien viskositas dihitung dari gradien garis hasil regresi h terhadap Q. Dari lima tinggi larutan gula berbeda diperoleh nilai viskositas larutan gula . Kata kunci: hukum poiseuille, regresi linier, viskositas.

Penelitian

1. Pendahuluan Viskositas terjadi karena gesekan

menggunakan

yang teknik

dilakukan viskosimeter

gaya internal fluida yang berdekatan

bejana berhubungan[2]. Bejana yang

ketika bergerak melintasi satu sama lain.

digunakan

Dengan adanya viskositas, kecepatan

transparan, dengan diameter (145,80 ±

aliran

0,02)

lapisan-lapisan

fluida

tidak

adalah

mm

tabung

dan

panjang

acrylic

50

cm

seluruhnya sama. Lapisan fluida yang

dihubungkan dengan tabung kapiler

letaknya paling dekat dengan dinding

gelas dengan panjang (250,32 ± 0,02)

pipa tidak bergerak, sedangkan lapisan

mm dan diameter dalamnya (0,80 ±

fluida

0,08) mm. Penelitian bertujuan untuk

pada

pusat

kecepatan terbesar. dimiliki

setiap

dinyatakan

aliran

Viskositas

fluida

secara

memiliki

berbeda

kuantitatif

koefisien viskositas η [1].

yang

membandingkan

viskositas

temperatur.

air

dan

dengan

oleh

pengukuran pada temperatur (6,7 ± 0,1)

variasi

nilai

, (16,9 ± 0,1)

Hasil

(22,5 ± 0,1)

,

dan (28,3 ± 0,1) , masing-masing nilai Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 55

viskositasnya adalah 1,57 mPa.s, 1,12

kali ini analisis regresi linier antara

mPa.s, 0,92 mPa.s, dan 0,81 mPa.s.

tinggi larutan gula dengan debit alir

Berdasarkan

penelitian

yang

digunakan dalam perhitungan koefisien

dilakukan telah diuji kekentalan air,

viskositas, karena dengan regresi linier

minyak goreng, oli, serta pengaruh suhu

dapat setidaknya dilakukan pengecekan

terhadap

apakah model teoretis yang dipakai

kekentalan

masing-masing

cairan. Metode yang digunakan adalah

memang

metode bola jatuh. Dari penelitian

koefisien viskositas menjadi lebih teliti

menunjukan

karena akan terbebas dari pengaruh

bahwa

kekentalan

air,

minyak goreng, dan oli pada suhu 27°C

berlaku,

dan

perhitungan

adanya ralat sistematik zero offset.

berturut-turut yaitu (0,259 ± 0,010) poise, (2,296 ± 0,024) poise, (8,519 ±

2.

Kajian Pustaka

0,151) poise. Pada suhu 90°C nilai

Viskositas

merupakan

suatu

kekentalan air, minyak goreng, dan oli

tendensi untuk melawan aliran cairan

masing-masing adalah (0,234 ± 0,013)

karena resistensi suatu bahan yang

poise, (1,353 ± 0,048) poise, (1,492 ±

mengalami perubahan bentuk bila bahan

0,043) poise

[3]

tersebut

.

Berdasarkan hasil pengamatan

gaya[5].

Viskositas

berhubungan

dengan

dikenai

biasanya

yang dilakukan oleh dengan viskometer

konsistensi dan tendensi. Konsistensi

Ostwald

dapat

pada

suhu

24 ,

dengan

didefinisikan

sebagai

densitas 1,6604 g/cm3 dengan viskositas

ketidakmauan

sebesar 0,9233 cP. Sedangkan untuk

melawan perubahan bentuk bila suatu

larutan gula 20 % memiliki densitas

bahan mendapat gaya gesekan. Gesekan

1,7777 g/cm3 dengan viskositas sebesar

ini timbul sebagai hasil perubahan

1,2357 cP. Larutan gula 50 % sendiri

bentuk cairan yang disebabkan karena

memiliki densitas 1,9552 g/cm3 dengan

adanya resistensi yang berlawanan. Jika

viskositas sebesar 3,3432 cP [4].

tenaga diberikan pada suatu cairan,

suatu

bahan

untuk

dari

tenaga ini akan menyebabkan suatu

percobaan-percobaan terdahulu tersebut

peubahan bentuk, yang disebut sebagai

nilai eksperimental yang diperoleh tidak

aliran.

Penulis

melihat

bahwa

sesuai dengan nilai acuan. Untuk itu,

Viskositas cairan yang bersifat

telah dilakukan suatu percobaan untuk

Newtonian tidak berubah dengan adanya

menentukan koefisien viskositas larutan

perubahan

gaya

gula dengan metode pipa kapiler. namun

permukaan

cairan

gesekan dengan

antar dinding.


Cairan newtonian biasanya merupakan

terdistorsi dari bentuk aslinya, ABCD,

cairan

dan

pada satu instan untuk membentuk

homogen secara fisikawi. Contohnya

AEFD beberapa saat kemudian. Gaya

adalah larutan gula, air, minyak, sirup,

yang dibutuhkan untuk memindahkan

gelatin, dan susu.

pelat

murni

secara

kimiawi

atas

dan

mendistorsi

cairan

Aliran laminer cairan newtonian

sebanding dengan kedua daerah tersebut

yang melewati pipa mengikuti hukum

A dalam kontak dengan cairan dan v

poiseuille. Untuk pipa dengan luas

kecepatan

penampang A, jari- jari r, dan kecepatan

adalah berbanding terbalik dengan jarak

aliran fluida v maka debit fluida

d antara dua lempeng. Kita dapat

. Debit

(1)

fluida

menyatakan mengalir

fluida.

mengekspresikan

Selanjutnya,

gaya

perbandingan

adalah

besaran

yang

sebagai

volume

fluida

yang

dibutuhkan untuk memindahkan pelat

penampang

atas pada kecepatan tetap v . Oleh karena

melalui

suatu

tertentu dalam satuan waktu tertentu maka debit fluida

[6]

.

Gaya

ini yang

itu

dapat menjadi

(3)

.

(2)

dimana η adalah koefisien viskositas [7].

Gambar 1. Lapisan cairan antara dua permukaan padat di mana permukaan bawah

Gambar 2. Diameter pipa Kapiler penampang

adalah diam dan permukaan atas

lintang dengan jari-jari

bergerak ke kanan dengan kecepatan

cm. [8]

v [8]

Kecepatan aliran air pada suatu

Gerakan fluida antara dua plat paralel

seperti

pada

1.

maksimum sepanjang poros. Misalkan

Permukaan bagian bawah adalah tetap

dua permukaan A dan B terdiri dari

diam, dan permukaan atas bergerak ke

lapisan tabung tipis antara jari-jari r dan

kanan dengan kecepatan

di bawah

r + dr dan kecepatan aliran di A dan B

gerakan

gaya

.

masing-masing menjadi u dan u + du.

gerakan

ini,

eksternal sebagian

gambar

pipa kecil bervariasi dari 0 ditepi ke nilai

dari

Karena cairan


Kemudian dari definisi koefisien viskositas (η), tahanan kekentalan antara dua permukaan diberikan oleh

Tetapi B = -Ps2/2 sejak u = 0 ketika r = s. maka

luas

permukaan dikali η dan dikalikan dengan gradien kecepatan.

.

(12)

Sejak kuantitas aliran per detik mengalir ke tabung kecil maka diperoleh

Jadi, tahanan kekentalan (F) di A pada .

sebuah tabung l panjang adalah ,

(4)

(13)

Jadi untuk kuantitas total Q pada tabung yang mengalir per detik adalah

dan tahanan kekentalan

) di B (14)

adalah (5)

maka .

Oleh karena itu tahanan kekentalan pada tabung tabung cenderung untuk menjaga cairan saat diam

(15)

Hubungan ini dikenal sebagai persamaan

,

(6)

dan ketika gerakan stabil diperoleh gaya ditentang oleh

dorongan

hidrostatik

akibat perbedaan tekanan P pada ujung

Poiseuille

dimanfaatkan

dan

untuk

dapat

menentukan

koefisien viskositas dengan mengukur P, r, l, dan Q. Jika P dinyatakan dalam dyn/

, r dan l dalam cm, Q dalam

3

cm /s, kemudian η ditentukan dalam

tabung, sehingga , (7) atau

dyn.s/

,

atau poise. Jika h adalah

perbedaan ketinggian permukaan bebas dari cairan pada kedua ujung tabung

(8)

kapiler dan ρ adalah densitas dari cairan[8], maka

Mengintegrasikan .

,

(9)

Tetapi A = 0 sejak du/dr = 0 ketika r =

(16)

dengan nilai g = (9,78 ± 0,07) m/ yang sesuai dengan percepatan gravitasi

0, yaitu .

(10)

Ketika persamaan (10) diintegralkan,

bumi

daerah

Yogyakarta

[9]

.

Dari

persamaan (16), maka persamaan (15) menjadi

maka . .

(17)

(11)


dan ralat b dapat dihitung dari

3. Penentuan Viskositas Sebenarnya pada persamaan (17) terlihat bahwa nilai

.

(24)

dapat saja dihitung

langsung dari nilai Q, g, π, , s, l, dan h,

Berdasarkan hasil regresi, koefisien

namun perhitungan secara langsung

viskositas dapat dihitung dari ,

mengandung beberapa kelemahan, yaitu

(25)

tidak dapat dicek atau diuji apakah

maka nilai koefisien viskositas dapat

rumus teoritis persamaan (17) dalam

dihitung dengan

model ini berlaku, dan tidak dapat

.

(26)

dideteksi serta dihilangkan adanya ralat sistematik tinggi larutan gula h yang dapat

mempengaruhi

perhitungan mengapa

ketelitian

. Inilah alasan utama diperlukan

regresi linier. Jika

suatu

Sedangkan kekentalan

ralat

perhitungan

diperoleh

dengan

menurunkan persamaan (26) menjadi (27)

analisis

divariasi dengan g,

nilai

dengan

π, , s, dan l tetap, maka persamaan (17)

,

(28)

merupakan persamaan linier berbentuk (18) dengan variabel y = Q, x = h . Untuk

,

(29)

,

(30)

mengetahui garis lurus terbaik hubungan

,

debit alir dan ketinggian diperoleh dengan menggunakan persamaan (18)

dan

dapat diperoleh nilai a dan b [10] dengan ,

(31)

.

(32)

(19) 4.

dan ,

(20)

Metode Penelitian Percobaan penentuan koefisien

viskositas dilakukan di Laboratorium

dengan ,

(21)

dan ralat baku estimasi regresi adalah ,

(22)

Ralat a dapat dihitung dari ,

Fisika Dasar Universitas Ahmad Dahlan ( Yogyakarta. Pada alat yang digunakan, tabung diberi lubang dengan tujuan agar (22) larutan gula tingginya konstan dan terdapat penggaris merk butterfly untuk

(23)

mengukur tinggi larutan gula pada


tabung. Tinggi larutan gula pada tabung

Langkah-langkah percobaannya sebagai

divariasi dari 6 cm sampai dengan 4 cm

berikut:

dan memberi beda 0,5 cm.

1. Diameter dan panjang pipa kapiler

a.

diukur menggunakan jangka sorong.

Alat dan bahan Alat dan bahan yang digunakan

dalam percobaan ini adalah apparatus poiseuille, stopwatch digital merk Alba tipe SW01-X008 skala terkecil 0,01

2. Suhu

larutan

gula

diukur

menggunakan termometer. 3. Tabung diisi dengan larutan gula dengan ketinggian 6 cm.

sekon, neraca ohauss dengan kapasitas

4. Aliran larutan gula diamati dan pada

2610 g, jangka sorong merk Tricle skala

waktu yang bersamaan stopwatch

0,05-20,00 cm, thermometer alkohol

dihidupkan dan menghitung waktu

skala terkecilnya 1

dengan jangkauan

yang

maksimal

dan

jangkauan

mengalir sampai gelas ukur terisi 10

minimalnya -112 , penggaris merk

ml. Kemudian menimbang massa

butterfly sepanjang 30 cm dengan skala

larutan gula dalam gelas ukur dengan

terkecil 1 mm, pipa kapiler dari Pulpen

menggunakan neraca ohaus. Hasil

merk Pilot berdiameter luar (0,296 ±

pembacaan stopwatch dicatat pada

0,002) cm, gelas ukur merk Herma Class

tabel. Pengukuran diulangi sebanyak

A dalam 20

5 kali kemudian dihitung nilai

112

ukuran (50,00 ± 0,25) ml

dibutuhkan

larutan

gula

ralatnya.

dan larutan gula.

5. Mencatat data yang diperoleh dan memasukkan data pada tabel 1. Tabel 1. Hubungan antar h dan Q

Gambar 3. Susunan Alat Eksperimen Secara Skematis

b. Prosedur Pengambilan Data Percobaan penentuan koefisien viskositas

(η)

dengan

sepanjang

(11,806

±

pipa

kapiler

0,001)

cm,

berdiameter luar (0,296 ± 0,002) cm.

i h (cm) t (s) Q (cm3/s) 1 h1 t1 Q1 2 h2 t2 Q2 3 h3 t3 Q3 4 h4 t4 Q4 5 h5 t5 Q5 Metode yang digunakan dalam penentuan

adalah perhitungan dengan

bantuan analisis regresi linier. Yakni hubungan laju volume aliran,

terhadap

variasi tinggi larutan gula, . Analisis regresi linier

terhadap

sesuai


persamaan (19) dan (20) sehingga

larutan dipengaruhi oleh tinggi larutan

dihasilkan nilai a dan b dan nilai ralatnya

gula.

dihitung

Tabel 2. Hasil percobaan penentuan

dengan

menggunakan

persamaan (23) dan (24).

koefisien viskositas larutan gula dengan


Penentuan

tingkat

g. kekentalan

larutan gula pada berbagai ketinggian menggunakan

apparatus

massa

poiseuille

dilakukan dengan cara mengambil data massa larutan gula dengan menggunakan

i 1 2 3 4 5

h (cm) 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0

t (s) 37,47 41,75 47,39 58,20 60,50

Q 0,267 0,239 0,212 0,172 0,166

neraca ohaus dan waktu yang ditempuh 0.3

sampai gelas ukur terisi 10 ml. Dalam pengambilan data, dilakukan variasi

Q (Cm3/s)

larutan gula pada saat mengalir turun

tinggi untuk menentukan debit alir

0.25 0.2 0.15

larutan gula dan waktu tempuh larutan gula dapat dibaca pada stopwatch yang digunakan. Dari data yang diambil

3.5

mendapatkan

hasil

h (cm)

5.5

6.5

Q

Dari grafik hubungan h (cm) dan Q

terbaik.

Dengan panjang pipa kapiler (11,806 ±

4.5

Gambar 2. Grafik hubungan h (cm) dan

dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali untuk

Q= 0,0538h - 0,0578 R² = 0,9691

terlihat bahwa semakin tinggi larutan gula maka semakin besar debit

0,004) cm dan jari-jarinya (0,148 ±

larutan gula. Dengan perolehan viskositas

0,001)

larutan gula η = (0,35 ± 0,07) poise, hasil

cm,

hal

tersebut

dapat

mempengaruhi debit fluida.

tersebut

Alat ini sudah divalidasi dengan menggunakan

pengujian

terhadap

diperoleh

dari

perhitungan

dengan analisis regresi linear persamaan (26) sampai dengan persamaan (32).

vikositas air yaitu sebesar (0,247 ± 0,015) poise yang mendekati nilai acuan yaitu (0,249 ± 0,010) poise. Data percobaan

yang tertera

Kesimpulan Nilai viskositas larutan gula pada

diperoleh pada

6.

dari

tabel

suhu 27

adalah (0,38 ± 0,07) poise,

2.

nilai ini diperoleh dengan analisis regresi

Menunjukan bahwa tingkat debit alir

linear persamaan (26) sampai dengan


persamaan (32). Percobaan penentuan koefisien

viskositas

menggunakan

larutan

metode

pipa

gula kapiler

dengan analisis regresi linier terbukti lebih teliti digunakan untuk menentukan viskositas larutan gula. Pada percobaan lainnya disarankan menggunakan alat pengukur massa jenis, dan

pipa

kapiler

yang

lebih

panjang,sehingga hasil yang didapatkan akan mendekati sempurna.

Daftar Pustaka [1]Giancoli. 2001. Fisika. Jakarta : Erlangga. p.347. [2]Ortega, F. M., Pavioni, O.D., dan Dominguez, H.L. 2007. A Communicating-Vessel Viscosimeter, American journal of Physics pdf., vol.45, p. 116-118. Diakses dari http://aapt.org/ajp. [3]Budianto, A. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair Dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. p.157-166. Diakses dari http://jurnal.sttn batan.ac.id/wpcontent/uploads/2008/ 12/12-anwar157-166. pdf. [4]Diliyanti, A. Henny, G. dan Indah, H. 2009. Viskositas. Diakses tanggal 26 maret 2011, pukul 20.28 dari http://morehigher.blogspot.com/200 9/09/fisika-farmasi.html [5]Ghazali, R.A. 2009 . Kekentalan. Diakses tanggal 26 maret 2011, pukul 20.28 dari http://kurkum 13.blogspot. com/2009/11/kekentalan.html.

[6]Kanginan, M. 2004. Fisika Untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga. p.208 [7]Serway, R.A. dan Jewett, J.W. 2004. Physics For Scientisc and Engineers pdf. California : Thomson Brooks/Cole. P.302-303. [8]Tyler, F. 1967. A Laboratory Manual of Physics. London : Erdward Arnold. p.62-63 [9]Chuzam, A. Dan Oktova, R. 2010. Penentuan Tara Kalor Mekanis Secara Teliti Dengan Metode Gesekan Dua Kerucut. Diakses tanggal 16 April 2011 pukul 11.45 dari http//:www.fi.itb.ac.id/~dede/ Seminar%20HFI%2010/Cd%20Proc eedings/indek.html. p.314. [10]Ishafit. 2009. Analisis Data Eksperimental Fisika ppt. Yogyakarta : Universitas Ahmad Dahlan. Tanya Jawab T: John Maspupu, LAPAN Apa pengertian dari R2 = 0,969 terhadap persamaan regresi Q = 0,253h – 0,257 ? J: Lusi Widayanti, UAD R2 disebut koefisien determinasi, nilai koefisien determminasi akan berkisar dari 0 dan 1. Nilai ini menyatakan bahwa nilai variable terikat (Q) dapat diterangkan oleh variable bebas (h) adalah sebesar 96,9%, sedangkan 3,1% sisanya diterangkan oleh ralat (error) atau pengaruh

dari

variable

lain,

misalnya panjang pipa kapiler dan Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 62

jari-jari pipa kapiler pada alat dari percobaan ini.


Penentuan Kuat Medan Magnet Horizontal Bumi Menggunakan Metode Induksi magnetik Rizki Agung 1), Nikma Hasma Fardhanny2), Siti Roliah3), Oki Mustava4)

Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta 1)

E-mail: [email protected], 2) E-mail: [email protected], 3) E-mail: [email protected], 3) E-mail: [email protected]

Abstrak Bumi diibaratkan sebagai sebuah magnet seferis yang sangat besar dengan suatu medan magnet yang mengelilinginya. Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis yang dapat diukur yaitu arah dan intensitas kemagnetannya. Dalam makalah ini disajikan penentuan besar medan magnet bumi menggunakan metode induksi magnetik dengan alat berupa kawat berarus berbentuk lingkaran dan kompas. Sedangkan data dianalisis dengan teknik regresi linear tanpa bobot. Variabel terikat yang dipilih adalah tangen sudut yang terbentuk antara jarum kompas dan medan magnet horizontal bumi, sedangkan medan magnet induksi sebagai variabel bebas. Data diambil sebanyak 8 kali, namun terdapat 2 data terakhir yang tidak diikutsertakan dalam analisis karena nilainya tetap. Dari analisis diperoleh besar medan magnet horizontal bumi adalah (480 ± 30) 10-6 T. Nilai percobaan ini sesuai dengan nilai acuan yaitu 453 µT. Kata Kunci: medan magnet horizontal bumi, medan magnet induksi.

bersifat

1. Pendahuluan

magnetik

di

dekatnya

dan

Medan magnet merupakan daerah

mempengaruhi perubahan variasi medan

disekitar magnet yang masih dipengaruhi

magnet bumi, sesuai dengan keadaan di

oleh magnet yang ditunjukkan oleh adanya

dalam bumi yang kadang-kadang mengalami

gaya magnet[7]. Bumi diibaratkan sebagai

gangguan.

sebuah magnet seferis yang sangat besar

kemagnetan bumi di suatu tempat tertentu

dengan

yang

tergantung pada kondisi kemagnetan di

mengelilinginya. Medan ini dihasilkan dari

dalam bumi yang berubah terhadap waktu,

dua kutub magnet bumi. Kemagnetan bumi

pengaruh dari luar bumi dan pengaruh

disebabkan oleh gejala yang terjadi di dalam

kemagnetan lokal [1].

bumi,

suatu

medan

yakni

magnet

berdasar

teori

Sedangkan

Medan

magnet

berfungsi

melindungi

arus listrik yang terbentuk karena adanya

bermuatan dari luar angkasa. Namun, selama

proses rotasi bumi dan arus konveksi,

200 tahun terakhir medan magnetik di bumi

sehingga

terus

material–material

melemah.

dari

bumi

nilai

magnetohidrodinamis yang disebabkan oleh

menginduksi

bumi

besarnya

Pada

pertikel-partikel

masa

dinosaurus


menguasai bumi, kekuatan medan magnet

membentuk sudut antara medan magnet bumi

berkisar 2,5 gauss, atau sekitar 80% lebih

dan medan magnet induksi. Medan magnet

kuat daripada sekarang. Saat ini telah terjadi

bumi

pengurangan, dan diperkirakan kuat medan

menentukan

magnet sekarang hanya tinggal 0,5 gauss,

setelah diketahui besar sudut penyimpangan

yang berarti besar medan magnetnya 500

jarum kompas akibat arus yang mengalir

µT[2]. Intensitas medan magnet bumi secara

pada kawat melingkar. Selanjutnya data

kasar antara (25.000 – 65.000) nT. Di

dianalisis menggunakan regresi linear tanpa

Indonesia,

bobot dengan tangen sudut simpangan

daerah

mempunyai

utara

intensitas

±

khatulistiwa 40.000

nT,

sedangkan untuk daerah selatannya berkisar

dihitung

dengan

besar

terlebih

induksi

dahulu

magnetiknya

sebagai variabel terikat dan medan magnet induksi sebagai variabel bebas.

± 45.000 nT. Pulau Jawa sendiri diasumsikan besarnya ±45.300 nT. Jadi medan magnet bumi di pulau jawa diasumsikan besarnya ±453 µT [1]. Percobaan sebelumnya yang pernah dilakukan oleh penulis adalah pengukuran medan magnet menggunakan asas kerja magnetometer.

Percobaan

tersebut

menggunakan variabel arus dan periode dalam menentukan medan magnet bumi. Dalam percobaan kali ini penulis terdorong

untuk

kembali

melakukan

penelitian mengenai besar medan magnet horizontal bumi menggunakan metode yang lebih

sederhana,

yaitu

melalui

induksi

magnetik. Medan magnetik induksi adalah medan magnetik yang timbul akibat adanya arus listrik

[3]

. Medan magnet induksi akan

2. Kajian Pustaka 1. Medan Magnet Induksi Kawat tembaga merupakan salah satu bahan yang dapat mengalirkan arus listrik dengan baik (konduktor). Di dalam logam padat seperti tembaga, satu atau lebih elektron sebelah luar dalam setiap atom menjadi tidak terikat dan dapat bergerak secara bebas di seluruh bahan itu, persis seperti molekul-molekul gas dapat bergerak melalui ruang di antara butiran-butiran dalam seember

pasir.

Gerak

elektron

yang

bermuatan positif ini mengangkut muatan melalui logam tersebut. Elektron lainnya tetap terikat pada inti yang bermuatan positif, dan inti-inti yang bermuatan positif itu

membelokkan arah jarum kompas sehingga


sendiri terikat dalam kedudukan yang hampir tetap didalam bahan tersebut

[4]

.

magnet jarum, kemudian dialiri arus listrik, maka magnet jarum itu akan berputar sampai

Tahun 1819 ditemukan bahwa arus

kedudukannya hampir tegak lurus kawat [5]

listrik menimbulkan gaya terhadap magnet

tersebut

maka dapat dibuktikan bahwa arus listrik

tegak lurus magnet, magnet tidak akan

menimbulkan medan magnetik

[6]

. Jika kedudukan kawat semula

. Dengan

berputar apabila kawatnya dialiri listrik.

demikian kawat tembaga yang dialiri arus

Sehingga jika arus sebesar i dialirkan dalam

listrik akan menghasilkan medan magnet

kawat berbentuk lingkaran dengan jari-jari a

induksi.

digambarkan

yang menghadap sumbu vertikal bumi dan

sebagai garis-garis induksi sejajar medan

diberikan jarum kompas yang menunjuk

magnet yang disebut flux magnetik. Induksi

kearah utara, maka akan muncul medan

magnet adalah besaran vektor sehingga

magnet

induksi magnet oleh kawat berarus juga

mengakibatkan

mempunyai arah tertentu. Hans Christian

membentuk sudut tertentu.

Induksi

magnetik

induksi

ke jarum

arah

barat

kompas

yang

bergerak

Oerstad di tahun 1820 menemukan bahwa

Untuk mencari medan magnet di titik

arus listrik dalam sebuah kawat penghantar

p pada sumbu lingkaran sejauh x dari

dapat menghasilkan efek magnetik. Efek

pusatnya dapat digunakan hukum Bio dan

magnetik

arus

Savart sehingga diperoleh besarnya dB dari

tersebut dapat membelokkan arah jarum

medan yang ditimbulkan oleh elemen dl

kompas

[3]

yang

ditimbulkan

oleh

adalah[4].

.

Kompas

yang

diletakkan

secara

langsung di dekat kawat berarus akan mengalami

perubahan

arah

jarum.

Eksperimen Oersted menunjukkan bahwa jarum kompas menunjuk arah utara bila tidak ada arus, jarum menunjuk arah timur bila

(1) karena medan total B memiliki simetri rotasi terhadap sumbu x, sehingga tidak ada komponen dari medan total yang tegak lurus terhadap sumbu ini. Komponen vektor dB pada sumbu x adalah

arus mengalir menuju utara, dan jarum

(2)

berayun menuju arah barat jika arus mengalir menuju selatan[4]. Sedangkan menurut jika

untuk mendapatkan komponen x dari medan

sepotong kawat diletakkan sejajar sebuah

total

B

maka

persamaan

(2)

darus


diintegralkan sehingga persamaan di atas

arah

menjadi

Parameter yang menggambarkan arah medan (3)

integral dl adalah keliling lingkaran

=

2πa, sehingga besarnya resultan medan magnet induksi pada loop arus melingkar

dan

intensitas

kemagnetannya.

magnetik adalah deklinasi D dan inklinasi I, yang diukur dalam derajat. Intensitas medan magnetik

total

F

digambarkan

dengan

komponen horisontal H, komponen vertikal Z, dan komponen horisontal ke arah utara X

adalah

dan ke arah timur Y (lihat gambar 1). Dari Bi =

(4) 2

2

2

dengan r = a + x dan x = 0 maka

elemen-elemen ini, semua parameter medan magnet lainnya dapat dihitung.

persamaan (4) menjadi Bi =

(5)

Jika kawat melingkar terdiri dari N lilitan maka persamaan (5) menjadi Bi =

(6)

Gambar 1. Elemen magnetik bumi Medan magnet utama bumi berubah

2. Medan Magnet Horizontal Bumi

terhadap

waktu

sehingga

untuk

Berdasarkan pada konsep medan

menyeragamkan nilai-nilai medan magnet

magnet maka medan magnet horizontal bumi

utama bumi, dibuat standard nilai yang

dapat diartikan sebagai daerah di sekitar

disebut dengan International Geomagnetics

bumi yang masih dipengaruhi oleh magnet

Reference Field (IGRF) yang diperbaharui

horizontal bumi. Sumbu magnet bumi tidak

tiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut

persis paralel dengan sumbu geografisnya

diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata

(sumbu

menyebabkan

pada daerah luasan sekitar 1 juta km yang

pembacaan kompas agak menyimpang dari

dilakukan dalam waktu satu tahun. Lokasi

rotasi)

yang [4]

arah utara geografis . Sumbu dipole magnet

magnet di Kutub Utara selalu bergeser dari

bumi bergeser sebesar 11° dari sumbu rotasi

masa ke masa. Penelitian terakhir yang

bumi. Medan magnet bumi terkarakterisasi

dilakukan oleh The Geological Survey of

oleh parameter fisis yang dapat diukur yaitu

Canada melaporkan bahwa posisi magnet ini


bergerak kira-kira 40 km per tahun ke arah barat laut. Medan magnetik horizontal bumi dihitung dengan persamaan Bi = Bp tan ө

sy =

(10)

ralat kumulatifnya adalah Sa = sy

(7)

dengan Bi adalah medan magnet induksi, Bp adalah medan magnet bumi dan tan ө

(11)

sedangkan ralat medan magnet horizontal bumi adalah

merupakan sudut yang dibentuk oleh jarum

(12)

kompas akibat adalanya induksi magnetik.

Selanjutnya besar medan magnet

Bentuk di atas didasarkan pada pengetahuan

horizontal bumi hasil percobaan harus di

bahwa Bp dan Bi membentuk vektor seperti

bandingkan dengan nilai teoritisnya. Ralat

gambar 2.

kesalahan nilai hasil percobaan terhadap nilai Jarum

Bp

teoritisnya

(ralat

relatif)

ditentukan

menggunakan persamaan Bi

σ=

ө

Gambar 2. Vektor komponen medan magnet Karena data dianalisis menggunakan

× 100 % (13)

3. Metode Penelitian 1). Alat dan Bahan

bantuan regresi linear tanpa bobot maka

a. Kompas

persamaan (7) harus diubah ke dalam bentuk

b. Kawat Tembaga

y = ax + b, yaitu tan ө = y,

= a, dan Bi =

x. Dengan demikian, nilai a dan b adalah[8]

Kawat tembaga merupakan salah satu bahan konduktor yang baik. Kawat tembaga yang dialiri arus

a =

(8)

listrik akan menghasilkan medan

b=

(9)

magnet induksi yang akan dijadikan

selanjutnya, dari persamaan (8) dan (9) diperoleh persamaan garis lurus dengan ralat estimasi sebesar

= axi + b

variabel terikat dalam percobaan ini. c. Adaptor d. Kabel Penghubung 2). Prosedur Pengambilan Data


Data diambil dengan terlebih dahulu

d. Medan

merangkai alat dan memvariasi nilai arus

magnet

induksi

dihitung

dengan persamaan (6).

yang masuk dalam rangkaian sehingga dapat

e. Langkah c dan d diulangi untuk nilai

diketahui besarnya medan magnet induksi.

arus lainnya, yaitu: 0,1 A; 0,15 A; 0,2

Variasi arusnya yaitu: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2;

A; 0,25 A; 0,3 A; 0,35 A dan 0,4 A.

0,25; 0,3; 0,35; 0,4 (dalam satuan ampere).

f. Medan magnet horizontal bumi dan

Prosedur pengambilan data adalah sebagai

ralatnya

berikut.

linear pada pers. (8) sampai (12).

a. Kawat

tembaga

yang

dihitung

dengan

regresi

dibuat

berbentuk lingkaran dihitung jari-jari


dan lilitannya. Jari-jari kawat dalam

Data yang diambil adalah arus I dan

percobaan ini adalah 5,70 cm dan

sudut yang dibentuk jarum kompas terhadap

banyaknya lilitan 80.

medan magnet horizontal bumi

b. Alat dirangkai seperti gambar berikut

memvariasi

arus

diperoleh

. Dengan

sudut

yang

(Kompas diletakkan tepat di tengah-

bervariasi dari jarum kompas. Selanjutnya

tengah

variasi arus dimasukkan dalam persamaan

dalam

kawat

melingkar

dengan jarum mengarah pada arah

(6)

utara). Arus diatur agar mengalir

magnetik dan besar sudut diubah dalam

menuju ke arah selatan.

bentuk tangen

untuk

mendapatkan

nilai

induksi

. Data hasil penelitian

disajikan dalam tabel 1.

Tabel 1. Data hasil percobaan

Gambar 3. Rangkaian alat c. Arus diatur pada posisi 0,05 A kemudian

dicatat

penyimpangan jarum kompas.

sudut

i

I (A)

(0)

Bi (µT)

1

0,05

30

44,092

0,577

2

0,1

35

88,185

0,700

3

0,15

39

132,277

0,809

4

0,2

42

176,370

0,900

5

0,25

44

220,463

0,967

6

0,3

45

246,555

1,000


7

0,35

45

308,648

1,000

(2,082 ± 0,138) ×10-3 µT-1 dan dengan

8

0,4

45

352,740

1,000

menggunakan persamaan (10) diperoleh nilai

Untuk mencari nilai medan magnetik horizontal bumi, maka dilakukan regresi

ralat estimasinya sebesar Karena

= 0,0239.

= a maka besar medan magnet

linear tanpa bobot. Dengan mengansumsikan Bi sebagai x dengan satuan μT dan

horizontal bumi

sebagai y serta memasukkannya dalam pers.

persamaan

(8) dan (9) maka diperoleh data hasil analisis

menentukan ralatnya. Sehingga diperoleh

seperti pada tabel 2.

besar medan magnet bumi Bp = (480 ± 30) 10 -6

Tabel 2. Data hasil analisis

Bp

=

digunakan

dan untuk

T. Karena secara teoritis besar medan

I

Bi (xi)

1

44,092

0,577

0,602

2

88,185

0,700

0,694

3

132,277

0,809

0,785

4

176,370

0,900

0,877

5

220,463

0,967

0,969

6

246,555

1,000

1,023

∑

925,942

4,952

4,95

(yi)

(12)

adalah

i

magnet bumi dipulau jawa 453 µT, maka besar medan magnet hasil percobaan masih memiliki ralat. Besarnya ralat nilai hasil percobaan terhadap nilai baku (ralat relatif) adalah σ=

× 100 % = 6 %.

Sehingga diperoleh grafik hubungan (yi) terhadap Bi (xi) seperti gambar 4. 1.1

5. Kesimpulan

y = 0.002x + 0.510 R² = 0.983

0.9

Dari penelitian yang telah dilakukan

yi

diperoleh besar medan magnet horizontal bumi adalah (472 ± 31) 10-6 T. Nilai ini

0.7

sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya

0.5 0

100

xi 200

Gambar 4. Grafik hubungan

300

data

hasil

Untuk analisis

453 µT dengan tingkat

kesalahan 6 %.

(yi)

terhadap Bi (xi) Dari

yaitu sebesar

dan

persamaan (11) diperoleh nilai gradien a =

penelitian

lebih

lanjut,

disarankan peneliti menggunakan kompas yang lebih besar dan lebih teliti dalam


menentukan sudut penyimpangan jarum kompas agar dihasilkan data yang lebih

Fisika. Yogyakarta: Tempelsari, 570.

Pustaka

Sains

[8] Ishafit. 1998. Analisis Pengukuran Fisika. Yogyakarta: Universitas Ahmad Dahlan, 29-31.

akurat.

Daftar Pustaka [1]

Prasetya, A. 2010. Sekilas Tentang Medan Magnet Bumi. Diakses Tanggal 10 April 2011. http://ridtz.blogspot.com/2010/06/sekil as-tentang-medan-magnet-bumi.html.

Tanya Jawab T: John Maspupu, LAPAN a. Apa dasarnya dipilih regresi linear

[2]

[3]

Wadi. 2011. Perubahan Medan Magnet Bumi. Diakses tanggal 20 April 2011. http://4engineer.wordpress.com/2011/0 1/27/perubahan-medan-magnet-bumi/. Siswanto. 2009. Kompetensi Fisika Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional, 80 dan 82.

[4] Young, H.D. and Freedman, R.A. 2000. University Physics Tenth Edition. Alih bahasa Juliastuti, Endang. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. 2002. Jakarta: Erlangga, 87 dan 293,294 dan 343-344 [5] Mangunwiyoto, W. 1982. Buku Pelajaran Fisika Untuk SMA. Jakarta: Erlangga, 1. [6] Alonso, M., and Finn, E.J. 1980. Fundamental University Physics, 2nd Edition. Alih bahasa Prasetyo, Lea dan Hadi, Khusnul. Dasar-Dasar Fisika Universitas Edisi Kedua. 1994. Jakarta: Erlangga, 128.

dalam bahasan makalah anda? b. Jelaskan

arti

fisis

dari

tingkat

kesalahan sebesar 6%? J: Nikma Hasma Fardani, UAD a. Regresi linear dipilih berdasarkan karakteristik data penelitian. b. Tingkat kesalahan sebesar 6% berarti besar

kesalahan

relative

atau

penyimpangan antara hasil percobaan dengan hasil teoritis sebesar 6%. T: Alvera. W, UAD a. Apakah metode yang pemakalah sampaikan bisa diterapkan dimana saja? b. Apa dasar pemakalah menggunakan 80 lilitan? Apa hubungannya dengan

[7]

Supriyadi. 2006. Percobaan Fisika Sederhana dan Konseptual untuk Siswa, Guru dan Calon Guru IPA

besar induksi medan magnet? J: Nikma Hasma Fardani, UAD


a.

Bisa, jika metodenya tepat yaitu

semakin banyak lilitan maka medan

diusahakan medan induksinya tegak

magnet induksinya akan semakin

lurus

terhadap

medan

magnet

besar. Pemakalah menggunakan 80

dan

kompas

lilitan karena sudah menghasilkan

ditentukan sedemikian rupa sehingga

medan magnet induksi cukup besar

jarumnya mengarah ke utara.

untuk menyeimbangi medan magnet

horizontal

bumi

b. Banyaknya lilitan memilki hubungan

bumi..

linear terhadap induksi magnetik. Jadi


Penentuan Nilai Kalor Uap Air Dengan Apparatus Dispenser Selamet1), Thoha Firdaus2) Yosep Firmansyah 3) Zaini Muhtar Zaman4) Program S-I Pendidikan Fisika Fakultas keguruan dan ilmu pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Kampus III : Jln. Prof. Dr. Sepomo, Janturan Yogyakarta 55164 Tetp. (0274) 385123,379418 1) E-mail: [email protected] 2) , E-mail: fius.28januari@gmail. com Abstrak

Alat percobaan yang lakukan, dirangkai sebuah sistem untuk menentukan nilai kalor uap air dengan Asas Black dimana kalor yang diterima ( ) sama dengan kalor yang dilepaskan ( ). Dengan percobaan yang telah dilakukan sebanyak tiga kali dihasilkan nilai kalor uap air sebesar ( 2,17 x 106 J/kg ). Kata kunci: Kalor Uap. suhu dengan kalor, tetapi masih ada satu

1. Pendahuluan Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima

oleh

suatu

benda

yang

menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam

satuan

derajat

panas.

Kalor

merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas

baik

dilepaskan

yang oleh

diserap

suatu

maupun

benda.

Kalor

didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut.

Jika

suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor

pengertian lagi yang perlu diketahui yaitu kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah suatu ukuran untuk banyaknya kalor yang dapat dikandung oleh benda tersebut atau banyaknya kalor yang perlu diserap oleh benda tersebut untuk menaikkan suhunya. Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini

akan

berhenti

sampai

terjadi

keseimbangan termal (suhu kedua benda sama).

Dalam

percobaan

ini

akan

dilkakukan pengukuran kalor uap air dengan alat yang telah dikembangkan berdasarkan asas balck.

yang dikandung sedikit. Hasil percobaan ini dapat menjelaskan dengan perbedaan


2.

(2)

Dasar Teori Dari hasil percobaan yang sering

dilakukan besar kecilnya kalor yang

Dan untuk mencari panas yang diberikan oleh uap yaitu panas pengembunan

dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor yaitu: massa zat, jenis zat (kalor

jenis),

Sehingga

dan

secara

perubahan matematis

(3) Sedangkan panas yang diberikan sistem yaitu

suhu.

(4)

dapat Sehingga

dirumuskan : ………………….. (1)

besar

kalor

uap

dengan

eksperimen menggunakan rumus: (1.1) (5)

Pada sistem thermodinamika, benda kerja yang dimaksudkan sering disebut dengan sistem, hal ini dimaksudkan untuk memisahkan

benda

kerja


dengan

Percobaan penentuan nilai kalor uap air

sekelilingnya. Sistem secara khusus dapat

dengan apparatus dispenser dilakukan di

didefinisikan sebagai suatu batasan yang

laboratorium Fisika Dasar Universitas Ahmad

dipakai untuk menunjukkan benda kerja

Dahlan Yogyakarta.

dalam suatu permukaan tertutup.

a. Alat Dan Bahan

Percobaan kalor uap ini menggunakan

Alat dan bahan yang digunakan dalam

kalorimeter sebagai pangukuran kalor yang

percobaan ini adalah.

keluar dari sistem itu sendiri dan berbeda

1.) Alat pemanas (dalam percobaan

medium sehingga dinamakan sebagai kalor

ini menggunakan displenser)

yang dilepaskan. Sedangkan untuk kalor

2.) Kaloremeter

yang diterima adalah kalor yang ada di

3.) 2 Buah Termometer

sistem itu atau dalam percobaan ini

4.) Timbangan/Neraca

menggunakan dispanser sebagai pemanas sistem.

Percobaan

ini

bisa

mencari

5.) Pipa / selang 6.) Air

sebarapa besar kalor uap, yang pada acuani didapat nilai sebesar

J/kg .

Dalam menentukan massa uap yang mengembun


Gambar (1). Alat percobaan kalor uap 10.) Menghidupkan

b. Langkah Percobaan:

dispenser

dan

tunggu sampai air dalam bejana 1.) Menyusun alat percobaan sesuai gambar

11.) Mencatat besar massa kalorimeter

2.) Pipa penghubung kalorimeter dengan bejana didih dihubungkan.

kalorimeter

lengkap

dengan pipa pengembun, pengaduk, dan termometer diatas timbangan massa, dan catat massa kalorimeter kosong lengkap 5.) Mencatat

.

kapasitas

lengakap dengan tambahan massa uap yang menjadi cair

3.) Menimbang kalorimeter kosong 4.) Meletakkan

pemanas hampir mendidih

kalorimeter

alumunium 6.) Mencatat

suhu

pada

kalorimter

7.) Mencatat

suhu

pada

dispenser

12.) Menentukan

massa

uap

yang

mengembun 13.) Mencatat suhu ahkir pada dispenser dan pada kalorimeter 14.) Mengitung perubahan suhu dari suhu awal dan suhu akhir pada air didispenser 15.) Mencari panas yang diberikan oleh uap yaitu panas pengembunan sesuai persamaan (3) 16.) Mencari

panas

yang

diberikan

sistem seuai persamaan (4) 8.) Mencatat massa kalorimeter

17.) Mencari

9.) Mengisi dispenser dengan air yang sudah diukur massanya

besar

panas

spesifik

pengembunan dapat dicari dengan Asas Black menggunakan persamaan (2)


4. Hasil Penelitian Dari hasil percobaan telah didapat data sebagai berikut: Tabel 1. Hasil Penelitian No

(K)

(K)

(Kg)

((J⁄Kg)⁄ )

(Kg)

(Kg)

1

(J⁄Kg) 2,1769

2 3

[2] Berg E.V., dkk, 1991. Buku Suber Fisika

5. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa kalor uap yang dimiliki air sebesar 2,17 x 106 J/kg dengan tingkat kesalahan 2,25 %.. Ternyata hasilnya tidak jauh berbeda dengan nilai

Eksperimental Untuk Sekolah Menengah. Salatiga: Kantor Sinode GKJ. [3] Neinggolan W.S., 1987. Thermodinamika. Bandung: CV. Armico. [4] Supriyadi., 2006. Percobaan IPA Fisika Sederhana dan Konstksual. Yogyakarta:

acuan yaitu sebesar 2,22 x 106 J/kg .

Pustaka Sains Tempelsari, 242-243. Daftar Pustaka [1] Alljabbar., 2010.Pengertian/Definisi Kalor dan Teori Kalor Umum Dasar Kuantitas Jumlah

Panas Pendidikan Ilmu Sains

Tanya Jawab T: Zulkadri, UAD

Fisika Via Internet Gratis. 06.14 AM. 3 April

2011:

http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/2 3/kalor/html.

Apa yang dimaksud dengan apparatus? J: Selamet,UAD Apparatus yaitu bentuk nyata dari alat yang menghasilkan/menunjukkan gejala fisika.



Penentuan Panjang Gelombang Cahaya Ungu Dengan Metode Celah Ganda Ika Kartika Putri ¹⁾, Juraidah Ulfah ²⁾ Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Kampus III, Jln. Prof. Dr. Soepomo, S.H., Janturan, Warungboto, Yogyakarta ¹⁾ Email: [email protected], ²⁾ Email: [email protected]

Abstrak Telah dilakukan percobaan untuk menentukan panjang gelombang cahaya secara kasar melalui gejala interferensi dengan celah ganda buatan sendiri. Percobaan dilakukan dengan cara melihat gejala interferensi pada celah ganda yang diletakkan pada jarak beberapa centimeter dari sumber cahaya. Pola interferensi yang terjadi karena difraksi atau lenturan cahaya dari masing-masing celah. Karena sumber cahayanya adalah senter, maka pola terjadi adalah pola garis gelap terang yang lurus. Bentuk garis tergantung pada bentuk filamen dari sumber cahaya. Pola tersebut terjadi karena difraksi cahaya yang melewati celah. Jarak yang ditempuh oleh cahaya dari setiap bagian celah berbeda, jika cahaya putih maka fase dari cahaya yang tergabung akan berbeda sehingga bisa menjadi spektrum warna, sedangkan jika cahaya monokhrom maka pola yang terbentuk adalah gelap terang pada layar. Percobaan penentuan gelombang cahaya ungu dengan metode celah ganda dilakukan dengan menggunakan perhitungan secara langsung tanpa regresi linier. Diperoleh hasil untuk panjang gelombang cahaya ungu adalah (4,13±0,11) m. Panjang gelombang yang diperoleh dari hasil percobaan dengan menggunakan lampu senter dapat dikategorikan dalam cahaya tampak berwarna ungu yaitu antara 3,40 m hingga 4,80 m. Kata kunci: celah ganda, interferensi cahaya, panjang gelombang cahaya.

mengalami

1. Pendahuluan

interferensi

minimum

(destruktif) [1]. Gelombang cahaya yang ke luar dari dua celah berasal dari satu sumber cahaya, sehingga dua celah ini sebagai pasangan

sumber

cahaya

koheren.

Cahaya dari dua celah menghasilkan interferensi dengan pola teratur pada layar. Pola interferensi tersebut berupa garis gelap dan terang yang silih berganti. Garis terang terjadi apabila cahaya dari kedua

celah

mengalami

interferensi

Beberapa dilakukan,

penelitian

misalnya

telah

menggunakan

metode interferometer Michelson untuk menentukan panjang gelombang laser He-Ne dan diperoleh λ sama dengan (625,7±8,2)nm lain

yang

[2]

. Metode interferometer

dapat

digunakan

untuk

mengukur panjang gelombang cahaya juga

telah

interferometer

dilakukan Young

yaitu

dengan

menggunakan

maksimum (konstruktif). Sedangkan garis

cermin Lloyd, diperoleh λ sama dengan

gelap

(633,4±4,8)nm untuk laser He-Ne dan λ

terjadi

apabila

kedua

celah

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |77

sama dengan (646,3±4,9)nm untuk laser

Difraksi adalah salah satu sifat

dioda. Namun pola-pola interferensi yang

gelombang saat melalui celah yang

dihasilkan dengan metode ini terutama

sangat kecil. Jika gelombang melewati

untuk sumber polikromatis masih belum

celah yang sangat kecil, maka terjadi

optimal [3] .

difraksi gelombang, yang ditunjukkan

Penulis

melihat

percobaan-percobaan

bahwa

terdahulu

dari

oleh penyebaran gelombang dengan pusat

nilai

penyebaran gelombang pada celah sempit

eksperimentalnya sudah sesuai dengan

tersebut.

kategori cahaya merah 6,30

m

penyebaran gelombang tersebut tidak

pada

terjadi, yang terjadi gelombang akan

penelitian penentuan panjang gelombang

melewati celah secara lurus saja. Ini

cahaya ungu menggunakan metode celah

membuktikan bahwa cahaya memiliki

ganda dilakukan dengan menggunakan

sifat gelombang

hingga

7,60

m.

Dan

Jika

celah

[4]

tidak

sempit,

.

perhitungan secara langsung tanpa regresi

Jika dua gelombang bertemu,

linier juga menghasilkan nilai yang sesuai

maka interferensi terjadi. Apabila fasa

dengan kategori cahaya ungu yaitu antara

kedua gelombang sama, secara sederhana

3,40

masing-masing puncak gelombang dapat

m hingga 4,80

m.

bertemu,

maka

interferensi 2.

Landasan Teori

sebuah

cahaya benda

menggetarkan

dapat

terjadi

adalah

konstruktif

atau

penggabungan gelombang yang saling

Jika cahaya mengenai sebuah benda,

yang

mempengaruhi

tersebut atom-atom

dengan penyusun

menguatkan,

akibatnya

cahaya

akan

semakin terang. Namun jika fasa kedua gelombang

berlawanan,

yang

secara

sederhana diartikan puncak gelombang

benda. Namun besarnya pengaruh dari

yang

satu

bertemu

cahaya, sangat bergantung pada frekuensi

gelombang kedua, maka yang terjadi

dari cahaya tersebut. Jika frekuensi

adalah

cahaya sangat besar, maka pengaruhnya

penggabungan yang saling melemahkan.

juga akan sangat besar. Saat berinteraksi

Pada keadaan ini cahaya akan menjadi

dengan benda, cahaya dapat mengalami

redup

tiga peristiwa yaitu dipantulkan oleh

interferensi dari cahaya, dapat dilakukan

benda, diteruskan atau merambat di

dengan dengan menggunakan percobaan

dalam benda, dan diserap oleh benda [4].

satu celah sempit dan dua celah sempit

interferensi

atau

gelap.

dengan

lembah

destruktif

Pengujian

atau

sifat

dengan sebuah layar untuk menangkap Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |82

pola interferensi. Pola terang gelap bergantian menunjukkan pola interferensi [4]

.

d sin θ = (m + )λ,

(2)

dengan m = 0, 1, 2, . . . Perbedaan fase δ di titik P ialah

Pola interferensi cahaya dari dua sumber cahaya atau lebih dapat diamati hanya

jika

sumber-sumber

kali

perbedaan lintasan d sin θ δ=

tersebut

d sin θ.

(3)

Jarak ym yang diukur di sepanjang layar

koheren.

dari titik tengah ke rumbai terang ke-m dihubungkan oleh sudut θ oleh tan θ =

,

(4)

dengan L merupakan jarak dari celah ke layar. Untuk θ yang kecil, diperoleh sin θ ≈ tan θ = Gambar 1. Geometri untuk menghubungkan jarak

bahwa dua celah sebagai sumber cahaya

d sin θ ≈ d

percobaan Young setiap celah bertindak sebagai sumber garis, yang ekivalen

d

celah, garis-garis dari kedua celah ke satu titik P di layar akan hampir sejajar, dan

= mλ,

(7)

dengan demikian, untuk sudut yang kecil, jarak yang diukur di sepanjang layar rumbai terang ke-m diberikan oleh =m

Pola interferensi diamati pada layar yang

sejarak d. Pada jarak yang jauh dari

(6)

ke dalam persamaan (1), diperoleh

dengan sumber titik dalam dua dimensi.

jauh dari celah tadi, yang dipisahkan

,

dengan mensubstitusikan persamaan (6)

yang koheren untuk pengamatan pola interferensi cahaya pada layar. Pada

(5)

sehingga d sin θ diberikan oleh

y yang diukur di sepanjang layar ke L dan θ

Dapat dilihat pada gambar 1

,

.

(8)

Dari persamaan (8) dapat diketahui bahwa rumbai-rumbai tersebut berjarak sama pada layar, dengan jarak di antara dua rumbai terang berturutan diberikan ∆y =

perbedaan lintasan kira-kira d sin θ.

.

(9)

Dengan demikian interferensi maksimum

Untuk

pada sudut yang diberikan oleh

cahaya, dapat menggunakan persamaan

d sin θ = mλ, dengan m = 0, 1, 2, . . .

(1)

mencari

panjang

gelombang

(9) yang diubah menjadi .

(10)

Interferensi minimum terjadi di Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |83

Sedangkan untuk mencari ralat panjang gelombang cahaya adalah .

(11) Gambar 2. Celah ganda yang terbuat dari kertas,


silet, dan sehelai rambut

Percobaan penentuan gelombang

3. Layar yang terbuat dari kayu dan

cahaya ungu dengan metode celah ganda

digunakan untuk menangkap gejala

dilakukan di rumah Ika Kartika Putri,

interferensi dari celah ganda yang

menggunakan

disinari oleh sumber cahaya.

peralatan

yang

dibuat

sendiri dari bahan-bahan yang ada di

4. Papan yang dirancang dan diberi

rumah. Alat dan bahan yang digunakan

meteran untuk mengubah-ubah jarak

adalah sebagai berikut.

antara layar dan celah ganda.

1. Lampu senter rechargeable dengan daya 100 V~250 V sebagai sumber cahaya

yang

digunakan

untuk

menyinari celah ganda. 2. Celah ganda, terbuat dari bahan kertas, Gambar 3. Papan yang dirancang untuk

sehelai rambut, 2 buah silet, isolasi,

mengubah-ubah jarak

gunting, dan penggaris. Celah ganda dibuat dengan cara memberi lubang pada kertas bagian tengah seluas 2 cm². Kemudian kedua silet ditempel pada

lubang

tersebut

sehingga

terbentuk celah yang sangat sempit, sehelai rambut diletakkan di antara celah

sempit,

dan

direkatkan

menggunakan isolasi. Celah ganda ini jika disinari oleh sumber cahaya akan terjadi gejala interferensi.

Dilakukan penentuan jarak celah ganda terhadap layar (L), kemudian celah ganda

disinari

oleh

lampu

senter

rechargeable dengan daya 100 V~250 V, sehingga terjadi pola gelap terang pada layar.

Dilakukan

pengukuran

dan

pencatatan jarak gelap terang pada layar (

).

Percobaan

dilakukan

hingga

sepuluh kali dengan mengubah jarak antara celah ganda ke layar dan diperoleh sepuluh L dan

. Kemudian data

tersebut diolah dengan menggunakan perhitungan secara langsung tanpa regresi linier.


Tabel 1. Aproksimasi jangkauan panjang gelombang berbagai warna dalam spektrum cahaya tampak.

Dapat dilihat pada tabel 2 bahwa jarak antara celah ganda ke layar (L) kemudian celah ganda disinari oleh

NO 1 2 3 4 5 6 dan d

Warna (nm) Ungu 340-480 Biru 450-490 Hijau 490-560 Kuning 560-590 Jingga 590-630 Merah 630-760 Dengan cara memasukkan

cahaya

sepuluh

dan

dan jarak antara garis gelap terang tersebut adalah ( , L,

sepuluh nilai λ,

ralatnya

dapat

dihitung menggunakan persamaan (11). Dilakukan

pencocokan

panjang

gelombang cahaya yang diperoleh dari hasil percobaan dengan tabel 1 yaitu tabel aproksimasi gelombang

jangkauan berbagai

). Ditentukan jarak

celah ganda ke layar berselang satu centimeter antara jarak pertama ke jarak kedua

dan

seterusnya.

Kemudian

diperoleh panjang gelombang cahaya tiap pengambilan

data

menggunakan

persamaan (10), dan dirata-rata untuk memperoleh

hasil

akhir

panjang

gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu senter.

panjang

warna

rechargeable

diperoleh garis gelap terang pada layar,

kemudian dirata-rata dengan cara nilai λ dibagi

senter

dengan daya 100 V~250 V sehingga

menggunakan persamaan (10),

sehingga dihasilkan

lampu

Tabel 2. Hasil penentuan panjang

dalam

gelombang cahaya secara langsung

spektrum cahaya tampak. Sehingga dapat diketahui cahaya apa yang dipancarkan

i

menyinari celah ganda dalam percobaan yang telah dilakukan.

4.

Pembahasan Percobaan

untuk

menentukan

panjang gelombang cahaya ungu dengan metode celah ganda dilakukan dengan menggunakan

perhitungan

langsung tanpa regresi linier.

secara

(10⁻¹⁰)

(10⁻⁵)(cm)

(10⁻⁵)(cm)

37

4,054

-0,0722

0,0052128

1,5

36

4,167

0,0408

0,0016646

1,4

35

4

-0,1262

0,0159264

4

1,4

34

4,118

-0,0082

6,724E-05

5

1,4

33

4,242

0,1158

0,0134096

6

1,3

32

4,063

-0,0632

0,0039942

7

1,3

31

4,194

0,0678

0,0045968

8

1,2

30

4

-0,1262

0,0159264

9

1,2

29

4,138

0,0118

0,0001392

10

1,2

28

4,286

0,1598

0,95229

41,262

0

1,0132276

(cm)

(cm)

1

1,5

2 3

oleh lampu senter rechargeable dengan daya 100V~250V yang digunakan untuk

(δ λ)²

δλ

L

Σ

Percobaan

penentuan

(cm²)

panjang

gelombang cahaya ungu dengan metode celah ganda ini dilakukan sebanyak


sepuluh

kali,

sehingga

didapatkan

sepuluh data mengenai jarak antara gelap terang (

berwarna ungu yaitu antara 3,40 hingga 4,80

) dan jarak layar ke celah

m

m.

Untuk

penelitian

lebih

lanjut

ganda (L). Jarak antara pusat dua celah

disarankan

(d) adalah 0,001 cm. Untuk mencari

panjang

panjang gelombang cahaya, digunakan

terlebih dahulu, sehingga pada saat

persamaan

melakukan percobaan tidak mengalami

(10).

Sehingga

panjang gelombang rata-rata ( 4,1262

diperoleh sebesar

m. Dan ralatnya dihitung

dengan menggunakan persamaan (11). Sehingga

didapat

0,1061

ralatnya

percobaan

ditemui

penentuan jarak antara pusat dua celah

Kanginan, M. 2007. Fisika 3 untuk SMA Kelas XII. Jakarta : Erlangga.

[2]

Suprayitno. 1997. Penelitian Panjang Gelombang dan Indeks Bias Udara dengan Metode Interferometer Michelson. Skripsi S-1. Semarang : FMIPA Universitas Diponegoro.

[3]

Riyanti, O. 2003. Analisis Pola Keluaran Interferometri Young menggunakan Cermin Lloyd. Skripsi S-1. Semarang : FMIPA Universitas Diponegoro.

[4]

Ishaq, M. 2008. Menguak Rahasia Alam dengan Fisika. Bandung : PT Albana.

[5]

Alonso, M. and Finn, E.J. 1980. Fundamental University Physics, 2nd Edition. Alih bahasa Prasetyo, L dan Kusnul H. Dasar-dasar Fisika Universitas Jilid 2 : Medan dan Gelombang. 1994. Jakarta : Erlangga.

[6]

Halliday, D. dan Resnick, R. 1993. Fisika Edisi ke 3 Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

kadang

bergoyang saat dipegang sehingga pola gelap dan pola terang bergeser.

5.

Kesimpulan Panjang gelombang cahaya yang

diperoleh

dari

perhitungan

secara

langsung tanpa regresi linear adalah (4,13±0,11) Panjang

m. gelombang

yang

diperoleh dari hasil percobaan dengan menggunakan lampu senter rechargeable dengan daya 100 V~250 V dapat dikategorikan

dalam

cahaya

cahaya

[1]

kurang tepat, karena lampu senter yang ganda

pembuktian

tampak

Daftar Pustaka

antara pola gelap dengan pola terang

celah

dalam

cahaya

celah ganda.

pada celah ganda dan pengukuran jarak

ke

gelombang

mengetahui

tampak yang digunakan untuk menyinari

beberapa kesulitan antara lain adalah

disorotkan

peneliti

sebesar

m. Selama

kesulitan

agar

tampak


[7]

Sutrisno. 1984. Fisika Dasar Gelombang dan Optik. Bandung : ITB.

[8] Tipler, P.A. 1991. Physics for scientist and enginers part2. Alih bahasa Prasetio, L dan Rahmad, A. 1998. Fisika untuk sains dan teknik jilid 2. Jakarta : Erlangga.

daya yang dipakai kurang dari 100V atau lebih dari 250V? J: Ika Kartika, UAD Karena

percobaan

yang

lakukan

menggunakan

kami

peralatan

yang ada dirumah kami dan yang ada Tanya Jawab

hanya

senter

rechargeable

dengan daya 100V – 250V maka

T : Wasingul Maghfiroh, Pendidikan

kami belum dapat membuktikan apakah ada pengaruhnya terhadap

Fisika UAD

panjang

gelombang

jika

Apakah bias jika sehelai rambut

menggunakan senter dengan daya

diubah dengan benang? Apakah

kurang dari 100V atau lebih dari

celah-celah cahaya akan terlihat?

250V.

J: Ika Kartika Putri, UAD Kami menggunakan sehelai rambut

T: Bambang Setiahadi, LAPAN

karena karena sehelai rambut sudah tidak bias dibagi lagi, sedaangkan benang masih dapat dibagi menjadi beberapa bagian. Semakin tipis

Apakah dapat digunakan cahaya matahari? J: Ika Kartika Putri, UAD

sehelai rambut yang digunakan akan mempengaruhi jarak antara

Karena kami menentukan panjang

pusat dua celah (d).

gelombang cahaya ungu, maka tidak dapat menggunakan sumber cahaya matahari. Cahaya matahari merupakan cahaya monokromatis

T: Dwi Nursanti, UAD

yang terdiri dari berbagai warna Dalam percobaan ini digunakan lampu senter dengan daya 100V –

yaitu merah – jingga – kuning – hijau – biru – nila – ungu.

250V. apakah ada pengaruhnya terhadap panjang gelombang jika


Pengaruh Cooperative Learning Terhadap Prestasi Belajar Siswa Dalam Pokok Bahasan Hukum Ohm Okimustava, Ishafit Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164 e-mail:[email protected], [email protected]

Moh. Toifur Program StudiFisika Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta JurusanMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Ahmad Dahlan, Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164 e-mail:[email protected]

Abstrak Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh cooperative learning dalam upaya meningkatkan prestasi belajar fisika siswa SMA. Penelitian ini menggunakan metode kuasieksperimen, mengambil 2 kelas sebagai sampel, yaitu kelas X5 digunakan sebagai kelas eksperimen, dan kelas X6 sebagai kelas kontrol. Nilai awal diambil dari nilai pre tes dan nilai post test diambil dari nilainilai. Kemudian nilai-nilai tersebut dianalisis dengan Uji Validitas, Uji Reliabilitas, Uji Tingkat Kesukaran, dan Uji Daya Beda. Analisis data digunakan Uji Normalitas, dan Uji Homogenitas serta uji gain. Data yang diperoleh kemudian diolah dengan menggunakan uji hipotesis yang menggunakan uji-t dua pihak untuk data normal dan uji chi kuadrat untuk data tidak normal.Didapatkan bahwa hasil belajar kelas eksperimen lebih baik dibanding dengan hasil belajar kelas kontrol.Disamping itu penerapan cooperative learning dapat memotivasi belajar siswa pada kelas eksperimen yang terlihat dari semangat siswa untuk melakukan belajar secara berkelompok. Kata kunci:cooperative learning, hukum ohm

1. Pendahuluan Penelitian dengan jelas menyatakan bahwa siswa perlu melakukan lebih dari sekedar mendengardalam proses belajar. Survei profesor AS menemukan bahwa mengajar adalah cara instruksi di 89% dari ilmuwan fisika dan [1].Sebuah studi baru-baru ini menyimpulkan berbagai studi pembelajaran aktif, kolaboratif, kooperatif, dan masalahberbasis pada siswa[2].Gurumemilikipilihan untukpenataanpelajarankompetitif, individualis, ataukooperatif. Para gurumembuatkeputusandalampenataanpelaja ranuntukmempengaruhiinteraksisiswadengan orang lain, pengetahuan, dansikap[3]. Pada cooperativelearning harus ada struktur dorongan dan tugas yang bersifat kooperatif sehingga terjadinya interaksi

secara terbuka dan hubungan yang besifat interdependesi yang efektif diantara anggota kelompok[4].Model cooperative learning tidak akan bisa terlaksana secara maksimal tanpa adanya aspek pendukung yang lain. Aspek pendukung itu diantaranya adalah penggunaan model cooperative learning dengan bantuan PhET Simulation dan mengajak siswa untuk mempraktekkan hasil pembelajarannya secara langsung di laboratorium dengan melakukan eksperimen. Dengan menggunakan kedua aspek tersebut diharapkan pembelajaran akan mendapatkan hasil yang maksimal. Berdasarkan masalah-masalah tersebut, penelitian ini dibuat untuk mengetahui apakah dengan model cooperative learning dapat meningkatkan prestasi belajar siswa terutama pada pokok bahasan hukum Ohm


yang belum memperoleh proporsi yang memadai, mengingat pentingnya pembelajaran tentang hukum Ohm tersebut. 2.

Dasar Teori a. Metode Ceramah Metode ceramah adalah metode penuturan bahan pelajaran secara lisan.Metode ini tidak senantiasa jelek bila penggunaannya betul-betul disiapkan dengan baik, didukung dengan alat dan media serta memperhatikan batas-batas kemungkinan penggunaannya. Pada umumnya ada tiga langkah pokok yang harus dipersiapkan dalam penggunaan metode ceramah yaitu, persiapan atau perencanaan artinya guru untuk mempersiapkan kondisi belajar yang baik sebelum mengajar dimulai, pelaksanaan artinya guru menyampaikan bahan ceramah, kesimpulan arinya guru menyimpulkan hasil ceramah, umumnya siswa mencatat bahan yang telah diceramahkan [5]. Dalam metode ceramah memiliki kekurangan dan kelebihan. Kelebihan metode ceramah diantaranya adalah guru mudah menguasai kelas, mudah mengorganisasikan tempat duduk, dapat diikuti oleh jumlah siswa yang besar, mudah mempersiapkan dan melaksanakan proses pembelajaran, serta guru mudah menerangkan pelajaran dengan baik. Sedangkan kekurangannya metode ceramah yaitu, mudah membuat siswa tidak mengeti tehadap katakata yang disampaikan oleh gurunya, yang memiliki kemampuan hanya dapat menyerap pembelajaran jika dengan melihat langsung saja menjadi rugi, yang memiki kemampuan mendengar saja lebih besar menerimanya, bila selalu digunakan dan terlalu lama akan membosankan, guru menyimpulkan bahwa siswa telah mengerti dan tertarik pada ceramahnyapadahal siswa belum mengerti sehingga menyebabkan siswa pasif. b. Metode cooperative learning Seorang gurumungkinmemilikipengaruhpositif padasiswa sehingga dapatmemotivasinya, tetapisiswaawalnyamemerlukanintervensida ndukungan. Sejakguruberada dalamposisinya,merekadapatmembangunco

operative learningkelompokuntukmemberikandukung anini[6].Pembelajarankooperatifmerupakan strategipembelajaranberbasispadanalurikerj asama manusia.Iniadalahpemanfaatanaspekpsikolo giskerjasamadanpersainganuntuktransaksik urikulerdanbelajarsiswa.Konsepcooperative learningmengacupadametodepembelajarand anteknikdi manasiswabekerjadalamkelompok kecildandihargaidalambeberapa kinerjasebagai sebuah kelompok.Idedi belakangmetodecooperative learningadalahketikakelompoktidak dihargai sebagaiindividu[7]. Cooperative learning adalah strategi pembelajaran yang terdiri dari kelompok kecil yang masing-masing terdiri dari siswa yang memiliki kemampuan yang berbeda yang menggunakan berbagai jenis pembelajaran untuk memperbaiki pemahaman siswa terhadap materi pembelajaran.Masing-masing anggota kelompok bertanggung jawab tidak hanya untuk belajar dari guru tetapi juga untuk membantu anggota kelompok dalam belajar, yang membuat suasana yang baik.Siswa dapat dikatakan tuntas belajar jika semua anggota kelompok mengerti tentang materi yang diajarkan[4]. Siswa melakukan eksperimen untuk melakukan pengambilan data dengan membuat rangkaian listrik menggunakan Phet Simulation dari materi yang telah diberikan oleh guru. Setelah pengumpulan data selesai siswa berdiskusi untuk mencari jawaban dan menyimpulkan hasil dari soal yang telah diberikan.Siswa membuat grafik hubungan antara R, V dan I dengan data yang diambil dari Phet Simulation. Kemudian beberapa kelompok menyampaikan hasil dari diskusi kelompok mereka kedepan kelas. Model evaluasi cooperative learning belum banyak diterapkan dalam dunia pendidikan kita walaupun kita sering mengembangkan nilai-nilai gotong royong dalam budaya bangsa Indonesia.Kebanyakan guru tidak mau menerapkan sistem kerja kelompok karena beberapa alasan.Salah satunya adalah


penilaian yang dianggap kurang adil. Siswa tekun dan pandai merasa dirugikan karena temannya yang kurang mampu dan berusaha hanya ikut andil pada hasil jerih payah mereka, sedangkan siswa yang kurang mampuakan merasa seperti benalu [8] . c.

Hukum Ohm Pada sebagian besar konduktor logam, hubungan arus yang mengalir dengan potensial diatur oleh hukum Ohm.Ohm menggunakan rangkaian percobaan sederhana seperti pada Gambar 2 dan yang menggunakan Phet Simulation pada Gambar 3. Dia menggunakan rangkaian sumber potensial secara seri, mengukur besarnya arus yang mengalir dan menemukan hubungan linier sederhana, yang dapat dituliskan sebagai (1) denganR = V/I disebut resistansi dari beban,dengan R adalah resistansi, V adalah beda potensial, dan I adalah arus listrik yang mengalir melewati rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 1[9]. R i V

Gambar 1.Rangkaian listrik sederhana V

R=

V I

Gambar2.Grafik hubungan antara V dan I untuk material ohmik.

Resistansi tidak bergantung pada I untuk material ohmik, seperti yang ditunjukan oleh kemiringan garis yang konstan yang ditunjukkan gambar 2.Resistansi kawat penghantar diketahui sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang lintang. (2) denganR adalah resistansi, ρ adalah resistivitas, L adalah panjang kawat, dan A adalah luas penampang kawat. Konstanta kesebandingan ρ disebut resistivitas material penghantar. Resistivitas suatu logam bergantung pada temperatur. Dari tabel resistivitasbiasanya diberikan untuk

nilai-nilainya pada 200C bersama dengan koefisien temperatur restisivitas α, yang sebanding dengan kemiringan kurva ρ terhadap T. Resistivitas pada temperatur Tc lainnya dalam celcius diberikan oleh , (3) dengan ρ0 adalah resistivitas mula-mula koefisien temperatur dan Tc adalah temperature akhir.Resistivitas memiliki kemiringan yang sama jika diplot terhadap Tcataupun T. Ketika menggambar diagram rangkaian, hamabatan dinyatakan dengan simbol [9]. Dua atau lebih resistor yang dihubungkan sedemikian rupa sehingga muatan yang sama harus mengalir melalui keduanya dikatakan bahwa resistor itu dihubungkan secara seri. Karena muatan tidak terkumpul pada satu titik kawat yang dialiri arus konstan.Tegangan jatuh pada kedua resistor adalah jumlah tegangan yang jatuh pada masing-masing resistor[9]. , (4) dengan membuat tegangan jatuh sama dengan IReq, maka . (5) Dua atau lebih resistor yang dihubungkan akanmemiliki beda potensial yang sama diantara keduanya dikatakan bahwa resistor itu dihubungkan secara paralel. Arus post testadalah jumlah semua arus pada tiap percabangan. , (6) denganV=V1 adalah tegangan jatuh pada resistor. Dalam bentuk arus resistansi, maka , (7) dengan memecahkan pers (7) untuk I dan tegangan menggunakan , maka diperoleh . (8) Resistansi ekivalen untuk tiga resistor paralel dengan demikian dapat ditulis menjadi [9]. . (9) Resistor yang dihubungkan secara paralel memiliki beda potensial yang sama disetiap cabangnya. Physisics Education Technology merupakan software atau program simulasi Fisika yang mudah untuk dipelajari.Kita dapat mengamati, menghitung, mengukur,


menghubungkan ruang dan waktu, membuat hipotesis, merancang eksperimen, mengendalikan variabel, membuat kesimpulan sementaramenerapkan, mengkomunikasikan data dan mengajukan pertanyaan.Physisics Education Technology merupakn program aplikasi yang terdiri dari Java dan Flash yang saat ini sedang dikembangkan dalam dunia pendidikan. 3. Metode Penelitian Penelitian ini membahas tentang metode pembelajaran cooperative learning pada pokok bahasan Listrik Dinamis khususnya pada sub bab hukum Ohm. Subjek dalam penelitian ini adalah adalah siswa kelas X5 sebagai kelas experimen dengan jumlah 43 siswa dan siswa X6 sebagai kelas kontrol dengan jumlah 43 siswa, semester II SMU Negeri 1 Majenang. Diambilnya kelas ini sebagai sampel penelitian karena kelas tersebut merupakan kelas yang variatif mempunyai siswa dengan kemampuan bervariasi. Subjek pengujian intrumen soal penelitian dilakukan pada kelas X4 dengan jumlah 35 siswa dan X7 dengann jumlah 42 siswa. Tabel 1.Desain kelompok kontrol pratespascates berpasangan Kelompok A B

Pre test Perlakuan R1 R2

X1 X2

Post test Y1 Y2

Instrumen yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah instrumen untuk mengetahui ketuntasan belajar siswa yaitu dengan mengggunakan tes. Tes digunakan untuk mengetahui keberhasilan dari model pengajaran, maka diadakan tes kemampuan awal siswa atau pre test dan tes prestasi belajar Fisika sebagai tes post test atu post-test. Tipe soal dalam penelitian ini adalah pilihan ganda, hal ini dimaksudkan agar siswa lebih memahami materi yang telah diajarkan. Jumlah soal pre test danposttestnilaisebanyak dua puluh soal pilihan ganda. d.

Uji intrumen Pada penelitian ini untuk menghitung validitas butir-butir soal tes prestasi belajar

Fisika dan motivasi berprestasi yang valid maka digunakan rumus korelasi product moment[10] rXY

N {N

X

2

XY

(

X )(

2

(

X ) }{N

(10)

Y) Y

2

(

2

Y) }

Untuk menguji reliabilitas instumen tes digunakan rumus KR-20[10] n S2 pq . (11) r 11

n

S2

1

Jika r11>rtabel maka statusnya reliabel atau andal tetapi jika r11>rtabelmaka statusnya tidak reliabel atau tidak andal, [10]. Sedangkan untuk mencari nilai S untuk sampel data kelompok dapat digunakan rumus ,

(12)

dengan S adalah standar deviasi, X adalah banyaknya item soal yang menjawab benar adalah rata-rata hitung dari banyaknya soal yang dijawab benar. Untuk menghitung tingkat kesukaran dengan menggunakan rumus B (13) P J , dengan kriteria sebagai berikut, soal sukar (0.00 – 0,30 ), soal sedang (0,31 – 0,70), soal mudah (0,71 – 1,00)[10]. Uji daya beda disini digunakan untuk membandingkan nilai antara siswa dengan kelas nilai tinggi dengan siswa yang mempunyai nilai kelas rendah. .

(14)

e. Uji Persyaratan Analisis Uji normalitas dilakukan pada kedua kelompok yaitu pada kelompok eksperimen dan kelompok kontrol adalah ,

(15)

untuk menghitung fh didasarkan pada prosentase luas tiap bidang kurve normal dikalikan jumlah data observasi atau jumlah individu dalam sampel. Jika χ2 hitung ≤ χ2 tabel, maka distribusi normal tetapi jika χ2 hitung ≥ χ2tabel tabel, maka data distribusi tidak normal[10]. Uji homogenitas dimaksudkan untuk menentukan apakah sampel yang dihadapi homogen atau tidak. Rumus yang digunakan adalah uji Bartlett 2

(ln 10) B

(n1

1) log s1

2

,

(16)

dengan harga S dan B adalah


,

(17)

dan , (18) dengan taraf nyata α , hipotesis Hoditolak 2 2 2 jika (1 ))(k 1) dengan (1 )( k 1) didapat dari daftar distribusi chi kuadrat dengan peluang (1-α) dengan dk (k 1) [5] . Kemudian untuk mengetahui masing-masing variabel prediktor terhadap kriterium dilakukan uji statistik t.Rumus uji- t yang digunakan . (19) X X t

S

1

2

1 n1

1 n2

Jika (n1

1) s12 ( n 2 1) s 22 n1 n 2 2

(20) . Menurut distribusi sampling, maka statistik t di atas berdistribusi student dk (n1 n2 2) . Kriteria dengan pengujian adalah H0 diterima jika dari daftar t1 1 t t1 1 didapat S2

2

distribusi peluang

2

t (1

dengan dk (n1 n2 2) dan 1 ) untuk harga-harga t 2

[10]

lainnya H0 ditolak . Sedangkan bila distribusi data tidak normal atau tidak homogen digunakan analisis statistik non parametris untuk menguji hipotesismenggunakan analisis chi kuadrat χ2. Rumus chi kuadrat .

(21)

Cara menghitung fhdidasarkan pada prosentase luas tiap bidang kurve normal dikalikan jumlah data observasi. Jika χ2 hitung ≥ χ2 tabel, maka H0 ditolak, dan jika χ2 hitung ≤ χ2 tabel, maka H0 diterima[11]. 4. Hasil dan Pembahasan Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini meliputi metode tes. Analisis instrumen yang digunakan dalam metode tes antara lain: uji validitas, uji reliabilitas, tingkat kesukaran soal, dan indeks diskriminasi (daya beda soal). Soal yang digunakan disini terdiri dari 60 soal. Pengujian validitas butir soal dilakukan dengan menggunakan korelasi product

moment. Hasil uji validitas butir soal yang terdiri dari 60 butir soal pilihan ganda, ada 50 soal yang dinyatakan sahih dan ada 10 soal yang dinyatakan gugur. Hasil uji tingkat kesukaran soal untuk prestasi belajardari 50 butir soal objektif, ada 18 butir soal yang tergolong soal mudah, ada 14 butir soal yang tergolong soal sedang, dan ada 18 butir soal yang tergolong soal sukar. Serta hasil uji daya pembeda soal untuk prestasi belajar dari 50 butir soal objektif, 2 soal yang mempunyai indeks diskriminasi baik, ada 11 soal yang mempunyai indeks diskriminasi cukup, dan ada 37 soal yang mempunyai indeks diskriminasi rendah. Berdasarkan hasil analisis uji instrumen, post testnya penulis memiliki butir-butir soal yang mempunyai kualitas baik bila ditinjau dari validitas, daya beda, tingkat kesukaran dan reliabilitas, sebanyak 50 soal. a. Deskripsi nilai pre tes Hasil uji normalitas nilai kemampuan awal ditunjukan pada Tabel II. Tabel II Ringkasan hasil uji normalitas nilai pre tes Smpl A B

2

2

2 hitung

tabel

Trf db sgnfkn

Ket

Tidak normal Tidak 7,119 5,991 5% 2 normal 2 Dari Tabel 4 diketahui hitung > 8,194 5,991

5%

2

pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 2, baik pada kelas eksperimen dan kelas kontrol.Hal ini berarti bahwa nilai kemampuan awal Fisika pada masing-masing sampel merupakan data yang berdistribusi tidak normal.Dengan didapatkan data yang berdistribusi tidak normal maka untuk kemampuan awal Fisika pada materi hukum Ohm menggunakan analisis statistik non parametik, yaitu dengan menggunakan anlisis chi kuadrat.Hasil uji homogenitas nilai kemampuan awalFisika dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Ringkasan hasil uji homogenitas nilai kemampuan awal tabel


2

Dari Tabel III diketahui

hitung

2

hitung

2

2

< tabel pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 1. Hal ini berarti bahwa varians nilai kemampuan awal pada kelas eksperimen adalah sama dengan varians nilaipost test pada kelas kontrol. b. Deskripsi nilaipost test Hasil uji normalitas hasil post test ditunjukan tabel 4. Tabel 4. Ringkasan uji normalitas nilaipost test Trf Sampel 2 hitung 2 tabel db Ke signifikan A 1,707 5,991 5% 2 Normal B 4,807 5,991 5% 2 Normal Pada Tabel 4 terlihat 2 hitung < 2 tabel pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 1, baik kelas eksperimen maupun kelas kontrol. Hal ini berarti bahwa nilaipost test prestasi belajar pada masing-masing sampel merupakan data yang berdistribusi normal.Hasil uji homogenitas nilaipost test prestasi belajar Fisika dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5 Ringkasan Hasil Uji Homogenitas NilaiPost test Prestasi Belajar Taraf 2 2 db Keterangan hitung tabel signifikan 2,44 3,841 5% 1 Homogen Dari Tabel 5 diketahui 2

2

hitung

<

pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 1. Hal ini berarti bahwa varians nilaipost test prestasi belajar Fisika pada kelas eksperimen adalah sama dengan varians nilaipost test pada kelas kontrol.Hasil uji hipotesis nilaipost test prestasi belajar ditunjukan pada Tabel 6. Tabel 6 Ringkasan Hasil Uji–t Dua Pihak NilaiPost test Prestasi Belajar Taraf t hitung t tabel db signifikan 8,536 1,992 5% 84 Dari Tabel 6 diketahui t hitung (8,536) > tabel

ttabel (1,993) pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 84. Hal ini berarti bahwa hipotesis H0ditolak dan hipotesis H1 diterima.

0,307

tabel

3,84 1

Taraf signifika db n

Ket

5%

homogen

1

5. Kesimpulan dan Saran Berdasarkan data-data yang diperoleh dan pembahasan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa penerapan cooperative learning dapat meningkatkan prestasi belajar Fisika siswa kelas X SMA, dan meningkatkan motivasi belajar Fisika siswa. Daftar Pustaka [1] Chickering, A., and Gamson, Z. 1987.Seven Principles for Good Practice.AAHE Bulletin, 39:3–7, ED 282 491, 6pp, MF-01; PC-01. http://www.foundationcoalition.org/hom e/keycomponents/collaborative_learning. html. [2] Prince, M. 2004. Does Active Learning Work? A Review of the Research," Journal of Engineering Education, Vol 93, No 3, hal 223-231. [3] Abu, R.B. dan Flowers,J. 1997. The Effects Of Cooperative Learning Methods On Achievement, Retention, And Attitudes Of Home Economics Students In North Carolina. Journal of Vocational and Technical Education.Volume 13, Number 2. [4] Solihatin, E.dan Raharjo. 2007. Cooperative learning. Jakarta: Bumi Aksara. [5] Sudjana. 2002. Metoda Statistika. Bandung: Tarsito. [6] Duxbury, J.G. 2010. dan Tsai, L.L. The Effects of Cooperative Learning on Foreign Language anxiety: A Comparative Study of Taiwanese and American Universities. International Journal of Instruction Vol.3, No.1.ISSN: 1694-609X.

[7] Mandal, R. R. 2009.Cooperative Learning Strategies to Enhance Writing Skill. The modern Journal off Applied Linguistic Vol 1 p.93-102. [8] Lie, A. 2007. Cooperative learning. Jakarta: Gramedia.


[9]

Giancoli, D.C. 2001. Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga. [10] Arikunto, S. 2002. Dasar-dasar Evaluasi Pendidikan. Jakarta: Bumi Aksara. [11] Sugiono. 2007. Metode Penelitian Pendidikan. Bandung: Alfabeta. Tanya Jawab T: Nurhayatih, UAD Apa yang dimaksud uji t dan uji chip square? J: Oki Mustava, UAD Uji t merupakan uji statistic parametric yang bias digunakan untuk sebuah sampel data homogeny dan normal. Homogeny artinya data diujikan pada kelas sampel

memiliki kemampuan siswa Normal berarti kemampuan terdistribusi secara normal untuk yang sama. Jadi, siswa dalam kemampuannya merata.

homogen. siswanya satu kelas kelas itu

T: Nur Hidayah, UAD Mengapa menggunakan uji x2 ketika uji t tidak bias? J: Oki Mustava, UAD Uji x2 digunakan ketika data merupakan data statistic non parametik artinya distribusi data ada yang tidak normal atau ada yang tidak homogeny. Hal ini disebabkan karena kemampuan siswa pada kelas sampel tidak sama.


Pengembangan dan Pembelajaran IPA Secara Terpadu Muhammad Noviansyah Aridito Program Studi Pendidikan IPA Universitas Negeri Yogyakarta Email : [email protected]

Abstrak IPA merupakan konsep pembelajaran alam dan mempunyai hubungan yang sangat luas terkait dengan kehidupan manusia. Proses pembelajarannya menekankan pada pemberian pengalaman langsung untuk mengembangkan kompetensi agar menjelajahi dan memahami alam sekitar secara ilmiah. Pembelajaran IPA sebaiknya dilaksanakan secara inkuiri ilmiah (scientific inquiry) untuk menumbuhkan kemampuan berpikir, bekerja dan bersikap ilmiah serta mengkomunikasikannya sebagai aspek penting kecakapan hidup. Pembelajaran IPA terpadu mengaktifkan kegiatan pada siswa layaknya kegiatan yang dilakukan oleh ilmuwan dalam melakukan dan menemukan pengetahuan yang baru bagi mereka. Pembelajaran IPA untuk SMP lebih ditekankan pada aktivitas siswa yang bersifat laboratory work dengan menggunakan inqury dan metode ilmiah. Tema yang merupakan core/inti pusat dapat digunakan untuk membelajarkan IPA secara terpadu dan tidak terpisah-pisah atau terkotak-kotak antara cabang keilmuan IPA sehingga pemahaman siswa lebih menyeluruh dan kontekstual. Core (pusat) akan menjadi starting point membelajarkan IPA Terpadu yang berasal dari peristiwa sehari-hari. Pengembangan IPA terpadu untuk SMP tentu harus melihat standar kompetensi lulusan siswa SMP. Semakin banyaknya ide-ide untuk mengembangkan IPA Terpadu akan meningkatkan banyaknya core (pusat) keterpaduan dan IPA Terpadu akan semakin kaya dengan tema yang kontekstual dan sesuai dengan keadaan sekolah dan wilayah. Area Pengembangan diharapkan menjadi area dimana pengembangan dan implikasi pembelajaran science pada siswa terwujud. Kata kunci : Pendidikan IPA, Inkuiri, Metode Ilmiah, Tema/core, Pengembang, IPA Terpadu

terungkap dan masih bersifat rahasia

1. Pendahuluan IPA pembelajaran

merupakan alam

dan

konsep

sehingga

hasil

penemuannya

dapat

mempunyai

dikembangkan menjadi ilmu pengetahuan

hubungan yang sangat luas terkait dengan

alam yang baru dan dapat diterapkan

kehidupan manusia. Pembelajaran IPA

dalam kehidupan sehari-hari.

sangat berperan dalam proses pendidikan dan

juga

perkembangan

Teknologi,

karena IPA memiliki upaya

Ilmu

Pengetahuan

Alam

(IPA)

berkaitan dengan cara mencari tahu

untuk

tentang alam secara sistematis, sehingga

membangkitkan minat manusia serta

IPA bukan hanya penguasaan kumpulan

kemampuan dalam mengembangkan ilmu

pengetahuan yang berupa fakta-fakta,

pengetahuan

serta

konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja

pemahaman tentang alam semesta yang

tetapi juga merupakan suatu proses

dan

teknologi

mempunyai banyak fakta yang belum Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 95

penemuan. Pendidikan IPA diharapkan

Pembelajaran

IPA

dapat menjadi wahana bagi peserta didik

dilaksanakan

untuk mempelajari diri sendiri dan alam

(scientific inquiry) untuk menumbuhkan

sekitar, serta prospek pengembangan

kemampuan

lebih lanjut dalam menerapkannya di

bersikap

dalam kehidupan sehari-hari. Proses

mengkomunikasikannya sebagai aspek

pembelajarannya

pada

penting kecakapan hidup. Oleh karena

pemberian pengalaman langsung untuk

itu pembelajaran IPA di SMP/MTs

mengembangkan

menekankan

menekankan

kompetensi

agar

secara

sebaiknya

inkuiri

berpikir,

ilmiah

bekerja

dan

ilmiah

serta

pada

pemberian

menjelajahi dan memahami alam sekitar

pengalaman belajar secara langsung

secara ilmiah. Pendidikan IPA diarahkan

melalui penggunaan dan pengembangan

untuk inkuiri

keterampilan proses dan sikap ilmiah.

dan berbuat sehingga

dapat membantu peserta didik untuk

Standar

memperoleh pemahaman yang lebih

Kompetensi

mendalam tentang alam sekitar.

Kompetensi Dasar

(SK)

(KD)

dan

IPA

di

SMP/MTs merupakan standar minimum

IPA diperlukan dalam kehidupan sehari-

yang secara nasional harus dicapai oleh

hari

peserta didik dan menjadi acuan dalam

untuk

memenuhi

kebutuhan

manusia melalui pemecahan masalah-

pengembangan

masalah yang dapat diidentifikasikan.

satuan pendidikan. Pencapaian SK dan

Penerapan IPA perlu dilakukan secara

KD didasarkan pada

bijaksana

peserta

untuk

menjaga

dan

didik

kurikulum

untuk

setiap

pemberdayaan membangun

memelihara kelestarian lingkungan. Di

kemampuan,

tingkat

pengetahuan sendiri yang difasilitasi

SMP/MTs

diharapkan

ada

penekanan pembelajaran Salingtemas (Sains, lingkungan, teknologi, masyarakat) diarahkan

secara pada

terpadu

pengalaman

bekerja

di

ilmiah,

dan

oleh guru.

dan

Bahan kajian IPA untuk SMP/MTs

yang

merupakan kelanjutan bahan kajian IPA

belajar

SD/MI meliputi aspek-aspek sebagai

untuk merancang dan membuat suatu

berikut.

karya melalui penerapan konsep IPA dan kompetensi bijaksana.

bekerja

ilmiah

secara

1. Makhluk

Hidup

dan

Proses

Kehidupan Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 96

2. Materi dan Sifatnya

ilmiah dan erat kaitannya dengan proses

3. Energi dan Perubahannya

inkuiri/penemuan/penyelidikan sehingga si pelaku

4. Bumi dan Alam Semesta

inkuiri

dapat

membangun

pengetahuan mereka dari hasil kegiatan yang mereka kerjakan. Intinya pembelajaran

2. Pembahasan

IPA untuk SMP lebih ditekankan pada

2.1 Bagaimana mengkonduksikan IPA

aktivitas siswa yang bersifat laboratory work

Metode ilmiah merupakan cara ilmiah yang dilakukan oleh ilmuwan (scientist) pada tiap aktivitasnya yang juga dikenal laboratory work. Metode ilmiah juga merupakan dasar pembelajaran IPA terpadu yang mampu membawa siswa belajar mengenal alam seperti

ilmuwan.

Gampangnya

metode

ilmiah adalah alat/cara yang digunakan ilmuan yang jika alat itu dipakai dalam pembelajaran IPA terpadu maka siswa pun diharapkan

mampu

penegtahuan Menurut

yang

piaget

baru ,

menemukan bagi

kondisi

mereka. psikologi

perkembangan mental siswa SMP berada pada

kongkrit

operasional

menuju

formal/abstrak konsep sehingga akan sangat baik jika pembelajaran IPA terpadu di SMP lebih menekankan pada Hands On dan Minds On, dengan artian Pembelajaran IPA terpadu mengaktifkan kegiatan pada siswa layaknya kegiatan yang dilakukan oleh ilmuwan dalam melakukan dan menemukan pengetahuan yang baru bagi mereka. Apa dan bagaimana kegiatan yang dilakukan

dengan menggunakan inqury dan metode ilmiah.

Terpadu berarti mengaktifkan

kognitif, afektif, dan psikomotor siswa sehingga otak kanan dan otak kiri dapat digunakan secara seimbang melalui aktivitas pembelajaran IPA terpadu. Ada banyak model teknologi pembelajaran yakni direct learning, cooperative learning, problem based learning , project based learning yang kesemuanya dapat di dasarkan pada proses inkuiry dan kegiatan menerapkan metode ilmiah. Ketrempilan proses sains merupakan salah

satu

aplikasi

yang

dapat

dikonduksikan pada tiap-tiap pembelajaran IPA terpadu. Misalnya penggunaan direct instruction

yang

sering

diinferiorkan

bertentangan dengan pembelajaran IPA terpadu,sedang model lain masih dapat diaplikasikan. Guru menggunakan Direct instruction, apakah guru menjelaskan pada siswa dan berada di depan panggung kelas hingga usai pembelajaran?tidak, guru dapat menggunakan metode demonstrasi, real object di gunakan dan dimulai dengan suatu

oleh ilmuwan di dasarkan pada metode Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 97

hal yang menggelitik siswa untuk mau

ya, dengan suatu tema yang merupakan

berpikir dengan artian hal tersebut memiliki

core/inti/ pusatnya yang dapat digunakan

misteri yang dapat dijawab setelah aktivitas

untuk membelajarkan IPA secara terpadu

pembelajaran IPA terpadu dan akan lebih

dan tidak terpisah-pisah atau terkotak-kotak

baik

yang

antara cabang keilmuan IPA sehingga

mengerjakan/menemukan jawaban misteri

pemahaman siswa lebih menyeluruh dan

tersebut dan dipandu oleh guru.

kontekstual terhadap kehidupannya yang

lagi

jika

siswa

berdampak pembentukan scientific attitude 2.2 Mengapa IPA terpadu?

pada siswa. Pembelajaran IPA lebih dekat

Pertanyaan mengapa IPA terpadu

dengan hal-hal sehari-hari karena bukankah

kadang muncul dalam benak kita, benarkah

IPA memang menguak misteri alam?diri

efektif dan efisien? Pernahkah ada yang

kita dan apa yang di luar diri kita?yang itu

melakukan

sangat

penelitian

tersebut?Kearah keterpaduannya

tentang

mana

hal

sebenarnya

untuk

dekat

dijauhkan.

dengan

kita?jadi

Pembelajaran

IPA

jangan terpadu

siswa

melalui berbagai model yakni model jaring

SMP?Jawabannya ternyata ada yang pernah

laba-laba, model connected, dan integrated.

melakukan penelitian tersebut dari P4TK

Ketiga model tersebut haruslah memiliki

IPA di Bandung salah satunya tentang

core(pusat) yang akan menjadi starting point

pengaruh

membelajarkan IPA terpadu yang berasal

pembelajaran

IPA

terpadu

terhadap pengembang literasi sains siswa

dari keseharian kita.

SMP oleh Yeni Hendriani yang hasilnya positif terhadap literasi sains jika diajarkan

2.3

dengan IPA terpadu dan positif terhadap

terpadu?

pengaplikasian

metode

ilmiah

melalui

Bagaimana

Pertanyan

mengembangkan

tersebut

adalah

IPA

suatu

ktrampilan proses sains. Penelitian tersebut

pertanyaan yang dapat dijawab dengan

menggunakan pembelajaran IPA terpadu

melihat kurikulum kita, fokusnya kurikulum

model tematik/connected dengan tema rokok

untuk siswa SMP. Pengembangan IPA

dan kesehatan, Transformasi energy dan

terpadu untuk SMP tentu harus melihat

tumbuhan hijau, wujud zat serta perubahan

standar kompetensi lulusan siswa SMP,

kimia dan fisika. Lalu seperti itukah

tidak

keterpaduan IPA untuk SMP?jawabannya

Pembelajaran IPA terpadu diluar Standar

boleh

kita

mengembangkan


Kompetensi Lulusan SMP. Gamblangnya,

Pengembangan ide menuju konsep IPA

materi IPA di SMP tidak sama dengan

Terpadu

materi IPA di SMA atau di Perguruan Tinggi. Mungkin secara umum sama, tapi

IDE

tingkat kedalaman materi berbeda karena Core

pendidikan kita menganut system spiral

Integrated Science

sehingga hal ini sangat perlu diperhatikan. Dari

Kompetensi

Dasar

dan

SKL Ide dasar tentang pembelajaran IPA

menuju keterpaduan -

Pelajari Standar kompetensi Lulusan

terpadu akan membantu kita menguak dan

SMP

mengembangkan pembelajaran IPA terpadu

secara

keseluruhan

(kelas

melalui implementasinya menjadi core/inti

VII,VIII,IX) -

-

dan

keterpaduan. Core atau inti keterpaduan

kesinambungan antar SK-KD yang

sendiri maksudnya dimana kompetensi-

saling terkait

kompetensi

Pemilihan

kecocokan

dasar

itu

bertemu

dan

science

membentuk suatu inti untuk sebuah tema

terkait atau tema keseharian. (lebih

IPA Terpadu.Semakin banyaknya ide-ide

dekat atau lebih umum dengan

tersebut akan menggerakkan banyaknya core

siswa/kontek keadaan lebih baik,

dan IPA Terpadu akan semakin kaya dengan

misalnya orang gunungkidul kaitkan

tema yang kontekstual dan sesuai dengan

tema/isu science di Gunung Kidul)

keadaan sekolah dan wilayah. Dengan

,proyeksikan

banyaknya

Penyesuaian dengan isu

media

pembelajaran

core/inti

IPA

akan

yang akan digunakan.

menggerakkan

-

Penyusunan core/inti keterpaduan

pembelajaran

-

Pengembangan inti/core pada materi

mungkin saja sekolah A dapat memilih core

-

Penyusunan SSP (subject specific

1,3,4

paling

sesuai

dan

pedagogy)

kontekstual(bermakna)

dengan

kondisi

-

Penyusunan RPP ipa terpadu

sekolah dan wilayah dari sekian macam core

-

Pelaksanaan pembelajaran

IPA yang telah terdokumentasi.Hal ini akan

yang

banyaknya

jenis

Terpadu

sehingga

IPA

berdampak bahwa IPA memang sangat dekat

dengan

kita.

Lalu

bagaimana


menemukan Ide untuk mengembangkan hal

litosfer bumi karena panas dari matahari

tersebut?

melalui atmosfir dan sampai ke litosfer

Penemuan

ide

berasal

dari

kreativitas kita, suatu penemuan salah satunya berasal dari kesiapan yakni kesiapan kompetensi seorang guru/pengembang IPA Terpadu

terhadap

keilmuannya

juga

bumi. Pengembangan core dapat dilakukan sebagai berikut : 1. Core antar KD dalam semester yang

pengembangan keilmuannya. Munculnya ide juga berasal dari masalah tertentu atau hal-

sama 2. Core antar KD dalam semester yang

hal yang menggelitik otak, contohnya global warming, Hujan Asam, Bioetanol Sampah,

berbeda 3. Core antar KD dalam semester

Arus dan Tranformasi Energi, Dll.

berbeda dan kelas berbeda Untuk core antar KD dalam semester

KD 1

yang sama bukan menjadi masalah saat ini,

Core

KD 3

namun jika semester berbeda bahkan di

KD 2

tingkatan kelas yang berbeda maka banyak hal dapat dilakukan. Fungsi musyawarah

KD 4

Core

berfungsi

guru IPA disekolah dan MGMP adalah sebagai

muara

untuk

menyelesaikan

permasalan

bertemunya tiap KD, bisa jadi materi

ini.Pembelajannya

tersebut hanya sebagian yang terdapat pada

gradually di kelas 1,2,3 sesuai dengan

core padahal KD tersebut mengharapkan

KDnya atau dapat pula dalam 1 tema

transfer panas secara keseluruhan, misalnya

langsung diajarkan secara keseluruhan tidak

dengan core efek rumah kaca terdapat materi

memandang tingkatan kelas dengan system

fotosintesis, lapisan bumi, dan transfer panas

evaluasi

secara radiasi. Maka pada pembelajaran IPA

membuat tema IPA per tahun apa saja tema

transfer panas dengan core efek rumah kaca

tersebut sehingga seluruh siswa mulai kelas

juga diajarkan konduksi dan konveksi. Lebih

VII,VIII,IX dan pembelajarannya mengacu

baik lagi diajarkan dengan Laboratory work.

pada

Pembelajaran untuk 1x pertemuan pun

dilakukan

memungkinkan

Terpadu yang lebih bermakna, kontekstual,

membelajarkan

materi

transfer panas dan lapisan atmosfer dan

dapat

independent.

tema

Sekolah

tersebut.Banyak untuk

dilakukan

dapat

hal

dapat

membelajarkan

IPA

dan dekat dengan siswa.


Area Bagaimana dengan system evaluasi? Evaluasi

dapat

dilakukan

Pengembangan

diharapkan

menjadi area dimana pengembangan dan

dengan

implikasi pembelajaran science pada siswa

mengevaluasi tiap kompetensi dasar dan

terwujud. Area pengembangan untuk guru

evaluasi untuk tema/core secara umum.

yakni mengembangkan IPA Terpadu yang

Melihat keadaan kurikulum dan pelaksanaan

lebih kontekstual hingga siap di ajarkan dan

pembelajaran IPA di SMP saat ini dengan

terlaksana pembelajaran dengan pembelajan

system evaluasi MKKS per kabupaten, maka

Ilmiah, what scientist to do. Pengembangn

core/ tema IPA dapat dikembangkan sesuai

core/ pusat keterpaduan diharapkan dari

dengan kondisi wilayahnya melalui MGMP

analisis kompetensi dasar sesuai dengan

guru IPA kelas 1,2,3 dilanjutkan pada

kurikulum, dihubungkan atau diiriskan pada

pembahasan evaluasi melalui musyawarah

isu/tema terkait yang lebih dekat dengan

MKKS. Sejatinya jika tak ada system

siswa(kontekstual) namun tidak menutup

evaluasi MKKS , core/Tema IPA dapat

kemungkinan

dikembangkan

memberikan

sesuai

capabilitas

dan

issu/tema ide

atu

tersebut

pengaruh

hingga

kemampuan masing-masing sekolah karena

dikembangkannya core ipa terpadu. Ada

evaluasi dilakukan oleh masing-masing

bagian

sekolah. Sehingga akan tercipta persaingan

dilakukan oleh guru dan siswa yakni area

kompetensi secara tidak langsung.

proses pembelajaran (what scientist to do).

Intergation of science

Guru

area

IPA

dimana

pengembangannya

mendorong

siswa

untuk

melakukan dan mempelajari IPA dengan Core/starting Point

ketrampilan proses sains, problem solving, metode ilmiah, dan hal-hal lain yang

Psikology

Pembelajaran IPA

Science Process Skill

dilakukan

siswa

menginternalisasi

kemampuan-kemanpuan tersebut sehingga mampu mengembangkannya bahkan

3.Kesimpulan

dalam

menemukan pengetahuan/hasil penelitian, sedang

Applied Science

ilmuwan/peneliti

sebagai

Internalisasi

independent

tersebut

akan

lebih jauh developer. membangun

karakteristik sains (curiousity and critism) Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 101

terhadap sehingga

alam

dalam

pembelajarannya

mengaplikasikan

cara/pembelajaran

tersebut.

memberikan

kontribusi

pada

social-

cara-

masyarakat baik itu melalui inovasi, invensi,

Implikasinya

aplikasi bahkan munculnya pengembangan

berdampak pada kehidupan bermasyarakat.

new science product dari siswa.

Pengembangan selanjutnya adalah siswa

Basic Competence

Area Pengembangan Guru

Core of integrated science

Issue and theme

Subject specific pedagogy and lesson plan

Scientific methode Integrated Teaching-learning of Science Science Process Skills What is scientist do (teaching-learning process Area Pengembangan Siswa

Scientific Attitude,scienctific Ability, natural science competency

Inquiry and konstructivism

Problem solving

Knowledge,Curiosity and internalizing

Self Development and applicate science independent Area Pengembangan Sosial masyarakat

Inovation, invention, Scientific Product

Capital, Simple Social and natural Problem

Social Impact ,tecnology Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 102

b. Apakah dalam IPA terpadu pelajaran

Daftar Pustaka Arends, Richard I . 2008. Learning To Teach Edisi Ketujuh Buku Satu Edisi Bahasa Indonesia. Yogyakarta : Pustaka Pelajar Arends, Richard I . 2008. Learning To Teach Edisi Ketujuh Buku Dua Edisi Bahasa Indonesia. Yogyakarta : Pustaka Pelajar.

Kimia berdiri sendiri atau masuk ke dalam bagian Fisika? J: M. Noviansyah, UNY a. Ya, jika kita melihat SKL (Standar Kompetensi

Lulusan)

kita

tahu

dalam 3 tahun pembelajaran IPA sudah ada IPA fisika, Kimia, Biologi

Dirjend Dikdasmen. 2005. Meteri Pelatihan Terintegrasi Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta : Kegiatan Pengembangan Sistem dan Pengendalian Program SLTP Jakarta

yang sudah tersusun. Guru dapat mengembangkan susunan tersebut pada

core

atau

tema

untuk

pembelajaran IPA terpadu yang lebih Trownbridge, Leslie W,dkk. 1990. Becoming Secondary School Science Teacher Fifth Edition . Ohio : Merill Publishing Company

sehingga

lebih

bermakna dan bermanfaat. b.

Pada

SKL

kita

tidak

melihat

Biologi, Fisika atau Kimia, tetapi

Tanya Jawab

cenderung ke semua materi terdapat

T: Sabar, UAD a. Apakah

konstektual,

IPA

terstandarisasi

terpadu oleh

sudah

Pendidikan

Nasional atau pemerintah? Karena masing-masing daerah SKKD ipa terpadu itu berbeda-beda.

di IPA. Jadi materi Kimia, Biologi dan Fisika tidak lagi di kotakkotakan karena dibelajarkan secara terpadu. Antara Kompetensi dasar dari Kimia, Biologi dan Fisika tidak berdiri

sendiri

tetapi

saling

berhubungan.


Pengenalan Konsep Dan Peran FNS Dalam Riset Geomagnet John Maspupu Pussainsa LAPAN, Jl. Dr. Djundjunan No. 133 Bandung 40173, Tlp. 0226012602 Pes. 106. Fax. 0226014998 E-mail: [email protected]

Abstrak Makalah ini memperkenalkan suatu konsep baru, yang merupakan kombinasi kuat spektrum (power spectra) dan momen beda orde dua (the difference moments of the 2nd order) dari data deret waktu sinyal ULF(Ultra-Low Frequency). Konsep ini lebih dikenal dengan sebutan FNS (flicker noise spectroscopy) dan digunakan untuk mendeteksi ciri awal (precursor) perilaku suatu peristiwa yang bersifat temporer nonlinier seperti pada badai geomagnet, ataupun gempa bumi. Pendekatan FNS ini biasanya menggunakan data deret waktu sinyal ULF untuk mendapatkan informasi yang terkandung dalam sinyal-sinyal keos (chaotic signals) berdasarkan analisis iregularitas. Dengan demikian tujuan pembahasan makalah ini adalah untuk memperkenalkan konsep FNS serta perannya dalam riset geomagnet. Hasil pembahasan ini merupakan awal dari pembentukan suatu metode komputasi yang dapat diterapkan pada data sinyal ULF untuk mendeteksi terjadinya badai geomagnet ataupun gempa bumi.

Kata kunci : Konsep FNS, Riset geomagnet. 1. Pendahuluan Sinyal ULF (Ultra-Low Frequency) geomagnet ini mempunyai frekuensi rendah yaitu kurang dari satu Hertz (< 1Hz). Emisi sinyal ULF ini terjadi dalam selang frekuensi antara 0,01 Hz sampai dengan 0,1 Hz. Selain itu, gelombang ULF juga berasal dari hasil interaksi antara medan magnet antar-planet dengan magnetosfer bumi, serta bersumber dari dinamika magnetosfer bumi (lihat [3]). Riset geomagnet ini merupakan penelitian aktivitas magnet lokal. Khusus untuk penelitian aktivitas magnet lokal, fokus risetnya pada aktivitas yang bersumber dari internal bumi yaitu, gempa bumi (earthquake). Aktivitas ini biasanya dikenal dengan sebutan aktivitas geomagnet yang juga dapat mengekstraksi gelombanggelombang seismo-elektromagnet. Sedangkan konsep FNS ( flicker noise spectroscopy method) adalah suatu pendekatan baru yang merupakan kombinasi dari kuat spektrum (power spectra) dan momen beda orde dua (the difference moments of

the 2nd order). Pendekatan FNS ini telah digunakan dalam penelitian prediksi gempa bumi (lihat [1]). Juga digunakan sebagai alat analisis fluktuasi dalam sistem fisis seperti yang telah dikemukakan dalam referensi [5] . Selain itu metode FNS inipun dapat digunakan untuk menganalisa perilaku keos pada data deret waktu suatu variabel dinamis maupun keos dalam sistem-sistem dinamis yang terterkait dengan derau sinyal (signal noise) (lihat [6] dan [4]). Dari beberapa informasi tentang aplikasi metode ini, timbul pemikiran untuk memperkenalkan konsep FNS tersebut serta perannya dalam riset geomagnet. Dengan demikian tujuan pembahasan makalah ini adalah menunjukkan atau memastikan peran konsep ini di dalam program riset geomagnet. Namun yang menjadi masalah adalah bagaimana caranya memastikan peran konsep tersebut dalam penelitian ini? Hasil pembahasan makalah ini merupakan kontribusi ilmiah yang signifikan untuk perkembangan penelitian geomagnet di


kemudian hari dalam maupun internasional.

taraf

nasional

2. Pengenalan formulasi FNS Menurut analisis spektral fungsi otokorelasi  ( ) didefinisikan sebagai rata-rata dari hasil kali suatu proses acak V (t ) dan V (t   ) pada saat yang berbeda yaitu t dan (t + τ) dalam selang waktu T. Sehingga secara matematis dapat ditulis, T /2 1  ( )  V (t )V (t   )dt dan bila τ = 0 T T/ 2 maka  (0) 

T /2

1 2 V (t )dt . T T/ 2

Sedangkan ( p ) ( ) , dikenal dengan sebutan momen orde p yang didefinisikan sebagai rata-rata selsih suatu proses acak p [V (t )  V (t   )] . Secara matematis ditulis sbagai berikut, T /2 1 p ( p) [V (t )  V (t   )] dt .  ( )   T T / 2 Dengan demikian jika p =2 maka jelas T /2 1 2 ( 2) [V (t )  V (t   )] dt atau  ( )   T T / 2

 ( )  2[ (0)   ( )]. Ini berarti ( 2) ( ) bergantung pada  ( ) . Kemudian menurut teorema WienerKhintchine enersi fungsi densitas spektral (power spectrum) yang dinotasikan dengan S ( f ) ini , dapat didefinisikan sebagai trans formasi Fourier dari fungsi otokorelasi  ( ) . Secara matematis ditulis sebagai berikut, S ( f ) = F [ ( ) ] atau  ( ) = F-1[ S ( f ) ] . Jadi dengan mengsubti tusikan  ( ) = F-1[ S ( f ) ] ke dalam relasi ( 2)  ( ) di atas, akan diperoleh formulasi ( 2)

1 F [ ( 2 ) ( )] . 2 Inilah yang dikenal dengan sebutan formulasi FNS ( flicker noise spectroscopy ), dalam hal ini S ( f ) bergantung pada ( 2)  ( ) .

matematis S ( f )  F [ (0)] 

3. Metodologi Untuk menunjukkan atau memastikan peran konsep FNS ini di dalam program riset geomagnet, perlu dilakukan langkahlangkah atau prosedur sebagai berikut: i) Survei internet atau perpustakaan di lembaga penelitian yang terkait dengan riset geomagnet dan geofisika, misalnya : LAPAN Bandung atau LAPAN Jakarta dan BMKG. ii) Inventarisasi makalah-makalah yang terkait dengan geomagnet –geofisika dan FNS dari para peneliti di luar negeri maupun di dalam negeri. iii) Mencermati keterkaitan atau penggunaan konsep FNS yang terdapat di dalam pembahasan makalah-makalah tersebut. iv) Daftarkan konsep-konsep FNS yang digunakan pada metodologi maupun dalam hasilpembahasan makalahmakalah tersebut ( lihat [1], [2], [3] dan [4] , [5], [6] ). v) Daftarkan bidang penelitian disertai fokus kegiatan penelitian yang terkait dengan butir iv). 4. Hasil dan Pembahasan Setelah melakukan survei internet atau perpustakaan diperoleh daftar judul-judul makalah yang terkait dengan program riset geomagnet dan geofisika dari beberapa peneliti dalam negeri maupun luar negeri. Hasil survei ini dicantumkan dalam tabel berikut yaitu tabel 3.1 dan tabel 3.2.


Tabel 3.1.Judul makalah yang terkait dengan program riset geomagnet dari peneliti dalam negeri. Nama peneliti dari Judul makalah terkait program riset dalam negeri. geomagnet. Jenis dan tahun publikasi 1. Estimasi eksponen spektral dan Maspupu , J.

kemunculan derau kedip (flicker noise) pada sinyal ULF geomagnet.

Prosiding SNASMAT, 2009.

Tabel 3.2. Judul makalah yang terkait dengan program riset geomagnet dari peneliti luar negeri. Nama peneliti dari Judul makalah terkait program riset luar negeri. geomagnet. Jenis dan tahun publikasi

Descherevsky, A.V. et.al.

1. Flicker noise spectroscopy in earthquake prediction research.

Journal NHESS, 2003.

Hayakawa, M. and Timashev, S.F

1. An attempt to find precursors in the ULF geomagnetic data by means of FNS.

Journal Nonlinear Processes in Geophysics, 2006.

Timashev, S.F.

1. Flicker noise spectroscopy in analysis of chaotic fluxes in distributed dynamical dissipative system.

Russ. Journal of Physical Chem., 2001.

Timashev, S.F.

1. Flicker noise spectroscopy as a tool for analysis of fluctuations in physical systems, in : Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations.

Proc. ICNF, 2001.

Timashev, S.F., and Vstovsky, G.

1. Flicker noise spectroscopy in analysis of chaotic time series of dynamical variables and signal noise relation.

Russ. Journal of Electro Chem., 2003.

Timashev, S.F.

1.Analysis of discrete signals with stochastic components using FNS.

Review of FNS in electrochem. FNL, 2007.

Ryabinin, et.al.

1. Identification of earthquake precursors in the hydrogeochem. Manuscript prepared for and geoacoustic data for the Kam- NHESS, 2011. chatka Peninsula by FNS. Dengan menerapkan prosedur atau akan diperoleh hasil-hasil seperti yang langkah-langkah metodologi yang tercandituangkan dalam tabel berikut di bawah tum pada butir iii) s/d butir v) , maka ini.


Tabel 3.3. Kaitan beberapa bagian konsep FNS dengan bidang dan fokus kegiatan program riset geomagnet. maupun riset geofisika. No. Konsep FNS yang terkait Bidang riset Fokus kegiatan riset 1. 2. 3. 4. 5.

Eksponen spektral. Prekursor gempa bumi. Data ULF geomagnet. Metode analisis. Metode analisis.

Geomagnet. Geomagfisik. Geomagnet Geomagnet Geomagfisik.

5. Simpulan Pada akhir uraian makalah ini dapat dikemukakan beberapa kesimpulan yang perlu diperhatikan : i). Untuk memahami pengertian tentang FNS harus dikuasai konsep matematika yang terlibat dengan baik dan benar, begitu juga dasar-dasar pengetahuan pada masalah geomagnet maupun fisika komputasi yang terkait. ii). Penelitian geomagnet tanpa penguasaan konsep FNS tidak akan berkembang. Hal ini dikarenakan konsep FNS diperlukan untuk mendeteksi badai geomagnet. Selain itu juga untuk menentukan prekursor gempa bumi. Dari kesimpulan butir i) dan butir ii) jelas terlihat bahwa konsep FNS mempunyai peranan penting pada pengembangan riset terapan, khususnya dalam penelitian geomagnet maupun gempa bumi. Selanjutnya untuk mengantisipasi kesimpulan yang telah dikemukakan di atas, perlu disarankan beberapa hal berikut : i). Inventarisasi jumlah peneliti ilmiah di bidang matematika terapan , geomagnet dan fisika komputasi pada lembagalembaga pemerintah yang terkait dengan penelitian geomagnet maupun geofisika di Indonesia. ii).Bentuk kelompok kerja bidang keahlian fisika terapan di setiap kegiatan penelitian geomagnet maupun geofisika.

Deteksi badai geomagnet. Prediksi gempa bumi. Prekursor sinyal ULF. Analisis derau sinyal ULF. Identifikasi prekursor gempa bumi.

iii). Pembentukan kelompok kerja tersebut diharapkan seselektif mungkin dan merupakan koordinasi gabungan dari peneliti ilmiah pada lembaga pemerintah yang terkait. iv). Harus ada usaha pembinaan kesadaran akan kebutuhan konsep-konsep fisika dan matematika realistik dikalangan peneliti ilmiah yang terkait dengan fokus penelitian tersebut. v). Harus ada usaha peningkatan kemampuan fisika ,matematika bagi anggota muda peneliti disetiap kegiatan penelitian geomagnet maupun geofisika. vi). Selain itu harus terbuka kesempatan bagi peneliti ilmiah untuk mengikuti pendidikan lanjutan di luar negeri, serta melakukan penelitian lanjutan di berbagai lembaga terkemuka dalam bidang IPTEK. Saran-saran pada butir i) s/d butir iv) sangat mempengaruhi kualitas kegiatan penelitian jangka pendek untuk mencapai keberhasilan IPTEK. Saran pada butir v) tujuannya lebih mengarah pada kualitas kegiatan penelitian jangka panjang demi memantapkan dan mempertahankan keberhasilan IPTEK. Sedangkan saran pada butir vi) lebih mengarah pada kualitas kegiatan IPTEK secara keseluruhan di Indonesia dalam jangka pendek maupun jangka panjang.


Daftar Pustaka [1] Descherevsky, A.V. et.al., (2003). Flicker –noise spectroscopy in earthquake prediction research, Journal Natural Hazards and Earth System Sciences, pp. 159 – 164. [2] Hayakawa, M. and Timashev, S.F., (2006). An attempt to find precursors in the ULF geomagnetic data by means of flicker noise spectroscopy, Journal Nonlinear Processes in Geophysics, pp. 255 -263. [3] Maspupu, J., (2009). Estimasi eksponen spektral dan kemunculan derau kedip (flicker noise) pada sinyal ULF geomagnet, Prosiding Seminar Nasional Matematika dan Pendidikan Matematika UNY,Yogyakarta, hal. 993-999.

Tanya Jawab T: Nurhayatih, UAD a. Apa pengertian FNS? b. Apakah ikan lele memiliki system FNS sensorik? ( dasar: karena lele gelisah menandakan akan terjadinya gempa d Jepang) J: John Maspupu, LAPAN a. FNS ( Flicker Noise Spectroscopy) yaitu suatu metode yang merupakan kombinasi dari kuat spectrum (Power Spectrum) dan Momen beda Orde Dua. Pengenalan formulasinya dapat dilihat pada makalah tersebut (butir 2). b. Mungkin saja ikan lele memiliki sensor yang dapat mendeteksi sinyal-sinyal gempa bumi.

T: Bella Nurfadilah, UAD [4] Timashev, S.F., (2001a). Flicker noise spectroscopy in analysis of chaotic fluxes in distributed dynamical dissipative system, Russian Journal of PhysicalChemistry,75, pp. 1742 – 1749.

Apakah sistem itu sudah digunakan di Indonesia untuk mendeteksi gempa? J: John Maspupu, LAPAN Belum digunakan, tetapi ada keinginan

[5] Timashev, S.F., (2001b). Flicker noise spectroscopy as a tool for analysis of fluctuations in physical systems, in : Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations – Proc. ICNF 2001, (Ed) Bosman, G., World Scientific , New Jersey London, pp. 775 – 778.

untuk mengaplikasikannya dalam riset precursor gempa bumi. Dan ini dapat dilihat pada 6 butir saran di makalah tersebut.

[6] Timashev, S.F., and Vstovsky, G. V., (2003). Flicker noise spectroscopy in analysis of chaotic time series of dynamical variables and a problem of signal noise relation, Russian Journal of Electrochemistry, 39 , pp. 149 – 162.


Study of Flaring Activity Based on Sunspot Sketch Data Bachtiar Anwar Division of Solar Physics and Space Environment National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN) Jl. DR. Djundjunan 133, Bandung 40173 E-mail: [email protected]

Abstract Watukosek Solar Observing Station, LAPAN, Pasuruan, has observed sunspot using sketch method since 1987. One sunspot sketch is constructed in daily basis to follow the evolution of sunspot. The number of sunspot in sunspot group, position, as well as size in longitude and latitude are recorded both for North and South solar hemisphere. Furthermore, a relative sunspot number (R) is calculated using Wölf formula: R = k (log + f); where g is number of group, f is total number of sunspot and k is correction factor. R is generally used to evaluate solar activity. In fact, based on observation data, a large R is not always related to a high solar activity. In other hand, a relatively small R may produce a large flare of X-ray class such as M or X (high activity). Instead of using directly R to study the flaring activity in sunspot groups, average number of spots in sunspot group (f/g) is calculated. A large value of average number of spots means high complexity in magnetic configuration. Thus, this condition is expected to produce a relatively high flaring activity. By analyzing sunspot and GOES data in 1993, it is concluded that high flaring activity was occurred before or after the peak of f/g. This observational evident can be explained by the emergence of magnetic flux (before the peak) and annihilation of magnetic flux (after the peak).

Key words: sunspot evolution, magnetic flux emergence, magnetic annihilation, solar flares, sunspot activity

understanding on the physical process of

1. Introduction Sunspot is an intersection of magnetic

magnetic energy release in the Sun [5] .

flux tube with the photosphere to form a

Sunspot has been observed since more

dark pattern as the temperature of sunspot

than 400 years ago using sketch method.

lower than the surrounding photosphere

[1]

.

The sunspot sketch data from all over the

The magnetic flux tubes are believed to be

world are collected to form an international

formed at the convective layer of the Sun

sunspot number. The observatory where

by a dynamo process. Magnetic field is the

sunspot observations are conducted also

source of solar explosive events such as

constructs relative sunspot number using a

flares, coronal mass ejections (CMEs),

simple formula invented firstly by Wölf: R

prominence eruption that may disturb the

= k (10g + f); where g is number of group

space environment around the Earth

[2,6]

.

and f is total number of sunspot and k is

Thus, studying the behavior of sunspot

correction factor. The relative sunspot

group

number, R, is usually used to analyze a

will

provide

a

significant

solar activity in daily basis. In this paper, Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 109

we propose a new method to study solar

longitude and latitude, as well as Zürich

activity or flaring activity. Instead of using

class of sunspot group. Relative sunspot

R directly, the level of solar activity is

number (R) is computed based on Wölf

obtained

of

formula: R = k (10g + f), with k=0.62 for

sunspot in solar disk combined with flare

Watukosek Solar Observing Station for

data

North and South solar hemisphere. An

from

from

averaging

GOES

number

(Geostationary

Operational

Environmental

Satellite)

example of R for January 1993 is given in

observations

compiled

National

Table 1.

by

Oceanic and Atmospheric Administration

The sunspot data are used to

monitor the solar activity.

(NOAA). It is expected that this work will support an effort to establish space weather forecast in LAPAN [3,4,7] . Section 2 provides explanation on sunspot sketch data taken at Watukosek Solar Observing Station, LAPAN, and solar X-ray flux from GOES satellite. The methods and data analysis are given in section 3, while section 4 describes the results and discussions. Finally, section 5 gives conclusion of the work.

2. Observation data Sunspot sketch data used in this work were obtained from Watukosek Solar Observing Station, LAPAN, Pasuruan, East Java. The sunspot data are constructed by means of sketch method in daily basis. As soon as observation is completed, further analyses are conducted such as measurement of position of sunspot group, number of spots in sunspot group, width in Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 110

Table 1. Relative sunspot number derived from sunspot sketch taken at Watukosek Solar Observing Station, LAPAN.

case study is performed for flaring activity The sunspot group may eventually produce an explosion, namely solar flare.

that occurred in January – April 1993. 3. Methods and data analysis

The event is monitored continuously by X-

In order to conduct analysis of flaring

ray flux instrument aboard GOES satellite

activity based on sunspot sketch and GOES

in geostationary orbit. The flare events are

data, the following steps have been done:

recorded

National

1. Perform compilation of sunspot sketch

Oceanic and Atmospheric Administration

data from Watukosek Solar Observing

(NOAA), U.S.A. In this work, sunspot

Station, LAPAN, in 1993.

and

compiled

by

sketch and flare data are used to study flaring activity of the Sun in daily basis. A

2. Perform compilation of flare data based on GOES satellite observations.

Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 111

3. Construct database system on flare

of sunspot (f), number of group (g) and

occurrences using MySQL database

average of the number of sunspot (f/g)

engine so that query of flare data can

along with the occurrence of flares of M-

be performed efficiently.

class.

4. Develop a utility written in PHP script to insert flare data into data as well as to extract the occurrence of M-class flare from database. 5. Compute the relative sunspot number using Wölf formula R = k (10g + f), where f and g are derived from observation data and correction factor k is 0.62 for Watukosek Solar Observing Station. 6. Construct plot of R, f, g and f/g for each month data in 1993. 7. Write the occurrence number of Mclass flare in f/g plot, to find its relationship with the peak of f/g. Figure 1. Plot of the relative sunspot number

It should be noted that Interactive

(R), number of sunspot (f), number of sunspot

Data Language (IDL) was utilized in

group (g), and average number of sunspot (f/g),

analyzing sunspot sketch data. Some IDL

along with the occurrence M-class flares in

scripts were constructed to read the sunspot

January 1993.

data written in ASCII both for North and South hemisphere and then the data are plotted. By comparing with the occurrence of flares, the flaring activity can be

Comparing R and f/g, it is obvious that M-class flares were not occurred during high value of R. Instead, two flares were occurred on 2 and 31 January, where

deduced.

the relative sunspot numbers (R) in those days were not large. M-class flare that

4. Results and discussions In this section, we provide the results and discussions. Figure 1 shows variation of the relative sunspot number (R), number

occurred in 31 January is related to sunspot activity that occurred in the following month (February) as shown in Figure 2.


Figure 3. Plot of the relative sunspot number (R), number of sunspot (f), number of sunspot Figure 2. Plot of the relative sunspot number


(R), number of sunspot (f), number of sunspot



March 1993.


In March 1993, the flaring activity

February 1993.

remains high as the occurrences of M-class Figure 2 is the same plot but for

flares were in total 13. The peak of f/g was

February 1993. There were 17 M-class

occurred in 16-`8 March 1993. Again, the

flares in February 1993. This is an example

flares were released before or after the

of high flaring activity. The values of R

peak of f/g.

showed mostly greater than 100 up to 200 and the peak of f/g is prominence. High value in f/g means that the magnetic configuration of sunspot is very complex that leads to a condition of magnetic instability. It is obvious that M-class flares occurred before or after the peak of f/g.


large and thus the total magnetic energy of sunspot also increases. Magnetic flux is the source energy to be liberated as a flare due to instability in magnetic configuration. The emergence of magnetic flux also means the increase of number of sunspot. Thus, this condition gives larger possibility of magnetic flux tubes in sunspot to reconnect each other resulting in instability of magnetic system to explode as solar flares. Therefore, it can be understood that magnetic flux emergence prior the peak of f/g can trigger the occurrence of M-class flares. The occurrence of M-class flares after the peak of f/g can be explained as follows. Figure 4. Plot of the relative sunspot number (R), number of sunspot (f), number of sunspot group (g), and average of sunspot (f/g) along

The decrease of f/g after the peak indicates that some sunspot of opposite polarities

with the occurrence of flares of M-class in

collides or emerge each other, causing

April 1993.

annihilation of magnetic flux in the form of solar flare.

In April, the flaring activity decreased to three M-class flares even though the

5. Conclusions

relative sunspot number R was relatively

Analysis on flaring activity based on

high. This is support an evident that high

sunspot sketch data of Watukosek Solar

value in R does not always produce

Observing Station and flare data from

frequent large flares.

GOES satellite have been performed.

Sunspot evolves from a tiny magnetic

Based on the sunspot and flare data taken

feature at the photosphere and may develop

in January to April, 1993, it is concluded

to a complex magnetic configuration in

that the occurrence M-class flares was

several days by emergence of pairs of

before or after the peak of f/g. This

bipolar sunspots. Magnetic emergence

observation evident can be explained by

means that the area of sunspot becomes

the emergence of magnetic flux (before the peak) and annihilation of magnetic flux


(after the peak). Further study is required to analyze the occurrence of other X-ray

[4] Bothmer, V. and Daglis, I.A. “Space Weather, Physics and Effects”, Springer-Praxis Publishing, 2007.

class, such as C and X types, and compared with the time profile of f/g.

Acknowledgements The use of sunspot sketch and GOES flare data is acknowledged. Author would

[5] Setiahadi, B. Problems of Equilibria and Instabilities on Solar Coronal Magnetic Fields and Its Evolution Towards Energetic Energy Liberation: Effect to Interplanetary Space, Prosiding Seminar Nasional Matematika, FMIPA UNDIP, 2005, E1., p.1.

like to thank to observers at Watukosek Solar Observing Station, LAPAN, for their continuous observation. Their efforts are very crucial in providing a long-term sunspot data applicable to space weather and space early warning program in LAPAN.

References [1] Anwar, B. Extraction of Sunspot Groups from The SOHO Full-Disk Images to Study Sunspot Activity, Proc. National Seminar in Education of Physics, Ahmad Dahlan University, 9 Mei 2010, Yogyakarta.

[6] Setiahadi, B., Sakurai, T., Miyazaki, H., and Hiei, E. Research on Magnetohydrodynamic Transport Phenomena in Solar-Terrestrial Space at LAPAN Watukosek 2006, Prosiding Seminar Antariksa Nasional III, 2006, p. 17. [7] Singer, H.J., Heckman, G.R. and Hirman, J.W. Space Weather Forecasting: A Grand Challenge in “Space Weather”, Song, P., Singer, H.J. and Siscoe, G.L. (Eds), Geophysical monograph, 125, 2001, p.11. Tanya Jawab T: Zulkadri, UAD

[2] Anwar, B. Identifying the Source Region of Coronal Mass Ejection, Proc. National Seminar in Mathematics and Natural Sciences, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Satyawacana Christian University (UKSW), June 13, 2009, Salatiga.

a.

Bagaimana proses terjadinya sunspot pada matahari?

b. Bagaimana kita bisa mengetahui besarnya medan magnet matahari sedangkan kita tidak bisa mendekati matahari tersebut?

[3] Anwar, B. Monitoring the Sun for Space Weather, Proc. National Seminar in Education Mathematics (LSM XVII), 4 April 2009, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Yogyakarta State University.

J: Bachtiar Anwar, LAPAN a. Matahari

merupakan

bola

gas

plasma yang berputar pada poros. Rotasi matahari sekitar 27,3 hari. Akibat rotasi ini terjadilah arus didalam

Matahari

(lapisan


konvektif)

dan

menimbulkan

arus

tabung

ini medan

Juni

2014.

Badai-badai

besar

magnet. Karena adanya gaya apung

terjaadi 2-3 tahun setelah puncak

pada tabung medan magnet, maka

ini, yaitu tahun 2016-2017.

tabung medan magnet muncul ke

b.

puncak aktivitas akan terjadi pada

Badai

matahari

permukaan Matahari (fotosfer) dan

dampak

global

memunculkan bercak hitam yang

mengganggu system komunikasi

dinamakan sunspot.

dan system navigasi. Jika system

Para ahli fisika matahari telah

komunikasi terganggu maka system

merancang alat yang disebut solar

informasi

magnetograph, memetakan

yang

medan

b.

juga

mempunyai yang

dapat

terganggu.

dapat

magnet

di

permukaan matahari. Sunspot besar diketahui mempunyai kuat medan magnet disekitar 3000 gauss. Solar magnetograph dipermukaan

bisa bumi

dibangun atau

di

antariksa.

T: Bella Nurfadilah, UAD a. Apa pendapat bapak tentang fenomena badai matahari yang terjadi pada tahun 2012? b.

Apakah arahnya ke Benua Amerika? Dan juga kenapa badai matahari mampu merusak jaringan system informasi?

J: Bachtiar Anwar, LAPAN a.

Pada

awalnya

tahun

2012

dikaitkan puncak aktivitas matahari ke 24. Namun data sunspot dari stasiun

Watukosek

LAPAN,

peneliti John Maspupu menemukan Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 114


Study on Solar Force-Free Magnetic Configuration and Its Evolution Toward Solar Flare Bambang Setiahadi Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN) Watukosek, Gempol P.O. Box 04, Pasuruan 67155, East Java Fax: 0343 851 569. Tel: 0343 851 887 e-mail: [email protected]

Abstract In this paper a mathematical treatise to search a possibility of evolution in force free solar coronal magnetic topology that lead to solar surface eruptive processes and brings to observable solar flare. The treatise in the present paper examined in the approximation of a plane on solar surface using a very simple analytic approximation. It is found that no sudden changes can occur for configurations where all field lines connect to the solar surface but that sudden changes may be possible for a more complicated field topology. It might lead to a study of solar eruptive processes prior a lunch of solar energetic phenomena such as the flare.

Keywords: force free evolutions, magnetic stability, solar flare especially strong before solar flares, are

1. Introduction There is growing evidence that

inconsistent with a potential magnetic

force-free magnetic fields, which are not

field if no immediate reconnection

potential, play an important role in the

occurs.

solar corona. As for the Sun, the only

To explain the sudden release of

star of which we can resolve surface

magnetic energy which is supposed to

details reliably, there are observational

take place in solar flares it has been

indications that the low-lying magnetic

suggested that force-free magnetic fields

field sometimes deviates from the

may be driven to a point where they

potential field indicating the possibility

become unstable and a sudden transition

of a force-free field.

to a state of lower energy occurs.

H

fibril structure sometimes

cannot be fitted to potential field lines. Slowly ascending post-flare H

2. Basic method

loops

We consider the half space

seem to be inclined relative to the field

above a plane solar photosphere with

lines of a potential field at low heights

a straight polarity inversion line

but coincide with the potential field at

along

reater heights, which seem to be

through

which the

the

magnetic

photosphere

flux

changes


direction (Figure 1). The

following

coordinate

system will be used: x is in the solar

B B 0 (3) our Grad-Shafranov equation becomes 1 d A B( A) 2 0 (4) 2 dA

surface perpendicular to the polarity inversion line. y>0 denotes height above the solar surface. z: is in the solar

surface

along

the

polarity

inversion line. The basic assumption of this paper, that quantities do not change in the direction of the neutral line. That means we reach a two dimensional analysis for the force-free

Further treatments may lead to find a family of solution over A. One may decide a family of solution as express [4] A

m 1y 1 2 x2 y 1

(4)

The reader may check expression (4) full-fills the initial force-free magnetic field topology.

evolution. Let A is the potential function of the magnetic field topology under consideration, then they have to satisfy classically [2,5] A

We

B

consecutively

(1) lead

to

famous

equation Grad-Shafranov

[1,7]

relating

magnetic topology B with its potential function A, where magnetic topology B is evolve as a function of A. Or we focus on the functional form of A.

3. Results and Discussions Using

our

defined

magnetic

potential form in equation (4) we have

We assume everything evolve in A is decisive for the solar magnetic topology B. B

Figure 1: Schematic drawing for forcefree initial configuration lies on the solar photosphere and the structure induced up to solar coronal level.

confirmed the result obtained depends upon the value given by m. When 0<m 1 the magnetic field

A A . , Bz y x

The force-free condition needs

(2)

topology follows consistently potential force-free properties which can be interpreted that such evolved coronal


magnetic field is stable under any kind of changes. Other value m>1 changes the face of solar coronal force-free magnetic field going to other different topology that exhibit magnetic island formation in the solution. Many authors interpret the force-free magnetic topology jump to other evolution scenario. It might be related to liberating energy as solar flares [3,6]. To find out about the possibility of sudden changes in the magnetic field we

must

re-discuss

the

problem

prescribing perturbation such as the photospheric shear. Figure 2: Sequence of solution when 0<m 1 (from top to down m=0, 0.5, 1.0). The magnetic island formation as an agent of instability does not appear.


Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, 31, p. 100. [2] Jackson, J.D. (1975), Classical Electrodynamics, Wiley Eastern Ltd., New Delhi. [3] Khater, A.H. (1989), Astrophysics and Space Science, 162, p. 151. [4] Kemmer, N. (1976), Vector Analysis: A Physicist Guide to the Mathematics of Fields in Three Dimensions, Cambridge Univ. Press, London. [5] Lifschitz, A.E. (1987), Magnetohydrodynamics and Spectral Theory, Kluwer Academic Publ., London.

Figure 3: Sequence of solution when m>1 (m= 1.2, 1.5, 2.0) shows magnetic island formation and placed higher as m increasing. Conclusions

[6].Setiahadi, B. (2005), Problems of Equilibria and Instabilities on Solar Coronal Magnetic Fields and Its Evolution Towards Energetic Energy Liberation: Effect to Interplanetary Space, Prosidings Seminar Nasional Matematika, FMIPA UNDIP, Semarang E.1, p. 1.

In this paper we have studied two-dimensional force-free fields of solar coronal magnetic field topology in simple analytic method. If reliable vector measurements of solar magnetic fields become available it will be possible to check this prediction with observations. References [1]

[7].Shafranov, V.D. (1958), Magnetohydrodynamical Equilibrium Configuration, Sov. Phys., JETP, 6, p. 545. Tanya Jawab T: Lina Prastiwi, UAD Terjadinya gerhana matahari atau bulan dipengaruhi

Grad, H., Rubin, H. (1958), Hydromagnetic Equilibrium and Force-Free Fields,

oleh

apa?

Apakah

dipengaruhi oleh keadaan alam atau


periode

waktu

tertentu?

J: Bambang Setiahadi, LAPAN

tahun

hanya

daja

tempatnya

yang

berpindah - pindah

Gerhana matahari atau bulan mengikuti sifat orbit bumi dan bulan terhadap matahari, diatur oleh hokum gravitasi benda langit. Waktu gerhana terjadi


Study on The Solar Coronal Mass Ejection Driving Mechanisms Bambang Setiahadi Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN) Watukosek, Gempol P.O. Box 04, Pasuruan 67155, East Java Fax: 0343 851 569. Tel: 0343 851 887 e-mail: [email protected]

Abstract The solar coronal mass ejections are bright features can be observed in white-light by using whitelight solar telescope which utilizing occulting disk in front of telescope’s objective lens. This work is trying to study driving mechanisms that might work to result observable high corona white-light solar CME. The work is important to perform since acknowledged key ingredients in both the ejection and its progenitor is the magnetic field, although the precise nature of its role, particularly in the driving mechanism, remains unclear. We initiate by analyzing spatial data from where some already identified phenomena, such as the solar flare and eruptive prominence. Results are directing to implication that it might be a loss of equilibrium or instability in the global coronal magnetic fields topology and initiates the subsequent rapid nonlinear evolution that results in the ejection of mass.

Key words: white-light data, loss of equilibrium, coronal mass ejection transient phenomena involving large-scale

1. Introduction The solar Coronal mass ejections or CMEs are observed by coronagraphs as transient

changes

in

the

white-light

motion away from the sun. An appreciable data base has been accumulated

with

from

subsequent

solar corona. Distinguishing features of

coronagraph-polarimeter (C/P) on the Solar

CMEs are the appearance of new bright

Maximum

features in the coronagraph field of view

recorded approximately 70 CMEs over a

and temporal changes on time scales of

time period of a few months until it failed

minutes to hours [6].

in 1980, but it has been operational since

Mission

its repair in 1984.

instruments.

three

brightness of large-scale structures in the

The instruments measure photos-

orbiting

results

(SMM)

The

satellite

Up to present days

pheric light that has been Thomson

data is provided by the solar coronagraph

scattered by coronal electrons. So bright

onboard LASCO. The data best resulted

regions can be interpreted as containing

data since it is long duration and provide

excess mass. During the early analyses of

movies.

CMEs in the 1970's, they were defined as 2. Observation


In this paper, we will concentrate

It is difficult to determine the pre-

on those properties of CMEs determined

event state from data since this data set

from coronagraph and related observations

ordinarily requires that difference images

that appear to be most useful in identifying

be used to identify coronal structures.

the possible driving mechanism [6] .

Coronal streamers are generally

We will begin by using available

believed to lie over polarity inversion

data to develop what will be adopted as a

(neutral) lines in the line-of-sight magnetic

generic

initial

field on the solar surface. Prominences

atmosphere through which it propagates.

tend to form within the closed-field region

CMEs are observed to occur in a variety of

of streamers and also lie over the neutral

shapes, but those that have the appearance

line. Support for the overall picture

of a radially expanding loop will be

developed above is provided by the

emphasized. We determine that the loop-

observation that CMEs can frequently be

like CMEs had the following common

associated with eruptive prominences.

CME

and

a

typical

features, which we adopt as characteristics prior a launch of CME:

For the task, consider a compound digital data from the YOHKOH soft X-ray

First, the legs or sides of loop

data and the relevant LASCO wide angle

ejections are brighter and contain more

coronagraph data as supplied by Hiei and

material than the loop tops. Second, a

Ichimoto (2009) [1] .

density

depletion

forms

within

the

expanding bright loop. Third, once the loop legs

form,

they

display

very

little

latitudinal motion as the loop tops move radially outward. We

will

also

be

primarily

concerned with CMEs that appear to originate near the base of, and propagate outward through, pre-existing, well-formed helmet (coronal) streamers

[4]

. This was

the case for all of the loop-like CMEs from Skylab or from LASCO.

Figure 2.1: A superimpose data of YOHKOH soft X-ray and LASCO data as given by Hiei and Ichimoto (2009). Demonstrate observationally a CME followed by an eruptive prominence and flare.


the CME onset appears to coincide with a

3. Data analysis Individual

data

sets

for

one

particular type studied separately, of

weak precursor some tens of minutes prior to the impulsive flare.

activity (such as H , X-ray emission, etc.)

In addition to -establishing the time

will not provide a comprehensive view of a

sequence of events, the imaging capability

phenomenon as complex as one involving

of

a

eruptive

information on spatial structure. The flare

prominence, and a CME. It is only when

appears to occur at one of the footpoints of

several data sets for various forms of

the large magnetic arch that brightens in X-

activity, and thereby for various physical.

rays as the precursor.

flare

impulsive

phase,

the

X-ray

instrument

provides

conditions, are combined does a more complete

picture,

begin

to

emerge.

Unfortunately, the experimentalist seldom having multiple simultaneous data sets. for the same event at his disposal. When

such

information

is

available, however, the advantages are substantial. Some of the results derived from combined data sets relating to CME drivers are now reviewed. By combining data from the hard X-ray

imaging

spectrometer

Figure 3.1: The time sequence of progresses of the precursor of a CME, a launch of a CME, flare occurrence and prominence eruption from X-ray data analysis, suggest by Hiei and Hundhaussen (2006) [2] .

(HXIS)

instrument oh SMM with coronagraph data, it becomes possible to more clearly define the role of the flare impulsive phase

4. Results and discussions From the time sequence analysis, it might be a driving mechanism that lead to global instability in solar active regions.

in driving CMEs outward. A schematic of the results from this study is shown in Figure 3.1. The line labeled CME indicates the location of the bright leading edge. If this line is extended back to the surface with no acceleration,

The X-ray pre-cursor might be very initial sign an instability is working. In theoretical MHD terminology there might be the active region has just experiences and passes critical point of instability [3] .


There are two possibilities a MHD system evolving to new configuration. First, evolution through series that lead to new stable configuration without liberates

Figure 4.1: An active region potential to launch a coronal mass ejection and follows by prominence as pointed out by Hiei and Ichimoto (2009) [1] , and purposed by Setiahadi (2010) [6] .

energy. Second, evolution through series that lead the MHD system needs to release some access of energy and transfer it into surroundings. The second opinion has probably intimate

relation

with

the

driving

mechanism of the initiation of CMEs. A remaining attractive possibility is that a coronal field configuration may evolve into a highly stressed, non-potential state as a result of photospheric motion of the field line

Figure 4.2: a schematic diagram to conclude the situation of observable phenomena suggest by Hiei and Hundhaussen (2009) [2] .

foot-points. With continued photospheric motion the entire field configuration may

5. Conclusions

reach a state beyond which it either no

The source of energy for driving

longer has an equilibrium solution or begins

CMEs has been proposed in this text with

evolving much more rapidly.

that released by a filament as it rises, expands, and untwists. For this to be the case, one must then explain how the slower erupting prominence transfers energy to a more rapidly moving CME. In addition, not all CMEs appear to be associated with an observed erupting filament. It is certainly possible that the sheared filament field is always present even if the thermodynamics are not such as to produce the characteristic-filament Ha signature. The precise nature of the Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 123

role

of

the

prominence

surrounding cavity should

and

its

Apakah rumor badai matahari besar-

be better

besaran benar akan terjadi pada tahun

defined.

2012?

References

J: Bambang Setiahadi, LAPAN

[1]

Belum tentu, prediksi menunjukkan badai

Hiei, E., Ichimoto, K., Private communication, 2006, 2009.

besar terjadi setelah tahun 2012 yaitu

[2] Hiei, E., Hundhassen, A.J., Private communication, 2006, 2009.

sekitar Juni 2014.

[3] Setiahadi, B. Problems of Equilibria and Instabilities on Solar Coronal Magnetic Fields and Its Evolution Towards Energetic Energy Liberation: Effect to Interplanetary Space, Prosiding Seminar Nasional Matematika, FMIPA UNDIP, 2005, E1., p.1.

T: Laifa Rahmawati , UNY

[4] Setiahadi, B., Magnetohydrostatic and Magnetohydrodynamics Structure of Magnetic Arcade to Study the Solar Coronal Helmet Streamer, STIKOM, Surabaya, Seminar Nasional Matematika, 2007, p. IV-26.

Studi CME untuk mengetahui lebih jauh

Apakah manfaat study terhadap CME ini hasilnya akan sama dan menjadi kajian saja atau untuk pengendalian terhadap CME itu? J: Bambang Setiahadi, LAPAN

fisikanya (tekanan, temperatiur, medan magnet,

keccepatan)

[6] Setiahadi, B., Research on Solar Coronal Transient at LAPAN, Seminar Nasional Sains dan Pendidikan Sains 2010, Univ Kristen Satya Wacana, Salatiga,2010, p158. 158 Tanya Jawab T: Ginanjar, UAD

proses

bagaimana terciptanya CME di matahari mendeteksi

[5] Setiahadi, B., Sakurai, T., Miyazaki, H., and Hiei, E. Research on Magnetohydrodynamic Transport Phenomena in Solar-Terrestrial Space at LAPAN Watukosek 2006, Prosiding Seminar Antariksa Nasional III, 2006, p. 17.

juga

Fisika

CME

juga

dapat

memprediksi bahaya CME.

T: Anisa Fuji Rahayu, UAD Apa pengaruh CME terhadap diri kita secara langsung? Berapa lama waktu terjadinya? J: Bambang Setiahadi, LAPAN CME tidak berpengaruh langsung pada diri kita tetapi pada system teknologi wireless termasuk system navigasi satelit. LAPAN selalu

memantau

peringatan

diri

dan

memberikan

pada

masyarakat.




b. Bagaimana tenaga yang dihasilkan

T: Imanuri, UAD Apakah

dampak

negattif

dari

denngan menambahkan hydrogen

penggunaan alat tersebut? booster pada motor tersebut?

J: Brilian Prasetyo, UNY Sedang dalam proses pengamatan

J: Brilian Prasetyo, UNY a. Tidak ada b. Secara teori meningkatkan tenaga,

T: Wahyu Budi Santosa, UAD a. Apakah ada modifikasi pada ruang pembakaran seperti Booster dan

namun secara prakteknya sedang dalam penelitian lebih lanjut.

sudut klip pada mesin sepeda motor tersebut?


PROSIDING SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA

Recommend Documents