Upaya Mengungkap Miskonsepsi pada Konsep Mekanika dan Termofisika

Transkripsi

1 Upaya Mengungkap Miskonsepsi pada Konsep Mekanika dan Termofisika Dr. Johar Maknun, M.Si ;

2 Miskonsepsi/salah konsep Suatu konsep yang tidak sesuai dengan pengertian ilmiah atau pengertian yang diterima para pakar dalam bidang itu Bentuk miskonsepsi dapat berupa konsep awal, kesalahan, hubungan yang tidak benar antara konsep-konsep, gagasan intuitif atau pandangan yang naif

3 01-Kinematika Jika dua benda bergerak dalam waktu dan percepatan yang sama, apakah kedua benda akan mempunyai jarak tempuh yang sama?

4 Mekanika Kinematika Menekankan pada bagaimana benda bergerak Dinamika Menekankan pada mengapa benda bergerak. Lintasan, kecepatan, percepatan setiap saat Gaya, energi dan momentum 4

5 Definisi KINEMATIKA Kinematika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari gerak titik partikel secara geometris, yaitu meninjau gerak partikel tanpa meninjau penyebab geraknya. Kinematika adalah cabang dari ilmu mekanika, yaitu ilmu yang mempelajari gerak benda.

6 Abstraksi dan Idealisasi Benda yang bergerak dapat diabstraksikan sebagai sebuah partikel. Lintasan gerak berupa garis. Gerak benda hanya translasi saja. 6

7 Persamaan-persamaan Kinematika A. Gerak Lurus Beraturan v v = konstan ; v t t 0 0 v a = 0 Posisi benda pada saat t : t o v( t to) o a t

8 B. Gerak Lurus Berubah Beraturan a = konstan a a v av v v t o v t o o a a( t to ) t o v t a tga v o O a t

9 v v av v o v av 1 ( v v ) 2 o 0 t 0 v o +at t v v) t o 1 o 2 ( 1 v ( v at)] t o o o o 2 [ v o t 1 at 2 2 o 0 t

10 01-Kinematika - Solusi Dalam persamaan jarak tampak bahwa kecepatan awal berlainan, meskipun waktu (t) dan percepatan (a) sama, akan menempuh jarak yang berbeda.

11 02-Kerja/Usaha Seorang anak mendorong mobil sampai dia berkeringat, tapi mobil tidak berberak. Apakah mobil mengalami kerja/usaha?

12 USAHA OLEH GAYA KONSTAN F F q F cos q s Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya didefinisikan sebagai hasil kali komponen gaya pada arah pergeseran dengan panjang pergeseran benda. W ( F cosq ) s (1) W Fs (2)

13 Usaha oleh Gaya yang Berubah F Luas = DA =F D DW = F D F i F D f W f i F D W lim F D 0 f i D W f i F d (5.4) Usaha i f

14 Bagaimana jika gaya berubah terhadap posisi? net f W ) i f 1 2 i f ( F d i f dv mv d d f mv 2 i mv i ma mv d dv a W dv dt f i dv d d dt F d dv v d W i f F ds F Fi Fy j Fzk f, y f, z f W ds di dyj dzk Fd Fydy F i, yi, zi ( zdz) (3) Satuan : SI newton meter (N m) cgs dynecentimeter (dyne cm) 2 Dimensi : ML 2 T joule (J) erg 1 J = 10 7 erg

15 N F f q mg Usaha oleh gaya F : Usaha oleh gaya gesek f : W Fs cosq Usaha oleh gaya normal N : W N 0 Usaha oleh gaya berat mg : W mg 0 Usaha total : W W f fs cos(180 ) 1 Mengapa? Fs cos q fs (5.3) 0

16 Gaya Konservatip P P Gaya disebut konservatip apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain tidak bergantung pada lintasannya Q Q W PQ (lintasan 1) = W PQ (lintasan 2) W PQ (lintasan 1) = - W QP (lintasan 2) W PQ (lintasan 1) + W QP (lintasan 2) = 0 Usaha total yang dilakukan oleh gaya konservatip adalah nol apabila partikel bergerak sepanjang lintasan tertutup dan kembali lagi ke posisinya semula Contoh : W g = - mg(y f - y i ) W s 1 2 k 2 i 1 2 k 2 f Usaha oleh gaya gravitasi Usaha oleh gaya pegas

17 Gaya Tak-Konservatip Gaya disebut tak-konservatip apabila usaha yang dilakukan sebuah partikel untuk memindahkannya dari satu tempat ke tempat lain bergantung pada lintasannya. A d s W AB (sepanjang d) W AB (sepanjang s) B Usaha oleh gaya gesek : Untuk F konservatip : W c i f Energi Potensial F d DU U i U f fd fs Usaha yang dilakukan oleh gaya konservatip sama dengan minus perubahan energi potensial yang terkait denga gaya tersebut. DU U f U i i f F d

18 03-Kekalan Momentum Jika ada dua mobil dengan kecepatan yang sama tetapi arahnya berlawanan, bertumbukan, kedua mobil itu akan berhenti karena kecepatan totalnya menjadi nol. (Benar atau Salah)

19 KEKEKALAN MOMENTUM LINIER UNTUK SISTEM DUA PARTIKEL m 1 p 1 F 12 F 21 p 1 = m 1 v 1 m 2 p2 = m 2 v 2 P p 1 p 2 p F12 dt F F d dp dt P p dp dt Pi P f 1 p2 0 P iy F 21 konstan P fy d 2 p dt d dt ( p p2) P iz 1 Momentum partikel di dalam suatu sistem tertutup selalu tetap P Hukum kekekalan momentum fz Hukum Newton III F 0 12 F 21 p 2 m1v 1i m2v 2i m1v 1 f m2v 2 f p 1i p2i p1 f p2 f

20 TUMBUKAN Interaksi antar partikel yang berlangsung dalam selang waktu yang sangat singkat Gaya impulsiv F 12 F 12 F 21 m 1 m 2 F p + ++ He 4 F 21 Kontak langsung Proses hamburan Dp Dp Hukum Newton III F D 12 F 21 1 p 2 1 Dp2 D( p p2 ) Diasumsikan jauh lebih besar dari gaya luar yang ada 2 Dp 1 2 Dp 2 P p t t F12 1 t t F21 1 dt dt 1 p2 dp F (9-3) dt konstan F 12 t Pada setiap tumbukan jumlah momentum sistem sesaat sebelum tumbukan adalah sama dengan jumlah momentumnya sesaat setelah tumbukan F 21 Hukum kekekalan momentum berlaku pada setiap tumbukan

21 03-Kekekalan Momentum Jika massa kedua mobil berbeda, kedua mobil itu tidak akan berhenti langsung saat terjadi tumbukan. Mobil itu masih akan bergerak sebentar ke arah mobil yang massanya lebih kecil

22 Penyebab Miskonsepsi Siswa Guru Buku teks Konteks Metode mengajar

23 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Mencari atau mengungkap miskonsepsi yang dilakukan siswa Mencoba menemukan penyebab miskonsepsi tersebut Mencari perlakuan yang sesuai untuk mengatasi

24 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Sebab Utama Sebab Khusus Kiat Mengatasi Siswa Prakonsepsi Dihadapkan pada kenyataan Pemikiran asosiatif Pemikiran humanistik Reasoning tidak lengkap Intuisi yang salah Perkembangan kognitif siswa Dihadapkan pada kenyataan dan peristiwa anomali Dihadapkan pada kenyataan dan peristiwa anomali Dilengkapi, dihadapkan pada kenyataan Dihadapkan pada kenyataan, anomali, dan rasionalitas Diajarkan sesuai level perkembangan, muali dari yang konkret kemudian yang abstrak

25 Miskonsepsi karena persepsi yang tidak tepat : semua benda padat akan tenggelam dalam air

26 Kiat Mengatasi Siswa perlu dihadapkan pada pengalaman baru yang berbeda Guru dapat mempersiapkan beberapa batu apung, kayu yang semuanya padat tetapi tidak tenggelam dalam air Siswa disuruh mengamati dan mencoba sendiri memasukan benda padat itu ke dalam air dan melihat apa yang terjadi Kesimpulan : Beberapa benda padat tenggelam dan beberapa benda padat terapung dalam air

27 Pemikiran Humanistik : Bila benda diam di atas meja, maka benda itu tidak melakukan gaya pada meja, seperti manusia diam tidak melakukan apa-apa

28 Kiat Mengatasi Siswa perlu dibantu berpikir bahwa benda itu bukan manusia dan gaya tidak bergantung pada keadaan diam atau bergerak. Ada gaya yang terjadi karena kedudukan benda, yaitu gaya gravitasi. Siswa diajak untuk memindahkan mejanya, lalu disuruh mengamati apa yang terjadi dengan benda itu. Akan terlihat bahwa benda itu jatuh ke bawah. Berarti sebenarnya benda itu hendak bergerak ke bawah Dari pengalaman tersebut siswa dapat menyadari bahwa benda itu mempunyai gerak ke bawah, hanya terhalang oleh benda yang menopangnya.

29 Alasan yang tidak lengkap : siswa menyimpulkan bahwa besarnya pemuaian panjang logam hanya tergantung pada panjang awal logam dan perubahan suhu

30 Kiat Mengatasi Guru meminta siswa meneliti pengaruh jenis logam yang digunakan dalam percobaan Dengan mengamati bahwa jenis logam yang berbeda-beda juga mempengaruhi besarnya pemuaian panjang, siswa akan menyimpulkan secara lengkap dan benar Peran guru fisika di sini sangat penting, yaitu unsur mana yang belum diteliti atau diperlihatkan siswa

31 Alasan yang tidak lengkap : Siswa melakukan percobaan memanaskan air sampai mendidih pada suhu 100 C, siswa menggeneralisasi bahwa suhu mendidih air selalu hanya 100 C.

32 Kiat Mengatasi Siswa diajak mengamati suhu air mendidih dengan mengubah tekanan di atas air tersebut, dapat diturunkan atau dinaikan tekanannya Apakah suhu mendidihnya tetap 100 C atau berubah? Siswa akan melihat bahwa ternyata suhu didih air dapat berubah. Untuk siswa yang sering salah konsep karena alasan yang tidak lengkap atau generalisasi yang tidak tepat, dapat ditantang dengan ditunjukkan atau dihadapkan pada kejadian atau peristiwa yang sesungguhnya, sehingga siswa mengetahui bahwa pemikiran mereka kurang tepat

33 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Sebab Utama Sebab Khusus Kiat Mengatasi Guru Tidak menguasai bahan Belajar lagi, lulusan bidang fisika Tidak memberi waktu siswa untuk mengungkapkan gagasan Relasi guru siswa jelek Memberi waktu pada siswa untuk mengungkapkan gagasan secara lisan atau tertulis Relasi yang enak, akrab, humor

34 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Sebab Utama Sebab Khusus Buku Teks Penjelasan Keliru Kiat Mengatasi Dijelaskan dan dibenarkan Level kesulitan tulisan Disesuaikan dengan level siswa Siswa tidak tahu mengunakan buku teks Salah tulis Dilatih oleh guru cara menggunakan buku teks Dikoreksi secara teliti Buku fiksi salah konsep Dikoreksi

35 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Sebab Utama Sebab Khusus Kiat Mengatasi Konteks Pengalaman siswa keliru Bahasa sehari-hari berbeda Dihadapkan pada pengalaman baru sesuai konsep fisika Dijelaskan perbedaannya dengan contoh Teman diskusi keliru Keyakinan agama Mengungkapkan hasil dan dikritisi guru Dijelaskan perbedaannya

36 Bahasa sehari-hari berbeda : Kekacauan penggunaan istilah berat dan massa dalam kehidupan sehari-hari

37 Kiat Mengatasi Perlu dijelaskan bahwa berat dalam fisika adalah gaya dengan ukuran Newton, sedangkan massa bukan gaya dan ukurannya kg Dapat diberikan penjelasan : berat benda di bumi dan di bulan berbeda sedangkan massanya sama; Dapat pula dijelaskan : di ruang angkasa astronot melayang-layang karena tidak ada tarikan gravitasi Sangat penting bahwa definisi dengan jelas dan tidak kabur

38 Keyakinan agama: bumi dianggap sebagai pusat alam semesta; bumi seperti lempengan rata bukan bulat

39 Kiat Mengatasi Guru perlu membantu siswa untuk dapat menyadari bahwa ilmu pengetahuan yang dipelajari berlainan dengan cara pandang agama dan keyakinannya Memberikan contoh atau pengalaman yang dapat dialami siswa. Menunjukkan banyak gambargambar ruang angkasa dan pendaratan manusia di bulan, apalagi gambar riil bahwa bumi kelihatan kecil dilihat dari ruang angkasa, dapat membantu siswa mengubah gagasan mereka bahwa bumi bukanlah pusat segalanya

40 Kiat Mengatasi Miskonsepsi Sebab Utama Cara mengajar Sebab Khusus Hanya ceramah dan menulis Langsung ke bentuk matematika Tidak mengungkapkan miskonsepsi siswa Model analogi Model praktikum Model diskusi Kiat Mengatasi Variasi, dirancang dengan pertanyaan Mulai dengan gejala nyata lalu rumus Memberi kesempatan siswa mengungkapkan gagasan Ditunjukkan kemungkinan salah konsep Diungkapkan hasilnya dan dikomentari Diungkapkan hasilnya dan dikomentari

41