SILABUS RPP BUKU SISWA LKS LEMBAR PENILAIAN

Transkripsi

1 SILABUS RPP BUKU SISWA LKS LEMBAR PENILAIAN

2

3 SILABUS MATA PELAJARAN: FISIKA Satuan Pendidikan : SMA Kels/Semester : XII/Genap Kompetensi Inti KI 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 Memahami, menerapkan, menganalisis, dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniowawangan wawasan kemanusiaan, kebangsaaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4 Mengolah, menalar, menyaji dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. Kompetensi Dasar Materi Pokok Pembelajaran Penilaian 1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang Teori Relativitas Khusus Besaran kuantum dan batas berlakunnya Mengamati Mencari informasi tentang latar belakang teori relativitas dan teori relativitas khusus dan Tugas Membuat bahan ajar relativitas berbasis Alokasi Waktu 12 menit Sumber Belajar Fisika SMA Jilid III Fisika, Young and

4 menciptakannya relativitas Einstein 1.2 Menyadari kebesaran Tuhan Dilatasi waktu yang mengatur karakteristik Relativitas massa gerak pada benda titik dan Relativitas panjang benda tegar, fenomena fluida, Kesetaraan Massa dan Energi dan fenomena gas 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 3.11 Memformulasikan teori relativitas serta kesetaraan massa dan energi untuk menjelaskan beberapa fenomena alam 4.11 Menyajikan permasalahan nyata dan usulan penyelesaiannya terkait dengan radioaktivitas batas-batas berlakunya relativitas Einstein Menanya Diskusi kelas tentang Relativitas Khusus (Dilatasi waktu, kontraksi panjang, relativitas massa, kesetaraan massa dan energi) Mengeksplorasi/Eksperimen Eksplorasi relativitas khusus Einstein dan menyusun bahan ajar relativitas berbasis multimedia (animasi/power point) secara berkelompok Mengkomunikasikan Presentasi hasil eksplorasi secara audio visual atau power point multimedia (animasi/power point) Menyelesaikan soal-soal terkait relativitas khusus Observasi Ceklist pengamatan pada saat presentasi Portofolio Laporan tertulis kelompok Tes Tes tertulis uraian dan/atau pilihan ganda Freeman Jilid II Praktikum Fisika Depdiknas

5

6 RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Mata Pelajaran Kelas/Semester Materi Pokok Alokasi Waktu : Fisika : XII/Genap : Teori Relativitas Khusus : 4 x 3 JP A. Kompetensi Inti (KI) KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis, dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniowawangan wawasan kemanusiaan, kebangsaaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4 : Mengolah, menalar, menyaji dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar dan Indikator 1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya 1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik gerak pada benda titik dan benda tegar, fenomena fluida, dan fenomena gas 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli

7 lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 3.11 Memformulasikan teori relativitas serta kesetaraan massa dan energi untuk menjelaskan beberapa fenomena alam 4.11 Menyajikan permasalahan nyata dan usulan penyelesaiannya terkait dengan radioaktivitas Indikator Menjelaskan teori relativitas khusus serta kesetaraan massa dan energi untuk menjelaskan beberapa fenomena alam Menentukan nilai relativitas massa, dilatasi waktu, dan konstraksi panjang Melakukan percobaan relativitas menggunakan multimedia Mengolah dan menyajikan data hasil percobaan Mengkomunikasikan data hasil percobaan C. Tujuan Pembelajaran Melalui proses mengamati, menanya, mencoba, menalar, dan mengomunikasikan peserta didik dapat : 1. Memahami konsep teori relativitas khusus serta kesetaraan massa dan energi 2. Menjelaskan teori relativitas khusus Einstein dan kesetaraan massa dan energi 3. Menentukan nilai relativitas massa, dilatasi waktu, dan konstraksi panjang 4. Melakukan percobaan ralativitas menggunakan multimedia 5. Mengolah dan menyajikan data hasil percobaan relativitas 6. Menyajikan/mempresentasikan hasil percobaan relativitas 7. Menyimpulkan berdasarkan data hasil percobaan D. Materi Pembelajaran Percobaan Michelson Morley Kecepatan Relatif (klasik, modern) Transformasi Lorentz (dilatasi waktu, kontraksi panjang, relativitas massa) Kesetaraan massa dan energi

8 E. Metode, Pendekatan, dan Model Pembelajaran 1. Metode : Direct Instruction dan Diskusi 2. Pendekatan : Scientific Approuch 3. Model : Kooperatif F. Media, Alat dan Sumber Belajar 1. Media : - Slide Power Point - Lembar Kerja Siswa - Multimedia (Phet) 2. Alat : - Laptop - LCD - Jaringan Internet 3. Sumber : Fisika SMA Jilid III - Fisika, Young and Freeman Jilid II - Praktikum Fisika Depdiknas G. Langkah Langkah Kegiatan Pembelajaran Pertemuan Kesatu (3 x 45 menit ) Rincian Kegiatan Pendahuluan 1. Mengucapkan salam dan berdoa bersama sebelum memulai pembelajaran 2. Merefleksi hasil kompetensi (KD) sebelumnya tentang fisika kuantum 3. Menyampaikan kompetensi dan tujuan yang ingin dicapai 4. Bertanya dan menagih tugas membaca mengenai teori relativitas khusus dari berbagai sumber (buku, internet, modul) 5. Melakukan pretest tentang teori relativitas khusus Waktu 20 menit

9 6. Siswa membentuk kelompok Kegiatan Inti Mengamati 1. Siswa mengamati video animasi tentang percobaan Michelson - Morley yang ditayangkan oleh guru serta menjawab pertanyaan 2. Guru menilai ketrampilan siswa dalam mengamati Menanya 1. Siswa mendiskusikan percobaan Michelson - Morley bersama teman sekelompoknya Mencoba 1. Siswa bersama kelompoknya mencari informasi mengenai percobaan Michelson Morley 2. Siswa mencatat informasi dan membuat power point 3. Guru menilai kemampuan siswa dalam kerja kelompok serta membimbing/menilai ketrampilan mencoba, menggunakan alat, mengolah data dan ketrampilan menerapkan konsep dan prinsip dalam pemecahan masalah Menalar 1. Siswa menyimpulkan berdasarkan data informasi 2. Siswa berdiskusi bersama kelompoknya mengenai percobaan Michelson Morley 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam mengolah data dan merumuskan kesimpulan Mengomunikasikan 1. Setiap kelompok mempresentasikan hasil kerja kelompoknya ke depan kelas 2. Kelompok lain diperkenankan mengajukan pertanyaan dan berdiskusi bersama 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam berkomunikasi lisan Penutup 1. Bersama siswa menyimpulkan tentang percobaan Michelson 100 menit 15 menit

10 Morley 2. Memberikan tugas membaca materi kecepatan relatif (klasik dan modern) 3. Doa bersama dan salam Pertemuan Kedua (3 x 45 menit) Rincian Kegiatan Pendahuluan 1. Mengucapkan salam dan berdoa bersama sebelum memulai pembelajaran 2. Merefleksi hasil pertemuan sebelumnya 3. Menyampaikan tujuan pembelajaran 4. Bertanya dan menagih tugas membaca mengenai materi kecepatan relatif dari berbagai sumber (buku, internet, modul) Kegiatan Inti Mengamati 1. Siswa mengamati video tentang kecepatan relatif yang ditayangkan oleh guru 3. Guru menilai ketrampilan siswa dalam mengamati Menanya 1. Siswa mendiskusikan kecepatan relatif bersama teman sebangku Mencoba 1. Siswa mencari informasi mengenai kecepatan relatif 2. Siswa mencatat informasi dan membuat poster 3. Guru menilai kemampuan siswa dalam kerja kelompok serta membimbing/menilai ketrampilan mencoba, menggunakan alat, mengolah data dan ketrampilan menerapkan konsep dan prinsip dalam pemecahan masalah Menalar 1. Siswa menyimpulkan berdasarkan data informasi 2. Siswa berdiskusi bersama teman sebangku mengenai kecepatan relatif Waktu 20 menit 100 menit

11 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam mengolah data dan merumuskan kesimpulan Mengomunikasikan 1. Perwakilan dari siswa mempresentasikan hasil kerjanya ke depan kelas 2. Siswa lain diperkenankan mengajukan pertanyaan dan berdiskusi bersama 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam berkomunikasi lisan Penutup 1. Bersama siswa menyimpulkan tentang kecepatan relatif 2. Memberikan tugas membaca materi Transformasi Lorentz, dilatasi waktu, kontraksi panjang, dan relativitas massa 3. Doa bersama dan salam 15 menit Pertemuan Ketiga (3 x 45 menit) Rincian Kegiatan Pendahuluan 1. Mengucapkan salam dan berdoa bersama sebelum memulai pembelajaran 2. Merefleksi hasil pertemuan sebelumnya 3. Bertanya dan menagih tugas membaca mengenai materi Transformasi Lorentz, dilatasi waktu, kontraksi panjang dan relativitas massa 4. Siswa membentuk kelompok Kegiatan Inti Mengamati 1. Siswa membaca materi transformasi Lorentz, dilatasi waktu, kontraksi panjang dan relativitas massa pada modul 2. Guru menilai ketrampilan siswa dalam mengamati Menanya 1. Siswa mendiskusikan materi bersama teman sekelompok Mencoba Waktu 20 menit 100 menit

12 1. Guru membagikan LKS kepada setiap kelompok 2. Siswa bersama kelompoknya melakukan percobaan menggunakan multimedia (Phet) 3. Siswa mencatat data hasil percobaan 4. Siswa mengisi dan menjawab pertanyaan pada LKS 5. Guru menilai kemampuan siswa dalam kerja kelompok serta membimbing/menilai ketrampilan mencoba, menggunakan alat, mengolah data dan ketrampilan menerapkan konsep dan prinsip dalam pemecahan masalah Menalar 1. Setiap kelompok menyimpulkan berdasarkan data hasil percobaan 2. Siswa berdiskusi bersama kelompoknya mengenai transformasi Lorentz, dilatasi waktu, kontraksi panjang, dan relativitas massa 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam mengolah data dan merumuskan kesimpulan Mengomunikasikan 1. Setiap kelompok mempresentasikan hasil kerja kelompoknya 2. Siswa lain diperkenankan mengajukan pertanyaan dan berdiskusi bersama 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam berkomunikasi lisan Penutup 1. Bersama siswa menyimpulkan tentang transformasi Lorentz 2. Memberikan tugas membaca materi kesetaraan massa dan energi 3. Doa bersama dan salam 15 menit Pertemuan Keempat (3 x 45 menit) Rincian Kegiatan Pendahuluan 1. Mengucapkan salam dan berdoa bersama sebelum memulai Waktu 20 menit

13 pembelajaran 2. Merefleksi hasil pertemuan sebelumnya 3. Menyampaikan tujuan pembelajaran 4. Bertanya dan menagih tugas membaca mengenai materi kesetaraan massa dan energi dari berbagai sumber (buku, internet, modul) 5. Siswa membentuk kelompok Kegiatan Inti Mengamati 1. Siswa membaca materi kesetaraan massa dan energi pada modul 2. Guru menilai ketrampilan siswa dalam mengamati Menanya 1. Siswa mendiskusikan materi bersama teman sekelompok Mencoba 1. Siswa bersama kelompoknya mencari informasi mengenai kesetaraan massa dan energi di perpustakaan 2. Setiap kelompok membuat artikel tentang kesetaraan massa dan energi 3. Guru menilai kemampuan siswa dalam kerja kelompok serta membimbing/menilai ketrampilan mencoba, menggunakan alat, mengolah data dan ketrampilan menerapkan konsep dan prinsip dalam pemecahan masalah Menalar 1. Setiap kelompok menyimpulkan berdasarkan informasi yang diperoleh 2. Siswa berdiskusi bersama kelompoknya mengenai kesetaraan massa dan energi 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam mengolah data dan merumuskan kesimpulan Mengomunikasikan 1. Setiap kelompok mempresentasikan hasil kerja kelompoknya 2. Siswa lain diperkenankan mengajukan pertanyaan dan 60 menit

14 berdiskusi bersama 3. Guru membimbing/menilai kemampuan siswa dalam berkomunikasi lisan Penutup 1. Bersama siswa menyimpulkan tentang kesetaraan massa dan energi 2. Melaksanakan postest/ulangan harian 3. Memberikan tugas baca KD selanjutnya 4. Doa bersama dan salam 55 menit H. Penilaian Hasil Belajar 1. Mekanisme dan prosedur Penilaian dilakukan dari proses dan hasil. Penilaian proses dilakukan melalui observasi kerja kelompok, kinerja presentasi, dan laporan tertulis. Sedangkan penilaian hasil dilakukan melalui tes tertulis. 2. Aspek dan instrumen penilaian - Instrumen observasi menggunakan lembar pengamatan dengan fokus utama pada aktivitas dalam kelompok, tanggungjawab, dan kerjasama. - Instrumen kinerja presentasi menggunakan lembar pengamatan dengan fokus utama pada aktivitas peran serta, kualitas visual presentasi, dan isi presentasi. - Instrumen laporan praktik menggunakan rubrik penilaian dengan fokus utama pada kualitas visual, sistematika sajian data, kejujuran, dan jawaban pertanyaan. - Instrumen tes menggunakan tes tertulis uraian dan/atau pilihan ganda. 3. Contoh instrumen (terlampir) Mengetahui, Kepala SMA... Surabaya,... september 2015 Guru Mata Pelajaran Fisika... NIP.... NIP.

15 Aktivitas Tanggungjawab Kerjasama Presentasi Visual Isi Lampiran a. Lembar observasi dan kinerja presentasi LEMBAR PENGAMATAN OBSERVASI DAN KINERJA PRESENTASI Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/Genap Kompetensi : KD 3.11 dan 4.11 Observasi Kinerja Presentasi No Nama Siswa Jumlah skor Nilai Keterangan pengisian skor : 4 : sangat sangat 3 : baik 2 : cukup baik 1 : kurang (1) (2) (3) (4) (5) (6)

16 Visual Ketelitian Kejujuran Penyajian Data Bentuk Regresi Jawaban Pertanyaan b. Lembar portofolio FORMAT PENILAIAN LAPORAN PRAKTIKUM (PORTOFOLIO) Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/Genap Kompetensi : KD 3.11 dan 4.11 Aspek Penilaian Skor No Nama Siswa rata- Nilai rata (1) (2) (3) (4) (5) (6) Keterangan Pengisian Skor : 4 : sangat sangat 3 : baik 2 : cukup baik

17 Soal Pretest/Postest 1. Konsep apa yang mendasari Michelson dan Morley melakukan percobaan? 2. Bagaimanakah percobaan yang dilakukan oleh Michelson dan Morley? 3. Apakah hasil dari percobaan Michelson dan Morley? 4. Apakah yang membedakan mekanika klasik dan mekanika modern? 5. Bagaimanakah teori Einstein tentang kecepatan? 6. Tuliskan konstanta transformasi secara matematis! 7. Bagaimanakah persamaan yang digunakan untuk menghitung dilatasi waktu? 8. Bagaimanakah persamaan yang digunakan untuk menghitung kontraksi panjang? 9. Bagaimanakah persamaan yang digunakan untuk menghitung relativitas massa? 10. Bagaimanakah persamaan kesetaraan massa dan energi? Penilaian : - Setiap soal yang benar bernilai 10 point - Setiap soal yang salah dan/atau tidak dijawab bernilai 0

18

19

20 Segala puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-nya buku siswa Fisika Relativitas Khusus untuk kelas XII ini dapat terselesaikan. Sholawat serta salam tak lupa saya haturkan kepada junjungan kita, Nabi Muhammad SAW yang telah menuntun kita dari jaman jahiliyah ke jaman yang penuh cahaya, yakni agama Islam. Buku siswa dibuat untuk menjawab era globalisasi, yaitu menjadikan siswa sebagai sumber daya manusia berkualitas yang mampu aktif berpikir, terampil dalam proses belajar mengajar, berani menyampaikan pendapat secara bertanggung jawab, mampu bekerja sama dengan teman-teman dan bertakwa kepada Allah SWT. Tak lupa saya mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan buku ini. Saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam buku ini, baik dalam penulisan maupun dalam materi yang disajikan. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun sangat saya harapkan demi menyempurnakan buku ini. Akhirnya, saya berharap semoga buku ini bermanfaat bagi pembaca umumnya dan bagi siswa kelas XII khususnya. Surabaya, 26 September 2015 Penulis i

21 Kata Pengantar... i Daftar Isi... ii Tujuan Pembelajaran... iii Peta Konsep... iv A. Percobaan Michelson dan Morley... 1 B. Kecepatan Relatif... 4 C. Transformasi Lorentz Dilatasi Waktu Kontraksi Panjang Relativitas Massa... 8 D. Kesetaraan Massa dan Energi... 8 Rangkuman Uji Kompetensi Daftar Pustaka ii

22 3.11 Memformulasikan teori relativitas serta kesetaraan massa dan energi untuk menjelaskan beberapa fenomena alam 1. Memahami konsep teori relativitas khusus serta kesetaraan massa dan energi 2. Menjelaskan teori relativitas khusus Einstein dan kesetaraan massa dan energi 3. Menentukan nilai relativitas massa, dilatasi waktu, dan konstraksi panjang 4. Melakukan percobaan ralativitas menggunakan multimedia 5. Mengolah dan menyajikan data hasil percobaan relativitas 6. Menyajikan/mempresentasikan hasil percobaan relativitas 7. Menyimpulkan berdasarkan data hasil percobaan iii

23 iv

24 P ernahkah kamu berada di pantai yang menghadap ke arah barat, misalnya pantai di kota Padang, pelabuhan Merak, kota Makasar, atau pantai Kuta di Bali? Pada sore hari saat matahari tenggelam, dari tempat tersebut kamu akan melihat matahari berwarna merah jingga yang menunjukkan indahnya ciptaan Tuhan. Pada saat itu, kamu akan melihat bahwa matahari bergerak perlahan-lahan turun ke bawah kaki langit sampai akhirnya hilang dari pandangan. Akan tetapi, sebenarnya apakah matahari atau kamu yang bergerak? Pertanyaan tersebut akan dapat kamu jawab setelah mengikuti pembelajaran berikut. Sumber : Gambar 1.1 Matahari terlihat bergerak turun saat terbenam Hasil percobaan telah diketahui bahwa cahaya dapat menunjukkan sifat gelombang. Pengertian gelombang yang dikenal pada saat itu adalah gelombang mekanik, yaitu gelombang yang dalam perambatannya memerlukan medium (zat perantara). Menurut pengamatan beberapa ilmuwan ternyata di antara matahari dan bumi sebagian besar adalah ruang hampa udara. Karena cahaya merupakan suatu gelombang, maka medium apakah yang ada di ruang antara matahari dan bumi? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, para ahli ilmu pengetahuan di abad ke-19 mengajukan hipotesis adanya medium yang dinamakan eter yang terdapat di mana-mana, juga di ruang hampa. Pemunculan konsep eter tersebut membuat Michelson dan Morley mencoba untuk membuktikannya. Andaikan eter itu dalam keadaan diam, tentunya eter itu bergerak relatif terhadap revolusi bumi terhadap matahari. Sebelum Michelson dan Morley melakukan percobaan mereka mencoba menghitung waktu yang diperlukan oleh perahu A dan perahu B yang bergerak relatif terhadap arus air, seperti digambarkan di samping. 1

25 Perahu A bergerak menyeberangi sungai dalam lintasan tegak lurus sungai dan perahu B bergerak dengan lintasan sejajar arus sungai. Dengan membandingkan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak pulang pergi dalam lintasan tegak lurus arus sungai dan waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan yang sejajar arus sungai dalam jarak yang sama yaitu d seperti pada gambar diatas. Jika kecepatan perahu itu c, dan kecepatan aliran sungai adalah v. Kecepatan sesungguhnya perahu A menempuh lintasan adalah, sehingga waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan A adalah : Gambar 1.2 Gerak perahu menyebrangi sungai, perahu A bergerak tegak lurus arus sungai dan perahu B sejajar dengan arus sungai Untuk perahu B, kecepatan perahu sesungguhnya saat mengikuti arus adalah c + v dan saat menentang arus adalah c v, sehingga waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan adalah : Sehingga diperoleh perbandingan : Kecepatan aliran v jika c, t A dan t B diketahui. Apabila kecepatan perahu c diketahui dan dapat diukur, maka v dapat dihitung. Michelson dan Morley adalah perintis yang menggunakan contoh sederhana tersebut di atas untuk mencoba mengukur kecepatan aliran eter, bila memang eter itu ada. Perahu A dan perahu B diganti dengan pasangan 2

26 berkas cahaya yang berasal dari satu sumber, yang satu dipantulkan dan yang lain diteruskan oleh gelas setengah cermin seperti tampak pada gambar dibawah. Masing-masing berkas cahaya itu dipantulkan oleh cermin C 1 dan C 2 yang letaknya terhadap gelas setengah cermin. Berkas-berkas cahaya ini menggantikan peran perahu A dan B. Apabila kecepatan cahaya itu sebesar m/s dan kecepatan eter relatif terhadap bumi sama dengan kecepatan tangensial bumi mengelilingi matahari yaitu sebesar m/s sehingga diharapkan ada selisih waktu antara t A dan t B. Adanya selisih waktu itu diharapkan antara gelombang cahaya yang berasal dari pantulan cermin C 1 dan C 2 akan timbul perubahan pola-pola hasil interferensi yang terjadi pada layar pengamatan. Akan tetapi selama percobaan tidak pernah teramati adanya perubahan pola-pola interferensi yang terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan waktu antara t A dan t B. Berdasarkan percobaan ini Michelson dan Morley menyimpulkan bahwa : Hipotesa tentang eter itu tidak benar, eter itu tidak ada. Kecepatan cahaya adalah sama untuk ke segala arah, tidak tergantung pada kerangka acuan inersial. Gambar 1.3 Percobaan interferometer Michelson 1. Seseorang yang berlari dengan kecepatan konstan 5 km/jam melewati sebuah tugu. Pada saat yang bersamaan seorang pengendara sepeda melewatinya dengan kecepatan 15 km/jam. Berapakah kecepatan sepeda relatif terhadap orang yang berlari? 2. Jelaskan apakah hasil percobaan Michelson dan Morley memiliki hubungan dengan relativitas Newton dan Einstein. Dasar apakah yang dapat dijelaskan dari percobaan ini? 3

27 Pada tahun 1905 Albert Einstein mengusulkan teorinya untuk menganggap bahwa kecepatan cahaya yang besarnya sama dalam segala arah itu berlaku untuk tempat-tempat lain di jagad raya ini, artinya kecepatan cahaya sama tidak bergantung pada gerak sumber maupun pengamat. Teori Einstein ini membawa akibat-akibat luas yang terasa menyimpang dari pengalaman kita sehari-hari, misalnya gerak relatif. Pada mekanika Newton telah kita kenal dengan adanya kecepatan relatif. Kecepatan relatif benda A terhadap benda B yang dinyatakan dengan v AB = v A v B maka untuk benda-benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya maka persamaan itu harus dikoreksi menjadi: v AB = v A v B 1 v A v B C 2 Persamaan kecepatan relatif Eistein CONTOH SOAL 1. Benda A dan benda B bergerak dalam satu garis lurus dengan arah yang sama. Kecepatan benda A dan benda B berturut-turut 20 m/s dan 30 m/s. Berapakah kecepatan relatif benda A terhadap benda B berdasarkan hukum Newton dan hukum Einstein, serta mungkinkah nilai relatif tersebut? Penyelesaian : a. Berdasarkan hukum Hewton VBA = VB - VA VBA = = 10 m/s (mungkin) b. Berdasarkan hukum Einstein v AB = v A v B v A v B = C = 10 m/s (mungkin) 9 x

28 Berdasarkan contoh di atas disimpulkan bahwa kecepatan relatif Newton cocok untuk benda-benda yang bergerak dengan kecepatan relatif kecil, sedangkan kecepatan relatif Einstein dapat untuk benda-benda yang bergerak dengan kecepatan relatif mendekati kecepatan cahaya. Selanjutnya mekanika Newton sering disebut dengan mekanika klasik, dan mekanika Einstein disebut dengan mekanika modern. Dalam materi selanjutnya akan dibahas mengenai dilatasi waktu dan kontraksi panjang yang tentunya kita jarang atau tidak pernah menjumpainya. Hal tersebut karena selama ini kejadian yang kita amati, berada dalam kerangka acuan yang sama (kerangka acuan yang dian) bagaimana jika suatu kejadian diamati oleh pengamat yang berada dalam suatu kerangka acuan dan diamati oleh pengamat yang berada dalam kerangka acuan yang bergerak? Untuk selanjutnya jika suatu kejadian diamati oleh pengamat yang berada dalam kerangka acuan yang bergerak, maka kita mempunyai suatu konstanta yang dikenal dengan konstanta transformasi. b = 1 1 v2 c 2 FisikaWeb Untuk penjelasan secara matematis lebih lanjut tentang Transformasi Lorentz, bukalah website t/future.media/moe/gal rie/stuct/struct.html Konstanta Transformasi Hendrik Lorentz ( ) Beliau adalah ahli dari Belanda dan salah satu pemenang nobel bersama Pieter Zeeman berkat teorinya mengenai radiasi elektromagnetik. Bersama ahli fisika dari Irlandia, George F. Fritzgerald, beliau merumuskan teori tentang perubahan bentuk dari benda akibat geraknya, efek ini dikenal dengan nama Kontraksi Lorentz-Fritzgerald, yang merupakan salah satu andilnya yang sangat penting dalam mengembangkan teori relatifitas. 5

29 1. Dilatasi Waktu Sebelumnya orang beranggapan bahwa selang waktu yang digunakan oleh pengamat yang diam tepat sama dengan selang waktu yang digunakan oleh pengamat yang bergerak dengan kelajuan konstan walaupun belum pernah dibuktikan. Menurut Einstein tidaklah demikian. Waktu yang dialami oleh pengamat yang bergerak relatif dengan laju cahaya dirasakan lebih lama dibanding dengan waktu yang dialami pengamat yang diam. t t t = t 1 v2 c 2 = selang waktu yang terukur oleh pengukur yang bergerak relatif (di luar sistem) = selang waktu yang terukur oleh pengukur yang diam (dalam satu sistem) v = kelajuan relatif pengukur c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa Tahukah Kamu? Para peneliti menemukan adanya partikel kosmik di bumi, sedangkan partikel kosmik dipercaya berasal dari bintang atau galaksi yang letaknya sangat jauh dari bumi. Hasil pengamatan sinar kosmik menguatkan adanya dilatasi waktu terhadap partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya. Jika tidak mengalami dilatasi waktu, partikel kosmik yang berusia sangat pendek, yaitu dalam orde mikrosekon sampai milisekon tidak mungkin sampai ke bumi dari tempatnya terbentuk. 1. A dan B mencocokkan jamnya di bumi pada pukul B pergi ke ruang angkasa dengan pesawat berkecepatan 0,6 C. Pada saat jam B menunjukkan pukul 13.00, berapakah penunjukan jarum jam A jika dilihat oleh B? 2. Anak kembar A dan B tepat pada usia 25 tahun. A pergi ke angkasa luar dengan pesawat angkasa yang berkecepatan 0,98 C. Ia tiba kembali di bumi tepat ketika B berulang tahun yang ke 35. Berapakah pertambahan usia B menurut pengamat A ketika ia kembali di bumi? 6

30 2. Kontraksi Panjang Benda sepanjang L yang bergerak mendekati laju cahaya akan mengalami penyusutan panjang jika diamati oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap benda tersebut. Catatan : penyusutan panjang terjadi hanya pada arah gerak benda saja. L = L 1 v2 c 2 L = panjang yang terukur oleh pengukur yang bergerak relatif (di luar sistem) L = panjang yang terukur oleh pengukur yang diam (dalam satu sistem) v = kelajuan relatif pengukur c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa 1. Sebuah roket ketika diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8 C searah dengan panjangnya. Berapakah panjang roket menurut pengamat yang ada di bumi? 2. Sebuah pesawat angkasa sedang terbang searah dengan panjangnya. Menurut pengamat di bumi panjang pesawat berkurang 20% dari panjang pesawat saat diam. Berapakah kecepatan pesawat menurut pengamat tersebut? 7

31 3. Pemuaian Massa Sebuah benda yang bermassa m ketika diam terhadap pengamat akan mengalami penambahan massa jika bergerak relatif dengan laju mendekati cahaya terhadap pengamat tersebut. m = m 0 1 v2 c 2 m = massa yang diamati ketika bergerak m 0 = massa yang diamati ketika diam v = kelajuan relatif pengukur c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa 1. Sebuah benda mempunyai massa diam 10-2 kg. Kemudian benda bergerak dengan kecepatan 0,6 c. Hitunglah massa benda tersebut menurut pengamat yang diam. 2. Massa sebuah elektron akan meningkat sebanyak 25% jika elektron tersebut bergerak dengan laju... Berdasarkan relativitas Einstein maka sebuah benda yang bergerak mendekati laju cahaya akan mempunyai energi kinetik sebesar: Ek = mc 2 m 0 c 2 8

32 Dengan : Ek = Energi Kinetik m c 2 = energi total benda m 0 c 2 = energi diam benda Sebuah benda bermassa m dapat diubah seluruhnya menjadi energi, menurut persamaan: E = mc 2 Sebuah benda bermassa m bergerak dengan kecepatan v mempunyai momentum: p = m. v Ek = m 0 c v2 c Kebutuhan energi rumah tangga sebesar 9 x 10 6 joule tersebut akan terpenuhi dengan energi yang diperoleh dari pengubahan massa 5 gram kapur menjadi suatu energi. Berapa lama kebutuhan energi rumah tangga itu dapat dipenuhi dari kapur tersebut? 2. Sebuah proton pada awalnya berada dalam keadaan diam, kemudian bergerak sehingga energi kinetiknya menjadi 1/8 energi diamnya. Apabila massa diam proton adalah 1,6 x kg, tentukan kecepatan proton tersebut. 9

33 - Dari hasil percobaan Michelson dan Morley disimpulkan bahwa pendapat adanya eter tidak benar - Kecepatan relatif suatu benda yang bergerak mendekati kecepatan cahaya harus dikoreksi dengan persamaan: - Pada dilatasi waktu diperoleh: v AB = - Pada kontraksi panjang diperoleh: t = v A v B 1 v A v B C 2 t 1 v2 c 2 L = L 1 v2 c 2 - Pada relativitas massa diperoleh: m = - Pada kesetaraan massa dari energi diperoleh: m 0 1 v2 c 2 Ek = mc 2 m 0 c 2 Ek = m 0 c v2 c

34 A. Pilihlah jawaban yang paling benar! 1. Sebuah benda dipercepat terus hingga memiliki kelajuan 12/13 x laju cahaya. Jika massa benda itu 10 gr, maka besar energi kinetiknya adalah... a. 14,4 x Joule b. 1,6 x Joule c. 1,6 x Joule d. 14,4 x Joule e. 14,4 x Joule 2. Pesawat P dan Q masing-masing bergerak dengan kecepatan 9 x 10 7 m/s dan 5 x 10 7 m/s relatif terhadap bumi. Keduanya bergerak searah. Kecepatan pesawat P bila diukur oleh pilot pesawat Q adalah... m/s a. 80/19 x 10 7 b. 80/29 x 10 7 c. 60/19 x 10 7 d. 60/29 x 10 7 e. 80/39 x Sebuah roket ketika diam di bumi mempunyai panjang 100 m. Roket tersebut bergerak dengan kecepatan 0,8 C. Menurut orang di bumi panjang roket tersebut selama bergerak adalah... a. 50 m b. 60 m c. 10 m d. 80 m e. 100 m 4. Agar massanya menjadi 2 kali massa diamnya maka kecepatan yang diperlukan sebesar... a. ½ C b. 2/3 C c. 1/3 2 C d. ½ 3 C e. 2/3 3 C 5. A berada di bumi dan orang lain B naik pesawat ruang angkasa pulang pergi dengan kecepatan 0,8 C. Bila A mencatat perjalanan B pulang pergi selama 20 hari, maka B mencatat perjalanannya mendekati... a. 6 hari b. 9 hari c. 12 hari d. 15 hari e. 20 hari 6. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 0,8 C (c = kecepatan cahaya) L 0 = panjang benda dalam keadaan diam, L = panjang benda dalam keadaan bergerak, panjang 11

35 benda tersebut bila dibangingkan dengan panjang benda dalam keadaan diam adalah... a. L = 0,5 L o b. L = 0,7 L o c. L = 0,6 L o d. L = 0,8 L o e. L = 0,9 L o 7. Massa benda yang bergerak dibandingkan dengan massa benda diam menurut postulat Einstein adalah... a. Lebih besar dari satu b. Sama dengan satu c. Lebih kecil dari satu d. Sama dengan nol e. Lebih kecil dari nol 8. Bila laju partikel 0,6 C, maka perbandingan massa relatif partikel terhadap massa diamnya... a. 5 : 3 d. 15 : 4 b. 25 : 9 e. 8 : 5 c. 5 : 4 9. Setiap detik pada matahari terjadi perubahan 4 x 10 9 kg materi menjadi radiasi. Bila laju cahaya 3 x 10 8 m/s daya yang dipancarkan oleh matahari adalah... a. 3,6 x watt b. 5,0 x watt c. 1,2 x watt d. 3,6 x watt e. 4,8 x watt 10. Suatu partikel mempunyai energi kinetik yang sama dengan energi diamnya. Perbandingan antara kecepatan partikel itu dengan kecepatan cahaya di ruang hampa adalah... a. ½ 3 d. 1/3 3 b. ½ 2 e. 1/3 2 c. 1/6 2 B. Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan tepat! 1. Seandainya 20% dari kapur yang bermassa 2 gram dapat diubah menjadi energi, berapa joule energi yang diperoleh? 2. Sebuah benda angkasa dengan massa 5 ton bergerak memasuki atmosfer bumi dengan kecepatan 0,6 c. Berapa persenkah pertambahan massa benda angkasa tersebut? 3. Sebuah partikel yang sedang bergerak mempunyai energi kinetik sebesar ½ E o. Tentukan kecepatan partikel tersebut. 4. Massa sebuah elektron akan meningkat 25% jika bergerak dengan laju Sebuah benda mempunyai massa 1,4 kg. Apabila benda ini ditempatkan dalam sebuah pesawat yang bergerak dengan laju 0,6c, massa benda tersebut akan menjadi... 12

36 Umar, Efrizon. Fisika dan Kecakapan Hidup Pelajaran Fisika untuk SMA/MA Jakarta: Ganeca Exact Widodo, Tri. Fisika Untuk SMA/MA Surakarta: Mefi Caraka 13

37

38 LKS (Lembar Kerja Siswa) Relativitas Khusus Mata Pelajaran Kelas Materi Alokasi Waktu : Fisika : XII : Relativitas Khusus : 45 menit Kompetensi Dasar 1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya 1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik gerak pada benda titik dan benda tegar, fenomena fluida, dan fenomena gas 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 3.11 Memformulasikan teori relativitas serta kesetaraan massa dan energi untuk menjelaskan beberapa fenomena alam 4.11 Menyajikan permasalahan nyata dan usulan penyelesaiannya terkait dengan radioaktivitas Indikator Percobaan Setelah melakukan percobaan ini diharapkan siswa dapat: 1. Merancang percobaan relativitas khusus berbasis multimedia 2. Menjelaskan teori relativitas khusus 3. Menggunakan media praktikum dengan benar 4. Bekerjasama dalam kelompok 5. Jujur dan disiplin dalam melaksanakan praktikum

39 Tujuan Percobaan 1. Merancang percobaan relativitas khusus berbasis multimedia 2. Menjelaskan relativitas khusus (kontraksi panjang) Pertanyaan Pra Lab. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas! 1. Apakah yang kamu ketahui mengenai Percobaan Michelson dan Morley? 2. Apakah yang dimaksud dengan mekanika klasik dan mekanika modern? 3. Bagaimanakah postulat Einstein mengenai relativitas? 4. Tulislah persamaan-persamaan dalam relativitas khusus (dilatasi waktu, kontraksi panjang, pemuaian massa, dan kesetaraan massa dan energi)! Alat dan Bahan Tentukanlah alat dan bahan yang diperlukan untuk melakukan percobaan relativitas khusus! No. Nama Alat/Bahan Jumlah Keterangan Prosedur Percobaan Berdasarkan tujuan percobaan, buatlah prosedur percobaan untuk praktikum relativitas khusus (kontraksi panjang)! No. Prosedur Percobaan

40 Data Pengamatan 1. Setelah mengubah kecepatan cahaya, amati yang terjadi pada pesawat. Tuliskan hasil pengamatan Anda dalam tabel berikut: Kecepatan Cahaya Panjang Pesawat Buatlah diagram berdasarkan data tersebut! Kesimpulan Buatlah kesimpulan dari hasil pengamatan yang telah Anda lakukan!

41

42 Keterbukaan Ketekunan Belajar Kerajinan Tenggang Rasa Kedisiplinan Kerja Sama Ramah Dengan Teman Hormat Pada Orangtua Kejujuran Menapati Janji Kepedulian Tanggung jawab a. Penilaian Sikap Sikap No. Nama Keterangan : Skala penilaian sikap dibuat rentang antara 1-5 : 1 = sangat kurang 2 = kurang konsisten 3 = mulai konsisten 4 = konsisten 5 = selalu konsisten

43 b. Penilaian Diri Penilaian Konsep Diri Peserta Didik Nama Sekolah :... Mata Ajar :... Nama :... Kelas :... No Pernyataan 1. Saya berusaha meningkatkan keimanan dan ketakwaan kepada Tuhan YME agar mendapat ridha-nya dalam belajar 2. Saya berusaha belajar dengan sungguhsungguh. 3. Saya optimis bisa meraih prestasi 4. Saya bekerja keras untuk meraih cita-cita 5. Saya berperan aktif dalam kegiatan sosial di sekolah dan masyarakat 6. Saya suka membahas masalah politik, hukum, dan pemerintahan..7. Saya berusaha mematuhi segala peraturan yang berlaku. 8. Saya berusaha membela kebenaran dan keadialan. 9. Saya rela berkorban demi kepentingan masyarakat, bangsa, dan Negara 10. Saya berusaha menjadi warga negara yang baik dan bertanggungjawab Ya Alternatif Tidak Keterangan : Rentang nilai yang digunakan yaitu antara 1 dan 2. Jika jawaban IYA maka skor 2, dan jika jawaban TIDAK maka skor 1. Maka kriteria penilaiannya adalah: 0-5 tidak positif 6-10 kurang positif positif sangat positif

44 c. Penilaian Pengetahuan Penilaian pengetahuan menggunakan instrumen tes tulis (tercantum dalam RPP) dan/atau soal evaluasi dalam modul. d. Penilaian Ketrampilan No Penilaian Kinerja Praktikum Aspek yang dinilai Penilaian Aspek yang dinilai Merangkai alat Pengamatan Data yang diperoleh Kesimpulan Rubrik Penilaian Rangkaian alat benar, tetapi tidak rapi atau tidak memperhatikan keselamatan kerja Rangkaian alat tidak benar Pengamatan tidak cermat Data tidak lengkap Tidak benar atau tidak sesuai tujuan. Pengamatan cermat, tetapi mengandung interpretasi. Data lengkap, tapi tidak terorganisasi, atau ada yang salah tulis. Sebagaian kesimpulan ada yang salah atau tidak sesuai tujuan. Rangkaian benar, rapi, dan memperhatikan keselamatan kerja. Pengamatan cermat dan bebas interpretasi. Data lengkap, terorganisasi, dan ditulis dengan benar Semua benar atau sesuai tujuan

45 PENILAIAN PRAKTIK (PRODUK) Mata ajar :... Nama proyek :... Alokasi waktu :... Nama Peserta didik :... Kelas/Semester :... NO. TAHAPAN SKOR 1-5* 1. Tahap perencanaan bahan 2. Tahap proses pembuatan: a. Persiapan alat dan bahan b. Teknik pengolahan c. K3 (keselamatan, keamanan, dan kebersihan) 3. Tahapan akhir (hasil produk): a. Bentuk fisik b. Inovasi TOTAL SKOR Keterangan: Skor diberikan dengan rentang skor 1 sampai dengan 5, dengan ketentuan semakin lengkap jawaban dan ketepatan dalam proses pembuatan, semakin tinggi nilainya.

46 Berbicara Tata Bahasa Kosa Kata Ucapan PENILAIAN PORTOFOLIO Sekolah :... Mata Pelajaran :... Durasi Waktu :... Nama Peserta Didik :... Kelas/Semester :... KRITERIA NO. KI/KD/PI WAKTU Keterangan 1 Pengetahuan 2 Penulisan 3 Ingatan terhadap kosa kata Keterangan : Skor menggunakan rentang