RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN : HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI

Transkripsi

1 RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN NAMA SEKOLAH MATA PELAJARAN MATERI POKOK KELAS/SEMESTER WAKTU : SMA LABORATORIUM UPI : FISIKA : HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI : XI/I : 3 X 4 JP + 2 JP A. KOMPETENSI INTI 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, 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. 3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, 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. 4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 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 menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya 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, melaporkan, dan berdiskusi 2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan 3.2 Mengevaluasi pemikiran dirinya terhadap keteraturan gerak planet dalam tata surya berdasarkan hukum-hukum newton Indikator : - Mendeskripsikan hubungan keteraturan gerak planet dalam tata surya berdasarkan hokum-hukum Newton - Mengevaluasi keberlakuan hukum kepler dengan hukum newton tentang gravitasi 4.2 Menyajikan data dan informasi tentang satelit buatan yang mengorbit bumi dan permasalahan yang ditimbulkannya Indikator : - Mempresentasikan informasi tentang satelit

2 C. KEGIATAN PEMBELAJARAN PERTEMUAN -1 HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI (4 JP) 1. TUJUAN Setelah mengamati demonstrasi, melakukan pengamatan melalui simulasi digital dan berdiskusi diharapkan siswa mampu : 1) Mendeskripsikan hukum kepler 2) Mendeskripsikan hukum newton tentang gravitasi 3) Menjelaskan gaya gravitasi 4) Menjelaskan medan gravitasi 5) Menentukan persamaan kuat medan gravitasi 6) Menunjukkan perilaku ilmiah dalam melakukan percobaan dan diskusi 2. MATERI PEMBELAJARAN - Hukum Kepler - Hukum Newton tentang Gravitasi - Gaya Gravitasi - Medan Gravitasi 3. METODE PEMBELAJARAN - Model : Pembelajaran Berbasis Masalah - Metode : Diskusi, Ceramah bermakna dan tanya jawab - Pendekatan : Saintifik 4. MEDIA, ALAT DAN SUMBER BELAJAR MEDIA : Laptop, slide power point, animasi phet, animasi macromedia flash, LKS (terlampir) ALAT DAN BAHAN : Jarum/Paku, kertas/papan, Benang, Pensil SUMBER BELAJAR : Fisika XI, Quadra 5. LANGKAH-LANGKAH PEMBELAJARAN a) Pendahuluan (20 menit) 1) Siswa mengucapkan salam dilanjutkan dengan membaca alquran. Kemudian guru memeriksa kehadiran siswa. Siswa sudah dikondisikan di tempat duduk sesuai dengan kelompoknya masing-masing. 2) Sebagai apersepsi, guru memberikan beberapa pertanyaan berkaitan dengan konsep periode dan gaya sentripetal pada gerak melingkar serta konsep gaya berat : Masih ingatkah pelajaran sebelumnya mengenai gerak melingkar? Bagaimana ciri benda yang bergerak melingkar?

3 Jika sebuah benda dalam waktu 10 detik melakukan gerak melingkar sebanyak 40 putaran, berapakah periode geraknya? Apa syaratnya benda dapat bergerak melingkar? Jika tidak ada respon dari siswa maka pertanyaan diganti dengan : Syarat dari benda agar dapat bergerak melingkar harus memiliki gaya yang berfungsi untuk mengubah arah geraknya agar selalu mengikuti lintasannya, gaya apakah yang dimaksud? Bagaimana persamaan gaya sentripetal dan kemana arahnya? Selain gaya sentripetal, anda juga sudah belajar gaya berat, apa yang anda ingat tentang gaya berat? Bagaimana persamaan gaya berat? FASE 1 (Orientasi Siswa Pada Masalah) 3) Guru menggali pengetahuan awal siswa tentang gaya gravitasi dengan menunjukkan gambar animasi sebagai berikut: BUAT PERTANYAAN DARI HASIL PENGAMATAN MU Guru menyimpulkan permasalahan dari animasi yang ditampilkan sebagai berikut : Kenapa buah apel jatuh ke bumi dan kenapa bulan tetap bergerak mengitari bumi? Apakah ada kesamaan penyebab dari gerak kedua benda? Kemudian menunjukkan animasi fenomena keteraturan gerak planet sebagai berikut :

4 dan mengajukan pertanyaan : Semua benda yang ada di alam semesta telah diatur oleh Tuhan Yang Maha Kuasa agar selalu beredar teratur menurut lintasannya masing-masing. Siapa yang telah mengetahui gaya apakah yang menjaga keteraturan gerak planet-planet di alam semesta ini? FASE 2 (Mengorganisasi siswa untuk belajar) 4) Guru menginformasikan bahwa pembelajaran akan dilaksanakan secara berkelompok seperti pertemuan sebelumnya yaitu satu kelompok terdiri dari 5-6 orang dengan anggota kelompok sesuai yang tercantum pada meja. 5) Guru membagikan LKS-1 (Lampiran-1) kepada masing-masing kelompok kemudian memberi petunjuk bahwa siswa harus memperhatikan beberapa tayangan animasi yang ditampilkan untuk menjawab pertanyaan pada LKS. b) Kegiatan Inti (100 menit) FASE 3 (Membimbing Penyelidikan Kelompok) Mengamati 6) Siswa melakukan kegiatan pengamatan dengan panduan LKS -1 terhadap hukum kepler melalui media animasi berupa fenomena keteraturan jagat raya (benda langit berevolusi mengelilingi matahari sesuai lintasannya) untuk menunjukkan hukum 1 dan hukum 2 kepler serta mengamati data hasil penelitian kepler untuk menunjukkan hukum 3 kepler. 7) Siswa melakukan pengamatan melalui media animasi PHET (gravity force lab) untuk menunjukkan keberlakuan hukum newton tentang gravitasi.

5 Animasi Untuk Hukum Kepler Data Hasil Pengamatan Kepler : Untuk Hukum 3 kepler Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler s Third Law Planet Mean Distance from sun (R) (10 6 km) Period (T) (Earth years) R 3 /T 2 (10 24 km 3 /y 2 ) Mercury 57,9 0,241 3,34 Venus 108,2 0,615 3,35 Earth 149,6 1,00 3,35 Mars 227,9 1,88 3,35 Jupiter 778,3 11,86 3,35 Saturn ,5 3,34 Uranus ,0 3,35 Neptune ,34 Pluto ,34 Menanya : Siswa diharapkan menanyakan : 1. Hukum yang berlaku terkait keteraturan jagat raya 2. Bunyi hukum kepler dan hukum newton tentang gravitasi serta keterkaitan hukum kepler dan hukum newton tentang gravitasi Mengumpulkan Informasi : 8) Melalui pengamatan pada animasi, simulasi PHET, diskusi, tanya jawab dengan guru dan studi pustaka, siswa mengumpulkan informasi mengenai munculnya hukum kepler, gaya gravitasi dan medan gravitasi melalui hukum newton tentang gravitasi serta besaran-besaran yang mempengaruhi besarnya gaya gravitasi dengan panduan LKS-1

6 Mengasosiasi : 9) Berdasarkan hasil pengamatan, diskusi, studi pustaka dan tanya jawab siswa : - Merumuskan hukum kepler - Merumuskan faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gravitasi - Menyelesaikan permasalahan FASE 4 (Menyajikan Hasil Pengamatan) Mengomunikasikan 10) Masing-masing kelompok menempelkan hasil diskusinya di papan tulis, kemudian dipilih secara random satu kelompok maju ke depan kelas untuk presentasi sedangkan kelompok lain memberikan pertanyaan atau sanggahan. FASE 5 (Menganalisis dan mengevaluasi penjelasan masalah) 11) Guru menyampaikan penguatan dan koreksi mengenai proses belajar mengajar maupun materi dan hasil percobaan yang telah dilakukan mengenai hukum kepler, hukum newton tentang gravitasi, gaya gravitasi serta kuat medan gravitasi (percepatan gravitasi) dan gaya berat benda. c) Penutup (20 menit) 12) Siswa diberi kesempatan untuk membuat rangkuman dan refleksi terhadap pengalaman yang telah dilakukan 13) Siswa diberi kesempatan untuk bertanya 14) Siswa mengerjakan soal uraian : a. Berat sebuah benda di permukaan Bumi adalah 100 N, berapakah berat benda tersebut pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi? (R adalah jari-jari bumi) b. Dua buah satelit A dan B mengelilingi bumi dengan lintasan masing-masing R a dan R b dari pusat bumi. Jika m a = m b dan R a = 4R b, maka perbandingan T a dan T b adalah. c. Suatu planet x mempunyai massa a kali massa bumi dan jejari b kali jejari bumi, berat suatu benda di planet x dibanding dengan berat di bumi adalah.. 15) Guru menginformasikan Tugas Mandiri serta materi selanjutnya yakni mengenai gerak satelit dan kesesuaian hukum kepler dengan hukum newton, kemudian menutup pelajaran dengan mengucapkan salam 6. PENILAIAN 1) Penilaian Sikap Dilaksanakan secara terpadu selama proses pembelajaran melalui lembar observasi penilaian sikap dengan menggunakan pedoman observasi penilaian sikap dan rubrik sebagai berikut : No. Aspek Keseriusan dalam belajar 2 Kerjasama dalam kelompok 3 Kejujuran 4 Tanggung Jawab Rubrik No. Aspek Rubrik Penilaian Sikap Skor 1 Keseriusan dalam Siswa memperhatikan demonstrasi dengan 4

7 belajar 2 Kerjasama dalam kelompok baik dan memperhatikan apa yang dibicarakan guru Siswa memperhatikan demonstrasi dengan baik tetapi tidak memperhatikan apa yang dibicarakan guru Siswa tidak memperhatikan demonstrasi tetapi masih memperhatikan apa yang dibicarakan guru Siswa tidak memperhatikan demonstrasi dan tidak memperhatikan apa yang dibicarakan guru Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok dan menyelesaikan permasalahan pada LKS Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok dan tidak menyelesaikan permasalahan pada LKS Siswa sesekali terlibat aktif dalam diskusi kelompok dan menyelesaikan permasalahan pada LKS Siswa tidak terlibat aktif dalam diskusi kelompok dan menyelesaikan permasalahan pada LKS 3 Kejujuran Siswa mengisi LKS sesuai pengamatannya 3 Siswa mengisi LKS dengan melihat lembar 2 kerja temannya Siswa tidak mengisi LKs 1 4 Tanggung Jawab Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan 4 mengisi LKS dengan lengkap Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan 3 mengisi LKS hanya sebagian Siswa mengumpulkan LKS tidak tepat waktu 2 dan mengisi LKS dengan lengkap Siswa tidak mengumpulkan LKS 1 2) Penilaian Tertulis Dilaksanakan setelah proses KBM berupa soal uraian pada bagian penutup dan ulangan harian yang akan dilaksanakan pada minggu ke -3 dengan tipe soal pilihan ganda dan uraian. 3) Penilaian Tugas Mandiri Dilaksanakan setelah proses KBM sebagai bentuk pekerjaan rumah berupa tugas mengerjakan soal-soal latihan Mengetahui, Kepala Sekolah Guru Mata Pelajaran, Dra. Tety Sulawaty, M.Pd NIP. Lia Laela Sarah NIP

8 LEMBAR KERJA SISWA (LKS-1) NAMA : NAMA KELOMPOK : KELAS : HARI/TANGGAL : TUJUAN 1. Merumuskan Hukum Kepler 2. Menentukan besaran-besaran fisika yang mempengaruhi gaya gravitasi 3. Memformulasikan besar gaya gravitasi A. Amati animasi yang ditampilkan oleh guru, kemudian jawab permasalahan di bawah ini 1. Penemuan orbit planet ditemukan antara tahun 1601 dan 1619 oleh astronom dan ahli matematika Jerman Johannes Kepler dengan menggunakan sekumpulan data yang tepat dari gerakan planet sebenarnya yang dihitung oleh mentornya, astronom Denmark, Tycho Brahe. Kepler menemukan tiga hukum empiris yang secara akurat gerak dari planet-planet. Berdasarkan animasi yang ditampilkan oleh guru, coba kamu rumuskan Hukum I Kepler dengan kata-katamu sendiri mengenai bentuk lintasan orbit dan fokus dari lintasan tersebut, Hukum 1 Kepler : Kemudian gambarkan lintasan orbitnya dengan langkah-langkah sebagai berikut : a) Siapkan dua jarum pentul/paku, kertas dan benang b) Buatlah persegi panjang dengan panjang dan lebar masing-masing 2b dan 2a. c) Kemudian buatlah sumbu vertikal dan horisontalnya sedemikian sehingga tepat berpotongan di titik (0, 0). d) Tentukan titik fokusnya. Misal F 1 = (c, 0) dan F 2 = (-c, 0) dengan

9 e) Tancapkan jarum/paku (atau pada setiap titik fokus. f) Buatlah gelang dari benang (perhatikan pada gambar yang warna biru) kemudian masukkan gelang tersebut sedemikian sehingga ditahan oleh kedua paku tersebut dan apabila diregangkan akan tampak seperti pada gambar dibawah ini. g) Kemudian jalankan pensil tersebut sedemikian sehingga tali gelang tersebut tidak kendor (seperti membuat lingkaran). h) Apabila dilakukan dengan benar, maka akan terbentuk gambar lintasan sesuai yang diinginkan 2. Perhatikan animasi kedua yang ditampilkan, coba rumuskan hukum 2 kepler dengan kata-katamu sendiri mengenai luasan daerah yang dibentuk oleh garis hubung antara matahari dengan planet dalam waktu yang sama. Ilustrasikan (gambarkan) pada gambar yang telah kamu buat. Hukum 2 Kepler : 3. Perhatikan data hasil penemuan Kepler berikut. Coba rumuskan Hukum 3 Kepler berdasarkan kesimpulan data yang ditampilkan. Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler s Third Law Planet Mean Distance from sun (R) (10 6 km) Period (T) (Earth years) R 3 /T 2 (10 24 km 3 /y 2 ) Mercury 57,9 0,241 3,34 Venus 108,2 0,615 3,35 Earth 149,6 1,00 3,35 Mars 227,9 1,88 3,35 Jupiter 778,3 11,86 3,35 Saturn ,5 3,34 Uranus ,0 3,35 Neptune ,34 Pluto ,34

10 Hukum 3 Kepler : B. Buka Animasi PHET berjudul Gravity Force Lab, kemudian lakukan pengamatan sebagai berikut : 1. Massa dua benda tetap (bernilai bebas) dengan jarak antar pusat massa berubah m 1 =... kg m 2 =... kg Ubahlah jarak antara pusat massa benda m 1 dan m 2, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan jarak yang berbeda. Tabel 1.1. Jarak pusat massa m 1 dan m 2 berubah No. Jarak pusat m 1 dan m 2 (r) (meter) Gaya gravitasi (F) (N) Buatlah kesimpulan dari tabel di atas 2. Jarak antar pusat massa m 1 dan m 2 tetap, m 1 tetap, m 2 berubah. Jarak antar pusat massa m 1 dan m 2 (r) =... m Massa m 1 =... kg Ubahlah massa benda m 2, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa m 2 yang berbeda. Tabel 1.2. massa m 2 berubah No. Massa benda (m 2 ) Gaya gravitasi (F) (kg) (N) Buatlah kesimpulan dari tabel di atas Jarak antar pusat massa m 1 dan m 2 tetap, m 2 tetap, m 1 berubah. Jarak antar pusat massa m 1 dan m 2 (r) =... m Massa m 2 =... kg Ubahlah massa benda m 1, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa m 2 yang berbeda. Tabel 1.3. massa m 1 berubah No. Massa benda (m 1 ) Gaya gravitasi (F) (kg) (N) 1

11 2 3 Buatlah kesimpulan dari tabel di atas Berdasarkan pengamatan data tabel 1.1, 1.2, 1.3 sebutkan faktor-faktor yang menentukan besar gaya gravitasi! a... b... c Semakin besar massa benda m 1, maka gaya gravitasi (F) semakin... Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah. F m 1 atau F 1/ m 1 6. Semakin besar massa benda m 2, maka gaya gravitasi (F) semakin... Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah. F m 2 atau F 1 / m 1 7. Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F, m 1 dan m 2. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah. F m 1.m 2 atau F 1 / m 1.m 2 8. Semakin besar jarak antara pusat massa m 1 dan m 2 (r), maka gaya gravitasi (F) semakin... Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah. F r atau F 1/ r atau F r 2 atau F 1/ r 2 9. Berdasarkan hasil nomor 7 dan 8, Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F m 1, m 2 dan r. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah. F (m 1.m 2 ) / r 2 atau F r 2 / (m 1.m 2 ) 10. Buatlah analisis dimensi atau satuan untuk hubungan yang diperoleh dari nomor 9. Apakah satuan gaya sama dengan satuan dari m1.m2/r2? Gaya ( F ) memiliki satuan... (uraikan dari satuan newton) m1.m2/r2 memiliki satuan...

12 11. Agar menjadi persamaan gaya gravitasi, hubungan yang diperoleh dari nomor 9 harus dilengkapi dengan konstanta gravitasi umum (G). Secara matematis gaya gravitasi dapat dituliskan sebagai berikut : Untuk menentukan konstanta gravitasi umum yang melengkapi persamaan gaya gravitasi. Seorang ilmuwan bernama Cavendish telah melakukan pengukurannya dengan alat yang disebut sebagai neraca Cavendish seperti gambar. Berdasarkan hasil percobaannya diperoleh bahwa konstanta gravitasi umum sebesar... G =... (Gunakan literatur/buku paket untuk menjawab)