BAB IV HASIL PENELITIAN

Transkripsi

1 37 BAB IV HASIL PENELITIAN A. Deskripsi Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat dalam 3 buku SMA kelas XI yang diteliti yaitu : 1. Fisika untuk SMA kelas XI Semester 2 karangan Marthen Kanginan, cetakan kedua tahun 2012, yang diterbitkan oleh Erlangga 2. Fisika untuk SMA dan MA kelas XI karangan Sri Handayani dan Ari Damari, cetakan tahun 2009 yang diterbitkan oleh Pusat Perbuakuan Departemen Pendidikan Nasional. 3. Terpadu Fisika untuk SMA/MA kelas XI semester 2 karangan Bob Foster, cetakan tahun 2012 yang diterbitkan oleh yang diterbitkan oleh Erlangga B. Deskripsi Hasil Penelitian Hasil penelitian berupa tabel analisis miskonsepsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar pada ketiga buku SMA kelas XI yang terdapat pada Lampiran 3. Berdasarkan hasil analisis miskonsepsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar pada ketiga buku SMA kelas XI tidak ditemukannya miskonsepsi. Selain miskonsepsi juga diteliti indikasi, seperti : konsep benar, konsep tidak ada, konsep tidak lengkap yang mengacu pada jumlah konsep berdasarkan hasil telaah silabus yang sesuai dengan Permendiknas Nomor 22 Tahun 2006 tentang Standar Isi yang terdiri dari 12 konsep. Keempat indikasi tersebut jika dijumlahkan, jumlahnya sesuai dengan jumlah konsep silabus. Hasil analisis indikasi keterangan lain yang menimbulkan miskonsepsi dapat dilihat pada Tabel

2 38 Tabel 4.1. Data Penjumlahan Konsep-Konsep Dinamika Rotasi Benda Tegar pada Ketiga Buku yang Diteliti No Jumlah Buku Sekolah SMA Kelas XI Konsep Konsep kurang Konsep tidak Miskonsepsi benar lengkap ada 1. Buku A Buku B Buku C Keterangan: 1. Buku A : Fisika untuk SMA kelas XI Semester 2 karangan Marthen Kanginan, cetakan kedua tahun 2012, yang diterbitkan oleh Erlangga 2. Buku B : Fisika untuk SMA dan MA kelas XI karangan Sri Handayani dan Ari Damari, cetakan tahun 2009 yang diterbitkan oleh Pusat Perbuakuan Departemen Pendidikan Nasional. 3. Buku C : Terpadu Fisika untuk SMA/MA kelas XI semester 2 karangan Bob Foster, cetakan tahun 2012 yang diterbitkan oleh yang diterbitkan oleh Erlangga Pada penelitian ini juga menganalisis indikasi keterangan lain yang menimbulkan miskonsepsi seperti, salah ketik, kalimat perlu diperbaiki, perlu penambahan gambar, gambar perlu diperbaiki, keterangan gambar perlu diperbaiki, perlu penambahan keterangan gambar, penulisan perumusan perlu diperbaiki, dan keterangan perumusan perlu diperbaikan. Konsep kurang lengkap dan konsep tidak ada juga dapat menimbulkan miskonsepsi. Sehingga indikasi keterangan yang dapat menimbulkan miskonsepsi dari ketika buku SMA kelas XI yang diteliti ditunjukkan pada Tabel

3 Tabel 4.2 Data Hasil Temuan Indikasi Keterangan Lain yang Berpotensi Menimbulkan Miskonsepsi pada Ketiga Buku yang Diteliti Jumlah K K K P K P P P No Buku Sekolah SMA Kelas XI S P K T P B G K P K K G L A D G D G D P 1. BUKU A BUKU B BUKU C Jumlah Keterangan : KKL : konsep kurang lengkap KTA : konsep tidak ada SK : salah ketik KPD : kalimat perlu diperbaiki PG : perlu penambahan gambar PBG : gambar perlu diperbaiki KGD : keterangan gambar perlu diperbaiki PKG : perlu penambahan keterangan gambar PPD : penulisan perumusan perlu diperbaiki PKP : keterangan perumusan perlu diperbaiki Hasil indikasi keterangan lain yang dapat menimbulkan miskonsepsi pada masing-masing ketika buku yang diteliti dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar

4 40 Jumlah Penemuan Keterangan Lain yang Berpotensi Menimbulkan Miskonsepsi pada Ketiga Buku yang Diteliti Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.1. Histogram Data Hasil Temuan Keterangan Lain yang dapat Berpotensi Menimbulkan Miskonsepsi pada Ketiga Buku yang Diteliti Berdasarkan Tabel 4.3 dan Gambar 4.1 mengenai hasil keterangan lain yang dapat menimbulkan miskonsepsi pada ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti dapat dihitung bahwa jumlah total keterangan lain tersebut tidak sesuai dengan jumlah konsep berdasarkan silabus, karena dalam satu konsep dapat mencakup satu atau lebih indikasi keterangan lain tersebut. C. Pembahasan Berdasarkan hasil telaah silabus telah ditemukan 12 konsep pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar. Ketiga buku SMA kelas XI yang dianalisis miskonsepsinya, selama proses analisis berlangsung, indikasi konsep benar, konsep kurang lengkap, dan konsep tidak ada didapatkan. Selain dianalisis miskonsepsinya, keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi juga dianalisis. Keterangan lain tersebut dikelompokkan dalam 10 kategori, yaitu konsep kurang lengkap, konsep tidak ada, salah ketik, kalimat perlu diperbaiki, perlu penambahan gambar, gambar perlu diperbaiki, keterangan gambar perlu diperbaiki, perlu penambahan keterangan gambar, penulisan perumusan perlu diperbaiki, dan 40

5 41 keterangan perumusan perlu diperbaiki. Konsep kurang lengkap dan konsep tidak ada juga termasuk kedalam keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi karena jika tidak diperbaiki dapat berpotensi menimbulkan miskonsepsi. 1. Miskonsepsi Konsep dikatakan mempunyai miskonsepsi jika konsep tersebut tidak sesuai dengan konsep yang berdasarkan kajian pustaka dan wawancara a. Buku A Pada Buku A yang dianalisis ternyata tidak ditemukan miskonsepsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar. b. Buku B Pada Buku B yang dianalisis ternyata tidak ditemukan miskonsepsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar. c. Buku C Pada Buku C yang dianalisis ternyata tidak ditemukan miskonsepsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar. Berdasarkan hasil analisis dari ketiga buku SMA kelas XI, tidak ditemukannya miskonspsi pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat dalam ketiga buku tersebut. Kesimpulan ini didapatkan setelah membandingkan dengan konsep berdasarkan dengan kajian pustakan dan hasil wawancara 2. Konsep Benar Konsep dikatakan benar jika konsep tersebut sesuai dengan konsep berdasarkan kajian pustaka dan hasil wawancara. Salah satu contoh konsep benar pada ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti sebagai berikut: 41

6 42 a. Buku A Gambar 6.7 Sebuah gaya F bekerja pada sebuah partikel bermassa m yang sedang berotasi pada jarak r menghasilkan sebuah momen gaya yang besar τ = rf jika F tegak lurus pada lintasan partikel untuk menghubungkan torsi dengan percepatan sudut. Gambar 6.7 menunjukkan sebuah partikel bermassa m yang sedang berotasi pada jarak r dari poros O. Sebuah gaya F yang tegak lurus pada lintasan partikel memberikan percepatan tangensial a t sesuai dengan persamaan F = ma t Karena percepatan tangensial a t sama dengan r α, maka F = mrα Dengan mengkalikan kedua ruas persamaan dengan r kita peroleh rf = mr 2 α Kita mengenal rf sebagai torsi τ yang dihasilkan oleh gaya F terhadap poros rotasi partikel dan mr 2 sebagai momen inersia partikel I. dengan demikian, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai τ = Iα = I a t (6-7) r dengan : I = momen inersia (Kgm 2 ) α = percepatan sudut (rad/s 2 ) τ = momen gaya (Nm) r = jarak ke titik poros (m) Konsep mengenai hubungan hukum II Newton tentang gerak translasi dengan gerak rotasi pada buku A sesuai dengan kajian pustaka dan hasil wawancara, yaitu : Partikel bermassa m berotasi membentuk lingkaran dengan radius r di ujung sebuah tali atau tongkat yang massanya dapat diabaikan (Gambar 4.2). 42

7 43 Gambar 4.2. Sebuah Massa m Berotasi Membentuk Lingkaran r pada Sebuah Titik Tetap Sumber (Giancoli, D. C., 2001: 260) Gaya F yang bekerja padanya seperti pada gambar. Torsi yang mengakibatkan percepatan sudut adalah τ = r F. Hukum Newton kedua digunakan untuk besaran linier, F = ma. Hubungan percepatan sudut dengan percepatan tangensial a T = a = α r, sehingga diperoleh F = ma = m(α r ) Kemudian subtitusikan persamaan ke dalam persamaan τ = r F, sehingga τ = r m(α r ) = m(r (α r ) ) = m((r r ) α (r α )r ) = m (r 2 cos 0) α (rα cos 90 0 )r Karena cos 0 = 1 dan cos 90 0 = 0 sehingga dihasilkan τ = mr 2 α Konsep benar tetapi kalimat perlu diperbaiki pada Buku A selanjutnya dapat dilihat pada Lampiran 3. b. Buku B Jika benda dipengaruhi gaya yang jumlahnya nol F = 0 maka benda akan lembam atau seimbang translasi. Hukum Newton I itulah yang dapat digunakan untuk gerak rotasi. Jika suatu benda dipengaruhi momen gaya yang jumlahnya nol ( τ = 0) maka benda tersebut akan seimbang rotasi. Kedua syarat di atas itulah yang digunakan untuk menjelaskan mengapa sebuah benda tegar itu seimbang. Berlaku syarat 43

8 Konsep mengenai keseimbangan benda tegar pada buku B sesuai dengan kajian pustaka dan hasil wawancara, yaitu : Jika pada suatu benda padat bekerja gaya-gaya, maka perlu untuk memperhatikan keseimbangan relative terhadap translasi dan rotasi. Karenanya diperlukan kedua syarat berikut: Jumlah semua gaya harus sama dengan nol (keseimbangan translasional) i F i = 0 Jumlah semua momen relative terhadap setiap titik harus sama dengan nol (keseimbangan rotasional) i τ i = 0 Konsep benar tetapi kalimat perlu diperbaiki pada Buku B selanjutnya dapat dilihat pada Lampiran 3. c. Buku C Mengingat hubungan impuls dengan momentum F dt = dp pada gerak linier, secara analogi, pada gerak rotasi diperoleh Dengan: τ = momen gaya dt dl τ dt = dl τ = dl dt = turunan dari fungsi momentum sudut terhadap waktu Konsep mengenai hubungan momentum sudut dengan momen gaya pada buku C sesuai dengan kajian pustaka dan hasil wawancara, yaitu : Hukum kedua Newton, gaya neto sama dengan laju perubahan momentum linier dp /dt. Jadi, τ neto = r F net = r dp dt dl dt = d commit (r p ) dt to = user dr dt 44 p + r dp dt 44

9 dr p = v mv = 0 dt dl dt = r dp dt τ neto = dl dt Momentum sudut berhubungan dengan torka gaya yang bekerja τ = r F, lewat Lampiran 3. τ = dl dt Konsep benar pada Buku C selanjutnya dapat dilihat pada Konsep benar pada ketiga buku SMA kelas Xi yang diteliti tersebut disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar Jumlah Penemuan (buah) Konsep Benar Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.3. Histogram Data Konsep Benar pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Berdasarkan Gambar 4.3 terlihat bahwa konsep benar pada buku C lebih banyak dibandingkan dua buku lainnya. Walaupun demikian, ketiga Buku SMA kelas XI yang diteliti memiliki konsep benar lebih dari setengah konsep berdasarkan silabus. Oleh karena itu, ketiga Buku SMA kelas XI yang diteliti dapat digunakan sebagai sumber belajar. Namun, tetap harus diwaspadai keterangan lain yang mungkin commit berpotensi to user menimbulkan miskonsepsi. 45

10 46 1. Indikasi Keterangan Lain yang Berpotensi Menimbulkan Miskonsepsi Selain menganalisis miskonsepsi pada konsep yang terdapat dalam ketiga buku SMA kelas XI, yaitu indikasi keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi juga dianalisis, yang meliputi: konsep kurang lengkap, konsep tidak ada, salah ketik, kalimat perlu diperbaiki, penambahan gambar, perbaikan gambar, keterangan gambar diperbaiki, penambahan keterangan gambar, penulisan perumusan diperbaiki, dan perbaikan keterangan perumusan Pembahasan indikasi keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi dari ketiga buku SMA kelas XI yang diteliiti sebagai berikut: a. Konsep Tidak Lengkap Konsep dikatakan kurang lengkap jika konsep benar berdasarkan kajian pustaka dan hasil wawancara, tetapi konsep tidak lengkap seperti pada konsep benar. Pada ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti ditemukan beberapa konsep yang kurang lengkap 1) Buku A Pada Buku A yang dianalisis ternyata tidak ditemukan konsep yang tidak lengkap pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar. 2) Buku B Pada buku B memiliki 2 konsep yang kurang lengkap, yaitu konsep hubungan hukum II Newton mengenai gerak translasi dan gerak melingkar dan hubungan dan konsep momen gaya. Pada buku A konsep hubungan II Newton mengenai gerak translasi dan gerak melingkar tidak didituliskan proses perumusannya mengapa berhubungan, hanya dituliskan perumusan terakhirnya saja, seperti berikut: 46

11 Kalian sudah belajar tentang keadaan benda yang memiliki resultan momen gaya nol, yaitu benda yang setimbang, bagaimana resultannya tidak nol? Jawabannya harus kalian hubungkan hukum Newton II. Pada hukum II Newton di kelas X telah dipelajari untuk gerak translasi. Jika benda dipengaruhi gaya yang tidak nol maka benda itu akan mengalami percepatan F = ma 47 Gambar 6.9 Momen gaya dapat menyebabkan gerak rotasi dipercepat Apabila hukum II Newton ini diterapkan pada gerak rotasi maka saat benda bekerja momen gaya yang tidak bekerja momen gaya tidak nol maka bendaakan bergerak rotasi dipercepat. Perhatikan Gambar 6.9 Dari penjelasan diatas dapat dibuat simpulan hukum II Newton. Pada gerak translasi dan rotasi sebagai berikut Pada perumusan yang ditandai dengan tanda hanya dijelaskan perumusan terakhir tidak dijelaskan hubungan antara hukum II Newton mengenai gerak translasi dengan gerak rotasi, seharusnya perumusan yang lengkap sebagai berikut : Partikel bermassa m berotasi membentuk lingkaran dengan radius r di ujung sebuah tali atau tongkat yang massanya dapat diabaikan (Gambar 4.4). 47

12 48 Gambar 4.4. Sebuah Massa m Berotasi Membentuk Lingkaran r pada Sebuah Titik Tetap Sumber (Giancoli, D. C., 2001: 260) Gaya F yang bekerja padanya seperti pada gambar. Torsi yang mengakibatkan percepatan sudut adalah τ = r F. Hukum Newton kedua digunakan untuk besaran linier, F = ma. Hubungan percepatan sudut dengan percepatan tangensial a T = a = α r, sehingga diperoleh F = ma = m(α r ) Kemudian subtitusikan persamaan ke dalam persamaan τ = r F, sehingga τ = r m(α r ) = m(r (α r ) ) = m((r r ) α (r α )r ) = m (r 2 cos 0) α (rα cos 90 0 )r Karena cos 0 = 1 dan cos 90 0 = 0 sehingga dihasilkan τ = mr 2 α Pada buku B konsep momen gaya kurang lengkap karena pada buku tersebut tidak dijelaskan mengenai aturan tangan kanan untuk arah momen gaya, hanya dituliskan aturan tangan kanan tanpa dijelaskan. Konsep momen gaya yang terdapat buku tersebut debagai berikut: Gambar 6.1 sebuah baut perlu ada gaya dan lengan tertentu 48

13 49 Momen gaya merupakan besaran yang dipengaruho oleh gaya dan lengan. Lihat Gambar 6.1, untuk memutar baut diperlukan lengan d dan gaya F. Besar momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja dengan lengan yang saling tegak lurus. Bagaimana jika membutuhkan sudut tertentu? Besarnya dapat memenuhi persamaan berikut Momen inersia merupakan besaran vektor. Arahnya sesuai dengan kaedah tangan kanan seperti pada Gambar 6.2 Gambar 6.2 Kaedah tangan kanan (b) arah torsi dan arah rotasi Karena pada konsep momen gaya tidak lengkap karena dengan tidak terdapatnya penjelesan mengenai kaedah aturan tangan, oleh karena itu perlu ditambahkan penjelasan kaedah aturan tangan dari arah momen gaya sebagai berikut: Momen gaya dinyatakan oleh suatu vektor yang tegak lurus pada r dan F: artinya tegak lurus pada bidang yang memtar r dan F. Momen gaya memiliki arah yang sama seperti ibu jari tangan jika jari-jari tangan dilengkungkan ke arah rotasi yang dihasilkan oleh F terhadap O.arah ini dinyatakan dalam Gambar 4.3, perhatikan bahwa momen suatu 49

14 gaya selalu didefinisikan relatif terhadap suatu titik tertentu; jika titik acuan diubah, pada umumnya momen gayanya juga berubah. 50 Gambar 4.5. Hubungan antara Momen Gaya dan Vektor Posisi Sumber (Marcelo A. & Edward J. Finn, 1994: 39) 3) Buku C Pada Buku A yang dianalisis ternyata tidak ditemukan konsep yang tidak lengkap pada konsep Dinamika Rotasi Benda Tegar pada buku tersebut. Konsep tidak lengkap pada buku SMA kelas XI yang diteliti dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar 4.6 Jumlah Penemuan (buah) Konsep Tidak Lengkap Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.6. Histogram Data Konsep Tidak Lengkap pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Berdasarkan Gambar 4.6 menunjukkan bahwa konsep tidak lengkap pada buku B lebih banyak daripada commit buku to user A dan C. konsep yang tidak lengkap 50

15 51 tersebut harus dilengkapi, sehingga dapat digunakan sebagai sumber belajar yang baik b. Konsep Tidak Ada Konsep dikatakan tidak ada jika konsep yang ada di silabus tidak ditemukan dalam konsep-konsep yang terdapat dalam ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti. Pada ketiga buku SMA kelas XI telah ditemukan tidak ditemukannya konsep yang terdapat dalam silabus 1) Buku A Pada buku A, jumlah konsep yang tidak ada berjumlah 1, yaitu pada konsep gaya kopel. 2) Buku B Pada buku B tidak ditemukannya konsep yang tidak ada dalam silabus. 3) Buku C Pada buku B, jumlah konsep ayng tidak ada berjumlah 2 konsep, yaitu konsep gaya kopel dan konsep keseimbangan partikel Konsep tidak ada yang terdapat dalam ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditujukan pada Gambar 4.7. Jumlah Penemuan *(buah) Konsep Tidak Ada Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.7. Histogram Data Konsep Tidak Ada pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Hasil pada Gambar 4.7 menunjukkan bahwa buku C tidak memiliki konsep tidak ada. Hal commit ini dapat to user disimpulkan bahwa buku C memuat 51

16 materi lebih banyak konsep Dinamika Rotasi Benda Tegar dibandingkan dengan buku B dan buku A. Konsep tidak ada pada ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti garus dilengkapi agar ketiga buku tersebut dapat digunakan sebagai sumber belajar yang lengkap. c. Salah Ketik Konsep pada ketiga buku SMA kelas XI dikatakan salah ketik jika konsep terdapat konsep benar atau kurang lengkap tetapi terdapat salah ketik. Salah ketik pada ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti sebagai berikut: 1) Buku A Pada buku A ditemukan 2 salah ketik pada contoh soal konsep keseimbangan benda tegar yaitu Contoh 6.4 (1) dan Contoh 6.4 (2). Pada Contoh soal 6.4 (1) salah ketik terjadi pada perhitungan N A, seperti berikut: τ B = 0 N A (B 1 A 1 ) + Mg(B 1 M 1 ) + mg(b 1 P) = 0 N A (6) (3) + 200(1,5) = = 6N A Seharusnya yang bertanda penulisan N A = = 550 N yang benar seperti: N A = 3300 = 550 N 6 Pada contoh soal 6.4 (2) salah ketik terjadi pada perhitungan mencari momen gaya pada titik A, seperti berikut: 52 52

17 seharusnya perpustakaan.uns.ac.id 53 N B R Gambar 6.17 Diagram gaya-gaya yang bekerja pada tangga τ A =0 N B (AB 1 ) + mg(ap 1 ) = 0 N B (l cos θ) + mg 1 l sin θ = 0 2 N B = 1 mgl sin θ 2 = 1 mg tan θ l cos θ 2 bernilai negatif karena arah putar N B terhadap titik a searah dengan jarum jam, sehingga pembenarannya sebagi berikut: τ A =0 N B (AB 1 ) + m t g(ap 1 ) = 0 N B (l cos θ) + mg 1 l sin θ = mgl sin θ 2 N B = = 1 mg tan θ l cos θ 2 2) Buku B Pada buku B ditemukan 3 salah ketik, yaitu konsep momen gaya, contoh soal energi kinetik gerak menggelinding dan Contoh soal pada konsep hukum kekekalan momentum. Pada momen gaya salah ketik terjadi pada perumusan momen gaya dan besaran momen gaya Gambar 6.1 sebuah baut perlu ada gaya dan lengan tertentu 53

18 54 Momen gaya merupakan besaran yang dipengaruhi oleh gaya dan lengan. Lihat Gambar 6.1, untuk memutar baut diperlukan lengan d dan gaya F. Besar momen gaya didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya yang bekerja dengan lengan yang saling tegak lurus. Bagaimana jika membutuhkan sudut tertentu? Besarnya dapat memenuhi persamaan berikut Momen inersia merupakan besaran vektor. Arahnya sesuai dengan kaedah tangan kanan seperti pada Gambar 6.2 Tanda seharusnya x karena tanda tersebut merupakaan tanda perkalian dot product sedangkan momen gaya sendiri merupakan hasil perkalian silang atau (cross product), sehingga perumusan momen gaya menjadi τ = r F, Kemudian momen inersia seharusnya diketik momen gaya karena penjelasan ini masih dalam sub-sub-bab momen gaya. Pada contoh soal hukum kekekalan momentum sudut terjadi salah ketik pada perhitungan kecepatan sudut yang dicari menggunakan rumusan kekekalan momentum, seperti Roda penggabungan silinder tersebut berlaku hukum kekekalan momentum sudut. L awal = L akhir I A v A + I B ω B = (I A + I B )ω 1 m 2 AR 2 ω A + 1 m 2 BR 2 ω B = (I A + I B )ω 54

19 = 2 2 ( )ω = 2,5 ω ω = 24 rad/s Penulisan v A seharusnya ω A karena perumusan L =Iω, sehingga pembenarannya seperti L awal = L akhir I A ω A +I B ω B = (I A + I B )ω 1 M 2 AR 2 A ω A + 1 M 2 BR 2 B ω B = ( 1 M 2 AR 2 A + 1 M 2 BR 2 B )ω = 2 2 ( )ω = 2,5 ω ω = 24 rad/s 3) Buku C Pada buku C, salah ketik ditemukan sejumlah 2, yaitu pada contoh soal keseimbangan benda tegar dan contoh soal titik berat. Pada contoh soal keseimbangan benda tegar, salah ketik terjadi pada perhitungan menentukan gaya reaksi (R) dinding pada batang. Salah ketik terjadi pada penulisan hasil R cos θ sehingga mempengaruhi hasil dari R, seperti Sebuah batang homogen dengan berat 200 N dan panjang 8 m diengselkan pada sebuah dinding, sementara ujung yang satunya setopang dengan seutas kawat yang membentuk 53 0 dengan horizontal (Gambar 7.9 (a)). Jika seseorang yang beratnya 600 N berdiri dari dinding, tentukan tegangan kawat dan gaya reaksi dinding pada batang. 55

20 56 Gambar 7.9 (a) batang yang ditopang dengan engsel dan kawat, dan (b) diagram gaya pada batang Penyelesaian: Pertama-tama kita harus menggambar semua gaya luar yang bekerja pada batang, yaitu berat batang 200 N, tegangan kawat T, gaya reaksi dinding R, dan berat orang 600 N. semuanya tampak dalam diagram pada gambar (b). uraikan T dan R pada sumbu x dan y, kemudian dengan menggunakan syarat pertama keseimbngan benda tegar, diperoleh Akhirnya, diperoleh F x = R cos θ T cos 53 0 = 0 F y = R sin θ + T sin = 0 Karena R, T, dan θ semuanya tidak diketahui, kita kekurangan satu persamaan lagi. Genakan syarat kedua keseimbangan benda tegar, sehingga diperoleh τ p = (T sin 53 0 )(8) (600)(2) (200)(4) = 0 T = 312,5 N T(0,8)(8) = 0 Dengan mensubtitusikan T = 312,5 N ke dalam (1) dan (2) diperoleh R cos θ = 187,5 N R sin θ = 550 N Sehingga tan θ = 550 = 2,93 187,5 θ = 71,

21 R = 187,5 cos 71,18 0 = 581,08 N Hasil dari R cos θ = 187,5 N salah, hasil yang sebenarnya R cos θ = 188,1 N, sehingga mempengaruhi pada hasil tan θ, θ, dan R. Hasil tan θ, θ, dan R berdasarkan buku C tersebut tan θ = ,5 = 2,93 θ = 71,18 0 R = 187,5 cos 71,18 0 = 581,08 N Hasil yang benar adalah tan θ = θ = 71,095 0 R sin θ = 550 = 2,92 R cos θ 188,1 R = 188,1 cos 71,1 0 = 188,1 0,32 = 587,81 N Pada contoh soal titik berat terjadi salah ketik tinggi dari bangunan pertama sehingga mempengaruhi pada hasil perhitungan luas dari bangun pertama dan koordinat titik berat tinggi dari bangun pertama. Perhitungan hasil akhir dalam menentukan koordinat (x 0, y 0 ) keseluruhan bangunan salah. Tentukan koordinat titik berat bangun luasan seperti pada gambar. 57 Penyelesaian: 57

22 58 Bangun disamping kita bagi menjadi 2 bagian, yaitu bagian dengan titik berat z 1 dan bagian dengan titik berat z 2 seperti pada gambar. Luasan tiap bagian adalah: A 1 = 1 (16)(10 4) = 48 2 A 2 = (16)(4) = 64 Koordibat titik berat z 1 adalah x 1 = 8 dan y 1 = 1 (tinggi) = (10 4) = Sedangkan, koordinat z 2 adalah x 2 = 8 dan y 2 = 2 Dengan demikian, koordinat titik berat susunan bangun tersebut adalah x 0 = x 1A 1 +x 2 A 2 = (8)(48)+(8)(64) = 8 A 1 +A y 0 = y 1A 1 +y 2 A 2 = (6)(48)+(2)(64) = 3,7 A 1 +A Angka 10 pada penulisan tinggi bangunan pertama seharusnya 12 karena tinggi bangunan pertama = tinggi keseluruhan bangunan tinggi bangunan kedua, sehingga hasil yang benar sebagai berikut: Diketahui : Z 1 x 1 = 8 cm, y 1 = (12 4) 3 = 4 + 2,76 = 6,67 cm A 1 = 1 (16)(12 4) = 64 cm2 2 Z 2 x 2 = 8 cm, y commit 2 = 2 cm to user 58

23 59 A 2 = (16)(4) = 64 cm 2 Ditanyakan : (x 0, y 0 )? Jawab : x 0 = x 1A 1 + x 2 A 2 A 1 + A 2 + (8)(64) + (8)(64) = = 8 cm y 0 = y 1A 1 + y 2 A 2 A 1 + A 2 + (6,67)(64) + (2)(64) = = 13,34 cm Salah ketik yang terdapat dalam ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditujukan pada Gambar 4.8. Jumlah Penemuan (buah) Salah Ketik Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.8. Histogram Data Salah Ketik pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti 59

24 60 Hasil pada Gambar 4.8 menunjukkan bahwa buku C lebih banyak mengandung salah ketik dibandingkan dengan dua buku lainnya, dibutuhkan pembenaran pada salah ketik tersebut. d. Kalimat Perlu Diperbaiki Kalimat perlu diperbaiki dikatakan jika terdapat kalimat yang kurang jelas atau kurang tepat sehingga untuk menghindari menimbulkan miskonsepsi, kalimat harus diperbaiki. 1) Buku A Pada buku A, tidak ada kalimat yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terapat pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B, ada 2 kalimat yang perlu diperbaiki, yaitu pada contoh soal energi kinetic benda menggelinding dan konsep hukum kekekalan momentum Pada contoh soal energi kinetik benda menggelinding, kalimat soal perlu diperbaiki karena kurang efisien. Sebuah balok bermassa memiliki massa 600 gr dan jari-jari 5 cm. bola tersebut menggelinding dengan kecepatan linier 10 m/s. tentukan energy kinetik bola tersebut! Penyelesaian: m = 600 gr R = 5 cm = kgm 2 v = 10 m/s Momen inersia: I = 2 3 mr2 = 2. 0,6. ( ) 2 = 10 3 kgm 2 Kecepatan sudut: 60

25 61 ω = v = 10 R = 200 rad/s Berarti energy mekanik totalnya sebesar: = 1 2 mv Iω2 EK ktot = EK kt + EK kr = , (200) 2 = 50 joule Metode lain: Energy kinetic benda menggelinding memenuhi: Kata balok seharusnya diganti bola karena pada penyelesaian benda yang memiliki momen inersia 2 3 mr2 adalah bola. Kemudian Kata memiliki massa dihilangkan karena sudah terdapat kata bermassa yang sudah mewakili bahwa benda tersebut memiliki massa. Sehingga kalimat soal tersebut seharusnya: Sebuah bola berongga bermassa 600 gr dan jari-jari 5 cm. Bola tersebut menggelinding dengan kecepatan linier 10 m/s. tentukan energi kinetik bola tersebut! Pada konsep hukum kekekalan momentum terdapat perbaikan kalimat karena kalimat yang menerangkan konsep membingungkan seperti: Benda yang berotasi tidak bekerja momen gaya ( τ = 0 ) maka pada gerak benda itu akan terjadi kekekalan momentum sudut 61

26 62 Kalimat yang ditandai seharusnya diperbaiki dengan Benda yang berotasi dengan momen gaya total yang bekerja padanya sama dengan nol atau tidak ada momen gaya yang bekerja 3) Buku C Pada buku C, tidak ada kalimat yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terapat pada buku tersebut. Kalimat yang perlu diperbaiki dalam ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditujukan pada Gambar 4.9. Kalimat Perlu Diperbaiki Jun (buah)mlah Penemu 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Buku Buku A Buku B Buku C Gambar 4.9. Histogram Data Kalimat perlu Diperbaiki pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Hasil pada Gambar 4.9 menunjukkan bahwa buku B memiliki 2 kalimat yang perlu diperbaik, sedangkan pada kedua buku yang lainnya tidak terdapat kalimat yang harus diperbaiki. Hal ini dapat disimpulkan bahwa buku B memiliki kalimat yang perlu diperbaiki lebih banyak dibandingkan dengan buku A dan buku C. e. Perlu Penambahan Gambar Konsep pada buku dikatakan perlu penambahan gambar, jika konsep benar atau konsep commit kurang to user lengkap yang memerlukan penambahan 62

27 63 gambar untuk melengkapi gambar yang belum ada dalam konsep buku tersebut 1) Buku A Pada buku A, tidak ada gambar yang perlu ditambahkan dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terapat pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B, tidak ada gambar yang perlu ditambahkan dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terapat pada buku tersebut. 3) Buku C Pada buku C, tidak ada gambar yang perlu ditambahkan dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terapat pada buku tersebut. Berdasarkan hasil analisis dari ketiga buku SMA kelas XI, tidak ditemukannya konsep yang membutuhkan penambahan gambar pada konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat dalam ketiga buku tersebut. f. Gambar Perlu Diperbaiki Gambar perlu diperbaiki jika gambar pada buku kurang tepat sehingga perlu diperbaiki untuk memperjelas konsep. 1) Buku A Pada buku A, tidak ada gambar yang perlu perbaikan dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B terdapat dua gambar yang perlu diperbaiki, yaitu pada konsep momen inersia dan contoh soal pada konsep titik berat 63

28 64 Pada konsep momen inersia ada gambar yang perlu diperbaiki karena gambar kurang jelas. Gambar tersebut merupakan gambar momen inersia pada berbagai bentuk benda tegar Bentuk benda tegar dan keterangan yang terdapat dalam gambar kurang jelas sehingga perbaikannya sebagai berikut : Pada contoh soal yang ada dalam konsep titik berat, ada gambar yang perlu diperbaiki karena keterangan angka yang menunjukkan titik koordinat bangunan yang terdapat pada gambar tidak ada sehingga soal membingungkan. Kerucut pejal dan silinder pejal dari bahan yang sama dan homogen digabungkan menjadi benda seperti Gambar 6.15 (a). tentukan koordinat titik berat commit benda to terhadap user titik A! 64

29 65 Gambar 6.15 Penyelesaian: Benda memiliki sumbu simetri di x = 20 cm berarti x = 20 cm. untuk menentukan y 0 benda dapat dibagi menjadi dua seperti berikut. Benda I (silinder pejal) : Z 1 = (20,10) V 1 = πr 2. t = π = 8000 π cm 3 Benda II (kerucut pejal) : Z 2 = (20,30) V 2 = 1 3 π. R2. h = 1 π = π cm 3 3 Benda y 0 memenuhi : y 0 = yv V = π π π πvv 3 Jadi Z 0 = (20,18) cm = 18 cm Perbaikan gambar tersebut dengan menambahkan keterangan titik koordinat bangunan sesuai dengan penyelesaian. Perbaikan gambar sebagai berikut : 65

30 66 3) Buku C Pada buku C, gambar perlu diperbaiki berjumlah 1, yaitu pada contoh soal konsep gaya kopel. Pada batang AB yang memiliki panjang 4 m bekerja empat gaya yaitu F 1 = F 2 = 10 N dan F 3 = F 4 = 6 N seperti pada gambar. Berapakah momen kopel pada batang AB dan ke mana arahnya? Pada Gambar yang terdapat contoh soal konsep gaya kopel tidak sesuai. Besar gaya F 3 dan F 4 sama, sehingga seharusnya panjang gaya yang bekerja pada batang tersebut sama panjang. Tetapi pada gambar tersebut panjang dari kedua gaya tersebut berbeda, sehingga gamber tersebut perlu diperbaiki dengan gambar sebagai berikut: 66

31 67 A F 2 F 3 2 m 1 m 1 m P Q B F 4 F 1 Gambar yang perlu diperbaiki dari ketika buku SMA kelas XI yang diteliti tersebut dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar Jumlah Temuan (buah) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Gambar Perlu Diperbaiki Buku Buku A Buku B Buku C Gambar Histogram Perbaikan Gambar pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Hasil pada Gambar 4.10 menunjukkan bahwa buku B memiliki 2 gambar yang perlu diperbaik. Gambar yang perlu diperbaiki pada buku B ini lebih banyak dari dua buku A dan buku C. g. Keterangan Gambar Perlu Diperbaiki Keterangan gambar perlu diperbaiki jika gambar memiliki keterangan tetapi keterangan kurang jelas atau kurang tepat sehingga perlu diperbaiki untuk menghindari timbulnya miskonsepsi. 1) Buku A Pada buku A, tidak ada keterangan gambar yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada commit pada buku to user tersebut. 67

32 68 2) Buku B Pada buku B, terdapat 1 keterangan gambar yang perlu diperbaiki yaitu pada contoh soal yang terdapat pada konsep momen gaya. Pada contoh soal yang terdapat dalam konsep momen gaya, ada keterangan yang perlu diperbaiki karena keterangan tertutup tanda panah sehingga keterangan kurang jelas, seperti berikut : Keterangan tersebut perlu diperbaiki supaya keterangan gambar jelas sehingga tidak dapat menimbulkan miskonsepsi. keterangan gambar diperbaiki sebagai berikut : Gambar 6.3 (a) gayagaya yang bekerja pada benda, (b) arah vektor dari gaya-gaya yang bekerja pada benda 3) Buku C Pada buku C, tidak ada keterangan gambar yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat pada buku tersebut. Keterangan gambar yang perlu diperbaiki dari ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti tersebut dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar

33 69 Jumlah Temuan (buah) Keterangan Gambar Perlu Diperbaiki 1,5 1 Bukui A 0,5 Buku B Buku C 0 Buku Gambar Histogram Data Keterangan Gampar Diperbaiki pada Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Hasil pada Gambar 4.11 menunjukkan bahwa buku B memiliki 1 gambar yang perlu diperbaik, sedangkan dua buku lainnya tidak ditemukan keterangan gambar yang perlu diperbaiki. Sehingga keterangan gambar yang perlu diperbaiki pada buku B ini lebih banyak dari dua buku A dan buku C. h. Perlu Penambahan Keterangan Gambar 1) Buku A Pada buku A, tidak perlu penambahan keterangan gambar dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B, tidak perlu penambahan keterangan gambar dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 3) Buku C Pada buku C, tidak perlu penambahan keterangan gambar dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 69

34 Berdasarkan hasil analisis dari ketiga buku SMA kelas XI, tidak ditemukannya konsep yang membutuhkan penambahan keterangan gambar pada konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada dalam ketiga buku tersebut. i. Penulisan Perumusan Perlu Diperbaiki Penulisan perumusan perlu diperbaiki jika perumusan secara sistematis yang termasuk konsep benar atau konsep kurang lengkap tetapi perumusan tersebut kurang tepat atau kurang jelas. 1) Buku A Pada buku A, tidak ada penulisan perumusan yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B, terdapat 5 perumusan yang perlu diperbaiki, yaitu pada contoh soal yang ada pada konsep momentum sudut, konsep hukum kekekalan momentum, konsep hubungan momentum sudut dengan momen gaya, contoh soal yang terdapat pada konsep energi kinetic gerak menggelinding dan titik berat. Pada contoh soal yang terdapat pada konsep momentum sudut, penulisan perumusan perlu diperbaiki terjadi pada penulisan perumusan Sebuah bola pejal bermassa 0,5 kg dan jari-jari 20 cm berotasi dengan kecepatan sudut 15 rad/s. berapakah momentum dusut bola tersebut? Penyelesaian: m = 0,5 kg, R = 0,2 m ω = 15 rad/s bola pejal : k = 2 3 momentum sudut bola sebesar : 70 70

35 71 L = I ω = 2 5 mr2. ω = 2. 0,5. 5 (0,2)2. ω = 0,12 kg m 2 /s Tanda titik yang ditandai lebih baik dihilangkan karena sudah terdapat tanda () yang sudah mewakili perkalian L = I ω = 2 5 mr2 ω = ,5. (0,2)2. ω = 0,12 kg m 2 /s Pada konsep hukum kekekalan momentum, penulisan perumusan perlu diperbaiki terjadi pada perumusan hukum kekekalan momentum Benda yang berotasi tidak bekerja momen gaya ( τ = 0 ) maka pada gerak benda itu akan terjadi kekekalan momentum sudut Perumusan hukum kekekalan momentum, penulisan saling tumpang tindih sehingga perumusan tersebut kurang jelas. Penulisan perumusan yang benar sebagai berikut: τ = dl dt = 0 Pada konsep hubungan antara momentum sudut dengan momen gaya ada penulisan perumusan yang perlu diperbaiki seperti : 71

36 72 Momentum sudut memiliki hubungan dengan moment gaya. Masih ingat impuls dan momentum sudut linier. Hubungan itu juga berlaku pada gerak rotasi. Hubunganya menjadi : τ t = L τ = L t Persamaan ini dapat memenuhi hubungan deferensial juga Perumusan hukum kekekalan momentum, penulisan saling tumpang tindih sehingga perumusan tersebut kurang jelas. Penulisan perumusan yang benar sebagai berikut: τ = dl dt Pada konsep titik berat terdapat penulisan perumusan yang perlu diperbaiki. Perbaikan penulisan perumusan pada konsep titik berat terjadi pada perumusan menentukan titik pusat massa pada sumbu x (x 0 ), seperti berikut: (1) W = mg, g sama berarti w dapat diganti dengan massa benda. Dari alasan inilah titik berat disebut juga titik pusat massa 72

37 Penulisan perumusan titik pusat massa pada sumbu x salah dan saling tumpang tindih sehingga perumusan tidak jelas. Penurusan dari titik pusat massa pada sumbu x yang benar adalah x 0 = xm m Pada contoh soal yang terdapat pada konsep gerak menggelinding penulisan perumusan tidak sesuai dengan perumusan yang terdapat pada konsep gerak menggelinding, seperti berikut: 73 Penulisan angka 1 2 setengah pada contoh soal perumusan agak keatas sehingga terkesan seperti pangkat. Padahal angka 1 2 bukan merupakan pangkat, sehingga perbaikan penulisan perumusan yang benar seperti: E ktot = (I + k) 1 2 mv2 = I , = 50 joule 3) Buku C Pada buku C, tidak ada penulisan perumusan yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang terdapat pada buku tersebut. Penulisan perumusan perlu diperbaiki dari ketiga buku SMA kelas XI yang diteliti tersebut dapat disajikan dalam bentuk diagram yang ditunjukkan pada Gambar

38 74 Jumlah temuan (buah) Penulisan Perumusan Perlu Diperbaiki Buku Buku A Buku B Buku C Gambar Histogram Data Penulisan Perumusan Perlu Diperbaiki Ketiga Buku SMA Kelas XI yang Diteliti Hasil pada Gambar 4.12 menunjukkan bahwa buku B memiliki 5 penulisan perumusan yang perlu diperbaiki, sedangkan dua buku lainnya tidak ditemukan keterangan gambar yang perlu diperbaiki. Sehingga perbaikan penulisan perumusan pada buku B ini lebih banyak dari dua buku A dan buku C. 4) Keterangan Perumusan Perlu Diperbaikan 1) Buku A Pada buku A, tidak ada keterangan perumusan yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 2) Buku B Pada buku B, tidak ada keterangan perumusan yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 3) Buku C Pada buku C, tidak ada keterangan perumusan yang perlu diperbaiki dalam konsep-konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada pada buku tersebut. 74

39 Berdasarkan hasil analisis dari ketiga buku SMA kelas XI, tidak ditemukannya konsep yang membutuhkan perbaikan keterangan perumusan pada konsep Fisika pada materi Dinamika Rotasi Benda Tegar yang ada dalam ketiga buku tersebut. Berdasarkan hasil analisis dari ketiga buku SMA kelas XI tidak ditemukannya miskonsepsi dinamika rotasi benda tegar, sehingga buku tersebut dapat digunakan sebagai sumber belajar yang baik. Selain, menganalisis miskonsespi analisis lain juga dilakukan, yaitu menganalisis keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi yang terdiri dari 10 kategori. 10 kategori antara lain: konsep kurang lengkap, konsep tidak ada, salah ketik, kalimat perlu diperbaiki, perlu penambahan gambar, gambar perlu diperbaiki, keterangan gambar perlu diperbaiki, perlu penambahan keterangan gambar, penulisan perumusan perlu diperbaiki, dan keterangan perumusanperlu diperbaikan. Berdasarkan hasil analisis pada buku A, keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi ditemukan ada 1 konsep tidak ada dan 2 salah ketik. Lalu pada buku B, ditemukan ada 2 konsep kurang lengkap, 2 konsep tidak ada, 2 salah ketik, 2 kalimat perlu diperbaiki, 2 gambar perlu diperbaiki, 1 keterangan gambar perlu diperbaiki, dan 5 penulisan perumusan perlu diperbaiki. Sedangkan pada buku C, ada 3 salah ketik, 1 gambar perlu diperbaiki, dan keterangan gambar perlu diperbaiki. Berdasarkan perhitungan persentase (Lampiran 1) dari analisis keterangan lain yang berpotensi menimbulkan miskonsepsi, buku A lebih unggul dari buku B dan C. Pada buku A dan C terdapat konsep lain yang tidak sesuai berdasarkan hasil telaah silabus, seperti usaha dalam gerak melingkar, hubungan usaha dengan energi kinetik, hukum kekekalan energi mekanik, teorema sumbu paralel, jenis-jenis keseimbangan. Konsep-konsep lain yang tidak sesuai berdasarkan hasil telaah silabus tidak ikut dibahas dalam penelitian ini. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan informasi untuk guru bahwa buku yang dijadikan sumber belajar dalam pembelajaran dapat menimbulkan miskonsepsi 75 75

40 76 atau berpotensi menimbulkan miskonsepsi. Guru dalam pemilihan buku ajar yang akan digunakan dalam pembelajaran harus memilih dengan teliti. Teliti dalam menilai setiap konsep yang terdapat dalam buku ajar yang akan digunakan. 76