Rpp Keseimbangan Benda Tegar 533n2c

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN ( RPP) Nama Sekolah Mata Pelajaran Kelas/Semester Materi Pembelajaran Alokasi Waktu

: SMA …. : Fisika : XI/2 : Keseimbangan dan Dinamika Benda Tegar : 16 JP

Standar Kompetensi

: 2. Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik

sistem

kontinu dalam menyelesaikan masalah Kompetensi Dasar

: 2.1 Memformulasikan hubungan antara konsep torsi, momentum sudut dan momen inersia berdasarkan hukum II Newton serta penerapannya dalam masalah benda tegar

A. Indikator 2.1.1

Memformulasikan pengaruh torsi pada sebuah benda dalam kaitannya

2.1.2

dengan gerak rotasi benda tersebut Mengungkap analogi hukum II Newton tentang gerak translasi dan gerak

2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10

rotasi Memformulasikan momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar Memformulasikan hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi Menganalisis masalah dinamika rotasi benda tegar untuk berbagai keadaan Menganalisis gerak menggelinding tanpa slip Menganalisis masalah keseimbangan benda tegar untuk berbagai keadaan Menerapkan konsep titik berat benda dalam kehidupan sehari-hari Menentukan letak titik berat suatu benda Menentukan titik berat bidang homogen

B. Tujuan Pembelajaran Pertemuan pertama Melalui kegiatan diskusi dilanjutkan dengan pemberian soal uji kompetensi, peserta didik diharapkan dapat: 1. Memformulasikan pengaruh torsi pada sebuah benda dalam kaitannya dengan gerak 2. 3. 4. 5. 6.

rotasi benda tersebut Mengungkap analogi hukum II Newton tentang gerak translasi dan gerak rotasi Memformulasikan momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar Memformulasikan hukum kekekalan momentum sudut pada gerak rotasi Menganalisis masalah dinamika rotasi benda tegar untuk berbagai keadaan Menganalisis gerak menggelinding tanpa slip

Pertemuan kedua Melalui kegiatan diskusi dilanjutkan dengan pemberian soal uji kompetensi, peserta didik diharapkan dapat menganalisis masalah keseimbangan benda tegar untuk berbagai keadaan Pertemuan ketiga Melalui kegatan diskusi dilanjutkan dengan pemberian soal uji kompetensi, peserta didik diharapkan dapat:  Menerapkan konsep titik berat benda dalam kehidupan sehari-hari Melalui kegiatan eksperimen, peserta didik diharapkan dapat: 

Menentukan letak titik berat suatu benda

Pertemuan keempat Ulangan Harian C. Materi Pembelajaran 

Momen Gaya ( Torsi ) Momen gaya ( Torsi ) adalah kemampuan suatu gaya menghasilkan perputaran

(rotasi) benda terhadap suatu poros/ sumbu putarnya.

Sebuah benda bermassa m,

berjarak

r

dari sumbu putar (sumbu rotasi) , dan

mengalami gaya F . Momen gaya / torsi oleh gaya F dalam merotasikan benda adalah : τ = r xF

( torsi merupakan suatu besaran vektor ) Torsi τ tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh r dan F , artinya τ tegak lurus

terhadap r dan tegak lurus terhadap F . Besarnya torsi tersebut adalah : τ = r F Sin θ Dari persamaan di atas terlihat bahwa : τ = maksimum bila r dan F saling tegak lurus. τ = 0 , bila θ = 00 dan θ = 1800 Artinya : bila r dan F searah atau berlawan arah, maka torsi oleh gaya F adalah = 0 τ = 0 bila r = 0 dan atau F = 0 Torsi negatif : bila perputaran(rotasi oleh torsi) searah dengan arah perputaran jarum jam Torsi positif : bila perputaran berlawan arah dengan arah perputaran jaran jam  Momen Inersia ( I ) Momen inersia suatu benda adalah : penjumlahan hasil kali massa setiap partikel dengan kuadrat jaraknya dari sumbu putar. Untuk sistem dengan n buah partikel yang massanya m1, m2, ..... , mn dan berjarak r1, r2, ..... , rn , momen inersianya adalah :

2 2 2 2 I  m1r1  m2 r2  . . .  mn rn  mi ri

kg.m2 Untuk benda berbentuk kontinyu, momen inersianya adalah : r = jarak elemen massa terhadap sumbu putar dm = elemen massa  Hubungan Momen Inersia Dengan Torsi Torsi dan momen inersia dalam gerak rotasi adalah ekivalen dengan gaya dan massa dalam gerak translasi, yaitu :

I   r dm

τ = I α atau I = τ / α α = percepatan sudut Usaha yang dilakukan torsi ketika sebuah benda menempuh sudut dθ adalah : dW = τ dθ Daya oleh torsi : P = dW/ dt = τ dθ/ dt Atau :

P=τω

Kerja total yang dilakukan pada sistem = perubahan energi kinetik sistem. Untuk benda yang berotasi terhadap sumbu rotasi yang melalui pusat massanya enrgi kinetiknya adalah jumlah energi kinetik masing-masing partikel dalam benda: K = Σ(½m iVi2 ) = Σ{½mi ( ri ω)2} = ½ Σmi ri2ω2 atau : EKR = ½ I ω2 ( energi kinetik rotasi ) I = momen inersia  Momentum Sudut ( l ) Momentum sudut dari suatu partikel : l = r x p dengan p = m V = momentum linier sebuah partikel besar momentum sudut : l = r mV = r m ωr = mr2ω Atau : l = I ω I = mr2 = momen inersia Untuk sistem dengan n partikel, momentum sudutnya: L = Σ (ri x pi ) ri x pi = momentum sudut partikel ke i dan L = I ω

D. Metode Pembelajaran  Eksperimen  Diskusi E. Langkah Pembelajaran 1. Pertemuan ke-1 NO Kegiatan Contoh Kegiatan 1. Pendahuluan (5 menit) Pengkondisian : Apersepsi : -Penguraian vektor Motivasi :  

Guru menggerakkan pintu, Diberikan pertanyaan kepada

siswa

:mengapa pintu bisa bergerak berputar, mengapa dengan sudut berbeda membuka pintu juga terasa berbeda beda,ada yang mudah ada yang sulit 2.

Inti (80 menit ) Eksplorasi



Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.



Siswa berkumpul dan duduk sesuai kelompoknya masing-masing



Mengamati demonstrasi dengan mendorong benda dengan posisi gaya yang berbeda beda untuk mendefinisikan



momen gaya. Siswa diberi lembar kerja dengan pertanyaan mengenai konsep torsi, momen inersia, dan momentum sudut pada benda tegar (statis dan dinamis) dalam kehidupan sehari-hari dan 4nergy kinetic pada gerak

Elaborasi



rotasi Menyelesaikan masalah momen gaya, momen inersia dalam kehidupan sehari-



hari Mendiskusikan rumusan dan penerapan konsep momen inersia dan dinamika rotasi



dalam diskusi pemecahan masalah Mendiskusikan rumusan dan penerapan hukum kekekalan momentum sudut pada



gerak rotasi. Membuat laporan tertulis dan mempresentasikan didepan kelas.

Konfirmasi 3.



Guru memberikan penegasan kepada jawaban kelompok siswa yang benar



Guru

Penutup (5 menit ) bersama

membuat 

peserta

simpulan

didik

kegiatan

pembelajaran. Guru memberikan umpan balik proses dan hasil



dengan

pembelajaran

untuk

mengetahui

ketercapaian tujuan pembelajaran. Guru meminta peserta didik

untuk

mempelajari konsep titik berat untuk 

pertemuan berikutnya. Guru memberikan tugas rumah pada siswa

Pertemuan ke 2 Materi : KESETIMBANGAN BENDA TEGAR NO Kegiatan 1. Pendahuluan (5 menit )

Contoh Kegiatan Pengkondisian :  Motivasi: Guru mendemonstrasikan sebuah kegiatan yaitu sendok garpu

dan lidi yang disusun kemudian dipegang di uJung jari sehingga tidak 

jatuh Guru bertanya mengapa hal tsb bisa



terjadi Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.

2.

Inti ( 80 menit ) Eksplorasi

 

Mengamati demonstrasi Mempertanyakan konsep keseimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari

Elaborasi



Mendiskusikan rumusan dan penerapan keseimbangan benda titik dan benda tegar dengan menggunakan resultan gaya dan



momen gaya Menyelesaikan masalah keseimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari

Konfirmasi



Penegasan kepada jawaban kelompok siswa yang benar

3.

Penutup ( 5 menit ) 

Guru bersama dengan peserta didik membuat



simpulan

pembelajaran. Guru memberikan

kegiatan

umpan

balik

proses dan hasil pembelajaran untuk mengetahui 

ketercapaian

tujuan

pembelajaran. Guru meminta peserta didik untuk mempelajari konsep titik berat untuk



pertemuan berikutnya. Guru memberikan tugas rumah pada siswa

Pertemuan ke 3

Materi : TITIK BERAT NO Kegiatan 1. Pendahuluan (5 menit)

Contoh Kegiatan Pengkondisian : 

Guru menanyakan tentang persamaan torsi



Guru menampilkan gambar gambar benda benda dengan berbagai titik



berat Guru menyampaikan tujuan pembelajaran.

2.

Inti ( 80 menit ) Eksplorasi Elaborasi



Melakukan percobaan titik berat benda



beraturan secara berkelompok Mengolah data percobaan ke dalam grafik, menentukan persamaan grafik, dan menginterpretasi data dan grafik untuk menemukan letak titik berat



benda Mempertanyakan titik berat benda Mempresentasikan hasil eksperimen Mempresentasikan hasil eksperimen



Guru memberikan penegasan kepada



Konfirmasi

jawaban kelompok siswa yang benar 3.

Penutup ( 5 menit ) 

Guru bersama dengan peserta didik membuat



kegiatan

pembelajaran. Guru memberikan umpan balik proses dan

hasil

mengetahui 

simpulan

pembelajaran

untuk

ketercapaian

tujuan

pembelajaran. Guru meminta peserta didik untuk mempelajari konsep titik berat benda



homogen untuk pertemuan berikutnya. Guru memberikan tugas rumah pada siswa.

Pertemuan ke 4

U.H

F. Sumber Belajar/Bahan Ajar/Alat Sumber: Buku Fisika KTSP kelas XI Alat:       

gelas garpu sendok koin logam korek lidi Lembar kerja Benda benda dengan bentuk berbeda

G. Penilaian 1. Teknik Penilaian dan bentuk instrumen Teknik Pengamatan Sikap Tes Tertulis Tes Unjuk Kerja

Bentuk Instrumen Lembar Pengamatan Pilihan ganda Daftar Cek

2. Instrumen penilaian a. Lembar pengamatan sikap No

Aspek yang dinilai Menunjukkan perilaku

5

4

3

2

1

Keterangan

tanggung jawab TOTAL SKOR

Rubrik pengamatan sikap  1 = jika peserta didik sangat kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang 

tertera dalam indikator 2 = jika peserta didik kurang konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera



dalam indikator, tetapi belum konsisten 3 = jika peserta didik mulai konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam



indikator 4 = jika peserta didik konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera dalam



indikator 5 = jika peserta didik selalu konsisten memperlihatkan perilaku yang tertera

dalam indikator b. Penilaian pemahaman konsep

Tes Objektif Soal : 1.

Sebuah tongkat homogen dengan panjang 4 cm seperti pada gambar. 4m a. 600Nm b. 500 Nm A 2m B C c. 460 Nm F3 = 40N F2 = 100N F1 = 50N d. 400 Nm e. 250 Nm Momen gaya di titik A adalah ……

2. Seorang menggunakan katrol berjejari 10 cm dan bermassa 1 kg untu mengangat beban seberat 40 N. Katrol yang digunakan berupa silinder pejal. Besar perlambatan sudut katrol adalah…. a. 215 rad/s2 b. 114,3 rad/s2 c. 99,5 rad/s2 d. 80,7 rad/s2 e. 60 rad/s2 3. Tiga benda kecil massanya masing masing 0,1 kg, 0,2 kg dan 0,3 kg, diletakan berturut turut pada titik A (0,0)m, B(4,0)m dan C(2,3)m seperti pada gambar dan dihubungkan dengan batang tegar yang massanya diabaikan. Berapakah momen Inersia system ini bila diputar terhadap sumbu x? a. 5 kgm2

C

b. 4,5 kgm2 c. 3 kgm2 d. 2,7 kgm2 A 4.

B

e. 1,5 kgm2

Seorang ballerina melakukak geraK berputar dengan freukensi 2 putaran ketika tangannya terentang. Momen Inersia pada keadaan tersebut adalah 5 kgm 2. Beberapa saat kemudian ia melipat tangannya di depan dada. Akibatnya dia dapat melakukan 3 putaran tiap detik. Momen inersia ballerina tersebut adalah….. a. 3,3 kgm2 b. 4,5 kgm2 c. 5,0 kgm2 d. 5,3 kgm2 e. 6,0 kgm2

5.

Sebuah bola pejal yang mempunyai berat 64 N dan jari-jari 0,1 m bergera dengan kelajuan 32 m/s sambil berotasi. Maka energy kinetic bola pejal tersebut adalah.. a. 2 kJ b. 2,5 kJ

c. 3,4 kJ d. 4,0 kJ e. 4,5 Kj 6.

Benda yang menggelinding akan melakukan gerak ....... a. Translasi

d. Translasi dan Rotasi

b. Rotasi

e. Rotasi dan Parabola

c. Parabola 7. Sebuah papan yang panjangnya 2,5m disandarkan pada dinding yang licin sehingga salah satu ujungnya membentu sudut 300 dengan lantai. Bila berat papan 100 N maka koofisien gesek papan dengan permukaan lantai pada keadaan seimbang adalah .... a. 0,43

d. 0,53

b. 0,48

e. 0,60

c. 0,50 8.

Kelereng didalam mangkok merupakan contoh dari keseimbangan benda tegar ....... a. Konvergen

d. Labil

b. Stabil

e. divergen

c. Indeferen

9.

r = 16 cm titik berat benda di atas adalah.......... a.10 cm

d. 5 cm

b. 8 cm

e. 3 cm

c. 6 cm

10.

Sebuah tabung pejal disambung dengan kerucut pejal seperti gambar berikut ! Letak titik berat bangun tersebut terhadap garis AB adalah.... A

10 cm B

12 cm

12 m

a) 7,67 cm

d) 8,25 cm

b) 7,00cm

e) 8,75 cm

c) 8,00 cm

Penilaian Tes Objektif I.

Penilaian Pemahaman Konsep A. Bentuk Soal 1. Jumlah soal = 10 butir soal 2. Bobot soal = lihat tabel 3. Skor Ideal = 100

No Soal 1

Hasil Pengerjaan soal

Skor

Skor Maksimal

a. Jika mengerjakan 10 soal dengan benar

100

b. Jika mengerjakan 9 soal dengan benar

90 100

dengan benar dengan benar dengan benar dengan benar

80 70 60 50

g. Jika mengerjakan 4 soal dengan benar h. Jika mengerjakan 3 soal dengan benar

40 30

i. Jika mengerjakan 2 soal dengan benar j. Jika mengerjakan 1 soal dengan benar

20 10 0

c. d. e. f.

Jika Jika Jika Jika

mengerjakan mengerjakan mengerjakan mengerjakan

8 soal 7 soal 6 soal 5 soal

k. Jika mengerjakan 10 soal tetapi salah JUMLAH SKOR TOTAL OBJEKTIF

Nilai Akhir

100

= Total Skor Objektif = 100

d. Penilaian unjuk kerja - Menentukan titik berat suatu benda dan bidang homogen Kelompok

Perencanaan bahan/alat

Skor Kriteria/Aspek Proses Laporan eksperimen

eksperimen

Total Skor

1 2 3 4

Rubrik pengamatan menentukan titik berat suatu benda dan bidang homogen: No

Aspek yang dinilai

Rubrik

1

Perencanaan bahan/alat

1: menunjukkan ketidaksiapan bahan dan alat yang akan digunakan dalam eksperimen dan ketidaksiapan memulai Eksperimen 2: menunjukkan ketidaksiapan bahan dan alat Eksperimen tetapi menunjukkan kesiapan memulai Eksperimen atau sebaliknya 3: menunjukkan kesiapan bahan dan alat Eksperimen juga kesiapan memulai

2

Proses Eksperimen

Eksperimen 1: tidak menunjukkan sikap antusias selama proses Eksperimen 2: menunjukkan sikap antusias tetapi tidak mampu bekerjasama dengan teman sekelompok 3: menunjukkan sikap antusias dan mampu bekerja sama dengan teman sekelompok

3

Laporan Eksperimen

selama Eksperimen 1: tidak bersungguh-sungguh dalam menyelesaikan tugas dengan hasil terbaik yang bisa dilakukan dan tidak berupaya tepat waktu. 2: berupaya tepat waktu dalam menyelesaikan tugas, namun belum menunjukkan upaya terbaiknya 3: sungguh-sungguh dalam menyelesaikan tugas, dan berupaya selesai tepat waktu

Lembar Kerja Siswa MENENTUKAN TITIK BERAT A. Tujuan : Menentukan titik berat benda yang bentuknya tidak teratur B. Alat – Alat : a. Kertas karton b. Gunting c. Beban gantung d. Benang/Tali e. Timbangan f. Mistar g. Kertas mm block C. Langkah – Langkah Kegiatan 1. Menggunting karton menjadi sebuah bentuk yang tidak beraturan . 2. Melubangi bagian atas karton 3. Menggantung karton tersebut bersama dengan beban gantung yang sudah diikat tali

4. Memberi titik pada ujung sisi benda dan disisi yang lain untuk membentuk garis mengikuti tali dari beban gantung tadi.(tali dari beban gantung harus lurus) 5. Melakukan langkah ke empat dua kali lagi dengan melubangi bagian kertas karton ditempat lain 6. Menemukan satu titik yaitu titik berat benda tersebut dari garis – garis yang terbentuk D. Data 1. Setelah menetapkan titik Zo (titik berat), potong karton menurut garismenjadi 2 bagian. 2. Timbang masing – masing potongan M1 = 7,9 gram, M2 = 7,3 gram Bagaimana nilai M1 dan M2 (sama/tidak sama) coret pilihan 3. Cari posisi titik berat kedua karton Z1 dan Z2 dibalik potongan tadi 4. Tampilkan posisi Z0,Z1, dan Z2 di bidang di balik potongan tadi.\ 5. Gambar kembali kedua potongan dikertas millimeter block, sedemikian sehingga garis Z0,Z1, dan Z2 koordinatnya berbeda 6. Hubungkan Z1 dan Z0 (L1 = 7,7 cm), Z2 dengan Z0 (L2 = 8,5 cm) Bagaimana L1 dan L2 (sama/tidak sama) coret yang benar Apakah L1 danL2 satu garis lurus? 7. Isikan data koordinat Z0,Z1, dan Z2

Tabel 1 : m

x

y

x

y

Tabel 2 : m m1 m2

Xm

Jumlah :

Kesimpulan

Paraf Guru :

Nilai :

Ym

Mengetahui, Kepala SMA N (

Jambi, 11 Maret 2015 Guru Mata Pelajaran Fisika, )

(

)