TELAAH KURIKUM SMA
FLUIDA STATIS DAN FLUIDA DINAMIS
BAB
I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pentingnya peran dan fungsi kurikulum memang sudah sangat disadari dalam
sistem pendidikan nasional. Ini dikarenakan kurikulum merupakan alat yang
krusial dalam merealisasikan program pendidikan, baik formal maupun non formal,
sehingga gambaran sistem pendidikan dapat terlihat jelas dalam kurikulum
tersebut. Dengan kata lain, sistem kurikulum pada hakikatnya adalah sistem
pendidikan itu sendiri.
 |
| source: google |
Kurikulum merupakan salah satu unsur yang bisa memberikan kontribusi yang
signifikan untuk mewujudkan proses berkembangnya kualitas potensi peserta
didik. Jadi tidak dapat disangkal lagi bahwa kurikulum, yang dikembangkan
dengan berbasis pada kompetensi sangat diperlukan sebagai instrumen untuk
mengarahkan peserta didik menjadi: (1) manusia berkualitas yang mampu dan
proaktif menjawab tantangan zaman yang selalu berubah; dan (2) manusia terdidik
yang beriman dan bertakwa kepada Tuhan Yang Maha Esa, berakhlak mulia, sehat,
berilmu, cakap, kreatif, mandiri; dan (3) warga negara yang demokratis dan
bertanggung jawab. Pengembangan dan pelaksanaan kurikulum berbasis kompetensi
merupakan salah satu strategi pembangunan pendidikan nasional sebagaimana yang
diamanatkan dalam Undang-Undang Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan
Nasional.
Rumusan Masalah
1.
Seberapa dalam materi Fluida Statis dan
Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
2.
Seberapa luas materi Fluida Statis dan
Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
3.
Bagaimana urutan penyajian pada materi
Fluida Statis dan Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
4.
Bagaimana penerapan materi Fluida Statis
dan Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
5.
Apa saja miskonsepsi yang ada pada
materi Fluida Statis dan Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
6.
Bagaimana contoh rancangan pembelajaran
(RPP) pada materi Fluida Statis dan Fluida Dinamis pada tingkat SMA?
BAB
II
ISI
2.1 Kompentensi Inti dan Kompetensi Dasar
Tujuan
kurikulum mencakup empat kompetensi, yaitu (1) kompetensi sikap spiritual, (2)
sikap sosial, (3) pengetahuan, dan (4) keterampilan. Kompetensi tersebut
dicapai melalui proses pembelajaran intrakurikuler, kokurikuler, dan/atau
ekstrakurikuler.
2.1.1 Kompetensi Inti
Kompetensi
Inti
|
Rumusan
kompetensi
|
Kompetensi Inti 1
(Sikap Spiritual)
|
Menghayati dan mengamalkan ajaran
agama yang dianutnya
|
Kompetensi Inti 2
(Sikap Sosial)
|
Menunjukkan perilaku jujur, disiplin,
tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun,
responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan
alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia
|
Kompetensi Inti 3
(Pengetahuan)
|
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
|
Kompetensi Inti 4
(Keterampilan)
|
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
|
2.1.2 Kompetensi Dasar Materi Fluida Statis Dan Fluida Dinamis
v KD
Pengetahuan
3.3 Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam
kehidupan sehari-hari
3.4 Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam
teknologi
v KD
Keterampilan
4.3
Merancang dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik,
berikut presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya
4.4
Membuat dan menguji proyek sederhana yang menerapkan prinsip dinamika fluida
2.2 Kedalaman Materi
Menurut Kamus Besar
Bahasa Indonesia, Kedalaman berasal dari kata dalam yang memiliki arti: 1) jauh
ke bawah (dari permukaan); jauh masuk ke tengah (dari tepi); 2) Paham benar-benar
(ilmu pengetahuan dsb); 3) sampai ke lubuk hati; betul-betul terasakan di hati
(cinta, dendam, penderitaan, sakit hati); 4) mengandung makna (maksud) yg sukar
dipahami (perkataan), sedangkan kedalaman itu sendiri memiliki arti: 1) jarak
dr permukaan sampai ke dasar; dalamnya; 2) kemampuan penguasaan (ilmu): 3)
terlalu dalam; lebih dalam dp yg seharusnya; (Kamus Besar Bahasa Indonesia). Kedalaman
materi merupakan rincian materi yang diberikan secara lebih mendetail.
2.2.1 Kedalaman Materi Fluida Statik
Menurut Subagya dan
Wilujeng (2013: 127) Pengorganisasisam Tatap Muka dari Materi Pokok Fluida
Statik, yaitu:
Tabel 2.3 Pengorganisasian Tatap Muka
(TM) dari Materi Pokok Fluida Statik
Pertemuan
|
Materi
|
1
|
Tekanan Hidrostatik dan Hukum Pascal
|
2
|
Hukum Archimedes dan Penerapannya
|
3
|
Tegangan Permukaan, Meniskus,
Kapilaritas, Viskositas
|
4
|
Ulangan Harian dan Proyek
|
Dari tabel tersebut
jelas materi fluida statis yang diajarkan di SMA lebih kompleks yang terdiri
dari Tekanan Hidrostatik, Hukum Pascal, Hukum Archimedes, Tegangan Permukaan,
Meniskus, Kapilaritas, dan viskositas. Sedangkan, jika dibandingkan pada fluida
yang ada pada materi SMP hanya berbatas pada materi Percobaan Archimedes, Hukum
Pascal dan Difus – Osmoses, dan pada tingkat SMP tersebut digolongkan dalam BAB
Tekanan Zat cair dan Penerapannya Dalam Kehihdupan Sehari-hari.
Fluida
adalah zat yang bisa mengalir.Contohnyaadalah zat cair dan zat gas.Sedangkan
statis artinya diam.Berarti fluida statis mempelajari tentang sifat-sifat
fluida(zat alir) yang diam. Besaran-besaran yang dimiliki olehfluida statis
dapat kalian cermati penjelasan berikut.
A. Tekanan Hidrostatis
Mengapa
air yang diam di waduk dapat menjebol tanggulnya?Jawabannya adalah karena
fluida statis memiliki tekanan hidrostatis.Untuk mengetahui tekanan hidrostatis
itu dapat dilihat pada Gambar di berikut.
Sebuah
bejana berisi air yang diam. Mengapa di titik A ada tekanan hidrostatis. Sesuai
definisinya, tekanan adalah besarnya gaya persatuan luas maka di titik A terasa
ada tekanan karena ada gaya berat dari air di atasnya.
Berarti
tekanan hidrostatis di titik A dapat ditentukan sebagai berikut.
Dengan:
= Tekanan Hidrostatis (Pa)
= Massa Jenis Fluida (Kg/m3)
g = Percepatan Gravitasi (M/S2)
h = Kedalaman Fluida (M)
B. Hukum Pascal
Seorang
ilmuwan dari Perancis, Blaise Pascal (1623-1662) telah menyumbangkan sifat
fluida statis yang kemudian dikenalsebagai hukum Pascal.Bunyi hukum Pascal itu
secara konsep dapat dijelaskan sebagai berikut “Jika suatu fluida diberikan tekanan pada suatu tempat maka tekanan itu
akan diteruskan ke segala arah sama besar.”
Dari hukum Pascal di atas
dapat ditentukan perumusan untuk bejana berhubungan pada Gambar di samping
seperti berikut.
C. Hukum Archimedes
Menurut
Handayani dan Damari (2009: 110-114) Kapal laut terbuat dari bahan logam. Jika
kalian masukkan sebatang logam ke dalam air tentu akan tenggelam. Tetapi
mengapa kapal laut bisa terapung, bahkan dapat memuat barang dan orang yang
cukup banyak?Fenomena inilah yang dapat dijelaskan dengan hukum Archimedes.
Archimedes
adalah seorang ilmuwan yang hidup sebelum masehi (287-212 SM). Archimedes telah
menemukan adanya gaya tekan ke atas atau gaya apung yang terjadi pada benda
yang berada dalam fluida (air). Pandangan Archimedes dapat dirumuskan sebagai
berikut.“Jika benda dimasukkan dalam
fluida maka benda akan merasakan gaya apung yang besarnya sama dengan berat
fluida yang dipindahkan.”
Perhatikan
Gambar di atas, sebuah balok dimasukkan kedalam air. Saat volume balok tercelup
VT maka fluidaitu akan berpindah dengan volume juga VT
berarti gayatekan ke atas yang dirasakan balok sebesar:
Dengan:
=
gaya tekan ke atas (N)
=
massa jenis fluida air (Kg/m3)
= percepatan gravitasi (10 m/s2)
=
volume fluida yang dipindahkan atau
volume
benda tercelup (V)
Menurut Nurachmandani (2009:2012-212) Adanya gaya Archimedes dalam zat cair
menjadikan benda yang dimasukkan ke dalam zat cair mengalami tiga kemungkinan,
yaitu terapung, melayang, dan tenggelam.
Terapung
adalah keadaan seluruh benda tepat berada di atas permukaan zat cair atau hanya
sebagian benda yang berada di bawah permukaan zat cair. Benda dapat terapung
dikarenakan massa jenis benda lebih kecildaripada massa jenis zat cair
, sehingga berat benda juga lebih kecil
daripada gaya Archimedes
. Contoh peristiwa terapung, antara lain,
gabus atau kayu yang dimasukkan ke dalam air.
Melayang
adalah keadaan benda yang berada di antara permukaan dan dasar dari zat cair.
Benda dapat melayang dikarenakan massa jenis benda sama dengan massa jenis zat
cair
, sehingga berat benda menjadi sama
dengan gaya Archimedes
. Dengan kata lain, berat benda di dalam
zat cair sama dengan nol. Contoh peristiwa melayang adalah ikan-ikan di dalam
perairan.
Tenggelam
adalah keadaan benda yang berada di dasar zat cair. Benda dapat tenggelam
dikarenakan massa jenis benda lebih besar dari-pada massa jenis zat cair
, sehingga berat benda juga lebih besar
daripada gaya Archimedes
. Contoh peristiwa tenggelam, antara
lain, batu yang dimasukkan ke dalam air.
D. Penerapan hukum Archimedes
1. Hidrometer
Hidrometer merupakan
alat untuk mengukur berat jenis atau massa jenis zat cair. Jika hidrometer
dicelupkan ke dalam zat cair, sebagian alat tersebut akan tenggelam. Makin
besar massa jenis zat cair, Makin sedikit bagian hidrometer yang tenggelam.
Hidrometer banyak digunakan untuk mengetahui besar kandungan air pada bir atau
susu.
2. Jembatan Ponton
Jembatan
ponton adalah kumpulandrum-drum kosong yang berjajar sehinggamenyerupai
jembatan.Jembatan pontonmerupakan jembatan yang dibuat berdasarkanprinsip benda
terapung.Drumdrumtersebut harus tertutup rapat sehinggatidak ada air yang masuk
ke dalamnya.Jembatan ponton digunakan untukkeperluan darurat.Apabila air
pasang,jembatan naik.Jika air surut, makajembatan turun.Jadi, tinggi
rendahnyajembatan ponton mengikuti pasang surutnya air.
3. Kapal Laut
Pada saat kalian
meletakkan sepotong besi pada bejana berisi air, besiakan tenggelam.Namun,
mengapa kapal laut yang massanya sangat besartidak tenggelam?Bagaimana konsep
fisika dapat menjelaskannya?Agarkapal laut tidak tenggelam badan kapal harus
dibuat berongga.hal inibertujuan agar volume air laut yang dipindahkan oleh
badan kapalmenjadi lebih besar. Berdasarkan persamaan besarnya gaya apung
sebanding dengan volume zat cair yang dipindahkan, sehingg gaya apungnya
menjadi sangat besar. Gaya apung inilah yang mampu melawan berat kapal,
sehingga kapal tetap dapat mengapung di permukaan laut.
4. Kapal Selam dan Galangan Kapal
Pada dasarnya prinsip
kerja kapal selam dan galangan kapal sama.Jika kapal akan menyelam, maka air
laut dimasukkan ke dalam ruangcadangan sehingga berat kapal bertambah.
Pengaturan banyak sedikitnyaair laut yang dimasukkan, menyebabkan kapal selam
dapat menyelampada kedalaman yang dikehendaki. Jika akan mengapung, maka air
lautdikeluarkan dari ruang cadangan. Berdasarkan konsep tekananhidrostastis,
kapal selam mempunyai batasan tertentu dalam menyelam.Jika kapal menyelam terlalu
dalam, maka kapal bisa hancur karenatekanan hidrostatisnya terlalu besar.
Untuk memperbaiki
kerusakan kapal bagian bawah, digunakangalangan kapal. Jika kapal akan
diperbaiki, galangan kapal ditenggelamkandan kapal dimasukkan. Setelah itu
galangan diapungkan. Galanganditenggelamkan dan diapungkan dengan cara
memasukkan danmengeluarkan air laut pada ruang cadangan.
E. Tegangan Permukaan
Contoh peristiwa yang membuktikan adanya tegangan
permukaan,antara lain, peristiwa jarum, silet, penjepit kertas, atau nyamuk
yang dapat mengapung di permukaan air; butiran-butiran embun berbentuk bola
padasarang laba-laba; air yang menetes cenderung berbentuk bulat-bulat dan air berbentuk
bola di permukaan daun talas.
Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya
tiap satuan panjang. Jika pada suatu permukaan sepanjang l bekerja gaya sebesarF yang arahnya tegak lurus pada l, dan
menyatakan tegangan permukaan, maka
persamaannya adalah sebagai berikut.
Dengan:
=
tegangan permukaan (N/m)
=
gaya (N)
= panjang permukaan (m)
A. Gejala
Meniskus
Apabila
Anda menuangkan raksa ke dalam suatu tabung kaca dan air pada tabung kaca
lainnya, kemudian Anda perhatikan bentuk permukaannya.Apa yang Anda dapatkan?
Anda akan mendapatkan bentuk kedua permukaan seperti yang dilukiskan pada
Gambar 7.9. Jika pada lengkungan air dan raksa Anda tarik garis lurus, maka
garis itu akan membentuk sudut terhadap
dinding vertikal tabung kaca. Sudut tersebut dinamakan sudut kontak.Oleh karena
itu, sudut kontak adalah sudut yang dibentuk antara permukaan zat cair dengan
permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair dengan dinding.
Kelengkungan
permukaan suatu zat cair di dalam tabung disebut meniskus. Karena bentuknya
cekung maka meniskus air dalam bejana kaca dinamakan meniskus cekung. Sudut
yang dibentuk oleh kelengkungan air terhadap garis vertikal dinamakan sudut
kontak.Besarnya sudut kontak untuk meniskus cekung lebih kecil dari 90°.
F. Gejala Kapilaritas
Kapilaritas
adalah peristiwa naikatau turunnya zat cair di dalam pipakapiler (pipa sempit).
Kapilaritas dipengaruhi oleh adanya gaya kohesidan adhesi antara zat cair
dengandinding kapiler. Karena dalam pipa kapiler gaya adhesi antara partikel
airdan kaca lebih besar daripada gayakohesi antara partikel-partikel air,maka
air akan naik dalam pipa kapiler. Sebaliknya raksa cenderung turun dalam pipa
kapiler, jika gayakohesinya lebih besar daripada gaya adhesinya. Kenaikan atau
penurunanzat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya tegangan permukaan
yang bekerja pada keliling persentuhan zat
cair dengan pipa.
Jika massa jenis zat cair adalah
, tegangan permukaan
, sudut kontak
, kenaikan zat cair setinggi
, dan jari-jari pipa kapiler adalah
, maka berat zat cair yang naik dapat
ditentukan melalui persamaan berikut.
Komponen
gaya vertikal yang menarik zat cair sehingga naik setinggi h adalah:
Jika
nilai F Anda ganti dengan
,
maka persamaannya menjadi seperti berikut.
keterangan:
=
kenaikan/penurunan zat cair dalam pipa (m)
=
tegangan permukaan (N/m)
=
sudut kontak (derajat)
=
massa jenis zat cair (Kg/m3)
=
jari-jari pipa (m)
G. Viskositas atau Kekentalan
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang
menyatakanbesar kecilnya gesekan di dalam fluida.Makin besar viskositas suatu
fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak
di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya
kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai
akibat tumbukan antara molekul gas.
Viskositas zat cair dapat ditentukan secara
kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien
viskositas(𝜂).Satuan
SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa
s).Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang fluida sejati.Fluida
ideal tidak mempunyai koefisien viskositas.
Apabila
suatu benda bergerak dengan kelajuan
dalam suatu fluida kental yang koefisien
viskositasnya𝜂,
maka benda tersebut akan mengalamigaya gesekan fluida sebesar
, dengan k adalah konstanta yang bergantung
pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun
1845, Sir George Stokes menunjukkan bahwa untukbenda yang bentuk geometrisnya
berupa bola nilai
.Bila nilai k dimasukkan ke dalam
persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut.
Persamaan
di atas selanjutnya dikenal sebagai hukum
Stokes.
Keterangan:
= gaya
gesekan stokes (N)
= koefisien
viskositas fluida (Pa s)
= jari-jari
bola (m)
=kelajuan bola (m/s)
Kecepatan
terminal
2.2.2 Kedalaman Materi Fluida Dinamis
Menurut
Sunardi dan Zenab (2014:128) Pada KD3.7 dan4.7 kedalaman materi ditekankan pada
dinamika fluida. Selain itu, peserta didik diharapkan dapat menjelaskan tentang
dinamika fluida yang dititikberatkan pada fluida ideal.Kajian tentang analisis
vektor gerak dua dimensi dapat ditinjau dari asas kontinuitas dan asas
Bernoulli. Peserta didik diharapkan dapat mendeskripsikan penerapan asas
kontinuitas dan asas Bernoulli, misalkan tangki berlubang, venturimeter,
penyemprot nyamuk, dan gaya angkatsayap pesawat terbang. Alangkah baiknya jika
dalam membahas dinamika fluida ini menggunakan pendekatan sainstifik dan model
pembelajaran inkuiri. Konsep prasyarat dalam materi ini adalah zat padat, cair,
dan gas yang telah diberikan di SMP/MTs dan
fluida statis yang telah diberikan di SMA/MA kelas X semesterII.
Fluida dinamis adalah fluida yang
mengalir atau bergerak terhadap sekitarnya. Pada pembahasan fluida dinamis,
kita akan mempelajari mengenai persamaan kontinuitas, dan hukum bernoulli
beserta penerapannya.
A. Fluida Ideal
Fluida deal adalah fluida yang
inkompresibel, artinya fluida yang kerapatannya (massa jenisnya) sulit diubah
dan tidak memiliki gesekan dalam (viskositas). Terdapat dua jenis aliran
fluida, sebagai berikut.
a) Aliran
lurus atau laminar (laminar flow), yaitu jika aliran lancer sehingga lapisan
fluida yang saling berdekatan mengalir dengan lancar.
b) Aliran
turbulen (turbelen flow), yaitu aliran dengan cirri laju aliran cukup tinggi,
dan melingkar-lingkar seperti pusaran air (arus eddy) sehingga aliran menjadi
kacau dan tidak teratur.
B. Asas Kontinuitas
Apabila
suatu fluida mengalir dalam sebuah pipa dengan luas penampang A dan kecepatan
aliran fluidanya v, maka banyaknya fluida (volume) yang mengalir melalui
penampang tersebut tiap satuan waktu dinamakan dengan debit. Bentuk
persamaannya adalah sebagai berikut:
Jika
suatu fluida mengalir dengan aliran untuk melewati pipa yang mempunyai luas
penampang yang berbeda, maka volume fluida yang melewati setiap penampang itu
sama besar dalam selang waktu yang sama.
Dengan: ρ1 = massa jenis fluida pada
penampang 1 (kg/m3)
A1
= luas penampang 1 (m2)
v1
= kecepatan fluida pada penampang 1 (m/s)
ρ2
= massa jenis fluida pada penampang 2 (kg/m3)
A2
= luas penampang 2 (m2)
V2
= kecepatan fluida pada penampang 2 (m/s)
Untuk
fluida yang tak termampatkan, massa jenis fluida selama mengalir adalah konstan
(ρ1 = ρ2), sehingga:
C. Asas Bernoulli
Persamaan
asas Bernoulli menyatakan bahwa: “Jumlah tekanan, energi kinetik tiap satuan
volume dan energi potensial per satuan volume selalu bernilai sama pada setiap
titik sepanjang garis lurus.”
dengan: p
= tekanan (N/m2)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
g
= percepatan gravitasi (m/s2)
h
= ketinggian fluida dari titik acuan (m)
v
= kecepatan fluida (m/s)
Untuk
kasus fluida tak mengalir, persamaan asas Bernoulli menjadi:
Untuk
kasus fluida yang mengalir pada pipa horizontal (h1 = h2), persamaan Bernoulli
menjadi:
D. Penerapan Asas Kontinuitas dan Asas Bernoulli
1. Menentukan Kecepatan dan Debit Semburan Air pada Tangkiyang Berlubang
Besarnya
semburan air pada lubang yang terdapat pada dinding tangki dapat
ditentukandengan menggunakan persamaan:
dengan:
h = tinggi air di atas lubang (m)
Persamaan debit aliran dari lubang bocoran dapat dirumuskan
sebagai berikut.
Jika air keluar dari lubang B dengan kelajuan v dan jatuh di titik
D, maka terlihat lintasanair dari B ke D berbentuk parabola.Berdasarkan
persamaan jarak pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Sehingga berlaku
persamaan:
Dengan: t = waktu yang diperlukan dari B ke D (s)
h2 = ketinggian lubang diukur dari dasar tangki (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Gerak air (fluida) pada
sumbu x merupakan gerak lurus beraturan (GLBB). Sehinggaberlaku persamaan:
dengan: x
= jarak mendatar diukur dari tangki (m)
h = h1 – h2 (m)
h2 = ketinggian lubang (m)
2. Venturimeter
Venturimeter merupakan alat yang digunakanuntuk mengukur laju aliran
suatu zat cair.Alat ukur venturi ini terdiri atas dua jenis, yaitu venturimeter
tanpa manometer dan venturimeter dengan manometer.
Persamaan hukum
Bernoulli pada venturimeter tanpa manometer adalah:
Jika venturimeter dilengkapi dengan manometer(berupa pipa U yang
berisi zat cair lain), seperti tampak pada Gambar di samping, maka kecepatan
aliran fluida dapat ditentukan dengan persamaan:
3. Karburator
Pada karburator, terdapat semacam tabung venturi yang bagian
menyempitnya beradapada bagian atas jet. Ketika udara masuk ke dalam tabung
venturi dan melalui bagian menyempit, udara akan bergerak dengan kecepatan
tinggi. Sesuai dengan Asas Bernoulli, pada bagian penyempit ini tekanan
udaranya rendah, lebih kecil daripada tekanan atmosfer pada permukaan bahan
bakar (bensin) di dalam tangki bensin sehingga tekanan atmosferpada permukaan
bensin di dalam tangki akan memaksa bensin tersembur keluar melalui jet dan
bensin akan bercampur dengan udara. Campuran ini berupa kabut yang mudah sekali
terbakar.
4. Penyemprot Nyamuk
Penyemprot nyamuk memiliki prinsip kerja yang mirip dengan
karburator. Semburan udara yang bergerak cepat di atas mulut nosel karena
tekanan udara di atas nosel lebih kecil daripada tekanan udara pada permukaan
cairan di dalam tabung, maka cairan akan menyemprot melalui nosel.
Dari persamaan
Bernoulli, diperoleh:
Dengan
demikian maka cairan obat nyamuk akan naik setinggi h dan menyemprot karena pengaruh
kecepatan
.
5. Tabung Pitot
Tabung pitot merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju
aliran suatu gas atau udara.Kelajuan gas atau udara yang mengalir melalui
tabung pitot dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ini.
Dengan: v = kelajuan aliran udara atau gas (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = selisih tinggi permukaan kolom zat cair di dalam manometer
(m)
ρ´ = massa jenis zat cair dalam manometer (kg/m3)
ρ = massa jenis gas (kg/m3)
6. Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang
Sebuah pesawat terbang dapat tinggal landas dan mengudara karena
adanya gaya angkat pada sayap pesawat terbang. Sayap pesawat didesain memiliki
bagian belakang yang lebih pipih (tajam) dibandingkan dengan bagian depannya
dan sisi bagian atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya.
Dengan desain seperti itu, pada saat pesawat bergerak maju
kelajuan aliran udara pada bagian atas sayap lebih besar dibandingkan dengan
kelajuan aliran udara pada bagian bawah sayap.
Sesuai dengan asas Bernoulli, keadaan ini
menyebabkan tekanan dari bagian bawah sayap lebih besar di bagian atasnya.
Selisih kedua tekanan ini menghasilkan gaya angkatpesawat yang besarnya adalah:
Jika
nilai F1 – F2 > mg (berat pesawat), maka peswat akan terangkat ke udara.
2.3 Keluasan Materi Fluida Statis dan Dinamis
Keluasan materi adalah
banyaknya pembahasan pelajaran yang diberikan.pada buku kurikumlum 2013 sebelum
revisi materi ini berada pada bab 6 kelas X SMA sedangkan pada edisi revisi
2016 terletak pada mateteri kelas XI. Pembahasan materi fluida statis berkenaan
dengan pengertian, hukum-hukum yang berkenaan dengan materi yaitu pengaruh
tekanan dan penerapannya.
Materi Fluida Dinamis
pada buku kurikumlum 2013 sebelum revisi materi ini berada pada bab tujuh kelas
XI SMA setelah revisi 2016 tetap berada pada materi kelas XI. Pembahasan Materi
fluida dinamismencakup luas materi Garis Alir, Asas Kontinuitas dan Asas
Bernoulli dan penerapannya seperti Venturimeter, Penyemprot Nyamuk, Tabung
Pitot, gaya angkat pesawat. Dari materi utama yang di berikan tadi berarti
tingkat keluasannya tidak terlalu besarkarena hanya dua pembahasan utama yaitu
hakekatnya, hukum-hukumnya (Asas Kontiniutas dan Asas Bernoalli) dan penerapan
hukum.Pada penerapan asas Bernaulli seperti penyemprot nyamuk ini merupakan
bentuk kedalaman materi pada asas Bernoalli. Untuk memperjelasnya dapat dilihat
pada bagan di bawah ini:
Bagan 2.1 Materi Fluida
pada tingkat SMA
Jika kita bandingkan
dengan materi SMP kurikulum 2013 maka keluasan materi SMA lebih luas
dibandingkan materi SMP.Pada materi SMP hanya menjelaskan tentang hukum pascal,
arcimedes, dan penerapannya.Pada materi SMP belum menjelaskan tentang fluida
dan jenis-jenis fluida dan asas-asas lainnya.
2.4 Urutan Penyajian Materi
Urutan
materi yang diberikan pada materi fluida statis dan dinamis sudah sangat
baik. Hal ini berdasarkan alasan tingkat
kemampuan siswa atau mahasiswa dalam
mempelajari materi pada jenjang pendidikan tersebut. Bentuk urutan
materi yang diberikan bersifat
hierarkis. Urutan materi pembelajaran secara hierarkis menggambarkan urutan
yang bersifat berjenjang dari atas ke bawah.Pada materi ini menjelaskan dari
yang umum terlebih dahulu kemudian menuju tahap-tahap yang lebih khusus. Urutan
penyajian materi yang diberikan di mulai dari sejarah, definisi, macam-macam,
dan proses pergerakan. Penjelasan dapat digambarkan pada bagan dibawah ini:
Bagan 2.2 Urutan penyajian pada
fluida statis dan dinamis
Penjelasan
bagan diatas memberikan keterangan tidak mungkin kita melewati tangga ketiga
tanpa melewati tangga kedua terlebih dahulu kecuali dengan langkah yang sangat
besar. Maknanya tidak mungkin siswa memahami penerapanfluida statis apabila
tidak mengetahui pengertian dari fluida statis bisa jadi ia akan mengatakan
bahwa fluida statis merupakan makhluk hidup dengan ciri geraknya. Hal
terpenting disini memberikan keterangan bahwa materi sebelumnya harus
dipelajari dahulu sebagai prasyarat untuk mempelajari materi berikutnya.
2.4.1 Urutan Penyajian Materi Fluida Statis
Urutan Materi yang
dijelaskan pada Fluida Dinamis itu sendiri, yaitu:
-
Tekanan Hidrostatik
-
Hukum Pascal
-
Hukum Archimedes dan Penerapannya
-
Tegangan Permukaan
-
Meniskus
-
Kapilaritas
-
Viskositas
2.4.2 Urutan Penyajian Materi Fluida Dinamis
Urutan Materi yang
dijelaskan pada Fluida Dinamis itu sendiri, yaitu:
-
Garis Alir
-
Asas Kontinuitas
-
Asas Bernoulli
-
Penerapan Asas Kontinuitas dan Asas
Bernoulli, terdiri dari: Menentukan Kecepatan dan Debit Semburan Air pada
Tangki yangBerlubang, Venturimeter, Karburator, Penyemprot Nyamuk, Tabung
Pitot, dan Gaya Angkat Sayap Pesawat Terbang.
2.5 Penerapan Materi
Setelah peserta didik mengikuti pembelajaran Fisika di
SMA/MA diharapkan memiliki kompetensi yang mencakup kompetensi sikap,
kompetensi pengetahuan, dan kompetensi keterampilan sebagai berikut.
·
Menjalani
kehidupan dengan sikap positif dengan daya pikir kritis, kreatif, inovatif, dan
kolaboratif, disertai kejujuran dan keterbukaan, berdasarkan potensi proses dan
produk fisika;
·
Memahami
fenomena alam di sekitarnya, berdasarkan hasil pembelajaran sains melalui
bidang-bidang Fisika;
·
Membedakan
produk atau cara yang masuk akal dengan produk atau cara yang tidak bersesuaian
dengan prinsip-prinsip Fisika;
·
Mengambil
keputusan di antara berbagai pilihan yang dibedakan oleh hal-hal yang bersifat
ilmiah;
·
Menyelesaikan
masalah yang dihadapi dalam kehidupannya, terutama memilih di antara cara-cara
yang telah dikenal manusia berdasarkan pertimbangan ilmiah;
·
Mengenali
dan menghargai peran Fisika dalam memecahkan permasalahan umat manusia; dan
·
Memahami
dampak dari perkembangan Fisika terhadap perkem bangan teknologi dan kehidupan
manusia di masa lalu, maupun potensi dampaknya di masa depan bagi dirinya,
orang lain, dan lingkungannya.
2.5.1 Penerapan Materi Fluida Statis
Contoh penerapan hukum
Archimedes yaitu pada kapal selam pada
kapal terdapat kompresor yang dapat merubah kerapatan pada kapal selam tersebut
dan contoh lainnya yaitu, kapal laut, galangan kapal, dan hidrometer.
2.5.2 Penerapan Materi Fluida Dinamis
Contoh penerapan Asas
kontinuitas dan asas bernoalli adalah venturimeter.Venturimeter merupakan alat
yang digunakan untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Alat ukur venturi ini
terdiri atas dua jenis, yaitu venturimeter tanpa manometer dan venturimeter
dengan manometer.yaitu debit tangki berlubang, penyemprot nyamuk, tabung pitot,
venturimeter, dan gaya angkat pesawat
2.6 Miskonsepsi Pada Materi Fluida Statis dan Fluida Dinamis
Menurut Prokop & Fancovicova (dalam Manalu, 2012:
292-303), Miskonsepsi dalam pembelajaran sains dapat dikarakteristikkan sebagai
berikut; miskonsepsi dapat ditemukan pada laki-laki dan
perempuan tanpa memandang umur, kemampuan, kelas sosial dan budaya.
Beberapa
kesalahan konsep yang sering terjadi pada materi fluida statis dan dinamis
yaitu Pada kebanyakan buku dituliskan bahwa penerapan materi asas kontinuitas
dan bernoalli adalah Venturimeter, Penyemprot Nyamuk, Tabung Pitot, gaya angkat
pesawat, dan kebocoran. Padahal pada asas kontinuitas hanya menjelaskan tentang
debit air. Seharusnya diberi perbedaan antara penerapan asas bernaoalli dan asa
kontinuitas.
Miskonsepsi dapat
terjadi karena siswa membangun pemahaman mereka berdasarkan pengetahuan awal
yang kurang memadai, sehingga konstruksi mereka berbeda dengan yang dimiliki
guru.
Fisika merupakan salah
satu mata pelajaran yang menggunakan pola piker induktif serta selalu mengkaji
materi melalui fenomena alam, sehingga miskonsepsi akan lebih mudah terjadi
pada diri siswa. Salah satu materi yang banyak dijumpai dalam kehidupan
sehari-hari adalah fluida statis, sehingga siswa sering berhubungan langsung
dalam setiap aktivitasnya.Hal ini dapat membawa dampak miskonsepsi pada siswa
jika konsepsi dan pemahamannya melalui pengalaman yang diperoleh hanya
sepotong-sepotong.
Berikut ini adalah
contoh miskonsepsi yang terjadi dalam materi fluida, yaitu:
·
Siswa beranggapan bahwa suatu benda yang
tenggelam dalam air disebabkan karena benda lebih berat dari pada air, padahal
kapal pesiar yang begitu berat tidak tenggelam dalam air.
·
Siswa berpikir bahwa gas tidak mempunyai
massa.
·
Siswa berpikir juga bahwa tekanan fluida
hanya mengarah ke bawah.
·
Siswa beranggapan bahwa gaya Archimedes
pada benda yang tercelup dipengaruhi massa benda
·
Siswa beranggapan bahwa tekanan
berbanding lurus dengan luas penampang wadah
Berikut ini
miskonsepsi yang ditemukan pada materi fluida statis oleh Wasis (2013) dalam
Marwiah (2014) yaitu : benda tenggelam dalam air karena benda lebih berat
daripada air. Miskonsepsi yang lain ditemukan oleh Henny (2012) dalam Marwiah
(2014) yaitu : (1) siswa berpendapat bahwa tekanan hidrostatis terbesar terjadi
pada bagian atas zat cair karena memiliki energi potensial paling besar; (3)
tekanan hidrostatis maksimum pada zat cair tepat berada di tengah-tengah karena
tekanan total yang terjadi berasal dari atas, bawah dan samping; (4) benda yang
berat pasti akan tenggelam dalam zat cair, benda yang volumenya/bentuknya besar
pasti tenggelam dalam zat cair, dan zat padat pasti akan tenggelam dalam zat
cair.
Miskonsepsi yang
peneliti temukan pada siswa SMKN Bandung ketika melakukan observasi awal yaitu
: (1) sebanyak 81,3 % siswa berpendapat bahwa tekanan hidrostatis bergantung
pada bentuk bejana tempat zat cair, (2) sebanyak 87,5 % siswa berpendapat bahwa
berat benda di udara lebih besar daripada berat benda di dalam zat cair (3)
sebanyak 59,4 % siswa berpendapat bahwa massa/berat merupakan satu-satunya
faktor penyebab benda akan tenggelam/mengapung (4) sebanyak68,8 % siswa
berpendapat bahwa ketebalan benda akan menentukan posisinya
(tenggelam/mengapung) ketika dimasukkan ke dalam zat cair (5) sebanyak 84,4 %
siswa berpendapat bahwa luas permukaan benda yang dicelupkan ke dalam zat cair
menentukan benda tenggelam/mengapung (6) sebanyak 75 % siswa berpendapat bahwa
sebuah wadah tertutup berisi benda yang posisinya tenggelam dalam zat cair akan
tenggelam jika ke dalam wadah yang berisi benda tersebut dimasukkan benda yang
ringan (7) sebanyak 59,4 % siswa berpendapat bahwa tenggelam/mengapung sebuah
benda dalam zat cair ditentukan oleh volume zat cair (8) sebanyak 90,6 % siswa
berpendapat bahwa benda yang dilubangi posisinya akan tenggelam ketika
dicelupkan ke dalam zat cair (9) sebanyak 84,4 % siswa berpendapat bahwa semakin besar
bagian benda yang mengapung menunjukkan semakin besar gaya apung yang bekerja.
Berdasarkan hasil angket dan wawancara dengan guru dan siswa, terjadinya
miskonsepsi di beberapa SMKN Bandung penyebabnya bisa berbagai faktor, antara
lain : guru yang bukan lulusan Fisika, kemampuan berpikir siswa SMK yang
berbeda bila dibandingkan dengan siswa SMA, proses pembelajaran yang tidak
membiasakan kepada pemahaman konsep, buku pegangan yang lebih menonjolkan
hitungan (sedikit sekali dikaitkan dengan pemahaman dan gejala alam), dan
ketersediaan sarana dan prasarana sehingga siswa jarang melakukan praktikum.
Ada banyak cara
mengatasi miskonsepsi dalam bidang Fisika.
Banyak penelitian telah dilakukan para ahli pendidikan Fisika yang
mengungkapkan bermacam-macam kiat yang di buat untuk membantu siswa memecahkan
persoalan miskonsepsi.
Secara garis besar
langkah yang digunakan membantu mengatasi miskonsepsi adalah:
a. Mencari
atau mengungkapkan miskonsepsi yang dilakukan siswa
b. Mencoba
menemukan penyebab miskonsepsi tersebut
c. Mencari
perlakuan yang sesuai untuk mengatasi
Para peneliti
miskonsepsi menemukan berbagai hal yang menjadi penyebab miskonsepsi pada
peserta didik. Secara garis besar, penyebab miskonsepsi dapat diringkas dalam
lima kelompok, yaitu : peserta didik, guru, buku siswa, konteks dan metode
mengajar.
Penyebab yang berasal
dari peserta didik dapat terdiri dari berbagai hal, seperti kemampuan, tahap
perkembangan, minat, cara berpikir, dan teman lain. Penyebab kesalahan dari
guru dapat berupa ketidakmampuan guru dalam menguasai materi.Penyebab
miskonsepsi dari buku siswa biasanya terdapat dalam penjelasan atau uraian yang
salah dalam buku tersebut.Konteks, seperti budaya, agama, dan bahasa
sehari-hari juga mempengaruhi miskonsepsi peserta didik.
Sedangkan metode
mengajar yang hanya menekankan kebenaran satu segi sering memunculkan salah
pengertian pada peserta didik, sering kali penyebab-penyebab itu berdiri
sendiri, tetapi kadang-kadang saling terkait satu sama lain, sehingga salah
pengertiannya menjadi semakin kompleks. Hal ini menyebabkan semakin tidak mudah
untuk membantu siswa.
BAB
III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Kedalaman Materi fluida
statis dan dinamimemperinci pengertian dan
penerapannya, keluasan materi bertambah di bandingkan smp berupa
penjelasan fluida dan fluida dinamis, dan urutan penyajian materi yang di
berikan bersifat hierarkis.Pada matri fluida terdapat banyak miskonsepsi yaitu
akibat kurangnya penjabaran materi yang diberikan dan banyak faktor lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Kamus Besar
Bahasa Indonesia
Handayani,
Sri dan Ari Damari. 2009. Fisika untuk SMA/MA
Kelas XI. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.
Manalu,
Kartika. 2012. Pembelajaran Konsep :
Upaya MengatasiMiskonsepsi Dalam Pembelajaran Biologi, Vol. II No. 2
Marwiah.
2014. Jurnal Penggunaan Conceptial Change Model Berbantuan
Media Simulasi Virtual Untuk Menurunkan Kuantitas Siswa Yang Miskonsepsi Dan
Meningkatkan Pemahaman Konsep Siswa Smk Pada Materi Fluda Statis. Bandung:
Universitas Pendidikan Indonesia
Nurachmandani,
Setya. 2009. Fisika 2 Untuk SMA/MA Kelas
XI. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional
Silabus Fisika
SMA Kelas XI
Silabus IPA
Permendikbud No. 59 Tahun 2014
Subagya,
hari dan Insih Wilujeng. 2013. Buku Guru
SMA/MA Kelas X. Jakarta: Bumi Aksara
Sunardi
dan Siti Zenab. 2014. Buku Guru Fisika
untuk SMA/MA Kelas XI. Bandung: Yrama Widya
Tidak ada komentar:
Write komentar