Upload
others
View
21
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SEMESTER 2 x
SEMESTER 2 x
HANDOUT
FISIKA Untuk Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah
A.PETUNJUK BELAJAR
1. Petunjuk siswa
2. Petunjuk untuk Guru
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 2
B. Kompetensi Inti
Bacalah dengan seksama Kompetensi Dasar, kompetensi Inti dan indicator serta tujuan pembelajaran yang tertera dalam handout ini.
Bacalah peta konsep yang ada dalam handout Perhatikanlah dan pahamilah konsep-konsep yang
berhubungan dengan indikator Handout ini memuat kegiatan siswa yang masing-
masingnya terdapat latihan-latihan yang berisi soal. Apabila kamu mengalami kesulitan dalam memahami
konsep dan dalam mengerjakan tugas, mintalah pestunjuk kepada guru.
Pahamilah materi-materi yang akan diajarkan pada siswa Bantulah siswa dalam memahami konsep dan menjawab
pertanyaan Bimbinglah siswa dalam melakukan tugas-tugas yang
terdapat di dalam handout. Laksanakanlah penilaian, baik penilaian psikomotor,
afektif maupun kognitif.
1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam
jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan
pengukurannya.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 3
C. Kompetensi Dasar dan Indikator
KI 1: Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
KI 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.
KI 3: Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya 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
KI 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
1.1.1 Menyebutkan ungkapan rasa bersyukur atas nikmat yang
diberikan oleh Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam
jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan
pengukurannya dalam kehidupan sehari-hari.
1.1.2 Menunjukkan sikaprendah hati dan tidak sombong dalam
kehidupan sehari-hari.
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur;
teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis;
kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari
sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan dan
berdiskusi.
1.2.1 Mengungkapkan kekaguman secara lisan maupun tulisan
terhadap Tuhan saat melihat fenomena sifat elastisitas bahan
dalam kehidupan sehari-hari
1.2.2 Menunjukkan sikap jujur dan bertanggung jawab dalam
kehidupan sehari-hari terhadap guru, orang tua,teman dan
lingkungan sekitar.
3.6 Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 4
Indikator :
Indikator :
Indikator :
3.6.1 Menjelaskan sifat elastisitas bahan
3.6.2 Menjelaskan streiss, strain, dan modulus elastisitas
3.6.3 Menjelaskan Hukum Hooke
3.6.4 Menjelaskan susunan pegas seri-paralel
3.6.5 Mencontohkan benda-benda elastis dan plastis
3.6.6 Menerapkan sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari –
hari
3.6.7 Menerapkan hukum hooke dalam kehidupan sehari – hari
3.6.8 Menerapkan susunan pegas seri-paralel dalam kehidupan sehari
– hari
3.6.9 Menghitung streiss, strain, dan modulus elastisitas
3.6.10 Menghitung hukum hooke
3.6.11 Menghitung susunan pegas seri-paralel
3.6.12 Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari
4.1 Menganalisis data hasil percobaan tentang sifat Elastisitas bahan.
3.6.13 memilih alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan
tentang hukum hook
3.6.14 merakit alat dan bahan sesuai dengan petunjuk percobaan
tentang hukum hook
3.6.15 melakukan percobaan tentang hukum hook.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 5
Indikator :
3.6.16 menyelidiki hubungan antara gaya dengan pertambahan
panjang pegas berdasarkapercobaan tentang hukum hook.
3.6.17 smenganalisis data hasil percobaan tentang sifat Elastisitas
bahan.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 6
PETA KONSEP
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 7
ELASTISITAS
lastisitas adalah kecendrungan pada suatu bahan untuk berubah dalam bentuk
baik panjang, lebar, maupun tinggi dengan massa yang tetap, yang disebabkan
oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya dan akan kembali ke bentuk
semula pada saat gaya yang bekerja pada bahan ditiadakan.
EFISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 8
Ketika kamu masih kecil, pernahkah kamu bermain dengan karet gelang dan mengubahnya menjadi berbagai macam bentuk? Bagaimana bentuk karet setelah kamu selesai bermain? Tentunya karet gelang akan kembali ke bentuk semula. Keadaan ini disebabkan sifat karet yang elastis.
Contoh benda elastis selain karet adalah pegas. Pegas dapat kembali ke bentuk semula selama mendapat sejumlah gaya peubah yang masih berada dalam batas elastisitasnya.
1.Sifat Elastisitas Bahan
Sebuah pegas atau per jika ditarik akan bertambah panjang. Jika ditekan, pegas atau per
tersebut akan menjadi lebih pendek. Jika pegas atau per tersebut kemudian dilepaskan, pegas
atau per akan kembali ke bentuknya semula. Benda yang memiliki sifat seperti pegas atau
per disebut benda elastis. Contoh lainnya adalah karet gelang, pegas, dan pelat logam.
Gambar 1a. karet Gambar 1b. Per
Jika benda yang terbuat dari plastisin, lilin, atau tanah liat ditekan, setelah gaya tekan
dihilangkan, benda-benda tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula. Benda seperti ini
disebut benda plastis.
Gambar 2a. plastisin Gambar 2b. tanah lait
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 9
a. Tegangan (stress)
Tegangan merupakan perbandingan antara gaya terhadap
luas penampang di mana gaya tersebut bekerja. Gambar 3 di
samping melukiskan sebuah bahan elastis berbentuk silinder
dengan panjang mula-mula Xo dan luas penampang A dalam
keadaan tergantung. Kemudian pada ujung bebasnya ditarik
dengan gaya F sehingga bertambah panjang Δx, diperoleh:
(1)
Dengan :
σ = tegangan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
b. Regangan (strain)
Regangan ialah perubahan relatif ukuran atau bentuk benda yang mengalami tegangan.
Gambar 4 memperlihatkan sebuah batang yang mengalami regangan akibat gaya tarik F.
Panjang batang mula-mula adalah l0. Setelah mendapat gaya tarik sebesar F, batang tersebut
berubah panjangnya menjadi l. Dengan demikian, batang tersebut mendapatkan
pertambahan panjang sebesar ∆ l, dengan ∆ l =l – l0 .
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 10
Gambar 3. Regangan bahan elastis bebentuk silinder
Gambar 4. Bahan yang elastis akan bertambah
panjang saat diberi gaya.
Oleh karena itu, regangan didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan
panjang benda dan panjang benda mula-mula. Secara matematis dirumuskan:
(2)
Dengan :
∆ l = pertambahan panjang (m),
l0= panjang mula-mula (m), dan
E = regangan (tidak bersatuan).
c.Modulus Elastisitas
Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan tertentu bergantung pada
sifat bahan dari benda yang mendapat tegangan tersebut. Menurut Hooke, perbandingan
antara tegangan dan regangan suatu benda disebut modulus Young atau modulus elastisitas
benda tersebut. Secara matematis, modulus elastisitas dirumuskan sebagai berikut :
(3)
Dengan E adalah modulus Elastisitas (N/m2 atau Pascall)
Nilai Modulus Elastisitas untuk beberapa jenis bahan ditunjukkan pada Tabel 3
berikut.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 11
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 12
Contoh soal
2. Hukum Hooke
Jika gaya yang bekerja pada sebuah pegas dihilangkan, pegas tersebut akan
kembali ke keadaannya semula. Ilmuwan yang pertama-tama meneliti tentang ini
adalah Robert Hooke. Melalui percobaannya, Hooke menyimpulkan bahwa sifat
elastis pegas tersebut ada batasnya dan besar gaya pegassebanding dengan
pertambahan panjang pegas. Konstanta perbandingannya dinamakan konstanta
pegas dan disimbulkan k. Dari hubungan ini dapat dituliskan persamaannya
sebagai berikut.
F ~ Δx
atau (4)
dengan :
F = gaya (N)
Δx = pertambahan panjang pegas (m)
k = konstanta pegas (N/m)
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 13
F = k Δx
Persamaan (4) itulah yang kemudian dikenal sebagai hukum Hooke. Hukum
Hooke dapat dinyatakan :
3.Susunan Pegas
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 14
“Pada daerah elastisitas benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda”.
Contoh
Pernahkah kalian melihat suspensi sepeda motor,
perhatikan gambar 5. Bagaimana susunannya? Susunan
tersebut dinamakan susunan paralel. Susunan pegas
yang lain dinamakan seri. Cermati penjelasan berikut
Dua buah pegas atau lebih dapat disusun secara seri
atau parallel atau gabungan keduanya. Susunan pegas
tersebut dapat diganti dengan sebuah pengganti.
a. Susunan seri
Hal-hal yang
berkaitan dengan
pegas pengganti dari
susunan seri adalah
sebagai berikut.
a. Gaya yang menarik pegas pengganti dan masing-
masing pegas sama besar.
(5)
b. Pertambahan panjang pegas pengganti sama dengan jumlah pertambahan panjang
masing-masing pegas.
(6)
c. Tetapan pegasnya :
(7)
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 15
Gambar 5. Suspense sepeda motor
dipasang paralel.
Gambar 6. Susunan pegas secara seri
F1= F2= F
x = x1+ x2
Keterangan :
ks: konstanta pegas pengganti susunan seri
b. Susunan paralel
Hal-hal yang berkaitan dengan pegas pengganti dari
susunan pegas paralel adalah sebagai berikut.
a. Gaya yang menarik pegas peng-ganti sama
dengan jumlah gaya yang menarik masing-
masing pegas:
(8)
b. Pertambahan panjang pegas pengganti dan masing-masing pegas sama besar :
(9)
c. Tetap an penggantinya secara umum ditulis sebagai berikut.
(10)
Keterangan :
kp: konstanta pegas pengganti susunan paralel
c. Susunan campuran
Bagaimana jika beberapa pegas disusun campur? Tentu kalian sudah bisa
menjawabnya bahwa pada rangkaian itu akan berlaku sifat gabungan. Dalam
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 16
Gambar 7. Susunan pegas
secara paralel
F = F1+ F2
x = x1 = x2
menganalisanya dapat ditentukan dengan memilih
susunan yang sudah dapat dikategorikan seri
atau paralelnya.
Dan hal-hal yang berkaitan dengan pegas
pengganti dari susunan pegas gabungan seri dan
paralel adalah sebagai berikut.
a. Gaya pengganti (F) adalah :
(11)
b. Pertambahan panjang pegas (x) :
(12)
c. Tetapan penggantinya (ktot):
(13)
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 17
Gambar 8. Susunan pegas secara seri-paralel
Contoh soal
F1+ F2= F
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 18
Contoh soal
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 19
Contoh soal
4.Penerapan Sifat Elastis Bahan
Dalam kehidupan sehari-hari, alat yang menerapkan
sifat elastis bahan banyak dijumpai. Misalnya, pada
mainan anak-anak seperti pistol-pistolan, mobil-mobilan,
dan ketapel; perlengkapan rumah tangga seperti kursi
sudut dan spring-bed. Di sini akan dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan
peranan sifat elastis bahan.
a. Alat Ukur Gaya Tarik Kereta Api
Alat ini dilengkapi dengan sejumlah pegas yang
disusun sejajar. Pegas-pegas ini dihubungkan
ke gerbong kereta api saat kereta akan
bergerak. Hal ini di lakukan untuk diukur gaya
tarik kereta api sesaat sebelum meninggalkan
stasiun.
b. Peredam Getaran atau Goncangan Pada Mobil
Penyangga badan mobil selalu dilengkapi pegas yang kuat sehingga
goncangan yang terjadi pada saat mobil melewati jalan yang tidak rata dapat
diredam. Dengan demikian, keseimbangan mobil dapat dikendalikan.
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 20
Gambar 9. Peredaman getaran pada mobil
C. Peranan Sifat Elastis dalam Rancang Bangun
Untuk menentukan jenis logam yang akan digunakan dalam membangun
sebuah jembatan, pesawat, rumah, dan sebagainya maka modulus Young,
tetapan pegas, dan sifat elastis, logam secara umum harus diperhitungkan.
D. Contoh-Contoh Pemanfaatan Sifat Elastis dalam Olahraga
Di bidang olahraga, sifat elastis bahan diterapkan, antara lain, pada papan
loncatan pada cabang olah raga loncat indah dan tali busur pada olahraga
panahan. Karena adanya
papan yang memberikan
gaya Hooke pada atlit,
maka atlit dapat meloncat
lebih tinggi daripada
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 21
Gambar 10. Pengetahuan mengenai modulus young sangat penting dalam membuat berbagai bangunan
Gambar 11. Pemanfaatan bahan elastis pada olahraga
tanpa papan. Sedangkan tali busur memberikan gaya pegas pada busur dan
anak panah.
1. Kecendrungan pada suatu bahan untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar, maupun tinggi
dengan massa yang tetap, yang disebabkan oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya dan akan
kembali ke bentuk semula pada saat gaya yang bekerja pada bahan ditiadakan.
Pernyataan di atas merupakan pengerttian dari…
a. Elatisitas
b. Sifat elastis
c. Sifat plastis
d. Modulus young
e. Tegangan dan regangan
2. Perhatikan pernyataan dibawah ini !
I. Pegas
II. Karet
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 22
evaluasi
III. Plastisin
IV. Tanah liat
Dari pernyataan di atas, yang termasuk bahan elastis adalah…
a. I,II
b. I,III
c. I,IV
d. II,IV
e. IV
3. Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas penampang 2,4 mm2. Jika g =
9,8 ms-2, tegangan yang dialami kawat tersebut adalah….
a. 4,09x107 Nm-2
b. 4,17x 107 Nm-2
c. 5,10x 107 Nm-2
d. 5,27x 107 Nm-2
e. 5,79x 107 Nm-2
4. Kawat logam panjangnya 80 cm dan luas penampang 4 cm2. Ujung yang satu diikat pada atap dan
ujung yang lain ditarik dengan gaya 50 N. Ternyata panjangnya
menjadi 82 cm. Regangan (strain) kawat adalah…
a. 0,5.10-2
b. 1,5.10-2
c. 2,5.10-2
d. 3,5.10-2
e. 4,5.10-2
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 23
5. Sobat punya sebuah kawat dengan luas penampang 2 mm2, kemudian diregangkan oleh gaya sebesar
5,4 N sehingga bertambah panjang sebesar 5 cm. Bila panjang kawat mula-mula adalah 30 cm,
berpakah modulus elastisitas dari kawat tersebut?
a. 1,53 x 106 N/m2
b. 1,3 x 106 N/m2
c. 1,65 x 106 N/m2
d. 1,62 x 106 N/m2
6. Dua buah kawat x dan y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama
sehingga terjadi pertambahan panjang masing-masing 0,5 mm dan 1 mm. Jika diameter kawat y dua
kali diameter kawat x, maka perbandingan modulus young kawat x terhadap kawat y adalah …..
a. 1 : 1
b. 1 : 2
c. 1 : 4
d. 2 : 1
e. 4 : 1
7. Sebuah batan besi yang panjangnya 2 m, penampangnya berukuran 4 mm x 2 mm. Modulus
elastisitas besi tersebut adalah 105 N/mm2. Jika pada ujung batang ditarik dengan gaya 40 N. Berapa
pertambahan panjang besi tersebut?
a. 1 mm
b. 0,1 mm
c. 0,01 mm
d. 0,001 mm
8. Seorang anak yang massanya 50 kg bergantung pada ujung sebuah pegas sehingga pegas bertambah
panjang 10 cm. Tetapan pegas bernilai...
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 24
A. 500 N/m
B. 5 N
C. 50 N/m
D. 20 N/m
E. 5000 N/m
9. Untuk meregangkan sebuah pegas sebesar 4 cm diperlukan usaha 0,16 J. Gaya yang diperlukan
untuk meregangkan pegas tersebut sepanjang 2 cm diperlukan gaya sebesar...
A. 0,8 N
B. 1,6 N
C. 2,4 N
D. 3,2 N
E. 4,0 N
10. Dua pegas identic dirangkai seperti pada gambar di bawah ini!
Hitunglah nilai konstanta pengganti dari gambar dua pegas identic di atas, jika diketahui nilai k =
400 N/m2.
a. 100N/m
b. 200N/m
c. 300N/m
d. 400N/m
e. 500N/m
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 25
DAFTAR PUSTAKA
Handayani, Sri. 2009. Fisika 2. Jakarta : Departemen Pendidikn Nasional.
Widodo,Tri. 2009. Fisika 2. Jakarta : Departemen Pendidikn Nasional.
Saripudin, Aipp. 2009. Praktis Belajar Fisika. Jakarta : Departemen Pendidikn Nasional
FISIKA SMA/MA KELAS X SEMESTER 2 Page 26