RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Sekolah : SMAN CIWARU Mata Pelajaran : Fisika Materi Pokok : Asas Bernoulli Kelas : XI Semester : 2 (dua) Waktu : 2 x 45menit A. Kompetensi Inti
KI. 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI. 2 Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsive dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan social dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI. 3 Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi 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 menerpkan pengetahuan procedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI. 4 Mengolah, menalar, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkrit dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.
B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Kompetensi Dasar
Indikator Pencapaian Kompetensi
1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad
raya
fenomena
melalui
pengamatan
alam
fisis
pengukurannya.
dan
3.1.1
3.1 Menunjukkan
perilaku
ilmiah
3.1.2
(memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif,
inovatif
dan
peduli
lingkungan) dalam aktivitas seharihari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi. 3.2 Menerapkan prinsip fluida dinamik
3.2.1
dalam teknologi
Menjelaskan
konsep
Azas
Bernoulli 3.2.2
Memformulasikan asas Benoulli suatu fluida
3.2.3
Menjelaskan
penerapan
Azas
Bernoulli dalam kehidupan seharihari 3.2.4
Menyebutkan Bernoulli
contoh
untuk
Hukum
menyelesaikan
permasalahan. 4.1 Memodifikasi ide/gagasan proyek
4.1.1
Merencanakan dan melaksanakan
sederhana yang menerapkan prinsip
percobaan
yang
menerapkan
dinamika fluida
prinsip Hukum Bernoulli.
C. Tujuan Pembelajaran
Melalui proses pembelajaran yang berlangsung, semua peserta didik memiliki kemampuan sebagai berikut: 1. Siswa dapat menjelaskan konsep Azas Bernoulli 2. Siswa dapat memformulasikan asas Bernoulli suatu fluida 3. Siswa dapat menjelaskan penerapan Azas Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari 4. Siswa
dapat
menyebutkan
contoh
penggunaan
Hukum
Bernoulli
untuk
menyelesaikan permasalahan. 5. Siswa dapat merencanakan dan melaksanakan percobaan yang menerapkan prinsip Hukum Bernoulli.
6. Siswa dapat menyimpulkan hasil percobaan yang menerapkan prinsip Hukum Bernoulli.
D. Materi Pembelajaran
1. Asas Bernoulli Daniel
Bernoulli
membuktikan
bahwa tekanan fluida berkurang ketika fluida
mengalir
diameternya
melalui
lebih
pipa
kecil.
yang
Sehingga
kecepatan aliran fluida dipipa kecil lebih besar dari pada kecepatan aliran fluida dipipa yang lebih besar. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan fluida, semakin kecil tekannnya. Bentuk Persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut: P + ρ g h + ½ ρ v2 = Konstan dimana: P = tekanan fluida (Pa) v = kecepatan fluida (m/s) g = percepatan gravitasi bumi (10 m/s 2) h = ketinggian fluida (m) ρ =
massa jenis fluida (kg)
Pada gambar diatas menunjukkan suatu pipa berisi fluida yang mengalir dengan ketinggian dan luas penampang bervariasi. Mula-mula keadaan fluida pada pipa yang berdiameter A1 berada pada ketinggian h1. Setelah selang waktu tertentu volume fluida bergerak ke kanan yang berdiameter A2 yang berada pada ketinggian h2. Secara matematis dapat dituliskan :
P1 + ρ g h1 + ½ ρ v12 = P2 + ρ g h2 + ½ ρ v22 Jika diaplikasikan pada fluida yang diam, maka v = 0, sehingga persamaanya menjadi ; P + ρ g h = Konstan
2. Penerapan asas Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari a. Tangki berlubang
Perhatikan gambar, pada titik A, kecepatan fluida turun relatif kecil sehingga dianggap nol (v1 = 0). Oleh karena itu persamaan Bernoulli menjadi sebagai berikut. P1 + ρ g h1 + 0 = P 2 +ρ g h2 + ½ ρ v22 g (h1 – h2) = ½ v2
√ 2 (ℎ ℎ) √ 2ℎ
v=
Jika h1 – h2 = h, maka: v=
Jika air keluar dari lubang B dengan kelajuan v yang
jatuh di titik D, maka terlihat lintasan air dari titik B ke titik D berbentuk parabola. Berdasarkan analisis gerak parabola, kecepatan awal fluida pada arah mendatar sebesar v BX = v =
√ 2ℎ
.
Sedangkan kecepatan awal pada saat jatuh (sumbu Y ) merupakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dengan percepatan a y = g . Berdasarkan persamaan jarak Y = v0yt + ½ a y t 2 dengan Y = H – h, v0y = 0, dan a y = g, maka kita peroleh persamaan untuk menghitung waktu yang diperlukan air dari titik B ke titik D sebagai berikut. H-h = 0 + ½ g t 2
t=
(−)
Gerak air (fluida) pada sumbu X merupakan gerak lurus beraturan (GLB) sehingga berlaku persamaan: X = v0x t
Karena
v0X = v BX = v =
√ 2ℎ
R = X = v t
=
, maka:
√ 2ℎ (−)
=
√ 4ℎ( ℎ) √ ℎ( ℎ) =
b. Alat Penyemprot
Ketika kita menekan batang pengisap, udara dipaksa keluar dari tabung pompa melalui tabung sempit pada ujungnya. Semburan udara yang bergerak dengan cepat mampu menurunkan tekanan pada bagian atas tabung tandon yang berisi cairan racun. Hal ini menyebabkan tekanan atmosfer pada permukaan cairan turun dan memaksa cairan naik ke atas tabung. Semburan udara berkelajuan tinggi meniup cairan, sehingga cairan dikeluarkan sebagai semburan kabut halus. c. Venturimeter
Tabung venturi adalah venturimeter, yaitu alat yang dipasang pada suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan zat cair.
Venturimeter Tanpa Manometer
Gambar tersebut menunjukkan sebuah venturimeter yang digunakan untuk mengukur kelajuan aliran dalam sebuah pipa. Untuk menentukan kelakuan aliran v1 dinyatakan dalam
besaran-besaran
luas
penampang A1 dan A2 serta perbedaan ketinggian zat cair dalam kedua tabung vertikal h. Zat cair yang akan diukur kelajuannya mengalir pada titik-titik yang tidak memiliki perbedaan ketinggian (h1 = h2) sehingga berlaku persamaan berikut.
P1 – P2 = ½ ρ (v22 – v12) Berdasarkan persamaan kontinuitas diperoleh persamaan sebagai berikut. A1v1 = A2v2
v1 =
[ ] [ 1]
atau
P1 = P2 = ½ ρ P1 = P2 = ½ ρ
v2 =
Karena P1 - P2 = ρ g h, maka dapa diperoleh kecepaan fluidanya :
v1 =
((−−))−
atau v1 =
−
Venturimeter Dengan Manometer
Pada prinsipnya venturimeter dengan manometer hampir sama dengan venturimeter tanpa manometer. Hanya saja dalam venturimeter ini ada tabung U yang berisi raksa. Berdasarkan penurunan rumus yang sama pada venturimeter tanpa manometer, diperoleh kelajuan aliran fluida v1 adalah sebagai berikut. v1 =
−
Keterangan: ρr : massa jenis raksa ρu : massa jenis udara
d. Tabung Pitot
Gas (misalnya udara) mengalir melalui lubang di titik a. Lubang-lubang ini sejajar dengan arah aliran dan dibuat cukup jauh di belakang sehingga kelajuan dan tekanan gas di luar lubanglubang tersebut mempunyai nilai seperti halnya dengan aliran bebas. Jadi, va = v (kelajuan gas) dan tekanan pada kaki kiri manometer tabung pilot sama dengan tekanan aliran gas (Pa). Lubang dari kaki kanan manometer tegak lurus terhadap aliran sehingga kelajuan gas berkurang sampai ke nol di titik b (v b = 0). Pada titik ini gas berada dalam keadaan diam. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan di titik b ( pb). Beda ketinggian titik a dan b dapat diabaikan (ha = hb ), sehingga perbedaan tekanan yang terjadi menurut persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut. Pa + ½ ρva2 = P b + 0 P b – Pa = ½ ρva2
Perbedaan tekanan ini sama dengan tekanan hidrostatika fluida (raksa) pada manometer. P b – Pa = ρr g h Oleh karena itu, kecepatan aliran gas v A = v dapat dirumuskan sebagai berikut. v=
e. Gaya Angkat Sayap pada Pesawat Terbang
Pada dasarnya, ada empat buah gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang yang sedang mengangkasa . 1. Berat Pesawat yang disebabkan oleh gaya gravitasi bumi 2. Gaya angkat yang dihasilkan oleh kedua sayap pesawat 3. Gaya ke depan yang disebabkan oleh mesin pesawat
4. Gaya hambatan yang disebabkan oleh gerakan udara Garis arus pada sisi bagian atas lebih
rapat
daripada
sisi
bagian
bawahnya. Sehingga, kelajuan aliran udara pada sisi bagian atas pesawat v2 lebih besar daripada sisi bagian bawah sayap v1. Sesuai dengan asas Bornoulli, tekanan pada sisi bagian atas P 2 lebih kecil daripada sisi bagian bawah P 1 karena kelajuan udaranya lebih besar. Dengan A sebagai luas penampang pesawat, maka besarnya gaya angkat dapat kita ketahui melalui persamaan berikut. F1 – F2 = (P1 – P2) A F1 – F2 = ½ ρ (v22 – v12) A Pesawat terbang dapat terangkat ke atas jika gaya angkat lebih besar daripada berat pesawat. Jadi, suatu pesawat dapat terbang atau tidak tergantung dari berat pesawat, kelajuan pesawat, dan ukuran sayapnya. Makin besar kecepatan pesawat, makin besar kecepatan udara. Hal ini berarti gaya angkat sayap pesawat makin besar. Demikian pula, makin besar ukuran sayap makin besar pula gaya angkatnya.
E. MODEL/METODE PEMBELAJARAN
Model
: Cooperative Learning (CL)
Metode
:
- Eksperimen - Diskusi Kelompok - Tanya Jawab
F.
Media, Alat dan Sumber belajar 1.
Media dan Alat a. File presentasi, buku fisika SMA kelas XI, white board dan spidol, LCD, komputer/laptop, lembar tugas.
2.
Sumber Belajar: a. Buku Fisika SMA kelas XII b. Power point c. Sumber atau referensi lain (internet jika ada)
G. Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran Kegiatan
Pendahuluan
Deskripsi
1. 2. 3. 4.
Guru memberi salam dan menyapa peserta didik. Guru memeriksa daftar kehadiran peserta didik. Peserta didik berdoa untuk memulai pelajaran. Guru mengajukan pertanyaan-pertanyaan tentang materi yang sudah dipelajari dan terkait dengan materi yang akan dipelajari.
Waktu
10 menit
Masih ingatkah kalian dengan Azas Kontuinitas? 5. Siswa mengamati demonstrasi dan menjawab pertanyaan yang terkait dengan konsep fluida saat pemberian motivasi dengan meminta beberapa siswa melakukan demonstrasi didepan kelas misalnya:
Andaikan kalian sedang membuka kran air di kamar mandi. Menurut kaliam bagaimana jenis aliran air pada saat membuka kran? Coba jelaskan! 6. Guru menyampaikan tujuan pemebelajaran. 7. Peserta didik memahami tujuan pembelajaran yang disampaikan guru.
Kegiatan Inti
8. Peserta didik memperhatikan guru. Mengamati: 9. Siswa mengamati video mengenai azas Bernoulli dan formulasi serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari yang tertera pada slide, dan mendengarkan penjelasan serta menyumbangkan pendapat jika diberikan pertanyaan terkait konsep azas Bernoulli. Menanya: 10. Peserta didik diminta untuk bertanya hal yang berkaitan dengan Azas Bernoulli. Mencoba:
11. Peserta didik menjawab pertanyaan dalam slide power point yang diberikan oleh Guru setelah
60 menit
menyimak penjelasan Guru mengenai materi Azas Bernoulli. 12. Siswa mengerjakan soal tersebut selama 20 menit. Menalar: 13. Guru dan siswa melakukan percobaan. 14. Siswa mendiskusikan tentang percobaan yang menerapkan prinsip Hukum Bernoulli. Mengkomunikasikan: 15. Guru meminta siswa mengerjakan beberapa soal tentang
formulasi
Azas
Bernoulli
dengan
mencontohkan cara penyelesaian soal. 16. Guru memberikan penguatan tentang materi Azas Bernoulli. Penutup
1. Peserta didik bersama guru menyimpulkan hasil pembelajaran pada pertemuan ini. 2. Guru memberikan tugas rumah (Pr). 3. Guru memberikan penghargaan (misalnya pujian atau bentuk penghargaan lain yang relevan) kepada peserta didik yang bekerja. 4. Guru menyampaikan informasi agenda pembelajaran pada pertemuan berikutnya, yaitu: pembahasan materi tentang penerapan Azas Kontuinitas dan Bernoulli dalam kehidupan seharihari. 5. Guru menutup pelajaran dengan berdoa dan mengucapkan salam
10 menit
H. Penilaian
Aspek
No. 1.
Teknik
Sikap
Observasi
Saat proses pembelajaran berlangsung dan lembar pengamatan sikap.
Kuis, tes tertulis dan
Kuis, Ulangan Harian, PR
1) Rasa ingin tahu 2) Kritis dalam mengeksplorasi dan mengasosiasi pembelajaran 3) Bekerja sama dalam mengeksplorasi dan mengasosiasi pembelajaran 4) Bertanggungjawab terhadap tugas yang diberikan 5) Mengagumi kebesaran Tuhan. 2.
Pengetahuan
1) Menentukan letak titik penugasan berat
benda
dimensi
luas. 2) Menghitung titik berat benda homogen. 3) Menjelaskan konsep titik berat. 4) Menjelaskan contoh titik berat dalam kehidupan sehari-hari.
Instrumen
1.
Soal dan Rubrik Penilaian Pengetahuan
No.
1.
Soal dan Jawaban
Nilai Maks.
Soal:
Suatu zat cair dialirkan melalui pipa seperti tampak pada gambar berikut:
50
Jika luas penampang A 1 = 8 cm2, A2 = 2 cm2, dan laju zat cair V2 = 2 m/s, maka besar V1 adalah…. a. b. c. d. e.
0,5 m/s 1,0 m/s 1,5 m/s 2,0 m/s 2,5 m/s
Pembahasan:
Untuk menghitung besarnya V 1 kita akan menggunakan persamaan kontuinitas Q1 = Q2 A1 . V1 = A2 . V2 8 . V1 = 2 . 2
8
V1 = . 2 = 0,5 m/s Jawaban: A
2.
Soal:
Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1:2 jika kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar sebesar 40 m/s, maka besarnya kecepatan air pada bagian pipa yang kecil sebesar…. m/s a. 20 b. 40 c. 80
50
d. 120 e. 160 Pembahasan:
Diketahui diameter pipa kecil : diameter pipa besa r = 1 : 2 V2 = 40 m/s Untuk menghitung besarnya V 1 kita akan menggunakan persamaan kontuinitas Q1 = Q2 A1 . V1 = A2. V2 Luas penampang dihitung dari luas lingkaran dimana A =
¼ π d2,
sehingga:
¼ π d12 . v1 = ¼ π d22 . v2 (1)2 . V1 = (2)2 . 40 m/s V1 = 4/1 . 40 = 160 m/s Jawaban: E JUMLAH
100
2. Format Penilaian Sikap
Indikator sikap No
Nama siswa
Pakaian
Kerajinan
Kerjasama
Keberanian
Keseriusan dalam belajar
Keterangan: A = bagus
C = kurang bagus
B = sedang
D = buruk
Hormat pada guru
Serang, 7 September 2017 Guru Mata Pelajaran Fisika
Nidaan Khofiya Nim. 2280142225
Skor total
