RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN (RPP)
Satuan Pendidikan
: SMA
Mata Pelajaran
: Fisika
Kelas/ Semester
: XI/ Dua
Materi Pokok
: Fluida Dinamik
Alokasi Waktu
: 12 JP ( ! "ertemuan#
A. Kompet Kompeten ensi si Inti Inti (KI) (KI)
KI 1 Men$%a& Men$%a&ati ati dan dan men$ men$ama amalka lkan n ajaran ajaran a$ama a$ama &an$ &an$ dian dianutn utn&a' &a' Men$eman$k Men$eman$kan an "erilaku "erilaku (jujur) (jujur) disi"lin) disi"lin) tan$$un$ja tan$$un$ja*a) *a) "eduli) "eduli) santun) santun) rama% lin$kun$an lin$kun$an)) $oton$ $oton$ ro&on$) kerjasama) kerjasama) +inta damai) res"onsi, res"onsi, dan "ro-akti,# "ro-akti,# dan KI 2
menunj menunjuka ukan n sika" sika" sea$a sea$aii a$ian a$ian dari dari solusi solusi atas atas era$ era$ai ai "ermas "ermasala% ala%an an an$sa an$sa dalam erinteraksi se+ara e,ekti, den$an lin$kun$an sosial dan alam serta dalam menem"atkan diri sea$ai +erminan an$sa dalam "er$aulan dunia' Mema%ami dan menera"kan "en$eta%uan ,aktual) konse"tual) "rosedural dalam ilmu "en$eta%uan) teknolo$i) seni) uda&a) dan %umaniora den$an *a*asan kemanusiaan)
KI .
kea kean$ n$saa saan) n) kene kene$a $araa raan) n) dan dan "era "erada daa an n terka terkait it ,enom ,enomen enaa dan dan kejad kejadian ian)) serta serta menera"kan "en$eta%uan "rosedural "ada idan$ kajian &an$ s"esi,ik sesuai den$an akat dan minatn&a untuk meme+a%kan masala%' Men$ola%) Men$ola%) menalar) menalar) dan men&aji men&aji dalam dalam rana% rana% konkret konkret dan rana% rana% astrak astrak terkait
KI
den$an "en$eman$an dari &an$ di"elajarin&a di sekola% se +ara mandiri) dan mam"u men$$unakan metoda sesuai kaida% keilmuan'
B. Kompetens Kompetensii Dasar Dasar dan Indikato Indikatorr Kompetensi Dasar
Indikator Pencapaian KD
1'1 Men&adari keesaran 0u%an 0u%an &an$ &an$ 1'1'1 1'1'1 men+i"takan dan men$atur alam ja$ad ra&a melalui"en$amatan
1'1' 1'1'2 2
sesuda% "roses "emelajaran' Men$ Men$a$ a$um umii keesa keesaran ran 0u% 0u%an an &an$ &an$ men+i"takan dan men$atur alam ja$ad ra&a
,enomena alam ,isis dan
melalui ke+an$$i%an teknolo$i karurator
"en$ukurann&a 2'1 Menunjukkan Menunjukkan "erilaku "erilaku ilmia%
Menum Menumu%k u%kan an sika" sika" s"ir s"iritu itual al see seelum lum dan
.!.!
kendaraan ermotor dan "esa*at udara' Menunjukkan "erilaku dan sika" kerja
(memiliki rasa in$in ta%u
sama) tan$$un$ ja*a dan toleransi "ada
ojekti, jujur teliti +ermat
"roses "emelajaran Fluida Dinamik
tekun %ati-%ati ertan$$un$ ja*a teruka kritis kreati, inoati, dan "eduli lin$kun$an# dalam aktiitas se%ari-%ari sea$ai *ujud im"lementasi sika" dalam melakukan "er+oaan ) mela"orkan) dan erdiskusi .'3 Menera"kan Menera"kan "rinsi" ,luida ,luida dinamis dalam teknolo$i
.'3'1 .'3'1 .'3' .'3'2 2
Menjela Menjelaskan skan karakt karakteris eristik tik ,luida ,luida ideal ideal Men$a Men$ana nalis lisis is A4as A4as Kont Kontin inui uita tass dan dan
"enera"ann&a dalam ke%idu"an se%ari-%ari .'3' .'3'. . Men$a Men$ana nalis lisis is A4as A4as 5er 5erno noul ulii dan "enera"ann&a dalam ke%idu"an se%ari-%ari .'3' .'3' Menjela Menjelaskan skan "ersam "ersamaan aan 6ukum 6ukum 5ernou 5ernouli li .'3' .'3'7 7 Pene Penera ra"a "an n %uku %ukum m ern ernou ouli li dala dalam m '3 Memodi,ikasi Memodi,ikasi ide/$a$asan ide/$a$asan "ro&ek
'3' '3'1 1
teknolo$i Men& Men&us usun un "ro& "ro&ek ek sede seder% r%an anaa &an$ &an$
seder%ana &an$ menera"kan
menera"kan A4as 5ernouli dalam
"rinsi" dinamika ,luida
ke%idu"an se%ari-%ari
C. "#$#an $#an Pem%e&a Pem%e&a$ar $aran an Pertem#an ke'! ( * menit)
1' Sis*a da"at da"at menjelaska menjelaskan n karakteristik karakteristik ,luida ,luida ideal ideal melalui melalui ideo ideo dan 8DS 8DS den$an den$an +ermat se%in$$a menama% "en$eta%uan dan rasa s&ukur ke"ada 0u%an 9M' 2' Sis*a da"at da"at memerika memerikan n +onto% +onto% aliran ,luida ideal ideal dalam ke%idu"an ke%idu"an se%ari-% se%ari-%ari ari melalui ke$iatan diskusi den$an ertan$$un$ja*a se%in$$a menama% "en$eta%uan dan rasa s&ukur ke"ada 0u%an 9M'
Pertem#an ke' ( * menit)
1' Melalui Melalui "enjelasan "enjelasan $uru) sis*a sis*a mam"u mam"u mema%ami mema%ami konse" konse" A4as A4as Kontinuita Kontinuitass den$an +ermat dan enar se%in$$a menama% ketakjuan ke"ada 0u%an &an$ men+i"takan alam ja$ad ra&a ini'
2' Melalui ke$iatan "raktikum) sis*a mam"u men$analisis data tentan$ "en$aru% ke+e"atan aliran dan luas "enam"an$ den$an +ermat dan teliti se%in$$a da"at mens&ukuri man,aat &an$ di"erole%' .' Melalui ke$iatan diskusi kelom"ok) sis*a mam"u menera"kan "ersamaan kontinuitas den$an +ermat dan teliti se%in$$a menama% ketakjuan ke"ada 0u%an' ' Melalui ke$iatan diskusi kelom"ok) Sis*a mam"u men&elesaikan "ersoalan tentan$ Persamaan Kontinuitas den$an mandiri) +ermat) teliti dan er"ikir lo$is a$ar selalu ers&ukur ke"ada 0u%an' 7' Melalui ke$iatan "emelajaran) Sis*a mam"u men&eutkan +onto% "enera"an dalam ke%idu"an se%ari-%ari &an$ erkaitan den$an A4as Kontinuitas den$an akti, dan enar a$ar men$a$umi keesaran 0u%an' Pertem#an ke'+ ( * menit)
1' Sis*a akan ertama% "er+a&a diri) akti, dan +ermat se%in$$a mens&ukuri keesaran 0u%an setela% melakukan "er+oaan untuk menjelaskan A4as 5ernoulli' 2' Sis*a akan ertama% rasa tan$$un$ ja*a) disi"lin dan teliti se%in$$a mens&ukuri keesaran 0u%an setela% melakukan ke$iatan "er+oaan untuk menjelaskan %uun$an antara ke+e"atan aliran ,luida ter%ada" tekanan ,luida' .' Sis*a akan ertama% akti,) kerjasama) dan tan$$un$ja*a se%in$$a men$a$umi keesaran 0u%an setela% melakukan ke$iatan "resentasi untuk men$komunikasikan %asil "er+oaan' ' Setela% melakukan ke$iatan diskusi) sis*a akan ertama% akti, dan teram"il se%in$$a da"at men$amalkan a"likasi A4as 5ernoulli dalam ke%idu"an se%ari-%ari' Pertem#an ke' ( * menit) 1. Melalui ta&an$an "er+oaan aliran ,luida er$erak dalam "i"a den$an ketin$$ian
dan luas "enam"an$ &an$ erua%-ua% sis*a da"at men$ola%n&a den$an teliti untuk menjaarkan "ersamaan 5ernoulli se%in$$a mam"u ers&ukur ter%ada" keesaran 0u%an' 2. Melalui eks"erimen lintasan air (,luida# "ada tan$ki erluan$ sis*a mam"u men$ola% den$an tan$$un$ ja*a dan teliti se%in$$a mam"u men$uraikan "ersamaan 5ernoulli untuk mem"erole% teorema 0erro+elli a$ar sis*a lei% ers&ukur ke"ada 0u%an' 3. Melalui ta&an$an ideo "i"a enturi sis*a mam"u men$analisis den$an teliti untuk
menjaarkan "ersamaan &an$ erlaku "ada enturimeter tan"a manometer dan enturimeter den$an manometer se%in$$a mam"u ers&ukur ke"ada 0u%an'
Pertem#an ke'* ( * menit)
Melalui ke$iatan diskusi kelom"ok Group Investigation) sis*a da"at menjelaskan "rinsi" kerja %ukum ernoulli dalam teknolo$i di ke%idu"an se%ari-%ari den$an +ermat) tan$$un$ ja*a) kerja sama dan toleransi untuk mens&ukuri keteraturan alam ja$ad ra&a ini melalui ke+an$$i%an teknolo$i' Pertem#an ke', ( * menit)
Melalui ke$itan "ro&ek meran+an$ dan memuat tiruan a"likasi "enera"an 6ukum 5ernoulli sis*a da"at menjadi lei% akti,) kreati,) disi"lin dan ertan$$un$ ja*a serta da"at mens&ukuri keesaran 0u%an 9M'
D. Materi Pem%e&a$aran -LIDA DINAMIS !. -&#ida idea& dan -&#ida Se$ati
Ada ti$a s&arat jika ,luida in$in dikatakan sem"urna atau ideal' a' 0idak kom"resiel atau tidak ter"en$aru% ole% tekanan' Artin&a) jika ,luida terkena tekanan) tidak terjadi "erua%an olume' ' Saat ,luida sedan$ er$erak tidak men$alami $esekan den$an 4at di sekitarn&a' +' Men$alir den$an ke+e"atan konstan atau alirann&a stasioner' Fluida &an$ serin$ kalian li%at di alam ini diseut ,luida sejati. Fluida sejati ini mem"un&ai si,at-si,at tertentu) antara lain a' Kom"resiel artin&a ila menda"atkan tekanan olumen&a akan men$alami "erua%an' ' Saat men$alir ,luida men$alami $esekan den$an 4at &an$ ada di sekitarn&a' Misaln&a) air &an$ men$alir di dalam taun$) tentu akan men$alami $esekan den$an dindin$ taun$' +' Ke+e"atan ,luida tidak konstan atau tidak stasioner' Jadi) kesim"ulann&a si,at ,luida sejati ini erkealikan den$an ,luida ideal' . Jenis A&iran -&#ida
Saat men$alir) tern&ata ,luida terseut tidak kate$orikan "ada satu jenis aliran saja' Akan teta"i) ada eera"a jenis aliran) &aitu: aliran stasioner) aliran lurus atau laminer) dan aliran turulen' Ka"an "ela$ai jenis aliran ,luida ini da"at terjadi; Aliran stasioner terjadi a"aila suatu ,luida melalui $aris alir ( streamline# &an$ sama den$an $aris alir ,luida &an$ men$alir di de"ann&a'
ersilan$an) se%in$$a "artikel ,luida menuju ara% &an$ sama' Selanjutn&a) ,luida ju$a isa mem"un&ai aliran turulen' 5iasan&a aliran inila% &an$ serin$ terjadi' Fluida akan men$alamin&a ila $aris alir &an$ dilalui terda"at lin$karan-lin$karan &an$ tidak eraturan) entukn&a ke+il dan men&eru"ai "usaran'
Gambar (a). Aliran lurus atau laminer
Gambar (b). Aliran turbulen
+. Persamaan Kontin#itas
Seelum mema%as Persamaan Kontinuitas) ada aikn&a terlei% da%ulu kita men$eta%ui de,inisi "en$ertian deit' Debit aliran (Q) adalah besaran yang menunjukkan banyaknya volume fluida yang melewati suatu penampang dalam waktu tertentu. Deit aliran da"at di%itun$ den$an rumus:
Sementara itu) jika ,luida men$alir "ada suatu "i"a) maka olume ,luida &an$ men$alir meru"akan "erkalian luas "enam"an$ "i"a den$an jarak &an$ ditem"u% selama t detik) "er%atikan $amar '2' Jadi) den$an mensustitusikan "ersamaan = A ! dan ! " v t ) kita menda"atkan rumus untuk men$%itun$ deit air sea$ai erikut'
8alu) a$aimanaka% den$an deit ,luida &an$ men$alir melalui dua ujun$ den$an luas "enam"an$ ereda; Per%atikan
,luida &an$ melalui "enam"an$ A1 sama den$an deit &an$ melalui "enam"an$ A2' >ntuk kejadian se"erti "ada
Persamaan di atas iasa di seut "ersamaan kontinuitas' Jadi) da"at kita
sim"ulkan) ila suatu ,luida &an$
men$alir mele*ati "enam"an$ den$an luas &an$ ereda-eda akan mem"un&ai deit aliran sama' 6an&a saja) "ada "enam"an$ &an$ lei% ke+il ,luida akan men$alir lei% +e"at' Sealikn&a) "ada "enam"an$ &an$ lei% esar) ,luida men$alir lei% lamat' Penera"an konse" ini da"at kalian "er%atikan ketika men$alirkan air "ada selan$' Ketika luan$ selan$ ditutu" sea$ian) air akan meman+ar lei% jau% dan lei% +e"at diandin$kan ketika tidak ditutu"' . Penerapan Persamaan Kontin#itas
Ada eera"a "enera"an "ersamaan kontinuitas dalam kese%arian di sekitar kita' Misaln&a) mekanisme aliran dara% dalam sistem sirkulasi manusia' Kita da"at men$ukur "er edaaan kelajuan dara% saat dara% men$alir dari jantun$ ke aorta) kemudian ke arteriarteri utama' Selanjutn&a) ke arteri ke+il dan diteruskan ke sejumla% "emulu% ka"iler' Selain itu) saluran "emanas ke ruan$an ju$a men$$unakan "enera"an "ersamaan kontinuitas' Kita da"at menentukan esarn&a saluran "emanas &an$ di$unakan untuk men$%an$atkan ruan$an den$an "ersamaan ini jika laju udara dan olume ruan$an diketa%ui' *. A/as Berno#&&i 5erdasarkan %ukum %idrostatika) tekanan "ada setia" titik "ada kedalaman &an$ sama
adala% sama' 0ern&ata %al ini tidak erlaku "ada 4at +air &an$ men$alir' Dalam 4at +air &an$ er$erak melalui "i"a den$an diameter &an$ sama "ada se"anjan$ "i"a tern&ata tekanann&a ereda' #ada ke$epatan yang besar tekanannya lebih ke$il
daripada tekanan pada aliran ke$epatan yang rendah. Pern&ataan ini diseut A/as Berno#&&i'
Pada $amar 3'27 ke+e"atan di A lei% ke+il dari"ada ke+e"atan di titik 5) atau 1 ? 2) karena luas "enam"an$ di A lei% esar dari"ada di 5) maka tekanan di titik A lei% esar dari"ada di 5' Demikian ju$a ila kita li%at titik 5 dan titik @' Ke+e"atan di titik 5 lei% esar dari "ada ke+e"atan di titik @ se%in$$a tekanan di titik 5 lei% ke+il dari tekanan di titik @' Akiatn&a "ermukaan air di atas titik 5 lei% renda% dari "ada ketin$$ian "ermukaan air di atas titik @' A"aila kelajuan ertama% maka tekanan akan erkuran$' Sekaran$ kalian da"at mema%ami men$a"a "ermukaan air di taun$ A lei% tin$$i dan "ermukaan air di taun$ 5 "alin$ renda%' 6al itu diseakan tekanan di titik A "alin$ esar dan tekanan di tit ik 5 "alin$ ke+il' 6ukum 5ernoulli ju$a menjelaskan men$a"a 2 "era%u motor erdekatan &an$ er$erak +e"at dan sejajar +enderun$ salin$ mendekat dan ertarakan'
Pada *aktu kedua "era%u er$erak ke de"an) air di antara keduan&a tersalurkan "ada daera% &an$ sem"it se%in$$a ke+e"atan relati, "era%u dan air relati, lei% esar di tem"at &an$ sem"it ini diandin$kan den$an di tem"at &an$ lei% luas' Akiatn&a tekanan air di kedua sisi "era%u &an$ erdekatan erkuran$ dan menjadi lei% ke+il dari"ada tekanan di sisi-sisi luar kedua "era%u se%in$$a kedua "era%u terdoron$ mendekat'
,. Persamaan Berno#&&i
6ukum 5ernoulli men&atakan a%*a tekanan dari ,luida &an$ er$erak se"erti udara erkuran$ ketika ,luida terseut er$erak lei% +e"at' 6ukum 5ernoulli ditemukan ole% Daniel 5ernoulli) seoran$ matematika*an S*iss &an$ menemukann&a "ada 13-an' 5ernoulli men$$unakan dasar matematika untuk merumuskan %ukumn&a "erdapat %e%erapa As#msi 0#k#m Berno#&&i diantaran1a2 •
Fluida tidak da"at dimam"atkan (in+om"ressile# dan nonis+ous'
•
0idak ada ke%ilan$an ener$i akiat $esekan antara ,luida dan dindin$ "i"a'
•
0idak ada ener$i "anas &an$ ditrans,er melintasi atas-atas "i"a untuk +airan aik sea$ai keuntun$an atau keru$ian "anas'
•
0idak ada "om"a di a$ian "i"a
•
Aliran ,luida laminar (ersi,at teta"#
R#m#s 0#k#m Berno#&&i2
Keteran3an2
P (Presure#
= 0ekanan (Pas+al#
(elo+it&#
= ke+e"atan (m/s#
ρ (r%o#
= massa jenis ,luida (k$/m.#
% (%i$%#
= ketin$$ian (m#
$
= "er+e"atan $raitasi (B)C m/s2#
Persamaan di atas erlaku untuk aliran tak-termam"atkan den$an asumsi-asumsi sea$ai erikut: •
Aliran ersi,at tunak (stead& state#
•
0idak terda"at $esekan
Dalam entuk lain) Persamaan 5ernoulli da"at dituliskan sea$ai erikut:
Ap&ikasi 0#k#m Berno#&&i 6ukum 5ernoulli erman,aat a$i ke%idu"an manusia) eera"a
a"likasi "enera"an %ukum ernoulli adala% sea$ai erikut: •
0orri+eli/0an$ki Air
•
enturimeter
•
Manometer
•
•
0aun$ Pitot
"eorema "orrece&&i
Pada titik a) ke+e"atan ,luida turun relati, san$at ke+il se%in$$a dian$$a" nol ( v =0 ¿ ' Ele% karena itu "ersamaan 5ernoulli menjadi sea$ai erikut' b 1
P1+ ρ g y a + ρ v 1 2
1
2
1
= P + ρ g y b + ρ v 2
2
2 2
2
P1+ ρ g y a + 0 = P2 + ρ g y b+ ρ v 2 2
Karena titik a dan titik er%uun$an lan$sun$ den$an atmos,er maka tekanan P a dan P sama den$an tekanan atmos,er (P atm#) karena itu 1
Patm + ρ g y a= P atm + ρ g y b + ρ v 2 2
1
2
ρ g y a= ρ g y b+ ρ v 2 2
2
v
2
=
ρg y a− ρg y b 1 2
v
2
ρ
= g ( y a− y b )
v =√ g ( y a− y b )
Jika
( y a− y b) = %
Maka v =√ g h Keteran$an :
Persamaan ke+e"atan aliran ,luida
(elo+&ti#
= ke+e"atan 4at +air &an$ diukur (m/s#
$
= "er+e"atan $raitasi (m/s2#
%
= ketin$$ian luan$ dari "ermukaan 4at +air (m#
"a%#n3 4ent#ri
0aun$ enturi adala% enturimeter) &aitu alat &an$ di"asan$ "ada suatu "i"a aliran untuk men$ukur kelajuan 4at +air' Ada dua enturimeter &an$ akan Anda "elajari) &aitu enturimeter tan"a manometer dan enturimeter men$$unakan manometer &an$ erisi 4at +air lain' a. Venturimeter Tanpa Manometer
Selain teorema 0orri+elli) "ersamaan 5ernoulli ju$a isa ditera"kan "ada kasus k%usus lain &akni ketika ,luida men$alir dalam a$ian "i"a &an$ ketin$$iann&a %am"ir sama ("eredaan ketin$$ian ke+il#' ntuk menentukan kelakuan aliran v1 din&atakan dalam esaran-
esaran luas "enam"an$ A1 dan A2 serta "eredaan ketin$$ian 4at +air dalam kedua taun$ ertikal h' at +air &an$ akan diukur kelajuann&a men$alir "ada titik-titik &an$ tidak memiliki "eredaan ketin$$ian (h1 = h2# se%in$$a erlaku "ersamaan erikut' v2 ρ (¿¿ 2 −v 1 P1− P2=
2
1 2
)
¿
5erdasarkan "ersamaan kontinuitas di"erole% "ersamaan sea$ai erikut A 1 v 1= A2 v 2
v 1=
A 2 v 2 A 1
atau
v 2=
A 1 v 1 A 2
Jika "ersaman kontinuitas terseut dimasukkan kedalam "ersamaan v2 ρ (¿¿ 2 −v 1 P1− P2=
2
1 2
)
¿
Maka di"erole% "ersamaan sea$ai erikut 1
P 1− P2= ρ 2
1
P 1− P2= ρ 2
[( ) ] [( ) ]
1
−v
A 2
A 1 A 2
P 1− P2= ρ v 1 2
2
A 1 v1
2
2
1
2
2
v1
−v
2
1
[( ) ] A 1 A2
2
−1
Pada $amar diatas selisi% ketin$$ian air "ada "i"a enturi adala% %) %al ini diseakan karena adan&a "eredaaan tekanan terseut adala%
∆ P menurut %ukum %idrostatik "eredaaan tekanan
∆ P = ρgh ) karena itu "ersamaan menjadi
1
ρg h= ρ v 1
2
2
v 1=
√( )
[( ) ] A 1 A2
2
−1
2 gh 2
A 1 A2
−1
Keteran3an2
(elo+it&#
= ke+e"atan 4at +air &an$ diukur (m/s#
% (%i$%#
= "eredaan ketin$$ian 4at +air (m#
$
= "er+e"atan $raitasi (B)C m/s2#
A1 (area#
= 8uas "enam"an$ "i"a esar enturi (m2#
A2(area#
= 8uas "enam"an$ "i"a ke+il enturi (m2#
Ketika ,luida mele*ati a$ian "i"a &an$ "enam"an$n&a ke+il (A2#) maka laju ,luida ertama% (in$at "ersamaan kontinuitas#' Menurut "rinsi" 5ernoulli) jika kelajuan ,luida ertama%) maka tekanan ,luida terseut menjadi ke+il' Jadi tekanan ,luida di a$ian "i"a &an$ sem"it lei% ke+il teta"i laju aliran ,luida lei% esar' Ini dikenal den$an julukan e,ek enturi dan menujukkan se+ara kuantitati, a%*a jika laju aliran ,luida tin$$i) maka tekanan ,luida menjadi ke+il' Demikian "ula sealikn&a) jika laju aliran ,luida renda% maka tekanan ,luida menjadi esar %. 4ent#ri den3an manometer Pada $amar disam"in$ menunjukkan enturimeter &an$ dilen$ka"i den$an
manometer dan diisi den$an 4at +air &an$ memiliki massa jenis ρ ' 1
P 1+ ρ g h 1+ ρ v 1 2
2
1
= P + ρ g h + ρ v 2
2
2
2 2
Ele% karena ketin$$ian "i"a esae dan "i"a ke+il sama ( h1= h2 ¿ di"erole% 1
P1+ ρ v 1 2
2
1
= P + ρ v 2
2
2 2
v
¿
2
(¿ 2 ¿ ¿ 2 −v ) ¿ 1 P − P = ρ ¿ 1
1
2
2
Karena tekanan %iodrostatik di A = tekanan %idrostatik di 5 s e%in$$a '
ρg h1 + P1= ρ g h + P 2 '
P 1− P2= ρ g h− ρg h1 Persamaan kontinuitas A 1 v 1= A2 v 2 Den$an mensutusikan kedua "ersamaan diatas kedalam "ersamaan
v
¿
2
(¿ 2 ¿ ¿ 2 −v ) ¿ 1 P − P = ρ ¿ 1
1
2
2
Dida"at v 1= A 2
√
( ρ' − ρ) ρ ( A − A )
2 g h
1
2
Keteran3an2
(elo+it&#
= ke+e"atan 4at +air &an$ diukur (m/s#
ρ '
= massa jenis raksa (k$/m.#
ρ
= massa jenis 4at +air &an$ diukur (k$/m .#
% (%i$%#
= "eredaan ketin$$ian raksa (m#
$
= "er+e"atan $raitasi (B)C m/s2#
A1 (area#
= 8uas "enam"an$ "i"a esar enturi (m2#
A2 (area#
= 8uas "enam"an$ "i"a ke+il enturi (m2#
5. Penerapan 0#k#m Berno#&&i Da&am "ekno&o3i
Seelumn&a) kita suda% elajar men$enai Prinsi" dan Persamaan 5ernoulli' Kali ini kita akan meli%at "enera"an "rinsi" dan "ersamaan 5ernoulli dalam ke%idu"an se%ari%ari diantaran&a: a. "a%#n3 Pitot
0aun$ "itot di$unakan untuk men$ukur laju aliran $as/ udara' Per%atikan $amar di a*a%' 8uan$ "ada titik 1 sejajar den$an aliran udara' Posisi kedua luan$ ini diuat +uku" jau% dari ujun$ taun$ "itot) se%in$$a laju dan tekanan udara di luar luan$ sama se"erti laju dan tekanan udara &an$ men$alir eas' Dalam %al ini) v 1 = laju aliran udara &an$ men$alir eas (ini &an$ akan kita ukur#) dan tekanan "ada kaki kiri
manometer ("i"a a$ian kiri# = tekanan udara &an$ men$alir eas (
p1 #' Per%atikan
gambar a.% 8uan$ &an$ menuju ke kaki kanan manometer) te$ak lurus den$an a liran udara' Karenan&a) laju aliran udara &an$ le*at di luan$ ini (a$ian ten$a%# erkuran$ dan udara er%enti ketika tia di titik 2' Dalam %al ini)
v 2= 0 '0ekanan "ada kaki kanan
manometer sama den$an tekanan udara di titik 2 (
p2 #'Ketin$$ian titik 1 dan titik 2
%am"ir sama ("eredaann&a tidak terlalu esar# se%in$$a isa diaaikan' In$at &a) taun$ "itot ju$a diran+an$ men$$unakan "rinsi" e,ek enturi' Miri" se"erti si enturi meter) edan&a si taun$ "itot ini di"akai untuk men$ukur laju $as alias udara' Karenan&a) kita teta" men$$unakan "ersamaan e,ek enturi' Sekaran$ kita sutitusikan"ersamaann&a: Peredaan tekanan (P2 G P1# = tekanan %idrostatis 4at +air dalam manometer (*arna %itam dalam manometer adala% 4at +air) air raksa misaln&a#' Se+ara matematis isa ditulis sea$ai erikut:
Per%atikan "ersamaan 1 dan "ersamaan 2' Huas kiri-n&a sama (P2 G P1#' Karenan&a "ersamaan 1 dan 2 isa dio"rek menjadi se"erti ini : Ini "ersamaan &an$ kita +ari' Persamaan ini di$unakan untuk men$%itun$ laju aliran $as alias udara men$$unakan si taun$ "itot
%. Pen1emprot Par6#m dan Pen1emprot Rac#n Seran33a
Prinsi" kerja "en&em"rot "ar,um dan "en&em"rot ra+un seran$$a ju$a men$$unakan "rinsi" 6ukum 5ernoulli' Per%atikan gambar a.&) $amar terseut %an&a $amaran umum saja) a$aimana"un setia" "arik "un&a ran+an$an &an$ ereda'
Gambar a.&
Se+ara $aris esar) "rinsi" kerja "en&em"rot "ar,um isa di$amarkan sea$ai erikut (samil li%at $amar &a#' Ketika ola karet diremas) udara &an$ ada di dalam ola karet melun+ur keluar melalui "i"a 1 den$an laju &an$ lei% tin$$i dari udara disekitarn&a' Karena laju udara tin$$i) maka tekanan udara "ada "i"a 1 menjadi renda%' Sealikn&a) udara dalam "i"a 2 mem"un&ai laju &an$ lei% renda%) maka tekanan udara dalam "i"a 2 lei% tin$$i' Akiatn&a) +airan "ar,um didoron$ ke atas' Ketika si +airan "ar,um tia di "i"a 1) udara &an$ melun+ur dari dalam ola karet mendoron$n&a keluar dan +airan "ar,um ak%irn&a men&emur memasa%i tuu%' 5iasan&a luan$ erukuran diuat ke+il) se%in$$a "ar,um melun+ur den$an +e"at' In$at "ersamaan kontinuitas) kalau luas "enam"an$ ke+il) maka ,luida er$erak lei% +e"at' Sealikn&a) kalau luas "enam"an$ "i"a esar) maka ,luida er$erak "elan'
c. Pesa7at "er%an3
Pada umumn&a) "esa*at terdiri atas adan "esa*at) kain) sa&a") ekor) siri") dan roda'Ketika "esa*at teran$ di an$kasa) "ada dasarn&a memerlukan dua %al) &aitu mendoron$ dan men$an$kat' Mendoron$ adala% mendesak "esa*at maju ke de"an men$$unakan mesin atau alin$-alin$' 5alin$-alin$ "endoron$ "ada "rinsi"n&a sama den$an alin$-alin$ "en$an$kat' Dua kekuatan terseut ekerja erla*anan den$an $a&a tarik dan $raitasi ($a&a erat#' Se+ara umum) "rinsi" teran$ "esa*at men$$unakan %ukum ,isika) &akni meman,aatkan %ukum 5ernoulli di udara den$an meman,aatkan arus laminair sayap &an$ di%asilkan akiat da&a doron$ mesin "esa*at' Men$a"a "esa*at isa teran$; Per%atikan Gambar a.' Pada a$ian atas sa&a" "esa*at diuat lei% len$kun$ dari"ada a$ian a*a% sa&a" "esa*at &an$ serin$ diseut entuk (aerofoil #' 6al ini men&eakan "ada saat "esa*at di$erakkan ke ara% de"an) laju aliran udara di a$ian atas sa&a" "esa*at akan lei% +e"at dari"ada laju aliran udara di a$ian a*a% "esa*at) karena *aktu tem"u% (t# aliran udara di kedua a$ian sama sedan$kan "anjan$ lintasan (s# &an$ dilalui udara di a$ian atas lei% "anjan$ dari "ada "anjan$ lintasan di a$ian a%*a "esa*at (in$at = s / t#' Akiat dari laju udara di a$ian atas sa&a" lei% +e"at dari"ada laju udara di a$ian a*a% sa&a") maka tekanan udara di a$ian atas menjadi lei% ke+il dari"ada tekanan udara di a$ian a*a% sa&a"' Akiat dari "eredaan tekanan inila% maka sa&a" "esa*at akan teran$kat ole% $a&a ke atas (in$at) ini
ukan $a&a a"un$#'
Pesa*at teran$ da"at teran$kat ke atas jika $a&a an$kat lei% esar dari"ada erat "esa*at' Jadi)suatu "esa*at da"at teran$ atau tidak ter$antun$ dari erat "esa*at) kelajuan "esa*at) danukuran sa&a"n&a' Makin esar ke+e"atan "esa*at) makin esar ke+e"atan udara) se%in$$a $a&a an$kat sa&a" "esa*at makin esar' Su"a&a "esa*at da"at teran$kat) $a&a an$kat %arus
Gambar a.'
lei% esar daripada berat pesawat: F 2 − F 1 > mg
Jika "esa*at tela% erada "ada ketin$$ian tertentu dan "ilot in$in mem"erta%ankan ketin$$iann&a (mela&an$ di udara#) maka kelajuan "esa*at %arus diatur sedemikian ru"a se%in$$a $a&a an$kat sama den$an erat "esa*at: F 2 − F 2= mg
d. Kar%#rator
Fun$si karurator adala% untuk men$%asilkan +am"urana%an akar den$an udara) kemudian +am"uran ini dimasukan kedalam silinder-silinder mesin untuk tujuan "emakaran' Prinsi" kerja kaurator adala% sea$ai erikut ($amar a'.#' Penam"an$ "ada a$ian atas jet men&em"it) se%in$$a udara &an$ men$alir "adaa$ian ini er$erak den$an kelajuan &an$ tin$$i' Sesuai asas 5ernoulli) tekanan "ada a$ian ini renda%' 0ekanan didalam tan$ki ensin sama den$an tekanan atmos,er' 0ekanan atmos,er memaksa a%an akar (ensin atau solar#
tersemur keluar jet) se%in$$a a%an akar
er+am"ur
den$an
udara
seelum memasuki silinder mesin'
E. Metode Pem%e&a$aran Pert
Mode&
Pendekata
. 1
rain ased *earning
De
2
(*) rain ased *earning
@er ks
.
(*) rain ased *earning
De
(*) rain ased *earning
7
(*) rain ased *earning
(*) rain ased *earning
Gambar a.-
n
(*) -. Ke3iatan Pem%e&a$aran Pertem#an ke'! KE8IA"AN
Penda:#&#an
(Pra Pema"aran#
Inti
PER"EMAN KE ! MIN88 KE ! (JP) DESKRIPSI KE8IA"AN 1'
9AK"
dan doa 2'
* menit
limas dan silinder '
5* menit
+$ientifi$
"re
*earning
ks Gr De Dis
ideal dan sejati# . Sis*a dierikan kesem"atan untuk mema+a uku re,erensi tentan$ ,luida dinamis MENAN;A
Sis*a derikan kesem"atan ertan&a tentan$ ideo &an$ ditam"ilkan ole% $uru
MEN8EKSPL
1'
Sis*a dia$i eera"a kelom"ok &an$ terdiri dari 7
sis*a 2' Sis*a mendiskusikan dan men&elidiki karakteristik ,luida ideal dari ideo &an$ ditam"ilkan ole% $uru' .'
1'
menjadi
,asilitator
dalam
ke$iatan
memandin$kan antara ,luida ideal dan sejati &. Setia" kelom"ok erdiskusi dan menarik kesim"ulan dari %i"otesis &an$ tela% disusun
MEN8K
1'
menjadi
,asilitator
men$komunikasikan 2' Per*akilan kelom"ok
dalam
ke$iatan
mem"resentasikan
%asil
diskusi '.
diskusi .'
untuk
mem"elajari
!= Menit
Pertem#an ke' Ke3iatan
Deskripsi Ke3iatan
Penda:#&#an
1'
A&okasi 9akt# != menit
sesuai den$an ke&akinan masin$-masin$' 2'
tujuan "emelajaran &an$ in$in
di+a"ai' Mengamati 1' Sis*a diimin$ untuk men$amati "enjelasan $uru tentan$ konse" a4as kontinuitas' 2' Sis*a men$amati "enjelasan $uru tentan$ esaran ,isika &an$ terkait den$an a4as kontinuitas' .' Sis*a men$amati "enjelasan $uru tentan$ "enera"an a4as kontinuitas dalam ke%idu"an se%ari-%ari' Menanya
1'
1' Sis*a dia$i dalam kelom"ok) masin$-masin$ terdiri dari 7 oran$ sis*a' 2' Pada setia" kelom"ok diminta untuk melakukan "raktikum untuk men$analisis data tentan$ "en$aru% a"a saja &an$ da"at men$akiatkan "erua%an ter%ada" laju aliran air (deit air #' Asosiasi
1' Men$ola% data %asil "en$amatan "ada ke$iatan "raktikum (dierikan ole% $uru# dalam entuk "en&ajian) men$%itun$ dan men&im"ulkan %asil inter"retasi data' Komunikasi
1'
Dua "er*akilan kelom"ok mem"resentasikan %asil kerja
,* menit
"ra ktikum kelom"ok' 2'
"ema%aman
dan/atau
men$klari,ikasi
miskonse"si' .' Setia" sis*a men&ia"kan la"oran %asil "raktikum ("orto ,olio# den$an "eraikan dan "en&em"urnaan erdasarkan Pen#t#p
%asil diskusi' !* menit 1'
selanjutn&a' 7'
Ke$iatan a*al
Deskripsi Ke3iatan
Fase 1 Men&am"aikan tujuan dan mem"ersia"kan sis*a 1'
A&okasi 9akt# + menit
dimulai' .'
Fase 2 Mendemonstrasikan "en$eta%uan dan keteram"ilan Mengamati
1' Sis*a men$amati ideo &an$ ditam"ilkan ole% $uru tentan$
!*menit
ola "in$ "on$ &an$ diletakkan di atas aliran udara hair dryer (ideo terlam"ir#' Menanya
2' Sis*a di%ara"kan ertan&a a$aimana ola "in$ "on$ terseut tidak jatu%' .' Sis*a di%ara"kan ertan&a tentan$ ara% aliran udara di sekitar ola "in$ "on$' Fase . Men&ediakan lati%an terimin$ Mengeksplorasi
1' Sis*a dia$i kedalam eera"a kelom"ok) masin$-masin$ kelom"ok terdiri dari . oran$' 2'
' Sis*a ersama kelom"ok mendiskusikan %asil "en$amatan untuk menja*a "ertan&aan-"ertan&aan &an$ dierikan "ada 8KS' 7' Sis*a melakukan analisis %asil "en$amatan untuk memuat kesim"ulan ke$iatan "er+oaan' -ase Men$e+ek "ema%aman dan memerikan um"an alik Mengkomunikasikan !. Per*akilan masin$-masin$ kelom"ok men&am"aikan %asil
diskusi
kelom"ok)
setia"
kelom"ok
mem"resentasikan
ja*aaan dari soal &an$ ereda' Misal: kelom"ok 1 mem"resentasikan ja*aan "ertan&aan nomer 1 "ada 8KS) kelom"ok 2 mem"resentasikan ja*aan "ertan&aan nomer 2 "ada 8KS) dan seterusn&a' .
ja*aan sis*a' Ke$iatan Penutu"
-ase * Memerikan kesem"atan lati%an materi 1'
menit
sis*a ter%ada" materi &an$ tela% disam"aikan (soal kuis terlam"ir#' 2'
Deskripsi Ke3iatan
Penda:#&#an
Ke$iatan $uru : 1'
0alian tentu pernah bermain air, kenapa saat kalian bermain air dengan selang yang ujungnya ditekan airnya mengalir lebih ken$ang disbanding saat tidak ditekan #ertemuan kali ini kita akan membahasnya.
Ke$iatan Sis*a : Sis*a menja*a "ertan&aan &an$ dierikan ole% $uru "ada saat melakukan a"erse"si'
A&okasi 9akt# * menit
Inti
-ase !
5* menit •
-ase •
Sis*a
dieri
8DS
men$enai
lan$ka%-lan$ka%
eks"erimen dan "enjaaran "ersamaan "ada 6ukum 5ernoulli -ase +
Sis*a dieri kesem"atan untuk menanyakantentan$ ideo &an$ disajikan ole% $uru' Sis*a
mema+a
uku
tentan$
materi
6ukum
5ernoulli) 0eorema 0erro+elli dan "i"a enturi •
Sis*a dieri kesem"atan untuk menanyakan tentan$ 6ukum 5ernoulli) 0eorema 0erro+elli dan "i"a enturi
-ase •
Sis*a dieri kesem"atan untuk mendiskusikan 8DS &an$
derikan
ole%
$uru
den$an
teman
sekelom"okn&a'' -ase *
Per*akilan
dari
masin$-masin$
kelom"ok
mempresentasikan dan menyampaikan %asil kerja dari 8DS
"orto,olio' 1' Sis*a diimin$ ole% $urumen&im"ulkan"ersamaan 6ukum 5ernoulli) 0eorema 0erro+elli dan "i"a enturi serta "enera"ann&a dalam ke%idu"an se%ari-%ari 2'
!= menit
Pertem#an ke'* Ke3iatan
Deskripsi Ke3iatan
A&okasi
Penda:#&#a
1'
!=menit
n
men$ikuti "elajaran .'
Inti
Par,um melalui media air $elas dan dua sedotan' '
mengenai
teknologi
yang
menerapkan
persamaan hukum ernoulli diantaranya1 2abung #itot #enyemprot #arfum #enyemprot ra$un serangga Gaya Angkat sayap #esawat 2erbang 0arburator ' Setia" kelom"ok mema$i su to"ik ke"ada seluru% an$$ota' Kemudian memuat "eren+anaan dari masala% &an$ akan diteliti) a$aimana "roses dan sumer a"a &an$ akan di"akai untuk menemukan "rinsi" kerja &an$ ditera"kan "ada to"ik a%asan &an$ tela% dierikan MENAN;A
%. Guru memberi kesempatan pada setiap kelompok untuk menanyakan hal3hal yang berkaitan dengan topik bahsan dan hal3hal yang terkait dengan tujuan pembelajaran 2' Sis*a ertan&a %al-%al &an$ erkaitan den$an to"ik a%asan
dan
%al-%al
"emelajaran MEN8EKSPL
&an$
terkait
den$an
tujuan
5= menit
1. Guru menjadi fasilitator dalam kegiatan eksplorasi . Guru menginstruksikan setiap kelompokuntuk menemukan
mekanisme4 prinsip kerja dari topik bahasan melalui buku maupun internet +. Setia" kelom"ok men$um"ulkan in,ormasidari era$ai sumer internet rekomendasi
%. Guru menjadi fasilitator dalam kegiatan meengasosiasi 2. Guru melakukan penilaian sikap ilmiah siswa 3. Setia" kelom"ok men$analisis dan men$ealuasi in,ormasi) memuat kesim"ulan dan men$a"likasikan a$ian mereka ke dalam "en$eta%uan aru dalam men+a"ai solusi masala% kelom"ok 4. Setia" kelom"ok mem"ersia"kan tu$as ak%ir &an$ akan di"resentasikan di de"an kelas MEN8K
menjadi
fasilitator
mengkomunikasikan &. Setia" kelom"ok me*akilkan
dalam satu
kegiatan
oran$
untuk
mem"resentasikan %asil diskusi kelom"ok dide"an kelas se+ara er$antian' '. Setia" kelom"ok
mem"er%atikan
"resentasi dari kelom"ok lain -. Guru mengklarifikasi jika
ada
dan
menan$$a"i
miskonsepsi
dan
memberikan penguatan pada konsep yang benar darihasil diskusi kelompok 1'
!= menit
Pertem#an ke', KE8IA"AN
Penda:#&#an
Inti
PER"EMAN KE , MIN88 KE + (JP) DESKRIPSI KE8IA"AN 1'
a4as ernouli serta "enera"ann&a dalam teknolo$i '
&an$ sesui den$an A4as 5ernoulli (alat enturi) keo+oran air) atau sa&a" "esa*at# . Sis*a men$amati mendemonstrasikan "roduk %asil "ro&ek &an$ sesui den$an A4as 5ernoulli (alat enturi) keo+oran air) atau sa&a" "esa*at#
MENAN;A
memerikan
kesem"atan
ke"ada
sis*a
untuk
menan&akan "roduk %asil "ro&ek &an$ sesui den$an A4as dan 5ernoulli (alat enturi) keo+oran air) atau sa&a" "esa*at#
MEN8EKSPL
%asil "ro&ek &an$ sesui den$an A4as dan 5ernoulli (alat enturi) keo+oran air) atau sa&a" "esa*at#
MEN8AS
.'
* menit
5* menit
!. Setia" kelom"ok "ro&ek menam"ilkan "roduk %asil "ro&ek
!.
9AK"
7'
diskusi 2'
!= menit
selanjutn&a 8. Media A&at> Ba:an dan S#m%er Be&a$ar %. Media Pemelajaran : ideo) 8KS) 8DS) Alat Pera$a dan G6/ #layer 2' Alat dan 5a%an : 1# Pertemuan ke-1 : 8ilin) 5an$un kuus) limas) silinder 2# Pertemuan ke-2 : 5otol Aua) Air) Pen$$aris) +topwat$h) 7utter )
17. 6umaidi) Adul 6aris dan Maksum' 2B' Fisika untuk SMA/ MAL' Jakarta: Pusat
Perukaan De"artemen Pendidikan Nasional' Widodo) 0ri' 2B' 9I+I0A +/A4/A 0elas ;I ' Jakarta: Pusat Perukuan
De"artemen Pendidikan Nasional Palu"i) D*i Sat&a) dkk' 2B' 9isika &1untuk +/A4/A 0elas ;I ' Jakarta: Pusat Perukuan De"artemen Pendidikan Nasional (6alaman 2.#
I. Peni&aian Proses dan 0asi& Be&a$ar !. Mekanisme dan Prosed#r Penilaian dilakukan dari "roses dan %asil' Penilaian "roses dilakukan melalui
oserasi kerja kelom"ok) kinerja "resentasi dan "en$amatan sika"' Penilaian %asil dilakukan melalui tes tertulis . Aspek dan Instr#men Peni&aian Instrumen oserasi kerja ilmia% den$an ,okus utama "ada "ersia"an)
"elaksanaan) keakti,an dan manajemen *aktu Instrumen oserasi diskusi dan "resentasi den$an ,okus utama "ada "enam"ilan) keakti,an) "eran serta dan sistematika sajian data
Instrumen oserasi sika" den$an ,okus utama "ada kejujuran) kedisi"linan)
tan$$un$ ja*a) toleransi) $oton$ ro&on$) santun) dan "er+a&a diri Intrumen tes men$$unakan tes tertulis dan lemar kerja sis*a
9o$&akarta) A"ril 217 Men$eta%ui) Ke"ala SMA OOOOOO
OOOOOOOOOOO''
OOOOOOOOOOOO'
NIP.
' NIP.
