FLUIDA STATIS
1. Identitas a. Asal Sekolah b. Nama Mata Pelajaran c. Semester d. Kompetensi Dasar
: SMA Negeri 1 Jember : FISIKA :1 :
3.7 Menerapkan hukum-hukum pada fluida statis dalam kehidupan sehari-hari 4.7 Merencanakan dan melaksanakan melaksanakan percobaan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida untuk mempermudah suatu pekerjaan
Dari LOTS ke HOTS e.
Dalam mengembangkan kemampuan berpikir, LOTS dan HOTS merupakan satu kesatuan: pengembangan kemampuan menganalisis, mengevaluasi, dan mencipta selalu harus didasarkan pada pengetahuan dan pemahaman (tentang apa) dan pengetahuan dan pemahaman tentang kemampuan (skills) yang akan dikembangkan dan digunakan. Sebagaimana namanya, sekecil apa pun suatu keterampilan, harus dilatih dan menjadi terlatih sampai tingkat masteri
Indikator Pencapaian Kompetensi
:
3.7.1 menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar tekanan hidrostatik 3.7.2 menjelaskan konsep dasar hukum Pascal 3.7.3 Menjelaskan konsep dasar hukum Archimedes 3.7.4 menganalisis benda melayang, tenggelam, dan mengapung di dalam fluida 3.7.5 menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan fluida 3.7.6 Menjelaskan konsep dasar viskositas 3.7.7 Menentukan gaya yang bekerja pada viskositas fluid a 3.7.8 Menentukan gaya hambatan pada pada hukum stokes 4.7.1 Merancang alat percobaan yang memanfaatkan konsep fluida statis 4.7.2 Melaksanakan rancangan percobaan konsep fluida statis 4.7.3 Menyusun laporan hasil percobaan konsep fluida statis 4.7.4 Mempresentasikan laporan hasil percobaan
f. Materi Pokok : Fluida Statis g. Alokasi Waktu : 8 jp h. Tujuan Pembelajaran :
Mencerminkn HOTS, karakter, literasi, 4C
Melalui diskusi, tanya jawab, penugasan, presentasi dan analisis, peserta didik dapat menerapkan prinsip penjumlahan vektor sebidang dan merancang percobaan untuk menentukan resultan vektor sebidang beserta presentasi hasil dan makna fisisnya, sehingga peserta didik dapat menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya melalui belajar inkuiri, mengembangakan sikap jujur, peduli, dan bertanggungjawab, serta dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritis, komunikasi, kolaborasi, kreativitas (4C).
i.
Materi Pembelajaran a. Lihat dan baca pada Buku Teks Pelajaran (BTP): (1) Kamajaya, K.,& Purnama, W., 2016. Buku Siswa aktif dan kreatif belajar fisia untuk SMA/MA kelas XI peminatan matematika dan ilmu-ilmu alam. Bandung. Grafindo Media Pratama.(2) MGMP Fisika. 2016. Buku Pintar Belajar Fisika SMA Kelas XI. Sagufindo Kinarya, dan (3) Kanginan, Marthen. 2016. Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta: Penerbit Erlangga, , (4)Internet: www.e-dukasi.net,
2. Peta Konsep FLUIDA STATIS
Tekanan Hidrostatis
Hukum Pascal
Bejanan Berhubungan
Pengangkat Hidrolik
Hukum Archimedes
Tegangan Permukaan Dan Meniskus
Kapilaritas
Viskositas Dan Hukum Stoke
Kapal Selam
Apersepsi 3. Kegiatan Pembelajaran a. Pendahuluan Sebelum belajar pada materi ini silahkan kalian membaca dan mem ahami cerita di bawah ini. Menalar, berpikir kritis
Salah satu cara memperkuat budaya literasi
1. Sebuah kapal aut yang massanya ribuan ton dapat terapung di atas lautan, tetapi sebutir kerikil yang sangat ringan akan tenggelam ketika dicelupkan ke dalam air. Menurut anda, mengapa kedua peristiwa itu dapat terjadi? 2. Ketika anda menggunakan selang untuk menyiram tanaman, kemudian ujung selang anda persempit maka kecepatan air yang keluar dari selang tersebut menjadi lebih besar. Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Hukum fisika ap yang berhubungan dengan kejadian tersebut? 3. Sesaui pengetahuan anda, sebutkan kejadian kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan fluida.
Untuk dapat menyelesaikan persoalan tersebut, silahkan kalian lanjutkan ke kegiatan belajar berikut dan ikuti petunjuk yang ada dalam UKB ini.
1) Petunjuk Umum UKB a)
Baca dan pahami materi pada Buku Teks Pelajaran (1) Kamajaya, K. & Purnama, W. 2016. Buku Siswa Aktif Dan Kreatif Belajar Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Bandung. Garfindo Media Pratama.
b)
c) d)
Setelah memahami isi materi dalam bacaan berlatihlah untuk berfikir tinggi melalui tugas-tugas yang terdapat pada UKB ini baik bekerja sendiri maupun bersama teman sebangku atau teman lainnya. Kerjakan UKB ini dibuku kerja atau langsung mengisikan pada bagian yang telah disediakan. Kalian dapat belajar bertahap dan berlanjut melalui kegiatan ayo berlatih, apabila kalian yakin sudah paham dan mampu menyelesaikan permasalahan-permasalahan dalam kegiatan belajar vector kalian boleh sendiri atau mengajak teman lain yang sudah siap untuk mengikuti tes formatif agar kalian dapat belajar ke UKB berikutnya.
2) Kegiatan Belajar Ayo……ikuti kegiatan belajar berikut dengan penuh kesabaran dan konsentrasi !!! Kegiatan Belajar 1
a.
Tekanan hidrostatis
F
A
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja tiap satuan luas. Jika besar gaya F yang bekerja tegak lurus pada permukaan seluas A. Besarnya tekanan pada permukaan bidang tersebut adalah : =
Dengan : P = tekanan (N/m 2) F = besar gaya (N) A = Luas permukaan tempat gaya bekerja (m 2)
h
P
A
Pada fluida statis tekanan pada suatu titik disebabkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik P. Besarnya tekanan pada titik P sebanding dengan kedalaman titik tersebut dan massa jenis fluida yang menyebabkan fluida tersebut diam yang disebut tekanan hidrostatis.
Volume fluida yang berada di atas titik P adalah = ℎ, dengan A adalah luas permukaan dan h adalah kedalam titik dari permukaan. Massa fluida yang berda di atas titik P adalah = = ℎ dengan adalah massa jenis fluida. Adapun gaya berat yang diberikan oleh fluida adalah = = ℎ dengan g adalah gaya grafitasi bumi sehingga besarnya tekanan fluida hidrostatis akan menjadi :
= = contoh
=
= ℎ
Sebuah kolam renang mempunyai kedalaman 5 m dan luas permukaan kolam 50 m2. Jika tekanan udara luar 10 5 Pa, percepatan grafitasi 10 m/s 2 dan massa jenis air 1x103 kgm-3, tekanan total pada dasar kolam adalah... Diket : h = 5 m A = 50 m 2 P = 105 Pa g = 10 m/s 2 = 1x103 kgm−3
Di tanya : Ptotal Jawab : P total = Pu+Pair = 105 + ℎ =105 + 1x103 10 5 =105 + 0.5x10 =1,5 x 105 Pa
Diskusikanlah ! Amati gambar benda berikut dengan baik.
Diskusikan masalah berikut secara berkelompok dan tunjukkan perilaku ilmiah selama anda berdiskusi. 1. Bagaimana besar tekanan untuk setiap kedalaman 2. Apakah berpengaruh atau tidak terhadap tekanan untuk bentuk tabung yang berbeda ?
Ayoo berlatih! Setelah kalian memahami uraian singkat materi dan contoh di atas, maka: Anda bisa mencoba latihan berikut:
1. Tekanan hidrostatis bergantung pada.... 2. Sebuah tabung berisi air dengan tinggi 1,5 m dengan diameter lingkaran permukaannya 50 cm. Jika tekanan udara luar 10 5 Pa, percepatan grafitasi 10 m/s 2 dan massa jenis air 1x103 kgm-3, tekanan total pada dasar kolam adalah... 3. Sebuah bejana berhubungan mula-mula berisi air dalam keadaan setimbang. Kemudian, pada salah satu kakinya diisi minyak sehingga air terdesak 2,5 cm dari keadaan setimbang. Jika massa jenis air 1 gcm3 dan massa jenis minyak 0,8 gcm 3 tinggi minyak di dalam bejanan adalah...
Apabila kalian telah mampu mengerjakan soal diatas, jika telah memahami, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan belajar 2 berikut.
Kegiatan Belajar 2
Setelah kalian belajar mengenai tekanan hidrostatis pada kegiatan belajar 1 selanjutnya aka dibahas subbab hukum Pascal. Lakukan langkah kegiatan berikut 1. Bentuklah kelompok yang terdiri 4-5 orang secara heterogen tanpa membedakan suku dan agama! 2. Bacalah LKS berikut dan lakukan kegiatan praktikum bersama kelompokmu A. TUJUAN Memahami hukum Pascal B. ALAT DAN BAHAN 1. Sebuah tabung 2. Empat buah selang kecil 3. Tongkat kayu 4. Sepotong gabus C. LANGKAH KERJA 1. Buatlah empat lubang pada ujung tabung tertutup 2. Hubungkat empat buah selang dengan tabung melalui lubang tersebut 3. Siapkan tongkat kayu yang ujungnya diberi sepotong gabus dengan ukuran diameter dalam pipa yang sama 4. Isilah pipa dengan air, kemudian tekan dengan menggunakan tongkat kayu 5. Atur posisi selang hingga menyerupai pipa U
6. Amati permukaan air di dalam selang D. PERTANYAAN 1. Ketika air di dalam pipa, bagaimana ketinggian air di dalam selang? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2. Apa yang dapat anda simpulkan dari aktivitas ini? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Jika sudah memahami, lanjutkan pada kegiatan ayo berlatih berikut.
Ayo berlatih!! Setelah memahami contoh di atas, maka selesaikanlah soal latihan berikut di buku kerja kalian!
Hukum Pascal
1. Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!
Jika luas penampang pipa besar adalah 250 kali luas penampang pipa kecil dan tekanan cairan pengisi pipa diabaikan, tentukan gaya minimal yang harus diberikan anak agar batu bisa terangkat! 2. Sebuah dongkrak hidrolik digunakan untuk mengangkat beban. Jika jari-jari pada pipa kecil adalah 2 cm dan jari-jari pada pipa besar adalah 18 cm. Tentukan gaya minimal yang diperlukan untuk mengngkat beban sebesar 81 kg!
Apabila kalian sudah mampu mengerjakan latihan ini, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan belajar 3 berikut.
Kegiatan Belajar 3 Setelah kalian belajar mengenai hukum pascal pada kegiatan belajar 2 selanjutnya akan dibahas subbab Hukum Archimedes. Lakukan langkah kegiatan berikut 1. Bentuklah kelompok yang terdiri 4-5 orang secara heterogen tanpa membedakan suku dan agama! 2. Bacalah LKS berikut dan lakukan kegiatan praktikum bersama kelompokmu A. TUJUAN Mengamati gaya ke ats oleh fluida B. ALAT DAN BAHAN 1. Neraca pegas 2. Wadah 3. Beban 4. Air C. LANGKAH KERJA 1. Timbanglah beban berat di udara, kemudian catat angka yang di tunjukkan oleh neraca pegas 2. Pindahkan beban tersebut ke dalam bejana berisi ari, kemudian catat angka yang ditunjukkan oleh neraca pegas 3. Lakukan langkah 1 dan 2 untuk massa beban yang berbeda (minimal 3 benda) D. TABEL PENGAMATAN No.
Massa Benda (kg)
F pada Neraca Pegas (N)
1 2 3 E. PERTANYAAN 1. Bagaimana hasil yang anda peroleh berdasarkan pengamatan yang telah anda lakukan? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 2. Apakah hasil sesuai dengan teori? Jika tidak jelaskan alasan anda! ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................
3. Apa yang anda dapat simpulkan dari aktivitas ilmiah tersebut? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................
Ayoo berlatih!! 1. arif dengan massa 10 kg duduk di atas sebuah pelampung yang terbuat dari bandalam mobil. Ternyata, 80 % ban tersebut masuk ke dalam air. Jik massa ban adalah 3 kg dan massa jenis air 1 gcm -3 volume ban yang diapai sebagai pelampung sebesar... 2. balon udara volumenya 500 m3 berisi gas ang memiliki massa jenis 0,1 kgm-3. Jika massa jenis udara disekitar balon udara 1,1 kgm -3 dan massa balon 225 kg, beban maksimum yang dapat diangkut balon udara tersebut... Apabila kalian telah mampu mengerjakan soal diatas, jika telah memahami, maka kalian bisa melanjutkan pada kegiatan belajar 4 berikut.
Kegiatan Belajar 4 Diskusikanlah ! Sediakan 2 buah pipadengan kedua ujung atas dan bawah terbuka. Masukkan pipa 1 kedalam wadah yang berisi raksa dan masukkan pipa 2 ke dalam wada yang berisi air. Amatilah yang terjadi! Berikan penjelasanmu terhadap peristiwa tersebut secara ilmiah!
Jika sudah memahami, lanjukan pada kegiatan ayo berlatih sebagai berikut : 1. Sebuah pipa kapiler diameternya 4 mm dan kedua ujung pipa terbuka. Pipa dimasukkan secara tegak lurus ke dalam ember yang berisi ar. Tentukan tinggi kenaikan air di dalam pipa. Jika koefisien tegangan permukaan air adalah 7,27 x 10-2 Nm-1 sudut kontak permukaan zat cair sebesar 30 0, massa jenis air 1 gcm3, dan percepatan grafitasi bumi 10 m/s 2. 2. Seekor capung berada di atas permukaan air. Misalkan, telapak kai capung berbentuk bola. Jika jari-jari kaki capung 2 x 10-5 m dan massanya 3 x 10-3 g, tentukan sudut yang dibentuk oleh kaki scapung terhadap permukaan air... 3. Sepotong uang logam dicelupkan ke dalam fluida A dengan = 0,8 gcm-3 mengalami gaya ke atas sebesar F dan jika dicelupkan ke dalam fluida B dengan = 0,7 gcm-3 mengalami gaya Archimedes sebesar FB, tentukan perbandingan kedua gaya tersebut.
c.
Penutup Bagaimana kalian sekarang? Setelah kalian belajar bertahap dan berlanjut melalui kegiatan belajar fluida statis, berikut diberikan Tabel untuk mengukur diri kalian terhadap materi yang sudah kalian pelajari. Jawablah sejujurnya terkait dengan penguasaan materi pada UKB ini di Tabel berikut.
Tabel Refleksi Diri Pemahaman Materi No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 8. 9. 10.
Pertanyaan Apakah kalian telah memahami materi fluida statis? Apakah kalian memahami konsep tekana hidrostatis pada fluida? Dapatkan kalian menghitung perbandingan tekanan fluida statis pada bejana berhubungan? Dapatkan kalian menjelaskan makna hukum Pascal? Dapatkan kalian menjelaskan makna hukum Archimedes? Dapatkan kalian menghitung besarnya gaya apung suatu benda? Dapatkah kalian menjelaskan proses adhesi dan kohesi pada konsep kapilaritas? Dapatkan kalian menghitung tinggi kenaikan air di dalam sebuah pipa? Dapatkah kalian menjelaskan konsep viskositas dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari?
Ya
Tidak
Jika menjawab “TIDAK” pada salah satu pertanyaan di atas, maka pelajarilah kembali materi tersebut dalam Buku Teks Pelajaran (BTP) dan pelajari ulang kegiatan belajar vector yang sekiranya perlu kalian ulang dengan bimbingan Guru atau teman sejawat. Jangan putus asa untuk mengulang lagi! Dan apabila kalian menjawab “YA” pada semua pe rtanyaan, maka lanjutkan berikut.
Dimana posisimu? Ukurlah diri kalian dalam menguasai materi fluida statis dalam rentang 0 – 100, tuliskan ke dalam kotak yang tersedia.
Setelah menyelesaikan soal di atas dan mengikuti kegiatan belajar fluida statis, Bagaimana penyelesaian permasalahan pada di bagian awal pembelajaran tadi? Silahkan kalian berdiskusi dengan teman sebangku atau teman lain. Kemudian tuliskan penyelesaian matematika tersebutdi buku kerja masing-masing!. Ini adalah bagian akhir dari UKB materi SPLTV, mintalah tes formatif kepada Gurukaliansebelum belajar keUKB berikutnya. Sukses untuk kalian!!!
