VALIDASI SOAL-SOAL ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
Mata Pelajaran : Fisika Kelas/ semester : X/ Genap Validator
: Yeni Megalina, S.Pd, M.Si.
Pengaju
: Kelompok VI 1. 2. 3. 4. 5.
Sulastri Rika Mawarni Rika Rusdayani Siregar Nurlena Siregar Richo Fernando
KOMPETENSI INTI: KI -1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI-2 : Menghayati dan mengamalkan mengamalkan perilaku perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai 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, menerapkan, menganalisis pengetahuan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural prosedural berdasarkan rasa ingintahunya ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, 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, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret konkret dan ranah abstrak terkait dengan dengan pengembangan pengembangan dari yang dipelajarinya dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan KOMPETENSI DASAR :
1.1 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari se bagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi 3.6 Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari hari 4.1 Menyajikan hasil pengukuran besaran fisis dengan menggunakan peralatan dan teknik yang tepat untuk penyelidikan ilmiah percobaan tentang sifat elastisitas suatu bahan 4.6 Mengolah dan menganalisis hasil percobaan
Indikator 1. Mendiskripsikan karakteristik gaya pada benda elastic berdasarkan data percobaan (grafik)
Bentuk Soal Essay
Soal
Taraf Kognitif C4
Solusi 1. Diketahui: σ = 20 x 107 e = 4 x 10 -4 Ditanya: Modulus Young? Jawab:
E = tegangan/regangan E = σ/e
=
20 x 107 4 10−
E = 5 x 10 11 N/m 1. Perhatikan gambar grafik tegangan-regangan sebuah kawat berikut. Modulus Young kawat x adalah..... (x menunjukkan: tegangan x 107 Nm-2 dan regangan x 10 -4). 1. Siswa dapat menentukan tegangan, renggangan, dan modulus elastisitas
Essay
2. Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas
C2
2. Diketahui: A
= 2,4 mm² = 2,4 x 10 -6 m²
penampang 2,4 mm². Jika g
g = 9,8 m/s²
= 9,8 m/s², tegangan yang
m = 10 kg
dialami kawat tersebut
F = m.g = 10.9,8 = 98 N
adalah.... Nm-2
Ditanya: Tegangan (σ) ?
Jawab:
σ = F/A
σ=
98 2,4 10−
σ = 40,83 x 10 6 σ = 4,09 x 10 7 1. Siswa dapat menentukan tegangan, renggangan, dan modulus elastisitas
Essay
3. Seutas kawat dengan panjang
C4
3. Diketahui:
L dan jari-jari r dijepit
Pada kawat 1:
dengan kuat di salah satu
panjang = L
ujungnya. Ketika ujung
jari-jari = r => A = π r²
kawat lainnya ditarik oleh
ditarik oleh gaya = F
gaya F, panjang kawat
ΔL = 2 cm
bertambah 2 cm. Kawat lain
Pada kawat 2:
dari bahan yang sama,
panjang = 1/4 L
panjangnya 1/4 L dan jari-
jari-jari = 2r => A = 2.22/7 r² = π (2r)²
jari 2r ditarik dengan gaya
ditarik oleh gaya = 2F
2F. Pertambahan panjang
Ditanya: ΔL kawat ke dua adalah??
kawat ini adalah...
Jawab:
Karena diberitahu bahan yang sama, maka modulus Youngnya sama. Maka, E1 = E2
= ΔL ΔL 2 1/4L = π r² 2 π (2r)² ΔL 2 1/4 = 2 4 ΔL 1/4 = 2 2ΔL 1/4 = ΔL 1/4 ΔL = L 1 ΔL = 4 ΔL = 0,25 Jadi, pertambahan panjang kawat adalah 0,25 cm 1. Siswa dapat menentukan tegangan, renggangan, dan modulus elastisitas
Essay
4. Sebuah batang silindris pejal
C2
4. Diketahui:
terbuat dari besi yang
L=4m
panjangnya 4 m dengan
d = 9 cm => 0,09 m
diameter 9,0 cm. Batang
r = d/2 = 9/2 = 4,5
tersebut dipasang 4ertical
A = πr² = 3,14. 4,5² = 3,14. 20,25 = 63,585 cm²
dan diujung atasnya
= 63,585 x 10 -4 m²
diletakkan beban 80.000 kg.
m = 80.000 kg
Jika modulus Young besi
F = m.g =80.000 x 10=800.000N
tersebut 1,9 x 1011 Nm -2,
E = 1,9 x 1011 Nm -2
batang besi tersebut akan
Ditanya: ΔL (Pemendekan)?
mengalami pemendekan
Jawab:
. .ΔL . ΔL = . E
sebesar ….
=
800000 . 4 63,585 x 10− .1,9 x 10 3200000 ΔL = 120,8115 x 10 7 3200000 ΔL = 1208115000 ΔL =
ΔL = 0,00264 m ΔL = 2,64 mm 1. Membandingkan tetapan gaya berdasarkan data pengamatan
Essay
5. Beberapa beban maksimum yang boleh di gantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja 2 x 1011 Nm-2)
C2
5. Diketahui:
A = 5mm² = 5 x (10-3m)² = 5 x 10-6m² e = 0,001 = 10-3 E = 2 x 1011 N/m² Ditanya: F (beban maksimum)? Jawab: F = A.e.E F = 5 x 10-6m² .10-3. 2 x 1011 N/m² F = 2 x 5 x 10-6 + (-3) + 11 F = 10 x 10² F = 10 x 100 F = 1000 N
1.
Menganalisis susunan pegas seri dan pararel
Essay
6. Empat buah pegas masing-
C2
6. Diketahui:
masing dengan konstanta C
k = C, disusun pararel
disusun secara paralel.
Ditanya: kp
Konstanta pegas yang
Jawab:
disusun paralel adalah...
Karena disusun paralel jadi: kp = C + C + C + C kp = 4C
1.
Siswa dapat menentukan konstanta pegas susunan seri dan susunan paralel
Essay
7. Tiga buah pegas memiliki
C4
7. Diketahui:
konstanta sama disusun
konstanta tiga pegas sama dan disusun
secara seri dan pada ujung
secara seri
bawahnya digantungi beban 6 kg, pegas memanjang 5 cm. Perpanjangan susunan pegas jika diberi beban 8 kg adalah....
m1 = 6kg Δx1 = 5 cm m2 = 8 kg Ditanya: Δx2 (Perpanjangan susunan pegas
jika m2 = 8 kg) Jawab:
F = k. Δx Karena konstanta setiap pegas sama, maka bisa kita abaikan.
= Δx Δx
= Δx Δx = Δx Δx 6 8 = 5 Δx Δx =
5.8 6
Δx2 = 6,67 cm 1.
Siswa dapat menentukan konstanta pegas susunan seri dan susunan paralel
Essay
8. Seorang siswa memiliki
C2
8. Diketahui:
massa 50 kg, bergantung
m = 50 kg
pada ujung pegas sehingga
Δx = 10 cm => 0,1 m
pegas bertambah panjang 10 cm, nilai tetapan pegas adalah....
Ditanya: k (nilai tetapan/konstanta pegas)? Jawab:
F = m.g F = 50.10 F = 500 N F = k. Δx 500 = k. 0,1 k = 500/0,1 k = 5000 N/m
1. Membandingkan tetapan gaya berdasarkan data pengamatan
Essay
9. Untuk meregangkan sebuah
C2
9. Diketahui:
pegas sebesar 4 cm
x1 = 4 cm => 0,04 m
diperlukan usaha sebesar
W = 0,16 J
0,16 J. Untuk meregangkan
x2 = 2 cm => 0,02 m
pegas sebesar 2 cm maka
Ditanya: F (gaya dari pegas ke2) ?
diperlukan gaya sebesar....
Jawab:
W = k . x1²
0,16 = k. 0,04²
0,16 = k. 0,0016 0,32 = k. 0,0016
=
0,32 0,0016
k = 200 N/m maka, F = k.x2 F = 200. 0,02 F=4N 1.
Menganalisis susunan pegas seri dan pararel
Essay
10. Tiga pegas dengan konstanta
C5
10. Jawab:
k 1 = 20 N/m, k 2 = 30 N/m, k 3
*Kita pakai cara seri:
= 60 N/m. Ketiga pegas
1 1 1 1 = + +
dirangkaikan dengan cara seri, paralel, atau gabungan
keduanya, akan didapatkan konstanta pegas: (1). 10 N/m (2). 40 N/m (3). 45 N/m (4). 110 N/m Pernyataan yang benar adalah...
1 1 1 1 = + + 20 30 60 1 3 2 1 = + + 60 60 60 1 6 = 60 =
60 6
k s = 10 N/m *Kita pakai cara paralel: k p = k 1 + k 2 + k 3 k p = 20 + 30 + 60 k p = 110 N/m
*Kita pakai cara gabungan: k p = k 1 + k 2 = 20 + 30 = 50 N/m
1 1 1 = + 1 1 1 = + 50 60 1 6 5 = + 300 300 1 11 = 300
=
N/m
Berarti pernyataan yang benar adalah (1) dan (4)
1. Siswa dapat menentukan konstanta pegas berdasarkan data
Essay
11. Sebuah sepeda motor
C3
11. Diketahui:
menggunakan dua shock
k= 2500 N/m
breaker depan dan dua shock
m = 50 kg
breaker belakang. Setiap shock breaker memiliki konstanta pegas sama, yaitu sebesar 2.500 N/m. Ucok yang massanya 50 kg (g=10 m/s²) duduk di atas sepeda
g=10 m/s² Ditanya: Δx (perubahan panjang setiap
shock breaker)? Jawab:
Karena ada 4 shock breaker (2 depan dan 2
motor itu dan berada pada
belakang) maka:
titik kesetimbangan dari ke
karena disusun paralel=> k = 4.2500 =
empat shock breaker.
10.000 N/m
Perubahan panjang setiap shock breaker adalah...
Kita cari F dulu: F = m.g = 50.10 = 500 N
maka, F=k.Δx 500 = 10.000 . Δx
Δx = 500/10.000 Δx = 0,05 m Δx = 5,0 cm
1. Siswa dapat menentukan konstanta pegas berdasarkan data
Essay
12. Sebuah pegas yang
C4
12. Jawab:
panjangnya 100 cm dipotong
Pegas dengan panjang 100 cm dipotong
menjadi tiga bagian, dengan
menjadi 3 bagian, dengan perbandingan
perbandingan panjang 2:3:5. Jika setiap pegas ditarik dengan gaya yang sama besar, perbandingan pertambahan panjang setiap pegas adalah...
2:3:5. Kita temukan dulu panjang masingmasing bagian. Bagian 1: 2/10 x 100 = 20 cm Bagian 2: 3/10 x 100 = 30 cm Bagian 3: 5/10 x 100 = 50 cm
Konstanta pegas ke 1 = 1/20 Konstanta pegas ke 2 = 1/30 Konstanta pegas ke 3 = 1/50
F = k. Δx Δx = F/k
Karena gaya masing-masing pegas sama,
kita bebas menentukan gayanya. Anggap saja gayanya = 1N Δx pegas ke 1 = 1/ 1/20 = 20 Δx pegas ke 2 = 1/ 1/30 = 30 Δx pegas ke 3 = 1/ 1/50 = 50
Kita bandingkan Δx masing-masing pegas: Δx1:Δx2:Δx3 20:30:50 = 2:3:5 1. Membandingkan tetapan gaya berdasarkan data pengamatan
Essay
13. Jika
gaya
tarik
tidak
C6
13. Penyelesaian:
melampaui batas elastis
Menurut Robert Hooke “Jika gaya tarik
pegas, maka pertambahan
tidak melampaui batas elastis pegas, maka
pegas
pertambahan pegas berbanding lurus
berbanding
lurus
(sebanding) dengan gaya
(sebanding) dengan gaya tariknya”.
tariknya.
Sesuai dengan materi Hukum Hooke pada Sebab
daerah elastis, yaitu daerah dimana sebuah
Pada daerah elastis sebuah
benda masih dapat kembali kebentuk semula
benda masih dapat kembali
setalah diberi gaya, perubahan panjang benda
kebentuk
akibat gaya luar sebanding dengan gaya luar
diberi
semula gaya,
setalah
perubahan
panjang benda akibat gaya
yang bekerja. Dari pernyataan tersebut dapat diambil
SARAN PERBAIKAN :
luar sebanding dengan gaya
kesimpulan bahwa pernyataan diatas benar dan
luar yang bekerja.
saling berhubungan
Medan, 17 April 2018 Yang menyerahkan
Yang menerima
...................................
...................................
Diketahui Validator
Yeni Megalina, S.Pd, M.Si.
