Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien Hambatan ...
Transcript of Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien Hambatan ...
233 Prosiding Lontar Physics Forum IV 2017 ISBN 978-602-0960-62-3
Kajian Fisika Kontekstual: Payung dan Koefisien
Hambatan Udaranya
A Gian
1, W H Kristiyanto
1,2,*, D N Sudjito
1
1Program Studi Pendidikan Fisika
2Pusat Studi Pendidikan Sains, Teknologi, dan Matematika (e-SisTeM)
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
Jalan Diponegoro No. 52-60, Salatiga, 50711, Jawa Tengah, Indonesia
Email: *[email protected]
Abstrak. Hal yang urgent dalam pembelajaran fisika kontekstual adalah menggeser
pendekatan ideal menjadi pendekatan riil. Penyampaian materi pembelajaran
mekanika di sekolah tingkat SMP atau SMA serta buku-buku fisika biasanya materi
gerak dibahas berdasarkan konsep idealisasi yaitu hambatan udara diabaikan sehingga
cenderung tidak kontekstual. Tujuan penelitian ini adalah mengkaji fisika kontekstual
dengan fokus payung dan koefisien hambatan udaranya. Produk akhir dari penelitian
ini berupa rancangan pembelajaran yang dapat digunakan sebagai contoh
pembelajaran kontekstual di sekolah terkait dengan hambatan udara. Penelitian
dilakukan pada pengukuran koefisien hambatan udara terhadap 4 buah payung yang
memiliki luasan berbeda dengan menggunakan sepeda motor sebagai penggerak
payung. Speedometer sepeda motor untuk menunjukkan nilai kecepatan payung, dan
neraca pegas yang dipasang pada sepeda motor untuk menunjukkan nilai gaya hambat
udara pada payung. Nilai gaya hambat udara setiap kecepatan tertentu didapatkan
melalui video rekaman speedometer dan neraca pegas selanjutnya diperoleh data yang
disajikan dalam grafik f(v) dan difitting ke dalam persamaan linear. Gradien dari
grafik f(v) yang merupakan nilai koefisien hambatan udara b pada payung didapatkan
memenuhi persamaan Fs = − b v sehingga percobaan pada penelitian ini layak
digunakan sebagai contoh untuk pembelajaran fisika kontekstual tentang gerak dengan
memperhitungkan gaya hambat udara. Koefisien hambatan udara b didapatkan
berbanding linear dengan luas penampang payung A. Rancangan pembelajaran untuk
digunakan sebagai contoh pembelajaran kontekstual di sekolah terkait hambatan udara
telah dapat diujicoba terbatas dan layak untuk digunakan.
Kata kunci: fisika kontekstual, payung, koefisien hambatan udara.
Abstract. The urgent thing in contextual physics learning was to shift the ideal
approach to a realistic approach. In the process of submission and discussion in
physics books of mechanics topic in junior or senior high school, particularly in this
study was the learning of motion concept, are usually discussed by the concept of
idealization that nullifies the air barriers so that it tends to be not contextual. The
purpose of this study was to examine the contextual physics with the main focus on
the umbrella and its coefficient of air resistance. The final result of this research was a
learning design related to air resistance that can be used as an example of contextual
learning in schools. The research was conducted by measuring the coefficient of air
resistance of 4 umbrellas which have a different area that mounted on a moving
234 [Fisika]
motorcycle with a spring balance. The motorcycle speedometer shows the umbrella
speed, whether the spring’s balance shown the magnitude of air drag force on the
umbrella. The magnitude of air drag force at any given speed was obtained through
video recording on speedometer and spring balance that showed in graph f(v) and
fitted into linear equations. The gradient of the graph was the value of the air
resistance coefficient (b) on the umbrella. The obtained coefficient was used to solve
the equation Fs = - b v so that the experiment in this study can be used as a proper
example for contextual physics learning about the motion that taking into account the
air drag force. The result shows that air resistance coefficient b was linearly
proportional to the area of the umbrella cross section A. The learning design was
qualitatively tested and can be used as a proper example of contextual learning in
schools related to air barriers.
Keywords: contextual physics, umbrella, air resistance coefficient.
1. Pendahuluan
Penyampaian materi pembelajaran mekanika khususnya materi gerak di tingkat SMP atau
SMA serta buku-buku fisika biasanya dibahas berdasarkan konsep idealisasi yaitu hambatan
udara diabaikan[1],[2]
. Namun pada kenyataannya hambatan udara sangat berpengaruh terhadap
gerak suatu benda, sehingga untuk mendapatkan hasil yang teliti, pengaruh hambatan udara
ini perlu diperhitungkan[3],[4]
. Konsep idealisasi terkadang merupakan konsep yang tidak
kontekstual dalam realitanya. Sebagai salah satu contoh, ketika menggunakan payung saat
berjalan atau naik sepeda motor, sangat terasa adanya hambatan udara.
Penggunaan payung saat mengendarai sepeda motor bisa membahayakan jika pengendara
melaju dengan kecepatan tinggi[5]
. Namun masih ada pengendara sepeda motor yang masih
melakukannya, bahkan sampai ada penjualan payung motor[6]
. Payung motor merupakan
payung yang dirancang khusus untuk dipasang pada sepeda motor dan berfungsi untuk
menghindari hujan dan terik matahari dan meningkatkan kenyamanan bagi pengendara sepeda
motor. Jika pengendara melaju dengan kecepatan tinggi maka payung akan menerima gaya
hambat udara yang sangat besar sehingga mempengaruhi keseimbangan sepeda motor yang
berujung pada kecelakaan.
Payung yang digunakan sebagai salah satu contoh media untuk memperlihatkan adanya
hambatan udara merupakan konteks yang dekat dengan siswa karena hambatan udara mudah
dirasakan melalui payung. Adanya hambatan udara ditunjukkan ketika pengguna merasa
terseret oleh payung saat angin kencang mengenai payung. Hal ini disebabkan oleh gaya
hambat udara akibat adanya gesekan udara. Arah gaya hambat udara selalu berlawanan
dengan arah kecepatan benda[7]
. Selain itu, payung sangat mudah didapatkan dan bentuknya
sudah bervariasi sehingga tidak perlu lagi untuk membuat model atau bentuk sendiri. Bentuk
payung yang bervariasi digunakan untuk menunjukkan adanya hubungan antara karakteristik
benda dengan koefisien redaman. Semakin besar luas penampang lempeng, semakin besar
koefisien redaman udaranya[8]
.
Pada penelitian ini, besar gaya hambat udara yang bekerja pada payung ditunjukkan oleh
neraca pegas, sedangkan besar kecepatan ditunjukkan oleh speedometer motor. Nilai
kecepatan dan gaya hambat udara dibutuhkan untuk memenuhi persamaan[9]
.
Fs = − b v (1)
Berdasarkan latar belakang tersebut, topik ini penting diteliti untuk menghasilkan materi
ajar yang berbasis pembelajaran kontekstual untuk siswa. Pembelajaran yang kontekstual
akan membantu siswa dalam mengaitkan pengetahuan teoritis terhadap penerapannya dalam
235 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
kehidupan nyata. Selain itu, topik ini penting untuk memberi informasi kepada pembaca
tentang hal-hal penggunaan payung terkait dengan adanya gaya hambat udara. Penelitian ini
merupakan bagian dari payung penelitian besar yang bertema fisika kontekstual. Contoh
beberapa subtopik yang akan dikerjakan lainnya adalah Gitar Elektrik dan Sifat
Kemagnetannya serta Gelembung Air dan Geraknya. Muara dari penelitian ini adalah
disusunnya buku fisika kontekstual.
Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan materi ajar yang berbasis pembelajaran
kontekstual tentang payung dan koefisien hambatan udaranya, studi pengaruh bentuk payung
terhadap besarnya koefisien redaman payung, dan memberi informasi kepada pembaca
tentang hal-hal penggunaan payung terkait dengan adanya gaya hambat udara.
2. Metode
Tahapan penelitian mengikuti alur pengembangan menggunakan model ADDIE yaitu
analysis, design, development, implementation, dan evaluation[10]
. Tahapan analysis meliputi
penentuan tujuan penelitian, penentuan bahan-bahan yang dibutuhkan, dan menganalisis
permasalahan yang dihadapi sehingga didapatkan produk. Tahapan design merupakan tahapan
untuk merancang produk berupa rancangan pembelajaran yang akan dilaksanakandalam
proses pembelajaran di sekolah. Pada tahapan development dilakukan pembuatan rancangan
pembelajaran. Tahapan implementation dilakukan pengujian rancangan pembelajaran yang
telah dibuat dengan cara menerapkan pembelajaran dengan terjun langsung ke lapangan. Pada
tahap ini peneliti meminta beberapa mahasiswa untuk dijadikan sampel. Setelah dilakukan
pengujian maka dilakukan tahapan evaluation untuk memperbaiki segala kekurangan dari
produk yang dihasilkan berupa rancangan pembelajaran agar menjadi rancangan pembelajaran
yang siap digunakan.
Rancangan alat yang dibuat dan diujikan terlihat pada Gambar 1.
Uji coba dilakukan dengan memasang alat seperti pada Gambar 1. Pada bagian depan
motor dipasang dua buah kamera masing-masing untuk merekam speedometer motor dan
neraca pegas terlihat pada Gambar 2.
(a) (b)
Gambar 1. Rancangan alat yang telah dibuat digunakan untuk melakukan penelitian menentukan koefisien
hambatan udara pada paying. (a) sketsa alat; (b) alat nyata.
payung payung
Neraca pegas
katrol
Tiang penyangga
Tiang penyangga
Kamera 1
Kamera 2
katrol
236 [Fisika]
(a) (b)
Gambar 3. Tempat pemasangan 4 buah katrol. (a) katrol 1, 2, dan 3; (b) katrol 3 tampak
dari dalam kotak dudukan.
kemudian sepeda motor dikendarai oleh dua orang yang sampel dan bergerak lurus kemudian
berhenti. Ketika udara mendorong payung ke arah belakang motor, maka neraca pegas akan
tertarik karena terpasang tali penghubung dari payung ke neraca pegas dan tali tersebut
melewati empat buah katrol yang terpasang seperti pada Gambar 3.
Nilai gaya gesek udara dan kecepatan diperoleh dari rekaman video kedua kamera.
Sebelum motor bergerak maju, sampel memberi aba-aba yang nantinya digunakan sebagai
titik acuan pengeditan video saat menyamakan waktu. Video hasil uji coba kemudian diedit
menggunakan aplikasi Filmora. Melalui aplikasi ini, waktu dari kedua video disamakan
dengan cara memotong kedua video mulai pada titik acuan kemudian kedua video disatukan
seperti pada Gambar 5 dan dilihat nilai gaya gesek pada setiap kecepatan tertentu.
Gambar 2. Pemasangan kamera dan neraca pegas pada sepeda motor.
Kamera 1
Kamera 2
Neraca pegas
Katrol 2
Katrol 1
Katrol 3
Kotak
dudukan
237 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
Hasilnya dicatat dalam tabel lalu digrafikkan dalam grafik f(v) menggunakan Microsoft
Excel. Gradien pada grafik tersebut menunjukan nilai koefisien redaman udara pada payung.
Adapun payung yang digunakan sebanyak empat buah dan memiliki ukuran diameter
berbeda-beda guna menunjukkan adanya pengaruh ukuran diameter payung terhadap nilai
koefisien redaman benda. Semakin besar luas penampang benda, semakin besar koefisien
redamannya[8]
.
3. Hasil dan Pembahasan
Tujuan dari alat yang dibuat adalah untuk mendapatkan nilai koefisien redaman udara pada
payung. Berdasarkan kenyataan, penyampaian materi pembelajaran tentang gerak dibahas
dengan mengabaikan hambatan udara, oleh sebab itu telah dirancang alat untuk menunjukkan
bahwa dalam kehidupan sehari-hari hambatan udara tidak dapat diabaikan karena memiliki
pengaruh pada gerak suatu benda. Metode penelitian dilakukan berdasarkan tahapan alur
pengembangan menggunakan model ADDIE sebagai berikut.
3.1 Analysis
Hasil percobaan untuk tiap jenis payung dengan masing-masing memiliki diameter 69 cm, 86
cm, 97 cm, dan 101 cm disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Data hasil percobaan nilai gaya hambat udara tiap
kecepatan tertentu
Data percobaan
kecepatan
(km/Jam)
Payung 1
(69 cm)
Payung 2
(86 cm)
Payung 3
(97 cm)
Payung 4
(101 cm)
A B A B A B A
f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)
2.5 0.7 1.0 1.7 2.2 3.8 3.1 3.4
5.0 2.2 1.7 2.6 2.8 5.2 4.2 3.8
7.5 2.3 2.2 2.8 3.0 5.5 5.3 4.5
10.0 2.5 2.5 3.1 3.9 6.0 6.4 5.8
12.5 2.6 3.0 3.5 4.3 6.8 6.5 7.0
15.0 3.3 4.0 4.3 5.0 7.4 7.0 7.6
17.5 4.2 4.0 4.8 5.5 9.5 7.7 8.4
Gambar 4. Tampilan aplikasi filmora.
Gambar 5. Video digunakan untuk
memonitor gaya redaman setiap kecepatan
tertentu.
238 [Fisika]
Masing-masing payung diujicobakan sebanyak dua kali yaitu A dan B kecuali percobaan pada
payung 4B tidak diperoleh hasil karena alat mengalami kerusakan yaitu patah pada tiang penyangga
ketika mengujicobakan payung dengan diameter 130 cm. Dari data yang diperoleh pada Tabel 1 dan
grafik f(v) pada Gambar 6 dapat terlihat bahwa semakin besar kecepatan maka semakin besar pula
gaya hambat udara yang bekerja pada payung yang berarti nilai kecepatan sebanding dengan gaya
hambat udara dan memenuhi persamaan (1). Payung yang dikenai gaya hambat udara bergerak menuju
belakang sepeda motor yang berarti gaya hambat udara berlawanan arah dengan kecepatan benda[7]
.
Dari data pada Tabel 1 dilakukan penggrafikan dengan grafik f(v) dari masing-masing percobaan
menggunakan Microsoft Excel dan diperoleh hasil seperti pada Gambar 6.
(a) (b)
(b) (d)
y = 0,1857x + 0,6857 R² = 0,8751
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f (N
)
v (Km/Jam)
1A y = 0,2057x + 0,5714
R² = 0,9726
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f (N
)
v (Km/Jam)
1B
y = 0,1914x + 1,3429 R² = 0,9691
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f (N
)
v (Km/Jam)
2A y = 0,2229x + 1,5857
R² = 0,9889
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f (N
)
v (Km/jam)
2B
y = 0,3257x + 3,0571 R² = 0,9335
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f(N
)
v(Km/Jam)
3A
y = 0,2943x + 2,8 R² = 0,9486
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f(N
)
v(Km/Jam)
3B
239 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
(e) (f)
Pada Gambar 6 untuk grafik f(v) 1A dan 1B menyatakan grafik percobaan pada payung 1A dan 1B
begitu juga untuk grafik selanjutnya. Persamaan (1) dapat difitting ke dalam persamaan umum linear
y=mx + c sebagai
f= kv + c (2)
di mana k adalah suatu konstanta yang terlihat dari gradien grafik f(v) dan berdasarkan persamaan (1)
maka
fs=-bv
dengan bentuk lain
fs = bv+f0 (3)
berdasarkan persamaan (2) maka dapat diperoleh nilai gradien untuk setiap grafik f(v) pada Gambar 5
dan nilai gradien tersebut dapat menunjukkan besarnya nilai koefisien hambatan udara berdasarkan
persamaan (3). Koefisien hambatan udara tersaji dalam Tabel 2. Dari grafik pada Gambar 7 dapat
dilihat bahwa semakin besar jari-jari payung, semakin besar nilai koefisien hambatan udaranya[11]
.
Tabel 2. Nilai koefisien hambatan udara pada payung berdasarkan grafik
f(v).
No
Diameter
Payung
(cm)
Persamaan
Koefisien
hambatan
udara
(Kg/Jam)
Koefisien
hambatan udara
Rata-rata
(Kg/Jam)
1 69
y = 0.1857x +
0.6857 0.19
0.20
y = 0.2057x + 0.21
(g)
Gambar 6. Grafik f(v) dari masing-masing percobaan. (a) percobaan 1 untuk diameter payung 69
cm; (b) percobaan 2 untuk diameter payung 69 cm; (c) percobaan 1 untuk diameter payung 86 cm;
(d) percobaan 2 untuk diameter payung 86 cm; (e) percobaan 1 untuk diameter payung 97 cm; (f)
percobaan 2 untuk diameter payung 97 cm; (g)percobaan 1 untuk diameter payung 101 cm.
y = 0,3586x + 2,2 R² = 0,983
0,0
5,0
10,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0
f (N
)
v (Km/Jam)
4A
240 [Fisika]
0.5714
2 86
y = 0.1914x +
1.3429 0.19
0.21 y = 0.2229x +
1.5857 0.22
3 97
y = 0.3257x +
3.0571 0.33
0.31
y = 0.2943x + 2.8 0.29
4 101 y = 0.3586x + 2.2 0.36 0.36
Nilai koefisien hambatan udara menunjukkan karakteristik benda yang bergerak
[12]. Dari grafik
pada Gambar 7 terlihat bahwa semakin besar diameter payung, semakin besar nilai koefisien
hambatan udaranya sehingga menggunakan payung saat mengendarai sepeda motor sebaiknya jangan
dilakukan karena pengendara sepeda motor dapat terjatuh akibat terseret oleh payung yang mengalami
gaya hambat udara. Jika ada pengendara yang terpaksa menggunakan payung maka sebaiknya
gunakan payung dengan diameter kecil atau melaju dengan kecepatan rendah.
Dari hasil percobaan telah didapatkan bahwa ada kesesuaian antara teori dengan praktek sehingga
percobaan dalam penelitian ini dapat digunakan sebagai materi pembelajaran fisika kontekstual di
sekolah tentang gerak dengan memperhitungkan hambatan udara. Dikatakan kontekstual karena
percobaan yang dilakukan menunjukkan hasil yang nyata dan tidak lagi sesuai dengan konsep idealis
yang biasanya diajarkan di sekolah. Dalam pembelajaran fisika tentang gerak sebaiknya pengaruh
hambatan udara tidak lagi diabaikan karena dilihat dari keadaan yang sebenarnya, melalui percobaan
ini telah didapatkan bukti bahwa gaya hambat udara memiliki pengaruh terhadap gerak suatu benda.
Percobaan ini dapat diterapkan dalam pembelajaran karena alat dan bahan yang dibutuhkan untuk
melakukan percobaan sudah tersedia dan mudah didapatkan.
3.2 Design
Percobaan dapat diterapkan untuk bahan pembelajaran di sekolah tentang faktor-faktor yang
mempengaruhi gaya hambat udara. Rancangan pembelajaran dibuat dengan alokasi waktu 2
kali tatap muka. Waktu yang dibutuhkan untuk uji coba satu jenis payung sebanyak 20 menit
sedangkan total payung yang diujicobakan sebanyak empat buah sehingga total waktu yang
dibutuhkan untuk melakukan percobaan 4 x 20 menit. Dari perkiraan alokasi waktu tersebut
maka rancangan pembelajaran dibuat dengan alokasi waktu 2 kali pertemuan. Pertemuan
pertama selama 135 menit digunakan untuk percobaan kemudian pertemuan kedua selama 90
Gambar 7. Grafik koefisien hambatan udara rata-rata sebagai fungsi dari diameter payung.
y = 0,0003x2 - 0,0452x + 1,9011 R² = 0,9995
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0 20 40 60 80 100 120
Koef
isie
n H
am
bata
n U
dara
(Kg/J
am
)
Diameter Payung (cm)
241 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
menit digunakan untuk pembahasan hasil percobaan. Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam
percobaan yaitu sepeda motor, 4 buah payung dengan diameter berbeda-beda, satu set alat
yang digunakan utuk menentukan koefisien habatan udara, dan laptop.
3.3 Development
Rancangan ini berupa scenario pembelajaran. Skenario pembelajaran dibuat rinci dengan
menyajikan hal-hal apa yang ditulis maupun diucapkan pengajar[17]
.
Tabel 3. Rancangan pembelajaran berbasis kontekstual tentang payung dan koefisien
hambatan udaranya
Kegiatan Pertemuan 1
Langkah-
langkah
Pembelajar
an
Deskripsi Kegiatan Alokasi
waktu
Pendahuluan
1. Peserta didik disapa.
2. Siswa diinformasikan tujuan pembelajaran:
menunjukkan faktor-faktor yang
mempengaruhi gaya hambat udara pada
penggunaan payung.
2 Menit
Kegiatan
Inti
Menunjukan
faktor-faktor
yang
mempengar
uhi gaya
hambat
udara pada
penggunaan
payung.
Mengamati Guru menunjukan sebuah video tentang
kecelakaan akibat payung terbang.
5 Menit
Menanya 1. Mengapa payung bisa terbang ketika terkena
angin kencang? (karena ada gaya hambat
udara yang bekerja pada payung).
2. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi gaya
hambat udara pada penggunaan payung?
2 Menit
Mencoba Guru mengajak peserta didik untuk melakukan
percobaan di lapangan terbuka (percobaan
dilakukan dengan bantuan guru)
Percobaan:
1. Alat telah dirangkai terlebih dahulu oleh
guru untuk menghemat waktu pelajaran.
2. Guru memperlihatkan dan memperkenalkan
alat yang digunakan untuk percobaan.
3. Guru menjelaskan cara kerja alat dan
memberi pengarahan tentang cara
melakukan percobaan.
4. Guru membagi siswa kedalam 3 kelompok
dengan masing-masing kelompok diwakili
dua siswa yang diminta untuk melakukan
percobaan. Masing-masing kelompok
melakukan percobaan untuk satu jenis
payung
5. Diperoleh data percobaan berupa video
rekaman neraca pegas dan speedometer
sepeda motor kemudian guru menjelaskan
cara pengeditan video menggunakan
126 Menit
242 [Fisika]
aplikasi filmora.
6. Masing-masing kelompok diberi tugas
untuk mengamati gaya tiap interval
kecepatan tertentu pada video percobaan
(interval kecepatan konstan) kemudian
hasil pengamatan dimasukan kedalam tabel
lalu digrafikkan dengan grafik f(v) dan
dicari gradien dari persamaan grafiknya. kecepa
tan
(km/Ja
m)
Payung 1
(69 cm)
Payung 2
(86 cm)
Payung 3
(97 cm)
A B A B A B
f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
7. Guru menjelaskan bagaimana membuat
tabel dan menggrafikkannya dalam
grafik f(v) serta cara mendapatkan nilai
gradien dari masing-masing persamaan.
8. Nilai gradien dari masing-masing
persamaan ditabelkan berdasarkan
kemudian nilai gradien dirata-rata
berdasarkan diameter payungnya lalu
digrafikkan kedalam grafik koefisien
hambatan udara rata-rata sebagai
fungsi dari diameter payung (nilai
gradien merupakan nilai koefisien
hambatan udara).
N
o
Diameter
Payung
(cm)
Persa
maan
Gradi
en
Gradien
rata-rata
1
69
2
86
3
97
9. Siswa diberi kesempatan untuk bertanya
tentang hal-hal yang belum jelas.
10. Tugas kelompok dikerjakan di rumah
243 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
kecuali pada bagian menggrafikan
koefisien hambatan udara rata-rata
sebagai fungsi dari diameter payung.
Pertanyaan menggiring mengamati:
1. Berapa gaya hambat udara tiap kecepatan
tertentu?
2. Bagaimana grafik f(v) dari data yang
diperoleh?
3. Berapa gradien dari masing-masing
persamaan grafik f(v)?
4. Berapa gradien rata-rata berdasarkan
diameter payung?
Pertemuan 2
Hasil Pengamatan:
Masing-masing perwakilan kelompok
ditugaskan untuk mempresentasikan hasil
percobaan di depan kelas kemudian guru
membahas hasil percobaan dari semua
kelompok.
1. Tabel nilai gaya pada tiap kecepatan tertentu kecepatan
(km/Jam)
Payung 1
(69 cm)
Payung 2
(86 cm)
Payung 3
(97 cm)
A B A B A B
f (N) f (N) f (N) f (N) f (N) f (N)
2.5 0.7 1.0 1.7 2.2 3.8 3.1
5.0 2.2 1.7 2.6 2.8 5.2 4.2
7.5 2.3 2.2 2.8 3.0 5.5 5.3
10.0 2.5 2.5 3.1 3.9 6.0 6.4
12.5 2.6 3.0 3.5 4.3 6.8 6.5
15.0 3.3 4.0 4.3 5.0 7.4 7.0
17.5 4.2 4.0 4.8 5.5 9.5 7.7
1. Grafik f(v)
35 menit
y = 0,1824x + 0,7107 R² = 0,9096
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
f(N
)
v(Km/Jam)
1A
244 [Fisika]
2.Tabel gradien dari grafik f(v)
berdasarkan diameter payung No Diame
ter
Payun
g (cm)
Persamaan Gradi
en
Gradien
rata-
rata
1
69 y = 0.1824x +
0.7107
0.18 0.21
y = 0.2329x +
0.3679
0.23
2
86 y = 0.2424x +
0.9607
0.24 0.23
y = 0.2614x +
1.2964
0.23
3
97 y = 0.3257x +
3.0571
0.33 0.31
y = 0.2943x + 2.8 0.29
Info: Nilai gradien dari grafik f(v) merupakan
nilai koefisien hambat udara. Koefisien
hambatan udara menunjukkan karakteristik
benda. Dalam hal ini, menunjukkan bahwa
payung memiliki karakteristik yang berbeda
yaitu diameternya berbeda. Grafik f (v)
menunjukkan grafik linear sehingga berlaku
persamaan umum linear y=mx+c. Persamaan
y=mx+c dapat difitting sebagai:
f= kv + c
(1)
dimana k adalah suatu konstanta yang terlihat
dari gradien grafik f(v) dan berdasarkan
persamaan (1) maka
f= kv + c
dengan bentuk lain
fs = bv+f0
Fs = − b v
Keterangan:
Fs = gaya hambat udara (Newton)
b = koefisien redaman (Kg/s)
v = kecepatan (m/s)
Nilai minus (-) menandakan bahwa gaya
berlawanan arah dengan kecepatan. Ketika
motor melaju ke depan maka payung bergerak
dengan arah menuju ke belakang motor.
Menalar Pertanyaan menggiring menyimpulkan:
1. Bagaimana hubungan antara kecepatan dengan gaya hambat udara?
2. Bagaimana grafik hubungan antara
15 Menit
245 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
koefisien hambat udara rata-rata dengan
diameter payung?
3. Bagaimana hubungan antara koefisien
hambat udara dengan diameter payung?
4. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi gaya
hambat udara pada penggunaan payung?
5. Mengapa payung bisa terbang ketika
terkena angin kencang?
Kesimpulan:
1. Semakin besar kecepatan, semakin besar
gaya redaman udaranya dan secara
matematis dapat ditulis
𝑣~𝑓 2. Grafik gradien rata-rata sebagai fungsi dari
diameter payung
3. Semakin besar diameter payung, semakin
besar koefisien hambatan udara.
4. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya
hambat udara pada penggunaan payung
adalah kecepatan (v) dan koefisien
hambatan udara. Koefisien hambatan udara
menunjukkan karakteristik payung, dalam
hal ini menunjukan diameter payung.
5. Karena ada gaya hambat udara yang bekerja
pada payung.
Mengomun
ikasikan
Perwakilan siswa ditugaskan untuk menjelaskan
kembali apa faktor-faktor yang mempengaruhi
gaya hambat udara pada penggunaan payung.
5 Menit
3.4 Implementation
Telah dilakukan pengujian Rancangan Percobaan dengan cara penerapan langsung
dilapangan. Pada tahapan ini, peneliti bertindak sebagai seorang guru dan sampel bertindak
sebagai siswa. Guru kemudian memulai proses belajar mengajar sesuai dengan urutan
pembelajaran yang sudah dirancang. Berikut ini merupakan hasil dokumentasi dari tahapan
implementasi.
y = 0,0003x2 - 0,0452x + 1,9011 R² = 0,9995
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0 50 100 150Ko
efi
sien
Ham
bat
an
Ud
ara
(Kg/
Jam
)
Diameter Payung (cm)
246 [Fisika]
3.5 Evaluation
Evaluasi dilakukan untuk setiap bagian dari rancangan pembelajaran. Telah dilakukan
wawancara secara lisan kepada sampel tentang apa komentar-komentar atau berbaikan pada
rancangan pembelajaran yang sudah diterapkan. Semua sampel mengatakan bahwa secara
keseluruhan, pembelajaran menarik karena dilakukan dengan cara uji coba lapangan atau
praktikum sehingga tidak membosankan. Alur pembelajaran sudah tersusun secara urut
sehingga mudah diikuti dan dipermudah lagi oleh pertanyaan-pertanyaan penggiring yang
singkat dan jelas sehingga mudah dipahami. Sampel bisa menarik kesimpulan dengan tepat
karena sudah terlihat jelas jawabannya dari hasil pengamatan. Hal ini berarti rancangan
pembelajaran dapat digunakan.
4. Simpulan dan Saran
Hasil dari percobaan telah memenuhi persamaan Fs = − b v sehingga percobaan pada
penelitian ini layak digunakan sebagai contoh untuk pembelajaran fisika kontekstual tentang
gerak dengan memperhitungkan gaya hambat udara. Rancangan Pembelajaran yang telah
diujicobakan dapat dikatakan layak digunakan sebagai contoh pembelajaran fisika kontekstual
tentang payung dan koefisien hambatan udaranya karena telah mencapai indikator
pembelajaran. Pada kenyataannya hambatan udara sangat berpengaruh terhadap gerak suatu
benda sehingga untuk mendapat hasil yang teliti pada persoalan gerak sebaiknya hambatan
udara tidak diabaikan. Bentuk payung memiliki pengaruh terhadap nilai koefisien hambatan
udaranya, semakin besar diameter payung, semakin besar nilai koefisien redaman udaranya
sehingga bagi masyarakat tidak disarankan untuk menggunakan payung saat mengendarai
sepeda motor karena dapat membahayakan.
Ucapan Terima Kasih
Terimakasih saya ucapkan kepada:
1. Pusat Studi Pendidikan Sains, Teknologi, dan Matematika (e-SisTeM) UKSW Salatiga
2. Laboran fisika UKSW.
3. Krisarlangga Rio, Yohanes, dan Lukas yang telah membantu dalam ujicoba alat.
(a) (b)
Gambar 8. Proses implementasi dari Rancangan Pembelajaran. (a) guru memberikan petunjuk
praktikum; (b) siswa melakukan pengolahan data.
247 Kajian Fisika Kontekstual: Payung ....
Daftar Pustaka
[1] Hallday, D dan Resnick, R. 1998. FISIKA Jilid 1 Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga.
[2] Sears, F.W.1962. Mekanika, Panas, dan Bunyi. Bandung: Binacipta.
[3] Utomo, T.S., & Igbal, M. 2012. Analisa Aerodinamika Pada Sepeda Dengan Formasi
Beriringan Dengan Variasi Kecepatan dan Jarak Antar Sepeda Menggunakan CFD
Fluent 6.3. Universitas Diponegoro. ROTASI – Vol. 14, No. 4, Oktober 2012: 28−37
[4] Widodo, C. E. 2006. Perhitungan Kecepatan Terminal Obyek Jatuh di Udara.
Universitas Diponegoro. Berkala Fisika ISSN: 1410 – 9662. Vol. 9, No.4, Oktober
2006, hal 221-224
[5] Safizal. “Warga Meranti Diimbau Tak Gunakan Payung di Sepeda Motor, Ini
Bahayanya”. https://www.goriau.com/berita/umum/warga-meranti-diimbau-tak-
gunakan-payung-di-sepeda-motor-ini-bahayanya.html. Diakases pada tanggal 21
Februari 2017 jam 13.58 WIB
[6] Odihost. “Payung Motor Jojokie”. https://www.youtube.com/watch?v=1oEo-nMTb6E.
Diakses pada tanggal 21 Februari 2017 jam 13.49 WIB.
[7] Oey, L.S. 2016. Redaman Pada Sistem Osilasi Pegas-benda Dengan Massa Yang
Berkurang Secara Kontinyu. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma
[8] Sriraharjo, A.B. 2014. Pengaruh Luas Permukaan Terhadap Redaman Pada sistim
Massa Pegas. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, Yogyakarta,
26 April 2014. ISSN : 0853-0823
[9] Symon, Keith. 1978. Mechanics Third Edition. University Of Wisconsin.
[10] Anisa, Y.A. 2012. Pengembangan Multi Pembelajaran. Bandung: UPI.
[11] Limiansih, K., & Santoso, I.E. 2013. Redaman Pada Pendulum Sederhana. Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta. Jurnal Fisika Indonesia No: 51, Vol XVII, Edisi
Desember 2013. ISSN : 1410-2994
[12] Sari, S.R. 2013. Simulasi Gerak Peluru Yang Dipengaruhi Gaya Hambat Udara Beserta
Analisisnya Dengan Menggunakan Bahasa Pemograman Delphi 7.0. Universitas
Negeri Surabaya. Jurnal Fisika. Vol 02 No 01 Tahun 2013, 01 – 05
[13] Nurgiyantoro, B. 2004. Penilaian Pembelajaran Sastra Berbasis Kompetensi.
Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta. DIKSI Vol. 11, No. 1, Januari 2004.
[14] Blognya Guru Fisika Muda. 2011. Gerak jatuh bebas + gesekan udara.
[15] Endang, W. 2008. Kualitas Lembar Kerja Siswa.Yogyakarta: UNY.
[16] Retnosari, G. 2009. Pengembangan LKS Berbasis Inkuiri Terbimbing Pada Materi
Suhu dan Perubahannya. Lampung: FKIP Unila.
[17] Kristiyanto, W.H. 2010. Implementasi Active Learning melalui Disain RPP dan Uji
Coba Keberhasilannya pada Perkuliahan Mekanika. Prosiding Seminar Nasional
Pembelajaran Aktif. Untuk Perguruan Tinggi (ALFHE). Jakarta: Kementerian
Pendidikan Tinggi.
248 [Fisika]