BAB II DASAR TEORI
K. Konsep Gaya
1. Kinematika
Kecepatan-posisi terbedakan 12E Percepatan yang dibeda-bedakan
dari kecepatannya
13D
Percepatan konstan pada:
Lintasan parabola 15E Kelajuan yang berubah 16B Penjumlahan vektor kecepatan 4E 2. Hk. 1 Newton
(First Law)
Tanpa adanya gaya 2B Arah kecepatan yang tetap 17B Kelajuan konstan 18A Dengan menghilangkan gaya
yang bekerja
20C
3. Hk. 2 Newton (Second Law)
Impuls gaya 3B, 7E Gaya yang konstan secara tidak
langsung menyatakan percepatannya konstan
15E, 16B
4. Hk. 3 Newton (Third Law)
Gaya untuk impuls gaya 5E Untuk gaya yang diberikan terus
menerus 7A 5. Prinsip Superposisi (Superposition Principle) Penjumlahan vektor 11B Menghilangkan gaya yang
bekerja
No Konsep Item
6. Macam macam gaya (Kinds of Force)
Sentuhan pada benda padat: Pasif
Impuls
Gesekan yang berlawanan dengan gerakannya
6B, D 8C 19C
Bekerja pada fluida: Hambatan udara Tekanan udara
14D 6D Gravitasi
Percepatan tidak dipengaruhi berat benda
Lintasan parabola
6B,D,10C,14D
1C 9B
Semua konsep dalam Tabel II.1 merupakan konsep gaya yang
esensial/penting dan di bagi dalam enam dimensi konseptual. Keenamnya
dibutuhkan untuk konsep yang utuh. Selain disajikan konsep-konsep yang
esensial dan jawaban dari soal-soalnya, juga disajikan miskonsepsi yang
sering terjadi pada siswa saat menjawab soal-soal tentang konsep gaya.
Hal tersebut disajikan dalam tabel II.2.
Tabel II. 2. Mikonsepsi yang sering muncul dalam FCI
No Konsep Kode Miskonsepsi Item 1. Kinematika
(Kinematics)
K1 Tidak dapat mebedakan posisi- kecepatan
12B, 12C, 12D
K2 Tidak dapat mebedakan kecepatan-percepatan
12A, 13B, 13C
K3 Komponen kecepatan tidak diuraikan secara vektor
4C, 14B, 20D
2. Dorongan (impetus)
I1 Gaya dorong oleh “
Pukulan” 14A
I2 Kehilangan/ menerima dorongan aslinya
No Konsep Kode Miskonsepsi Item 15A, 17A I3 Menghilangnya dorongan 9C, 17C, 18C, 20B I4 Terjadinya dorongan yang berubah perlahan- lahan
3D, 15D, 20E
I5 Dorongan dengan arah melingkar 2A 3. Gaya Aktif (Active Force) AF1 Hanya perantara/peralatan yang aktif menyebabkan gaya
5B, 6B, 7D,
8A, 14A
AF2 Gerakan yang menyatakan bahwa terdapat gaya aktif pada benda
20A
AF3 Tidak ada gerak menyatakan tidak ada gaya
6E
AF4 Kecepatan sebanding dengan gaya yang digunakan
16A, 19A
AF5 Percepatan menyatakan bertambahnya gaya
10B
AF6 Gaya menyebabkan percepatan menuju ke pusat kecepatan.
10A, 16D
AF7 Gaya aktif yang bekerja menurun. 16C, 16E 4. Pasangan aksi/reaksi (Action/Reaction Pairs)
AR1 Massa yang lebih besar menyatakan gaya yang lebih besar
5D
AR2 Perantara/peralatan yang aktif menghasilkan gaya yang lebih besar
5D, 7C
5. Rangkaian yang mempengaruhi (Concantenation of Influences)
CI1 Gaya yang besar
menentukan arah gerak
9A, 11A
CI2 Gabungan gaya
menentukan arah gerak
2C, 4B, 11C,
No Konsep Kode Miskonsepsi Item CI3 Gaya akhir untuk
menentukan/ menetapkan penentuan gerak 3A, 4B, 15B, 17C 6. Beberapa pengaruh dalam gerak Hambatan Gravitasi (Other Influences on Motion) CF Gaya Centrifugal 2C, 2D, 2E
Ob Adanya hambatan 6A, 7E
R1 Besar massa
menyebabkan benda berhenti bergerak
20A, 20B
R2 Gaya yang mengatasi hambatan sehingga benda bergerak 19B, 19D R3 Hambatan yang berlawanan dengan gaya 19E
G1 Adanya tekanan udara dan gravitasi
6C, 10E
G2 Gravitasi untuk massa 10D
G3 Benda yang lebih berat jatuh lebih cepat
1E G4 Pertambahan gravitasi sebanding dengan kecepatan jatuhnya benda 10B G5 Gravitasi bekerja setelah benda dikenai dorongan
9D
J. Calon Guru
Orang-orang yang masuk atau memlilih jurusan pendidikan saat
memasuki jenjang perkuliahan bisa disebut seorang calon guru karena
mereka disiapkan untuk mengajar di dunia pendidikan di beberapa jenjang
sekolah di Indonesia. Dibangku perkuliahan, para calon guru belajar
dengan jurusan yang diambil, misalnya pendidikan Fisika, mahasiswa
akan belajar tentang materi Fisika yang akan di ajarkan di sekolah dan
mendalaminya.
Seorang calon guru hanya dapat melaksanakan tugasnya dengan
baik jika memperoleh jawaban yang jelas dan benar tentang apa yang
dimaksud pendidikan. Jawaban yang benar tentang pendidikan diperoleh
melalui pemahaman terhadap unsur-unsurnya, konsep dasar yang
melandasinya, dan wujud pendidikan sebagi sistem.
Untuk pelajaran Fisika, kritik terhadap para guru fisika baru atau
calon guru adalah mereka kurang kompoten sebagai guru, yaitu (1) kurang
menguasai bahan fisika, dan (2) kurang mampu mengajarkan bahan itu
kepada siswa dengan tepat, menarik dan efektif (Suparno Paul, 2007).
K. Konsep Gaya 1. Kinematika
Kinematika adalah suatu konsep tentang gerakan. Berisi
pembahasan tentang gerakan benda tanpa mempertimbangkan
penyebab gerakan tersebut. Dalam kinematika ada beberapa konsep
yang mendukung, tetapi yang akan dibahas sesuai dengan yang
disajikan pada Tabel II.1.
a. Kelajuan dan Kecepatan Sesaat
Kelajuan didefinisikan sebagai cepat rambatnya perubahan
kecepatan didefinisikan sebagai cepat lambatnya perubahan
kedudukan benda terhadap waktu (Bob Foster, 2004). Kelajuan
merupakan besaran skalar, sehingga tidak perlu tahu arah gerak
benda tersebut. Kecepatan merupakan besaran vektor, sehingga
harus tahu arah gerak benda tersebut.
Setelah mengetahui definisi kelajuan dan kecepatan secara
umum, maka akan dipersempit lagi menjadi kelajuan sesaat dan
kecepatan sesaat. Kecepatan sesaat adalah sebuah benda yang
sedang bergerak didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata untuk
selang waktu Δt yang mendekati nol (Marthen Kanginan, 2006). Sedangkan kelajuan sesaat adalah besarnya kecepatan sesaat (Bob
Fster, 2004).
b. Percepatan
Sebuah benda yang sedang bergerak terkadang mengubah
kecepatannya sehingga dikatakan benda tersebut dipercepat atau
diperlambat. Percepatan bertanda positif jika kecepatan
bertambah, dan negatif jika kecepatan benda berkurang (disebut
juga perlambatan). Percepatan didefinisikan sebagai perubahan
kecepatan dibagi dengan perubahan waktu (Foster Bob, 2004).
�̅ = � − �− = ∆�∆
Besaran ā adalah vektor, karena diperoleh dari pembagian sebuah vektor Δv dengan skalar Δt. Jadi percepatan juga
besarnya adalah |∆�
∆ |. Besar percepatan ini dinyatakan dalam
satuan kecepatan dibagi oleh satuan waktu, misalnya m/s2.
Besaran ā pada persamaan di atas disebut percepatan rata- rata karena tidak dijelaskan apa-apa tentang perubahan kecepatan
terhadap waktu dalam selang Δt, yang diketahui hanyalah
perubahan kecepatan netto dan selang waktu totalnya. Jika
perubahan kecepatan (vektor) dibagi selang waktunya, ∆�
∆ , ternyata
konstan, tidak bergantung kepada selang waktu pengukuran
percepatan, maka kita peroleh percepatan konstan. Percepatan
konstan berarti perubahan kecepatan terhadap waktu seragam,
baik besar maupun arahnya. Jika tidak ada perubahan kecepatan,
artinya jika kecepatan konstan, baik besar maupun arahnya, maka
Δv sama dengan nol untuk setiap selang waktu dan percepatannya
juga sama dengan nol.
Jika percepatan rata-rata yang diukur dalam berbagai selang
waktu ternyata tidak konstan, maka dikatakan bahwa benda
mengalami percepatan yang berubah. Percepatan dapat berubah
besarnya, arahnya atau kedua-duanya. Dalam hal ini kita perlu
mengetahui percepatan pertikel dalam suatu saat sembarang, yang
disebut sebagai percepatan sesaat (Haliday, 1985).
Salah satu contoh gerak lengkung dengan percepatan
konstan adalah gerak peluru (proyektil). Gerak ini adalah gerak
misalnya gerak bola pada permainan kasti. Kita anggap bahwa
pengaruh gesekan udara terhadap gerak ini dapat diabaikan.
Gerak peluru yang sering disebut juga gerak parabola
adalah gerak dengan percepatan konstan g yang berarah ke bawah,
dan tidak ada komponen percepatan dalam arah horizontal.
c. Penjumlahan Vektor Kecepatan
Kecepatan tidak hanya mengacu pada seberapa cepat
sesuatu bergerak tetapi juga arahnya. Besaran seperti kecepatan
yang memiliki arah dan besar merupakan suatu besaran vektor.
Ada dua kecepatan, yaitu kecepatan rata-rata dan kecepatan
sesaat.
1. Kecepatan rata-rata
Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi
perpindahan dengan selang waktu tempuhnya (Marthen
Kanginan, 2006). Untuk gerak lurus satu dimensi, maka
persamaan kecepatan rata-rata yaitu:
�̅ = ∆∆ = −−
Dalam gerak dalam bidang (dua dimensi) definisinya
tetap, hanya ∆ diganti dengan vektor posisi ∆ .
dengan adalah posisi pada = dan adalah posisi pada
= .
Bentuk konponen dari kecepatan rata-rata �̅ kita peroleh dengan mensubstitusi ∆ dengan ∆ + ∆ ke dalam persamaan di atas. �̅ = ∆ + ∆∆ = ∆∆ + ∆∆ �̅ = �̅ + �̅ dengan �̅ = ∆∆ = − − �� �̅ = ∆∆ = − − 2. Kecepatan sesaat
Kecepatan sesaat didefinisikan sebagai kecepatan rata-
rata untuk selang waktu ∆ yang mendekati nol (Marthen Kanginan, 2006).
Untuk kecepatan sesaat gerak pada bidang (dua dimensi),
dinyatakan:
� = ��
Bentuk komponen dari kecepatan sesaat � kita peroleh dengan mensubstitusi = + dalam Persamaan di atas,
� = �� + =�� +�� � = � + � dengan � =� � �� � = � �
