BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ……………………………….. 39 39
B. Hasil Analisis Data Penelitian
1. Pembahasan Konsep Tiap Kategori Miskonsepsi
Langkah pertama dalam analisis data adalah mengelompokkan instrumen soal ke dalam kategori miskonsepsi. Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam analisis data secara kualitatif. Item soal yang mempermasalahkan miskonsepsi yang sama dikelompokkan dalam kategori miskonsepsi yang sama. Kategori miskonsepsi dapat dilihat pada lampiran 7 halaman 108
a. Miskonsepsi 1
Soal No. 1 merupakan soal tes identifikasi miskonsepsi tentang gaya selalu menyebabkan benda bergerak. Siswa beranggapan bahwa gaya selalu menyebabkan benda bergerak, jika tidak ada gaya maka siswa menganggap tidak ada gaya yang bekerja. Selain itu juga pemahaman siswa yang salah tentang konsep hukum II Newton tentang gerak. Siswa beranggapan jika gaya diberikan pada benda, benda dipastikan bergerak dengan percepatan yang konstan, tanpa mempertimbangkan adanya gaya gesekan yang mungkin saja menyebabkan benda itu tidak bergerak.
Tidak semua gaya menyebabkan benda bergerak, sebagai contoh ketika seseorang mendorong tembok, dan tembok tidak bergerak. Dalam kasus ini bukan berarti gaya yang dilakukan orang tersebut sama dengan nol, tetapi perpindahannya yang bernilai nol.
Jadi dapat disimpulkan bahwa gaya adalah dorongan atau tarikan yang diberikan pada benda, tidak peduli benda tersebut bergerak atau tidak.
b. Miskonsepsi 2
Soal No. 2 dan 3 adalah soal identifikasi kepemilikan miskonsepsi tentang arah gerak benda selalu mengikuti arah gaya terbesar yang bekerja pada benda. Pada kasus soal No. 2 Jika sebuah balok bergerak ke utara dengan kecepatan konstan 10 m/s, kemudian pada balok tersebut bekerja gaya 20 N dengan arah ke timur maka benda tersebut akan bergerak menurut lintasan seperti Gambar 4.3.
commit to user Gam
Hal ini disebabkan dengan gaya yang bekerja. jika percepatan akibat gay berbentuk bagian dari hiper
Pada soal no 3 siswa dua gaya seperti pada Gamba
Gambar 4.4 Jika pada benda beke adalah searah dengan resul terbesar yang bekerja pada be c. Miskonsepsi 3
Soal No. 4 dan 5 ada harus ada gaya yang bekerja
Pada soal No. 4 di sehingga menghasilkan li menentukan gambar diagram
Jawaban yang dihar
Gambar 4.5
horizontal
ambar 4.3 Lintasan Gerak Benda
bkan kecepatan benda tetap dan benda dipercepa ja. Lintasan benda akan berbentuk bagian dari p gaya yang diberikan jauh lebih kecil (䚀<<) da perbola jika percepatan tersebut jauh lebih besar ( swa disuruh menentukan arah gerak benda jika di
mbar 4.4
4.4 Gaya-gaya yang Bekerja pada Balok
bekerja dua buah gaya, maka arah gerak benda sultan gaya yang bekerja pada benda, bukan sear da benda.
adalah soal identifikasi kepemilikan miskonsepsi erja searah gerak benda.
4 diberikan soal batu yang dilempar ke arah hor lintasan berbentuk setengah parabola, siswa gram gaya yang bekerja pada batu.
harapkan adalah seperti yang terlihat pada Gamba
4.5 Diagram Gaya yang Bekerja pada Batu
㶀 A 20 N 10 N U pat searah ri parabola dan akan r (䚀 >>). dikenakan nda tersebut earah gaya psi tentang horizontal, a disuruh bar 4.5
commit to user
Hal ini disebabkan pada titik A, hanya gaya grafitasi yang bekerja pada batu. Tidak ada gaya F yang bekerja pada batu di titik A, dan gerak benda ke arah horizontal disebabkan pengaruh kecepatan awal batu.
Pada soal No. 5 lintasan batu diganti dengan lintasan vertikal. Jawaban yang di harapkan adalah hanya gaya gravitasi yang bekerja pada batu pada titik A. Setelah batu lepas dari tangan, batu sudah tidak merasakan lagi gaya dorong dari tangan. Jika gaya gesek udara diabaikan, maka yang berpengaruh hanyalah medan gravitasi. Gaya gravitasi bekerja pada benda dengan arah berlawanan dengan gerak benda, hal tersebut berarti gaya gravitasi memperlambat gerak benda sebab gaya gravitasi menimbulkan percepatan yang berlawanan dengan arah kecepatan batu. Karena adanya perlambatan tersebut maka suatu saat batu akan berhenti, dan mulai bergerak turun kembali karena dipercepat oleh gravitasi ke arah bawah. d. Miskonsepsi 4
Soal No. 6 dan 7 adalah soal identifikasi kepemilikan miskonsepsi tentang tidak ada gaya yang bekerja pada benda diam.
Pada soal No.6, penulis menanyakan tentang gaya yang bekerja pada benda yang diam di atas meja. Jawaban yang diharapkan adalah resultan gaya yang bekerja pada benda nol. Pada benda yang diam di atas meja, benda mengalami gaya gravitasi yang menariknya ke bawah yang menyebabkan buku menekan meja. Penekanan atom-atom meja oleh buku menyebabkan deformasi yang menghasilkan gaya Hooke dari meja pada buku. Inilah yang disebut gaya normal. Karena buku diam maka resultan gaya yang bekerja pada benda adalah nol
∑ 付 0
㶀
Pada soal No. 7 penulis menanyakan konsep yang sama yaitu konsep hukum I Newton, namun pada arah horizontal. Jika sebuah truk didorong dengan sekuat tenaga, namun truk tersebut tidak bergerak maka jawaban yang diharapkan dari pertanyaan tersebut adalah Gaya yang dilakukan sama dengan gaya gesek
commit to user
mobil dengan lantai. Hal ini sesuai dengan dengan perumusan hukum I Newton, yaitu pada benda yang diam maka resultan gaya yang bekerja sama dengan nol.
∑ 付 0 付 ⮈5
e. Miskonsepsi 5
Soal No. 8 adalah soal identifikasi kepemilikan miskonsepsi tentang sebuah benda akan melambat jika tidak ada gaya total yang bekerja. Pada soal No.8 ditanyakan perbandingan kecepatan benda tepat ketika gaya dorong pada benda dihentikan dengan kecepatan benda 1 menit kemudian. Jawaban yang diharapkan dari soal tersebut adalah kecepatan benda tetap sebab ketika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Hukum I Newton menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sebuah benda, benda akan mempertahankan keadaannya. Benda yang diam akan tetap diam dan benda yang bergerak akan terus bergerak dengan kecepatan konstan pada lintasan lurus. f. Miskonsepsi 6
Miskonsepsi 6 adalah miskonsepsi tentang Resultan gaya sebanding dengan kecepatan.
Soal No. 9 menanyakan tentang apa yang harus dilakukan oleh Rani agar kecepatan sepedanya tetap. Pada kasus gerak lurus beraturan untuk mempertahankan agar kecepatannya tetap, maka yang perlu dilakukan adalah menyeimbangkan gaya yang bekerja agar resultannya nol. Hal ini sesuai dengan perumusan hukum I newton tentang gerak yaitu benda akan mempertahankan keadaannya.
Pada soal No. 10 dikisahkan ada dua orang yang keduanya masing-masing mendorong meja ke arah barat. Masing-masing meja orang tersebut, bergerak dengan kecepatan konstan. Siswa di suruh menentukan perbandingan resultan gaya yang bekerja pada kedua meja. Jawaban yang diharapkan adalah resultan gaya yang bekerja adalah sama yaitu ∑ 付 0. Hal ini disebabkan kedua benda sama-sama bergerak dengan kecepatan konstan jadi resultan gayanya adalah nol.
commit to user
Ada siswa yang menganggap gaya sebanding dengan kecepatan. Jadi ketika suatu gaya yang konstan bekerja pada suatu benda, maka gaya konstan tersebut akan menyebabkan benda bergerak dengan kecepatan konstan. Dengan bertambahnya gaya menyebabkan berubahnya kecepatan atau dengan kata lain perubahan gaya sebanding dengan percepatan. Untuk menguji kepemilikan miskonsepsi tersebut, penulis menjadikannya pertanyaan soal No. 11.
Jawaban yang diharapkan dari soal No. 11 adalah benda bergerak dengan percepatan konstan. Hal ini sesuai dengan hukum II Newton yang secara matematis dirumuskan
䚀 ⑸
Jadi besarnya percepatan sebanding dengan gaya. Jika suatu gaya konstan dikenakan pada suatu benda, maka benda akan bergerak dengan percepatan konstan searah dengan gaya yang bekerja.
g. Miskonsepsi 7
Miskonsepsi 7 adalah miskonsepsi tentang sebuah gaya konstan akan mempercepat benda, sampai benda menggunakan semua kekuatan dari gaya tersebut. Pada soal No. 12 diketahui sebuah pesawat ruang angkasa menembakkan roketnya sehingga memberikan gaya dorong sebesar 1.000 N. siswa disuruh menentukan pernyataan yang benar tentang gerakan pesawat ruang angkasa saat roket dalam keadaan "On".
Jawaban yang diharapkan adalah pesawat akan dipercepat dengan percepatan konstan. Hal ini sesuai dengan hukum II Newton, gaya sebanding dengan percepatan. Jadi jika suatu gaya dikenakan pada suatu benda, maka benda akan bergerak dengan percepatan konstan. Dan percepatannya akan tetap sama seiring berjalannya waktu selama gaya tersebut masih bekerja.
h. Miskonsepsi 8
Miskonsepsi 8 adalah Miskonsepsi tentang percepatan sebanding dengan perubahan gaya. Miskonsepsi 8 ada kaitannya dengan miskonsepsi 6 (gaya sebanding dengan kecepatan).
commit to user
Pada soal No. 13, ditanyakan gaya yang bekerja pada benda yang bergerak dengan percepatan konstan. Jawaban yang diharapkan pada soal No. 13 adalah gaya yang bekerja pada meja, tetap. Kecepatan bertambah 1 cm.s-1 tiap detik itu artinya benda mengalami percepatan sebesar 1 cm.s-2. Karena percepatan meja tetap, maka gaya yang bekerja juga harus tetap. Hal ini sesuai perumusan Hukum II Newton, besarnya percepatan sebanding dengan gaya, jadi jika percepatan meja tetap maka gaya yang bekerja juga harus tetap.
i. Miskonsepsi 9
Miskonsepsi 9 adalah miskonsepsi tentang besarnya gaya normal. Untuk mengidentifikasi kepemilikan miskonsepsi besarnya gaya normal digunakan item soal No. 14, 15, 16, dan 17.
Pada soal No. 14 ditanyakan besarnya gaya normal sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian h, dan benda memantul kembali. Untuk kasus benda memantul kembali jawaban yang diharapkan dari pertanyaan tersebut adalah gaya normal lebih besar dari gaya berat. Saat bola awalnya menuju ke bawah, bola mengalami percepatan gravitasi. Setelah bola mengalami tumbukan dengan lantai, bola memantul ke atas dan mengalami percepatan ke atas . Jadi gaya bersih juga mengarah ke atas. Hanya dua gaya yang bekerja pada bola selama tumbukan yaitu berat bola (menunjuk ke bawah) dan gaya normal yang mengarah ke atas. Untuk gaya total mengarah ke atas, gaya ke atas harus melebihi gaya ke bawah, yaitu gaya normal harus lebih besar dari berat (mg) bola. Hal ini disebabkan pada saat bola menumbuk lantai terjadi perubahan momentum pada benda. Perubahan momentum yang terjadi pada benda sama dengan impuls yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya dapat ditentukan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda secara matematis
付. ∆ ∆ 付. ∆
付 /∆
Jadi pada saat terjadi tumbukan lantai memberikan gaya sebesar F ke benda sehingga benda memiliki gaya normal F+mg
commit to user
Soal No. 15 merupakan soal penguatan terhadap soal No. 14. Siswa yang menderita miskonsepsi akan berkecenderungan untuk menjawab gaya normal besarnya sama dengan gaya berat (mg).
Soal No.16 menanyakan tentang besarnya gaya normal yang dialami benda pada bidang horizontal yang ditarik oleh gaya F yang membentuk sudut α terhadap arah horizontal seperti pada Gambar 4.6
Gambar 4.6 Benda Ditarik Gaya F Membentuk Sudut α. Jawaban yang diharapkan dari soal tersebut adalah N = mg - F sin α.
∑ 付 0
㶀 F sin α =0 , jadi
付sin
Soal No.17 merupakan soal penguatan terhadap jawaban siswa pada No.16. Pada soal ditanyakan tentang besarnya gaya normal pada bidang miring. Jawaban yang diharapkan adalah N = mg cos α.
j. Miskonsepsi 10
Soal No.18 merupakan soal tes identifikasi miskonsepsi tentang per-samaan gaya gesek statis. Perper-samaan matematis gaya gesek statis adalah
⮈
Persamaan matematis ⮈ ⑸ adalah persamaan gaya gesek statis
maksimum. Persamaan gaya gesek statis maksimum digunakan untuk mengetahui keadaan benda ketika benda tersebut dikenai gaya. Jika gaya (F) lebih besar dari
⮈ ⑸ , maka benda tersebut akan bergerak, namun sebaliknya jika F kurang dari
⮈ ⑸ , maka benda akan tetap diam, dan jika F sama dengan ⮈ ⑸ , benda akan tepat bergerak (Serway, 2004: 132).
α α
commit to user
F
k. Miskonsepsi 11
Miskonsepsi 11 adalah miskonsepsi tentang besarnya gaya gesek statis pada benda yang diam saat didorong. No. soal miskonsepsi 11 adalah 19 dan 20.
Pada soal No. 19, sebuah balok mula-mula diam di lantai mendatar yang kasar, kemudian ditarik dengan gaya mendatar F seperti pada Gambar (4.7) dan balok tetap diam. Yang ditanyakan adalah besarnya gaya gesek statis (⮈ antara lantai dengan balok.
Gambar 4.7 Benda Ditarik Gaya F
Jawaban yang diharapkan dari siswa adalah besarnya gaya gesek statis balok dengan lantai adalah sama dengan F. Hal ini disebabkan keadaan balok tetap diam.
Berdasarkan persamaan gaya gesekan statis dapat dijelaskan 1) jika gaya yang bekerja pada benda lebih kecil dari gaya gesek maksimum, maka besarnya gaya gesek statis sama dengan besarnya gaya yang bekerja pada benda. 2) jika gaya yang bekerja pada benda mempunyai nilai lebih besar dari gaya gesek statis maksimum, maka benda akan bergerak. Dan gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetik (Serway, 2004:132).
1) Gaya yang bekerja pada benda lebih kecil dari gaya gesek (⮈ maksimum Gaya gesek statis maksimum sama dengan gaya minimum yang diperlukan untuk menggerakkan benda. Jadi jika gaya yang bekerja pada benda lebih kecil dari ⮈ maksimum, maka benda akan tetap diam dan berlaku resultan gaya yang bekerja sama dengan nol (∑ 付 0 .
∑ 付 0 付 ⮈ 0
付 ⮈
Jadi, jika gaya yang bekerja pada benda lebih kecil dari gaya gesek (⮈ maksimum, maka besarnya gaya gesek statis yang bekerja pada benda sama dengan gaya yang diberikan.
commit to user
B
2) Gaya yang bekerja lebih besar dari gaya gesek ⮈ maksimum
Jika pada benda bekerja gaya yang lebih besar dari gaya gesek (⮈) maksimum, maka resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol (ada gaya bersih yang bekerja pada benda). Karena resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol, maka benda akan bergerak dengan percepatan tetap (Hukum II Newton). Gaya gesek yang bekerja digantikan oleh gaya gesek kinetik (⮈ ) yang besarnya:
⮈
Besarnya ⮈ selalu lebih kecil dari ⮈ maksimum.
Soal No. 20 adalah soal penguatan pada soal No. 19. Soal No.20 merupakan aplikasi soal No. 19 dalam bentuk contoh soal dengan perhitungan matematis.
l. Miskonsepsi 12
Miskonsepsi 12 adalah miskonsepsi tentang arah gaya gesek pada benda yang ditumpuk. Pada soal siswa disuruh menentukan arah gaya gesek yang bekerja pada benda yang ditumpuk. Pada soal tersebut disampaikan balok B diam terhadap balok A ketika ada gaya yang bekerja pada benda A.
Jawaban yang diharapkan dari pertanyaan No. 21 sesuai konsep yang benar adalah karena balok B diam terhadap balok A, maka balok B juga mendapat percepatan ke kanan searah percepatan yang dialami balok A.
Gambar 4.8 Gaya Gesek Pada Benda yang Ditumpuk
Hukum I Newton menjelaskan suatu benda akan mempertahankan keadaannya. Jadi ketika benda A ditarik ke depan, benda B akan berkecende-rungan untuk bergerak ke belakang, karena ada gesekan antara B dan A maka
wA F fs NB NA A wB
commit to user
benda B, bisa tetap diam di atas benda A. Sesuai II Newton yang menjelaskan bahwa "percepatan yang dialami benda akibat F, sebanding dan searah dengan F
tersebut". Sehingga gaya gesekan yang bekerja pada balok B adalah ⮈ (searah F). Gaya gesekan ⮈ inilah yang menyebabkan balok B diam terhadap balok A dan mengalami percepatan sebesar percepatan balok A.
m. Miskponsepsi 13
Miskonsepsi 13 adalah miskonsepsi tentang benda yang lebih berat akan jatuh lebih dahulu pada gerak jatuh bebas. Pada soal No. 22 siswa disuruh me-nentukan antara besi dengan alumunium mana yang akan jatuh terlebih dahulu. Jawaban yang diharapkan dari pertanyaan tersebut adalah kedua benda jatuh pada waktu yang bersamaan.
Penjelasan dari jawaban tersebut adalah jika gesekan dapat diabaikan dibandingkan dengan berat benda, massanya atau beratnya justru tidak mempengaruhi sama sekali. Pada hubungan antara jarak (s) yang ditempuh dalam gerak jatuh bebas dengan percepatan gravitasi (g) dan waktu (t) yang dirumuskan:
5 /2
Persamaan matematis tersebut dapat dirubah menjadi bentuk :
t =
Jadi jelas bahwa waktu jatuh hanya ditentukan oleh s dan g saja, massa benda tidak berpengaruh (asal dengan syarat gesekan dapat diabaikan).
Soal No. 23 adalah soal penguatan terhadap soal No. 22 dengan mengganti lintasan vertikal menjadi gerak pada bidak miring. Pada kasus bidang miring massa benda tidak mempengaruhi besarnya kecepatan benda. Karena percepatan benda pada bidang miring dirumuskan sesuai persamaan
∑ 付 . 䚀
sin . 䚀 . sin . 䚀
commit to user
Jadi besarnya massa tidak mempengaruhi besarnya kecepatan benda dan lamanya waktu mencapai dasar bidang miring karena percepatannya sama. n. Miskonsepsi 14
Miskonsepsi 14 adalah miskonsepsi tentang gaya aksi dan reaksi yang bekerja pada suatu benda. Salah satu miskonsepsi yang terjadi adalah anggapan gaya normal dan gaya gravitasi adalah pasangan gaya aksi dan reaksi. Maka dari itu penulis menjadikan miskonsepsi tentang gaya aksi dan reaksi sebagai instrumen soal dengan No. 24 dan 25.
Pada soal No. 24 siswa disuruh menentukan pasangan gaya aksi dan reaksi yang bekerja pada benda yang terletak di atas meja. Jawaban yang benar mengenai pasangan gaya aksi dan reaksi yang bekerja pada benda adalah gaya berat dan gaya tarik benda terhadap bumi. Hal ini disebabkan pasangan gaya aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda dan arahnya saling berlawanan. Gaya normal dari meja ke benda dan gaya berat bekerja pada benda yang sama jadi bukan pasangan gaya aksi dan reaksi.
Siswa yang mengalami miskonsepsi akan cenderung memilih gaya normal dan gaya gravitasi sebagai pasangan gaya aksi dan reaksi.
Soal No. 25 mempersoalkan hal yang sama, hanya bidangnya yang berbeda yaitu pada bidang miring. Jawaban yang benar adalah Gaya tekan benda ke bidang miring dan gaya tekan bidang miring ke benda. Siswa yang mengalami miskonsepsi akan cenderung memilih gaya normal dengan wcos α.