BAB II. LANDASAN TEORI
A. Kajian Pustaka
6. Pembelajaran IPA di SD Kelas V Semester 2
Berikut ini merupakan materi IPA yang dipelajari pada kelas V SD semester 2:
a. Konsep Gaya
Azmiyawati (2008:82-93) menyatakan beberapa macam gaya berdasarkan sumbernya antara lain:
1) Gaya Gravitasi
Gaya gravitasi adalah kekuatan atau tarikan yang dimiliki oleh benda yang memiliki massa. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gravitasi yaitu:
a) Gaya gravitasi dapat menimbulkan energi gerak.
b) Kekuatan gaya gravitasi bumi terhadap benda tergantung pada jarak benda dari pusat. Semakin jauh jarak benda dari bumi, gaya gravitasi yang memengaruhinya semakin kecil.
c) Benda yang lebih luas permukaannya akan lebih lambat jatuh ke bawah.
d) Arah gaya gravitasi berlawanan dengan gaya gesek. Gaya gesek bersifat menahan gerak benda sehingga gerak jatuhnya benda lebih lambat. Arah gaya gesek berlawanan dengan gaya yang ditahannya.
2) Gaya Gesek
Gaya gesek adalah gaya yang dihasilkan oleh permukaan kasar untuk melawan gaya yang menggerakkan suatu benda. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gesek yaitu:
a) Pada permukaan licin, gaya gesekan yang terjadi juga kecil. Akibatnya, benda itu semakin mudah bergerak pada permukaan tersebut.
b) Memperhalus permukaan benda yang bergesekan dapat memperkecil gaya gesek.
c) Benda yang lebih halus akan menimbulkan gaya gesek yang lebih kecil.
d) Semakin kecil luas permukaan benda yang bersentuhan, gaya geseknya semakin kecil.
3) Gaya Magnet
Gaya magnet adalah gaya yang ditimbulkan oleh magnet. Magnet adalah sejenis logam yang dapat menarik atau menempel pada logam besi atau baja. Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya magnet yaitu:
a) Magnet hanya menarik benda-benda tertentu, yaitu benda yang terbuat dari logam.
b) Apabila magnet didekatkan pada benda yang terbuat dari logam, akan timbul gaya gerak sehingga benda tersebut tertarik menuju magnet atau tertolak menjauhi magnet.
c) Apabila antara benda logam dengan magnet terdapat penghalang, pengaruh gaya magnet dipengaruhi oleh ketebalan penghalang, jarak antara benda logam dengan magnet, dan jenis benda penghalang.
b. Konsep Pesawat Sederhana
Pesawat adalah alat-alat yang dapat memudahkan pekerjaan manusia. Pesawat dapat memperkecil gaya yang dikeluarkan. Pesawat ada yang rumit dan ada yang sederhana. Pesawat rumit tersusun atas pesawat-pesawat sederhana. Pesawat sederhana adalah alat-alat bantu sederhana yang membantu meringankan pekerjaan manusia.
Pada prinsipnya, pesawat sederhana terbagi menjadi empat macam, yaitu pengungkit, bidang miring, katrol, dan roda berporos. Fungsi pesawat sederhana adalah untuk mengubah energi, mengubah arah gaya, memindahkan energi, menghemat energi, menghemat waktu, serta memudahkan pekerjaan manusia (Hermana, 2009:122-126).
1) Tuas atau Pengungkit
Tuas disebut juga pengungkit. Pada pengungkit terdapat kuasa, beban, dan titik tumpu. Kuasa adalah gaya yang bekerja pada pengungkit. Beban adalah berat benda. Titik tumpu adalah tempat beban bertumpu.
a) Pengungkit Jenis Pertama
Pengungkit jenis pertama adalah pengungkit dengan jenis posisi titik tumpu berada di antara beban dan kuasa. Contoh pengungkit jenis pertama adalah jungkat-jungkit, pompa air tangan, gunting, linggis pencabut paku, pemotong kuku, dan tang.
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Pengungkit Jenis Pertama Sumber: Azmiyawati (2008:99)
Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja pengungkit pertama, dimana posisi titik tumpu berada di antara beban dan kuasa
b) Pengungkit Jenis Kedua
Pengungkit jenis kedua adalah pengungkit dengan jenis beban berada di antara titik tumpu dan kuasa. Contoh pengungkit jenis kedua adalah alat pembuka tutup botol, gerobak dorong, pemecah biji-bijian, pemotong kertas, dan pembuka kaleng.
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Pengungkit Jenis Kedua Sumber: Azmiyawati (2008:99)
Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja pengungkit pertama, dimana posisi beban diantara titik tumpu dan kuasa. c) Pengungkit Jenis Ketiga
Pengungkit jenis ketiga adalah pengungkit dengan kuasa berada di antara titik tumpu dan beban. Contoh pengungkit jenis ketiga antara lain sekop, pinset, sapu, gagang pancing, pemukul bola, dan stapler.
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Pengungkit Jenis Ketiga Sumber: Azmiyawati (2008:100)
Gambar 2.3 menunjukkan prinsip kerja pengungkit jenis ketiga, dimana posisi kuasa terletak di antara titik tumpu dan beban.
2) Katrol
Katrol adalah roda yang berputar pada porosnya. Pada tepi roda dikaitkan tali. Katrol digunakan untuk mengangkat atau menarik benda. Ada tiga macam katrol yang biasa digunakan, yaitu katrol tetap, katrol bebas, dan katrol majemuk.
a) Katrol Tetap
Katrol tetap adalah katrol yang tidak berubah posisinya ketika digunakan untuk memindahkan benda. Katrol ditambatkan pada tempat tertentu dan posisi katrol tidak berubah. Tali atau rantai dililitkan pada lingkaran berlekuk. Pada ujung tali ditarik kuasa ke bawah. Contoh katrol tetap adalah kerekan pada sumur timba atau katrol pengangkat barang.
Gambar 2.4 Contoh penggunaan katrol tetap (a) katrol pada tiang bendera, (b) katrol pada sumur timba
Sumber: Sulistyanto (2008:117)
Gambar di atas menunjukkan katrol tetap. Gambar (a) menunjukkan katrol pada tiang bendera dan katrol (b) menunjukkan katrol pada sumur timba.
b) Katrol Bebas
Katrol bebas adalah katrol yang berubah posisinya ketika digunakan untuk memindahkan benda. Pada katrol bebas,
beban digantungkan di tengah-tengah katrol. Salah satu ujung talinya terikat, sedangkan pada ujung tali lainnya dapat ditarik ke atas. Katrol jenis ini bisa kita temukan pada alat-alat pengangkat peti kemas di pelabuhan.
Gambar 2.5 Katrol Bebas Sumber: Sulistyanto (2008:118)
Gambar di atas menunjukkan katrol bebas, dengan beban digantungkan di tengah-tengah katrol dan salah satu ujung talinya terikat.
c) Katrol Majemuk
Katrol majemuk merupakan perpaduan dari katrol tetap dan katrol bebas. Kedua katrol ini dihubungkan dengan tali. Pada katrol majemuk, beban dikaitkan pada katrol bebas. Salah satu ujung tali dikaitkan pada penampang katrol tetap. Jika ujung tali yang lainnya ditarik maka beban akan terangkat beserta bergeraknya katrol bebas ke atas.
Gambar 2.6 Katrol Majemuk Sumber: Sulistyanto (2008:118)
Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja katrol majemuk 3) Bidang Miring
Bidang miring digunakan untuk memudahkan memindahkan benda. Dengan bantuan bidang miring gaya yang dikeluarkan untuk mendorong benda menjadi lebih kecil daripada diangkat, walaupun lintasan yang ditempuh menjadi lebih panjang.
Prinsip kerja bidang miring juga dapat ditemukan pada beberapa perkakas, contohnya kampak, pisau, pahat, obeng, sekrup, paku ulir, baut, dan mata gergaji.
4) Roda Berporos
Roda berporos adalah roda berbentuk silinder yang dihubungkan dengan sebuah poros. Roda dan poros berputar bersama-sama. Contoh penggunaan roda berporos terdapat pada roda sepeda, roda gerobak, setir mobil, setir kapal, dan gerinda.
c. Konsep Cahaya
Cahaya berasal dari sumber cahaya. Semua benda yang dapat memancarkan cahaya disebut sumber cahaya. Contoh sumber cahaya adalah matahari, lampu, senter, dan bintang. Cahaya memiliki sifat merambat lurus, menembus benda bening, dapat dipantulkan, dan dapat dibiaskan (Azmiyawati 2008:110-116).
1) Cahaya merambat lurus
Jika posisi matahari berada di sebelah timur atau di sebelah barat, sering tampak seberkas cahaya matahari menerobos celah-celah dedaunan. Berkas cahaya matahari akan tampak terlihat merambat lurus. Begitu pula jika melihat permainan sinar laser, akan tampak sinar lurus.
2) Cahaya dapat menembus benda bening
Benda yang disimpan di dalam kotak kaca dapat dilihat dengan jelas. Akan tetapi, benda yang disimpan di dalam kotak kayu atau besi tidak dapat dilihat. Alasannya bahan kaca dapat dilalui cahaya, sedangkan bahan kayu atau besi tidak dapat dilalui cahaya. Ini menunjukkan bahwa cahaya dapat menembus benda bening.
3) Cahaya dapat dipantulkan
Pemantulan cahaya ada dua jenis yaitu pemantulan baur (pemantulan difus) dan pemantulan teratur. Pemantulan baur terjadi apabila cahaya mengenai permukaan yang kasar atau tidak
rata. Pada pemantulan ini, sinar pantul arahnya tidak beraturan. Sementara itu, pemantulan teratur terjadi jika cahaya mengenai permukaan yang rata, licin, dan mengilap. Permukaan yang mempunyai sifat seperti ini misalnya cermin. Pada pemantulan ini sinar pantul memiliki arah yang teratur.
Gambar 2.7 Pemantulan cahaya (a) pemantulan baur (difusi), (b) pemantulan teratur
Sumber: Azmiyawati (2008:112)
Gambar di atas menunjukkan pemantulan cahaya. Gambar (a) merupakan pemantulan baur, dan gambar (b) merupakan pemantulan teratur.
4) Cahaya dapat dibiaskan
Peristiwa pembelokan arah rambatan cahaya setelah melewati medium rambatan yang berbeda disebut pembiasan. Apabila cahaya merambat dari zat yang kurang rapat ke zat yang lebih rapat, cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal. Misalnya cahaya merambat dari udara ke air. Sebaliknya, apabila cahaya merambat dari zat yang lebih rapat ke zat yang kurang rapat,
cahaya akan dibiaskan menjauhi garis normal. Misalnya cahaya merambat dari air ke udara.
d. Konsep Cermin
Cermin merupakan salah satu benda yang memantulkan cahaya. Berdasarkan bentuk permukaannya ada cermin datar dan cermin lengkung. Cermin lengkung ada dua macam, yaitu cermin cembung dan cermin cekung.
1) Cermin datar
Cermin datar yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya datar dan tidak melengkung. Cermin datar biasa digunakan untuk bercermin.
Gambar 2.8 Cermin Datar Sumber: Azmiyawati (2008:112)
Gambar di atas menunjukkan pemantulan pada cermin datar. Bayangan pada cermin datar mempunyai sifat-sifat berikut.
a) Ukuran (besar dan tinggi) bayangan sama dengan ukuran benda.
b) Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.
c) Kenampakan bayangan berlawanan dengan benda. Misalnya tangan kirimu akan menjadi tangan kanan bayanganmu. d) Bayangan tegak seperti bendanya.
e) Bayangan bersifat semu atau maya. Artinya, bayangan dapat dilihat dalam cermin, tetapi tidak dapat ditangkap oleh layar.
2) Cermin cembung
Cermin cembung yaitu cermin yang permukaan bidang pantulnya melengkung ke arah luar. Cermin cembung biasa digunakan untuk spion pada kendaraan bermotor.
Gambar 2.9 Cermin Cembung Sumber: Azmiyawati (2008:113)
Gambar di atas menjukkan pemantulan yang terjadi pada cermin cembung. Bayangan pada cermin cembung bersifat maya,
tegak, dan lebih kecil (diperkecil) daripada benda yang sesungguhnya.
3) Cermin cekung
Cermin cekung yaitu cermin yang bidang pantulnya melengkung ke arah dalam. Cermin cekung biasanya digunakan sebagai reflektor pada lampu mobil dan lampu senter. Sifat bayangan benda yang dibentuk oleh cermin cekung sangat bergantung pada letak benda terhadap cermin.
a) Jika benda dekat dengan cermin cekung, bayangan benda bersifat tegak, lebih besar, dan semu (maya).
b) Jika benda jauh dari cermin cekung, bayangan benda bersifat nyata (sejati) dan terbalik.
Gambar 2.10 (a) Cermin cekung, (b) contoh cermin cekung yang digunakan pada reflektor lampu senter
Sumber: Azmiyawati (2008:114)
Gambar 2.10 tersebut menunjukkan cermin cekung. Gambar (a) menunjukkan pemantulan pada cermin cekung, dan gambar (b) menunjukkan penggunaan cermin cekung pada lampu senter.
e. Konsep Pemanfaatan Sifat-sifat Cahaya dalam Karya Sederhana
Sulistyanto (2008:139-141) menyatakan beberapa pemanfaatan sifat-sifat cahaya yang dapat dibuat suatu karya atau model menggunakan peralatan yang sederhana antara lain:
1) Periskop
Periskop adalah sejenis teropong yang biasanya terdapat pada kapal selam untuk mengamati keadaan di permukaan laut. Periskop dapat digunakan untuk melihat benda yang berada di atas batas pandang.
Alat dan bahan yang digunakan adalah 2 kotak pasta gigi, lem, selotip, cutter, pensil, penggaris dan 2 cermin datar ukuran 3 cm x 3 cm. Cara membuatnya adalah sebagai berikut
a) Buatlah persegi pada bagian depan atas kotak dengan ukuran 3 cm × 3 cm.
b) Lubangi bagian persegi tersebut dengan menggunakan cutter. c) Letakkan cermin pada bagian atas tersebut dengan posisi
miring dan bagian depan cermin menghadap ke bawah dan rekatkan dengan selotip.
d) Buatlah persegi pada bagian bawah belakang kotak dengan ukuran 3 cm × 3 cm.
f) Letakkan cermin pada bagian bawah tersebut dengan posisi miring dan bagian depan cermin menghadap ke atas dan rekatkan dengan selotip.
g) Potong kotak pasta gigi lainnya menjadi tiga bagian yang sama panjang dengan alas dan tutup yang terbuka.
h) Tutup kedua lubang yang ada pada bagian depan dan belakang periskop dengan potongan kotak yang telah disiapkan. Rekatkan dengan menggunakan lem atau selotip.
2) Kaca pembesar sederhana
Kaca pembesar atau lebih dikenal dengan lup merupakan alat yang digunakan untuk melihat benda-benda atau tulisan yang berukuran kecil. Alat ini biasanya digunakan oleh tukang arloji/jam untuk memperbaiki arloji/ jam tersebut.
Alat dan bahan yang diperlukan antara lain bola lampu yang tidak terpakai, air jernih, obeng, karet balon, tang, dan karet gelang. Cara membuatnya yang pertama lubangi bagian belakang bola lampu dengan menggunakan obeng dan tang. Kedua, bersihkan bagian dalamnya hingga bersih. Yang terakhir, masukkan air bening ke dalam bola lampu, tutup bagian belakangnya dengan menggunakan karet bekas balon mainan dan ikatlah karet tersebut dengan menggunakan karet gelang.
f. Konsep Batuan
Azmiyawati (2008:125-128) menyatakan bahwa berdasarkan proses terbentuknya, terdapat tiga jenis batuan yang menyusun lapisan kerak bumi. Tiga jenis batuan tersebut yaitu batuan beku (batuan magma atau vulkanik), batuan endapan (batuan sedimen), dan batuan malihan (batuan metamorf).
1) Batuan beku
Batuan beku adalah batuan yang terbentuk dari magma yang membeku. Magma merupakan benda cair yang sangat panas dan terdapat di perut bumi. Magma yang mencapai permukaan bumi disebut lava. Yang termasuk dalam batuan beku antara lain batu oksidan, batu granit, batu basal, batu andesit, dan batu apung. 2) Batuan endapan
Batuan endapan adalah batuan yang terbentuk dari endapan hasil pelapukan batuan. Batuan ini dapat pula terbentuk dari batuan yang terkikis atau dari endapan sisa-sisa binatang dan tumbuhan. Yang termasuk batu endapan adalah batu konglomerat, batu breksi, batu pasir, batu serpih, dan batu kapur.
3) Batuan malihan
Batuan malihan (metamorf) berasal dari batuan sedimen yang mengalami perubahan (metamorfosis). Batuan sedimen ini mengalami perubahan karena mendapat panas dan tekanan dari dalam bumi. Jika mendapat panas terus-menerus, batuan ini akan
berubah menjadi batuan malihan. Yang termasuk batu malihan yaitu batu genes, batu marmer, dan batu sabak.
g. Konsep Pembentukan Tanah
Tanah terbentuk akibat adanya pelapukan batuan. Ada tiga jenis pelapukan, yaitu pelapukan mekanik atau pelapukan fisika, pelapukan kimia, dan pelapukan biologi (Hermana, 2009:163-165).
1) Pelapukan fisika
Pelapukan fisika disebabkan oleh iklim atau cuaca, suhu, angin, dan air. Perbedaan suhu yang sangat besar antara siang dan malam menyebabkan batuan mudah melapuk. Udara pada siang hari sangat panas, pada malam hari sangat dingin. Kejadian semacam ini biasanya terjadi di daerah gurun pasir.
Pelapukan fisika juga dapat disebabkan oleh angin dan air. Deburan ombak laut di pantai dapat menghancurkan batuan. Proses hancurnya batuan di tepi pantai akibat hantaman ombak laut disebut abrasi. Sedangkan batuan yang melapuk karena terpaan angin dan gesekan air disebut erosi.
2) Pelapukan kimia
Pelapukan batuan juga dapat terjadi karena proses kimia. Air dapat melarutkan berbagai zat termasuk batuan. Ada batuan yang mengandung besi, sehingga batuan tersebut akan cepat berkarat
dan mudah melapuk. Unsur besi mudah bereaksi dengan oksigen dan air.
Air hujan kadang-kadang juga mengandung zat asam. Air hujan yang bercampur dengan gas-gas sisa buangan industri atau pabrik dapat mengakibatkan hujam asam. Hujan asam ini mengakibatkan kerusakan pada batuan.
3) Pelapukan biologi
Pelapukan biologi dapat terjadi karena adanya aktivitas tumbuhan-tumbuhan, hewan, dan manusia. Biasanya lumut kerak menempel pada batu-batuan yang basah dan lembab. Lumut kerak ini akan mengeluarkan zat asam yang sedikit demi sedikit dapat menghancurkan batuan yang ditempelinya. Akibatnya permukaan batuan menjadi hancur, kemudian melapuk seperti tanah.
Akar dari suatu tumbuh-tumbuhan, dapat pula menghancurkan batuan yang kemudian menjadi tanah. Jadi, tanah adalah hasil campuran pelapukan batuan, pembusukan sisa-sisa makhluk hidup, udara, dan air.
h. Konsep Struktur Permukaan Bumi
Menurut para ahli geologi, struktur bumi kita dari luar sampai dalam adalah atmosfer, kerak bumi (lithosfer), selubung (mantel) bumi, inti bumi luar, dan inti bumi dalam (Hermana, 2009:158-159).
1) Atmosfer
Permukaan bumi diselimuti oleh lapisan atmosfer. Atmosfer sebagai pelindung dari pancaran sinar dan panas matahari. Atmosfer terdiri dari beberapa lapisan, yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer.
2) Lithosfer
Lithosfer disebut juga kulit bumi atau kerak bumi. Lithosfer ini kira-kira memiliki ketebalan 8-40 km. Pada ketebalan 16 km terdiri dari batuan. Pada bagian atas kerak bumi, batuan mengalami pelapukan dan membentuk tanah.
3) Lapisan selubung (mantel) bumi
Mantel bumi memiliki ketebalan sekitar 2.900 km. Mantel ini terdiri dari bahan batuan yang padat. Lapisan ini mengandung bahan mineral dan silikat.
4) Lapisan inti bumi luar
Lapisan ini memanjang setebal 2.250 km. Di inti bumi luar, terdapat lava pijar yang super panas. Jadi lapisan ini berupa zat cair, suhunya kurang lebih 2.2000C. Lava ini diyakini terdiri dari unsur besi dan nikel.
5) Lapisan inti bumi dalam
Inti bumi bagian dalam memiliki ketebalan sampai pusat bumi setebal 1300 km. Diyakini inti bumi dalam ini berupa bola
pejal yang terbuat dari bahan yang sangat padat tersusun dari unsur besi dan nikel.