TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Better Teaching and Learning (BTL)
2.5.2 Tekanan pada Zat Cair Tekanan hidrostatik
Pada Gambar 2.2, sebuah tabung berisi zat cair setinggi h yang massa jenisnya ρ dan luas penampang tabung A maka seluruh zat cair tersebut akan menekan bidang alas tabung. Dasar tabung mendapat gaya yang besarnya sama dengan berat zat cair di atas dasar tabung.
w = mg = ρVg = ρg(Ah) = F dengan: m = ρV dan V = Ah
Tekanan oleh zat cair disebut tekanan hidrostatis (Ph)
� =�
= ( ) =
dengan:
Ph = tekanan hidrostatis (N/m2) ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
P
Gambar 2.2 Tekanan Hidrostatis Pada Kedalaman h.
h Po
w
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = kedalaman zat cair pada titik pengamatan dari permukaan (m)
Tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam zat cair ditentukan oleh kedalaman zat cair yang diukur dari permukaan dan tidak bergantung pada luas serta bentuk penampang. Jika Po adalah tekanan dibagian atas dan P adalah tekanan di dasar, maka selisih gaya ke atas yang disebabkan oleh perbedaan tekanan ini adalah PA - PoA. Dengan membuat selisih gaya ke atas ini sama dengan berat zat cair, maka diperoleh tekanan mutlak pada kedalaman h yaitu
PA - PoA = ρgAh
P = Po+ ρgh dengan: P = tekanan mutlak (N/m2) Po = tekanan udara luar (N/m2)
Bejana berhubungan
Bejana berhubungan adalah dua bejana atau lebih yang bagian atasnya terbuka dan bagian bawahnya saling berhubungan. Pada Gambar 2.3, jika ke dalam bejana berhubungan dimasukkan zat cair sejenis maka dalam keadaan setimbang tinggi permukaan zat cair terletak pada satu bidang datar.
Jika dalam bejana berhubungan terdapat dua cairan yang berbeda maka dalam keadaan setimbang tinggi permukaan kedua cairan menjadi tidak sama (Gambar 2.4).
Gambar 2.4 Pipa U yang Diisi dengan Dua Cairan yang Berbeda
Pada Gambar 2.4 terlihat bahwa tinggi permukaan cairan 1 dan 2 tidak sama. Titik P adalah titik khayal yang terletak pada perbatasan cairan 1 dan 2 sedangkan titik Q adalah titik khayal pada cairan 2 di ujung bejana yang lain. Tekanan di titik P dan Q adalah sama. Dengan demikian, dapat dituliskan sebagai berikut:
PP = PQ
ρ1x g x h1 = ρ2 x g x h2
ρ1x h1 = ρ2 x h2
dengan:
ρ1 = massa jenis cairan 1 (kg/m3)
h1 = ketinggian permukaan cairan 1 (m) ρ2 = massa jenis cairan 2 (kg/m3)
h2 = ketinggian permukaan cairan 2 (m)
P Q
h1
Hukum Pascal
Hukum Pascal menyatakan bahwa jika permukaan zat cair yang berada dalam ruang tertutup diberikan tekanan maka tekanan itu akan diteruskan ke segala arah dengan besar yang sama. Banyak peralatan yang dibuat berdasarkan hukum Pascal, salah satu diantaranya yaitu pengangkat hidrolik. Secara skematik, pengangkat hidrolik ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Skema Alat Berdasarkan Prinsip Hukum Pascal
Pada Gambar 2.5, karena kedua piston berada pada ketinggian yang sama maka keduanya memiliki tekanan yang sama. Jika tekanan diberikan pada penampang A1, maka tekanan pada A2 juga mengalami perubahan yang besarnya sama. Secara matematis, dapat dituliskan sebagai berikut:
�1 1
= �2 2
dengan:
F1 = gaya pada piston 1 (N)
A1 = luas penampang pada piston 1 (m2)
F2 = gaya pada piston 2 (N)
A2 = luas penampang pada piston 2 (m2)
F1
F2 A1
Hukum Archimedes
Jika sebuah benda dicelupkan ke dalam zat cair sebagian atau seluruhnya, maka benda akan mendapat gaya ke atas sebesar berat zat cair yang dipindahkan oleh benda tersebut (Gambar 2.6). Hal ini merupakan bunyi hukum Archimedes.
(Karim et al., 2008: 228) Gambar 2.6 Percobaan Hukum Archimedes
Secara matematis hukum Archimedes dapat dituliskan
FA = mcg dengan mc = ρcVc FA = ρcgVc
dengan:
FA = gaya Archimedes/gaya apung (N) ρc = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
Vc = volume benda yang tercelup (m3)
Adanya gaya Archimedes menyebabkan berat benda dalam zat cair akan berkurang. Sebuah benda ketika ditimbang di udara beratnya wu tetapi ketika ditimbang di dalam zat cair beratnya berkurang menjadi wc, berkurangnya berat
benda karena adanya gaya Archimedes (FA). Secara matematis besar gaya Archimedes yang dialami benda dapat dituliskan:
FA = wu–wc
Apabila suatu benda dimasukkan ke dalam zat cair maka ada tiga kemungkinan keadaan yaitu mengapung, melayang dan tenggelam.
Mengapung
Sebuah benda dikatakan mengapung di dalam zat cair, apabila ada bagian benda yang muncul di atas permukaan zat cair (Gambar 2.7). Benda akan mengapung di dalam zat cair apabila massa jenis benda lebih kecil daripada massa jenis zat cair (ρb < ρa).
dengan:
ρa = massa jenis zat cair ρb = massa jenis benda
Melayang
Sebuah benda dikatakan melayang di dalam zat cair apabila tidak ada bagian benda yang muncul di atas permukaan zat cair dan tidak menempel di
dasar zat cair (Gambar 2.8). Benda akan melayang di dalam zat cair apabila massa jenis benda sama besar dengan massa jenis zat cair (ρb = ρa).
Tenggelam
Sebuah benda dikatakan tenggelam di dalam zat cair, apabila benda tersebut berada pada dasar zat cair (Gambar 2.9). Benda akan tenggelam di dalam zat cair apabila massa jenis benda lebih besar daripada massa jenis zat cair (ρb >
ρa).
2.6 Kerangka Berpikir
Dalam kehidupan sehari-hari siswa sering dihadapkan oleh berbagai permasalahan. Oleh karena itu, siswa perlu dibiasakan untuk menyelesaikan masalah. Dalam pembelajaran IPA, masalah yang dihadapi di kelas adalah masih
Gambar 2.8 Benda Melayang di dalam Zat Cair
rendahnya keterlibatan siswa dalam kegiatan belajar mengajar. Hal ini dikarenakan kegiatan pembelajaran yang dilakukan guru masih bersifat konvensional dan cenderung teacher centered sehingga mengakibatkan rata-rata hasil belajar siswa masih rendah. Salah satu upaya untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah diterapkannya model BTL dengan pendekatan keterampilan proses. Model BTL dalam penelitian ini, menggabungkan pola pembelajaran kontekstual dan kooperatif untuk mewujudkan pembelajaran yang aktif, menyenangkan dan bermakna. Pada kegiatan pembelajarannya, siswa terlibat secara langsung untuk menemukan sendiri konsep berdasarkan kenyataan atau fakta dari percobaan yang dilakukan. Melalui proses penemuan konsep sendiri, siswa akan termotivasi dan berminat pada pembelajaran yang disampaikan sehingga dapat memacu aktivitas belajar siswa meningkat. Keikutsertaan siswa dalam proses pembelajaran dapat meningkatkan aktivitas belajar siswa sehingga diharapkan dapat meningkatkan pula hasil belajar yang optimal. Guna memperjelas kerangka berpikir maka dibuat bagan yang ditunjukkan oleh Gambar 2.10.
2.7 Hipotesis
Hipotesis dalam penelitian ini yaitu:
Penerapan model BTL berketerampilan proses dapat meningkatkan aktivitas dan hasil belajar siswa.
Gambar 2.10 Bagan Kerangka Berpikir Diterapkan model BTL
berketerampilan proses Kooperatif Kontekstual
Aktivitas dan hasil belajar meningkat
Observasi Permasalahan yang dihadapi kelas:
1. Keterlibatan siswa dalam KBM cenderung rendah 2. KBM masih bersifat teacher centered
3. Rata-rata hasil belajar masih rendah Pembelajaran IPA
28