PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI TENTANG KONSEP GERAK DAN GAYA PADA SISWA KELAS XI IPA SMAK FRATERAN MAUMERE
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Agnes Plewan Bine Jawan
121424045
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI TENTANG KONSEP GERAK DAN GAYA PADA SISWA KELAS XI IPA SMAK FRATERAN MAUMERE
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Agnes Plewan Bine Jawan
121424045
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
‘’Sebab Aku ini mengetahui rancangan – rancangan apa yang
ada pada Ku mengenaikamu, demikianlah firman Tuhan, yaitu rancangan damai sejahtera bukan rancangan kecelakaan, untuk memberikanmu hari depan yang penuh harapan ”
Yeremia 29 : 11
Karya Ilmiah Ini saya persembahakan kepada :
TUHAN YESUS DAN BUNDA MARIA
Untuk segala kekuatan, pertolongan, bantuan, yang selalu Engkau berikan
Bapa Laurensius dan Mama Adelina
Untuk segala dukungan doa, motivasi dan kasih sayang yang diberikan
“
Bapamu mengetahui apa yang kamu perlukan sebelum kamu minta
ABSTRAK
Agnes Plewan Bine Jawan. 2017. PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI TENTANG GERAK DAN GAYA PADA SISWA KELAS XI IPA SMAK FRATERAN MAUMERE. Skripsi, Program Studi Pendidikan Fisika, Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Kata Kunci : Gerak, Gaya, Pemahaman Konsep, Miskonsepsi.
Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif kuantitatif dan deskriptif kualitatif yang bertujuan untuk mengetahui: (1) tingkat pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere, (2) terjadinya miskosepsi pada pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere, (3) penyebab miskonsepsi pada pemahaman konsep gerak dan gaya oleh siswa kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere.
Penelitian ini dilakukan di SMAK Frateran Maumere pada tanggal 2 Agustus sampai dengan 11 Agustus 2016,dengan mengambil sampel seluruh siswa kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere. Subjek penelitian berjumlah 94 siswa. Instrumen yang digunakan adalah tes tertulis dan tes wawancara. Data tes tertulis dianalisis mengunakan CRI, bertujuan untuk mengetahui tingkat pemahaman dan miskonsepsi siswa pada materi gerak dan gaya. Tes wawancara dianalisis menggunakan coding bertujuan untuk mendukung hasil tes tertulis.
Hasil penelitian menunjukan bahwa (1) tingkat pemahaman siswa XI IPA SMAK Frateran Maumere tentang gerak dan gaya sangatlah rendah, siswa belum bisa menjelaskan materi gerak dan gaya dengan baik; (2) tingkat miskonsepsi siswa tentang materi gerak dan gaya tinggi, miskonsepsi banyak terjadi pada topik gerak jatuh bebas, gerak vertikal keatas dan gaya gesek pada benda diam; (3) penyebab dari miskonsepsi tersebut adalah siswa menghubungkan satu besaran dengan besaran lainya, siswa memandang benda sebagai benda hidup, siswa membuat pengertian yang salah, siswa belum memahami besaran yang bekerja pada suatu benda, siswa berintuisi yang salah, dan yang terakhir siswa mengambil kesimpulan yang tidak lengkap atau salah.
ABSTRACT
Agnes Plewan Bine Jawan. 2017. THE UNDERSTANDING AND THE MISCONCEPTION OF THE CONCEPT OF MOTION AND FORCE IN CLASS XI SCIENCE SMAK FRATERAN MAUMERE. Thesis, Physics Education Study Program, Department of Mathematics and Science Education, Faculty of Teacher Training and Education, Sanata Dharma University, Yogyakarta.
This research is a quantitative descriptive research and qualitative descriptive research which aims to understand: (1) the level of understanding of students in class XI Science SMAK Frateran Maumere, (2) the occurrence of misconception on student's understanding in class XI Science SMAK Frateran Maumere, and (3) the cause of misconception in understanding the concept of motion and force in class XI Science SMAK Frateran Maumere.
This research was conducted on 2 until 11 August 2016 in SMAK Frateran Maumere, by taking the sample in class XI consisted of 94 students. The data were obtained through the written test and the interview. The data of the written test were analyzed using CRI which aims to know the level of the understanding and the misconception of students in the field of motion and force and the interview was analyzed using coding which aims to support the result of the written test.
The results show that (1) the level of student's understanding in class XI SMAK Frateran Maumere on motion and force is very low, the students cannot explain the matter of motion and force well; (2) the level of student's misconceptions is mostly happened on the topic of motion of free fall, the motion of upwards vertical and the frictional force on the stationary objects, and (3) the causes of the misconceptions are the students connect the dimension with the other dimensions, the students look at the objects as the living things, the students create a false understanding, the students do not understand the dimension acting on an object, the students have the wrong intuition, and the students draw the incorrect or the incomplete conclusions.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan
rahmatNya, sehingga peneliti dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi
yang berjudul “Pemahaman dan Miskonsepsi Konsep Gerak Gaya pada Siswa Kelas
XI IPA SMAK Frateran Maumere. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana pendidikan dari Program Studi Fisika, Universitas Sanata
Dhrama. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini bukan merupakaan akhir dari
belajar, karena belajar adalah proses yang akan terjadi terus menerus.
Dalam penyusunan, pelaksanaan, serta penyelesaian skripsi ini, tak lepas dari
dukungan dan uluran tanggan berbagi pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini
penulis ingin mengungkapkan rasa terimakasih dan penghargaan kepada :
1. Prof. Dr. Paul Suparno, SJ. M.S.T selaku dosen pembimbing skripsi yang
selalu memberikan masukan untuk perbaikan penulisan menjadi lebih baik,
serta motivasi-motivasi agar peneliti tetap semangat.
2. Drs. Severinus Domi, M.Si, selaku dosen pembimbing akademik dan dosen
yang menvalidasi instrument penelitian yang digunakan oleh peneliti.
3. Seluruh dosen di program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta yang telah membimbing dan memberikan ilmu selama
perkuliahan.
4. Kedua orang tua penulis, Ayah Laurensius Narantake Jawan dan Ibu Adelina
Liu yang telah menjadi orang tua terhebat, Almarhum Bapak Kristoforus
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING... ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... vi
ABSTRAK... vii
ABSTRACT... viii
KATA PENGANTAR... ix
DAFTAR ISI... xi
DAFTAR TABEL... xiv
DAFTAR GRAFIK... xvi
DAFTAR GAMBAR………... xvii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang... 1
B. Rumusan Masalah ... 5
C. Tujuan Penelitian ... 5
D. Manfaat Penelitian... 6
BAB II. LANDASAN TEORI... 7
A. Konsep... 7
B. Pemahaman Konsep ... 8
C. Miskonsepsi ... 9
D. Penyebab Miskonsepsi... 13
E. Mendeteksi dan Mengatasi Miskonsepsi ... 21
F. Miskonsepsi pada Bidang Mekanika... 22
G. Konsep Gerak dan Gaya... 25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 52
A. Jenis Penelitian... 52
B. Waktu dan Tempat ... 52
C. Partisipan ……….. 53
D. Metode dan Instrumen Pengumpulan Data ... 53
E. Desain Penelitian……… 59
G. Metode Analisis Data... 62
BAB IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN... 69
A. Deskripsi Sekolah... 69
B. Data………... 73
C. Analisa Data ... 82
D. Pembahasan………... 116
E. KeterbatasanPenelitian………... 122
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 123
A. Kesimpulan………... 123
B. Saran... 124
DAFTAR PUSTAKA………... 125
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Penelitian Tentang Miskonsepsi pada
Bidang Mekanika pada Level SMA. ……….. 23
Tabel 3.1 Kisi – Kisi Soal Tes Tertulis………... 54
Tabel 3.2 Kisi –Kisi Wawancara ………... 56
Tabel 3.3 Keyakinan jawaban siswa berdasarkan CRI………... 60
Tabel 3.4 Kriteria Pengelompokan Siswa Berdasarkan CRI ………. 62
Tabel 3.5 Kriteria Penilaian Soal………. 63
Tabel 3.6 Contoh kombinasi antara setiap pertanyaan yang diberikan dengan CRI……… 63
Tabel 3.7 Format Analisis Data Tes Tertulis untuk Seluruh Siswa………. 64
Tabel 4.1 Jumlah Siswa Tiap Kelas………. 73
Tabel 4.2 Presentase Miskonsepsi Siswa berdasarkan nomor soal……….. 74
Tabel 4.3 Presentase pemahaman siswa berdasarkan nomor soal………… 78
Tabel 4.4 Presentase Pemahaman Sampel untuk Setiap Soal………. 84
Tabel 4.5 Presentase Miskonsepsi Sampel untuk Setiap Soal………. 86
Tabel 4.6 Presentase Pemahaman Berdasarkan Sub Topik……….. 89
Tabel 4.8 Bentuk Pemahaman Siswa Berdasarkan Sub Topik………….... 93
Tabel 4.9 Bentuk Miskonsepsi Siswa Berdasarkan Sub Topik……… 96
Tabel 4.10 Presentase Tingkat Pemahaman Siswa
Secara Keseluruhan…...………... 100
Tabel 4.11 Presentase Tingkat MiskonsepsiSiswa
Secara Keseluruhan………...………. ... 104
Tabel 4.12 Tingkat Pemahaman Tiap Kelas………….……… 110
DAFTAR GRAFIK
Grafik GLB 2.1 Hubunganantara s terhadap t……….... 29
Grafik GLB 2.2 Hubunganantara v terhadap t, dengan v konstan………... 29
Grafik GLBB 2.3 Hubungan s terhadap t………. 31
Grafik GLBB 2.4 Hubungan v terhadap t………. 31
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Perpindahan Benda………... 27
Gambar 2.2 Gerak Melingkar………. 36
Gambar 2.3 Hubungan roda sepusat……….. 40
Gambar 2.4 Hubungan Roda Bersinggungan Langsung……… 41
Gambar 2.5 Hubungan Roda Bersinggungan dengan tali………. ... 46
Gambar 2.6 Benda diatas Bidang Miring………. 49
Gambar 2.7 F< fs sehingga benda diam………... 50
Gambar 2.8 F=fs sehingga benda masih diam……….. 50
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Surat Permohonan Izin Penelitian ………128
Lampiran 2. Surat Keterangan Telah Melaksanakan Penelitian………129
Lampiran 3. Surat Keterangan Validasi Instrumen Soal Tes……… 130
Lampiran 4. Daftar Hadir Tes Tertulis………. 139
Lampiran 5. Daftar Hadir Wawancara………..141
Lampiran 6. Soal Tes Tertulis……….……...147
Lampiran 7. Lembaran Jawaban Partisipan……….162
Lampiran 8. Kunci Jawaban Tes Tertulis……… 172 Lampiran 9. Sampel Tes Tertulis……….... 174 Lampiran 10. Tabel Data CRI………... 183
Lampiran 11. Tabel Alasan Siswa……….. 225 Lampiran 12. Soal Wawancara………... 243
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam setiap kegiatan manusia di dunia ini berkaitan langsung dengan
konsep fisika, misalnya memanaskan air yang merupakan peristiwa perpindahan
kalor.Ilmu fisika merupakan ilmu yang sebenarnya kita sudah dapatkan dari
peristiwa-peristiwa fisika disekitar kita.Peristiwa-peristiwa fisika ini kemudian
dipelajari kembali dalam pelajaran fisika di sekolah.Menurut Van Den Berg
(1991) siswa tidak memasuki pelajaran fisika dengan kepala kosong yang dapat
diisi dengan pengetahuan fisika.Tetapi sebaliknya kepala siswa sudah memiliki
pengalaman dan pengetahuan yang berhubungan dengan pelajaran yang
diajarkan.
Pengalaman-pengalaman tersebut membentuk intuisi dan “teori siswa”
mengenai peristiwa-peristiwa fisika dalam lingkungan sehari-hari manusia. Intuisi
dan “teori” yang dibuat belum tentu benar atau sesuai dengan konsep fisika yang
sudah ditemukan oleh ahli sebelumnya.Beberapa penelitian dalam lingkup
pendidikan fisika tentang miskonsepsi ditemukan banyak siswa secara tidak
Miskonsepsi didefinisikan sebagai kesalahpahaman tentang sebuah konsep
atau pemahaman konsep yang tidak sesuai yang mungkin terjadi selama proses
belajar mengajar. Van Den Berg (1991) menjelaskan bahwa miskonsepsi adalah
pola berfikir yang konsisten pada suatu situasi atau masalah yang berbeda-beda
tetapi pola berpikir itu salah, atau dengan kata lain konsepsi siswa bertentangan
dengan konsep fisikawan, biasanya menyangkut hubungan antar konsep,
sedangkan menurut psikologi kognitif timbulnya miskonsepsi disebabkan adanya
asimilasi dan akomodasi pada otak manusia dalam menanggapi dan memahami
informasi yang baru diterimanya.
Menurut piaget dalam Robert E. Slavin (2008), pengertian asimilasi adalah
proses memahami suatu objek atau peristiwa baru dari skema yang ada,
sedangkan akomodasi adalah proses mengubah skema yang ada agar sesuai
dengan situasi baru. Proses perubahan perkembangan dari asimilasi ke akomodasi
ini, yang dapat menyebabkan miskonsepsi pada suatu konsep. Miskonsepsi
disebabkan oleh berbagai hal misalnya; siswa, guru, sumber belajar, pengalaman
kehidupan dan sebagainya.
Dalam pembelajaran miskonsepsi terjadi apabila guru tidak memperhatikan
miskonsepsi yang sudah terjadi sebelum pelajaran dimulai, atupun tidak mampu
menenanamkan konsep yang benar dalam kegiatan pembelajaran tersebut, maka
miskonsepsi tersebut akan berlanjut dan digunakan oleh siswa sampai ke sekolah
satu sama lain sehingga, jika terjadi miskonsepsi pada konsep sebelumnya
kemungkinan mempengaruhi pembelajaran konsep selanjutnya yang berhubungan
dengan konsep tersebut.
Miskonsepsi banyak terjadi dalam pembelajaran fisika. Dalam artikel
Research on Alternative Conceptions in Science (Wandersee, Minzes, dan Novak 1994 dalam Suparno 2005 ), menjelaskan bahwa konsep alternative terjadi dalam
semua bidang fisika. Dari 700 studi mengenai konsep alternatif bidang fisika, dan
300 yang meneliti tentang miskonsepsi dalam mekanika; 159 tentang listrik; 70
tentang panas; optika dan sifat-sifat materi; 35 tentang bumi dan antariksa; serta
10 studi mengenai fisika modern. Dalam artikel ini dapat dilihat bahwa bidang
mekanika berada pada tingkat yang pertama yang banyak mengalami
miskonsepsi.
Penelitian yang dilakukan oleh Martina yang berjudul “ Pemahaman dan Miskonsepsi Konsep Gaya pada Siswa di Empat Sekolah Menengah Atas Swasta di Daerah Istimewa Yogyakarta,” menunjukan bahwa masih banyak terjadi miskonsepsi pada konsep gaya. Dalam penelitian ini miskonsepsi terjadi pada
konsep kinematika, Hukum I Newton, Hukum II Newton, Hukum III Newton,
Prinsip Superposisi, dan macam-macam gaya. Dalam Tesis Cicilia Saw (1990
dalam Van den Berg 1990) yang meneliti miskonsepsi siswa mengenai gaya pada
miskonsepsi gaya pada benda diam, menentukan gaya normal dalam suatu sistem,
Hukum Newton I, Hukum Newton III.
Miskonsepsi juga terjadi dalam materi gerak, misalnya dua benda yang
mempunyai massa yang berbeda dijatuhkan dalam waktu dengan ketinggian yang
sama. Banyak sekali siswa yang menjawab bahwa benda yang mempunyai massa
yang lebih berat akan menyentuh lantai terlebih dahulu sedangkan dalam konsep
fisika massa tidak berpengaruh pada benda yang mengalami peristiwa gerak jatuh
bebas, dan masih banyak sekali miskonsepsi yang terjadi dalam materi gerak.
Beberapa hasil penelitian diatas menginspirasi peneliti untuk melakukan
penelitian tentang miskonsepsi yang berhubungan dengan konsep Gerak dan
Gaya. Penelitian ini akan dilakukan di sekolah yaitu pada SMAK Frateran
Maumere. Penelitian dilakukan di tempat ini, karena peneliti merupakan tamatan
atau alumni dari SMA tersebut.Selain mudah untuk berinteraksi, peneliti pun
pernah mengalami miskonsepsi saat berada di SMAK Frateran Maumere dan baru
mengetahuinya ketika duduk dibangku kuliah.Pada SMAK Frateran Maumere ini
pun belum dilakukan penelitian yang berhubungan dengan miskonsepsi dan
peneliti mengambil sekolah ini sebagai sampel untuk penelitiannya. Penelitian ini
dilakukan pada kelas XI IPA, karena kelas ini sudah mendapatkan materi gerak
dan gaya saat berada di kelas X, sehingga mempermudah peneliti untuk
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, maka pembatasan dan rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah :
1. Bagaimana tingkat pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK Frateran
Maumere tentang konsep gerak dan gaya?
2. Apakah terjadi miskonsepsi pada pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK
Frateran Maumere tentang konsep gerak dan gaya?
3. Apa penyebab terjadi miskonsepsi pada pemahaman siswa kelas XI IPA
SMAK Frateran Maumere tentang konsep gerak dan gaya?
C. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan rumusan masalah diatas, maka tujuan penelitian ini adalah
untuk mengetahui:
1. Tingkat pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere
tentang konsep gerak dan gaya.
2. Terjadinya miskonsepsi pada pemahaman siswa kelas XI IPA SMAK
Frateran Maumere tentang konsep gerak dan gaya.
3. Penyebab miskonsepsi pada pemahaman konsep mekanika oleh siswa XI
D. Manfaat Penelitian
1. Bagi guru:
Mengetahui hasil belajar siswa tentang konsep gerak dan gaya.
Mengatasi terjadinya miskonsepsi dalam pembelajaran fisika
khususnya konsep gerak dan gaya.
2. Bagi siswa :
Mengetahui seberapa jauh pemahamannya terhadap konsep gerak dan
gaya
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Konsep
Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali konsep yang terbentuk dalam
otak. Ketika berpikir bahwa meja berbentuk bulat dan bukan benda hidup, maka
konsep tersebut akan tetap melekat di kepala, sampai melihat meja yang lain yang
mungkin berbentuk panjang, persegi dan lain sebagainya. Konsep yang akan
melekat di kepala tentang meja adalah meja berbentuk bulat, persegi, panjang,
dan bukan benda hidup. Contoh lainnya adalah manusia.Manusia merupakan
mahkluk hidup yang mempunyai ciri-ciri seperti bisa bernapas. Kemudian dengan
melihat perbedaan ciri-ciri antara manusia dan meja, otak akan dapat
membedakan konsep meja dan konsep manusia.
Menurut Van de Breg (1991), konsep merupakan benda-benda,
kejadian-kejadian, situasi-situasi, atau ciri-ciri yang memiliki ciri-ciri khas data yang
terwakili dalam setiap budaya oleh suatu tanda atau simbol. Konsep juga
merupakan abstraksi dari ciri-ciri suatu yang mempermudah komunikasi antara
manusia dan yang memungkinkan manusia berpikir.Tafsiran setiap orang
terhadap konsep berbeda-beda sehingga kadang-kadang penafsiran yang salah
B. Pemahaman Konsep
Ilmu pengetahuan yang dipelajari tidak terlepas dari konsep.Ilmu
pengetahuan terdiri dari banyak konsep yang terus dikembangkan untuk
kepentingan manusia.Ketika belajar tentang ilmu pengetahuan, secara tidak
langsung yang dipelajari adalah sebuah konsep.Konsep tersebut kemudian
berkembang sejalan dengan tingkat pendidikan.Setiap konsep berhubungan
dengan konsep lainnya, misalnya konsep percepatan yang konstan terdapat dalam
konsep gerak lurus berubah beraturan.Dalam mempelajari hubungan antara dua
konsep biasanya terjadi salah tafsiran. Menurut Van de Breg (1991), seringkali
para pelajar hanya menghafalkan definisi konsep tanpa memperhatikan hubungan
antara konsep dengan konsep-konsep lainnya. Dengan demikian konsep baru
tidak masuk jaringan konsep yang telah ada dalam kepala siswa, tetapi konsep
tersebut berdiri sendiri tanpa hubungan Mikonsepsi (Paul, 2005) adalah suatu
konsep yang tidak sesuai dengan konsep yang diakui oleh para ahli.Beberapa
peneliti lebih suka mengunakan istilah konsep alternatif, karena dengan istilah itu
menunjukan keaktifan dan peran siswa mengontruksikan pengetahuan
mereka.Selain itu, konsep yang dianggap salah tersebut dalam banyak hal dapat
membantu dalam memecahkan persoalan hidup mereka.Miskonsepsi atau salah
konsep menunjuk pada suatu konsep yang tidak sesuai dengan pengertian ilmiah
atau pengertian yang diterima para pakar dalam bidang itu, misalnya siswa
bergerak. Kemudian konsep ini diasumsikan tidak ada gaya yang bekerja pada
mobil tersebut. Konsep ini merupakan konsep yang salah meskipun mobil tidak
bergerak, tetapi pada mobil bekerja gaya dorong yang terjadi akibat dorongan
orang tersebut.
Dengan konsep lainnya, maka konsep tersebut tidak bisa digunakan dan
tidak ada artinya sehingga miskonsepsipun terjadi ketika konsep tersebut tetap
dipertahankan.
C. Miskonsepsi
Miskonsepsi terdapat dalam semua bidang sains, seperti fisika, kimia,
biologi dan bumi antariksa.Dalam bidang fisika, semua sub bidang juga
mengalami miskonsepsi seperti mekanika, termodinamika, bunyi dan gelombang,
optika, listrik dan magnet, dan fisika modern.Miskonsepsi ada yang mudah
dibetulkan, tetapi ada yang sangat sulit, terlebih bila konsep itu memang berguna
dalam kehidupan yang nyata.Miskonsepsi terjadi di semua jejang pendidikan, dari
sekolah dasar sampai dengan perguruan tinggi, bahkan juga terjadi pada guru atau
dosen.
Bentuk miskonsepsi dapat berupa konsep awal, kesalahan, hubungan yang
tidak benar antara konsep-konsep, gagasan intuitif atau pandangan naif. Novak
(1984), mendefenisikan miskonsepsi sebagai suatu interpretasi konsep-konsep
miskonsepsi sebagai suatu gagasan yang tidak sesuai dengan pengertian ilmiah
yang sekarang diterima. Feldsine (1987), menemukan miskonsepsi sebagai suatu
kesalahan dan hubungan tidak benar antara konsep-konsep. Hanya Fowler (1987),
menjelaskan dengan rinci arti miskonsepsi sebagai pengertian yang tidak akurat
akan konsep, pengunaan konsep-konsep yang berbeda, dan hubungan hirarkis
konsep-konsep yang tidak benar. Pengertian-pengertian miskonsep dari ahli-ahli
tersebut dikutip dari Paul Suparno (2005).
Miskonsepsi sendiri terbentuk karena adanya konsep yang salah dipahami,
atau salah diartikan.Van Den Berg (1991) menjelaskan perkembangan konsep
menurut psikologi kognitif, para ahli menyatakan bahwa manusia tidak lahir
dengan kepala kosong seperti tape kaset yang dapat diisi, tetapi bahwa waktu lahir pun bayi sudah punya isi otak yang memungkinkan untuk belajar dari
lingkungan. Bayi tidak belajar secara pasif dengan menyerap stimulus (informasi)
apa saja dari lingkungannya, tetapi otaknya sudah selektif dengan memilih
informasi apa yang masuk dan dengan mencari hubungan antara unsur-unsur yang
berlainan. Rupanya ada struktur otak yang sejak semula sudah mengatur lalu
lintas informasi didalamnya dan lalu lintas informasi dengan dunia luar.Struktur
itupun tidak tetap, tetapi berkembang dengan pengalaman dan umur.Sekitar 70
tahun Piaget sudah mulai menerangkan konsep kognitif tersebut dengan istilah
sampai cocok dengan struktur otak sendiri, misalnya seorang anak kecil sudah
mengenal konsep kucing sebagai sesuatu yang bergerak dengan 4 kaki dan ekor.
Jika anak tersebut melihat seekor kucing, tidak usah setiap kucing diberi nama
sendiri. Ciri-ciri umum kucing diperhatikan sedangkan cirri-ciri khas setiap
individu kucing diabaikan.Pengamatan disesuaikan dengan struktur konsep
kucing dalam otak. Dengan proses asimalasi lalu lintas informasi dalam otak bisa
lebih efesien. Tetapi asimilasi dapat menyebabkan kekeliruan, misalnya kalau
anak kecil tadi melihat seekor anjing dan berkata kepada ibunya “itu kucing.”
Hasil pengamatan jadi diubah dan disesuaikan dengan konsep yang sudah ada.
Akomodasi (accommodation) adalah bahwa struktur otak sendiri menyesuaikan dengan hasil pengamatan, misalnya pada suatu saat anak kecil
akan membedakan antara kucing dan anjing. Struktur otak berubah sampai ada
dua konsep, jika kucing dan anjing dibedakan berdasarkan cirinya.Sebelum
terjadi perubahan konsep anak tersebut mungkin melihat perbedaan kucing dan
anjing dengan matanya sendiri, tetapi tidak menyadari bahwa pengamatan tentang
perbedaan tersebut tidak masuk ke otak.
Sejak lahir manusia sudah berpengalaman dengan peristiwa fisika.Anak
kecil melihat gerak ataupun membuat gerakan dengan melemparkan
permainannya.Anak mengamati air yg mengalir, hujan yang jatuh.Anak
merasakan berat benda, anak menjajaki lingkungannya secara aktif termasuk
asimilasi dan akomodasi, dengan isi otak semula dan perkembangannya sejak
lahir dalam otak manusia “prakonsepsi” (preconception) atau sejenis “teori anak” mengenai peristiwa-peristiwa fisika.
Banyak peneliti menemukan bahwa siswa telah mempunyai miskonsepsi
atau konsep alternatif sebelum mereka memperoleh pelajaran formal. Menurut
Clement (1987), dalam Suparno (2005), jenis miskonsepsi yang terjadi adalah,
bukan pengertian yang sama selama proses belajar mengajar, tetapi suatu konsep
awal (prakonsepsi) yang dibawa siswa ke kelas formal. Dari sini tampak pengalaman siswa dengan konsep-konsep itu sebelum pembelajaran formal
dikelas, sangat mewarnai miskonsepsi yang dipunyai.Hal ini juga berarti, siswa
sebenarnya sejak awal, bahkan sejak kecil, sudah mengkontruksi konsep-konsep
lewat pengalaman hidup mereka.Semenjak kecil, siswa sudah belajar untuk
mengetahui sesuatu, bukan hanya sejak sekolah formal.
Menurut banyak peneliti (Suparno, 2005), miskonsepsi ternyata terdapat
dalam semua bidang sains, seperti fisika (Comins, 1987; Gilbert dkk., 1982;
Mohapatra, 1998), biologi (Marek dkk., 1994), kimia (Pendley dan Brets, 1994),
dan astronomi (Comins, 1993 dalam Wandersee, Mintzes, dan Novak, 1994).
Miskonsepsi dalam fisika pun meliputi banyak subbidang seperti mekanika,
termodinamika, optika, bunyi, dan gelombang, listrik dan magnet, dan fisika
modern.Dari pengalaman miskonsepsi sulit dibenahi atau dibetulkan terlebih bila
kesalahan mengerti massa dengan berat, agak sulit dipecahkan karena pengertian
yang salah tersebut berguna dalam kehidupan sehari-hari. Miskonsepsi itu juga
tidak hilang dengan metode mengajar klasik, yaitu ceramah (Clements, 1987),
maka mereka menganjurkan untuk menggunakan cara mengajar baru, yang lebih
menantang pengertian siswa, menimbulkan keraguan dalam pikirannya, dan
kebingungan terhadap konsep awal yang dipegangnya. Beberapa ahli
menyarankan menggunakan peristiwa anomali, yaitu peristiwa yang bertentangan
dengan konsep yang dibawa siswa.
Miskonsepsi juga menghinggapi semua level siswa, mulai dari siswa
sekolah dasar sampai dengan mahasiswa (Gill-Perez, 1990; Brown,
1989).Bahkan, dari beberapa penelitian, miskonsepsi banyak terjadi pada
guru-guru, sehingga menyebabkan miskonsepsi pada siswa lebih besar.Miskonsepsi
juga terdapat pada buku fisika yang dijual di pasaran. Akibatnya, baik guru dan
siswa yang menggunakan buku itu akan mengalami miskonsepsi juga. Oleh sebab
itu, pembetulan miskonsepsi perlu dilakukan di semua level dan sasaran tersebut.
Inilah tantangan dunia pendidikan fisika.
D. Penyebab Miskonsepsi
Menurut peneliti miskonsepsi adalah salah konsep yang sebabkan oleh
berbagai hal, yang tidak sesuai dengan konsep yang telah ditemukan oleh ahli
berbagai peristiwa-peristiwa yang berkaitan dengan fisika sudah didapatkan
terlebih dahulu dalam kehidupan sehari-hari, seperti mendorong meja, memasak
air, bersepeda dan lain sebagainya. Ketika suatu konsep telah terbentuk di kepala
dan jika ada konsep lain yang lebih diterima oleh kepala, akan terbentuk konsep
baru maka di sini peran guru yang dibutuhkan untuk membantu membetulkan
miskonsepsi yang terjadi dengan memberikan konsep baru yang sesuai dengan
konsep para ahli fisika.
Para peneliti miskonsepsi menemukan berbagai hal menjadi penyebab
miskonsepsi pada siswa. Secara garis besar, penyebab miskonsepsi dapat
diringkas dalam lima kelompok yaitu: siswa, guru, buku teks, konteks, dan
metode mengajar. Penyebab yang berasal dari siswa dapat terdiri dari berbagai
hal, seperti prakonsepsi awal, kemampuan, tahap perkembangan, minat, cara
berpikir, dan teman lain. Penyebab kesalahan dari guru dapat berupa
ketidakmampuan guru, kurangnya penguasaan bahan, cara mengajar tidak tepat
atau sikap guru dalam berelasi dengan siswa yang kurang baik. Penyebab
miskonsepsi dari buku teks biasanya terdapat pada penjelasan atau uraian yang
salah dalam buku tersebut.Konteks seperti budaya, agama, dan bahasa sehari-hari
juga mempengaruhi miskonsepsi siswa, sedangkan metode mengajar yang hanya
menekankan kebenaran satu segi sering memunculkan salah pengertian pada
siswa. Penyebab-penyebab itu berdiri sendiri, tetapi kadang-kadang saling
menyebabkan semakin tidak mudah untuk membantu siswa mengatasi
miskonsepsi mereka. Penyebab-penyebab tersebut, kemudian dijabarkan sebagai
berikut :
1. Siswa
Miskonsepsi dalam bidang fisika paling banyak berasal dari diri siswa
sendiri. Miskonsepsi yang berasal dari siswa dapat dikelompokkan dalam
beberapa hal, antara lain :
Prakonsepsi atau konsep awal siswa
Banyak siswa sudah mempunyai konsep awal atau prakonsepsi tentang
suatu bahan sebelum siswa mengikuti pelajaran formal dibawah
bimbingan guru.Konsep awal ini sering kali mengandung miskonsepsi.
Salah konsep awal ini jelas akan menyebabkan miskonsepsi pada saat
mengikuti pelajaran fisika berikutnya, sampai kesalahan diperbaiki.
Miskonsepsi ini biasanya diperoleh dari orangtua, teman, sekolah
awal, dan pengalaman di lingkungan siswa.
Pemikiran asosiatif siswa
Asosiasi siswa terhadap istilah sehari-hari kadang juga membuat
miskonsepsi (Arons, 1981; Gilbert, Watts, Osborne, 1982; Marioni,
1989). Contohnya, siswa mengasosiasikan gaya dengan aksi atau
gerakan. Gaya oleh banyak siswa dianggap selalu menyebabkan
mereka memastikan tidak ada gaya yang bekerja. Padahal dalam fisika
sebuah benda yang diam bukan berarti tidak ada gaya yang bekerja
pada benda tersebut, contohnya saja buku diletakan diatas meja, ada
gaya normal dan gaya gravitasi yang bekerja pada buku tersebut.
Pemikiran humanistik
Siswa kerap kali memandang semua benda dari pandangan manusiawi
(Gilbert, Watss, Osborne, 1982 dalam Suparno 2005).Benda-benda
dan situasi dipikirkan dalam term pengalaman orang dan secara
manuasiawi.Tingkah laku benda dipahami seperti tingkah laku
manusia yang hidup, sehingga tidak cocok. Contohnya adalah
miskonsepsi siswa akan kekekalan energi. Sebagai manusia, bila
bekerja terus atau bermain terus akan menjadi lelah dan lapar. Dari
pengalaman sebagai manusia yang menjadi lapar dan kehabisan energi
bila terus bekerja, siswa beranggapan bahwa kekekalan energi itu tidak
mungkin terjadi, energi yang ada pasti berkurang dan lenyap.
Reasoning yang tidak lengkap/salah
Menurut Comins (1993 dalam Suparno, 2005), miskonsepsi juga dapat
disebabkan oleh penalaran siswa yang tidak lengkap, atau salah.Alasan
yang tidak lengkap dapat disebabkan karena informasi yang diperoleh
atau data yang didapatkan tidak lengkap.Akibatnya, siswa menarik
siswa.Pengamatan yang tidak lengkap dan telitipun dapat
menyebabkan kesimpulan yang salah dan mengakibatkan miskonsepsi.
Intuisi yang salah
Intuisi yang salah dan perasaan siswa juga dapat menyebabkan
miskonsepsi.Intusi adalah suatu perasaan dalam diri seseorang yang
secara spontan mengungkapkan sikap atau gagasan tentang sesuatu
sebelum secara obyektif dan rasional diteliti. Pemikiran atau
pengertian akan benda atau kejadian yang terus-menerus, akhirnya
secara spontan bila menghadapi persoalan tertentu yang muncul dalam
benak siswa adalah pengertian spontan.
Tahap perkembangan kognitif
Perkembangan kognitif siswa yang tidak sesuai dengan bahan yang
digeluti dapat menjadi penyebab adanya miskonsepsi siswa. Siswa
yang belum sempurna perkembangan kognitifnya secara formal akan
mengalami kesulitan dalam merumuskan dan memahami konsep dan
asbtrak. Miskonsepsi ini kadang muncul apabila guru terburu-buru
merumuskan konsep fisika dengan rumusan formal atau matematis
tanpa disertai dengan kejadian sehari-hari (Suparno, 2005 dalam
Kemampuan siswa
Menurut Suparno siswa mengalami miskonsepsi karena siswa kurang
berbakat di bidang fisika. Siswa mengalami kesulitan ketika
menanggap konsep fisika dalam proses pembelajaran dapat
menyebabkan miskonsepsi walaupun sudah dijelaskan secara perlahan
dan berulang-ulang oleh gurunya. Siswa yang IQ-nya rendah dengan
mudah melakukan miskonsepsi karena mereka sulit untuk
mengkontruksi pengetahuan fisika secara lengkap dan utuh.
Minat belajar
Berbagai studi menunjukan bahwa minat siswa terhadap fisika juga
berpengaruh dalam miskonsepsi.Secara umum dapat dikatakan siswa
yang berminat pada fisika cenderung mempunyai miskonsepsi lebih
rendah daripada siswa yang tidak berminat pada fisika.Siswa yang
tidak tertarik atau benci pada fisika, biasanya kurang bisa
memperhatikan penjelasan guru mengenai pengertian fisika yang baru.
Mereka bahkan tidak mau mendengarkan gurunya menjelaskan fisika.
Mereka juga tidak mau mempelajari sendiri bahan-bahan fisika dari
buku dengan sungguh-sungguh. Akibatnya, mereka akan lebih mudah
2. Guru atau pengajar
Miskonsepsi selain dapat terjadi pada siswa, juga terjadi pula pada
guru atau pengajar.Miskonsepsi ini terjadi karena guru kurang dapat
menguasai materi, kurang berkompeten, atau bukan lulusan dari
pendidikan fisika.Guru juga kurang memberikan kesempatan kepada
siswa untuk menyampaikan pendapat, sehingga yang sudah didapatkan
siswa dianggap sebagai konsep yang benar dan dibawa terus hingga ke
jenjang pendidikan yang lebih tinggi.Konsep-konsep yang salah sudah
terbentuk dalam pemikiran siswa, sehingga memperbaiki miskonsepsi ini
sangat sulit.
3. Buku teks
Pengunaan buku sebagai media pembelajaran juga dapat
menyebabkan miskonsepsi.Penyebab miskonsepsi ini adalah bahasa yang
sulit dipahami, penjelasan yang kurang benar, penggunaan gambar dan
tabel yang kurang tepat membuat siswa menjadi bingung sehingga terjadi
miskonsepsi (Suparno, 2005).
4. Konteks
Miskonsepsi bisa terjadi karena pengalaman, bahasa sehari-hari,
teman lain, keyakinan dan ajaran agama (Suparno, 2005).Miskonsepsi
yang disebabkan oleh pengalaman contohnya dalam kehidupan sehari-hari
akan mengalami kehabisan bahan bakar bila dipakai terlalu lama dan
bahan bakarnya tidak diisi kembali. Tampak bahwa energi hilang dan
tidak kekal.Di sini siswa berpikir tentang kekekalan energi dalam
pengertian yang terbatas dan tidak dalam pengertian luas (Stavy, 1991
dalam Suparno, 2005). Miskonsepsi yang datang dari pengunaan bahasa
sehari-hari misalnya, dalam bahasa sehari-hari siswa mengerti dan
mengunakan istilah berat dengan satuan kg, tetapi dalam fisika berat
adalah suatu gaya, dan satuanya adalah newton.
Teman lain atau teman dalam kelaspun dapat memicu terjadinya
miskonsepsi, misalnya ketika belajar temannya menjelaskan suatu konsep
fisika yang sebenanrnya salah, tapi karena dijelaskan dengan sangat yakin,
teman-teman yang lainpun tidak kritis untuk membantah atau membenahi
konsep tersebut maka konsep tersebut akan diyakini sebagai konsep yang
benar. Miskonsepsi yang disebabkan oleh keyakinan dan agama. Menurut
kitab suci ada beberapa hal yang berbeda dengan konsep para ahli
sehingga terjadi miskonsepsi.
5. Metode pengajaran
Beberapa metode mengajar yang digunakan guru, terlebih yang
menekankan satu segi saja dari konsep bahan yang digeluti, meskipun
membantu siswa menangkap bahan, tetapi sering mempunyai dampak
mengunakan metode pembelajaran, dengan tidak membatasi pengunaan
metode pembelajaran dengan satu metode saja.
E. Mendeteksi dan Mengatasi Miskonsepsi
Sebelum mengatasi miskonsepsi, sebaiknya dideteksi dulu penyebab dari
miskonsepsi tersebut.Untuk mengatasi miskonsepsi digunakan cara-cara untuk
mengidentifikasi atau mendeteksi miskonsepsi tersebut (Suparno, 2005). Salah
satu cara yang digunakan adalah tes multiple choice dengan reasoning terbuka. Menurut Amir dkk (1987, dalam Supano 2005), mengunakan tes pilihan ganda
(multiple choice) dengan pertanyaan terbuka dimana siswa harus menjawab dan menulis mengapa ia mempunyai jawaban seperti itu. Kemudian menurut
Treatgust (1987, dalam Suparno 2005), menggunakan pilihan ganda dengan
alasan (reasoning). Dalam bagian alasan, siswa harus menulis mengapa ia memilih jawaban tersebut. Beberapa peneliti juga mengunakan tes wawancara
untuk mengetahui miskonsepsi, tujuan dari wawancara adalah untuk meneliti
bagaimana siswa berpikir, dan mengapa mereka berpikir seperti itu (Suparno,
2005).
Setelah mendeteksi miskonsepsi yang terjadi, mencari berbagai cara untuk
mengatasinya. Menurut Suparno (2005), banyak penelitian telah dilakukan oleh
para ahli pendidikan fisika, biologi, kimia dan astronomi yang mengungkapkan
persoalan miskonsepsi. Untuk mengetahui lebih lanjut miskonsepsi yang terjadi di
dalam pembelajaran fisika, guru perlu mencari tahu penyebab yang terjadi
kemudian mengatasinya, misalnya miskonsepsi terjadi karena penyampaian
materi oleh guru yang belum jelas karena mengunakan metode pengajaran yang
belum tepat, maka guru perlu mengganti metode pengajaran yang digunakan,
mungkin pengunaan metodenya lebih kreatif. Selanjutnya untuk menemukan
penyebab ataupun asal miskonsepsi yang terjadi pada siswa, guru bisa dengan
memberikan wawancara kemudian memberikan tes secara tertulis ataupun lebih
banyak memberi kesempatan siswa untuk berdiskusi ataupun memberikan
pendapat (Suparno, 2005).
F. Miskonsepsi pada Bidang Mekanika
Miskonsepsi banyak terjadi dalam bidang fisika. Wandersee, Mintzes, dan
Novak (1994), dalam artikel mengenai Research on alternative conceptions in science, menjelaskan bahwa konsep alternatif terjadi dalam semua bidang fisika. Dari 700 studi mengenai konsep alternatif bidang fisika, ada 300 yang meneliti
miskonsepsi dalam mekanika; 159 tentang listrik; 70 tentang panas, optika, dan
sifat-sifat materi; 35 tentang bumi dan antariksa; serta 10 studi mengenai fisika
modern. Dari daftar diatas terlihat jelas bahwa mekanika berada diurutan diatas
terjadi pada bidang mekanika yaitu gerak, vektor, Gaya, Massa dan Berat,
Hukum Newton, Mekanika Fluida dan Kerja, Kekekalan Energi dan Momentum.
Kebanyakan soal mekanika dapat dipecahkam dengan tiga hukum saja,
yaitu Hukum Newton I, II, III dan Hukum Gravitasi Newton (Van de Berg, 1990).
Bidang mekanika sangat berkaitan dengan kehidupan sehari-hari. Ketika belajar
mekanika kepala siswa sudah dipenuhi oleh segala prakonsep ataupun
pengalaman-pengalaman yang berkaitan dengan bidang tersebut.Prakonsep atau
intuisi tersebut justru sering menganggu dari pada membantu siswa mempelajari
mekanika.
Dalam tabel dibawah ini diunjukan beberapa miskonsepsi yang terjadi dalam
bidang mekanika (Van de Berg, 1990).
Tabel 2.1 Penelitian Tentang Miskonsepsi pada Bidang Mekanika pada Level
SMA
No Miskonsepsi
1 Benda diam, maka tidak ada gaya yang bekerja pada
benda.
2 Gaya normal adalah sama dengan arah berlawan
3 Benda didorong dan tidak bergerak maka gaya
gesekan dianggap lebih besar daripada gaya dorong
atau tidak ada.
4 Kedua benda yang massanya berbeda kemudian
dijatuhkan dari ketinggan yang sama, dengan waktu
yang sama dan gesekan dengan udara diabaikan,
maka benda yang akan menyentuh lantai dahulu
adalah benda yang massanya lebih besar.
5 Panjang lintasan tidak berpengaruh pada gerak
vertikal dan horizontal, dan variabel tertentu di
abaikan dalam peristiwa ini.
6 Perbedaan jarak dan perpindahan
7 Benda yang mempunyai kedudukan yang sama
dengan benda lainya akan mempunyai kecepatan
yang sama pula.
8 Gaya-gaya yang bekerja pada bola yang lemparkan
secara vertikal ke atas.
G. Konsep Gerak dan Gaya
1. Gerak lurus, perpindahan, dan jarak
Menurut Sudirman (2013), suatu benda dikatakan bergerak apabila
benda tersebut mengalami perubahan posisi. Misalnya bus yang sedang
bergerak meninggalkan terminal (acuan). Perpindahan adalah selisih
kedudukan akhir dan kedudukan awal suatu benda ( besaran vektor).
Sedangkan jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda. Gerak
lurus adalah gerak benda pada lintasan yang lurus. Posisi (besaran vektor)
adalah letak suatu benda pada suatu waktu tertentu terhadap suatu acuan.
Contoh jarak dan perpindahan ( Surya, 1986) :
D C O A B
-7 - 4 0 2 8
Gambar 2.1 contoh jarak dan perpindahan gaya bekerja pada sebuah benda.
10 Mengambarkan gaya sentripetal dan gaya sentrifugal
pada benda yang melingkar dengan besar
a. Hitung jarak OC melalui lintasan OABAOC dan lintasan OC!
Jarak OC ( melalui lintasan OABAOC) = Jarak OA + Jarak AB +
Jarak AO + Jarak OC = 2 + 6 + 6 + 2 + 4 = 20 satuan
b. Hitung perpindahan
1. Perpindahan D ke C = - 4 ( – 7 ) = - 4 + 7 = 3 satuan
2. Perpindahan B ke A = 2 – 8 = 6 satuan
2. Kecepatan, kecepatan rata-rata, dan kecepatan sesaat
Menurut Surya (1986), kecepatan (V) ialah perubahan lintasan setiap
satuan waktu. Kecepatan termasuk vector ( besaran yang mempunyai besar
dan arah). Kecepatan rata – rata ( ̅) dari suatu benda yang bergerak ialah
perbandingan antara perubahan jarak ( x) pada selang waktu ( dengan
selang waktu tersebut.
Kecepatan rata-rata =
………..(2.1)
Kecepatan sesaat ialah limit ( batas) dari kecepatan rata – rata ketika 0
(selang waktu mendekati nol).
Kecepatan sesaat =
………(2.2)
Keterangan :
3. Kecepatan dan kelajuan
Menurut Surya (1986), kecepatan (V) ialah perubahan lintasan setiap
satuan waktu. Kecepatan termasuk vector ( besaran yang mempunyai besar
dan arah). Laju ( kelajuan ) ialah bilangan yang menunjukan berapa panjang
jalan yang ditempuh tiap satuan waktu. Laju digolongkan dalam skalar (
besaran yang mempunyai besarnya saja ). Jika suatu benda memerlukan
waktu (t) untuk menempuh jarak (s), maka kelajuan rata-ratanya adalah:
kelajuan rata-rata =
………. (2.3)
Keterangan :
s : jarak (m)
t : waktu (s)
4. Percepatan
Menurut Surya (1986), percepatan (a) ialah perubahan kecepatan tiap
satuan waktu. Jika perubahan kecepatan pada suatu limit waktu konstan
(tetap) dapat dikatakan bahwa percepatan konstan (tetap). Percepatan rata –
rata ( ̅ ialah perubahan kecepatan ( tiap perubahan (selang) waktu (
maka percepatan rata – rata :
sedangkan percepatan sesaat ialah limit dari percepatan rata – rata, ketika
0 (selang waktu mendekati nol).
………..(2.5)
Keterangan :
a : percepatan (m/s2)
v : kecepatan (m/s)
t : waktu (s)
5. Gerak lurus beraturan (GLB)
Dalam Surya (1986), suatu titik di katakan bergerak lurus beraturan, jika
lintasannya lurus dan selang waktu yang sama menempuh jarak yang sama.
GLB dapat dinyatakan dengan persamaan:
( ) ………...(2.6)
Ket :
s :posisi akhir partikel terhadap titik acuan
v : vektor kecepatan yang besar dan arahnya konstan
Dibawah ini ditunjukan grafik GLB hubungan antara s dan t, dan hubungan v
dan t, dengan v konstan.
Grafik GLB 2.1 hubungan antara s terhadap t
s
α) t
Grafik GLB 2.2 hubungan antara v terhadap t, dengan v konstan
v
v = tetap
t
6. Gerak lurus dengan percepatan tetap (GLBB)
Dalam Surya (1986), suatu titik dikatakan bergerak lurus berubah
dikatakan benda bergerak dipercepat, jika makin lambat benda bergerak di
perlambat. Dalam hal ini percepatan dan perlambatan selalu tetap .
Rumus :
…………..……….. ( 2.7)
Jarak tempuh partikel tersebut dapat dihitung dengan:
; ………..(2.8)
Dengan
v0 : kecepatan awal (m/s)
vt : kecpatan akhir (m/s)
t : waktu (s)
a : percepatan ( m/s2)
s : jarak (m)
Dibawah ini adalah grafik GLBB, grafik pertama adalah grafik
Grafik GLBB 2.3 hubungan s terhadap t
s
t
Grafik GLBB 2.4 hubungan v terhadap t
v
v0
t
7. Gerak jatuh bebas
Dalam surya (1986), salah satu gerak yang mendekati gerak lurus
berubah beraturan ialah gerak jatuh bebas. Gerak ini mempunyai percepatan
a = -g ( arah g ke bawah dan kecepatan awal v0 = 0 ). Besaran g ialah
percepatan gravitasi ( percepatan akibat adannya gaya tarik bumi) yang
Rumus :
h = h0 - gt2 ………(2.9)
v = -gt (arah kebawah)………(2.10)
keterangan :
h : ketinggian benda pada waktu t dalam m atau cm
h0 : ketinggian benda mula – mula dalam m atau cm
g : percepatan gravitasi dalam m/det2 atau cm/det
v : kecepatan benda pada waktu t
8. Gerak Parabola
Menurut Sudirman ( 2013) , gerak parabola merupakan gerak benda yang
setiap saat mengalami dua arah perpindahan, yakni dalam arah horizontal
(sumbu x) dan arah vertikal (sumbu y). Gerak parabola ini adalah gerak dua
dimensi yang memiliki ciri khusus yakni percepatannya kosntan pada arah
vertikal dan percepatan nol pada arah horizontal. Berikut ini grafik gerak parabola
Grafik 2.5 Gerak Parabola
y
(v0) (v0y)
α) (v0x) x
a. Kecepatan awal dan kecepatan setiap saat
1) Kecepatan awal gerak para bola secara matematis dituliskan sebagai
berikut :
v0x = v0cos α……….(2.11)
v0y = v0 sin α………..(2.12)
2) Kecepatan benda dalam gerak parabola setiap saat adalah v, berarti
terdapat vektor kecepatan pada arah vertikal vy dan vektor kecepatan
arah horizontal vx. Komponen kecepatan vx bernilai konstan karena
gerak lurus beraturan, sedangkan vy berubah bergantung pada waktu
karena gerak lurus berubah beraturan.
vx = v0x = v0cos α ( konstan )……….(2.13)
vy = voy – gt………..(2.14)
b. Kondisi benda di titik tertinggi
Vektor kecepatan benda selalu terdiri atas vx dan vy kecuali benda
melintasi titik maksimum. Pada titik tertinggi vektor kecepatan hanya
pada arah sumbu x, yaitu vx, karena kecepatan pada sumbu y adalah
nol. Sehingga :
vx = v0 cos α………..(2.16)
vy = 0……….(2.17)
v = vx...(2.18)
komponen gerak yang mengalami percepatan adalah komponen dalam
arah vertikal, yaitu sama dengan percepatan gravitasi g = - a.Tanda
minum menunjukan arah yang berlawanan dengan gravitasi. Dengan
demikian, dari persamaan gerak lurus dapat diperoleh tinggi
maksimum dan jauh jangkauan yang dicapai benda :
y = voyt - = v0 sin α t - gt2………( 2.19)
x = v0xt = v0cos α t……….( 2.20)
Lama waktu diperlukan untuk mencapai titik puncak ditentukan
melalui persamaan 2.14
Dengan vy = 0, maka :
gt = vo sin α
t = ……….( 2.21)
waktu yang diperlukan untuk mencapai tanah, saat y = 0 adalah :
y = vo sin α t - gt2
gt2 = v0sin α t
gt2 = v0 sin α
t = ………..(2.22)
Keterangan rumus :
v0 : kecepatan awal (m/s)
v0x : kecepatan awal horizontal (m/s)
v0y : kecepatan awal arah vertikal (m/s)
vx : kecepatan benda dalam arah horizontal (m)
vy : kecepatan benda dalam arah vertikal (m)
x : posisi benda dalam arah horizontal (m)
9. Gerak melingkar
Menurut Sudirman (2013), suatu benda begerak pada lintasan berbentuk
lingkaran meskipun lajunya konstan, dapat dikatakan benda bergerak
dipercepat. Hal ini disebabkan arah vektor kecepatan benda setiap saat selalu
berubaharah, yaitu searah dengan garis singgung lintasan. Seperti pada
gambar di bawah ini :
Gambar 2.2 Gerak Melingkar
a. Hubungan antara v1 dan v2
| | = 2v sin ………. (2.23)
terbentuk karena adanya v1 dan v2 yang membentuk sudut,
merupakan perpindahan sudut benda, jika selang waktunya
diperkecil, maka besar sudut perpindahan kan turut mengecil. Jika sudut
perpindahan sangat kecil, maka hasil sinus akan setara dengan besar
sudutnya atau
sehingga persamaan perubahan kecepatan akibat perubahan arah
seperti berikut :
= 2v = v
atau
= ………..(2.25)
Panjang busur lintasan pada sudut putar adalah . Hubungan
antara dan adalah
= = ……….(2.26)
Subtitusikan persamaan 2.25 ke 2.26, didapatkan :
=
= ………(2.27)
Persamaan 2.27 adalah percepatan yang disimbolkan dengan a,
percepatan ini disebut dengan percepatan sentripental, sehingga
persamaannya menjadi sebagai berikut :
asp = ………..(2.28)
Jika benda bergerak dalam lintasan berbentuk lingkaran tersebut
memiliki massa m, maka benda akan mengalami gaya sentripetal dan
persamaannya sebagai berikut :
10.Periode dan frekuensi gerak melingkar
Dalam Douglas gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi f sebagai jumlah putaran per sekon. Periode T dari sebuah benda yang berputar
membentuk lingkaran adalah waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan
satu putaran. Periode dan frekuensi dihubungkan dengan
T = ……….( 2.30)
Sebagai contoh, jika sebuah benda berputar dengan frekuensi 3 putaran/sekon,
satu putaran memerlukan waktu sekon. Untuk benda yang berputar
membentuk lingkaran dengan laju konstan v, dapat dituliskan
v = ……….(2.31)
11.Kecepatan linier dan kecepatan sudut
Besarnya sudut θ yang ditempuh dalam selang waktu t disebut kecepatan sudut (ω) gerak melingkar beraturan.Kecepatan sudut disebut juga
kecepatan anguler. Kelajuan linier (v) adalah hasil bagi panjang lintasan yang
ditempuh dengan selang waktu tempuhnya, maka dapat dilihat dalam
persamaan berikut ini
ω= ………..(2.32)
hubungan antara v dan ω adalah :
v = ωR atau;……….(2.34)
ω = ……….(2.35)
keterangan :
ω : kecepatan sudut (rad/s)
f : frekuensi(Hz)
T : periode (s)
R : jari-jari (m)
v : kelajuan linier (m/s)
12. Hubungan roda-roda
Dalam sudirman (2013), Hubungan antar roda bisa terlihat misalnya pada
roda sepeda, roda motor, roda mobil, dan gerobak, ada 3 hubungan antar
roda yaitu
a. Roda-roda sepusat.
Jika dua roda atau lebih disusun, sehingga poros dari masing-masing roda
terpusat pada satu titik, maka arah putaran roda-roda tersebut sama dan
kecepatan sudut dari masing-masing roda juga sama. Gambar 2.2
……….(2.36)
Atau : ………..(2.37)
Gambar 2.3 Hubungan roda sepusat
b. Roda-roda bersinggungan.
Jika dua buah roda disusun sehingga keduanya bersinggungan, maka arah
putaran kedua roda tersebut berlawanan, dan kedua roda mempunyai
kecepatan linier yang sama, dengan contoh roda bersinggungan dalam
gambar 2.3 dan persamaanya sebagai berikut:
………..( 2.38)
Atau : ………..(2.39)
c. Roda-roda dihubungkan dengan sabuk.
Untuk dua buah roda yang dihubungkan dengan sabuk, arah putaran
roda-roda tersebut sama, dan kecepatan linier keduanya juga sama, dengan
contoh roda bersinggungan dengan tali dalam gambar 2.4 dan
persamaanya sebagai berikut :
………(2.40)
Atau : ………..(2.41)
Gambar 2.5 Hubungan Roda Bersinggungan dengan tali
12.Hukum I Newton
Dalam Surya (1986) menjelaskan bahwa bunyi Hukum I Newton sebagai
berikut :
“Setiap benda akan bergerak lurus beraturan atau diam, jika tidak
resultan gaya yang bekerja pada benda itu”.
Hukum I Newton diatas sering disebut hukum kelembaman. Sifat
lembam suatu benda ialah sifat untuk mempertahankan keadaannya. Sifat
bergerak maju kita terdorong ke belakang sebaliknya ketika mobil direm kita
terdorong kedepan.
Secara matematis dituliskan seperti berikut :
∑ F = 0……….. (2.42)
13.Hukum II Newton
Dalam Surya (1986) menjelaskan bahwa bunyi Hukum II Newton
menyatakan bahwa:
“Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada suatu benda
berbanding lurus dengan besar gaya itu dan searah dengan gaya itu serta
berbanding terbalik dengan massa benda. Secara matematis:
; ……….(2.43)
Keterangan :
a : percepatan benda (m/s2)
m : massa benda (kg)
F : resultan gaya yang bekerja pada benda (N).
14.Gaya dan massa
Dalam Tipler (1991) , defenisi dari gaya adalah suatu pengaruh pada
dipercepat. Arah dari gaya adalah arah percepatan yang disebabkannnya jika
gaya itu adalah gaya yang beketja pada suatu benda tersebut. Besaranya gaya
adalah hasil kali massa benda dan besaranya percepatan yang dihasilkan gaya.
Defenisi gaya ini sesuai dengan konsep intuitif kita tentang gaya sebagai
suatu dorongan atau tarikan seperti yang dilakukan oleh otot kita. Massa
adalah sifat intrinsik sebuah benda yang mengukur resistensi terhadap
percepatan. Rasio dua massa dapat didefenisikan sebagai berikut. Jika gaya f
dikerjakan pada benda bermassa m1, dan menghasilkan percepatan a1, maka
F = m1a1………..(2.44)
Jika gaya sama dikerjakan pada benda kedua yang massannya m2, dan
menghasilkan a2, maka
F = m2a2
Dengan mengabungkan persamaan – persamaan ini, didapatkan
F = m1a1 = m2m2………..( 2.45)
Atau
...(2.46)
Keterangan :
m : massa (Kg);
a :percepatan gravitasi.
15.Hukum III Newton
Dalam Surya (1986) menjelaskan bahwa bunyi Hukum III Newton
menyatakan bahwa :
“Jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda yang kedua
ini mengerjakan gaya pada benda yang pertama yang besarnya sama dengan
yang diterima tapi arahnya berlawanan”.
Secara matematis dituliskan:
.……….. (2.47)
Keterangan
F aksi = gaya yang bekerja pada suatu benda
F reaksi = gaya reaksi benda akibat gaya aksi
16. Gaya berat dan gaya normal
a. Gaya berat
Menurut Sudirman (2013), Berat sebenanrnya merupakan
Disimbolakan dengan w ( dari kata“weight” yang berarti “berat”) dan dinyatakan dengan satuan Newton ( karena berat
merupakan gaya). Gaya berat dipengaruhi oleh gravitasi bumi,
gaya gravitasi bumi mengarah kebawah atau ke pusat bumi, maka
penunjukan arah gaya berat pun mengarah ke pusat bumi.
Persamaan berat dirumuskan sebagai :
w = mg………..( 2.48)
dengan
g : percepatan gravitasi bumi = 9,8 m/s2
Nilai percepatan gravitasi seringkali dibulatkan menjadi 10 m/s2
untuk memudahkan perhitungan.
Jika tidak ada gaya yang terhadap benda diatas bidang miring,
Gambar 2.6 Benda diatas bidang miring
wx sin α = ma
mg sin α = ma
a = g sin α………..(2.49)
dengan
a = percepatan benda meluncur dari atas bidang miring
b. Gaya normal
Sebuah benda dengan w diletakan pada suatu permukaan, gaya berat
ini menjadi gaya aksi terhadap permukaan tersebut. Berdasarkan
Hukum III Newton, muncul gaya reaksi yang berlawanan arah dan
gaya berat yang bekerja pada bidang. Itulah yang kita sebut dengan
konsekuensi dari Hukum III Newton, arah gaya normal selalu tegak
lurus bidang sentuh.
a. Gaya normal pada benda diam.
Ketika benda diam diatas pemukaan datar, tidak ada
perecepatan dalam arah vertikal ( karena gaya ke atas = gaya
kebawah), sehingga berlaku :
ƩFy = 0
N – w = 0
Atau
N = w………..(2.50)
Dalam realita, bukan hanya gaya berat yang berkerja sebagai
gaya aksi sebuah bidang. Bayangkan sebuah balok diletakan
diatas meja, kemudian ditekan mengunakan telapak tanggan
dengan gaya sebesar F, dalam kondisi ini berlaku :
ƩFy = 0
N – w – F = 0
didapatkan
b. Gaya normal pada bidang miring
Pada gambar 2.3 menunjukan bahwa gaya berat selalu
mengarah ke bawah, dan gaya normal N selalu tegak lurus
bidang, misalkan bidang miring sebagai sumbu x (horizontal)
dan arah tegak lurus bidang sebagai sumbu y (vertikal). Gaya
w dapat dipecah menjadi dua komponen yaitu :
wx = w sin α ( Horizontal)
wy = w cos α ( Vertikal )
Dengan demikian, berlaku :
ƩFy = 0
N – w cos α
Didapatkan
17. Gaya gesek
Kita dapat berjalan dan berlari karena adanya gesekan. Pada waktu kita
berjalan, kita memberikan gaya pada lantai. Gesekan pada lantai
memungkinkan lantai memberikan gaya reaksi pada kaki, sehingga kita dapat
bergerak maju. Gerakan sepeda motor atau mobil dapat dihentikan karena
adanya gesekan. Rem karet pada sepeda akan menghambat gerak putaran roda
sepeda motor, sehingga sepeda motor dapat berhenti.
Besarnya gaya gesekan dipengaruhi oleh sifat permukaan sentuh, makin
kasar permukaan sentuh, makin besar gaya gesek yang mungkin terjadi. Sifat
permukaan sentuh dinyatakan dalam bentuk angka karakteristik, yang disebut
koefisien gesek yang dilambangkan dengan (μ). Nilai koefisien gesek tersebut
berkisar antara nol dan 1 ( 0 1 ). Ada dua jenis koefisien gesek, yaitu
koefisien gesek statis (μs) dan koefisien gesek kinetis (μk) dimana μk < μs.
Ada dua macam gaya gesek, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek
kinetis. Gaya gesek statis adalah gaya gesek antara dua buah benda yang
berada dalam keadaan diam sampai siap bergerak. Sedang gaya gesek kinetis
adalah gaya gesek antara dua buah benda yang berada dalam keadaan
bergerak.
Gambar di bawah ini adalah gambar sebuah balok yang diletakkan di
atas lantai. Gaya yang bekerja pada balok adalah gaya berat (w) dan gaya
permukaan lantai akan memberi gaya pada permukaan balok sebesar (N),
berikut ini berbagai gambar yang menjelaskan gaya gesek :
1. Gaya yang diberikan kepada benda lebih kecil dari gaya gesek statis
sehingga benda diam.
Gambar 2.7 F< fs sehingga benda diam
2. Gaya yang diberikan kepada benda sama besar dengan gaya gesek
statis, maka benda diam.
Gambar 2.8 F=fs sehingga benda masih diam
Gaya gesek yang melawan gaya luar (F) sehingga menghambat benda untuk
bergerak, disebut gaya gesek statis (fs). Persamaanya sebagai berikut :
dengan , N = gaya normal
3. Gaya yang diberikan kepada benda lebih besar daripada gaya gesek
statis maka benda bergerak dengan percepatan dengan percepatan
(a),dan gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek kinetis (fk),
sehingga : ( )………( 2.78)
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Jenis Penelitian
Penelitian ini termasuk jenis penelitian deskriptif kuantitatif dan kualitatif.
Dalam penelitian kuantitatif data yang diperoleh berupa angka, sedangkan pada
penelitian deskriptif data yang diperoleh berupa keterangan atau data kualitatif.
Gabungan kedua jenis penelitian ini akan saling memperjelas satu sama lain.
Dalam penelitian ini, data yang diperoleh akan dianalisis untuk menjelaskan
tingkat pemahaman, terjadinya miskonsepsi dan penyebab miskonsepsi pada
siswa kelas XI SMA mengenai konsep gaya dan gerak.
Penelitian ini dilakukan dengan cara memberikan soal-soal mengenai
konsep gaya dan gerak. Hasil tes pada siswa akan dianalisis untuk mengetahui
apakah terjadi miskonsepsi pada konsep gaya dan gerak. Berdasarkan hasil tes
dilakukan wawancara kepada beberapa siswa untuk mengetahui secara lebih
detail mengenai penyebab terjadinya miskonsepsi.
B. Waktu dan Tempat
Bulan : Juli 2016
C. Partisipan
Partisipan penelelitian diambil dari kelas XI IPA SMAK Frateran Maumere,
Sikka, Nusa Tenggara Timur. Alasan pemilihan partisipan adalah karena mereka
telah mempelajari materi gaya dan gerak pada kelas X SMA. Partisipan
diharapkan memahami materi mengenai gaya dan gerak.
D. Metode dan Instrumen Pengumpulan Data
Data dikumpulkan dengan dua cara, yaitu:
1. Tes Pilihan Ganda
Tes yang digunakan dalam penelitian ini adalah tes dengan soal pilihan
ganda.Pilihan dari soal pilihan ganda harus memiliki pengaruh terhadap siswa
dalam memilih jawaban.Oleh karena itu, pilihan jawaban dalam soal ini harus
terdiri dari jawaban benar dan jawaban pengecoh. Yang dimaksudkan dengan
jawaban pengecoh adalah jawaban yang mungkin akan dipilih siswa jika tidak
menguasai materinya. Tujuan dari penggunaan soal pilihan ganda adalah agar
mudah dalam melakukan analisis data. Selain itu soal pilihan ganda
merupakan salah satu tes yang mampu mengukur seluruh bagian dari materi
yang akan diujikan.
Jumlah soal tes dalam penelitian ini adalah 25 butir soal mengenai
konsep gerak dan gaya. Dalam penelitian ini soal disusun berdasarkan
terjadi pada siswa. Bentuk tes tertulis ini adalah soal pilihan ganda yang
dilengkapi dengan CRI (Certainty of Response Index).Pada CRI siswa diminta untuk menentukan tingkat keyakinan siswa dalam menggunakan
konsep-konsep untuk menyelesaikan soal tes tersebut. Hal ini akan menunjukan
apakah terjadi miskonsepsi atau tidak dalam materi tersebut.
Kisi-kisi soal yang digunakan dalam penyusunan soal untuk penelitian
ini sebagai berikut:
Tabel 3.1 Kisi-Kisi Soal Tes Tertulis
No. Indikator Keterangan Jumlah
1. Gerak jatuh bebas 1 dan 5 2
2. Perpindahan 2 1
3. Gerak vertikal ke atas 3 1
4. Gerak lurus dan gaya 4 1
5. Arah kecepatan linier 6 1
6. Gerak parabola 9 dan 10 2
7. Gaya-gaya dalam gerak
melingkar
7 1
8. Gaya sentripetal 8 1
9. Resultan gaya pada benda di
bidang datar
