ABSTRAK
PEMAHAMAN SISWA TENTANG KONSEP USAHA DAN ENERGI: SEBUAH STUDI KASUS
Gandha Setyawan. 2015 “Pemahaman Siswa Tentang Konsep Usaha dan Energi: Sebuah Studi Kasus”. Skripsi. Program Studi Pendidikan Fisika. Jurusan Pendidikan Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pemahaman siswa tentang konsep usaha dan energi. Penelitian dilakukan pada bulan April-Mei pada siswa SMA kelas XI IPA sebanyak 4 orang yang dipilih secara acak tanpa mengetahui kemampuan dan prestasi. Peneliti menggunakan metode wawancara klinis dalam pengambilan data.
Hasil penelitian menunjukan bahwa pemahaman keempat partisipan terdapat kesamaan yaitu kurang lengkap. Peneliti mengkategorikan pemikiran partisipan menjadi: tidak tahu, kurang lengkap, miskonsepsi, dan lengkap/memahami.
Dengan diberi pertanyaan, partisipan dapat mengubah pemikiran awalnya. Penelitian ini juga menunjukkan peristiwa teori belajar konstruktivis yaitu seseorang membangun pengetahuannya sendiri, sehingga dalam mengembangkan pengetahuan siswa tidak selalu dengan menjelaskan namun dapat dengan memberikan pertanyaan.
ABSTRACT
STUDENTS UNDERSTANDING ABOUT WORK AND ENERGY CONCEPT: A CASE STUDY
Gandha Setyawan. 2015 “ Students Understanding About Work and Energy
Concept: a Case Study”. Thesis. A Course of Study Physics Education. The
Department of Mathematics and Natural Sciences Education. Faculty of Teacher Training and Educational Sciences. Sanata Dharma University, Yogyakarta.
This research aims to know the student's understanding about work and energy concepts. Research conducted in April-May in high school students of Class XI SCIENCE as much as 4 students chosen at random without knowing the abilities and accomplishments. Researchers using clinical interview method in data retrieval.
The research results showed that there were understanding commonality four participants that is less complete. Researchers categorizing participants into thinking: don't know, less complete, misconceptions, and complete/understand.
To give a question, participants would change the thought first. The study also shows the theoretical learning constructivism, that is a developing knowledge self. So to develop students knowledge don't always with explaining but also with provide a question.
PEMAHAMAN SISWA TENTANG KONSEP USAHA DAN ENERGI:
SEBUAH STUDI KASUS
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Disusun Oleh: Gandha Setyawan NIM : 111424017
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
i
PEMAHAMAN SISWA TENTANG KONSEP USAHA DAN ENERGI:
SEBUAH STUDI KASUS
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Disusun Oleh: Gandha Setyawan NIM : 111424017
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
iv
PERSEMBAHAN
Skripsi ini saya persembahkan kepada:
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya.
2. Orang tua yang telah memberikan doa, dukungan baik secara mental maupun material, motivasi, dan semangat dalam mengerjakan skripsi dan selama saya menempuh studi di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. Saudara saya yang telah memberikan doa dan motivasi dalam mengerjakan
skripsi
4. Dosen Pembimbing Drs. Tarsisius Sarkim, M.Ed, Ph. D. yang telah membimbing saya selama mengerjakan skripsi
5. Kekasihku Yayang Alif Panjaya yang selalu memberikan dukungan, semangat, doa, kasih sayang dan perhatian sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Gandha Setyawan Nomor Mahasiswa : 111424017
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
“ PEMAHAMAN SISWA TENTANG KONSEP USAHA DAN ENERGI:
SEBUAH STUDI KASUS ”
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Santa Dharma baik untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara tertulis dan mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap tercantumkan nama saya sebagai penulis.
vii ABSTRAK
PEMAHAMAN SISWA TENTANG KONSEP USAHA DAN ENERGI: SEBUAH STUDI KASUS
Gandha Setyawan. 2015 “Pemahaman Siswa Tentang Konsep Usaha dan Energi: Sebuah Studi Kasus”. Skripsi. Program Studi Pendidikan Fisika. Jurusan Pendidikan Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pemahaman siswa tentang konsep usaha dan energi. Penelitian dilakukan pada bulan April-Mei pada siswa SMA kelas XI IPA sebanyak 4 orang yang dipilih secara acak tanpa mengetahui kemampuan dan prestasi. Peneliti menggunakan metode wawancara klinis dalam pengambilan data.
Hasil penelitian menunjukan bahwa pemahaman keempat partisipan terdapat kesamaan yaitu kurang lengkap
. Peneliti mengkategorikan pemikiran partisipan menjadi: tidak tahu, kurang lengkap, miskonsepsi, dan lengkap/memahami.
Dengan diberi pertanyaan, partisipan dapat mengubah pemikiran awalnya. Penelitian ini juga menunjukkan peristiwa teori belajar konstruktivis yaitu seseorang membangun pengetahuannya sendiri, sehingga dalam mengembangkan pengetahuan siswa tidak selalu dengan menjelaskan namun dapat dengan memberikan pertanyaan.
viii ABSTRACT
STUDENTS UNDERSTANDING ABOUT WORK AND ENERGY CONCEPT: A CASE STUDY
Gandha Setyawan. 2015 “ Students Understanding About Work and Energy
Concept: a Case Study”. Thesis. A Course of Study Physics Education. The Department of Mathematics and Natural Sciences Education. Faculty of Teacher Training and Educational Sciences. Sanata Dharma University, Yogyakarta.
This research aims to know the student's understanding about work and energy concepts. Research conducted in April-May in high school students of Class XI SCIENCE as much as 4 students chosen at random without knowing the abilities and accomplishments. Researchers using clinical interview method in data retrieval.
The research results showed that there were unserstanding commonality four participants that is less complete. Researchers categorizing participants into thinking: don't know, less complete, misconceptions, and complete/understand.
To give a question, participants would change the thought first. The study also shows the theoretical learning constructivism, that is a developing knowledge self. So to develop students knowledge don' t always with explaining but also with provide a question.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberi rahmatNya sehingga peneliti mendapat kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “Pemahaman Siswa Tentang Usaha dan Energi: Sebuah
Studi Kasus”. Skripsi ini merupakan syarat akademik dalam memperoleh gelar
sarjana pendidikan.
Penelitian ini merupakan penelitian bersama Rahmad Hudan Ramadhan, Maria Febriyanti, Maria Febriyanti, Maria Kartika Astiningsih, dan Rosalia Oktavin dengan topik yang berbeda-beda. Dalam penyusunan skripsi, peneliti dengan rekan kelompok mempelajari teori secara bersama-sama. Namun dalam menyusun kajian pustaka peneliti melakukan sendiri, sehingga tidak ada penjiplakan kalimat antar rekan kelompok. Apabila terdapat kalimat yang sama merupakan hasil diskusi kelompok bukan penjiplakan. Metode penelitian dikembangkan bersama kelompok, namun dalam latihan wawancara atau pengambilan data dan partisipan berbeda-beda satu dengan yang lain.
x
1. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D., Rektor Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan kepada peneliti untuk belajar di Universitas Sanata Dharma;
2. Rohandi, Ph.D., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan yang telah memberikan bantuan pelayanan dalam memperlancar penyelesaian skripsi ini; 3. Dr. Marcellinus Andy Ruditho, S. Pd., Ketua Jurusan Pendidikan Matematika
dan Ilmu Pendidikan Alam yang telah memberikan bantuan pelayanan dalam memperlancar penyelesaian skripsi ini;
4. Dr. Ignatius Edi Santosa, M.S., Ketua Program Studi Pendidikan Fisika yang telah memberikan bantuan pelayanan dalam memperlancar penyelesaian skripsi ini;
5. Drs. Tarsisius Sarkim, M.Ed, Ph. D., Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, saran serta dukungan selama penyusunan skripsi;
6. Seluruh dosen dan karyawan Program Studi Pendidikan Fisika yang telah memberikan bekal ilmu selama menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta;
7. Partisipan yang telah bersedia meluangkan waktu untuk diwawancara sehingga dapat memperlancar penyelesaian skripsi ini;
xi
9. Keluarga dekat (Bapak Panjang Maryadi, Ibu Siti Nur Hidayah, dan Bagus Setyadi) yang telah memberikan motivasi dan dukungan dalam menyelesai-kan penyusunan skripsi;
10. Kekasihku Yayang Alif Panjaya yang selalu memberikan dukungan, semangat, doa, kasih sayang dan perhatian sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini
11. Rekan seperjuangan (Rahmad Hudan Ramadhan, Maria Febriyanti, Maria Kartika Astiningsih, Rosalia Oktavin) atas kerjasama, semangat, masukan, dan dukungan yang telah diberikan.
12. Sahabatku (Johan Pamungkas, Ginanjar Alvi Mubarok, Fransiska Dona Wanditasari, Ign. Aquino P., G. Jenny Resty Haryanti) dan Teman-teman pendidikan fisika angkatan 2011.
13. Keluarga besar Jogja BeAt Rider’s atas semangat yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna. Peneliti mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta menyempurnakan tulisan ini. Akhir kata semoga penelitian ini bermanfaat untuk setiap pembaca.
Yogyakarta, 30 Juli 2015
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
xiii
E. Teori Konstruktivisme ... 8
F. Teori Perubahan Konsep ... 8
G. Usaha dan Energi ... 10
1. Usaha ... 10
2. Energi ... 14
3. Macam-Macam Energi ... 14
4. Kekekalan Energi Mekanik ... 18
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN ... 20
A. Jenis Penelitian ... 20
B. Partisipan Penelitian ... 20
C. Desain Penelitian ... 20
D. Waktu dan Tempat Penelitian ... 21
E. Pengembangan Keterampilan Bertanya ... 21
F. Instrumen Penelitian ... 22
G. Metode Pengumpulan Data ... 22
H. Metode Analisis Data ... 22
BAB 4. DATA DAN ANALISIS ... 24
A. Data Penelitian ... 24
B. Analis Data ... 24
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ... 60
A. Kesimpulan ... 60
B. Keterbatasan Penelitian ... 60
C. Saran ... 61
DAFTAR PUSTAKA ... 62
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Pemahaman Partisipan Tentang Konsep Usaha ... 27
Tabel 2. Pemahaman Partisipan Tentang Energi ... 39
Tabel 3. Pemahaman Partisipan Tentang Energi Kinetik ... 46
Tabel 4. Pemahaman Partisipan Tentang Energi Potensial ... 51
xv
DAFTAR GAMBAR
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Kisi-Kisi ... 63
Lampiran 2. Wawancara Partisipan A ... 65
Lampiran 3. Wawancara Partisipan B ... 71
Lampiran 4. Wawancara Partisipan C ... 76
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemahaman terhadap konsep menjadi syarat utama dalam keberhasilan siswa pada materi fisika. Pemahaman konsep yang tidak benar dapat mengakibatkan kesulitan dalam memahami materi fisika oleh sebab itu konsep harus dipahami terlebuh dahulu.
Berdasarkan teori konstruktivisme, siswa membangun pengetahuannya sendiri secara aktif dan peran guru dalam pembelajaran sebagai fasilitator yang dapat membantu siswa memahami pengetahuannya. Oleh sebab itu, guru harus dapat mengungkap pemahaman siswa dengan cara mengajukan pertanyaan. Selama ini proses pembelajaran guru hanya terfokus pada tujuan pembelajaran secara umum sehingga tidak mengetahui apakah siswa sudah memahami materi pembelajaran dalam fisika. Maka untuk mengetahui pemahaman siswa tentang konsep fisika, guru mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang relevan.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas penulis merumuskan masalah penelitian ini yaitu: Bagaimanakah pemahaman siswa tentang konsep usaha dan energi?
C. Tujuan Penelitan
Sesuai dengan rumusan masalah di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk mengungkap pemahaman siswa tentang konsep usaha dan energi.
D. Manfaat Penlitian
1. Bagi guru dan calon guru
Guru dapat menyadari betapa pentingnya memberikan pertanyaan untuk mengetahui apa yang siswa pikirkan tentang konsep-konsep fisika serta dapat mengkonstruksi pemahaman siswa.
2. Bagi peneliti
3
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Konsep, Konsepsi, dan Prakonsepsi
Konsep adalah hasil pemikiran seseorang yang bersifat abstrak dan menggambarkan peristiwa, benda, atau fakta yang dapat mempermudah komunikasi antar manusia (Pusat Bahasa Depdiknas, 2002& Berg, 1991). Contoh konsep dalam fisika antara lain adalah konsep gaya, gaya apung, kalor, gerak, usaha dan energi.
Konsep yang dibentuk siswa dari pengalamannya dapat dihubungkan dengan konsep lain. Tafsiran konsep yang dimiliki oleh seseorang yang diperoleh melalui interaksi dengan lingkungan dan melalui pendidikan formal disebut konsepsi (Berg, 1991 & Suparno, 2005: 5). Sebelum memasuki kelas, siswa sudah mempunyai pengalaman fisika lewat peristiwa sehari-hari yang dialaminya, seperti siswa melihat benda bergerak, mengamati air yang jatuh, dan merasakan berat benda. Ketika siswa memasuki kelas, siswa telah memiliki konsepsi awal sendiri dari pengalamannya yang disebut prakonsepsi
B. Pemahaman Konsep Fisika
Fisika dalam ilmu pengetahuan sebagai produk adalah semua pengetahuan tentang fisika yang terdiri dari fakta, konsep, hukum, dan teori (Suranto, 2009).
1. Fakta
Fakta merupakan pernyataan kenyataan dari suatu benda yang menggambarkan hasil observasi maupun menggunakan alat bantu (Coballa & Chiappetta, 2010: 112). Fakta merupakan dasar dari terbentuknya konsep, hukum, dan teori. Contoh fakta dalam fisika adalah batu tenggelam jika dimasukkan ke dalam air, benda yang dijatuhkan mengarah ke bawah, dan besi yang dipanasi akan terasa panas.
2. Konsep
Konsep adalah hasil pemikiran seseorang yang bersifat abstrak dan menggambarkan peristiwa, benda, atau fakta yang dapat mempermudah komunikasi antar manusia (Pusat Bahasa Depdiknas, 2002& Berg, 1991). Contoh konsep dalam fisika adalah gaya, gerak, dan kalor.
3. Hukum
4. Teori
Teori adalah pernyataan yang dibangun dari fakta, hukum dan kesimpulan untuk menggambarkan fenomena sehingga masuk akal untuk diakui sebagai hasil dari penelitian manusia yang terkait dengan penciptaan (Carey, Carnap, dan Mayr dalam McComas, 2003). Teori menjelaskan sesuatu yang tidak dapat langsung diamati. Teori dapat berubah sewaktu-waktu apabila ketidakbenaran dapat dibuktikan. Contoh teori dalam fisika adalah teori Bigbang, teori kinetik gas, dan teori relativitas.
Pemahaman konsep dan prinsip fisika merupakan persyaratan keberhasilan siswa dalam belajar fisika (Simanjuntak, 2012). Pemahaman adalah proses mental seseorang untuk memahami sesuatu yang telah diketahui dan diingat dan merupakan landasan untuk membangun wawasan (KBBI, 2011 & Simanjuntak, 2012).
C. Mengungkap Pemahaman
Semua pemahaman ada di dalam pikiran atau otak seseorang, sehingga untuk mengetahuinya dilakukan tes pemahaman (Sutoyo, 2012: 19). Beberapa cara untuk mengungkap pemahaman seseorang secara bebas dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain:
1. Wawancara
Wawancara dapat dilakukan dengan dua teknik, yaitu teknik klinis dan teknik kelas. Wawancara dengan teknik klinis dilakukan oleh peneliti atau guru dengan mewawancarai siswa tentang pemikiran mereka terhadap suatu topik di ruang yang tenang, tanpa penonton, dan waktu yang tepat. Sebagai contoh, wawancara dilakukan setelah sekolah, atau jam bebas di tengah pelajaran. Wawancara dengan teknik kelas, peneliti atau guru dapat melakukan wawancara di dalam kelas ketika jam pelajaran berlangsung.
Wawancara dapat berbentuk bebas dan terstruktur. Dalam wawancara bebas, peneliti bebas bertanya dan siswa bebas menjawab. Dalam wawancara terstruktur, pertanyaan sudah disiapkan dan urutannya sudah disusun sehingga mempermudah dalam praktek. Keuntungan wawancara terstruktur ini adalah peneliti dapat secara sistematis bertanya dan mengorek pemikiran siswa (Suparno, 2005).
2. Peta Konsep
siswa melihat hubungan antara ide-ide mereka, untuk mengetahui seberapa banyak yang diketahui siswa dan melihat sejauh mana siswa memahami topik tersebut (Taber, 1999).
3. Gambar
Siswa dapat diminta menggambar untuk mewakili pemahaman mereka tentang konsep tertentu. Menggambar dapat digunakan dalam situasi klinis, tetapi juga dapat digunakan di dalam kelas saat proses belajar mengajar berlangsung (Taber, 1999).
D. Miskonsepsi
E. Teori Konstruktivisme
Konstruktivisme adalah salah satu filsafat pengetahuan yang menekankan bahwa pengetahuan adalah konstruksi (bentukan) diri sendiri. Pengetahuan tidak bisa ditransfer dari guru kepada orang lain, karena setiap orang mempunyai skema sendiri tentang apa yang diketahuinya. Pengetahuan merupakan proses kognitif di mana terjadi proses asimilasi dan akomodasi untuk mencapai suatu keseimbangan sehingga terbentuk suatu skema yang baru. Seseorang membentuk skema, kategori, konsep dan strukur pengetahuan yang diperlukan untuk pengetahuan secara terus menerus (Bettencourt dalam Suparno, 1997). Pada pembelajaran kontruktivisme, peran guru sebagai pemandu, fasilitator, dan rekan yang mendorong untuk memformulasikan gagasan, pendapat, dan kesimpulan mereka sendiri.
Prinsip-prinsip konstruktivisme dalam pembelajaran yang diungkap oleh Suparno (2007), yaitu: 1) pengetahuan siswa dibentuk sendiri, 2) pengetahuan tidak dapat dipindahkan dari guru ke siswa, 3) siswa aktif mengkonstruksi terus menerus, sehingga selalu terjadi perubahan konsep yang sesuai dengan konsep ilmiah, 4) guru sekadar membantu menyediakan sarana dan situasi agar proses konstruksi siswa terlaksana.
F. Teori Perubahan Konsep
Asimilasi ialah pemaduan data baru dengan stuktur kognitif yang sudah dimiliki untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi dalam lingkungannya. Seseorang sering tidak memadukan informasi baru ke dalam struktur kognitifnya karena tidak memiliki struktur asimilasi yang cocok. Akomodasi ialah penyesuaian stuktur kognitif terhadap situasi baru, dan ekuilibrasi ialah penyesuaian kembali yang terus dilakukan antara asimilasi dan akomodasi. Dalam proses akomodasi ini seseorang memerlukan modifikasi struktur internal yang ada dalam menghadapi reaksi terhadap tantangan lingkungan.
G. Usaha dan Energi
1. Usaha
Pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari berbeda dengan pengertian usaha dalam fisika. Contoh “usaha” berdasarkan pengertian sehari-hari:
a. Bila seseorang mahasiswa ingin lulus dengan IPK yang baik, diperlukan usaha keras untuk belajar
b. Dosen yang baik, selalu berusaha dengan berbagai cara untuk menerangkan mata kuliahnya, agar dapat difahami dengan baik oleh mahasiswanya.
Dari dua contoh di atas dapat disimpulkan bahwa kata “usaha” dalam bahasa sehari-hari menjelaskan hampir semua aktivitas sehari-hari.
Kata “usaha” dalam pengertian sehari-hari ini tidak dapat dinyatakan
dengan suatu angka atau ukuran dan tidak dapat pula dinyatakan dengan rumus matematis. Tetapi dalam fisika usaha merupakan definisi yang sudah pasti, mempunyai arti dan dapat dinyatakan dengan rumus matematis. Pengertian usaha menurut bahasa sehari-hari adalah “upaya” untuk mendapatkan sesuatu.
Gambar 1. Gaya F dan Pergesera Benda Sejauh s
dikatakan gaya tersebut melakukan usaha terhadap benda. Usaha dapat ditimbulkan oleh gaya yang konstan dan juga gaya yang tidak konstan.
a. Usaha oleh Gaya Konstan
Usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya pada suatu benda adalah hasil kali gaya tersebut dengan perpindahan benda di mana gaya itu bekerja (Tipler, 1998: 156). Jika arah gaya dan arah perpindahan berbeda, maka hanya komponen gaya yang berimpit dengan perpindahan yang melakukan kerja. Besar usaha oleh gaya konstan merupakan hasil kali besar komponen gaya yang berimpit dengan perpindahan dengan besarnya perpindahan.
Gaya bekerja pada benda yang mengalami pergeseran sejauh s. Komponen gaya F yang berimpit dengan perpindahan adalah
, maka besarnya usaha adalah
Satuan Internasional (SI) dari usaha adalah Joule (J), yang sama dengan perkalian dari Newton dan meter.
N m
Seandainya pada sebuah benda dikenai gaya lebih dari satu, misalkan tiga buah gaya (F1, F2, dan F3), dan benda mengalami perpindahan
sejauh s, sehingga usaha oleh masing-masing gaya tersebut dijumlahkan.
Usaha masing-masing gaya dapat dicari dengan menggunakan rumus:
Gaya F
1 akan melakukan usaha sebesar
Gaya F
2 akan melakukan usaha sebesar
Gaya F
3 akan melakukan usaha sebesar
Maka Usaha total (Usaha yang dilakukan oleh ketiga gaya tersebut)
b. Usaha oleh Gaya yang Tidak Konstan
Contoh gaya yang tidak konstan adalah gaya yang bergantung pada posisi. Contoh gaya yang tergantung pada posisi adalah gaya pegas, gaya gravitasi antarplanet, gaya listrik antara dua benda bermuatan, dan sebagainya. Gaya yang berubah terhadap posisi dapat kita anggap sebagai sederetan gaya-gaya konstan. Usaha yang dilakukan pada tiap selang adalah luasan di bawah gaya seperti pada gambar 3. Jadi, usaha total adalah jumlah seluruh luasan.
2. Energi
Energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Energi di alam adalah besaran yang kekal, dengan sifat-sifat sebagai berikut :
a. Energi dapat diubah menjadi energi bentuk lain, tidak dapat hilang. Misalnya energi pembakaran berubah menjadi energi penggerak mesin.
b. Energi dapat dipindahkan dari suatu benda ke benda lain atau dari sistem ke sistem lain. Misalnya kita memasak air. Energi dari api pindah ke air menjadi energi panas, dan energi panas atau kalor dipindah lagi ke uap menjadi energi uap.
c. Energi dapat dipindah ke sistem lain melalui kerja mekanik. d. Energi tidak dapat dibentuk dari nol dan tidak dapat
dimusnahkan.
Sumber-sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah energi minyak bumi, energi batubara, energi air terjun, energi nuklir dan energi kimia.
3. Macam-Macam Energi
a. Energi Kinetik
Energi kinetik merupakan energi yang dipunyai benda karena geraknya. Energi kinetik diperkenalkan pertama kali oleh
Yunani yang berarti gerak. Energi kinetik bergantung pada massa dan kelajuan benda (Kanginan, 2013: 118).
Hubungan yang penting antara usaha total yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetiknya. Pernyataan ini merupakan prinsip energi. Prinsip usaha-energi berlaku jika W adalah usaha total yang dilakukan oleh setiap gaya yang bekerja pada benda. Jika usaha positif (W) bekerja pada suatu benda, maka energi kinetiknya bertambah sesuai dengan besar usaha positif tersebut (W). Jika usaha (W) yang dilakukan pada benda bernilai negatif, maka energi kinetik benda tersebut berkurang sebesar W. Dapat dikatakan bahwa gaya total yang diberikan pada benda di mana arahnya berlawanan dengan arah gerak benda, maka gaya total tersebut mengurangi laju dan energi kinetik benda. Jika besar usaha total yang dilakukan pada benda adalah nol, maka besar energi kinetik benda tetap (laju benda konstan).
( )
Dengan
( )
Maka
Hasil ini dikenal sebagai Teorema Usaha-Energi bahwa
usaha yang dilakukan oleh gaya resultan yang bekerja pada suatu
benda sama dengan perubahan energi kinetik yang dialami benda
itu, yaitu energi kinetik akhir dikurang energi kinetik awal
(Kanginan, 2013: 120).
b. Energi Potensial
1) Energi Potensial Gravitasi
Energi Potensial gravitasi suatu benda yang bermassa m dan berada di dalam medan gravitasi benda lain yang bermassa M (dalam kasus ini diambil bumi yang bermassa M) dengan titik acuan tak berhingga.
Apabila permukaan bumi sebagai bidang potensial nol dan ketinggian tidak melebihi 1000 km (percepatan gravitasi tidak terlalu berbeda, dianggap konstan), perumusan energi potensial, secara matematis dapat ditulis:
Ep = m g h
2) Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas adalah kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk semula. Secara umum persamaan energi potensial pegas adalah :
4. Kekekalan Energi Mekanik
Usaha yang dilakukan gaya gravitasi pada benda yang berpindah dari suatu titik ke titik lain tidak bergantung pada jalan yang ditempuh. Jumlah energi kinetik dan energi potensial di dalam medan gravitasi konstan. Jumlah energi kinetik dan energi potensial ini disebut energi mekanik.
Hal di atas dikenal sebagai Hukum kekekalan energi mekanik yang berbunyi : Jika pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya yang bersifat konservatif, maka energi mekanik sistem pada posisi apa saja
selalu tetap dengan kata lain energi mekanik pada posisi akhir sama
USAHA Teorema
Usaha-Energi Energi Kinetik
Energi Potensial Gravitasi ENERGI
Energi Potensial
Energi PotensialPegas
Kekekalan Energi
Energi Total /
20
BAB III
Metodologi
A. Jenis Penelitian
Penelitian yang dilakukan termasuk dalam jenis penelitian kualitatif. Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode penelitian deskriptif dan kualitatif. Penelitian deskriptif adalah penelitian yang bertujuan hanya untuk menggambarkan suatu keadaan tertentu. Metode ini dipilih karena dalam penelitian ini bertujuan untuk mengungkap pemahaman siswa awal dan akhir, mengelompokkan konsepsi-konsepsi siswa, dan melihat tingkat pemahaman. Untuk mengungkap pemahaman siswa dilakukan wawancara pada beberapa partisipan. Hasil penelitian ini bersifat individual dan tidak bisa digeneralisasikan pada kelompok lain.
B. Partisipan Penelitian
Partisipan dari penelitian ini yaitu 4 siswa SMA kelas XI yang sudah mendapatkan materi usaha dan energi.
C. Desain Penelitian
khusus. Bahan yang diteliti hanya satu atau kecil ruang lingkupnya, sehingga tidak perlu menggeneralisasi apapun.
D. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-Mei 2015. Tempat penelitian tidak selalu sama antara partisipan satu dengan yang lain sesuai kesepakatan antara peneliti dan partisipan.
E. Pengembangan Kemampuan Bertanya
F. Instrumen Penelitian
Instrumen dalam penelitian ini yaitu peneliti itu sendiri dengan metode wawancara pada beberapa siswa kelas XI SMA yang dipilih secara acak tanpa mengetahui prestasi dan kemampuan.
G. Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang digunakan peneliti yaitu wawancara klinis. Wawancara klinis bermanfaat untuk mengungkap pemahaman partisipan tentang usaha dan energi. Siswa juga diberi kesempatan untuk meminta keterangan dari pewawancara tentunya dengan pertanyaan-pertanyaan yang dapat mengkonstruksi pengetahuan partisipan. Dengan demikian dialog tercipta dan akibatnya tidak hanya pewawancara yang dapat mengetahui pemahaman partisipan, namun partisipan juga memperoleh bimbingan dari pewawancara. Untuk keperluan wawancara peneliti membuat pertanyaan-pertanyaan yang bisa digunakan untuk mengidentifikasi pemahaman partisipan.
H. Metode Analisis Data
partisipan kelas XI IPA yang dipilih secara acak tanpa mengetahui prestasi dan kemampuan.
24 BAB IV
DATA DAN ANALISA
A. Data Penelitian
Data pada penelitian ini berbentuk transkrip wawancara yang terlampir.
B. Analisa Data
Peneliti menginginkan data yang berkaitan dengan materi fisika yaitu usaha dan energi. Berdasarkan segala pertanyaan yang terkait, peneliti mencoba untuk mengetahui pemahaman partisipan dari materi usaha dan energi. Dalam analisis data ini, peneliti menemukan sejumlah informasi terkait pemahaman partisipan pada materi konsep usaha dan energi. Secara umum, peneliti menemukan informasi yang dapat dikategorikan sebagai berikut: tidak tahu, miskonsepsi,kurang lengkap, lengkap/memahami.
menemukan perubahan konsep pada partisipan ketika diberi beberapa pertanyaan konfirmasi. Sehingga teori pengetahuan akomodasi yang diungkapkan Piaget dapat ditemukan dalam penelitian ini. Peneliti dapat menyatakan bahwa siswa bisa berfikir sendiri tanpa diberitahu, namun dengan diberi tantangan atau pertanyaan-pertanyaan yang dapat mengkonstruksikan pemikirannya sendiri. Hal ini sesuai dengan teori pembelajaran konstruktivisme bahwa pengetahuan adalah konstruksi (bentukan) dari pemikiran siswa sendiri. Dengan pertanyaan juga partisipan dapat merubah konsep awal yang sudah dimiliki oleh partisipan. Hal ini disebabkan karena adanya disequilibrium karena adanya ketidakseimbangan antara asimilasi dan akomodasi.
1. Pemahaman tentang usaha
lagi yaitu partisipan yang terakhir. Hal ini dikarenakan peneliti telah menyadari banyaknya kekurangan dalam melakukan wawancara yang sebelumnya. Ketika partisipan diberi pertanyaan definisi tentang usaha partisipan menjawab bahwa usaha adalah jarak yang ditempuh suatu benda. Tapi ketika partisipan diminta untuk menjelaskan jarak partisipan mulai kebingungan dengan definisi jarak dan usaha. Kemudian setelah
ditanyakan lagi definisi usaha partisipan menjelaskan “Usaha itu gaya
yang dilakukan oleh benda agar benda berpindah dari satu sisi ke sisi yang
lain”. Namun persamaan usaha menurut pemahaman partisipan yaitu gaya
Tabel 1. Pemahaman Partisipan Tentang Konsep Usaha
Partisipan Konsep Pengertian Keadaan Awal Rangkaian
Pertanyaan
Keadaan Akhir
Pemahaman Kategori Pemahaman Kategori
A Usaha Usaha
dintinjau secara vector. Kalau energi ditinjau secara scalar. Tapi F-nya ditinjau secara vector. Karena kalau ada 2 gaya yang bekerja pada 1 benda tetap dijumlah untuk menentukan arah dari usaha.
B kalau secara
teorinya saya kurang tahu. Tapi ada
Kurang
Lengkap
ok benda yang digeser geser ya. Kalau benda di geser
gambaran lah seperti benda terus digeser-geser seperti itu.
sejauh ini apakah ada usaha?
(memindahkan bolpoin) bisa lebih diperjelas lagi?
usaha adalah besar energi yang dibutuhkan untuk merubah bentuk, susunan, atau letak suatu benda.
Kurang
Lengkap
kalau semisal benda saya geser ke kanan
mengalami usaha? Kok bisa tau benda yang bergerak menerima usaha kenapa?
kalau tidak salah rumus usaha kan F kali N. eh N apa D ya? Pokoknya gaya kali jarak.
Miskonsepsi
Semisal ini kan objek ya? Kemudian dikasih gaya berarti dia akan bergerak? bergerak
he’em sesuai arah
gayanya. iya selama perjalanannya ini, Cuma kalau sampai sini nggak.
sampai sini (memindahkan benda ke
posisi yang
lain). Berarti ini ada usaha? semisal ini bendanya terus dia bergerak ke kanan sampai ujung dia kembali lagi ke posisi awal. Dia
mengalami
Miskonsepsi itu kan kalau menurut kalau aku salah, sek tunggu-tunggu. Usaha itu gaya yang dilakukan oleh benda agar benda berpindah dari satu sisi ke sisi yang lain.
bilang jarak yang ditempuh oleh suatu benda dari satu sisi ke sisi lain dalam jangka waktu tertentu. Bedanya usaha dengan jarak? bila suatu benda
diberikan gaya sehingga dia memiliki
usahanya F kali s lah. 4F s
lintasan yang tertutup dan dia akan kembali lagi ke posisi semula. Berapa usahanya? contoh dari usaha kamu tahu?
kan ada meja,
mejanya dikasih gaya terus mejanya
bergerak terus
berhenti di suatu titik
2. Pemahaman tentang konsep energi
Partisipan A dapat menjelaskan konsep energi namun masih kurang lengkap. Partisipan juga sempat kebingungan dengan penjelesannya, sehingga terdapat perubahan pemahaman. Partisipan A menjelaskan konsep energi dengan persamaan yang partisipan pahami “energi itu gaya
kali jarak”. Partisipan juga memberikan contoh tentang konsep energi dan
menjelaskan perbedaan antara usaha dengan energi “contoh misal orang
mendorong meja tapi meja itu berpindah dari posisi awal. Kalau energi tidak mentingin posisinya. Kalau energi misal aku mendorong meja ke timur 2 meter terus aku mendorong lagi ke barat 2 meter, itu kalau menurut segi usaha, usahanya nol, tapi kalau menurut segi energi gaya
dikali 4 meter tadi. Itu menurutku”. Selain itu partisipan juga menjelaskan
hubungan antara usaha dan energi “Kalau usaha itu hasil kerja dari energi”.
Partisipan B dapat menjelaskan konsep energi “energi itu yang dimiliki
suatu benda”, memberikan contoh energi “energi kinetik, potensial. Yang saya ketahui dua itu “, dan hubungan usaha dengan energi menggunakan
kalimat sendiri “suatu benda yang dikenai usaha pasti memiliki energi.
Baik yang mengenai maupun yang tidak mengenai.”. Namun penjelasan partisipan tentang konsep energi kurang rinci. Hal ini dikarenakan peneliti kurang lebih dalam menanyakannya.
Partisipan C dapat menjelaskan definisi energi “energi itu potensi kerja
berbagai contoh energi. partisipan memberikan keterangan kurang lengkap
tentang hubungan usaha dan energi “orang bisa melakukan usaha karena
dia mengeluarkan energi. Benda yang dikenai usaha juga memiliki energi”. Ketika partisipan diberikan pertanyaan tentang kekekalan energi, partisipan mengaku lupa. Namun setelah diajukan beberapa pertanyaan partisipan tanpa disadari menyatakan hukum kekekalan energi.
Partisipan D mengaku tidak mengetahui definisi energi. Namun partisipan dapat memberikan contoh energi. Partisipan juga sempat mengaku tidak mengetahui hubungan antara usaha dengan energi. Namun setelah peneliti mengajukan beberapa pertanyaan partisipan dapat menjelaskan hubungan
antara usaha dengan energi “kalau kita tidak punya energi kita tidak bisa
Tabel 2. Pemahaman Partisipan Tentang Energi
Partisipan Konsep Pengertian Keadaan Awal Rangkaian
Pertanyaan
Keadaan Akhir
Pemahaman Kategori Pemahaman Kategori
A Energi Energi
ada sih. Jelasin titik temunya aku masih bingung. Tadi kan ditinjau dari rumus. Kalau ini dari
pengertian menurutku. Kalau usaha itu hasil kerja dari energi. W
Kurang
adalah Usaha merupakan perubahan energi.
Tergantung dia pengen berubah menjadi energi apa. Misalnya kinestik menjadi kimia. Atau listrik menjadi gerak.
energi.
D energi? Energi
itu, itu lho. Aku gak tau jelasinnya.
Tidak
Memahami
contoh dari energi?
energi panas, energi potensial, energi kinetik, energi mekanik
Haduh aku lupa. usaha dan energi, hubungannya usaha dan energi itu apa? kok materinya bisa usaha dan energi
waduh saya kurang mengerti. Kurang tau saya.
Tidak
Memahami
melakukan aktifitas itu berarti bekerja atau melakukan usaha. Jadi hubungan
ya kalau kita gak punya energi kita gak bisa melakukan usaha
Kurang
usaha dan energi? Kamu dorong meja kamu kan melakukan usaha. Agar meja ini bisa bergerak kamu harus
3. Pemahaman tentang energi kinetik
Semua partisipan kecuali partisipan B memahami konsep energi kinetik berdasarkan kalimat sendiri maupun dengan menggunakan persamaan energi kinetik. Partisipan mengaku lupa dengan konsep energi kinetik. Partisipan A menyatakan bahwa kalau energi kinetik itu energi yang dimiliki benda ketika bergerak dengan kecepatan tertentu. Partisipan B mengaku lupa dengan konsep energi kinetik. Partisipan C menyatakan konsep energi kinetik menggunakan persamaan yaitu ½ mv2. Sedangkan
partispan D dapat menjelaskan definisi energi kinetik “energi yang
Tabel 3. Pemahaman Partisipan Tentang Energi Kinetik
Partisipan Konsep Pengertian Keadaan Awal Rangkaian
Pertanyaan
Keadaan Akhir
Pemahaman Kategori Pemahaman Kategori
A Energi
bermain seluncur di kolam renang, itu kan licin, kamu tanpa gaya dorong bisa meluncur. Saat dia meluncur dia mempunyai enrgi apa saja? kenapa saat di puncak tidak ada energi
karena belum
mempunyai kecepatan. Kalau belum bergerak
kinetik? belum mempunyai energi kinetik.
B lupa mas saya. Tidak
Memahami
nhah energi potensial kamu udah tahu. Sekarang kalu kinetik?
tentang kecepatan. Tapi masih lupa mas energi kinetik itu apa.
Kurang
Lengkap
ketika buah kelapa masih diatas ada energi apa saja? Apakah ada energi kinetik?
C ½ m v2 Memahami kalau energi kinetik kok bisa termasuk energi gerak?
punya kecepatan. Memahami
D energi yang
dimiliki oleh suatu benda yang sedang bergerak
Kurang
Lengkap
Kenapa kok benda yang bergerak itu mempunyai energi kinetik?
Karena punya kecepatan
Memahami
Mang
persamaannya apa?
½ m v2 Memahami
4. Pemahaman tentang energi potensial
Semua partisipan memahami tentang konsep energi potensial. Partispan A menyatakan konsep energi berdasarkan faktor yang mempengaruhi energi
potensial yaitu ketinggian “energi potensial itu energi yang dimiliki suatu
Tabel 4. Pemahaman Partisipan Tentang Energi Potensial
Partisipan Konsep Pengertian Keadaan Awal Rangkaian
Pertanyaan
Keadaan Akhir
Pemahaman Kategori Pemahaman Kategori
dia
D energi potensial
apa?
contohnya? air terjun. kan airnya mengalir dari atas ke bawah nhah itu air terjun kan mempunyai ketinggian tertentu terus pasti dia jatuhnya ke bawah gak mungkin kan air terjun jatuhnya ke atas
5. Pemahaman tentang hukum kekekalan energi mekanik
Partisipan A memahami hukum kekelan energi mekanik. Partisipan
menjelaskan “energi mekanik posisi awal sama dengan energi mekanik
posisi akhir”. Partisipan juga dapat menjelaskan persoalan yang diberikan oleh peneliti tentang hukum kekekallan energi mekanik. Partisipa B dan partisipan C mengaku belum pernah mendengar hukum kekekalan energi mekanik.
Partisipan D memamahi hukum kekekalan energi. Partispan menjelaskan
“EP+EK satu sama dengan EP+EK dua. ya ketika dia di atas dan ketika
dia sudah sampai bawah.” Partisipan juga dapat memahami persoalan
Tabel 5. Pemahaman Partisipan Tentang Kekekalan Energi Mekanik
Partisipan Konsep Pengertian Keadaan Awal Rangkaian
Pertanyaan
Keadaan Akhir
Pemahaman Kategori Pemahaman Kategori
A Hukum
Memahami contohnya? contohnya kelapa jatuh. Saat masih nempel sama sudah posisi di tanah kalau tidak masih di posisi tengah-tengah itu. jadi posisi saat kelapa masih nempel
mempunyai energi potensial dan energik kinetik, tapi energi
energi mekanik pada posisi akhir sama dengan energi mekanik pada posisi awal.
kinetik nilainya nol. Begitu jatuh
sebelum sampai tanah dan ketika dia sudah sampai bawah. Jadi energi mekanik diatas sama dengan energi mekanik.
59
Pada konsep usaha 3 partisipan mengalami miskonsepsi bahwa usaha adalah gaya dikalikan jarak. Sehingga pada konsep usaha siswa sering mengalami miskonsepsi. Pada konsep gaya pada suatu benda partisipan masih kurang lengkap tentang gaya normal. Pada konsep energi partisipan menyatakan jawabannya kurang lengkap karena partisipan hanya mengetahui perubahan energi. Pada konsep energi kinetik memahami persamaannya saja. Begitu juga dengan konsep energi potensial, partisipan hanya memahami persamaannya saja. Pada konsep kekekalan energi mekanik partisipan tidak memahami bahkan belum pernah mendengar konsep kekekalan energi mekanik.
60
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Pemahaman keempat partisipan terdapat kesamaan yaitu kurang lengkap
pemahaman yang diperoleh oleh partisipan tentang konsep usaha dan energi.
2. Peneliti menemukan partisipan mengubah pemikirannya ketika partisipan mendapatkan pertanyaan-pertanyaan baru yang mengarah pada suatu konsep.
3. Penelitian ini terungkap bahwa partisipan membangun pemikirannya sendiri.
4. Dengan mengajukan pertanyaan kepada partisipan peneliti mengetahui bahwa dalam mengembangkan pemikiran siswa tidak selalu dengan menjelaskan namun dengan mengajukan pertanyaan.
B. Keterbataasan Penelitian
1. Partisipan pada penelitian ini masih sedikit karena hanya berjumlah 4 partisipan.
C. Saran
1. Dalam melakukan wawancara sebaiknya dipersiapkan dengan sungguh-sungguh mulai dari pertanyaan-pertanyaan yang akan diajukan, penguasaan konsep, media yang diperlukan, dan alat rekaman yang digunakan. Serta usahakan partisipan dan pewawancara dalam keadaan senyaman mungkin dalam melakukan wawancara.
62
Daftar Pustaka
Ahmadi, Rulam. 2014. Metode Penelitian Kualitaif. Yogyakarta: Ar-Ruzz Media Chiappetta. Eugene L.& R Coballa. 2010. Science Instruction In The Middle And
Secondary Schools. 7nd Edition. New York: Macmillan Pub. Co. Kanginan, Marthen. 2013. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Erlangga. McComas, William. F. 2003. A Textbook Case of the Nature of Science: Laws and
Theories in the Science of Biology. Rossier School of Education, University of Southern California. Los Angeles. Dalam
http://coehp.uark.edu/pase/Law_Theory.pdf diunggah tanggal 17 maret 2015 pukul 15.00 WIB.
Palupi, Dwi S. 2009. Fisika untuk SMA dan MA Kelas XI. Jakarta: Departemen Pendidikan Nasional.
Pusat bahasa depdiknas. 2002. Kamus Besar Bahasa Indonesia (edisi Ke-3).
Jakarta: Balai Pustaka
Simanjuntak, MP.Peningkatan Pemahaman Konsep Fisika Mahasiswa Pendekatan Pembelajaran Pemecahan Masalah Berbasis Video, Jurnal Pendidikan Fisika, vol. 1, 2012, pp. 55-60.
Sri Wardhani, Teknik Pengembangan Instrumen Penilaian Hasil Belajar Matematikadi SMP/Mts, (Widyaiswara PPPPTK Matematika
Yogyakarta, 2010), hlm. 23. Dalam
https://mgmpmatsatapmalang.files.wordpress.com/2011/11/instrumen-penilaian-mat-smp.pdf (19 Maret 2015)
Suparno, P. 1997. Filsafat Konstruktivisme Dalam Pendidikan. Yogyakarta: Kanisius
Suparno, P. 2005. Miskonsepsi dan Perubahan Konsep Pendidikan Fisika. Jakarta: Grasindo
Suranto. 2009. Pengaruh Pembelajaran Fisika dengan Pendekatan Ketrampilan Proses Pada Konsep Usaha bagi Siswa SMP Negeri 1 Trucuk Klaten. (Skripsi). Surakarta: Universitas Sebelas Maret
Sutoyo, A. 2012. Pemahaman Individu. Yogyakarta: Pustaka Pelajar
Taber, K. S. 1999. Probing Understanding. November 1999. Cambridge: Homerton College
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga
63
KISI-KISI MENGUNGKAP PEMAHAMAN SISWA
KONSEP USAHA DAN ENERGI
Konsep Pengertian Indikator Pemahaman Pertanyaan Pengukur
Usaha Usaha merupakan proses perubahan Energi dan usaha ini selalu
dihubungkan dengan gaya (F) yang menyebabkan perpindahan (s) suatu benda.
Siswa dapat menjelaskan pengertian usaha
Apa yang kamu ketahui tentang usaha?
Gaya kita gunakan untuk
mendorong kursi, ternyata kursinya bergerak dan berpindah posisi.
Siswa dapat memberikan contoh usaha
Sebutkan contoh usaha dalam fisika di kehidupan sehari-hari! Energi Energi merupakan kemampuan
untuk melakukan usaha.
Siswa dapat menjelaskan pengertian energi
Apa yang kamu ketahui tentang energi?
Energi kinetik potensial, mekanik, dll.
Siswa dapat memberikan contoh energi
Sebutkan contoh dari energi!
Usaha merupakan perubahan energi. Siswa dapat menjelaskan
hubungan antara usaha dan energi
Apa hubungan antara usaha dan energi?
Energi Kinetik Energi kinetik merupakan energi yang dipunyai benda karena geraknya.
Siswa dapat menjelaskan pengertian energi kinetik
Apa yang kamu ketahui tentang energi kinetik?
Kecepatan dan massa Siswa dapat menyebutkan faktor energi kinetik
Siswa dapat menyebutkan rumus energi kinetik
Apa persamaan energi kinetik? Ketika benda mempunyai kecepatan. Siswa dapat menjelaskan
persoalan energi kinetik
Sebuah benda jatuh bebas dimana energi kinetiknya? Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang
dimiliki benda akibat kedudukannya bidang acuan.
Siswa dapat menjelaskan pengertian energi potensial
Apa yang kamu ketahui tentang energi potensial?
Kedudukan, massa, dan percepatan gravitasi
Siswa dapat menyebutkan faktor energi potensial
Kenapa benda tersebut dikatakan mempunyai energi potensial? Apa yang menyebabkan?
Siswa dapat menyebutkan rumus energi potensial Apa persamaan energi potensial? Ketika benda mempunyai
kedudukan terhadap bidang acuan.
Siswa dapat menjelaskan persoalan energi potensial
Sebuah benda jatuh bebas dimana energi potensialnya? Hukum Kekekalan
Energi Mekanik
Jika pada suatu sistem hanya bekerja gaya-gaya yang bersifat konservatif, maka energi mekanik sistem pada posisi apa saja selalu tetap dengan kata lain energi mekanik pada posisi akhir sama dengan energi mekanik pada posisi awal.
Siswa dapat menjelaskan hukum kekekalan energi mekanik.
Apa itu hukum kekekalan energi mekanik?
65
Hasil Wawancara Materi Usaha Dan Energi
Partisipan A
yang kamu ketahui tentang usaha?A : Definisi?
Q : terserah, apa yang kamu ketahui?
A : kalau usaha itu, kalau menurut rumus sih, usaha itu gaya kali perpindahan. Energinya iya gak?
Q : energi sekalian gak apa – apa. A : energi itu gaya kali jarak
Q : berarti usaha adalah gaya kali perpindahan. Energi adalah gaya kali jarak. Kan tadi usaha itu gaya kali perpindahan kalau menrut rumus. Contoh dari usaha apa? A : contoh misal orang mendorong meja tapi meja itu berpindah dari posisi awal. Kalau energi tidak mentingin posisinya. Kalau energi misal aku mendorong meja ke timur 2 meter terus aku mendorong lagi ke barat 2 meter, itu kalau menurut segi usaha, usahanya nol, tapi kalau menurut segi energi gaya dikali 4 meter tadi. Itu menurutku.
Q : apakah ada hubungan antara usaha dan energi?
A : ada sih. Jelasin titik temunya aku masih bingung. Tadi kan ditinjau dari rumus. Kalau ini dari pengertian menurutku. Kalau usaha itu hasil kerja dari energi. W itu delta usaha. Aku jadi bingung. W itu delta Usaha ya delta usaha. Q : W itu delta usaha, berarti W itu selisih dari usaha.
A : iya menurutku itu.
A : berarti usaha akhir dikurangi usaha awal. Misal aku mendorong meja ada bebannya. Aku dorong 2 meter ke timur, berarti usaha awal. Kemudian mejanya ditambah massa lagi, aku dorong lagi 2 meter ke timur. Berartikan usaha yang terkahir sama yang pertama beda karena gayanya juga beda. Eh gayanya sama. Oh berarti yang menentukan perbedaan gaya. Jadi misalkan benda di dorong 2 meter ke timur dengan gaya sekian, gaya 1 Newton, terus di dorong lagi dengan gaya 2 newton, kan ada perubahan usaha.
Q : berarti energi itu perubahan gaya. Jadi kalau gaya lebih besar energinya akan lebih besar. Kalau energinya kecil berarti perubahan gayanya kecil.
A : energi adalah perubahan usaha tetapi perubahan usaha ditentukan oleh perubahan gaya. Secara tidak langsung energi perubahan dari gaya.
Q : jadi secara tidak langsung energi adalah perubahan dari gaya. Maksudnya secara tidak langsung itu bagaimana?
A : jadi gini energi itu kan perubahan usaha, sepenangkapanku lho ya. Sedangkan perubahan usaha tadi ditentukan oleh gaya. Kan U sebanding dengan F, sedangkan W sebanding dengan F. berarti kalau gaya berubah usaha berubah. Tadi kan energi itu W sama dengan delta U. kalau delta U semakin besar berarti energinya semakin besar juga. Kalau delta U-nya kecil energinya juga kecil. Q : secara tidak langsung energi itu perubahan gaya. Berarti kalau gaya sama tidak ada energi?
A : gaya sama tidak ada perubahan energi. Berarti energinya sama. Q : perubahan itu kan selisih, sehingga selisihnya nol?
A : iya selisihnya nol.
Q : Apabila F2 dikurangi F1 dan F nilainya sama berarti perubahan gaya nol dan usaha nol.
A : iya.
Q : tadi usaha tergantung dari perubahan gaya, jadi usahanya nol? A : usahanya nol.
Q : terus energinya juga nol? Walaupun contoh tadi ke timur 2 meter dan ditambah lagi ke timur 2 meter.
A : Energinya gak nol dong.
Q : tadi kamu bilang energi perubahan usaha, secara tidak langsung energi itu juga perubahan gaya. Apabila gaya sama berarti delta F nol, karena gaya sama karena delta F nol usahanya berapa?
Q : karena usaha nol berarti energi juga nol? A : iya.
Q : kalu berpindah 2 meter ditambah 2 meter dengan gaya yang sama, itu gak da energi?
A : ada ada. Aku revisi lagi jadi ada gaya yang bekerja pada 1 benda dan arahnya berlawanan berlaku hukum perubahan energi. Sigma F kali s. sehingga F secara vector.
Q : jadi sigma F kali s itu usaha?
A : usaha bisa energi juga bisa sebernarnya. Q : kesimpulan antara usaha dan energi itu apa?
A : kalau usaha ditinjau secara vector karena perpindahan berpengaruh. Jadi perubahan posisi juga berpengaruh. Perubahan energi itu jarak. Jadi meskipun, kalau aku dulu pernah baca, ada orang naik becak dari jalan solo km 7, dia dianterin naik becak muter sampai balik ke km 7 lagi, terus orang itu bilang bapaknya tidak melakukan usaha soalnya dia tidak berpindah dari posisi awal. Jadi usaha dintinjau secara vector. Kalau energi ditinjau secara scalar. Tapi F-nya ditinjau secara vector. Karena kalau ada 2 gaya yang bekerja pada 1 benda tetap dijumlah untuk menentukan arah dari usaha.
Q : apakah energi sama dengan delta usaha masih berlaku? A : menurutku masih.
Q : apakah usaha dengan delta gaya masih berlaku? A : tidak berlaku.
Q : contoh dari energi itu apa ja?
A : energi kalor, kinetik, potensial, kimia.
Q : misal ada bidang miring dengan sudut teta di puncak ada sebuah balok, balok masih diam. Apkah terdapat energi?(sambil menggambar contoh)
A : ada.
Q : energi apa? A : energi potensial.
Q : energi potensial walaupun diam? Kenapa? A : karena mempunyai ketinggian.
A : kalau aku meninjau dari segi rumus. EP = mgh. Sama mempunyai potensi untuk menimbulkan apa gitu, kerusakan atau apa gitu.
Q : semisal bidang ini licin, jadi gaya gesek antara bidang dan balok diabaikan. Gaya gesek balok dan udara juga diabaikan. Seperti kamu bermain seluncur di kolam renang, itu kan licin, kamu tanpa gaya dorong bisa meluncur. Saat dia meluncur dia mempunyai enrgi apa saja?
A : kinetik, potensial tapi sebelum sampai bawah. Q : kenapa saat di puncak tidak ada energi kinetik?
A : karena belum mempunyai kecepatan. Kalau belum bergerak belum mempunyai energi kinetik.
Q : tadi kamu bilang sebelum sampai bawah masih terdapat energi potensial. Kalau sudah sampai bawah apakah ada energi potensial?
A : punya tapi nilainya nol. Karena ketinggiannya juga nol. Kecuali dibawah bidang miring masih ada bidang lain. Misalnya ini sudah sampai tanah berarti ketinggiannya nol.
Q : definisi dari energi potensial dan kinetik apa menurutmu?
A : energi potensial itu energi yang dimiliki suatu benda jika memiliki ketinggian. Kalau energi kinetik itu energi yang dimiliki benda ketika bergerak dengan kecepatan tertentu.
Q : kamu sudah pernah dengan tentang hukum kekekalan energi mekanik? A : sudah.
Q : apa sih itu?
A : energi mekanik itu kan energi potensial ditambah energi kinetik, itu kalau gerak lurus. Kalau melingkar ditambah kinetik rotasi.
Q : itu kan definisi dari energi mekanik. Kalau definisi dari kekekalan energi mekanik?
A : berarti energi mekanik posisi awal sama dengan energi mekanik posisi akhir. Q : contohnya?
A : contohnya kelapa jatuh. Saat masih nempel sama sudah posisi di tanah kalau tidak masih di posisi tengah-tengah itu.
Q : maksudnya gimana itu?
dan energi kinetik. Karena ketinggian semakin kecil kecepatan semakin besar. Jadi energi potensial semakin berkurang energi kinetik semakin bertambah. Berarti sampai bawah energi kinetik sebelum sampai tanah sama dengan energi potensial ketika dia masih menempel.
Q : sebelum menyentuh tanah? Berarti dia masih mempunyai energi potensial? A : tepat sebelum menyentuh. Sepersekian detik gitu lho. Kalau masih berapa senti itu masih mempunyai energi potensial walaupun nilainya kecil. Tapi kalau tepat sebelum menyentuh itu kan, istilahnya hampir menyentuh tapi ketinggiannya nol. Jadi kecepatan saat maksimum. Ketika menyentuh v nol. V mol ketinggian nol energi nol.
Q : kita kembali lagi di bidang miring ini. Apakah berlaku hukum kekekalan energi mekanik?
A : berlaku menurutku. Q : kenapa kok bisa?
A : misalkan licin ya? Dia kan pasti meluncur sampai ke bawah ketika sampai bwah potensial sama kinetiknya sebanding. Sedangkan disini energi potensial nol ( menunjuk bagian bawah bidang) energi kintik disini nol (menunjuk bagian puncak).
Q ; kalau sudah sampai bagian tengah?
A : kalau di bagian tengah berarti energi potensial di titik atas ini sama dengan energi potensial dan energi kinetik saat di tengah-tengah. Jadi disini (menunjuk tengah-tengah lintasan) mempunyai energi potensial lebih kecil dari diatas sama energi kinetik yang lebih besar daripada diatas. Kan diatas nol jadi disini mempunyai energi kinetik karena mempunyai kecepatan. Energi potensial berkurang karena ketinggiannya berkurang.
Q : ketika meluncur apakah ada usaha tanpa diberi dorongan? A : ada.
Q : kenapa bisa?padahal tidak diberi gaya dorong? A : gravitasi yang menarik.
Q : sebesar berapa gayanya?
Q : itu kok bisa sin dan bisa cos?
A : sudutnya teta kan. Ini segitiga harusnya siku-siku disini. Terus segitanya aku miringkan. Nanti membentuk segita juga yang sama.
Q : sehingga usahnya berapa?
A : usahanya W sin teta kali jarak ini misalkan s.
Q : energi kinetik dipengaruhi oleh kecepatan, ketika di puncak kecepatan berapa? A : nol
Q : ketika meluncur sampai tengah berarti kan ada kecepatan, besar kecepatannya berapa sih?
Q : saat posisi di tengah sampai di bawah apakah masih berlaku hukum kekekalan energi mekanik?
A : masih seharusnya. Tapi potensial nol dan energi kinetik maksimum. Q : saat tepat di bawah berapa kecepatan maksimumnya?
A : kalau dari posisi 2. Delta W delta EK. w sin teta x s’ = EK2 – EK1. w sin teta
x s’ = ½ mv22 –
½ mv12. Misal ada kecepatan awal. ( menuliskan persamaan). v2 = akar 2 g sin teta + ½ v12 .
Q : kekekalan energi mekanik berlaku ketika apa saja?
A : ketika suatubenda berpindah dari tempat tertentu. Jadi misal kelapa jatuh dan bidang miring berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Tapi kalau gerak datar atau horizontal tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik.
71
Hasil Wawancara Materi Usaha Dan Energi
Partisipan B
Q : Peneliti A : Partisipan
Q : selamat sore. A : sore
Q : silahkan perkenalan dahulu. A : nama saya nadia kelas XI
Q : terima kasih nadia. Di kelas XI kamu telah menerima pelajaran fisika tentang usaha dan energi.
A : iya…
Q : apa yang kamu ketahui tentang usaha? A : ini apa pengertian usaha?
Q : bisa pengertian bisa apapun yang kamu ketahui tentang usaha.
A : kalau secara teorinya saya kurang tahu. Tapi ada gambaran lah seperti benda terus digeser-geser seperti itu.
Q : ok benda yang digeser geser ya. Kalau benda di geser sejauh ini apakah ada usaha? (memindahkan bolpoin)
A : ada.
Q : bisa lebih diperjelas lagi?
A : usaha adalah besar energi yang dibutuhkan untuk merubah bentuk, susunan, atau letak suatu benda.
Q : kalau semisal benda saya geser ke kanan dan kemudian kembali lagi ke tempatnya apakah ada usaha pada benda?
A : ada.
Q : berarti ketika benda di pindah sejauh apapun dan kembali lagi posisi awal, benda tersebut mempunyai usaha?
A : iya
Q : ketika ada balok di atas lantai. Gaya apa saja yang bekerja pada balok? (menggambar ilustrasinya)
A : ada gaya ke atas lantainya, ada berat, ada energi potensialnya. Sudah.
Q : ada gaya F ke kanan kemudian berpindah sejauh s. kalau ada gaya dia akan bergerak dan berpindah. Ketika berpindah adakah usaha?
A : ada.
Q : materinya kan usaha dan energi. Usaha kamu sudah jabarkan. Sekarang apa sih energi itu?
A : energi itu apa ya?
Q : tadi kan kamu bilang usaha adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menggeser-geser benda. Energi yang kamu itu apa?
A : energi itu yang diusahakan. Q : maksudnya yang diusahakan? A : energi itu yang dimiliki suatu benda.
Q : benda memiliki apa kok bisa dibilang energi?
A : benda itu memiliki sesuatu yang membuat dia bertahan. Kan ada tekanannya kurang lebih seperti itu.
Q : contoh dari energi apa ja?
A : energi kinetik, potensial. Yang saya ketahui dua itu. Q : usaha dan energi apakah ada keterkaitannya? A : oh tentu.
Q : apa keterkaitannya?
A : kalau usaha itu jumlah energi yang diperlukan untuk merubah tatanan suatu benda.
Q : terus apa keterkaitan atau hubungannya usaha dan energi?
Q : contohnya sperti apa?
A : contohnya seperti tadi. Atau misal benda yang diturunan. Q : kenapa?
A : benda yang di bidang miring itu memiliki energi dan bidang miring itu usahanya. (terlihat kebingungan)
Q : maksudnya bidang miring usahanya?
A : (menggambar bidang miring). Jadi untuk memindahkan benda yang dibawah. Bukan gini ding mas. Misalkan ada bola berada di ketinggian bola kan ada energi potensial terus agar bendanya jatuh diperlukan usaha.
Q : apa usahanya?
A : usahanya ya garvitasinya Q : jadi usaha dan energi itu?
A : energi itu yang dimiliki benda. Usaha itu yang dikeluarkan.
Q : tadi kan kamu memberi contoh energi kinetik dan potensial. Apa yang kamu ketahui tentang energi kinetik?
A : lupa mas saya.
Q : ok kalau begitu energi potensial apa?
A : potensial itu kan tinggi. Berarti massa kali tinggi kali gravitasi Q : kenapa kok bisa disebut energi potensial bukan energi ketinggian?
A : karena yang dihitung itu bukan seberapa tingginya tapi besar energi benda itu saat diam.
Q : ketika kelapa jatuh dia tidak mempunyai energi potensial dong? A : punya mas. Tapi nol mungkin.
Q : kalau sudah menempuh setengah listasannya juga nol? A : nggak mas.
Q : energi potensial itu dipengaruhi oleh apa saja?
A : ketinggian atau posisinya, garvitasi dan massa benda. Q : apa yang kamu maksud garvitasi?
Q : nhah energi potensial kamu udah tahu. Sekarang kalu kinetik? A : tentang kecepatan. Tapi masih lupa mas energi kinteik itu apa. Q : ketika buah kelapa masih diatas ada energi apa saja?
A : potensial.
Q : kalau energi kinetiknya? A : tidak ada karena diam.
Q : ketika jatuh. Memeiliki energi apa saja? A : kinetik sama potensial.
Q : saya kasih kasus saja. Sudah pernah berenang dan bermain seluncur? Kita anggap saja bidang licin dan hesekan dengan udara kita abaikan.bidang mempunyai sudut kemiringan teta. Saat masih diatas benda masih diam. Benda mempunyai energi apa saja?
A : potensial.
Q : benda tersebut memiliki gaya apa saja?
A : ada gaya kebawah atau berat. Ada gaya gesernya.
Q : gaya geser itu sebesar berapa? Apakah kamu bisa mencarinya?
A : sebesar berat dikurangi sudut. Eh sebentar mas. Ditambah ding mas. Ya dikurangi saja ding mas. ( terlihat kebingungan).
Q : tambah atau kurang?
A : berat dikurangi sudutnya dan dikalikan gravitasi. Kan semakin kebawah semakin cepat.
Q : kamu sudah pernah dengar hukum kekekalan energi? A : pernah. Berarti energi suatu benda tidak bisa diubah-ubah. Q : maksudnya tidak bisa diubah?
A : pada posisi tertentu benda memiliki energi yang jumlahnya tidak bisa berubah. Q : contohnya?
A : gak tau mas…
Q : energi mekanik, apa kamu tahu?
A : energi yang dimiliki benda saat bergerak. Q : bedanya dengan energi kinetik?
