METODE EVALUASI PRAKTIKUM MAHASISWA UNTUK MATAKULIAH PRAKTIKUM FISIKA
Oleh:
Emie Santoso, Purwidi Asri, dan Daisy Dwijati Kumala Ratna Dosen Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya
Abstrak: Praktikum Fisika adalah matakuliah yang diberikan untuk semua prodi di bidang
teknik. Dengan praktikum Fisika ini diharapkan mahasiswa dapat lebih memahami konsep dasar ilmu fisika, dan penerapannya di bidang teknik yang ditekuni. Praktikum Fisika yang diajarkan meliputi bidang Mekanika, Panas, Fluida dan Listrik Magnet. Praktikum dilaksanakan secara paralel dan diatur sehingga setiap kelompok akan melaksanakan modul praktikum yang berbeda di setiap minggunya. Praktikum dilakukan perkelompok, tetapi laporan dan evaluasi/penilaian dilaksanakan perorangan. Penilaian dilakukan dengan beberapa kriteria, yaitu : kehadiran 5%, laporan 30%, UTS Praktikum 25%, UAS Praktikum 40%. Data diambil dari 15 praktikan sebagai contoh penilaian, kemudian nilai diolah untuk mendapatkan Nilai Angka (NA) dan Nilai Huruf (NH), sesuai dengan prosentase diatas. Mahasiswa yang mendapatkan nilai kurang dari BC, diberi kesempatan mendapatkan tugas tambahan dengan nilai maksimum BC.
Kata Kunci: mekanika, panas, fluida, listrik magnet, penilaian
Fisika baik teori maupun praktikum, adalah matakuliah yang wajib diberikan kepada mahasiswa yang mengambil bidang teknik. Karena fisika ini basic sains yang mendasari matakuliah- matakuliah di semester-semester selanjutnya. Teori Fisika diberikan pada semester I sedang-kan praktikum Fisika diberisedang-kan pada semester II. Bidang Fisika yang dipelajari meliputi Mekanika, Panas, Fluida, dan Listrik magnet.
Matakuliah yang medasari matakuliah praktikum Fisika adalah Fisika I dan II, Matematika I. Matakuliah Fisika sendiri praktikum dan teori mendasari matakuliah-matakuliah antara lain Kinematika dan Dinamika Teknik, Thermo-dinamika, Perpindahan Panas, Mekanika Fluida, dan lain-lain. Diharapkan setelah mahasiswa lulus
matakuliah Praktikum Fisika, mereka dapat lebih mudah menerima dan mengikuti matakuliah-matakuliah tersebut di atas.
Matakuliah Praktikum Fisika ini begitu padat dan menuntut mahasiswa agar tetap fokus untuk mengikuti satu pertemuan ke pertemuan selanjutnya. Hal ini dikarenakan Praktikum Fisika disusun secara paralel. Materi praktikum telah disusun dalam modul praktikum/jobsheet, dimana setiap modul praktikum akan dilakukan oleh satu kelompok praktikan. Setiap kelas dibagi kedalam 8 kelompok praktikan. Dalam setiap pertemuan satu kelompok mengerjakan 1 modul praktikum.
Adapun Praktikum Fisika yang dilaksanakan meliputi 1. Gerak pada Bidang Miring 2. Gaya Sentrifugal, 3.
Sistem Katrol, 4. Dinamika Rotasi (Gerak pada Roda), 5. Ayunan Fisis, 6. Hukum Archimedes, 7. Kalorimetri, 8. Transfor-mator.
Gerak Pada Bidang Miring.
Teori yang mendasari praktikum ini adalah dinamika partikel. Benda hanya dilihat sebagai satu titik yaitu titik pusat massanya. Sehingga gerakan benda yang diperhatikan adalah gerak translasinya saja. Pada kasus ini gerak rotasi benda belum diperhatikan. Misalnya, katrol pada praktikum ini, massanya masih diabaikan, sehingga momen inersia katrol nol, maka katrol dianggap diam tidak mengalami gerak rotasi, atau tali dianggap bergeser saja.
Tujuan dari praktikum ini adalah mahasiswa dapat memahami bahwa setiap benda yang berbeda akan memiliki koefisien gesekan yang berbeda pula. Mahasiswa juga harus mampu menghitung atau menentukan koefisien gesekan dari bahan atau material yang disediakan di laboratorium. Bahan yang harus dicari koefisien gesekannya adalah kayu, aluminium dan kulit. Rangkaian seperti gambar 1.
Dasar untuk menyelesaikan persoalan dinamika partikel diatas adalah Hukum Newton I, II dan III. Yaitu:
Hukum Newton I : ∑F = 0 Hukum Newton II : ∑F = m.a Hukum Newton III : F aksi = - F reaksi (Halliday & Resnick)
Gambar 1. Praktikum Gerak pada Bidang Miring
cos sin 2 2 1 2 1 g m a m m g m g m k Gaya SentrifugalBenda berotasi mempunyai percepatan yang arahnya ke pusat yang disebut percepatan sentripetal (as) yang
besarnya : R R v as 2 2 Dan sesuai hukum Newton II,
percepatan ini menyebabkan gaya sentripetal yang arahnya ke pusat. Besarnya : R m R v m Fs 2 2 Dimana : v = kecepatan linier (m/s ) R = radius rotasi (m) kecepatan sudut (rad/s)
m = massa benda (kg)
g = percepatan grafitasi bumi (m/s2)
Menurut hukum Newton III, setiap benda yang mendapat gaya, maka benda tersebut akan memberikan gaya rekasi yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan (Halliday &Resnick). Gaya reaksi dari gaya sentripetal ini dinamakan gaya sentrifugal. Pada percobaan ini benda akan berputar dengan besar kecepatan yang konstan, menimbulkan gaya sentrifugal sehingga mampu mengangkat massa beban (M) yang berada di tengah/pusat. Rangkaian seperti gambar 2.
Besar frekuensi yang diperlukan untuk mengangkat beban M.g ( Newton ) adalah :
n i i iR m g M f 1 . 2 1 Sistem KatrolPada praktikum ini yang dipakai dasar teori adalah dinamika partikel.
katrol T T m2 m1 m2.g m1.g
Gambar 3. Sistem Katrol Tunggal
g m m m m a . ) 2 1 ( ) 2 1 ( (Emie, 2012)
Dalam praktikum sisitem katrol ini, massa katrol masih diabaikan, sehingga tegangan tali sebelum dan sesudah katrol adalah sama.
Dalam praktikum ini ada dua sistem yang dipelajari yaitu katrol tunggal seperti gambar 3 dan katrol ganda seperti gambar 4.
T1 T1 T1
a2
a1 m1 m2
m1.g m2.g
Gambar 4. Sistem Katrol Ganda
g m m m m a . 2 1 2 ) 2 ( 2 1 2 1 1 (Emie, 2014)
Dinamika Rotasi (Rotasi benda Tegar) Pada praktikum ini yang dipakai dasar teori adalah dinamika rotasi. Benda sudah dianggap sebagai benda pejal bukan sebagai partikel lagi, sehingga dalam hal ini gerak benda rotasi dan translasi semua diperhatikan. Rangkaian ditunjukkan seperti gambar 5. Katrol mengalami gerak rotasi, sedang benda 1 dan 2 mengalami gerak translasi. Dasar hukum yang dipakai tetap hukum Newton I, II dan III.
r1 r2 T1 T2 m2 m1 m2.g m1.g
Gambar 5. Rotasi benda tegar
2 1 1 1 2 1 t a s 2 2 1 1 R a R a
Tegangan tali dapat dihitung dengan menggunakan:
T1 = m1g - m1.a1 dan T2
= m2a2 + m2.g
Momen Inersia sistem di atas yaitu :
I
T1R1 - T2R2 = I 2 2 1 1R T R T I (Emie,2012) Ayunan FisisTujuan praktikum ayunan fisis ini mahasiswa dapat menentukan momen inersia dari benda yang bentuknya tidak beraturan sehingga sulit ditentukan secara matematis. Caranya adalah dengan mengayun benda yaang dicari momen inersianya, kemudian dicari periodenya. Sebelumnya mahasiswa harus mencari titik pusat benda tersebut dengan menggunakan teori kesetimbangan gaya dan momen. Dengan menganggap percepatan grafitasi bumi adalag 9,81 m/s2, maka momen inersia dapat dicari dengan rumus (G.H Martin):
I = (T2.m.g.d)/4π2 Hukum Archimedes
Pada prektek ini yang dipakai dasar teori adalah statika fluida yaitu hukum archimedes. Tujuan praktikum ini adalah untuk menentukan rapat massa dari berbagai fluida antara lain air, minyak goreng, dan oli. Selain itu dengan hukum archimedes juga dapat ditentukan volume rongga dalam sebuah benda.
Kalorimetri
Kalorimetri yang dipakai dalam praktikum ini menggunakan tabung tembaga yang diisi air. Dalam air tersebut dicelupkan elemen pemanas. Panas yang dikeluarkan elemen pemanas diterima oleh air dan tabung kalorimetri tembaga tersebut. Praktikum kalorimetri ditunjukkan seperti gambar 6.
Gambar 6. Praktikum Kalorimetri
Transformator
Gambar 7. Praktikum Transformator
Dasar teori praktikum ini adalah GGL Induksi. Dalam praktikum ini dapat dipelajari bahwa GGL Induksi dapat timbul jika ada perubahan fluks magnetik. Perubahan fluks magnetik timbul karena arus yang mengalir pada lilitan primer
adalah arus bolak balik, yang berubah fungsi waktu. Maka, induksi magnetik yang ditimbulkan juga berubah-ubah. Jika induksi magnetik berubah-ubah maka fluks magnetiknya juga berubah. Sesuai dengan hukum faraday maka akan timbul GGL Induksi pada lilitan sekunder.(Halliday & Resnick). Praktikum transformator ditunjukkan seperti gambar 7.
METODE PENELITIAN Perkuliahan
Kontrak kuliah disepakati dosen dan mahasiswa saat awal perkuliahan. Review terhadap materi sebelumnya diberikan . Mahasiswa diharapkan datang tepat waktu. Toleransi keterlambatan mahasiswa dan dosen adalah 15 menit. Praktikum dilaksanakan secara paralel. Tiap kelompok melakukan praktikum yang berbeda, Tugas pendahuluan diberikan untuk dikerjakan dalam waktu 1 minggu pada tiap mahasiswa dan harus dikumpulkan sebelum praktikum dimulai. Tugas pendahuluan diperiksa serta dibagikan kembali kepada mahasiswa sebagai dasar untuk mengerjakan tugas yang berikutnya dan bahan untuk evaluasi. Setelah praktikum tiap kelompok wajib membuat laporan sementara. Laporan sementara praktikum dikumpulkan dan diperiksa serta di ACC dan dibagikan kembali kepada mahasiswa sebagai dasar untuk mengerjakan Laporan Resmi. Laporan resmi dikerjakan dalam waktu 1 minggu dikumpulkan sebelum praktikum berikutnya dimulai.
Laporan Resmi dikerjakan perorangan, dikumpulkan dan diperiksa serta dibagikan kembali kepada mahasiswa sebagai dasar untuk Ujian.
Penilaian
1. Kehadiran : 5 %
2. Penilaian dilakukan dengan melihat tingkat kehadiran mahasiswa pada proses perkuliahan
3. Laporan : 30%
4. Penilaian dilakukan terhadap usaha mahasiswa dalam menyelesaikan setiap laporan yang harus dibuat. 5. Ujian I (UTS): 25%
6. Ujian dilakukan dengan memberikan soal berupa data sesuai praktikum yang sudah dilakukan mahasiswa. Kemudian mahasiswa menganalisa data yang ada dan menjawab pertanyaan yang diberikan. Ujian ini perorangan, bukan perkelompok. 7. Ujian II (UAS) : 40%
8. Pada ujian ini mahasiswa melakukan praktikum dengan modul yang diacak, (tidak boleh memilih), kemudian data yang didapat dianalisa dan menjawab pertanyaan yang diberikan. Ujian ini perorangan, bukan perkelompok. 9. Sumber data: Pengumuman Direktur
Nomor : 4022 / K12 / AK / 2010 ,tanggal 23 Agustus 2010 berlaku mulai semester Ganjil tahun ajaran 2010 / 2011
10. Besar nilai diberikan 0 – 100 untuk perubahan nilai angka ke nilai Huruf sebagai berikut:
Nilai angka 80 - 100 , Nilai Huruf A
Nilai angka 71 - 80 , Nilai Huruf AB
Nilai angka 66 - 70 , Nilai Huruf B
Nilai angka 61 - 65 , Nilai Huruf BC
Nilai angka 56 - 60 , Nilai Huruf C
Nilai angka 41 - 55 , Nilai Huruf D
Nilai angka 0 - 40 , Nilai Huruf E.
(Sumber Data:Form Nilai BAAK)
Keluaran Laporan :
Laporan di tulis perorangan di kertas A4 dengan margin kiri 4 cm, atas 3 cm, kanan 3 cm, bawah 3 cm.
Waktu pengerjaan 1 minggu baik untuk tugas pendahuluan maupun laporan resmi
Laporan resmi dan tugas pendahuluan akan langsung diperiksa dan hasilnya dibagikan untuk diperbaiki.
Perencanaan soal ujian perlu dilakukan agar pelaksanaan ujian baik UTS atau UAS menjadi lancar. Nilai ujian berupa NA (Nilai Angka) dan NH (Nilai Huruf) setelah evaluasi dilakukan.
PEMBAHASAN
Mahasiswa mempunyai nilai yang bervariasi yang dituliskan dalam form nilai yang disediakan BAAK. Mahasiswa yang mendapat nilai total kurang dari BC diberi kesempatan ujian praktikum ulang sampai nilainya BC. NA : Nilai Angka No (1) (2) (3) (4) Hasil 1 100 80 80 50 69 2 100 80 60 50 64 3 100 80 85 63 75.45 4 100 80 90 91 87.9 5 100 80 90 78 82.7 6 100 80 85 70 78.25 7 100 80 90 80 83.5 8 100 80 90 60 75.5 9 100 80 80 60 73 10 100 80 80 55 71 11 100 80 85 84 83.85 12 100 80 85 80 82.25 13 100 80 85 84 83.85
14 100 80 85 65 76.25 15 100 80 85 85 84.25 NH = Nilai Huruf No NA NH 1 69 B 2 64 B 3 75.45 AB 4 87.9 A 5 82.7 A 6 78.25 AB 7 83.5 A 8 75.5 AB 9 73 AB 10 71 AB 11 83.85 A 12 82.25 A 13 83.85 A 14 76.25 AB 15 84.25 A PENUTUP
Setelah proses pengolahan perhitungan selesai didapatkan Distribusi Nilai Mata kuliah Praktikum Fisika Mahasiswa jurusan TPK semester 2A semester genap 20012/2013 dengan jumlah mahasiswa 15 orang. Capaian yang diharapkan adalah tidak ada nilai dibawah C. NH NA Range Pencapaian A 4 81 - 100 33,33% AB 3,5 71 – 80 53,33 % B 3 66 – 70 13,33 % BC 2,5 61 – 65 0 % C 2 56 – 60 0 % D 1 41 – 55 0 % E 0 0 - 40 0 % DAFTAR PUSTAKA
Ir. Emie Santoso, MT., (2012), Modul
Praktikum Fisika, Politeknik
Perkapalan Negeri, Surabaya
Ir. Emie Santoso, MT., (2012), Modul
Fisika I, Politeknik Perkapalan
Negeri, Surabaya.
Ir. Emie Santoso, MT., (2012), Modul
Fisika II, Politeknik Perkapalan
Negeri, Surabaya.
G,H Martin, (1994), Kinematika dan
Dinamika Teknik, Edisi ke 2.
Halliday & Resnick, Fisika I Halliday & Resnick, Fisika II
Ir. Emie Santoso, MT., (2012), Modul
Fisika II, Politeknik Perkapalan
