RPP KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

RPP KESETIMBANGAN BENDA TEGAR

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

( RPP )

Satuan Pendidikan                                  :    SMA dan MA

Mata Pelajaran                                        :    IPA Fisika

Kelas                                                       :    XII

Materi Pokok                                          :Kesetimbangan Benda Tegar dan Titik Berat Dinamika Rotasi

Sub Materi Pokok                                   :    Kesetimbangan Benda Tegar

Alokasi Waktu                                        :    1 x 30 menit

I.              STANDAR KOMPETENSI

Menerapkan konsep dan prinsip mekanika klasik system kontinu dalam menyelesaikan masalah.

II.           KOMPETENSI DASAR (KD)

Memformulasikan hubungan antara konsep torsi, momentum sudut, dan momen inersia berdasarkan hukum II Newton serta penerapannya dalam masalah benda tegar.

III.        INDIKATOR

1.  Menggunakan konsep momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar.

2.  Menerapkan konsep titik berat dalam kehidupan sehari-hari

IV.        TUJUAN PEMBELAJARAN KHUSUS

Setelah mengikuti pembelajaran ini, siswa dapat :

1.       Siswa dapat menggunakan konsep momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar.

2.       Siswa dapat menerapkan  konsep titik berat benda dalam kehidupan sehari-hari

V.           MATERI PEMBELAJARAN

Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

a.        KINEMATIKA = Ilmu gerak

Ilmu yang mempelajari gerak tanpa mengindahkan penyebabnya.

b.       DINAMIKA = Ilmu gaya

Ilmu yang mempelajari gerak dan gaya-gaya penyebabnya.

c.        STATIKA = Ilmu keseimbangan

Ilmu yang mempelajari tentang keseimbangan benda.

Untuk cabang kinematika dan dinamika sudah dipelajari dikelas satu dan dua. Pada bab ini kita akan membahas mengenai STATIKA. dan benda-benda yang ditinjau pada bab ini dianggap sebagai benda tegar.

Definisi-definisi yang harus dipahami pada statika.

a.        Keseimbangan / benda seimbang artinya :

Benda dalam keadaan diam atau pusat massanya bergerak dengan kecepatan tetap.

b.       Benda tegar : adalah suatu benda yang tidak berubah bentuk bila diberi gaya luar.

c.        Partikel : adalah benda dengan ukuran yang dapat diabaikan, sehingga benda dapat digambarkan sebagai titik dan gerak yang dialami hanyalah gerak translasi.

Momen gaya : adalah kemampuan suatu gaya untuk dapat menyebabkan gerakan rotasi. Besarnya MOMEN GAYA terhadap suatu titik sama dengan perkalian gaya dengan lengan momen.                    

Lengan momen : adalah panjang garis yang ditarik dari titik poros sampai memotong tegak lurus garis kerja gaya.

 Perjanjian tanda untuk MOMEN GAYA.

 * Momen gaya yang searah jarum jam bertanda POSITIF.

 * Momen gaya yang berlawanan arah jarum jam bertanda NEGATIF.

d.       Koppel : adalah dua gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah dan memiliki garis-garis kerja yang berbeda.

Momen koppel terhadap semua titik sama besar, yaitu : F . d

e.        Pasangan gaya aksi - reaksi.

W₁ = Gaya berat balok                                    W₂ = Gaya berat tali

Balok digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal.

gaya W₁ dan T₁ bukanlah pasangan aksi - reaksi, meskipun besarnya sama, berlawanan arah dan segaris kerja.

Sedangkan yang merupakan pasangan aksi - reaksi.

Macam - macam Keseimbangan.

Ada 3 macam keseimbangan, yaitu :

a.        Keseimbangan translasi apabila benda tak mempunyai percepatan linier ( a = 0 )

F = 0 dapat diurai ke sumbu x dan y F_x = 0   dan   F_y = 0

F_x = Resultan gaya pada komponen sumbu x.

F_y = Resultan gaya pada komponen sumbu y.

Benda yang mempunyai persyaratan tersebut mungkin :

- Diam

- Bergerak lurus beraturan.

b.       Keseimbangan rotasi, apabila benda tidak memiliki percepatan anguler atau benda tidak berputar ( = 0 )  = 0

Benda yang mempunyai persyaratan tersebut mungkin :

- Diam

- Bergerak melingkar beraturan.

c.        Keseimbangan translasi dan rotasi, apabila benda mempunyai kedua syarat keseimbangan yaitu :

      F = 0

      = 0

Dari macam-macam keseimbangan yang telah kita ketahui tersebut maka dapat diperjelas denga uraian berikut ini tentang :

SYARAT-SYARAT SEBUAH BENDA DALAM KEADAAN SETIMBANG/DIAM.

a.       Jika pada sebuah benda bekerja satu gaya F.

Syarat setimbang :

Pada garis kerja gaya F itu harus diberi gaya F’ yang besarnya sama dengan gaya F itu tetapi arahnya berlawanan.

b.      Jika pada benda bekerja gaya-gaya yang terletak pada satu bidang datar dan garis kerjanya melalui satu titik.

Syarat setimbang :

1. Gaya resultanya harus sama dengan nol.

2. Kalau dengan pertolongan sumbu-sumbu x dan y, haruslah :

    F_x = 0                ;           F_y = 0

c.       Jika pada sebuah benda bekerja gaya-gaya yang tidak terletak pada satu bidang datar tetapi garis-garis kerjanya melalui satu titik.

Syarat setimbang :

Dengan pertolongan sumbu-sumbu x, y dan z, haruslah :

F_x = 0        ;           F_y = 0 ;           F_z = 0

d.      Jika pada sebuah benda bekerja gaya-gaya yang tidak terletak pada satu bidang datar tetapi garis-garis kerjanya tidak melalui satu titik.

Syarat setimbang :

Dengan pertolongan sumbu-sumbu x dan y, haruslah :

F_x = 0        ;           F_y = 0 ;           l = 0

Momen gaya-gaya boleh diambil terhadap sebarang titik pada bidang gaya-gaya itu. ( titik tersebut kita pilih sedemikian hingga memudahkan kita dalam menyelesaikan soal-soal )

* Perpindahan sebuah gaya kesuatu titik yang lain akan menimbulkan suatu koppel.

Keseimbangan Stabil, Labil dan Indiferen ( Netral )

Pada benda yang diam ( Statis ) kita mengenal 3 macam keseimbangan benda statis,  yaitu :

a. Stabil ( mantap / tetap )

b. Labil ( goyah / tidak tetap )

c. Indiferen ( sebarang / netral )

Contoh-contoh :

1.       Untuk benda yang digantung.

a)      Keseimbangan stabil : apabila gaya yang diberikan padanya dihilangkan. Maka ia akan kedudukan semula. Sebuah papan empat persegi panjang digantungkan pada sebuah sumbu mendatar di P ( sumbu tegak lurus papan ). Titik berat Z dari papan terletak vertikal di bawah titik gantung P, sehingga papan dalam keadaan ini setimbang stabil. Jika ujung A papan di putar sedikit sehingga titik beratnya semula ( Z ), maka kalau papan dilepaskan ia akan berputar kembali kekeseimbangannya semula. Hal ini disebabkan karena adanya suatu koppel dengan gaya berat G dan gaya tegangan tali T yang berputar kekanan. ( G = N ), sehingga papan tersebut kembali kekeseimbangannya semula yaitu seimbang stabil.

b)      Keseimbangan labil : Apabila gaya yang diberikan padanya dihilangkan, maka ia tidak akan dapat kembali ke kedudukan semula. Kalau titik gantung P tadi sekarang berada vertikal di bawah titik berat Z maka papan dalam keadaan seimbang labil Kalau ujung A papan diputar sedikit naik kekiri sehingga titik beratnya sekarang ( Z’ ) di bawah titik beratnya semula ( Z ), maka kalau papan dilepaskan ia akan berputar turun ke bawah, sehingga akhirnya titik beratnya akan berada vertikal di bawah titik gantung P. Hal ini disebabkan karena adanya suatu koppel dengan gaya berat G dan gaya tekanan ( tegangan tali ) T yang berputar kekiri ( G = T ), sehingga papan turun ke bawah dan tidak kembali lagi kekeseimbangannya semula.

c)      Keseimbangan indiferen : Apabila gaya yang diberikan padanya dihilangkan, maka ia akan berada dalam keadaan keseimbangan, tetapi di tempat yang berlainan. Kalau titik gantung P tadi sekarang berimpit dengan titik berat Z, maka papan dalam keadaan ini setimbang indiferen. Kalau ujung A papan di putar naik, maka gaya berat G dan gaya tekanan T akan tetap pada satu garis lurus seperti semula ( tidak terjadi koppel ) sehingga papan di putar bagaimanapun juga ia akan tetap seimbang pada kedudukannya yang baru.

2.       Untuk benda yang berada di atas bidang datar.

a)      Keseimbangan stabil :

Sebuah pararel epipedum siku-siku ( balok ) diletakkan di atas bidang datar, maka ia dalam keadaan ini seimbang stabil, gaya berat G dan gaya tekanan N yang masing-masing bertitik tangkap di Z ( titik berat balok ) dan di A terletak pada satu garis lurus. Kalau balok tersebut diputar naik sedikit dengan rusuk B sebagai sumbu perputarannya, maka gaya tekanan N akan pindah ke B, dan dalam keadaan ini akan pindah ke B, dan dalam keadan ini akan timbul suatu koppel dengan gaya-gaya G dan N yang berputar ke kanan ( G = N ) sehingga balok tersebut kembali keseimbangannya semula yaitu seimbang stabil.

b)      Keseimbangan labil : Sebuah pararel epipedum miring ( balok miring ) yang bidang diagonalnya AB tegak lurus pada bidang alasnya diletakkan diatas bidang datar, maka ia dalam keadaan ini setimbang labil, gaya berat G dan gaya tekanan N yang masing-masing melalui rusuk B dari balok tersebut terletak pada satu garis lurus.  Titik tangkap gaya tekanan N ada pada rusuk N. Kalau balok tersebut diputar naik sedikit dengan rusuk B sebagai sumbu putarnya, maka gaya tekanan N yang berputar kekiri ( G = N ), sehingga balok tersebut akan turun kebawah dan tidak kembali lagi kekeseimbangannya semula.

c)      Keseimbangan indiferen : Sebuah bola diletakkan diatas bidang datar ia dalam keadaan ini seimbang indiferen.  Kalau bola dipindah / diputar, maka gaya berat G dan gaya tekanan N akan tetap pada satu garis lurus seperti semula ( tidak terjadi koppel ), sehingga bola berpindah / berputar bagaimanapun juga ia akan tetap seimbang pada kedudukan yang baru.

Kesimpulan.

Dari contoh-contoh di atas dapat disimpulkan :

a.       Kalau sebuah benda yang dalam keadaan seimbang stabil diadakan perubahan kecil, maka titik berat benda tersebut akan naik. ( sehingga timbul koppel )

b.      Kalau pada sebuah benda yang dalam keadaan seimbang labil diadakan perubahan kecil, maka titik berat benda tersebut akan turun. ( sehingga timbul koppel )

c.       Kalau pada sebuah benda yang dalam keadaan setimbang indiferen diadakan perubahan kecil, maka titik berat benda tersebut akan tetap sama tingginya seperti semula. (sehingga tidak timbul koppel).

Jenis gaya-gaya yang menyebabkan sebuah benda/benda  seimbang.

            GAYA LUAR ( gaya aksi )

            GAYA -

            GAYA DALAM ( gaya reaksi )

            - gaya tekanan / gaya tarikan

            - gaya sendi / engsel

            - gaya tegangan tali

            - gaya gesekan / geseran.

VI.             MODEL PENGAJARAN

Pembelajaran Kooperatif (Cooperative Learning/CL)

VII.          METODE PENGAJARAN

a.        Informasi

b.       Tanya jawab

c.        Diskusi

VIII.            KEGIATAN BELAJAR MENGAJAR

	Kegiatan Pendahuluan (± 10 menit)
	1.       (Menyampaikan Tujuan dan Memotivasi Siswa)
	Aktivitas Guru	Aktivitas Siswa
	Selamat Pagi anak-anak.	Selamat Pagi Pak Guru
	Bagaimana kabar kalian hari ini?	Baik Pak
	Sebelum Kita memulai pelajaran kita pagi ini, ada baiknya kita mulai dengan doa, bapak minta salah satu dari kalian meminpin teman-temannya untuk berdoa	salah satu siswa maju ke depan memimpin doa
	Baiklah, pada hari ini kita kembali bertemu lagi dalam mata pelajaran fisika, apakah semuanya bersemangat untuk mengikuti pelajaran hari ini?	Menjawab pertanyaan guru
	Namun, sebelum kita memulai pelajaran kita pada hari ini, Bapak ingin bertanya pada kalian, mengapa sebuah tangga yang disandarkan pada dinding saat kita menaikinya, tangga tersebut tidak tergelincir atau atau jatuh?	Menjawab pertanyaan guru dengan berbagai jawaban
	Jawaban kalian semuanya bagus, jawaban yang benar akan kita ketahui setelah mempelajari materi hari ini, ada yang tahu tidak hari ini kita akan belajar apa?	Siswa Menjawab dengan berbagai jawaban
	Nah, hari ini kita akan belajar mengenai “Kesetimbangan Benda Tegar” (sambil Menulis di Papan Tulis)	Siswa Menulis
	Setelah mengikuti pembelajaran ini, kalian diharapkan dapat : Dapat menggunakan konsep momen inersia untuk berbagai bentuk benda tegar 2)      Dapat menerapkan  konsep titik berat benda dalam kehidupan sehari-hari.	Mendengarkan penjelasan guru
	Kegiatan Inti (± 25 menit)
	2.       (Menyajikan Infomasi)
	Baiklah, sekarang kita akan masuk ke materi pada hari ini yaitu mengenai Kesetimbangan Benda Tegar		Mendengarkan apa yang disampaikan oleh guru
	Guru menyampaiakan materi mengenai Kesetimbangan Benda Tegar		Mendengarkan apa yang disampaikan oleh guru
	Memberikan contoh soal tentang Kesetimbangan Benda Tegar dan meminta siswa maju ke depan untuk menyelesaikan soal tersebut		Salah seorang siswa maju ke depan dan menyelesaikan soal tersebut.
	Menjelaskan jawaban dari contoh soal yang telah di berikan		Memperhatikan dengan seksama yang diterangakan oleh guru
	3.       (Mengorganisasikan siswa ke dalam kelompok-kelompok belajar)
	Nah, supaya kalian lebih memahami materi hari ini, bapak akan memberikan kalian LKPD untuk di kerjakan, tapi sebelumnya bapak akan membagi kalian menjadi beberapa kelompok. Bapak akan membentuk kelompok secara heterogen, yaitu didalam kelompok, antara kalian kemampuannya berbeda, sehingga nantinya kalian bisa saling melengkapi pengetahuan yang kalian miliki. (Guru membagi siswa dalam beberapa kelompok dan member nama setiap kelompok)		Siswa mengikuti instruksi yang diberikan oleh guru.
	Sekarang bapak akan memebagikan LKPD dan silakan kalian mengerjakanya		Menerima LKPD dan mendengarkan penjelasan guru.
	4.        (Membimbing Kelompok Bekerja dan Belajar)
	Nah, Setiap kelompok sudah mendapat LKPD, sekarang silahkan di kerjakan LKPD nya,  waktunya 10 menit ya!		Mengerjakan LKPD
	Apakah ada hal yang kalian tidak mengerti? (sambil berkeliling di setiap kelompok utuk membimbing)		Menanyakan hal yang tidak mengerti
	5.        (Evaluasi)
	Nah, waktunya sudah habis, apakah sudah selesai semuanya dikerjakan? Pasti sudah ya, skarang bapak minta beberapa kelompok untuk maju ke depan mengerjakan soal-soal pada LKPD, bapak minta satu orang untuk mewakili kelompoknya (menunjuk kelompok yang akan mengerjakan soal LKPD)		Beberapa siswa maju ke depan mengerjakan LKS
	Membenarkan apabila ada hal yang kurang dlam mengerjakan		Memperhatikan
	Kegiatan Penutup (± 15 menit)
	Tadi Kalian sudah mengerjakan LKPD Secara berkelompok, skarang bapak ingin melihat sejauh mana masing-masing kalian menangkap materi hari ini, maka dari itu bapak akan memberikan soal evaluasi kepada kalian. Waktu kalian 5 menit untuk mengerjakannya dan jangan menyontek ya, kerjakan menurut kemampuan kalian saja			Mengerjakan soal evaluasi
	Nah, waktunya sudah habis silahkan di kumpulkan jawaban kalian.			Mengumpulkan jawaban
	6.       (Memeberikan Penghargaan)
	Memberikan penghargaan kepada kelompok yang kinerjanya bagus.			Siswa bertepuk tangan
	Menyimpulkan materi pelajaran yang dipelajar bersama dengan siswa			Siswa membuat kesipulan secara lisan dan menjawab pertanyaan motivasi
	Nah bapak kira pelajaran hari ini kita cukupkan sampai disini saja, selamat pagi			Selamat pagi pak..

IX.             SUMBER PEMBELAJARAN

Buku siswa: Kesetimbangan Benda Tegar

X.                EVALUASI

1.       Seandainya benda-benda yang massanya m_A = 20 kg dan m_{B =} 50 kg disusun sedemikian hingga terjadi kesetimbangan, dengan tg q = ¾

Hitunglah m_C jika lantai pada bidang miring licin sempurna.

Hitunglah 2 kemungkinan jawab untuk m_C jika bidang miring kasar dengan koefisien gesekan statis 0,3

2.       Pada sebuah batang horisontal AC yang panjangnya 10 m bekerja tiga buah gaya 3 N, 2 N dan 4 N seperti terlihat pada gambar ! Tentukan :

a.        Resultan dari gaya-gaya tersebut.

b.       Momen gaya yang bekerja pada sumbu-sumbu yang melalui A, B dan C

c.        Letak titik tangkap gaya Resultannya.

3.       Sebutkan contoh –contoh penerapan kesetimbangan benda tegar dalam kehidupan sehari-hari.

  Mengetahui

Dosen Pengajar                                                                       Pengajar

Dr. Andi Bustan, M.Si                                                Wayan Susana

NIP 19621110 198810 1 001                                     ACB109050

LKPD (Lembar Kerja Peserta Didik)

Nama kelompok        :

Nama anggota           :

1.       Benda bermuatan listrik positif bila…….

a.        Kekurangan elektron

b.       Jumlah proton sama dengan jumlah elektron

c.        Jumlah neutron sama dengan jumlah proton

d.       Kelebihan electron

2.       Gaya tolak menolak terjadi antara dua benda yang bermuatan

I.     Positif dengan positif

II.  Negatif dengan positif

III.    Negatif dengan negative

IV.    Positif dengan negatif

Jawaban yang benar adalah ………….

a.        I dan II

b.       I dan III

c.        III dan IV

d.       I dan IV

3.       Perhatikan pernyataan berikut

1.       Muatan listrik yang sejenis saling menolak

2.       Benda bermuatan positif bila jumlah elektron lebih banyak dari pada jumlah proton

3.       Muatan listrik yang tidak sejenis tarik menarik

4.       Benda bermuatan negatif  jika jumlah proton lebih banyak dari pada jumlah elektron

Sifat-sifat dari muatan listrik yang benar sesuai pernyataan nomor…

a.        1 dan 2

b.       1 dan 3

c.        2 dan 3

d.       2 dan 4