![∑ 𝐹 = 𝑚 𝑎
Ayo kita mulai bersama! Berpacu mengungkap misteri!
𝑭 = 𝒎 [ ] (definisikan a dalam percepatan anguler)
𝑭 [ ] = 𝒎 [ ] [ ] (kedua ruas dikalikan dengan jari − jari {r} )
𝑭 [ ] = 𝒎 [ ] [ 𝜶 ]
𝝉 = [𝑰] [𝜶]
D. Mengasosiasi
- Jika partikel-partikel tersebut berkumpul menjadi bentuk yang berbeda, apakah benda
tersebut memiliki momen inersia yang sama? Berikan alasanmu!
- Gunakan kemampuan literasi anda untuk menyebutkan momen inersia pada benda dengan
berbagai bentuk!
Nama Benda Bentuk Benda Momen Inersia
1. Batang silinder
pejal pada pusat
massa
2. Batang silinder
pejal pada ujung
batang
3. Silinder tipis
4. Silinder pejal](https://image.slidesharecdn.com/soalkesetimbanganbendategar-220620073037-f0f0253b/85/soal-kesetimbangan-benda-tegar-pdf-18-320.jpg)
soal kesetimbangan benda tegar.pdf
- 1. RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Nama Sekolah : SMK Veteran 1 Sukoharjo Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : X/ 1 (satu) Tahun Pelajaran : 2021/2022 Bidang Keahlian : Teknologi dan Rekayasa Materi Pokok : Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar Sub Materi : Torsi, momen inersia, momentum sudut, dan kesetimbangan Alokasi Waktu : 1 JP (1x45menit) A. Kompetensi Inti KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI 2 : Menghayati dan Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan B. Kompetensi Dasar (KD) dan Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi 3.6 Menerapkan konsep torsi, momen inersia, dan momentum sudut pada benda tegar dalam bidang teknologi dan rekayasa 3.6.1 Mendefinisikan pengertian torsi. 3.6.2 Menentukan pengertian momen inersia benda. 3.6.3 Menentukan pengertian momentum sudut. 3.6.4 Mendefinisikan sifat–sifat kesetimbangan.
- 2. Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi 4.6 Melakukan percobaan sederhana tentang momentum sudut dan rotasi benda tegar 4.6.1 Melakukan percobaan dengan menerapkan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari. 4.6.2 Mampu menggunakan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari. 4.6.3 Mampu menggunakan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari. C. Tujuan Pembelajaran 3.6.1.1 Dari mengamati demonstrasi peserta didik dapat mendefinisikan torsi dengan benar. 3.6.2.1 Dari mengamati demonstrasi peserta didik dapat mendefinisikan momen inersia pada partikel dengan benar. 3.6.2.2 Dari mengamati demonstrasi peserta didik dapat mendefinisikan momen inersia pada benda dengan benar. 3.6.3.1 Dari melakukan analisis terhadap suatu gambar, peserta didik dapat mendefinisikan momentum sudut dengan benar. 3.6.3.1 Dari melakukan analisis terhadap suatu gambar, peserta didik dapat mendefinisikan hukum kekekalan momentum sudut dengan benar. 3.6.4.1 Dari mengamati media pembelajaran virtual peserta didik dapat mendefinisikan sifat-sifat kesetimbangan. 4.6.1.1 Dari melakukan percobaan, peserta didik dapat menerapkan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari. 4.6.2.1 Dari melakukan percobaan, peserta didik dapat menerapkan konsep momen inersia dalam kehidupan sehari-hari. 4.6.3.1 Dari melakukan percobaan, peserta didik dapat menerapkan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari. D. Materi Pembelajaran 1. Fakta Untuk mengetahui konsep torsi, momen inersia, momentum sudut, dan konsep kesetimbangan pada benda 2. Konsep a. torsi b. momen inersia c. momentum sudut d. kesetimbangan pada benda ( Materi terlampir )
- 3. 3. Prosedur a. Melakukan demonstrasi dengan mendorong daun pintu dengan variabel letak dorongan dan sudut dorongan terhadap daun pintu untuk menjelaskan prinsip torsi.. b. Melengkapi gambar interaktif dengan melibatkan peserta didik untuk menjelaskan konsep momen inersia. c. Menganalisis kecepatan putaran penari balet dengan posisi tangan yang berbeda untuk mempelajari momentum sudut dan hukum kekekalan momentum sudut. d. Menjelaskan syarat kesetimbangan pada benda. E. Pendekatan, Model, dan Metode Pembelajaran Pendekatan pembelajaran : Pendekatan ilmiah (Saintific Approach) Model pembelajaran : Model Inkuiri terbimbing (Guided Inquiry) Metode pembelajaran : Metode demonstrasi, diskusi, tanya jawab, dan eksperimen F. Alat dan Media Pembelajaran 1. Media : gambar interaktif dan video 2. Alat : laptop dan proyektor G. Sumber Pembelajaran Buku : Foster, Bob. (2011). Fisika Terpadu . Jakarta : Erlangga. Hal: 78-85 Sudirman.(2013).Fisika untuk SMA/SMK Kelas X. Jakarta : Erlangga. Hal: 80-89 H. Langkah-langkah Kegiatan Pembelajaran Tahap Kegiatan Tahapan Inquiry Aktivitas Guru Aktivitas Peserta Didik Alokasi Waktu Kegiatan Awal 1. Guru memberikan salam dan melanjutkan dengan doa. 2. Guru mengingat tentang materi gerak melingkar sebagai materi prasyarat untuk mempelajari materi dinamika rotasi. 3. Guru menginstruksikan kepada siswa untuk membentuk kelompok. 1. Peserta didik menjawab salam dan berdoa sebelum pembelajaran 2. Peserta didik membaca buku teks tentang materi momentum 3. Peserta didik mulai membentuk kelompok 5 menit
- 4. Tahap Kegiatan Tahapan Inquiry Aktivitas Guru Aktivitas Peserta Didik Alokasi Waktu Kegiatan Inti Orientasi peserta didik kepada masalah dan mengorganis asikan peserta didik Mengamati Guru melibatkan peserta didik untuk melakukan demonstrasi membuka pintu dengan variabel letak gaya dorong dengan poros putar pintu dan sudut antara gaya dengan lengan pintu. Peserta didik mengungkapkan pendapatnya tentang besaran fisis yang mempengaruhi nilai lengan gaya. 35 menit Merumuskan permasalahan Menanya - Guru menampilkan video tentang kegiatan supir truk dalam mengganti ban yang kempis, dengan menggunakan kunci pas yang telah dimodifikasi dengan tambahan pipa panjang. - Guru menerima pertanyaan- pertanyaan siswa untuk mengarahkan pemahaman siswa menuju konsep torsi, momen inersia, dan momentum sudut. - Peserta didik mengajukan pertanyaan terkait dengan video dan gambar yang telah ditampilkan serta menuliskkan pada LKPD (Lembar Kerja Peserta Didik) - Peserta didik menempelkan vektor-vektor pada gambar interaktif yang ditayangkan oleh guru. Hipotesis Mengeksplorasi - Guru menampilkan partikel yang diputar pada berbagai posisi terhadap poros putar - Peserta didik mulai mengeksplorasi pemahaman torsi
- 5. Tahap Kegiatan Tahapan Inquiry Aktivitas Guru Aktivitas Peserta Didik Alokasi Waktu dan menghubungkan dengan hukum II Newton. dengan hukum II Newton dan mencatat jawaban hasil diskusi pada LKPD. Pengumpulan data Menalar - Guru menganalogikan jika partikel-partikel tersebut terkumpul dan membentuk suatu benda dengan bentuk tetentu, bagaimanakah dengan momen inersia benda tersebut. - Peserta didik mulai mengeksplorasi pemahaman prinsip momen inersia pada benda berputar dan mencatat jawaban hasil diskusi pada LKPD. Menguji hipotesis Mengkomunikasikan Guru memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk mempresentasikan hasil diskusi. Peserta didik menyampaikan kesimpulan dari hasil diskusi berdasarkan demonstrasi dan pengamatan yang telah dilakukan oleh peserta didik serta mencatat hasil pengamatan pada LKPD. Kegiatan Penutup Menarik Kesimpulan 1. Guru membimbing peserta didik 1. Peserta didik bersama guru 5 menit
- 6. Tahap Kegiatan Tahapan Inquiry Aktivitas Guru Aktivitas Peserta Didik Alokasi Waktu menyimpulkan materi yang telah dipelajari. 2. Guru memberikan evaluasi tentang materi yang telah diajarkan. 3. Guru memberitahu materi pelajaran yang akan dipelajari setelah memahami materi pertemuan ini. menyimpulkan materi yang telah dipelajari 2. Peserta didik mendengarkan instruksi guru dan mempersiapkan diri untuk ulangan harian I. Penilaian Pembelajaran Penilaian Keterampilan : menggunakan tes unjuk kerja (performance test) Penilaian Pengetahuan : menggunakan Tes Uraian Mengetahui Sukoharjo, Juli 2021 Kepala SMK Veteran 1 Sukoharjo Guru Mata Pelajaran Fisika Malkan Maliya, S.Pd. Diyan Lisdianto, S.Pd., M.Pd
- 7. KISI-KISI EVALUASI KOMPETENSI PENGETAHUAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN BIDANG KEAHLIAN TEKNOLOGI DAN REKAYASA Mata Pelajaran : Fisika Kelas : X Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal 3.6 Menerapkan konsep torsi, momen inersia, dan momentum sudut pada benda tegar dalam bidang teknologi dan rekayasa. Torsi dan percepatan sudut untuk benda tegar 3.6.1 Mendefinisikan pengertian torsi. Diberikan pertanyaan tentang benda homogen berporos di titik tertentu, peserta didk dapat menentukan total torsi yang bekerja dan 1. Sebuah benda homogen dikenai beberapa gaya, dengan poros putar di titik C. Tentukan berapakah total torsi dan arah putar benda? Diketahui : 𝐹1 = 𝐹2 = 𝐹3 = 10 N Ditanyakan : torsi total dan arah putar pada titik C (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) Jawab : a. Total Torsi (∑ 𝜏 ) Uraian
- 8. Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal arah putaran (C4) ∑ 𝜏 = 𝜏1 + 𝜏2 + 𝜏3 = +(𝐹1 𝑙1 𝑠𝑖𝑛30°) + (−(𝐹2 𝑙2)) + (𝐹3 𝑙3) = +(10 N 0,3 m 𝑠𝑖𝑛30°) + (−(10 N 0,1 m)) + (10 N 0,1 m) = +(1,5 Nm) + (−(1 Nm)) + (1 Nm) = 1,5 Nm (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟐𝟎 𝒑𝒐𝒊𝒏) b. Arah putaran searah jarum jam (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) 3.6.2 Menentukan pengertian momen inersia benda. Diberikan pertanyaan tentang tiga benda bermassa identik yang diputar pada poros tertentu, peserta didk dapat 2. Benda A, B, dan C memiliki massa identik diputar pada sumbu vertikal P, maka urutkanlah momen inersia benda dari yang terbesar! Diketahui : 𝑚𝐴 = 𝑚𝐵 = 𝑚𝐶 = 1 gram = 1. 10−3 kg 𝑟𝐴 = 0,15 m, 𝑟𝐵 = 0,05 m, dan 𝑟𝐶 = 0 m (𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠) Ditanyakan : urutan momen inersia Uraian
- 9. Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal menentukan urutan momen inersia pada partikel dari yang terbesar sampai terkecil.(C3) (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) Jawab : a. 𝐼𝐴 = 𝑚 𝑟𝐴 2 = 1. 10−3 kg (15. 10−2 m)2 = 225. 10−7 kgm2 b. 𝐼𝐵 = 𝑚 𝑟𝐵 2 = 1. 10−3 kg (5. 10−2 m)2 = 25. 10−7 kgm2 c. 𝐼𝐶 = 𝑚 𝑟𝑎 2 = 0kgm2 (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟏𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) Sehingga momen inersia terbesar dimiliki oleh partikel A dengan urutan sebagai berikut: 𝐼𝐴 > 𝐼𝐵 > 𝐼𝐶 (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟏𝟎 𝒑𝒐𝒊𝒏) 3.6.3 Menentukan pengertian momentum sudut. Diberikan pertanyaan tentang penari balet yang sedang melakukan gerakan berputar 3. Perhatikan gambar berikut: Uraian
- 10. Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal dengan tangan terlentang, peserta didk dapat menentukan perbandingan kecepatan anguler penari balet saat tangganya merapat.(C2) Seorang penari balet berputar pada tempatnya, bagaimanakah kecepatan anguler penari balet pada saat tangan penari balet merapat? Berikan alasanmu! Jawab: Kecepatan anguler penari balet akan bertambah. Type equation here. (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟏𝟎 𝒑𝒐𝒊𝒏) Pada penari balet akan berlaku hukum kekekalan momentum sudut, 𝐿𝐴 = 𝐿𝐵
- 11. Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal 𝐼𝐴𝜔𝐴 = 𝐼𝐵𝜔𝐵 pada saat penari merapatkan tangannya maka sesaat itu juga momen inersia penari akan turun. Pada saat momen inersia penari turun maka, kecepatan anguler penari akan meningkat. (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟐𝟎 𝒑𝒐𝒊𝒏) 3.6.4 Mendefinisikan sifat–sifat kesetimbangan. Diberikan pertanyaan tentang benda dalam kondisi setimbang, peserta didk dapat menjelaskan syarat kesetimbagan. (C2) 4. Sebutkanlah syarat benda berada pada kondisi kesetimbangan dinamis! Jawab: a. Kesetimbangan Tranlasi Benda memiliki total gaya yang berperan sama dengan nol, sehingga benda memiliki kemungkinan diam atau bergerak linear dengan kecepatan tetap (percepatannya=nol) ∑ 𝑭 = 𝟎 (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟏𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) b. Kesetimbangan Rotasi Benda memiliki total torsi yang bekerja sama dengan nol, sehingga benda memiliki kemungkinan tidak berputar atau berputar dengan kecepatan anguler tetap (percepatan anguler=nol)
- 12. Kompetensi Dasar Materi Indikator Pencapaian Kompetensi Indikator Soal Soal Bentuk Soal ∑ 𝝉 = 𝟎 (𝒔𝒌𝒐𝒓 = 𝟏𝟓 𝒑𝒐𝒊𝒏) Nilai 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑆𝑘𝑜𝑟 120 × 100
- 13. Lembar Instrumen dan Rubrik Penilaian Unjuk Kerja Pembelajaran Dinamika Rotasi Mata Pelajaran : Fisika Kelas : X Kompetensi Dasar : 4.6 Melakukan percobaan sederhana tentang momentum sudut dan rotasi benda tegar. IPK : 4.6.1 Melakukan percobaan dengan menerapkan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari. 4.6.2 Mampu menggunakan konsep torsi dalam kehidupan sehari- hari. 4.6.3 Mampu menggunakan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari. No Aspek yang Dinilai Skor 1. Keterampilan mengamati percobaan konsep torsi dalam kegiatan pembelajaran. Deskripsi: 1. Tidak melakukan pengamatan demonsttrasi dengan baik. 2. Melakukan pengamatan dengan kurang antusias. 3. Melakukan pengamatan dengan antusias, tetapi pasif. 4. Melakukan pengamatan dengan antusias dan aktif 2 Keterampilan menggunakan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari, berdasarkan jawaban dalam LKPD. Deskripsi: 1. Tidak menuliskan penggunaan konsep torsi dalam kehidupan sehari- hari dengan baik. 2. Menuliskan penggunaan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari dengan cukup baik. 3. Menuliskan penggunaan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari dengan baik. 4. Menuliskan penggunaan konsep torsi dalam kehidupan sehari-hari dengan baik disertai keterangan yang jelas. 3. Keterampilan menggunakan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari, berdasarkan jawaban dalam LKPD. Deskripsi:
- 14. No Aspek yang Dinilai Skor 1. Tidak menuliskan penggunaan momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari dengan baik. 2. Menuliskan penggunaan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari dengan cukup baik. 3. Menuliskan penggunaan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari dengan baik. 4. Menuliskan penggunaan konsep momentum sudut dalam kehidupan sehari-hari dengan baik disertai keterangan yang jelas. Jumlah skor 𝑵𝒊𝒍𝒂𝒊 = 𝒋𝒖𝒎𝒍𝒂𝒉 𝒔𝒌𝒐𝒓 𝟏𝟐 × 𝟏𝟎𝟎
- 15. LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK Materi Pokok : Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar Sub Materi : Torsi dan Momen Inersia Alokasi Waktu : 1 JP (1x45menit) Kelas : Kelompok : Nama Anggota No. Presensi 1.____________ 2.____________ 3.____________ 4.____________ A. Mengamati Gambar 1. Daun pintu rumah manusia - Gambar di atas merupakan gambar pintu rumah, dimanakah tukang kayu biasanya memasang pegangan pintu? Kenapa demikian? - Untuk menegaskan tentang penggunaan ilmu fisika pada kehidupan sehari-hari, mari kita mencobanya mendorong pintu dengan variabel letak pegangan pintu dan mencatat hasil percobaanmu dengan membandingkan pilihan jawaban yang tersedia di bawah ini: Perlakuan I Lokasi Pegangan Pintu Dorongan yang Diberikan (lingkari jawaban anda) A. Ujung pintu Berat/sedang/ringan B. Tengah pintu Berat/sedang/ringan C. Dekat dengan poros putar pintu Berat/sedang/ringan
- 16. Perlakuan II Arah Pemberian Dorongan pada Ujung Pintu Arah Daun Pintu (lingkari jawaban anda) A. Tegak lurus terhadap daun pintu. Terbuka dengan mudah/terbuka tetapi berat/tidak terbuka B. Membentuk sudut tertentu terhadap daun pintu. Terbuka dengan mudah/terbuka tetapi berat/tidak terbuka C. Menuju poros putar Terbuka dengan mudah/terbuka tetapi berat/tidak terbuka - Gaya yang anda rasakan untuk mendorong atau menarik suatu lengan gaya disebut sebagai momen gaya (𝜏). Jawablah pertanyaan tentang momen gaya yang anda rasakan saat anda membuka pintu berikut ini! Pertanyaan Jawaban A. Apakah momen gaya yang anda rasakan sebanding dengan dorongan (𝐹) yang anda berikan? Ya / tidak B. Apakah momen gaya yang anda rasakan sebanding dengan letak dorongan terhadap poros (r) yang anda berikan? Ya / tidak C. Apakah momen gaya yang anda rasakan dipengaruhi oleh sudut yang dibentuk oleh lengan gaya terhadap daun pintu? Ya / tidak B. Menanya a. b. Gambar 2. a. mengganti ban truk, b. mengganti ban mobil - Perhatikan gambar 2 tuliskan komentar anda tentang fenomena tersebut!
- 17. Gambar 3. roda yang dikenai gaya 𝐹 pada garis singgungnya - Jika kita mempunyai benda dengan bentuk sesuai dengan gambar 3, berputar pada poros P dan diberikan gaya konstan F pada bidang singgung. Tentukan benarkah pernyataan berikut ini dan berikan alasanmu? a. Benda berputar dengan kecepatan sudut tetap. (Benar/salah) Alasan: b. Benda berputar dengan percepatan sudut tetap. (Benar/salah) Alasan: c. Pada setiap titik akan memiliki kecepatan sudut yang sama. (Benar/salah) Alasan: d. Pada setiap titik akan memiliki kecepatan linear yang sama. (Benar/salah) Alasan: C. Mengeksplorasi - Jika kita ambil sampel titik x (perhatikan gambar 3) sebagai satu partikel yang bermassa 𝑚 yang berputar terhadap poros akibat pengaruh gaya 𝐹. Berdasarkan fenomena gerak melingkar tersebut, maka kita dapat menerapkan hukum II newton tentang gerak terhadap partikel x:
- 18. ∑ 𝐹 = 𝑚 𝑎 Ayo kita mulai bersama! Berpacu mengungkap misteri! 𝑭 = 𝒎 [ ] (definisikan a dalam percepatan anguler) 𝑭 [ ] = 𝒎 [ ] [ ] (kedua ruas dikalikan dengan jari − jari {r} ) 𝑭 [ ] = 𝒎 [ ] [ 𝜶 ] 𝝉 = [𝑰] [𝜶] D. Mengasosiasi - Jika partikel-partikel tersebut berkumpul menjadi bentuk yang berbeda, apakah benda tersebut memiliki momen inersia yang sama? Berikan alasanmu! - Gunakan kemampuan literasi anda untuk menyebutkan momen inersia pada benda dengan berbagai bentuk! Nama Benda Bentuk Benda Momen Inersia 1. Batang silinder pejal pada pusat massa 2. Batang silinder pejal pada ujung batang 3. Silinder tipis 4. Silinder pejal
- 19. Nama Benda Bentuk Benda Momen Inersia 5. Bola pejal 6. Bola kulit tipis E. Mengkomunikasikan - Apakah hubungan antara massa dan lengan gaya terhadap torsi suatu benda? - Apakah besaran-besaran yang mempengaruhi momen inersia pada suatu benda?