RPP.gayagravitasi

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
NAMA SEKOLAH
MATA PELAJARAN
MATERI POKOK
KELAS/SEMESTER
WAKTU
: SMA LABORATORIUM UPI
: FISIKA
: HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI
: XI/I
: 3 X 4 JP + 2 JP
A. KOMPETENSI INTI
1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.
2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong
royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan
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.
3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,
prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya 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.
4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan
pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara
efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI
1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas
alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya
1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya
melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya
2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat;
tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli
lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam
melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi
2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud
implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan
3.2 Mengevaluasi pemikiran dirinya terhadap keteraturan gerak planet dalam tata surya
berdasarkan hukum-hukum newton
Indikator :
- Mendeskripsikan hubungan keteraturan gerak planet dalam tata surya
berdasarkan hokum-hukum Newton
- Mengevaluasi keberlakuan hukum kepler dengan hukum newton tentang
gravitasi
4.2 Menyajikan data dan informasi tentang satelit buatan yang mengorbit bumi dan
permasalahan yang ditimbulkannya
Indikator :
- Mempresentasikan informasi tentang satelit
C. KEGIATAN PEMBELAJARAN
PERTEMUAN -1
HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI
(4 JP)
1. TUJUAN
Setelah mengamati demonstrasi, melakukan pengamatan melalui simulasi digital dan
berdiskusi diharapkan siswa mampu :
1) Mendeskripsikan hukum kepler
2) Mendeskripsikan hukum newton tentang gravitasi
3) Menjelaskan gaya gravitasi
4) Menjelaskan medan gravitasi
5) Menentukan persamaan kuat medan gravitasi
6) Menunjukkan perilaku ilmiah dalam melakukan percobaan dan diskusi
2. MATERI PEMBELAJARAN
-
Hukum Kepler
-
Hukum Newton tentang Gravitasi
-
Gaya Gravitasi
-
Medan Gravitasi
3. METODE PEMBELAJARAN
-
Model
: Pembelajaran Berbasis Masalah
-
Metode
: Diskusi, Ceramah bermakna dan tanya jawab
-
Pendekatan
: Saintifik
4. MEDIA, ALAT DAN SUMBER BELAJAR
MEDIA : Laptop, slide power point, animasi phet, animasi macromedia flash, LKS
(terlampir)
ALAT DAN BAHAN : Jarum/Paku, kertas/Papan, Benang, Pensil
SUMBER BELAJAR : Fisika XI, Quadra
5. LANGKAH-LANGKAH PEMBELAJARAN
a) Pendahuluan (20 menit)
1) Siswa mengucapkan salam dilanjutkan dengan membaca alquran. Kemudian guru
memeriksa kehadiran siswa. Siswa sudah dikondisikan di tempat duduk sesuai dengan
kelompoknya masing-masing.
2) Sebagai apersepsi, guru memberikan beberapa pertanyaan berkaitan dengan konsep
periode dan gaya sentripetal pada gerak melingkar serta konsep gaya berat :
“Masih ingatkah pelajaran sebelumnya mengenai gerak melingkar? Bagaimana ciri
benda yang bergerak melingkar?”
“Jika sebuah benda dalam waktu 10 detik melakukan gerak melingkar sebanyak 40
putaran, berapakah periode geraknya?”
“Apa syaratnya benda dapat bergerak melingkar?” Jika tidak ada respon dari siswa
maka pertanyaan diganti dengan :”Syarat dari benda agar dapat bergerak melingkar
harus memiliki gaya yang berfungsi untuk mengubah arah geraknya agar selalu
mengikuti lintasannya, gaya apakah yang dimaksud?”
“Bagaimana persamaan gaya sentripetal dan kemana arahnya?”
“Selain gaya sentripetal, anda juga sudah belajar gaya berat, apa yang anda ingat
tentang gaya berat?”Bagaimana persamaan gaya berat?”
FASE 1 (Orientasi Siswa Pada Masalah)
3) Guru menggali pengetahuan awal siswa tentang gaya gravitasi dengan menunjukkan
gambar animasi sebagai berikut:
BUAT PERTANYAAN DARI
HASIL PENGAMATAN MU
Guru menyimpulkan permasalahan dari animasi yang ditampilkan sebagai berikut :
“Kenapa buah apel jatuh ke bumi dan kenapa bulan tetap bergerak mengitari bumi?
Apakah ada kesamaan penyebab dari gerak kedua benda?”
Kemudian menunjukkan animasi fenomena keteraturan gerak planet sebagai berikut :
dan mengajukan pertanyaan :
“Semua benda yang ada di alam semesta telah diatur oleh Tuhan Yang Maha Kuasa
agar selalu beredar teratur menurut lintasannya masing-masing. Siapa yang telah
mengetahui gaya apakah yang menjaga keteraturan gerak planet-planet di alam
semesta ini?”
FASE 2 (Mengorganisasi siswa untuk belajar)
4) Guru menginformasikan bahwa pembelajaran akan dilaksanakan secara berkelompok
seperti pertemuan sebelumnya yaitu satu kelompok terdiri dari 5-6 orang dengan
anggota kelompok sesuai yang tercantum pada meja.
5) Guru membagikan LKS-1 (Lampiran-1) kepada masing-masing kelompok kemudian
memberi petunjuk bahwa siswa harus memperhatikan beberapa tayangan animasi yang
ditampilkan untuk menjawab pertanyaan pada LKS.
b) Kegiatan Inti (100 menit)
FASE 3 (Membimbing Penyelidikan Kelompok)
Mengamati
6) Siswa melakukan kegiatan pengamatan dengan panduan LKS -1 terhadap hukum
kepler melalui media animasi berupa fenomena keteraturan jagat raya (benda langit
berevolusi mengelilingi matahari sesuai lintasannya) untuk menunjukkan hukum 1 dan
hukum 2 kepler serta mengamati data hasil penelitian kepler untuk menunjukkan
hukum 3 kepler.
7) Siswa melakukan pengamatan melalui media animasi PHET (gravity force lab) untuk
menunjukkan keberlakuan hukum newton tentang gravitasi.
Animasi Untuk Hukum Kepler
Data Hasil Pengamatan Kepler : Untuk Hukum 3 kepler
Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler’s Third Law
Planet
Mean Distance from sun
Period (T)
(R)
(Earth years)
(106 km)
Mercury
57,9
0,241
Venus
108,2
0,615
Earth
149,6
1,00
Mars
227,9
1,88
Jupiter
778,3
11,86
Saturn
1427
29,5
Uranus
2870
84,0
Neptune
4497
165
Pluto
5900
248
R3/T2
(1024 km3/y2)
3,34
3,35
3,35
3,35
3,35
3,34
3,35
3,34
3,34
Menanya :
Siswa diharapkan menanyakan :
1. Hukum yang berlaku terkait keteraturan jagat raya
2. Bunyi hukum kepler dan hukum newton tentang gravitasi serta keterkaitan hukum
kepler dan hukum newton tentang gravitasi
Mengumpulkan Informasi :
8) Melalui pengamatan pada animasi, simulasi PHET, diskusi, tanya jawab dengan guru
dan studi pustaka, siswa mengumpulkan informasi mengenai munculnya hukum kepler,
gaya gravitasi dan medan gravitasi melalui hukum newton tentang gravitasi serta
besaran-besaran yang mempengaruhi besarnya gaya gravitasi dengan panduan LKS-1
Mengasosiasi :
9) Berdasarkan hasil pengamatan, diskusi, studi pustaka dan tanya jawab siswa :
-
Merumuskan hukum kepler
Merumuskan faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gravitasi
Menyelesaikan permasalahan
FASE 4 (Menyajikan Hasil Pengamatan)
Mengomunikasikan
10) Masing-masing kelompok menempelkan hasil diskusinya di papan tulis, kemudian
dipilih secara random satu kelompok maju ke depan kelas untuk presentasi sedangkan
kelompok lain memberikan pertanyaan atau sanggahan.
FASE 5 (Menganalisis dan mengevaluasi penjelasan masalah)
11) Guru menyampaikan penguatan dan koreksi mengenai proses belajar mengajar maupun
materi dan hasil percobaan yang telah dilakukan mengenai hukum kepler, hukum
newton tentang gravitasi, gaya gravitasi serta kuat medan gravitasi (percepatan
gravitasi) dan gaya berat benda.
c) Penutup (20 menit)
12) Siswa diberi kesempatan untuk membuat rangkuman dan refleksi terhadap pengalaman
yang telah dilakukan
13) Siswa diberi kesempatan untuk bertanya
14) Siswa mengerjakan soal uraian :
a. Berat sebuah benda di permukaan Bumi adalah 100 N, berapakah berat benda
tersebut pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi ? (R adalah jari-jari bumi)
b. Dua buah satelit A dan B mengelilingi bumi dengan lintasan masing-masing Ra
dan Rb dari pusat bumi. Jika ma = mb dan Ra = 4Rb, maka perbandingan Ta dan Tb
adalah ….
c. Suatu planet x mempunyai massa a kali massa bumi dan jejari b kali jejari bumi,
berat suatu benda di planet x dibanding dengan berat di bumi adalah …..
15) Guru menginformasikan Tugas Mandiri serta materi selanjutnya yakni mengenai gerak
satelit dan kesesuaian hukum kepler dengan hukum newton, kemudian menutup
pelajaran dengan mengucapkan salam
6. PENILAIAN
1) Penilaian Sikap
Dilaksanakan secara terpadu selama proses pembelajaran melalui lembar observasi
penilaian sikap dengan menggunakan pedoman observasi penilaian sikap dan rubrik
sebagai berikut :
No.
Aspek
4
3
2
1
1
Keseriusan dalam belajar
2
Kerjasama dalam kelompok
3
Kejujuran
4
Tanggung Jawab
Rubrik
No.
Aspek
1
Keseriusan dalam
Rubrik Penilaian Sikap
Siswa memperhatikan demonstrasi dengan
Skor
4
belajar
2
3
4
Kerjasama dalam
kelompok
Kejujuran
Tanggung Jawab
baik dan memperhatikan apa yang
dibicarakan guru
Siswa memperhatikan demonstrasi dengan
baik tetapi tidak memperhatikan apa yang
dibicarakan guru
Siswa tidak memperhatikan demonstrasi
tetapi masih memperhatikan apa yang
dibicarakan guru
Siswa tidak memperhatikan demonstrasi dan
tidak memperhatikan apa yang dibicarakan
guru
Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok
dan menyelesaikan permasalahan pada LKS
Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok
dan tidak menyelesaikan permasalahan pada
LKS
Siswa sesekali terlibat aktif dalam diskusi
kelompok dan menyelesaikan permasalahan
pada LKS
Siswa tidak terlibat aktif dalam diskusi
kelompok dan menyelesaikan permasalahan
pada LKS
Siswa mengisi LKS sesuai pengamatannya
Siswa mengisi LKS dengan melihat lembar
kerja temannya
Siswa tidak mengisi LKs
Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan
mengisi LKS dengan lengkap
Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan
mengisi LKS hanya sebagian
Siswa mengumpulkan LKS tidak tepat waktu
dan mengisi LKS dengan lengkap
Siswa tidak mengumpulkan LKS
3
2
1
4
3
2
1
3
2
1
4
3
2
1
2) Penilaian Tertulis
Dilaksanakan setelah proses KBM berupa soal uraian pada bagian penutup dan
ulangan harian yang akan dilaksanakan pada minggu ke -3 dengan tipe soal pilihan
ganda dan uraian.
3) Penilaian Tugas Mandiri
Dilaksanakan setelah proses KBM sebagai bentuk pekerjaan rumah berupa tugas
mengerjakan soal-soal latihan.
Mengetahui,
Kepala Sekolah
Guru Mata Pelajaran,
Dra. Tety Sulawaty, M.Pd
NIP.
Lia Laela Sarah
NIP. 198305292006042010
NAMA
NAMA KELOMPOK
KELAS
HARI/TANGGAL
LEMBAR KERJA SISWA (LKS-1)
:
:
:
:
TUJUAN
1. Merumuskan Hukum Kepler
2. Menentukan besaran-besaran fisika yang mempengaruhi gaya gravitasi
3. Memformulasikan besar gaya gravitasi
A. Amati animasi yang ditampilkan oleh guru, kemudian jawab permasalahan di
bawah ini
1. Penemuan orbit planet ditemukan antara tahun 1601 dan 1619 oleh astronom dan
ahli matematika Jerman Johannes Kepler dengan menggunakan sekumpulan data
yang tepat dari gerakan planet sebenarnya yang dihitung oleh mentornya, astronom
Denmark, Tycho Brahe. Kepler menemukan tiga hukum empiris yang secara akurat
gerak dari planet-planet.
Berdasarkan animasi yang ditampilkan oleh guru, coba kamu rumuskan Hukum I
Kepler dengan kata-katamu sendiri mengenai bentuk lintasan orbit dan fokus dari
lintasan tersebut,
Hukum 1 Kepler :
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kemudian gambarkan lintasan orbitnya dengan langkah-langkah sebagai berikut :
a) Siapkan dua jarum pentul/paku, kertas dan benang
b) Buatlah persegi panjang dengan panjang dan lebar masing-masing 2b dan 2a.
c) Kemudian buatlah sumbu vertikal dan horisontalnya sedemikian sehingga tepat
berpotongan di titik (0, 0).
d) Tentukan titik fokusnya. Misal F1 = (c, 0) dan F2 = (-c, 0) dengan
e) Tancapkan jarum/paku (atau pada setiap titik fokus.
f) Buatlah gelang dari benang (perhatikan pada gambar yang warna biru)
kemudian masukkan gelang tersebut sedemikian sehingga ditahan oleh kedua
paku tersebut dan apabila diregangkan akan tampak seperti pada gambar
dibawah ini.
g) Kemudian jalankan pensil tersebut sedemikian sehingga tali gelang tersebut
tidak kendor (seperti membuat lingkaran).
h) Apabila dilakukan dengan benar, maka akan terbentuk gambar lintasan sesuai
yang diinginkan
2. Perhatikan animasi kedua yang ditampilkan, coba rumuskan hukum 2 kepler
dengan kata-katamu sendiri mengenai luasan daerah yang dibentuk oleh garis
hubung antara matahari dengan planet dalam waktu yang sama. Ilustrasikan
(gambarkan) pada gambar yang telah kamu buat.
Hukum 2 Kepler :
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Perhatikan data hasil penemuan Kepler berikut. Coba rumuskan Hukum 3 Kepler
berdasarkan kesimpulan data yang ditampilkan.
Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler’s Third Law
Planet
Mean Distance from sun
Period (T)
(R)
(Earth years)
(106 km)
Mercury
57,9
0,241
Venus
108,2
0,615
Earth
149,6
1,00
Mars
227,9
1,88
Jupiter
778,3
11,86
Saturn
1427
29,5
Uranus
2870
84,0
Neptune
4497
165
Pluto
5900
248
R3/T2
(1024 km3/y2)
3,34
3,35
3,35
3,35
3,35
3,34
3,35
3,34
3,34
Hukum 3 Kepler :
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------B. Buka Animasi PHET berjudul Gravity Force Lab, kemudian lakukan pengamatan
sebagai berikut :
1. Massa dua benda tetap (bernilai bebas) dengan jarak antar pusat massa berubah
m1 = ........ kg
m2 = ........ kg
Ubahlah jarak antara pusat massa benda m1 dan m2, kemudian amati gaya
gravitasi yang tercantum dan tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali
pengamatan dengan jarak yang berbeda.
Tabel 1.1. Jarak pusat massa m1 dan m2 berubah
No.
Jarak pusat m1 dan m2 (r)
Gaya gravitasi (F)
(meter)
(N)
1
2
3
Buatlah kesimpulan dari tabel di atas
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Jarak antar pusat massa m1 dan m2 tetap, m1 tetap, m2 berubah.
Jarak antar pusat massa m1 dan m2 (r) = ................. m
Massa m1 = ................ kg
Ubahlah massa benda m2, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan
tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa
m2 yang berbeda.
Tabel 1.2. massa m2 berubah
No.
Massa benda (m2)
Gaya gravitasi (F)
(kg)
(N)
1
2
3
Buatlah kesimpulan dari tabel di atas
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Jarak antar pusat massa m1 dan m2 tetap, m2 tetap, m1 berubah.
Jarak antar pusat massa m1 dan m2 (r) = ................. m
Massa m2 = ................ kg
Ubahlah massa benda m1, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan
tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa
m2 yang berbeda.
Tabel 1.3. massa m1 berubah
No.
Massa benda (m1)
Gaya gravitasi (F)
(kg)
(N)
1
2
3
Buatlah kesimpulan dari tabel di atas
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Berdasarkan pengamatan data tabel 1.1, 1.2, 1.3 sebutkan faktor-faktor yang
menentukan besar gaya gravitasi!
a...........................
b...........................
c............................
5. Semakin besar massa benda m1, maka gaya gravitasi (F) semakin ........
Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda
LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan
yang salah.
F ∞ m1
F ∞ 1/ m1
atau
6. Semakin besar massa benda m2, maka gaya gravitasi (F) semakin ........
Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda
LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan
yang salah.
F ∞ m2
F ∞ 1 / m1
atau
7. Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F, m1 dan m2. Beri
tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada
hubungan yang salah.
F ∞ m1.m2
F ∞ 1 / m1.m2
atau
8. Semakin besar jarak antara pusat massa m1 dan m2 (r) , maka gaya gravitasi (F)
semakin ........
Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m 1. Beri tanda
LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan
yang salah.
F∞r
atau
F ∞ 1/ r
F ∞ r2
atau
F ∞ 1/ r2
atau
9. Berdasarkan hasil nomor 7 dan 8, Manakah dibawah ini yang menyatakan
hubungan antara F m1, m2 dan r. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang
tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah.
F ∞ (m1.m2) / r 2
atau
F ∞ r 2/ (m1.m2)
10. Buatlah analisis dimensi atau satuan untuk hubungan yang diperoleh dari nomor
9. Apakah satuan gaya sama dengan satuan dari m1.m2/r2 ?
Gaya ( F ) memiliki satuan ..........
(uraikan dari satuan newton)
m1.m2/r2 memiliki satuan ...........
11. Agar menjadi persamaan gaya gravitasi, hubungan yang diperoleh dari nomor 9
harus dilengkapi dengan konstanta gravitasi umum (G). Secara matematis gaya
gravitasi dapat dituliskan sebagai berikut :
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12. Untuk menentukan konstanta gravitasi umum yang melengkapi persamaan gaya
gravitasi. Seorang ilmuwan bernama Cavendish telah melakukan
pengukurannya dengan alat yang disebut sebagai neraca Cavendish seperti
gambar.
Berdasarkan hasil percobaannya diperoleh bahwa konstanta gravitasi umum
sebesar ........
G = ........................................................
(Gunakan literatur/buku paket untuk menjawab)