prosiding seminar nasional pendidikan fisika dan fisika

PROSIDING
SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA
“ PESONA FISIKA DIBALIK RAHASIA GUNUNG MERAPI”
Yogyakarta, 15 Mei 2011
Himpunan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan
Yogyakarta
2011
PROSIDING
SEMINAR NASIONAL PENDIDIKAN FISIKA DAN FISIKA
“ PESONA FISIKA DIBALIK RAHASIA GUNUNG MERAPI”
Hak Cipta Dilindungi Undang – Undang
@ all right reserved
2011
Reviewer
Dr. Moh. Toifur, M.Si.
Drs. Widodo, M.Si.
Drs. Ishafit, M.Si.
Design Cover
Ngadimin
Setting – Layout
Irnin Agustina Dwi Astuti
Widya Rahmadhani
ISBN:
978 – 602 – 97178 – 7 – 7
Penerbit
HMPS Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan
Jln. Prof. Dr. Soepomo, Janturan, Yogyakarta
e-mail : [email protected]
http://www.pf.uad.ac.id/
Dilarang keras menjiplak, memfotokopi atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku
ini serta memperjualkan tanpa ijin tertulis dari penerbit.
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum W. W.
Alhamdulillah, dengan rahmat Allah SWT, Prosiding Seminar Nasional Pendidikan
Fisika dan Fisika dengan tema Pesona Fisika Dibalik Rahasia Gunung Merapi dapat
diselesaikan. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Dekan FKIP UAD dan Kaprodi
Pendidikan Fisika UAD beserta semua pihak yang telah membantu terbitnya Prosiding
Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika ini.
Seminar nasional merupakan suatu wadah temu ilmiah yang diselenggarakan dengan
tujuan untuk meningkatkan kepedulian masyarakat terhadap permasalahan pendidikan di
Indonesia, memajukan dan mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang
fisika di Indonesia, dan memberikan masukan untuk perbaikan sistem pendidikan di
sekolah, khususnya dalam bidang Fisika dan menjadi sarana promosi dalam rangka
meningkatkan daya tarik Fisika di tengah-tengah masyarakat. Seminar ini dibagi menjadi
dua yaitu tentang kependidikan dan kefisikaan. Makalah dari prosiding ini telah
dipresentasikan pada tanggal 15 Mei 2001 yang dilaksanakan di ruang 303 dan 304 untuk
makalah tentang kefisikaan dan ruang Auditorium kampus III UAD untuk makalah tentang
kependidikan. Seminar ini diikuti oleh para peserta dari beberapa instansi yaitu UAD,
LAPAN, UNY, UST, dan Universitas Jember.
Akhir kata, meskipun kami berusaha memberikan sajian yang terbaik, Prosiding
Seminar nasional Pendidikan Fisika dan Fisika ini tentu tidak lepas dari kekhilafan dan
kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharap kritik dan saran untuk penyempurnaan
dimasa yang akan datang.
Wassalamualaikum W. W.
Yogyakarta, 1 Juni 2011
Redaksi
DAFTAR ISI
Analisis Indek Bias Pada Lensa Cembung Dengan Menggunakan Larutan Gula Pada
Berbagai Konsentrasi
Dwi Nursanti, Yusmartin Aries, dan Wasingul Maghfiroh
Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang Dimodifikasi Dengan Sistem
Hydrogen Booster
Brilian Prasetyo, Rizky Stiyabudi, Laifa Rahmawati, Yuni Nurfiana Wulandari, dan
Asriningsih Suryandari
Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Mata Pelajaran Fisika SMA Kelas X Ditinjau Dari
Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP)
Dian Artha Kusumaningtyas, Befi Krista Galuh
Evektivitas penggunaan Media Virtualab Electricity Dalam Pembelajaran FisikaMateri
Hukum I Kirchoff
Fajar Fitri
Inovasi Kurikulum Alternatif yang Dimuati Pendidikan Nuklir untuk Menumbuhkan
Kesadaran Pentingnya PLTN di Indonesia
Muhammad Noviansya Aridito
Membentuk Guru Fisika Efekrif Powerfull sebagai Peningkatan Kualitas Mata Guru Fisika
dan Pembelajaran Fisika di Inndonesia
Rizki Agung, Zaini Muchtar Zaman
Menenrukan Besar Medan Magnet Horizontal Bumi Dengan metode Induksi magnetik
Rizki Agung, Nikma Hasma Fardani, Siti Roliah dan Oki Mustava
Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang Dimodifikasi
Dengan Sistem Hydrogen Booster
Brilian Prasetyo1), Rizky Stiyabudi2), Laifa Rahmawati 3), Yuni Nurfiana Wulandari
4)
, Asriningsih Suryandari 3)
Pendidikan Teknik Otomotif 1), Pendidikan Fisika 2), Pendidikan IPA3) dan Kimia 4)
Universitas Negeri Yogyakarta
[email protected] 1)
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penggunaan Hydrogen Booster terhadap
efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor. Penelitian ini merupakan penelitian
eksperimental komparatif dengan penggunaan Hydrogen Booster sebagai variabel bebas.
Pengaruh variabel tersebut terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor,
terutama pada tiga jenis motor bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat langkah, serta matic
dianalisis dari nilai uji jarak tempuh. Dari penelitian ini didapati kesimpulan bahwa penggunaan
Hydrogen Booster dapat meningkatkan nilai efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar 40%
pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta 37% pada motor
bensin matic.
Kata kunci: Hydrogen Booster, efisiensi penggunaan bahan bakar, sepeda motor
1.
transportasi di Jakarta yang saat ini telah
Pendahuluan
Jumlah kendaraan yang bertambah
mencapai Rp. 3,2 Trilyun diperkirakan
setiap tahun (6–8) %, terutama sepeda
akan
motor, serta pertumbuhan perjalanan lebih
peningkatan 28,7% harga BBM. Biaya
besar dibanding pertumbuhan kendaraan,
tersebut adalah biaya yang dibutuhkan
terutama yang menggunakan kendaraan
untuk mengakomodasi pergerakan sebesar
pribadi yang semakin murah harganya.
1,5 juta penumpang/jam.
Transportasi merupakan sektor
meningkat
Bagaimana
sejalan
sektor
dengan
transportasi
yang signifikan mempengaruhi kebutuhan
merespon perubahan harga BBM? Salah
subsidi
satu pilihan dalam melihat berbagai
BBM
nasional.
perkotaan mengalami
besar
mengingat
Transportasi
dampak paling
respon
terhadap
sektor
penduduk
transportasi adalah dengan penyediaan
perkotaan sekitar 60% dari seluruh total
teknologi penggerak efisiensi yang dapat
penduduk Indoensia dan sektor dominan
mengurangi penggunaan bahan bakar
adalah sektor perdagangan dan jasa yang
(fuel efficiency) [1].
membutuhkan
jumlah
kemungkinan
mobilitas
yang
tinggi.
Hydrogen Booster adalah sebuah
Jumlah transportasi di Jakarta pada tahun
alat untuk memisahkan senyawa kimia
2007 mencapai 7,96 juta, sedangkan biaya
antara gas hidrogen (H2) dan oksigen (O2)
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 1
dari
molekul
air
(H2O)
dengan
tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl
menggunakan arus listrik (elektrolisis).
Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus
Gas hidrogen hasil dari pemisahan inilah
empiris Ethyl Benzena (C8H18).[3]
yang dapat berfungsi sebagai booster
(penambah tenaga) pada mesin kendaraan.
Alat
media
ini
air
hanya
pada
umumnya digunakan untuk bahan bakar
kendaraan bermotor bermesin bensin,
seperti mobil, sepeda motor, dan lain lain.
yang
Bahan bakar ini juga sering disebut motor
tersedia. Selain itu juga dipergunakan
gasoline atau petrol dengan angka oktan
katalis untuk mempercepat terjadinya
adalah 88, dan mempunyai titik didih
reaksi. Di dalam tabung tersebut terdapat
300C - 200oC. Adapun rumus kimia untuk
material berbahan stainless steel sebagai
pembakaran pada bensin premium adalah
penghantar
sebagai berikut:
ke
aquades
premium
yang
dimasukkan
murni
menggunakan
Penggunaan
dalam
arus
(+)
tabung
yang
mampu
menghasilkan O2 dan yang berfungsi juga
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
sebagai penghantar arus (-) dan mampu
Pembakaran di atas diasumsikan semua
[2]
menghasilkan H2.
Setelah
bensin
dihubungkan
dengan
terbakar
dengan
sempurna.
Komposisi bahan bakar bensin, yaitu [4] :
baterai dan mengalami pengaliran aliran
a. Bensin (gasoline) C8H18
listrik pada elemen yang tersedia di
b. Berat jenis bensin 0,65-0,75\
dalamnya, otomatis akan menghasilkan
c. Pada suhu 400 bensin menguap 30-
gas hidrogen akibat dari adanya proses
elektrolisis.
Setelah
dipergunakan
gas
didapat,
selang
untuk
65%
d. Pada suhu 1000 bensin menguap 8090%
menghubungkan antara tabung penghasil
Bensin premium mempunyai sifat
gas dengan intake manifold atau saluran
anti ketukan yang baik dan dapat dipakai
udara dan selanjutnya terjadilah proses
pada mesin kompresi tinggi pada saat
pembakaran.
semua kondisi. Sifat-sifat penting yang
diperhatikan pada bahan bakar bensin
2. Tinjauan Pustaka
adalah :
1. Bahan Bakar Bensin
a. Kecepatan menguap (volatility)
Premium berasal dari bensin yang
merupakan
salah
satu
fraksi
dari
penyulingan minyak bumi yang diberi zat
b. Kualitas pengetukan (kecenderungan
berdetonasi)
c. Kadar belerang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 2
d. Titik beku
bakar
e. Titik nyala
cenderung disebut spark ignition engine.
f. Berat jenis
dan
Pada
volume
2. Pembakaran
udara
karena
siklus
konstan
otto
proses
motor
atau
ini
siklus
pembakaran
terjadi pada volume konstan, sedangkan
Pembakaran didefinisikan sebagai
siklus otto tersebut ada yang berlangsung
reaksi kimia atau reaksi persenyawaan
dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua)
bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan
langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah
dengan temperaturnya lebih besar dari
siklus kerja terjadi dengan 4 (empat)
titik nyala.
langkah piston atau 2 (dua) poros engkol.
Untuk
memperoleh
daya
Gambar diagram P-V dan T-S siklus otto
maksimum dari suatu operasi hendaknya
dapat dilihat pada (gambar 1) dibawah
komposisi gas pembakaran dari silinder
sebagai berikut . [5]
(komposisi gas hasil pembakaran) dibuat
:
seideal mungkin, sehingga tekanan gas
hasil pembakaran bisa maksimal menekan
torak dan mengurangi terjadinya detonasi.
Komposisi bahan bakar dan udara dalam
silinder
akan
pembakaran
menentukan
dan
akan
kualitas
berpengaruh
Gambar 1. Diagram P-V dan T-S siklus
otto
Proses siklus otto sebagai berikut :
terhadap performance mesin, efisiensi
Proses 1-2 : proses kompresi isentropic
bahan bakar dan emisi gas buang. [5]
(adiabatic
Selama proses pembakaran, senyawa
hidrokarbon
terurai
dan
menjadi
reversible)
dimana
piston
bergerak menuju (TMA=titik mati atas)
mengkompresikan udara sampai volume
senyawa-senyawa hidrogen dan karbon
clearance
yang masing-masing bereaksi dengan
temperatur udara naik.
oksigen membentuk CO2 dan H2O.
Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan,
3. Kompresi
piston sesaat pada (TMA=titik mati atas)
Motor bensin dapat juga disebut
sebagai
motor
otto.
Motor
tersebut
sehingga
tekanan
dan
bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya
serta tekanan dan temperatur meningkat
dilengkapi dengan busi dan karburator.
hingga nilai maksimum dalam siklus.
Busi menghasilkan loncatan bunga api
Proses 3-4 : proses isentropik udara panas
listrik yang membakar campuran bahan
dengan tekanan tinggi mendorong piston
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 3
turun menuju (TMB = titik mati bawah),
Fuel Consumption (FC) dapat di
energi dilepaskan disekeliling berupa
hitung
dengan
internal energi.
sebagai berikut [6] :
menggunakan
rumus
Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada
volume konstan piston sesaat pada (TMB
= titik mati bawah) dengan mentransfer
Dimana : FC = Konsumsi bahan bakar
kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah
(cc/menit)
pada titik awal.
V = Volume (cc)
4. Efisiensi Bahan Bakar Bensin
t = waktu (menit)
Parameter prestasi mesin dapat
Hal-hal yang mempengaruhi besarnya
dilihat dari berbagai hal diantara yang
konsumsi bahan bakar antara lain :
terdapat dalam diagram sebagai berikut :
a. Sistem bahan bakar rusak (bensin
bocor,
permukaan
bensin
di
karburator terlalu tinggi, saringan
udara kotor dan penyetelan kecapatan
rendah tidak baik).
b. Sistem
pengapian
rusak
(waktu
penyalaan tidak tepat, busi meletup
secara salah, titik kontak pemutus
arus rusak).
Gambar 2. Diagram Alir Prestasi Mesin
Fuel
merupakan
Consumption
parameter
yang
c. Tekanan kompresi mesin rendah.
(FC)
d. Sistem penggerak katup salah.
biasa
e. Pipa saluran gas buang tersumbat.
digunakan pada sistem motor pembakaran
f. Kopling selip
dalam untuk menggambarkan pemakaian
g. Rem menahan.
bahan
h. Penggunaan
bakar.
didefinisikan
Fuel
sebagai
Consumption
jumlah
yang
sepeda
motor
tidak
benar.
dihasilkan konsumsi bahan bakar per
satuan waktu (cc/menit). Nilai FC yang
3. Metode Penelitian
rendah mengindikasikan pemakaian bahan
Pada penelitian ini, pengujian
bakar yang irit, oleh sebab itu, nilai FC
efisiensi (yang dilihat dari pengujian jarak
yang rendah sangat diinginkan untuk
tempuh) dilakukan pada tiga jenis motor
mencapai efisiensi bahan bakar.
bakar, yaitu motor bensin dua langkah,
empat
langkah,
serta
matic,
dalam
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 4
keadaan tanpa serta dengan Hydrogen
Booster. Pengujian jarak tempuh dengan
menggunakan Odometer dan sirkuit uji.
Grafik efisiensi pada sepeda motor empat
langkah
2
1.5
Efisiensi yang dimaksud dalam
dunia
otomotif
pemanfaatan
input
menghasilkan
output
adalah
tingkat
yang
diproses
produk.
Pada
penelitian ini, proses pengambilan data
untuk
mengetahui
tingkat
efisiensi
dilakukanlah pengujian jarak tempuh.
Pada penelitian ini, pengujian
efisiensi dilakukan pada tiga jenis motor
0.5
langkah,
serta
matic,
Dengan
HB
0
Efisiensi pada sepeda motor dua
langkah
Dua
langkah
VB = 45mL;
Rata-rata
bakar, yaitu motor bensin dua langkah,
empat
Tanpa
HB
1
4. Hasil Penelitian
0,50
0,91
0,61
0,80
0,77
0,98
0,62
0,89
(naik 40%)
dalam
keadaan tanpa serta dengan hydrogen
booster.
Efisiensi pada sepeda motor empat
langkah
Motor
1.2
Jarak
1
(km)
Tanpa
Grafik efisiensi pada sepeda motor dua
langkah
Dengan HB
0.8
HB
1,06
1,59
0.6
Empat langkah(Kharisma)
1,35
1,60
0.4
VB = 31mL; Kel=180cm
1,16
1,68
Rata-rata
1,19
1,62
Naik (30%)
Tanpa
HB
Dengan
HB
0.2
0
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 5
Daftar Pustaka
Efisiensi pada sepeda motor matic
[1]
Matic
1,02
1,32
VB = 36mL;
0,79
1,45
0,95
1,06
0,99
1,30
0,93
1,28
Rata-rata
(naik 37%)
Grafik efisiensi pada sepeda motor
matic
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Series 1
Series 2
Tim Pemantau dan Evaluasi Kinerja
Transportasi Nasional (TPEKTN).
2008. Urgensi Paket Kebijakan dan
Program Komprehensif dalam
Penghematan BBM Transportasi.
Jakarta: Kementrian Koordinator
Bidang Perekonomian.
[2] Muhammad As’adi dan Syahrir
Ardiansyah Pohhan Putra. 2010.
Kajian Penambahan Hydrogen
Booster pada Motor Mesin Bensin
115 CC. Jurnal. Palembang :
Seminar Nasional Tahunan Teknik
Mesin (SNTTM) ke-9, halaman 5358.
[3] Ali, Rinaldi. 2003. Bagaimana bahan
bakar menghasilkan energi dan
berapa
besar
energi
yang
dihasilkan?.
Diakses
dari
www.chemistry.org. pada tanggal
12 Agustus 2009
[4]
Bernasconi,dkk. 1995. Teknologi
Kimia Bagian 1.Jakarta: Pradnya
Paramita
5. Kesimpulan dan Saran
Dari
penelitian
ini
didapati
kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen
Booster
dapat
meningkatkan
nilai
efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar
[5] Arismunandar. 1990. Motor Bakar
Torak. Jakarta: Gramedia.
[6] Amien Nugroho. (2005). Ensiklopedi
Otomotif. Jakarta : Gramedia
40% pada motor bensin dua langkah, 30%
pada motor bensin empat langkah, serta
Tanya Jawab
37% pada motor bensin matic.
T: Zulchan Prafidita, R., UAD
Penelitian yang selanjutnya dapat
Apakah
Hidrogen
Booster
dapat
dikembangkan pada laju konsumsi bahan
diaplikasikan dalam karburator inject
bakar daya yang dihasilkan ataupun
vaccum dan fuel injection?
tingkat
kebersihan
komponen
mesin,
sehingga dari hal tersebut dapat ditinjau
J: Brilian Prasetyo, UNY
Bisa
dari segi ekonomi dari mesin tersebut.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 6
Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Fisika SMA Kelas X Ditinjau
Dari Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan
(KTSP)
Befi Krista Galuh, Dian Artha Kusumaningtyas
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Abstrak
Keberadaan nilai-nilai life skill merupakan salah satu kondisi yang perlu
dipertimbangkan, karena peserta didik dilatih untuk belajar menemukan, mengolah, membuktikan,
memecahkan, mengkomunikasikan, dan berani dalam memecahkan masalah. Tetapi apakah bukubuku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang sering digunakan sudah memuat nilai-nilai life
skill dan hal ini belum mendapat perhatian dari pendidik. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui : (1) Informasi tentang buku-buku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang
memuat life skill yang sesuai dengan KTSP dan (2) Persentase muatan life skill yang
dikembangkan pada masing-masing buku pelajaran fisika kelas X pada semester I yang sesuai
dengan KTSP.
Populasi penelitian ini adalah buku pelajaran fisika SMA kelas X yang digunakan pada
sekolah-sekolah di kota Tegal. Sampel penelitian ini adalah 3 buku pelajaran yang banyak
digunakan pada SMA di Kota Tegal. Kandungan muatan life skill dalam buku sampel dianalisis
berdasarkan indikator kurikulum 2006 ( KTSP ). Metode analisis yang digunakan adalah deskripsi
kuantitatif.
Hasil analisis menunjukkan bahwa penyajian materi pada buku pelajaran A( Mikrajudin.A
/ ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga) telah
mengembangkan muatan life skill. Persentase muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A(
Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga)
berturut-turut adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.
Kata kunci : life skill, KTSP dan Buku pelajaran fisika SMA kelas X.
Pengalaman belajar itu diharapkan juga
1. Pendahuluan
Pendidikan merupakan suatu
sistem, yaitu sistematisasi dari proses
perolehan pengalaman sehingga menjadi
pengetahuan. Oleh karena itu, filsosofi
pendidikan
diartikan
perolehan
pengalaman
sebagai
belajar
proses
yang
mengilhami
pembelajar
menghadapi
problema hidup sesungguhnya dalam
kehidupan sehari-hari.
Tujuan pendidikan bagi setiap
manusia adalah agar peserta didik mampu
memecahkan
dan
mengatasi
berguna bagi peserta didik dalam hidup
permasalahan hidup dan kehidupan yang
dan kehidupannya. Dengan pengalaman
dihadapinya.
belajar itu, diharapkan peserta didik
pendidikan,
mampu mengembangkan potensi dirinya,
memecahkan
sehingga
untuk
kehidupan, pertanda tujuan pendidikan
hidupnya.
belum tercapai. Berdasarkan hal itulah,
memecahkan
siap
digunakan
problema
Jika
selesai
mereka
masalah
belum
mengikuti
mampu
hidup
dan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 8
dalam pelaksanaan pendidikan, peserta
(learning to do), belajar menjadi diri
didik perlu dibekali dengan kecakapan
sendiri (learning to be), dan belajar hidup
hidup (life skill). Pendidikan kecakapan
dalam kebersamaan (learning to live
hidup itu kemudian dikenal dengan
together). Peran guru juga bergeser dari
“Pendidikan
Berorientasi
menentukan “ apa yang akan dipelajari”
Hidup (PBKH)
[1]
Upaya
Kecakapan
menjadi
.
-
upaya
untuk
“bagaimana
memperkaya
pengalaman belajar siswa”.
meningkatkan mutu pendidikan dapat
Pengalaman belajar diharapkan
dilakukan dengan memperbaiki faktor-
berguna bagi peserta didik setelah tamat
faktor
suatu
dari jenjang pendidikan, yang sesuai
program pengajaran. Struktur bahan ajar
dengan muatan life skill. Life skill
salah
penentu
satu
keberhasilan
faktor
yang
dapat
diperoleh melalui serangkaian kegiatan
keberhasilan
suatu
untuk mengeksplorasi lingkungan melalui
program pengajaran yang terkandung
interaksi aktif dengan buku, guru, teman,
dalam kurikulum dan silabus. Oleh
lingkungan, dan narasumber lain.
mempengaruhi
karena
itu,
Pemerintah
memperbaiki
Kurikulum 1994 menjadi Kurikulum
2004 yang dikenal dengan Kurikulum
Berbasis Kompetensi ( KBK ), kemudian
disempurnakan menjadi Kurikulum 2006
Pengembangan
life
skill
mengedepankan aspek-aspek berikut:
1. kemampuan yang relevan untuk
dikuasai peserta didik,
2. materi
pembelajaran
yang dikenal dengan Kurikulum Tingkat
dengan
Satuan Pendidikan ( KTSP ). Perbaikan
peserta didik,
tingkat
3. kegiatan
sesuai dengan perkembangan situasi dan
kegiatan
kondisi yang terjadi pada saat ini.
mencapai kompetensi,
untuk
memberikan
keahlian
perubahan.
bertahan
ketrampilan
hidup
Kurikulum
dan
dalam
2006
sesuai
perkembangan
dan pengembangan kurikulum ini lebih
Kurikulum 2006 dikembangkan
itu
pembelajaran
peserta
didik
dan
untuk
4. fasilitas, alat dan sumber belajar
yang memadai, dan
5. kemampuan-kemampuan
yang
dapat diterapkan dalam kehidupan
memudahkan guru dalam menyajikan
peserta didik.
pengalaman belajar sepanjang hayat yang
Dalam
menjawab
Kurikulum
mencakup pada empat pilar pendidikan
2006 (KTSP) ini para penerbit buku
universal yaitu belajar untuk mengetahui
pelajaran dengan sigap menerbitkan buku
(learning know), belajar untuk melakukan
pelajaran, salah satunya adalah buku
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 9
fisika SMA yang menyatakan sesuai
a. Pengertian life skill
dengan Kurikulum 2006. Penyusunan
Mengenai
pengertian
dari suatu buku pelajaran yang dipakai
pendidikan life skill atau pendidikan
sebagai
kecakapan hidup terdapat perbedaan
sumber
atau
media
belajar
sebaiknya mempertimbangkan kondisi
pendapat,
namun
esensinya
tetap
pemakainya. Keberadaan nilai-nilai life
sama. Definisi kecakapan hidup (life
skill merupakan salah satu kondisi yang
skills), di antaranya adalah:
perlu dipertimbangkan, karena peserta
1)
Life skills are the foundation of
didik dilatih untuk belajar menemukan,
our work ethic, our character,
mengolah, membuktikan, memecahkan,
and our personal behavior (Penn
mengkomunikasikan, dan berani dalam
State,
memecahkan masalah.
2003).
Dari uraian diatas tampak bahwa
life
skill
sangat
penting
2)
College
Kecakapan
of
Education,
hidup
adalah
dalam
kecakapan yang dimiliki oleh
pengembangan kurikulum 2006 (KTSP),
seseorang untuk mau dan berani
sehingga peneliti ingin meneliti besarnya
menghadapi
muatan-muatan life skill dalam buku ajar
secara
mata pelajaran fisika SMA kelas X yang
tertekan,
sesuai dengan KTSP. Untuk itu, peneliti
proaktif dan kreatif mencari serta
menentukan tiga buah buku yang sudah
menemukan
memenuhi standar isi Kurikulum 2006
akhirnya mampu mengatasinya
(KTSP)
3)
problema
wajar
hidup
tanpa
merasa
kemudian
secara
solusi
sehinga
In essence, lif skills are an
Dari penelitian yang dilalkukan
“owner’s manual” for the human
diharapkan mendapatkan : Informasi
body. These skills help children
tentang buku pelajaran fisika SMA kelas
learn how to maintain their
X semester I yang memuat life skill yang
bodies, grow as individuals, work
sesuai dengan KTSP dan seberapa besar
well with others, make logical
persentase
decisions,
muatan
life
skill
yang
protect
themselves
dikembangkan pada masing-masing buku
when they have to and achieve
fisika SMA kelas X pada semester I yang
their goals in
sesuai dengan KTSP.
4)
Life skills include a wide range of
knowledge and skill interactions,
2. Dasar Teori
believed to be essential for adult
Life skill
independent living
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 10
Kecakapan hidup (life skill) bisa
Secara umum ada dua macam
diartikan sebagai kemampuan berfikir
life skill yaitu general life skill
dan menalar serta menggunakan olah
(kecakapan umum) dan spesific life
pikir
untuk
skill (kecakapan khusus). Kecakapan
menghadapi berbagai macam persoalan
umum dibagi menjadi dua, yaitu
dan
olah
nalarnya
[2].
personal skill (kecakapan personal)
pendapat
dan social skill (kecakapan sosial).
yang ada di dalam kehidupannya
Jadi
dari
beberapa
tentang pengertian life skill, penulis
Personal
menyimpulkan bahwa life skill adalah
awarenes skill (kecakapan mengenal
kecakapan yang dimilki seseorang untuk
diri) dan thinking skill (kecakapan
mampu dan berani berfikir dan menalar,
berfikir). Kecakapan khusus juga
tumbuh menjadi pribadi yang mandiri
dibagi menjadi dua, yaitu academic
kemudian secara proaktif dan kreatif
skill
mencari
vocational
sehinga
akhirnya
mampu
skill
terdiri
(kecakapan
skill
dari
self-
akademik)
dan
(kecakapan
mengatasi berbagai macam persoalan
vokasional). Diagram klasifikasi life
yang ada di dalam kehidupannya.
skill ditunjukkan dalam gambar 1.
b.
Klasifikasi life skill
Self awarness
Personal skill
General
life skill
Thinking skill
Social skill
Life Skill
Academic skill
Spesific
life skill
Vocational skill
Gambar 1. Diagram klasifikasi life skill [3]
c. Life skill dan proses belajar
mengajar
pada
pendidikan
menengah atas (SMA / MA)
sekolah. Bahkan dapat dikatakan
bahwa
ruhnya
proses
belajar
mengajar adalah kecakapan hidup.
Life skill sangat dekat dengan
Suatu proses belajar pada hakekatnya
dunia proses belajar mengajar di
adalah pemberian pengalaman pada
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 11
peserta
didik.
yang
adaptif, memiliki kemampuan berfikir
didapat diharapkan akan menjadikan
rasional, mampu bekerja sama, serta
peserta didik yang kompeten, dan
mampu
selanjutnya
adalah
mempunyai
life
menunjang
Pengalaman
mengenali
peserta
didik
kemampuannya
skill
untuk
mengembangkan diri.
diri
sehingga
dan
mampu
[2]
kehidupannya
kelak .
Nilai-nilai life skill yang termuat
3. Metode Penelitian
Penelitian ini termasuk penelitian
dalam buku pelajaran
Buku teks pelajaran tidak
deskripsi kuantitatif, karena meneliti
hanya berisi kumpulan materi yang
muatan life skill yang dikembangkan
harus dihapalkan, melainkan harus
pada buku pelajaran fisika SMA kelas X
menyajikan materi yang dapat men-
pada semester I yang banyak digunakan
stimulus peserta didik untuk berpikir
di SMA Kota Yogyakarta pada saat
lebih luas, kreatif, dan reflektif.
penelitian dilakukan. Berdasarkan dari
Dalam buku teks pelajaran, materi
analisis buku yang diteliti dapat diketahui
bahan ajar harus disajikan dengan
muatan life skill yang dikembangkan
cara tertentu
pada masing-masing buku.
beroleh
agar peserta didik
pengalaman
berkenaan
a. Populasi dan Sampel
dengan pemahaman, keterampilan,
Populasi
dan perasaan. Oleh karena itu buku
semua buku pelajaran fisika SMA
teks pelajaran berisi latihan yang
kelas X semseter I yang digunakan
menyajikan persoalan-persoalan yang
di Kota Tegal dan telah mengacu
harus dipecahkan
tujuan
dari
menciptakan
[4]
. Seperti halnya
life
peserta
skill
yaitu
didik
yang
penelitian
ini
adalah
pada Kurikulum 2006.
Sampel yang digunakan dalam
penelitian :
mempunyai sifat mandiri, kreatif,
Tabel 1. Sampel Penelitian
Kode
Judul Buku
Penerbit
Tahun
A
B
C
Fisika IA
Fisika SMA Kelas X
Fisika untuk SMA Kelas X
ESIS
PHiβETA
Erlangga
2007
2006
2006
Jumlah sekolah
yang
menggunakan
1
2
2
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 12
indikator
b. Metode Pengumpulan Data
Data penelitian ini diperoleh
skill,
dan
nomor
indikator kurikulum yang nantinya
dengan cara melakukan observasi
terhadap buku yang dijadikan sampel
life
akan diisi skor-skor hasil penilaian.
d. Teknik Analisis Data
penelitian. Dalam lembar observasi
Analisis data untuk masing-
tercantum indikator Kurikulum 2006
masing buku dilakukan oleh dua
dan indikator muatan life skill. Tabel
panelis. Hasil analisis dari masing-
Kurikulum 2006 memuat kompetensi
masing indikator life skill dicari
dasar, uaraian materi, pengalaman
persentasenya dengan rumus :
belajar, dan indikator-indikator. Tabel
Life skill :
life skill terdiri dari indikator life skill,
Selanjutnya, persentase dari
jenis indikator life skill, contoh dan
penilaian.
Dengan
kedua panelis di rata-rata untuk
memperhatikan
menentukan masing-masing indikator
pernyataan yang ada pada tiap-tiap
muatan life skill.
buku fisika SMA kelas X kemudian
diidentifikasi dan dianalisis muatan
4. Hasil dan Pembahasan
life skill berdasarkan indikator yang
Adapun hasil perhitungan
ada dalam Kurikulum 2006.
distribusi muatan life skill yang
c. Instrumen Penelitian
Instrumen pada penelitian ini
dikembangkan dalam buku A, B, dan C
adalah tabel penilaian life skill. Tabel
masing-masing panelis dapat dilihat
penilaian
sebagai berikut:
life
skill
terdiri
dari
Tabel 2. life skill yang muncul dalam indikator kurikulum 2006 ( KTSP )
Life Skill
Kecakapan
Berpikir
Kecakapan
Sosial
Kecakapan
Akademik
Indikator
Menggali informasi
Mengolah informasi
Mengambil keputusan
Memecahkan masalah
Komunikasi lisan
Komunikasi tertulis
Kerja sama
Identifikasi Variabel
Menghubungkan variabel
Merumuskan hipotesis
Melaksanakan percobaan
Buku A Buku B Buku C
30
31
28
30
31
28
28
28
28
27
29
27
7
4
21
28
26
28
5
7
20
28
28
27
27
25
26
27
26
25
9
7
15
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 13
Tabel 3. Muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A, B, dan C rata-rata
Life Skill
Buku A
(%)
Indikator
Kecakapan
Berpikir
Menggali informasi
Mengolah informasi
Mengambil keputusan
Memecahkan masalah
Rata-rata
Kecakapan
Sosial
Komunikasi lisan
Komunikasi tertulis
Keja sama
Rata-rata
Kecakapan
Akademik
Identifikasi Variabel
Menghubungkan
variable
Merumuskan hipotesis
Melaksanakan
percobaan
Rata-rata
Buku B Buku C
(%)
(%)
86.5
74.5
72
55
72
9.17
29.7
8.06
15.64
90.25
79
67.7
59.7
60.75
66.79
4.84
20.95
11.3
12.36
88.7
72.04
64.92
70.16
67.74
68.72
33.34
24.18
42.75
33.42
85.49
85.5
67.75
80.65
53.25
82.26
61.29
23.3
66.70
14.25
59.21
28.34
64.35
Muatan life skill dalam tabel 3 dapat digambarkan dalam grafik histogram
seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:
80
60
Buku A
40
Buku B
20
Buku C
0
KB
KS
KA
Gambar 2. Grafik histogram muatan life skill yang dikembangkan pada buku A, B, dan C
Keterangan :
Dari hasil ini antara ketiga buku
KB
: Kecakapan Berfikir
dapat dikatakan telah memuat
KS
: Kecakapan Sosial
life
KA
: Kecakapan Akademik
pembelajaran yang berdasarkan
1.
skill
dalam
materi
Informasi tentang buku pelajaran
indikator kurikulum, muatan life
fisika SMA kelas X semester I
skill buku B paling sering
yang memuat life skill yang
muncul
sesuai dengan KTSP.
kurikulum
dalam
indikator
untuk
kecakapan
berfikir bila dibanding buku C
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 14
dan buku A. Sedangkan muatan
dan buku B. Muatan life skill
life skill pada buku C untuk
pada buku C untuk kecakapan
kecakapan sosial lebih banyak
sosial
bila dibanding buku A dan buku
dibanding buku A dan buku B.
lebih
banyak
bila
B. Muatan life skill buku A
paling sering muncul dalam
indikator
kurikulum
kecakapan
akademik
untuk
Dari penelitian yang dilakukan
bila
dapat disimpulkan : Pada buku pelajaran
dibanding buku C dan buku B.
2. Persentase muatan life skill yang
dikembangkan
pada
5. Kesimpulan
A yang berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A
/ ESIS ), buku B yang berjudul Fisika
masing-
SMA Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ),
masing buku fisika SMA kelas X
dan buku C yang berjudul Fisika untuk
semester I yang sesuai dengan
SMA Kelas X (Marthen. K / Erlangga)
KTSP
telah mengembangkan muatan life skill.
Dari hasil ini antara
Dan Persentase muatan life skill yang
ketiga buku dapat dikatakan
dikembangkan dalam buku A yang
buku
berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS
C
paling
mengembangkan
banyak
life
), buku B yang berjudul Fisika SMA
skill karena dari 11 indikator life
Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku
skill, keseluruhannya memiliki
C yang berjudul Fisika untuk SMA Kelas
persentase di atas 20 %. Jika
X (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut
dilihat dari persentase ketiga
adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.
muatan
muatan
life
dikembangkan
skill
dari
yang
masing-
masing buku A, B, dan C adalah
sama yakni kecakapan berfikir,
kemudian kecakapan akademik
dan yang terkecil kecakapan
sosial.
Tetapi
apabila
dibandingkan antara ketiga buku
Daftar Pustaka
[1] Zulkarnaini. 2008. Pola Pelaksanaan
Pendidikan
Berorientasi
Kecakapan Hidup (Life Skill
Education).
http://zulkarnainidiran.wordpress.c
om/2008/11/28/pola-pelaksanaanpendidikan-berorientasikecakapan-hidup-life-skilleducation/
tersebut muatan life skill pada
buku A untuk kecakapan berfikir
dan kecakapan akademik lebih
banyak bila dibanding buku C
[2]
Supriyadi. 2006. Kajian Teknologi
Managemen Pembelajaran IPA
Fisika.
Yogyakarta:
Pustaka
Tempelsari
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 15
[3] Anwar. 2006. Pendidikan Kecakapan
Hidup ( Life Skill Education ).
Bandung : CV Alfa Beta.
[4] Abdullah, Mikrajudin. 2007. Fisika
IA. Bandung : ESIS.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 16
Efektifitas Penggunaan Media Virtualab Electricity
Dalam Pembelajaran Fisika Materi Hukum Kirchoff
Fajar Fitri
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar kognitif pada pembelajaran hukum
Kirchoff I siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta dengan menggunakan media Virtualab
Electricity. Metode penelitian yang digunakan adalah Control Group Pre-test Post-test. Siswa kelas
XB sebagai kelas eksperimen melakukan pembelajaran dengan media virtualab electricity,
sedangkan kelas XC sebagai kelas kontrol melakukan pembelajaran tanpa media virtualab
electricity. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan yang signifikan pada hasil belajar
kognitif antara kelas eksperimen dengan kelas kontrol. Prestasi hasil belajar siswa kelas eksperimen
lebih tinggi dibandingkan prestasi hasil belajar kelas kontrol. Berdasarkan hal tersebut,
pembelajaran dengan menggunakan media virtualab electricity lebih efektif dibandingkan
pembelajaran tanpa menggunakan media virtualab electricity pada materi hukum Kirchoff I.
Kata kunci: virtualab electricity, hasil belajar kognitif
alam
1. Pendahuluan
Abad
XXI
merupakan
abad
sekitar,
pengembangan
serta
lebih
prospek
lanjut
dalam
globalisasi dan abad teknologi informasi.
menerapkannya di kehidupan sehari-hari
Perubahan
dan keluasaan penerapan fisika dalam
yang
sangat
cepat
dan
dramatis dalam bidang ini merupakan
teknologi.
fakta
pengetahuan
dalam
kehidupan
siswa.
Tanpa
teknik
adanya
dasar
mengajar
fisika
Pengembangan kemampuan siswa dalam
dengan baik, maka siswa akan mengalami
bidang sains, terutama fisika merupakan
perlambatan proses penerimaan, banyak
salah satu kunci keberhasilan peningkatan
melakukan kesalahan, dan mungkin akan
kemampuan dalam menyesuaikan diri
frustasi dan membenci pelajaran tersebut.
dengan perubahan dan memasuki dunia
Metode tradisional yang menggunakan
teknologi, termasuk teknologi informasi.
teks
Untuk
membosankan, dan membuat pengajar
kepentingan
pribadi,
sosial,
buku
ekonomi, dan lingkungan, siswa perlu
memerlukan
dibekali
mengajar.
dengan
kompetensi
yang
membawa
banyak
Sesuatu
memadai agar menjadi peserta aktif
sebagai
media
dalam masyarakat.
media
tersebut
hasil
lambat,
waktu
dapat
untuk
dikatakan
pembelajaran
apabila
digunakan
untuk
Mata pelajaran fisika di SMA
menyampaikan pesan dengan tujuan-
diharapkan dapat menjadi wahana bagi
tujuan pendidikan dan pembelajaran .
siswa untuk mempelajari diri sendiri dan
Pengelolaan alat bantu pembelajaran
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 17
sudah sangat dibutuhkan. Metamorfosis
agar materi pelajaran yang disampaikan
dari perpustakaan yang menekankan pada
harus mampu dimengerti dengan mudah
penyediaan
oleh siswa.
layanan
permintaan dan pemberian
secara
multi-sensori
dari
Kemajuan
media
komputer
beragamnya kemampuan individu untuk
memberikan beberapa kelebihan untuk
mencerap
kegiatan
informasi
menjadikan
produksi
audiovisual.
pelayanan yang diberikan mutlak wajib
tahun-tahun
bervareatif dan secara luas. Selain itu
mendapat
dengan semakin meluasnya kemajuan di
kemampuannya yang dapat digunakan
bidang komunikasi dan teknologi, serta
dalam bidang kegiatan pembelajaran.
ditemukannya dinamika proses belajar,
Ditambah dengan teknologi jaringan dan
maka pelaksanaan kegiatan pendidikan
internet,
dan pengajaran semakin menuntut dan
primadona dalam kegiatan pembelajaran.
memperoleh media pendidikan
Penggunaan
yang
bervareasi secara luas pula.
materi
diusahakan
agar
perhatian
komputer
bentuknya
komputer
besar
karena
seakan
komputer
pembelajaran
Dalam rangka memudahkan siswa
menerima
belakangan
Pada
menjadi
dalam
proses
bermacam-macam
tergantung
pelajaran,
perlu
pendesain
siswa
dapat
pembelajarannya,
kecakapan
dan
pengembang
bisa
berbentuk
menggunakan sebanyak mungkin alat
permainan (games), mengajarkan konsep-
indera yang dimiliki. Makin banyak alat
konsep
indera
dikonkritkan dalam bentuk visual dan
yang
mempelajari
digunakan
sesuatu,
makin
untuk
mudah
abstrak
yang
kemudian
audio yang dianimasikan.
diingat apa yang dipelajari. Apabila
Animasi merupakan suatu teknik
materi pelajaran yang sama disajikan
pergerakan gambar atau paparan yang
dengan ceramah dan ditambah dengan
dihasilkan oleh gabungan dari media
memperlihatkan gambar, foto, sketsa, dan
komputer. Asalnya ia dihasilkan dengan
sebagainya, maka akan lebih mudah
menangkap gambar lukisan-lukisan atau
materi tersebut dimengerti oleh siswa
model-model
dibanding
menggunakan kamera animasi. Dengan
dengan
ceramah
saja.
yang
media
sedikit
berbeda
Karakteristik dan kemampuan masing-
menggunakan
masing media perlu diperhatikan oleh
menjadi
guru agar mereka dapat memilih media
menekuni materi yang disajikan serta
mana yang sesuai dengan kondisi dan
dengan adanya warna, musik, dan grafik
kebutuhan. Seorang guru harus berusaha
yang dianimasikan dapat menambahkan
termotivasi
animasi,
siswa
untuk
lebih
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 18
kemampuan
materi
siswa
pelajaran.
dalam
mengingat
Dengan
demikian,
animasi merupakan alternatif yang baik
sebagai
media
pembelajaran
Electricity
Kr = kelas kontrol
Er = kelas eksperimen
untuk
menyampaikan materi fisika.
Virtualab
Keterangan:
Subjek penelitian ini adalah siswa
kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta kelas
merupakan
XB dan XC. Kelas XB sebagai kelas
sebuah media animasi yang khusus
eksperimen dan kelas XC sebagai kelas
dirancang
menampilkan
kontrol. Pemilihan kelas eksperimen dan
komponen-komponen elektronika seperti
kelas kontrol ditetapkan secara acak.
resistor, sumber tegangan, multimeter,
Siswa
dan sebagainya. Prinsip kerja animasi
pembelajaran
virtualab electricity yakni apabila dibuat
media virtualab electricity sedangkan
sebuah rangkaian resistor baik secara seri
siswa
maupun
pembelajaran tanpa menggunakan media
untuk
paralel
dan
tegangan,
maka
maupun
tegagannya
diberi
dapat
sumber
diukur
kelas
kelas
arus
virtualab
menggunakan
ceramah.
eksperimen
dengan
menggunakan
kontrol
electricity
melakukan
melakukan
dalam
hal
ini
multimeter yang dapat distel menjadi
Sebelum melakukan pembelajaran,
voltmeter maupun amperemeter. Besar
kedua kelas diupayakan memiliki kondisi
arus maupun tegangan yang diukur akan
yang
muncul sendiri secara otomatis pada
diketahui kondisi prestasi awal siswa,
multimeter. Animasi ini sangat menarik
lingkungan kelas, serta kondisi ekonomi
untuk mengajarkan materi fisika listrik
siswa. Untuk mengetahui prestasi awal
dinamis terutama materi hukum Kirchoff
siswa dilakukan pretest terlebih dahulu,
I tentang rangkaian seri-paralel.
sehingga dapat dikelompokkan siswa
hampir
sama,
sehingga
perlu
yang memiliki prestasi hampir sama.
Kondisi lingkungan kelas dapat diketahui
2. Metode Penelitian
Penelitian ini merupakan kuasi
eksperimen
dengan
menggunakan
rancangan percobaan Control Group Pretest Post-test seperti tabel 1.
melalui observasi, sedangkan kondisi
ekonomi siswa dapat dilihat dari data
siswa di Bimbingan Konseling.
Dalam
Tabel 1.Model Eksperimen :
Control Group Pre-test Post-test
kel Pre tes
Treatmen
Post tes
Kr x
x
Er x
X
x
penelitian
ini
data
dikumpulkan melalui tes. Tes terdiri dari
dua macam, yakni pre-test dan post-test.
Pre-test digunakan untuk mengetahui
kemampuan awal fisika siswa sebelum
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 19
melakukan
pembelajaran,
sedangkan
Tabel 2. Data pengetahuan awal fisika
post-test digunakan untuk mengambil
(pre-test) siswa
data tentang pemahaman siswa terhadap
Jumlah
siswa
Rerata
nilai
hukum Kirchoff I setelah melakukan
pembelajaran.
Soal-soal
tes
yang
digunakan terdiri dari 30 butir soal dan
berbentuk pilihan ganda dengan empat
Kualitas soal tes terinci berdasarkan
Jumlah
siswa
Rerata
nilai
Taksonomi Bloom yakni C1, C2, dan C3.
Tes pemahaman hukum Kirchoof I terdiri
rangkaian
seri
Ket:
observasi
Er
39
Kr
39
751,31
645,79
Er = kelas eksperimen
Kr = kelas kontrol
listrik. Instrumen penelitian yang lain
lembar
484,15
dan
rangkaian paralel komponen-komponen
adalah
483,13
(post-test) siswa
diberi skor 1 dan jika salah diberi skor 0.
submateri
Kr
39
Tabel 3. Data prestasi hasil belajar fisika
pilihan jawaban. Jika jawaban benar
dari
Er
39
Berdasarkan
untuk
hasil
analisis,
mengetahui kondisi lingkungan kelas dan
didapatkan t o = 0,017 dan p = 0,676
keaktifan
sehingga Ho ditolak dan Ha diterima. Hal
siswa
selama
proses
pembelajaran.
ini menunjukkan bahwa ada perbedaan
Uji yang digunakan untuk menguji
signifikan pada prestasi hasil belajar
hipotesis perbedaan pemahaman konsep
fisika
hukum Kirchoff I pada pembelajaran
pembelajaran
dengan menggunakan media virtualab
media
electricity dan melalui metode ceramah
menggunakan metode
adalah uji t. Keseluruhan pengujian
materi pelajaran hukum
analisis
tersebut
dengan
Rerata nilai kelas eksperimen lebih besar
bantuan
Pengolahan
Statistik
dibandingkan rerata nilai kelas kontrol,
dengan SPSS 12 pada taraf signifikansi
oleh karena itu dapat dinyatakan bahwa
5%.
pembelajaran
dilakukan
Data
siswa
yang
dengan
virtualab
melakukan
menggunakan
electricity
fisika
dengan
ceramah pada
Kirchoff I.
materi
hukum
Kirchoff I dengan menggunakan media
3. Hasil Penelitian dan Pembahasan
virtualab electricity lebih efektif bila
Berikut disajikan ringkasan hasil
dibandingkan dengan pembelajaran tanpa
pre-test dan post-test kelas eksperimen
menggunakan media virtualab electricity.
dan kelas kontrol.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 20
Prestasi
belajar
siswa
kelas
4. Kesimpulan
eksperimen lebih baik dibandingkan kelas
Berdasarkan hasil penelitian dapat
kontrol dapat disebabkan oleh hal-hal
ditarik kesimpulan: Penggunaan media
berikut: siswa kelas eksperimen lebih
virtualab
aktif dan memiliki motivasi lebih besar
dibanding dengan menggunakan metode
dibandingkan siswa yang melakukan
ceramah dari aspek kognitif (peningkatan
pembelajaran
prestasi
tanpa
media
virtualab
electricity
belajar
lebih
siswa)
fisika
efektif
dalam
electricity. Siswa kelas eksperimen dapat
pembelajaran
materi
hukum
mengoperasikan sendiri komputer dan
Kirchoff I pada siswa kelas X SMA
asik mengotak-atik software virtualab
Negeri 8 Yogyakarta.
electricity. Hal ini dapat merangsang rasa
Hasil penelitian ini hendaknya bisa
ingin tau dan kreatifitas masing-masing
dimanfaatkan oleh para guru, mahasiswa,
siswa.
maupun
Ketika
pengganti
pun,
menghitung
siswa
hambatan
tidak
harus
dosen
terutama
dalam
melakukan pembelajaran di kelas. Dalam
menghitung secara manual, akan tetapi
menggunakan
cukup
menggunakan
komputer terutama animasi dan simulasi,
gambar multimeter secara otomatis lewat
para guru hendaknya juga membuat LKS
software tersebut. Sedangkan siswa kelas
maupun modul sebagai pelengkap dan
kontrol memiliki motivasi yang tidak
dapat
optimal karena materi hanya disampaikan
melakukan pembelajaran.
menghitungnya
media
mempermudah
berbantuan
siswa
dalam
secara konvensional saja yakni melalui
ceramah. Siswa juga tidak bisa memiliki
Daftar Pustaka
gambaran secara jelas bagaimana bentuk-
John
bentuk rangkaian listrik, resistor, maupun
alat ukur listrik, karena mereka tidak
dibantu dengan media baik simulasi
maupun
demonstrasi
pembelajaran.
hambatan
total
Ketika
pun
dalam
proses
menghitung
mereka
harus
menggunakan cara manual yang tentu
memerlukan waktu lebih lama.
D. Latuheru. 1998. Media
Pembelajaran dalam Proses Belajar
Mengajar Masa Kini. Jakarta:
Menara Mas
Ahmad Abu Hamid. 2005. Pendidikan
Fisika Sebagai Salah Satu Bidang
Ilmu. Makalah
Arief
S. Sadiman. 1986. Media
Pendidikan
Pengertian
Pengembangan
dan
Pemanfaatannya. Jakarta: PT. Raja
Grafindo Persada
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 21
Gene L. Wilkinson. 1984. Media dalam
Pembelajaran Penelitian Selama 60
Tahun. Jakarta: CV. Rajawali
b. Latar
belakang
karena
judul
adanya
tersebut
perkembangan
dalam bidang teknologi informasi,
Harsja W. Bachtiar. 1984. Tekhnologi
Komunikasi Pendidikan Pengetian
dan Penerapannya di Indonesia.
Jakarta: CV. Rajawali
Oemar Hamalik.1982. Media Pendidikan.
Bandung: Alumni
ini berimbas pada teknologi dalam
bidang pendidikan (terutama guru)
dituntut
untuk
menggunakan
software-software
berbantuan
komputer
materi
Setijadi.
1986.
Pemilihan
dan
Pengembangan
Media
Untuk
Pembelajaran.
Jakarta:
CV.
Rajawali
animasi
dalam
fisika
atau
eksperimen
murni),
dikelas
terutama
simulasi.
(bukan
karena
mengajarkan
Quasi
eksperimen
variabel-variabel
yang dikontrol hanya sebatas yang
Tanya Jawab
bisa dikontrol atau tidak semua
T: Novi, UAD
a. Jika
variabel
Ujian
menggunakan
Nasional
Virtual
tidak
yang
mengikuti
dikendalikan.
Electric
tetapi secara manual, apakah tidak
menghambat siswa dalam Ujian
Nasional?
b. Apa latar belakang pengambilan
judul
tersebut?
Mengapa
mengambil quasi eksperimen bukan
true eksperimen?
J: Fajar Fitri, UAD
a. Tanggung
jawab
guru
adalah
membekali siswa pada pengalaman
fisika secara langsung sekaligus
bisa mengerjakan Ujian Nasional.
Oleh
karena
itu
pembelajaran
menggunakan Virtualab Electricity
ini tentu tidak membebani siswa,
justru
akan
memperbanyak
pengalaman siswa.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 22
Analisis Efisiensi Bahan Bakar Pada Sepeda Motor Yang
Dimodifikasi Dengan Sistem Hydrogen Booster
Brilian Prasetyo1), Rizky Stiyabudi2), Laifa Rahmawati 3), Yuni Nurfiana
Wulandari 4), Asriningsih Suryandari 3)
Pendidikan Teknik Otomotif 1), Pendidikan Fisika 2), Pendidikan IPA3) dan Kimia 4)
Universitas Negeri Yogyakarta
[email protected] 1)
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh penggunaan Hydrogen Booster terhadap
efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor. Penelitian ini merupakan penelitian
eksperimental komparatif dengan penggunaan Hydrogen Booster sebagai variabel bebas.
Pengaruh variabel tersebut terhadap efisiensi penggunaan bahan bakar kendaraan bermotor,
terutama pada tiga jenis motor bakar, yaitu motor bensin dua langkah, empat langkah, serta matic
dianalisis dari nilai uji jarak tempuh. Dari penelitian ini didapati kesimpulan bahwa penggunaan
Hydrogen Booster dapat meningkatkan nilai efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar 40%
pada motor bensin dua langkah, 30% pada motor bensin empat langkah, serta 37% pada motor
bensin matic.
Kata kunci: Hydrogen Booster, efisiensi penggunaan bahan bakar, sepeda motor
1.
tinggi.
Pendahuluan
Jumlah
kendaraan
yang
Jumlah
transportasi
di
Jakarta pada tahun 2007 mencapai
bertambah setiap tahun (6–8) %,
7,96
terutama
serta
transportasi di Jakarta yang saat ini
pertumbuhan perjalanan lebih besar
telah mencapai Rp. 3,2 Trilyun
dibanding pertumbuhan kendaraan,
diperkirakan
terutama
menggunakan
sejalan dengan peningkatan 28,7%
kendaraan pribadi yang semakin
harga BBM. Biaya tersebut adalah
murah harganya.
biaya
sepeda
yang
motor,
Transportasi
sektor
merupakan
yang
signifikan
nasional.
perkotaan
Transportasi
mengalami
dampak
sedangkan
akan
yang
biaya
meningkat
dibutuhkan
untuk
mengakomodasi pergerakan sebesar
1,5 juta penumpang/jam.
mempengaruhi kebutuhan subsidi
BBM
juta,
Bagaimana
sektor
transportasi merespon perubahan
harga BBM? Salah satu pilihan
paling besar mengingat jumlah
dalam
penduduk perkotaan sekitar 60%
kemungkinan
dari
sektor transportasi adalah dengan
seluruh
Indoensia
dan
total
sektor
penduduk
dominan
adalah sektor perdagangan dan jasa
melihat
respon
penyediaan teknologi
berbagai
terhadap
penggerak
efisiensi yang dapat mengurangi
yang membutuhkan mobilitas yang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 23
penggunaan bahan bakar
(fuel
efficiency) [1].
penghasil
gas
dengan
intake
manifold atau saluran udara dan
Hydrogen Booster adalah
sebuah alat untuk memisahkan
selanjutnya
terjadilah
proses
pembakaran.
senyawa kimia antara gas hidrogen
(H2) dan oksigen (O2) dari molekul
2. Tinjauan Pustaka
air (H2O) dengan menggunakan
1. Bahan Bakar Bensin
arus
listrik
Gas
Premium berasal dari bensin
pemisahan
yang merupakan salah satu fraksi
inilah yang dapat berfungsi sebagai
dari penyulingan minyak bumi
booster (penambah tenaga) pada
yang diberi zat tambahan atau
mesin kendaraan.
aditif, yaitu Tetra Ethyl Lead
hidrogen
(elektrolisis).
hasil
dari
Alat
ini
hanya
menggunakan media air murni
(TEL). Premuim mempunyai rumus
empiris Ethyl Benzena (C8H18).[3]
aquades yang dimasukkan ke dalam
Penggunaan premium pada
tabung yang tersedia. Selain itu
umumnya digunakan untuk bahan
juga dipergunakan katalis untuk
bakar kendaraan bermotor bermesin
mempercepat terjadinya reaksi. Di
bensin,
dalam tabung tersebut terdapat
motor, dan lain lain. Bahan bakar
material berbahan stainless steel
ini juga sering disebut motor
sebagai penghantar arus (+) yang
gasoline atau petrol dengan angka
mampu menghasilkan O2 dan yang
oktan adalah 88, dan mempunyai
berfungsi juga sebagai penghantar
titik didih 300C - 200oC. Adapun
arus (-) dan mampu menghasilkan
rumus kimia untuk pembakaran
H2.[2]
pada
Setelah
dihubungkan
seperti
bensin
mobil,
premium
sepeda
adalah
sebagai berikut:
dengan baterai dan mengalami
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18
pengaliran
H2O
aliran
listrik
pada
elemen yang tersedia di dalamnya,
Pembakaran di atas diasumsikan
otomatis akan menghasilkan gas
semua
hidrogen akibat dari adanya proses
sempurna. Komposisi bahan bakar
elektrolisis. Setelah gas didapat,
bensin, yaitu [4] :
dipergunakan
menghubungkan
selang
antara
untuk
tabung
bensin
terbakar
dengan
a. Bensin (gasoline) C8H18
b. Berat jenis bensin 0,65-0,75\
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24
c. Pada suhu 400 bensin menguap 3065%
mengurangi
terjadinya
detonasi.
Komposisi bahan bakar dan udara
d. Pada suhu 1000 bensin menguap 8090%
dalam silinder akan menentukan
kualitas
Bensin
pembakaran
dan
akan
premium
berpengaruh terhadap performance
mempunyai sifat anti ketukan yang
mesin, efisiensi bahan bakar dan
baik dan dapat dipakai pada mesin
emisi gas buang. [5]
kompresi tinggi pada saat semua
Selama
proses
pembakaran,
kondisi. Sifat-sifat penting yang
senyawa hidrokarbon terurai dan
diperhatikan pada bahan bakar
menjadi
bensin adalah :
hidrogen dan karbon yang masing-
senyawa-senyawa
a. Kecepatan menguap (volatility)
masing bereaksi dengan oksigen
b. Kualitas pengetukan (kecenderungan
membentuk CO2 dan H2O.
berdetonasi)
3. Kompresi
c. Kadar belerang
Motor bensin dapat juga disebut
d. Titik beku
sebagai motor otto. Motor tersebut
e. Titik nyala
dilengkapi dengan busi dan karburator.
f. Berat jenis
Busi menghasilkan loncatan bunga api
listrik yang membakar campuran bahan
2. Pembakaran
bakar dan udara karena motor ini
Pembakaran
didefinisikan
cenderung disebut spark ignition engine.
sebagai reaksi kimia atau reaksi
Pada siklus otto atau siklus
persenyawaan bahan bakar oksigen
volume konstan proses pembakaran
(O2)
terjadi
sebagai
oksidan
dengan
pada
volume
konstan,
temperaturnya lebih besar dari titik
sedangkan siklus otto tersebut ada
nyala.
yang berlangsung dengan 4 (empat)
Untuk
maksimum
hendaknya
pembakaran
memperoleh
dari
suatu
daya
langkah atau 2 (dua) langkah.
operasi
Untuk mesin 4 (empat) langkah
komposisi
dari
gas
siklus
kerja
terjadi
dengan
4
silinder
(empat) langkah piston atau 2 (dua)
(komposisi gas hasil pembakaran)
poros engkol. Gambar diagram P-V
dibuat seideal mungkin, sehingga
dan T-S siklus otto dapat dilihat
tekanan gas hasil pembakaran bisa
pada (gambar 1) dibawah sebagai
maksimal
berikut . [5]
menekan
torak
dan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 25
:
Parameter prestasi mesin dapat
dilihat dari berbagai hal diantara yang
terdapat dalam diagram sebagai berikut :
Gambar 1. Diagram P-V dan T-S
siklus otto
Proses siklus otto sebagai berikut :
Proses 1-2 : proses kompresi
isentropic
(adiabatic
reversible)
dimana piston bergerak menuju
(TMA=titik
mati
mengkompresikan
udara
atas)
sampai
volume clearance sehingga tekanan
Gambar 2. Diagram Alir Prestasi
Mesin
Fuel
dan temperatur udara naik.
Consumption
(FC)
Proses 2-3 : pemasukan kalor
merupakan parameter yang biasa
konstan,
digunakan
piston
sesaat
pada
pada
sistem
(TMA=titik mati atas) bersamaan
pembakaran
kalor suplai dari sekelilingnya serta
menggambarkan pemakaian bahan
tekanan dan temperatur meningkat
bakar.
hingga
didefinisikan sebagai jumlah yang
nilai
maksimum
dalam
dalam
motor
Fuel
untuk
Consumption
siklus.
dihasilkan konsumsi bahan bakar
Proses 3-4 : proses isentropik udara
per satuan waktu (cc/menit). Nilai
panas
tinggi
FC yang rendah mengindikasikan
mendorong piston turun menuju
pemakaian bahan bakar yang irit,
(TMB = titik mati bawah), energi
oleh sebab itu, nilai FC yang
dilepaskan
rendah sangat diinginkan untuk
dengan
tekanan
disekeliling
berupa
mencapai efisiensi bahan bakar.
internal energi.
Fuel
Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada
volume konstan piston sesaat pada (TMB
dapat
di
= titik mati bawah) dengan mentransfer
menggunakan
kalor ke sekeliling dan kembali mlangkah
berikut [6] :
Consumption
(FC)
hitung
dengan
rumus
sebagai
pada titik awal.
4. Efisiensi Bahan Bakar Bensin
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 26
Dimana : FC = Konsumsi bahan
dari
bakar (cc/menit)
dilakukan pada tiga jenis motor
V = Volume (cc)
bakar, yaitu motor bensin dua
t = waktu (menit)
langkah,
Hal-hal
yang
mempengaruhi
besarnya konsumsi bahan
jarak
empat
tempuh)
langkah,
serta
matic, dalam keadaan tanpa serta
bakar
dengan
antara lain :
Hydrogen
Booster.
Pengujian jarak tempuh dengan
a. Sistem bahan bakar rusak (bensin
bocor,
pengujian
permukaan
bensin
menggunakan Odometer dan sirkuit
di
uji.
karburator terlalu tinggi, saringan
udara
kotor
dan
penyetelan
4. Hasil Penelitian
kecapatan rendah tidak baik).
b. Sistem
pengapian
Efisiensi yang dimaksud
rusak
(waktu
dalam
dunia
otomotif
adalah
penyalaan tidak tepat, busi meletup
tingkat pemanfaatan input yang
secara salah, titik kontak pemutus
diproses
arus rusak).
produk. Pada penelitian ini, proses
menghasilkan
c. Tekanan kompresi mesin rendah.
pengambilan
d. Sistem penggerak katup salah.
mengetahui
e. Pipa saluran gas buang tersumbat.
dilakukanlah
f. Kopling selip
tempuh.
g. Rem menahan.
h. Penggunaan
Pada
sepeda
motor
tidak
output
data
untuk
tingkat
efisiensi
pengujian
jarak
penelitian
ini,
pengujian efisiensi dilakukan pada
benar.
tiga jenis motor bakar, yaitu motor
bensin dua langkah, empat langkah,
serta matic, dalam keadaan tanpa
3. Metode Penelitian
Pada
penelitian
ini,
serta dengan hydrogen booster.
pengujian efisiensi (yang dilihat
Efisiensi pada sepeda motor empat langkah
Motor
Jarak
(km)
Empat langkah(Kharisma)
Tanpa HB
Dengan HB
1,06
1,59
1,35
1,60
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 27
VB = 31mL; Kel=180cm
1,16
1,68
Rata-rata
1,19
1,62
Naik (30%)
Grafik efisiensi pada sepeda motor empat langkah
2
1.5
Tanpa HB
1
0.5
Dengan
HB
0
Efisiensi pada sepeda motor dua langkah
Dua langkah
0,50
0,91
VB = 45mL;
0,61
0,80
0,77
0,98
0,62
0,89
Rata-rata
(naik 40%)
Grafik efisiensi pada sepeda motor dua langkah
1.2
1
0.8
Tanpa HB
0.6
0.4
Dengan
HB
0.2
0
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24
Efisiensi pada sepeda motor matic
Matic
1,02
1,32
VB = 36mL;
0,79
1,45
0,95
1,06
0,99
1,30
0,93
1,28
Rata-rata
(naik 37%)
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Series 1
Series 2
Grafik efisiensi pada sepeda motor matic
Daftar Pustaka
5. Kesimpulan dan Saran
Dari
penelitian
ini
didapati
kesimpulan bahwa penggunaan Hydrogen
Booster
dapat
meningkatkan
nilai
efisiensi penggunaan bahan bakar sebesar
40% pada motor bensin dua langkah,
30% pada motor bensin empat langkah,
serta 37% pada motor bensin matic.
Penelitian yang selanjutnya dapat
dikembangkan pada laju konsumsi bahan
bakar daya yang dihasilkan ataupun
tingkat kebersihan komponen mesin,
sehingga dari hal tersebut dapat ditinjau
dari segi ekonomi dari mesin tersebut.
[1] Tim Pemantau dan Evaluasi Kinerja
Transportasi Nasional (TPEKTN).
2008. Urgensi Paket Kebijakan dan
Program Komprehensif dalam
Penghematan BBM Transportasi.
Jakarta: Kementrian Koordinator
Bidang Perekonomian.
[2] Muhammad As’adi dan Syahrir
Ardiansyah Pohhan Putra. 2010.
Kajian Penambahan Hydrogen
Booster pada Motor Mesin Bensin
115 CC. Jurnal. Palembang :
Seminar Nasional Tahunan Teknik
Mesin (SNTTM) ke-9, halaman 5358.
[3]
Ali, Rinaldi. 2003. Bagaimana
bahan bakar menghasilkan energi
dan berapa besar energi yang
dihasilkan?.
Diakses
dari
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 25
www.chemistry.org. pada tanggal
12 Agustus 2009
hydrogen booster pada motor
tersebut?
[4] Bernasconi,dkk. 1995. Teknologi
Kimia Bagian 1.Jakarta: Pradnya
Paramita
J: Brilian Prasetyo, UNY
a. Tidak ada
[5] Arismunandar. 1990. Motor Bakar
Torak. Jakarta: Gramedia.
b. Secara teori meningkatkan tenaga,
namun secara prakteknya sedang
[6] Amien Nugroho. (2005). Ensiklopedi
Otomotif. Jakarta : Gramedia
dalam penelitian lebih lanjut.
Tanya Jawab
T: Zulchan Prafidita, R., UAD
Apakah
Hidrogen
Booster
dapat
diaplikasikan dalam karburator inject
vaccum dan fuel injection?
J: Brilian Prasetyo, UNY
Bisa
T: Imanuri, UAD
Apakah
dampak
negattif
dari
penggunaan alat tersebut?
J: Brilian Prasetyo, UNY
Sedang dalam proses pengamatan
T: Wahyu Budi Santosa, UAD
a. Apakah
ada
modifikasi
pada
ruang pembakaran seperti Booster
dan sudut klip pada mesin sepeda
motor tersebut?
b. Bagaimana
tenaga
yang
dihasilkan denngan menambahkan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24
Analisis Struktur Materi Buku Pelajaran Fisika SMA Kelas X
Ditinjau Dari Life Skill Berdasarkan Kurikulum Tingkat Satuan
Pendidikan (KTSP)
Befi Krista Galuh, Dian Artha Kusumaningtyas
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Abstrak
Keberadaan nilai-nilai life skill merupakan salah satu kondisi yang perlu
dipertimbangkan, karena peserta didik dilatih untuk belajar menemukan, mengolah,
membuktikan, memecahkan, mengkomunikasikan, dan berani dalam memecahkan masalah.
Tetapi apakah buku-buku pelajaran fisika SMA kelas X semester I yang sering digunakan
sudah memuat nilai-nilai life skill dan hal ini belum mendapat perhatian dari pendidik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui : (1) Informasi tentang buku-buku pelajaran fisika
SMA kelas X semester I yang memuat life skill yang sesuai dengan KTSP dan (2) Persentase
muatan life skill yang dikembangkan pada masing-masing buku pelajaran fisika kelas X pada
semester I yang sesuai dengan KTSP.
Populasi penelitian ini adalah buku pelajaran fisika SMA kelas X yang digunakan
pada sekolah-sekolah di kota Tegal. Sampel penelitian ini adalah 3 buku pelajaran yang
banyak digunakan pada SMA di Kota Tegal. Kandungan muatan life skill dalam buku sampel
dianalisis berdasarkan indikator kurikulum 2006 ( KTSP ). Metode analisis yang digunakan
adalah deskripsi kuantitatif.
Hasil analisis menunjukkan bahwa penyajian materi pada buku pelajaran A(
Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen. K / Erlangga)
telah mengembangkan muatan life skill. Persentase muatan life skill yang dikembangkan
dalam buku A( Mikrajudin.A / ESIS ), buku B ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku C (Marthen.
K / Erlangga) berturut-turut adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.
Kata kunci : life skill, KTSP dan Buku pelajaran fisika SMA kelas X.
untuk
1. Pendahuluan
Pendidikan
merupakan
suatu sistem, yaitu sistematisasi
dari proses perolehan pengalaman
sehingga
Oleh
menjadi
karena
pendidikan
proses
pengetahuan.
itu,
filsosofi
diartikan
perolehan
sebagai
pengalaman
belajar yang berguna bagi peserta
didik
dalam
hidup
dan
kehidupannya. Dengan pengalaman
belajar itu, diharapkan peserta didik
mampu mengembangkan potensi
dirinya, sehingga siap digunakan
memecahkan
problema
hidupnya. Pengalaman belajar itu
diharapkan
juga
mengilhami
pembelajar menghadapi problema
hidup
sesungguhnya
dalam
kehidupan sehari-hari.
Tujuan pendidikan bagi setiap
manusia adalah agar peserta didik mampu
memecahkan
dan
mengatasi
permasalahan hidup dan kehidupan yang
dihadapinya.
pendidikan,
memecahkan
Jika
selesai
mereka
masalah
belum
mengikuti
mampu
hidup
dan
kehidupan, pertanda tujuan pendidikan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 8
belum tercapai. Berdasarkan hal itulah,
(learning know), belajar untuk melakukan
dalam pelaksanaan pendidikan, peserta
(learning to do), belajar menjadi diri
didik perlu dibekali dengan kecakapan
sendiri (learning to be), dan belajar hidup
hidup (life skill). Pendidikan kecakapan
dalam kebersamaan (learning to live
hidup itu kemudian dikenal dengan
together). Peran guru juga bergeser dari
“Pendidikan
menentukan “ apa yang akan dipelajari”
Berorientasi
Kecakapan
Hidup (PBKH) [1] .
Upaya
menjadi
-
upaya
untuk
“bagaimana
memperkaya
pengalaman belajar siswa”.
meningkatkan mutu pendidikan dapat
Pengalaman belajar diharapkan
dilakukan dengan memperbaiki faktor-
berguna bagi peserta didik setelah tamat
faktor
suatu
dari jenjang pendidikan, yang sesuai
program pengajaran. Struktur bahan ajar
dengan muatan life skill. Life skill
salah
penentu
satu
keberhasilan
faktor
yang
dapat
diperoleh melalui serangkaian kegiatan
keberhasilan
suatu
untuk mengeksplorasi lingkungan melalui
program pengajaran yang terkandung
interaksi aktif dengan buku, guru, teman,
dalam kurikulum dan silabus. Oleh
lingkungan, dan narasumber lain.
mempengaruhi
karena
itu,
Pemerintah
memperbaiki
Pengembangan life skill itu
Kurikulum 1994 menjadi Kurikulum
mengedepankan
2004 yang dikenal dengan Kurikulum
berikut:
Berbasis Kompetensi ( KBK ), kemudian
disempurnakan menjadi Kurikulum 2006
yang dikenal dengan Kurikulum Tingkat
1. kemampuan yang relevan untuk
dikuasai peserta didik,
2. materi
pembelajaran
Satuan Pendidikan ( KTSP ). Perbaikan
dengan
dan pengembangan kurikulum ini lebih
peserta didik,
sesuai dengan perkembangan situasi dan
kondisi yang terjadi pada saat ini.
untuk
memberikan
keahlian
perubahan.
bertahan
ketrampilan
hidup
Kurikulum
3. kegiatan
kegiatan
Kurikulum 2006 dikembangkan
dan
dalam
2006
aspek-aspek
tingkat
sesuai
perkembangan
pembelajaran
peserta
didik
dan
untuk
mencapai kompetensi,
4. fasilitas, alat dan sumber belajar
yang memadai, dan
5. kemampuan-kemampuan
yang
memudahkan guru dalam menyajikan
dapat diterapkan dalam kehidupan
pengalaman belajar sepanjang hayat yang
peserta didik.
mencakup pada empat pilar pendidikan
Dalam
universal yaitu belajar untuk mengetahui
menjawab
Kurikulum
2006 (KTSP) ini para penerbit buku
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 9
pelajaran dengan sigap menerbitkan buku
kelas X pada semester I yang sesuai
pelajaran, salah satunya adalah buku
dengan KTSP.
fisika SMA yang menyatakan sesuai
dengan Kurikulum 2006. Penyusunan
2. Dasar Teori
dari suatu buku pelajaran yang dipakai
sebagai
sumber
atau
media
belajar
Life skill
a. Pengertian life skill
sebaiknya mempertimbangkan kondisi
Mengenai
pengertian
pemakainya. Keberadaan nilai-nilai life
pendidikan life skill atau pendidikan
skill merupakan salah satu kondisi yang
kecakapan hidup terdapat perbedaan
perlu dipertimbangkan, karena peserta
pendapat,
didik dilatih untuk belajar menemukan,
sama. Definisi kecakapan hidup (life
mengolah, membuktikan, memecahkan,
skills), di antaranya adalah:
mengkomunikasikan, dan berani dalam
1)
memecahkan masalah.
life
namun
esensinya
tetap
Life skills are the foundation of
our work ethic, our character,
Dari uraian diatas tampak bahwa
and our personal behavior (Penn
skill
State,
sangat
penting
dalam
pengembangan kurikulum 2006 (KTSP),
sehingga peneliti ingin meneliti besarnya
College
of
Education,
2003).
2)
Kecakapan
hidup
adalah
muatan-muatan life skill dalam buku ajar
kecakapan yang dimiliki oleh
mata pelajaran fisika SMA kelas X yang
seseorang untuk mau dan berani
sesuai dengan KTSP. Untuk itu, peneliti
menghadapi
menentukan tiga buah buku yang sudah
secara
memenuhi standar isi Kurikulum 2006
tertekan,
(KTSP)
proaktif dan kreatif mencari serta
Dari
dilalkukan
penelitian
yang
mendapatkan : Informasi tentang
wajar
menemukan
diharapkan
problema
hidup
tanpa
merasa
kemudian
secara
solusi
sehinga
akhirnya mampu mengatasinya
3)
In essence, lif skills are an
buku pelajaran fisika SMA kelas X
“owner’s manual” for the human
semester I yang memuat life skill
body. These skills help children
yang sesuai dengan KTSP dan
learn how to maintain their
seberapa besar persentase muatan
bodies, grow as individuals, work
life skill yang dikembangkan pada
well with others, make logical
masing-masing buku fisika SMA
decisions,
protect
themselves
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 10
4)
when they have to and achieve
mencari
their goals in
mengatasi berbagai macam persoalan
Life skills include a wide range of
yang ada di dalam kehidupannya.
knowledge and skill interactions,
b.
sehinga
mampu
Klasifikasi life skill
believed to be essential for adult
independent living
akhirnya
Secara umum ada dua macam
life skill yaitu general life skill
Kecakapan hidup (life skill)
(kecakapan umum) dan spesific life
bisa diartikan sebagai kemampuan
skill (kecakapan khusus). Kecakapan
berfikir
serta
umum dibagi menjadi dua, yaitu
menggunakan olah pikir dan olah
personal skill (kecakapan personal)
nalarnya
dan social skill (kecakapan sosial).
dan
menalar
untuk
menghadapi
berbagai macam persoalan yang
Personal
ada di dalam kehidupannya [2].
awarenes skill (kecakapan mengenal
Jadi
dari
beberapa
skill
terdiri
dari
self-
pendapat
diri) dan thinking skill (kecakapan
tentang pengertian life skill, penulis
berfikir). Kecakapan khusus juga
menyimpulkan bahwa life skill adalah
dibagi menjadi dua, yaitu academic
kecakapan yang dimilki seseorang untuk
skill
mampu dan berani berfikir dan menalar,
vocational
tumbuh menjadi pribadi yang mandiri
vokasional). Diagram klasifikasi life
kemudian secara proaktif dan kreatif
skill ditunjukkan dalam gambar 1.
(kecakapan
skill
akademik)
dan
(kecakapan
Self
Gen
Person
awarnes
al skill
s
Thinkin
eral
Lif
e
Ski
ll
life
skill
Spe
g skill
Social
skill
Academi
c skill
sific
life
Vocational
skill
skill
Gambar 1. Diagram klasifikasi life skill [3]
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 11
c. Life skill dan proses belajar
mengajar
pada
pendidikan
menengah atas (SMA / MA)
Life skill sangat dekat dengan
menyajikan persoalan-persoalan yang
[4]
harus dipecahkan
tujuan
dari
menciptakan
. Seperti halnya
life
peserta
skill
yaitu
didik
yang
dunia proses belajar mengajar di
mempunyai sifat mandiri, kreatif,
sekolah. Bahkan dapat dikatakan
adaptif, memiliki kemampuan berfikir
bahwa
rasional, mampu bekerja sama, serta
ruhnya
proses
belajar
mengajar adalah kecakapan hidup.
mampu
Suatu proses belajar pada hakekatnya
kemampuannya
adalah pemberian pengalaman pada
mengembangkan diri.
peserta
didik.
Pengalaman
mempunyai
life
sehingga
dan
mampu
3. Metode Penelitian
peserta didik yang kompeten, dan
adalah
diri
yang
didapat diharapkan akan menjadikan
selanjutnya
mengenali
Penelitian ini termasuk penelitian
peserta
didik
deskripsi kuantitatif, karena meneliti
skill
untuk
muatan life skill yang dikembangkan
kehidupannya
kelak[2].
pada buku pelajaran fisika SMA kelas X
Nilai-nilai life skill yang termuat
pada semester I yang banyak digunakan
dalam buku pelajaran
di SMA Kota Yogyakarta pada saat
menunjang
Buku teks pelajaran tidak
penelitian dilakukan. Berdasarkan dari
hanya berisi kumpulan materi yang
analisis buku yang diteliti dapat diketahui
harus dihapalkan, melainkan harus
muatan life skill yang dikembangkan
menyajikan materi yang dapat men-
pada masing-masing buku.
stimulus peserta didik untuk berpikir
a. Populasi dan Sampel
lebih luas, kreatif, dan reflektif.
Populasi
Dalam buku teks pelajaran, materi
semua buku pelajaran fisika SMA
bahan ajar harus disajikan dengan
kelas X semseter I yang digunakan
cara tertentu
di Kota Tegal dan telah mengacu
beroleh
agar peserta didik
pengalaman
berkenaan
dengan pemahaman, keterampilan,
penelitian
ini
adalah
pada Kurikulum 2006.
Sampel yang digunakan dalam
dan perasaan. Oleh karena itu buku
penelitian :
teks pelajaran berisi latihan yang
Tabel 1. Sampel Penelitian
Ko
de
Judul Buku
Penerbit
Tahu
n
Jumlah
sekolah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 12
A
Fisika IA
Fisika SMA Kelas
X
Fisika untuk SMA
Kelas X
B
C
ESIS
PHiβET
A
Erlangg
a
2007
yang
menggunak
an
1
2006
2
2006
2
d. Teknik Analisis Data
Analisis data untuk masingmasing buku dilakukan oleh dua
b. Metode Pengumpulan Data
Data penelitian ini diperoleh
panelis. Hasil analisis dari masing-
dengan cara melakukan observasi
masing indikator life skill dicari
terhadap buku yang dijadikan sampel
persentasenya dengan rumus :
penelitian. Dalam lembar observasi
Life skill :
tercantum indikator Kurikulum 2006
dan indikator muatan life skill. Tabel
Kurikulum 2006 memuat kompetensi
dasar, uaraian materi, pengalaman
Selanjutnya, persentase dari
kedua panelis di rata-rata untuk
menentukan masing-masing indikator
muatan life skill.
belajar, dan indikator-indikator. Tabel
life skill terdiri dari indikator life skill,
4. Hasil dan Pembahasan
jenis indikator life skill, contoh dan
penilaian.
Dengan
memperhatikan
Adapun hasil perhitungan
pernyataan yang ada pada tiap-tiap
distribusi muatan life skill yang
buku fisika SMA kelas X kemudian
dikembangkan dalam buku A, B,
diidentifikasi dan dianalisis muatan
dan C masing-masing panelis dapat
life skill berdasarkan indikator yang
dilihat sebagai berikut:
ada dalam Kurikulum 2006.
c. Instrumen Penelitian
Instrumen pada penelitian ini
adalah tabel penilaian life skill. Tabel
penilaian
life
skill
terdiri
indikator
life
skill,
dan
dari
nomor
indikator kurikulum yang nantinya
akan diisi skor-skor hasil penilaian.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 13
Tabel 2. life skill yang muncul dalam indikator kurikulum 2006 ( KTSP )
Life Skill
Indikator
Kecakapa
n Berpikir
Menggali
informasi
Mengolah
informasi
Mengambil
keputusan
Memecahkan
masalah
Komunikasi lisan
Komunikasi
tertulis
Kerja sama
Identifikasi
Variabel
Menghubungkan
variabel
Merumuskan
hipotesis
Melaksanakan
percobaan
Kecakapa
n Sosial
Kecakapa
n
Akademik
Buk
uA
Buk
uB
Buk
uC
30
31
28
30
31
28
28
28
28
27
7
29
4
27
21
28
5
26
7
28
20
28
28
27
27
25
26
27
26
25
9
7
15
Tabel 3. Muatan life skill yang dikembangkan dalam buku A, B, dan C rata-rata
Life Skill
Indikator
Kecakapa
n Berpikir
Menggali
informasi
Mengolah
informasi
Mengambil
keputusan
Memecahkan
masalah
Buk
uA
(%)
86.5
79
74.5
67.7
72
59.7
60.7
5
66.7
9
55
Rata-rata
72
Kecakapa
n Sosial
Komunikasi lisan
Komunikasi
tertulis
9.17
Keja sama
8.06
15.6
4
90.2
5
Rata-rata
Kecakapa
n
Identifikasi
Variabel
Buk
uB
(%)
29.7
4.84
20.9
5
11.3
12.3
6
88.7
Buk
uC
(%)
72.0
4
64.9
2
70.1
6
67.7
4
68.7
2
33.3
4
24.1
8
42.7
5
33.4
2
85.4
9
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 14
Akademi
k
Menghubungkan
variable
Merumuskan
hipotesis
Melaksanakan
percobaan
80.6
5
53.2
5
14.2
5
59.2
1
85.5
67.7
5
23.3
66.7
0
Rata-rata
82.2
6
61.2
9
28.3
4
64.3
5
Muatan life skill dalam tabel 3 dapat digambarkan dalam grafik histogram
seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:
80
60
Buku A
40
Buku B
20
Buku C
0
KB
KS
KA
Gambar 2. Grafik histogram muatan life skill yang dikembangkan pada buku A, B,
dan C
Keterangan :
dan buku A. Sedangkan muatan
KB
life skill pada buku C untuk
1.
: Kecakapan Berfikir
KS : Kecakapan Sosial
kecakapan sosial lebih banyak
KA : Kecakapan Akademik
bila dibanding buku A dan buku
Informasi tentang buku pelajaran
B. Muatan life skill buku A
fisika SMA kelas X semester I
paling sering muncul dalam
yang memuat life skill yang
indikator
sesuai dengan KTSP.
kecakapan
Dari hasil ini antara ketiga buku
dibanding buku C dan buku B.
dapat dikatakan telah memuat
life
skill
dalam
materi
kurikulum
akademik
untuk
bila
2. Persentase muatan life skill yang
dikembangkan
pada
masing-
pembelajaran yang berdasarkan
masing buku fisika SMA kelas X
indikator kurikulum, muatan life
semester I yang sesuai dengan
skill buku B paling sering
KTSP
muncul
kurikulum
dalam
indikator
Dari hasil ini antara
untuk
kecakapan
ketiga buku dapat dikatakan
berfikir bila dibanding buku C
buku
C
paling
banyak
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 15
mengembangkan
life
dan buku C yang berjudul Fisika untuk
skill karena dari 11 indikator life
SMA Kelas X (Marthen. K / Erlangga)
skill, keseluruhannya memiliki
telah mengembangkan muatan life skill.
persentase di atas 20 %. Jika
Dan Persentase muatan life skill yang
dilihat dari persentase ketiga
dikembangkan dalam buku A yang
muatan
yang
berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A / ESIS
masing-
), buku B yang berjudul Fisika SMA
masing buku A, B, dan C adalah
Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ), dan buku
sama yakni kecakapan berfikir,
C yang berjudul Fisika untuk SMA Kelas
kemudian kecakapan akademik
X (Marthen. K / Erlangga) berturut-turut
dan yang terkecil kecakapan
adalah 54,7 %, 49,19 %, dan 57,5%.
life
dikembangkan
sosial.
muatan
skill
dari
Tetapi
apabila
dibandingkan antara ketiga buku
Daftar Pustaka
tersebut muatan life skill pada
[1] Zulkarnaini. 2008. Pola Pelaksanaan
Pendidikan
Berorientasi
Kecakapan Hidup (Life Skill
Education).
http://zulkarnainidiran.wordpress.c
om/2008/11/28/pola-pelaksanaanpendidikan-berorientasikecakapan-hidup-life-skilleducation/
buku A untuk kecakapan berfikir
dan kecakapan akademik lebih
banyak bila dibanding buku C
dan buku B. Muatan life skill
pada buku C untuk kecakapan
sosial
lebih
banyak
bila
dibanding buku A dan buku B.
5. Kesimpulan
Dari penelitian yang dilakukan
dapat disimpulkan : Pada buku pelajaran
A yang berjudul Fisika IA ( Mikrajudin.A
/ ESIS ), buku B yang berjudul Fisika
[2]
Supriyadi. 2006. Kajian Teknologi
Managemen Pembelajaran IPA
Fisika.
Yogyakarta:
Pustaka
Tempelsari
[3] Anwar. 2006. Pendidikan Kecakapan
Hidup ( Life Skill Education ).
Bandung : CV Alfa Beta.
[4] Abdullah, Mikrajudin. 2007. Fisika
IA. Bandung : ESIS.
SMA Kelas X ( Supiyanto / Phibeta ),
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 16
Efektifitas Penggunaan Media Virtualab Electricity
Dalam Pembelajaran Fisika Materi Hukum Kirchoff
Fajar Fitri
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan hasil belajar kognitif pada pembelajaran
hukum Kirchoff I siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta dengan menggunakan media
Virtualab Electricity. Metode penelitian yang digunakan adalah Control Group Pre-test Posttest. Siswa kelas XB sebagai kelas eksperimen melakukan pembelajaran dengan media
virtualab electricity, sedangkan kelas XC sebagai kelas kontrol melakukan pembelajaran
tanpa media virtualab electricity. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada perbedaan yang
signifikan pada hasil belajar kognitif antara kelas eksperimen dengan kelas kontrol. Prestasi
hasil belajar siswa kelas eksperimen lebih tinggi dibandingkan prestasi hasil belajar kelas
kontrol. Berdasarkan hal tersebut, pembelajaran dengan menggunakan media virtualab
electricity lebih efektif dibandingkan pembelajaran tanpa menggunakan media virtualab
electricity pada materi hukum Kirchoff I.
Kata kunci: virtualab electricity, hasil belajar kognitif
1. Pendahuluan
Abad
informasi. Untuk kepentingan pribadi,
abad
sosial, ekonomi, dan lingkungan, siswa
teknologi
perlu dibekali dengan kompetensi
informasi. Perubahan yang sangat
yang memadai agar menjadi peserta
cepat dan dramatis dalam bidang ini
aktif dalam masyarakat.
globalisasi
XXI
dan
merupakan
abad
merupakan fakta dalam kehidupan
Mata pelajaran fisika di SMA
siswa. Pengembangan kemampuan
diharapkan dapat menjadi wahana
siswa dalam bidang sains, terutama
bagi siswa untuk mempelajari diri
fisika merupakan salah satu kunci
sendiri dan alam sekitar, serta prospek
keberhasilan peningkatan kemampuan
pengembangan lebih lanjut dalam
dalam
dengan
menerapkannya di kehidupan sehari-
dunia
hari dan keluasaan penerapan fisika
teknologi
dalam teknologi. Tanpa adanya dasar
menyesuaikan
perubahan
teknologi,
dan
diri
memasuki
termasuk
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 18
pengetahuan teknik mengajar fisika
dengan
baik,
siswa
rangka
memudahkan
akan
siswa menerima materi pelajaran,
proses
perlu diusahakan agar siswa dapat
melakukan
menggunakan sebanyak mungkin alat
kesalahan, dan mungkin akan frustasi
indera yang dimiliki. Makin banyak
dan membenci pelajaran tersebut.
alat indera yang digunakan untuk
Metode
yang
mempelajari sesuatu, makin mudah
menggunakan teks buku membawa
diingat apa yang dipelajari. Apabila
hasil
materi pelajaran yang sama disajikan
mengalami
maka
Dalam
perlambatan
penerimaan,
banyak
tradisional
lambat,
membuat
membosankan,
pengajar
banyak
waktu
Sesuatu
dapat
dan
memerlukan
untuk
dengan
ceramah
dan
ditambah
mengajar.
dengan memperlihatkan gambar, foto,
sebagai
sketsa, dan sebagainya, maka akan
dikatakan
media pembelajaran apabila media
lebih
tersebut
dimengerti
digunakan
untuk
mudah
materi
tersebut
siswa
dibanding
oleh
menyampaikan pesan dengan tujuan-
dengan ceramah saja. Karakteristik
tujuan pendidikan dan pembelajaran .
dan
Pengelolaan alat bantu pembelajaran
media perlu diperhatikan oleh guru
sudah
dibutuhkan.
agar mereka dapat memilih media
Metamorfosis dari perpustakaan yang
mana yang sesuai dengan kondisi dan
menekankan
kebutuhan.
sangat
pada
penyediaan
kemampuan
masing-masing
Seorang
guru
harus
permintaan dan pemberian layanan
berusaha agar materi pelajaran yang
secara multi-sensori dari beragamnya
disampaikan harus mampu dimengerti
kemampuan individu untuk mencerap
dengan mudah oleh siswa.
informasi menjadikan pelayanan yang
Kemajuan
media
komputer
beberapa
kelebihan
diberikan mutlak wajib bervareatif dan
memberikan
secara luas. Selain itu dengan semakin
untuk kegiatan produksi audiovisual.
meluasnya
kemajuan
Pada
komunikasi
dan
di
tahun-tahun
belakangan
serta
komputer mendapat perhatian besar
proses
karena kemampuannya yang dapat
belajar, maka pelaksanaan kegiatan
digunakan dalam bidang kegiatan
pendidikan dan pengajaran semakin
pembelajaran.
menuntut dan memperoleh media
teknologi
pendidikan yang bervareasi secara
komputer seakan menjadi primadona
luas pula.
dalam
ditemukannya
teknologi,
bidang
dinamika
Ditambah
jaringan
kegiatan
dan
dengan
internet,
pembelajaran.
Penggunaan komputer dalam proses
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 19
pembelajaran
bentuknya
bermacam-macam
tergantung
pendesain
dan
pembelajarannya,
permainan
kecakapan
paralel dan diberi sumber tegangan,
pengembang
maka dapat diukur arus maupun
berbentuk
tegagannya menggunakan multimeter
mengajarkan
yang dapat distel menjadi voltmeter
bisa
(games),
konsep-konsep
resistor baik secara seri maupun
yang
maupun amperemeter. Besar arus
kemudian dikonkritkan dalam bentuk
maupun tegangan yang diukur akan
visual dan audio yang dianimasikan.
muncul sendiri secara otomatis pada
Animasi
teknik
abstrak
merupakan
pergerakan
paparan
yang
gabungan
dari
Asalnya
ia
suatu
multimeter.
Animasi
ini
sangat
gambar
atau
menarik untuk mengajarkan materi
dihasilkan
oleh
fisika listrik dinamis terutama materi
komputer.
hukum Kirchoff I tentang rangkaian
media
dihasilkan
dengan
seri-paralel.
menangkap gambar lukisan-lukisan
atau
model-model
berbeda
yang
menggunakan
sedikit
2. Metode Penelitian
kamera
Penelitian ini merupakan kuasi
animasi. Dengan menggunakan media
eksperimen
animasi, siswa menjadi termotivasi
rancangan percobaan Control Group
untuk lebih menekuni materi yang
Pre-test Post-test seperti tabel 1.
disajikan serta dengan adanya warna,
menambahkan
siswa
dalam
kemampuan
menggunakan
Tabel 1.Model Eksperimen :
musik, dan grafik yang dianimasikan
dapat
dengan
Control Group Pre-test Post-test
k
P
Treat
P
materi
e
r
men
o
pelajaran. Dengan demikian, animasi
l
e
st
baik
t
te
sebagai media pembelajaran untuk
e
s
menyampaikan materi fisika.
s
merupakan
mengingat
alternatif
yang
Virtualab Electricity merupakan
K
x
-
x
sebuah media animasi yang khusus
r
x
X
x
dirancang
menampilkan
E
elektronika
r
untuk
komponen-komponen
seperti resistor, sumber tegangan,
Keterangan:
multimeter, dan sebagainya. Prinsip
Kr = kelas kontrol
kerja animasi virtualab electricity yakni
Er = kelas eksperimen
apabila
dibuat
sebuah
rangkaian
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 20
Subjek penelitian ini adalah
digunakan untuk mengambil data
siswa kelas X SMA Negeri 8 Yogyakarta
tentang pemahaman siswa terhadap
kelas XB dan XC. Kelas XB sebagai
hukum Kirchoff I setelah melakukan
kelas eksperimen dan kelas XC sebagai
pembelajaran.
kelas
kelas
digunakan terdiri dari 30 butir soal
kontrol
dan berbentuk pilihan ganda dengan
ditetapkan secara acak. Siswa kelas
empat pilihan jawaban. Jika jawaban
eksperimen melakukan pembelajaran
benar diberi skor 1 dan jika salah
dengan menggunakan media virtualab
diberi skor 0. Kualitas soal tes terinci
electricity
kelas
berdasarkan Taksonomi Bloom yakni
pembelajaran
C1, C2, dan C3. Tes pemahaman
kontrol.
eksperimen
kontrol
Pemilihan
dan
kelas
sedangkan
melakukan
siswa
Soal-soal
hukum
electricity dalam hal ini ceramah.
submateri
rangkaian
rangkaian
paralel
komponen-
listrik.
Instrumen
melakukan
I
yang
tanpa menggunakan media virtualab
Sebelum
Kirchoof
tes
terdiri
dari
seri
dan
pembelajaran, kedua kelas diupayakan
komponen
memiliki kondisi yang hampir sama,
penelitian yang lain adalah lembar
sehingga
kondisi
observasi untuk mengetahui kondisi
prestasi awal siswa, lingkungan kelas,
lingkungan kelas dan keaktifan siswa
serta kondisi ekonomi siswa. Untuk
selama proses pembelajaran.
perlu
mengetahui
diketahui
prestasi
awal
siswa
Uji
yang
digunakan
dilakukan pretest terlebih dahulu,
menguji
sehingga dapat dikelompokkan siswa
pemahaman konsep hukum Kirchoff I
yang memiliki prestasi hampir sama.
pada
Kondisi
menggunakan
lingkungan
diketahui
kelas
melalui
dapat
observasi,
hipotesis
untuk
perbedaan
pembelajaran
electricity
dan
media
dengan
virtualab
melalui
metode
sedangkan kondisi ekonomi siswa
ceramah adalah uji t. Keseluruhan
dapat dilihat dari data siswa di
pengujian analisis tersebut dilakukan
Bimbingan Konseling.
dengan bantuan Pengolahan Data
Dalam
penelitian
ini
data
dikumpulkan melalui tes. Tes terdiri
Statistik dengan SPSS 12 pada taraf
signifikansi 5%.
dari dua macam, yakni pre-test dan
post-test. Pre-test digunakan untuk
mengetahui kemampuan awal fisika
siswa
sebelum
melakukan
pembelajaran, sedangkan post-test
3. Hasil Penelitian dan Pembahasan
Berikut disajikan ringkasan hasil
pre-test
dan
post-test
kelas
eksperimen dan kelas kontrol.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 21
Tabel 2. Data pengetahuan awal fisika
(pre-test) siswa
Ket:
E
K
r
r
Ju
3
3
m
9
9
Er = kelas eksperimen
Kr = kelas kontrol
Berdasarkan
hasil
analisis,
didapatkan t o = 0,017 dan p = 0,676
la
sehingga Ho ditolak dan Ha diterima.
h
Hal ini menunjukkan bahwa ada
si
perbedaan signifikan pada prestasi
s
hasil
w
belajar
melakukan
a
fisika
siswa
pembelajaran
menggunakan
yang
dengan
media
virtualab
R
4
4
er
8
8
electricity
at
3,
4,
metode
a
1
1
pelajaran hukum
ni
3
5
nilai kelas eksperimen lebih besar
la
dengan
ceramah
dibandingkan
i
kontrol,
Tabel 3. Data prestasi hasil belajar
fisika (post-test) siswa
menggunakan
pada
Kirchoff I. Rerata
rerata
oleh
materi
karena
nilai
kelas
itu
dapat
dinyatakan bahwa pembelajaran fisika
materi hukum Kirchoff I dengan
menggunakan
media
virtualab
E
K
r
r
electricity
Ju
3
3
dibandingkan dengan pembelajaran
m
9
9
tanpa menggunakan media virtualab
la
lebih
efektif
bila
electricity.
h
Prestasi belajar siswa kelas
si
eksperimen lebih baik dibandingkan
s
w
kelas kontrol dapat disebabkan oleh
a
hal-hal
berikut:
siswa
kelas
R
7
6
eksperimen lebih aktif dan memiliki
er
5
4
motivasi lebih besar dibandingkan
at
1,
5,
a
3
7
ni
1
9
siswa yang melakukan pembelajaran
tanpa
media
virtualab
electricity.
la
Siswa
kelas
i
mengoperasikan sendiri komputer dan
eksperimen
dapat
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 22
asik mengotak-atik software virtualab
Hasil penelitian ini hendaknya
electricity. Hal ini dapat merangsang
bisa dimanfaatkan oleh para guru,
rasa ingin tau dan kreatifitas masing-
mahasiswa, maupun dosen terutama
masing siswa. Ketika menghitung
dalam melakukan pembelajaran di
hambatan pengganti pun, siswa tidak
kelas. Dalam menggunakan media
harus menghitung secara manual,
berbantuan
akan tetapi cukup menghitungnya
animasi dan simulasi, para guru
menggunakan
hendaknya
secara
gambar
otomatis
tersebut.
multimeter
lewat
Sedangkan
software
siswa
karena
materi
juga
terutama
membuat
LKS
maupun modul sebagai pelengkap dan
kelas
dapat mempermudah siswa dalam
kontrol memiliki motivasi yang tidak
optimal
komputer
melakukan pembelajaran.
hanya
disampaikan secara konvensional saja
Daftar Pustaka
yakni melalui ceramah. Siswa juga
John D. Latuheru. 1998. Media Pembelajaran
tidak bisa memiliki gambaran secara
dalam Proses Belajar Mengajar Masa
jelas
Kini. Jakarta: Menara Mas
bagaimana
bentuk-bentuk
rangkaian listrik, resistor, maupun alat
ukur listrik, karena mereka tidak
Ahmad Abu Hamid. 2005. Pendidikan Fisika
dibantu dengan media baik simulasi
Sebagai Salah Satu Bidang Ilmu.
maupun demonstrasi dalam proses
Makalah
pembelajaran.
Ketika
menghitung
hambatan total pun mereka harus
Arief S. Sadiman. 1986. Media Pendidikan
menggunakan cara manual yang tentu
Pengertian
Pengembangan
dan
memerlukan waktu lebih lama.
Pemanfaatannya. Jakarta: PT. Raja
Grafindo Persada
4. Kesimpulan
Berdasarkan
hasil
penelitian
Gene L. Wilkinson. 1984. Media dalam
dapat ditarik kesimpulan: Penggunaan
Pembelajaran Penelitian Selama
media virtualab electricity lebih efektif
Tahun. Jakarta: CV. Rajawali
dibanding
dengan
60
menggunakan
metode ceramah dari aspek kognitif
Harsja
W.
Bachtiar.
1984.
Tekhnologi
(peningkatan prestasi belajar siswa)
Komunikasi Pendidikan Pengetian dan
dalam pembelajaran fisika materi
Penerapannya di Indonesia. Jakarta:
hukum Kirchoff I pada siswa kelas X
CV. Rajawali
SMA Negeri 8 Yogyakarta.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 23
Oemar Hamalik.1982. Media Pendidikan.
Bandung: Alumni
mengerjakan Ujian Nasional. Oleh
karena
itu
pembelajaran
menggunakan Virtualab Electricity ini
Setijadi. 1986. Pemilihan dan Pengembangan
tentu tidak membebani siswa, justru
Media Untuk Pembelajaran. Jakarta:
akan
CV. Rajawali
siswa.
memperbanyak
pengalaman
b. Latar belakang judul tersebut karena
Tanya Jawab
adanya perkembangan dalam bidang
T: Novi, UAD
teknologi informasi, ini berimbas pada
a. Jika
Ujian
Nasional
tidak
teknologi dalam bidang pendidikan
menggunakan Virtual Electric tetapi
(terutama
secara
tidak
menggunakan
Ujian
berbantuan
manual,
menghambat
siswa
apakah
dalam
Nasional?
guru)
dituntut
untuk
software-software
komputer
dalam
mengajarkan materi fisika dikelas
b. Apa latar belakang pengambilan judul
terutama animasi atau simulasi. Quasi
tersebut? Mengapa mengambil quasi
eksperimen
eksperimen bukan true eksperimen?
murni), karena variabel-variabel yang
J: Fajar Fitri, UAD
a. Tanggung
(bukan
eksperimen
dikontrol hanya sebatas yang bisa
jawab
guru
adalah
membekali siswa pada pengalaman
dikontrol atau tidak semua variabel
yang mengikuti dikendalikan.
fisika secara langsung sekaligus bisa
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24
Inovasi Kurikulum Alternatif Yang Dimuati Pendidikan Nuklir Untuk
Menumbuhkan Kesadaran Pentingnya PLTN Di Indonesia
Agusta Danang Wijaya, Fitria Rahmawati, Sefrina Cahya Dwiastuti
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Jember
Abstrak
Teknologi sangat erat kaitannya dengan energi listrik karena hampir semua
teknologi yang dikembangkan membutuhkan energi listrik. Seiring dengan pesatnya
perkembangan teknologi tersebut, kebutuhan dunia akan energi listrik di masa depan juga
semakin meningkat. Termasuk juga di Indonesia. Indonesia yang memiliki jumlah
penduduk terbanyak ke-4 di dunia membutuhkan akan energi listrik dengan asupan yang
sangat besar. Oleh karena itu diperlukan suatu pembangkit listrik yang memiliki daya
besar. PLTN merupakan solusi alternatif yang dapat menanggulangi masalah kelistrikan
di Indonesia. Tetapi PLTN telah menuai pro kontra dalam realisasinya. Hal ini disebabkan
oleh kurang pahamnya masyarakat terhadap manfaat apa saja yang dapat diperoleh dari
pembangunan PLTN ini karena hal yang diketahui oleh masyarakat hanyalah pada sisi
negatifnya saja seperti kekhawatiran akan kebocoran reaktor. Gagasan ini merupakan
hasil studi pustaka dari berbagai literatur yang mana melalui gagasan ini akan menjadi
solusi inovativ-alternatif terhadap masalah penolakan PLTN di Indonesia.
Kata Kunci : Teknologi, Energi Listrik, PLTN, Pendidikan
dengan pesatnya perkembangan teknologi
1. Pendahuluan
Berbicara tentang teknologi maka
berbicara
framework
berpikir
jangka
panjang karena teknologi setiap saat selalu
berkembang. Dalam era globalisasi saat
ini teknologi memiliki peran yang sangat
urgen dalam kehidupan, dari hal yang
sederhana hingga kompleks untuk dapat
menggerakkan roda aktivitas manusia.
Misalnya dibuktikan dengan kenaikan
signifikan penggunaan hand phone hingga
komputer
tablet
iPad
yang
sangat
canggih.
Teknologi sangat erat kaitannya
dengan energi listrik karena hampir semua
teknologi
membutuhkan
yang
energi
dikembangkan
listrik.
Seiring
tersebut, kebutuhan dunia akan energi
listrik di masa depan juga semakin
meningkat. Demikian pula di Indonesia,
menurut data yang berasal dari CIA
World Factbook 2004, kepadatan populasi
penduduk Indonesia menempati urutan
ke-4 di dunia setelah RRC, India, dan
Amerika Serikat
menunjukkan
[1]
. Hal ini dapat
besarnya
kebutuhan
Indonesia sebagai negara berkembang
akan energi listrik. Peningkatan kebutuhan
listrik di Indonesia di kemudian hari
diperkirakan dapat tumbuh rata-rata 6,5%
per tahun hingga tahun 2020 [2] .
Konsumsi
listrik
yang
besar
tersebut akan menjadi suatu masalah bila
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 24
dalam
penyediaannya
sejalan
dengan
(supply)
kebutuhan
tidak
memenuhi syarat, tenaga surya yang
(demand).
pengadaan sel suryanya sangat mahal, dan
Diperkirakan hingga tahun 2030 konsumsi
energi alternatif lainnya [5].
energi dunia masih tergantung kepada
Dunia,
khususnya
Indonesia
energi minyak bumi yang tidak terbarukan
membutuhkan sumber energi alternatif
[3]
untuk mengatasi pemenuhan kebutuhan
. Padahal cadangan sumber energi tidak
terbarukan
(un-renewable
resources)
listrik.
Hal
dapat
dilakukan
antara lain minyak bumi, gas, batu bara
pembuatan
semakin menipis. Hal ini mengakibatkan
memiliki daya yang mampu memenuhi
semakin mahalnya harga sumber energi
kebutuhan listrik nasional yang semakin
tersebut sehingga dapat memperparah
besar. Maka opsi nuklir merupakan suatu
krisis energi di dunia terutama energi
solusi yang diharapkan dapat mengurangi
listrik.
tekanan dalam masalah penyediaan energi
Indonesia juga mengalami krisis
energi
listrik
seperti
yang
pembangkit
dengan
baru
yang
khususnya listrik di Indonesia. Energi
dialami
nuklir saat ini merupakan energi yang
berbagai negara lain di berbagai belahan
sangat berpengaruh dalam produksi listrik
dunia. Krisis energi ini sudah cukup lama
berbagai negara di atas bumi ini dan telah
dirasakan
masyarakat
seringnya
PLN
yaitu
dengan
memenuhi 16% kebutuhan energi listrik di
(Perusahaan
Listrik
dunia.
Negara) melakukan pemadaman listrik
Pemanfaatan
teknologi
nuklir
secara bergilir di Sumatera, Jawa, Bali,
dengan pembangunan PLTN (Pembangkit
dan daerah-daerah lainnya di Indonesia.
Listrik Tenaga Nuklir) di Indonesia dapat
Salah satu penyebab terjadinya krisis
menjadi salah satu alternatif solusi untuk
listrik yang berakibat pemadaman bergilir
mengatasi krisis energi listrik. Meskipun
adalah pasokan bahan bakar minyak
menuai pro dan kontra, banyak hal positif
terbatas,
yang
sehingga
ada
mesin-mesin
akan
diperoleh
Indonesia
jika
pembangkit yang tidak dapat dioperasikan
pemanfaatan nuklir dapat direalisasikan
[4]
dengan prosedur yang baik dan benar.
.
Menurut Hudi Hastowo, Kepala
BATAN, potensi panas bumi Indonesia
sebesar
28
gigawatt
(GW)
Pemanfaatan
nuklir
sebagai
belum
sumber energi alternatif adalah hal yang
mencukupi untuk memenuhi kebutuhan
menarik untuk dikembangkan. Kandungan
Indonesia akan energi listrik. Demikian
energi yang tersimpan dalam nuklir sangat
pula tenaga air yang semakin terbatas,
besar, energi panas yang dihasilkan dari
tenaga angin yang kecepatannya tidak
pembelahan 1 kg nuklir 235U adalah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 25
sebesar 17 milyar kilo kalori atau setara
2. Pembahasan
dengan
Kondisi Kekinian Pembangunan PLTN
energi
yang
dihasilkan
dari
pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batu
di Dunia dan Indonesia
bara. Energi yang sangat besar tersebut
Sampai saat ini belum ada satu pun PLTN
dapat dimanfaatkan dengan cara:
yang
1.
Memberikan gagasan bahwa nuklir
mengurangi kebutuhan pasokan energi
dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
listrik di Indonesia. Padahal energi nuklir
listrik
ramah
telah memasok hingga sebesar 16% dari
lingkungan, dan ekonomis yaitu dengan
total pasokan energi di dunia. Berdasarkan
pembangunan PLTN di Indonesia.
statistik PLTN dunia pada tahun 2002
2.
alternatif
terdapat 439 PLTN yang beroperasi di
dalam pembangunan PLTN di Indonesia
seluruh dunia dan 35 lainnya dalam tahap
supaya dapat diterima oleh berbagai
pembangunan. Kebanyakan PLTN baru
pihak.
yang akan dibangun berada di beberapa
alternatif
yang
Memberikan
Manfaat
dari
aman,
langkah
dioperasikan
untuk
gagasan
negara Asia dan Eropa Timur. Memang di
tertulis ini adalah dapat memberikan
negara yang maju tidak ada PLTN baru,
solusi alternatif dan kontribusi pemikiran
tetapi hal ini bukan berarti bahwa proporsi
bagi pemerintah dalam menanggulangi
energi listrik dari PLTN akan berkurang.
permasalahan kurangnya pasokan listrik
Di
di Indonesia melalui pembangunan PLTN.
mendapatkan lisensi perpanjangan untuk
Pembangunan PLTN di Indonesia sejauh
dapat beroperasi hingga 60 tahun, atau 20
ini banyak menuai pro dan kontra, melalui
tahun lebih lama dari lisensi awalnya.
gagasan tertulis ini diharapkan menjadi
Energi nuklir telah diakui sebagai salah
masukan
satu sumber energi paling potensial,
bagi
penulisan
dapat
pemerintah
dalam
Amerika,
beberapa
telah
pembangunan sekaligus pengembangan
berteknologi
PLTN agar dapat diterima oleh semua
handal, ekonomis, dan ramah lingkungan,
lapisan masyarakat dengan baik. Selain itu
serta merupakan energi alternatif yang
gagasan ini juga dapat memberikan
layak
gambaran
pihak
Perencanaan Energi Jangka Panjang bagi
khususnya masyarakat Indonesia untuk
Indonesia. Tetapi sayang sekali hal ini
tidak
mengkhawatirkan
kurang disadari oleh sebagian masyarakat
pembangunan PLTN di Indonesia yaitu
Indonesia. Menurut Kepala Badan Tenaga
dengan cara pemanfaatan nuklir secara
Nuklir Nasional (BATAN) Dr. Hudi
tepat, aman, dan ramah lingkungan.
Hastowo,
kepada
perlu
berbagai
untuk
tinggi,
PLTN
berkeselamatan
dipertimbangkan
rencana
dalam
pembangunan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 26
pembangkit
listrik
tenaga
nuklir
di
Indonesia diundur. Sedianya tahun 2003,
dinyatakan sebagai lokasi yang potensial
untuk pembangunan PLTN.
pemerintah berencana membangun PLTN
Telah dilakukan pula bererapa
pada 2016. Namun, berdasarkan realitas
studi tentang beberapa lokasi PLTN, serta
tahun
diambil
2010,
pembangunan
ini
suatu
keputusan
bahwa
diperkirakan baru terealisasi tahun 2020
semenanjung Muria adalah lokasi yang
[6]
paling ideal dan diusulkan agar digunakan
.
Sejarah PLTN dan Solusi Yang Pernah
sebagai
Ditawarkan
pertama di Indonesia. Disusul kemudian
Di
Indonesia,
ide
pertama
lokasi
pembangunan
PLTN
untuk
dengan pelaksanaan studi kelayakan yang
pembangunan dan pengoperasian PLTN
bekerja sama dengan berbagai pihak asing
sudah dimulai pada tahun 1956 dalam
seperti IAEA, dan pemerintah Italia. Dan
bentuk pernyataan dalam seminar-seminar
menurut
yang
beberapa
diperkirakan bahwa sebagai tahap dasar,
Universitas di Bandung dan Yogyakarta.
pasokan energi yang akan dihasilkan di
Meskipun demikian, ide yang sudah
Muria
matang baru muncul pada tahun 1972
kelistrikan Jawa – Bali.
bersamaan dengan dibentuknya Komisi
Dewasa
diselenggarakan
Persiapan
di
Pembangunan
PLTN
studi
kelayakan
mampu
kontroversi
tersebut
mendukung
ini
banyak
mengenai
sistem
sekali
rencana
(KP2PLTN) oleh Badan Tenaga Atom
pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga
Nasional
Nuklir
(BATAN)
dan
Departemen
(PLTN)
di
Indonesia.
Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik
Pembangunan PLTN ini dicanangkan
(Departemen PUTL). Kemudian berlanjut
pada tahun 2016 mendatang oleh Badan
dengan
Tenaga Atom Nasional (BATAN), tetapi
diselenggarakannya
sebuah
seminar di Karangkates, Jawa Timur pada
karena
tahun 1975 oleh BATAN dan Departemen
diperkirakan pembangunan PLTN dapat
PUTL, dimana salah satu hasilnya suatu
mundur menjadi tahun 2018.
keputusan
bahwa
PLTN
akan
berbagai
kontroversi
tersebut
Kontroversi pembangunan PLTN
dikembangkan di Indonesia. Pada saat itu
tersebut
juga sudah diusulkan 14 tempat yang
kecelakaan nuklir yang telah terjadi dan
memungkinkan di pulau Jawa untuk
kurangnya pengetahuan akan PLTN itu
digunakan sebagai lokasi PLTN, dan
sendiri.
kemudian
Indonesia saat mendengat kata nuklir,
hanya
lima
tempat
yang
terjadi
karena
Kebanyakan
berbagai
masyarakat
maka yang terlintas dalam pikirannya
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 27
adalah bom atom yang telah menelan
lebih signifikan. Karena dampak yang
banyak korban jiwa, tidak banyak yang
dirasakan tidak hanya pada segelintir
mengetahui bahwa nuklir tersebut dapat
orang saja dan pengaruh yang dihasilkan
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik
akan
yang menghasilkan daya cukup tinggi.
berkerangka jangka panjang.
Pemahaman
Pihak - Pihak Terkait
masyarakat
akan
nuklir,
berdampak
terutama PLTN dibagi menjadi tiga
cukup
luas
dan
Adapun pihak-pihak terkait yang
kategori besar, yaitu:
dapat membantu mengimplementasikan
1.
Kategori paham
gagasan ini antara lain Badan Tenaga
2.
Kategori tahu
Atom Nasional (BATAN), Direktorat
3.
Kategori mendengar [8]
Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah
Masyarakat
Indonesia
masih
(Ditjen
Mandikdasmen)
Kementerian
banyak yang berada dalam kategori
Pendidikan Nasional, dan guru-guru baik
mendengar atau tingkatan terendah dalam
di SD, SMP, dan SMA berserta sekolah
pemahaman tentang nuklir. Nuklir bagi
yang
kategori tersebut adalah gambaran yang
BATAN
merupakan
menakutkan
memiliki
otoritas
dan
merupakan
sumber
bersangkutan.
Dalam
hal
lembaga
untuk
ini,
yang
menangani
bencana yang telah terbukti merusak
masalah teknologi nuklir di Indonesia.
kehidupan seperti bom atom, perang
Kemudian untuk merealisasikan gagasan
nuklir, dan mutasi gen.
ini,
Di tengah rencana pemerintah
dalam
membangun
peran
dari
Ditjen
Mandikdasmen sebagai lembaga yang
transfer
memiliki tugas untuk merumuskan serta
pengetahuan kepada masyarakat kategori
melaksanakan kebijakan dan standardisasi
mendengar
tahu
teknis di bidang manajemen pendidikan
tampaknya perlu mendapatkan perhatian
dasar dan menengah. Sedangkan pihak
lebih. Penyuluhan kepada masyarakat
sekolah
telah
banyak
mengimplementasikan kurikulum yang
memberikan pengaruh kepada masyarakat
dimuati pendidikan nuklir di sekolah yang
luas karena sasaran penyuluhan biasanya
bersangkutan. Kemudian guru dalam hal
hanyalah orang-orang tertentu dan jumlah
ini memiliki peran yang sangat penting
pesertanya relatif sedikit. Memasukkan
karena
pengetahuan tentang PLTN ke dalam
mengimplementasikan pendidikan tentang
kurikulum pendidikan adalah salah satu
PLTN
maupun
berjalan
tetapi
PLTN,
dibutuhkan
kategori
tidak
mampu
guru
yang
untuk
membantu
bertugas
telah
masuk
untuk
dalam
alternatif untuk memberikan dampak yang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 28
manajemen
kurikulum
pendidikan
nasional kepada para siswa.
Langkah
-
Langkah
Strategis
aktif
seperti
mengajak
para
siswa
mengunjungi
suatu
lembaga
yang
berhubungan
dengan
masalah
energi
khususnya teknologi nuklir. Selanjutnya
Penerapan
Langkah
pertama
yang
dilakukan adalah studi
harus
peran guru sebagai tenaga pendidik
pustaka dari
sangatlah penting untuk menyampaikan
sumber-sumber yang dapat dipercaya
pengetahuan
mengenai pendidikan serta permasalahan
tentang rencana pembangunan PLTN
PLTN
kepada
dan
implikasinya
terhadap
atau
mensosialisasikan
anak-anak
didiknya
agar
masyarakat. Setelah itu membuat gagasan
kesadaran pentingnya PLTN dapat mereka
tertulis berdasarkan data-data yang valid
rasakan.
hasil dari studi pustaka yang telah
3. Kesimpulan
Pengetahuan
dilakukan.
Kemudian
mereliasasikan
gagasan
Untuk
tertulis
ini,
diperlukan peran serta yang riil dari
berbagai
pihak
termasuk
mahasiswa.
BATAN harus menjalin korelasi yang
lebih erat dengan Kementerian Pendidikan
Nasional dalam memasukkan pendidikan
PLTN sebagai materi pengayaan atau
tambahan dalam kurikulum
pendidikan
nasional. Untuk mewujudkan hal ini,
mahasiswa
dapat
menyampaikan
gagasannya melalui Ditjen Mandikdasmen
yang
berada
di
bawah
naungan
Kementerian Pendidikan Nasional dan
secara langsung kepada BATAN dengan
menggunakan surat elektonik. Kemudian
pihak sekolah yang diamanahi untuk
mengimplementasikan kurikulum inovatif
yang dimuati tentang pendidikan nuklir ini
mampu menjelaskan dan memberikan
arahan
kepada
para
guru
untuk
merealisasikannya dan juga bisa berperan
seharusnya
tidak
tentang
hanya
PLTN
disampaikan
kepada golongan orang dewasa, anakanak dan remaja pun perlu memperoleh
pengetahuan tersebut. Masa anak-anak
adalah
tahapan
operasi
konkret,
merupakan masa yang gemilang dalam
menerima pengetahuan, seseorang mudah
memasukkan suatu pengetahuan tertentu
kepada anak-anak terutama anak-anak
usia sekolah dasar. Anak-anak merupakan
sumber daya manusia di masa depan.
Harapannya
suatu
saat
nanti
saat
pembangunan PLTN mulai dilaksanakan,
akan menekan jumlah paranoid atau
ketakutan masyarakat dengan pelaksanaan
pembangunan tersebut. Anak-anak yang
mendapatkan pengetahuan tentang bahaya
dan kegunaan nuklir akan menjadi siap
dengan pembangunan tersebut.
Sains atau ilmu pengetahuan alam
(IPA) adalah ilmu yang mempelajari
tentang alam dan gejala-gejalanya. Sains
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 29
merupakan bidang ilmu yang tepat untuk
pengetahuan tentang energi nuklir harus
memasukkan pengetahuan tentang PLTN
kembali dimasukkan dalam kurikulum
ke
agar semakin memantapkan pengetahuan
dalam
kurikulum
Pengetahuan
disisipkan
tentang
dalam
pendidikan.
PLTN
pembelajaran
dapat
siswa. Bab Energi dan Usaha dan Listrik
Sains
Dinamis merupakan materi pokok yang
Sekolah Dasar.
cocok untuk memasukkan pengetahuan
Struktur
Program
Kurikulum
tentang nuklir. Di kelas VIII semester 2
Sekolah Dasar memuat jumlah dan jenis
bab
mata pelajaran yang ditempuh dalam satu
memiliki
periode belajar selama 6 tahun mulai kelas
menjelaskan
1 sampai dengan kelas 6. Khusus untuk
dan perubahannya, prinsip usaha dan
Sekolah Dasar kelas 1 sampai kelas 3
energi
menggunakan Pendekatan Tematik yang
kehidupan sehari-hari. Selanjutnya dapat
disajikan 26/27/28 jam pelajaran per
dilakukan tambahan indikator perihal
minggu termasuk di dalamnya terdapat
masalah PLTN yaitu tentang perubahan
pembelajaran Sains.
energi apa saja yang tejadi pada proses
Dalam
pembelajaran
Sains
mengenai
Energi
kompetensi
dan
Usaha
dasar
yaitu
hubungan bentuk energi
serta
penerapannya
dalam
PLTN dan hubungan perubahan energi
Sekolah Dasar, pengetahuan nuklir telah
tersebut
masuk pada materi kelas 3, yaitu pada bab
Kemudian ditambah lagi pada bab Listrik
energi. Dalam kompetensi dasar bab
Dinamis
tersebut, siswa mengidentifikasi sumber
penambahan
energi dan kegunaannya. Energi nuklir
pembangkit-pembangkit
dijelaskan sebagai energi yang tersimpan
sudah diterapkan
dalam atom dari unsur-unsur nuklir,
dampaknya
contohnya pada ledakan bom atom.
dibandingkan
Selanjutnya
pembangkit tenaga listrik yang belum
indikator
bahwa
adalah
yaitu
nuklir
menambahkan
penjelasan
tersebut
tambahan
juga
satu
dengan
untuk
yang
pengayaan
suatu
di
seperti
dengan
info
lain.
yaitu
tentang
listrik
yang
Indonesia dan
apa,
kemudian
PLTN
suatu
pernah direalisasikan di Indonesia serta
dapat
manfaat yang dirasakan oleh masyarakat
dimanfaatkan untuk kebaikan, seperti
luas jika PLTN segera terealisasikan
PLTN. Jumlah energi yang dihasilkan
seperti daya listrik yang dihasilkan,
oleh nuklir jauh lebih besar dibandingkan
ramah lingkungan, SDM Indonesia yang
sumber energi lain seperti batu bara.
mendukung dan juga biaya yang relatif
Kemudian untuk tingkat Sekolah
murah.
Menengah (SMP) dan sederajat maka
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 30
Selanjutnya
untuk
pendidikan
terhadap
teknologi
kenukliran
maka
SMA di mana di SMA ini siswa akan
pengayaan harus kembali dilakukan agar
dibagi menjadi beberapa jurusan yaitu
fondasi ilmu kenukliran khususnya PLTN
jurusan IPA, IPS dan BAHASA. Di
akan semakin kokoh. Di kelas 3 SMA bab
jurusan IPS dan BAHASA maka mata
mengenai inti atom dan radioaktivitas bisa
pelajaran IPA tidak akan ditempuh oleh
menjadi penjelasan pamungkas tentang
para siswa tetapi bukan berarti pendidikan
masalah PLTN. Di mana di bab ini
masalah kenukliran akan berhenti begitu
penjelasan lebih rinci tentang PLTN
saja. Oleh karena itu PLTN tidak hanya
menjadi bagian pengayaan. Penjelasan
dibahas dari sudut pandang ilmu pasti
lebih rinci tentang PLTN ini seperti jenis-
saja, tetapi juga dapat dibahas dari ilmu-
jenis PLTN, yaitu reaktor Fisi, reaktor
ilmu sosial. Untuk jurusan IPS maka mata
Thermal, reaktor Fusi dan reaktor cepat
pelajaran ekonomi cukup kuat untuk
lalu
menjadi
penjelasannya.
fondasi
pengetahuan
siswa
disertai
dengan
penjelasan-
Menjelaskan
prinsip
tentang manfaat yang luar biasa yang
kesetaraan massa dan energi pada konsep
didapat dari PLTN. Di kelas X dibahas
energi ikat inti yang berhubungan dengan
mengenai pendapatan nasional. Di bab ini
teknologi
dijelaskan mengenai pemahaman tentang
tentang besarnya energi yang dihasilkan
Produk Domestik Bruto (PDB), Produk
dari suatu reaksi inti. Kemudian di jurusan
Domestik
(PDRB),
BAHASA maka mata pelajaran sosiologi
(PNB),
bisa dijadikan alternatif solusi yang dapat
Pendapatan Nasional (PN). Pengetahuan
dimasukkan pengetahuan tentang nuklir.
kenukliran ditinjau dari sudut ekonomi
Bab tentang “Sosialisasi dan pembentukan
dapat dimasukkan ke dalam bab tersebut
kepribadian” kelas IX semester 2 bisa
yaitu penjelasan tentang akan menjadi
dimasukan pengetahuan tentang PLTN di
semakin
negara
mana sosialisasi mengenai pengetahuan
Indonesia dengan memanfaatkan PLTN.
PLTN ini mampu membentuk fondasi
Di mana biaya yang digunakan dalam
pribadi dari seseorang.
pengoperasian PLTN ini relatif murah
Teknik Implementasi
Pendapatan
Regional
Bruto
Nasional
hematnya
Bruto
devisa
dibandingkan listrik tenaga fosil dan
pembangkit
listrik
alternatif
Untuk
kenukliran.
Menjelaskan
mengimplemtasikan
lainnya.
gagasan ini diperlukan sinergitas dari
Sehingga hal ini akan berpengaruh besar
berbagai pihak. Mulai dari Badan Tenaga
terhadap perekonomian Indonesia. Pada
Atom Nasional (BATAN), Direktorat
jurusan IPA yang memiliki korelasi
Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 31
(Ditjen
Mandikdasmen)
http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_
negara_menurut_jumlah_penduduk
[21 Januari 2011]
Kementerian
Pendidikan Nasional, dan guru-guru baik
di SD, SMP, dan SMA berserta sekolah
yang
bersangkutan.
Selanjutnya
agar
gagasan ini dapat diketahui banyak orang
maka dapat disebarluaskan di situs-situs
jejaring sosial seperti facebook, twitter,
koprol dan blog-blog pribadi. Gagasan ini
dapat juga disebarluaskan kepada para
mahasiswa serta para dosen yang ada di
perguruan tinggi negeri maupun swasta
dengan cara diskusi atau seminar.
Prediksi Hasil
[2] Susanto, Rudi. 2008. PLTN Solusi
Alternatif
Kekurangan
Listrik
Nasional. http://rudi.staff.uns.ac.id
[19 Januari 2011]
[3] Kementrian Luar Negeri Republik
Indonesia. 2009. Krisis Energi.
http://www.deplu.go.id/Pages/IIssue
Display.aspx?IDP=6&l=id
[21
Januari 2011]
[4]
PLN.
2010.
Menuju
Bebas
Pemadaman
Listrik
Bergilir.
http://www.pln.co.id/pro00/news/sia
ran-pers/73-siaran-pers/200-menujubebas-pemadaman-listrikbergilir.html [21 Januari 2011]
Dari hasil telaah pustaka yang
dilakukan maka melalui gagasan tertulis
[5] Tempointeraktif. 2010. Indonesia
Baru Memiliki PLTN 2018-2020.
ini akan memberikan kontribusi yang
cukup signifikan terhadap pemahaman
masyarakat tentang manfaat yang sangat
luar biasa dari PLTN dibandingkan
pembangkit-pembangkit
listrik
lainnya
ditinjau dari daya listrik yang dihasilkan,
[6]http://nasional.kompas.com/read/2010/
04/30/13310043/Mundur.Pembangu
nan.PLTN.di.Indonesia [22 Februari
2011]
[7] Subaharianto, Andang, dkk. 2004.
Madura Bicara PLTN. Jember: UPT
Penerbitan Universitas Jember
biaya yang lebih murah, dan ramah
lingkungan.
Sehingga
mengenai
penolakan
kontroversi
terhadap
pembangunan PLTN dapat didekonstruksi
oleh suatu pemahaman yang cukup baik.
Karena
pendidikan
merupakan
suatu
fondasi, yang ditanamkan sejak dini dan
akan berdampak pada kerangka berpikir
jangka panjang.
Daftar Pustaka
[1] Wikipedia. 2011. Daftar Negara
Menurut
Jumlah
Penduduk.
Tanya Jawab
T: Tri Sulistiyanto, UAD
a. Mengapa tidak menggunakan
panas bumi? Kan di Indonesia
memiliki banyak gunung berapi.
b. Bagaimana meyakinkan solusi
makalah anda kepada pemerintah?
J: Agusta Danang, Universitas Jember
a. Kami memilih nuklir karena sumber
energy ini berlimpah, bertahan lama,
memiliki efektifitas dan efisiensi
yang tinggi dan ramah lingkungan.
Untuk geothermal, teknologi yang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 32
digunakan belum memadai, masih
perlu penelitian dan pengembangan
sedangkan kebutuhan akan energy
meningkat cepat dan tidak seimbang
dengan pasokan energy yang
dihasilkan. Maka kami memiliki
idea atau gagasan memasukkan
pendidikan nuklir dalam kurikulum
dengan tujuan memberikan wawasan
sejak dini tentang teknologi nuklir
ini, meminimalisir paranoid opini
tentang teknologi nuklir.
b. Kami menyelipkan pendidikan
karena
pendidikan
merupakan
pondasi dasar terhadap kemajuan
bangsa. Dimana kami mulai dari Sd
lalu SMP dan SMA. Peserta didik
yang telah menerima ilmu tentang
kenukliran dapat sharing kepada
masyarakat
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 33
Membentuk Guru Fisika Efektif Powerfull Sebagai Peningkatan Kualitas
Mutu Guru Fisika Dan Pembelajaran Fisika Di Indonesia
Rizki Agung1), Zaini Muhtar Zaman2)
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan
Kampus III, Jl. Prof.Dr. Soepomo, SH., Warungboto, Yogyakarta 55164
1)
E-mail : [email protected], 2)E-mail: [email protected]
Abstrak
Permasalahan kualitas mutu guru fisika di Indonesia yang masih rendah sehingga menyebabkan
masih minimnya kemampuan siswa dalam menguasai pelajaran fisika dan suasana pembelajaran
yang belum efektif. Dari masalah ini dibutuhkan suatu kajian untuk meningkatkan kualitas mutu
guru fisika dan membentuk pembelajaran fisika yang efektif sehingga siswa akan mudah
memahami materi pelajaran fisika serta menciptakan generasi bangsa yang bermutu. Maka dari
itu perlu adanya pembentukan guru fisika efektif powerfull yaitu guru yang mengetahui dan
menerapkan konsep prakondisi pembelajaran, dimensi pembelajaran serta sasaran (goal) dalam
proses pembelajaran fisika.
Kata Kunci : kualitas mutu, guru fisika, pembelajaran fisika, efektif powerfull
1. Pendahuluan
Pendidikan merupakan usaha sadar
sumber daya yang bermutu dan mampu
dan terencana untuk mewujudkan suasana
Peranan guru sangat menentukan
bersaing di dunia global.
belajar dan proses pembelajaran yang
dalam
baik atau berkualitas agar peserta didik
pendidikan
secara aktif mengembangkan potensi
sebagai agen pembelajaran dituntut untuk
dirinya untuk memiliki kekuatan spiritual
mampu
keagamaan,
pembelajaran
pengendalian
diri,
usaha
peningkatan
formal.
Untuk
mutu
itu
menyelenggarakan
dengan
guru
proses
sebaik-baiknya,
kepribadian, kecerdasan, akhlak mulia,
dalam
serta
pendidikan. Guru mempunyai fungsi dan
keterampilan
yang
diperlukan
kerangka
pembangunan
dirinya dan masyarakat. Pendidikan juga
peran
sabagai penentu bagi kualitas kehidupan
pembangunan bidang pendidikan, dan
bangsa. Oleh sebab itu, mutu pendidikan
oleh karena itu perlu dikembangkan
haruslah
sebagai
ditingkatkan
agar
dapat
mencetak generasi bangsa yang memiliki
yang
sangat
profesi
strategis
yang
dalam
bermartabat.
Undang-Undang No. 14 tahun 2005
tentang
Guru
dan
Dosen
Pasal
4
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 34
menegaskan bahwa guru sebagai agen
guru. Hal tersebut sangat berpengaruh
pembelajaran
dalam penentuan mutu pendidikan, sebab
berfungsi
untuk
meningkatkan mutu pendidikan nasional.
Mengenai masalah guru fisika dan
dengan mutu guru yang berkualitas maka
mutu
pendidikannya
juga
akan
pembelajaran fisika di Indonesia memang
berkualitas dan akan tercipta generasi
masih rendah. Hal tersebut dapat dilihat
bangsa yang memiliki sumber daya yang
di lapangan yaitu fisika masih merupakan
bermutu.
salah satu mata pelajaran yang menjadi
Telah banyak upaya yang dilakukan
momok bagi para siswa, guru hanya
dalam peningkatan kualitas mutu guru
menjelaskan
fisika
sekilas
tanpa
memberi
yang
salah
satunya
melalui
keterangan rinci bagi siswa dan bahkan
sertifikasi, namun solusi ini tidaklah
ada guru yang tidak menguasai materi
cukup karena hanya dipandang dari
pelajaran fisika itu sendiri. Fenomena
eksternalnya
yang mestinya harus direformasi dalam
dilakukan suatu peningkatan kualitas
upaya meningkatkan kualitas pendidikan
mutu guru fisika khusunya yang berasal
khususnya dalam bidang fisika serta
dari
peningkatan mutu guru fisika.
meningkatkan
Kualitas seorang guru fisika mutlak
harus
dimiliki,
menentukan
sebab
hasil
akan
dari
diri
saja.
pribadi
Untuk
itu
(internal)
kualitas
perlu
dengan
guru
fisika
dilakukan melalui pembentukan guru
sangat
fisika efektif powerful, yaitu guru fisika
proses
yang
bisa
menguasai
prakondisi
pembelajaran fisika. Namun saat ini,
pemelajaran, dimensi pemelajaran serta
kualitas
masih
sasaran (goal) dalam proses pembelajaran
rendah. hal tersebut terlihat dengan anak
fisika. Oleh sebab itu, pembinaan dan
didik
peningkatan
seorang
yang
guru
merasa
fisika
jenuh
dalam
kualitas
guru
fisika
pembelajaran fisika, merasa sulit dalam
hendaknya
belajar, banyak guru dilapangan yang
pembentukan guru fisika efektif, yaitu
hanya mengajar tanpa memperhatikan
guru fisika yang mau dan mampu
akan dikemanakan ilmu tersebut oleh
mendayagunakan
peserta didik. Masalah tersebut harus
internal maupun eksternal secara optimal
diselesaikan
untuk mencapai tujuan pendidikan.
dengan
memfokuskan
diorientasikan
segenap
pada
potensi
permasalahan pada mutu guru fisika.
Peningkatan mutu pendidikan dapat
dilakukan dari permasalahan guru fisika
2. Kajian Pustaka
Guru Efektif
yang berkaitan dengan kualitas mutu
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 35
Dalam dunia pendidikan, istilah
semua orang bisa menjadi seorang guru
guru bukanlah hal yang asing. Menurut
dan harus memenuhi syarat profesi
pandangan lama, guru adalah sosok
sebagai
manusia yang patut digugu dan ditiru.
pandangan[2], guru merupakan profesi,
Digugu artinya segala ucapannya dapat
jabatan, dan pekerjaan yang memerlukan
dipercai, sedangkan ditiru artinya segala
keahlian
tingkah lakunya harus dapat menjadi
sembarang orang untuk melakukannya.
contoh atau tauladan bagi masyarakat.
seorang
khusus.
Namun
guru.
Jadi
Dalam
tidak
bisa
yang diperlukan dalam
Adanya suatu pandangan tersebut, dapat
mencapai
disimpulkan bahwa disebut guru jika
satunya adalah dari guru atau tenaga
dalam ucapannya dapat dipercayai dan
kependidikan yang sifatnya adalah guru
tingkah lakunya dapat menjadi tauladan
efektif. Sebab tidak berhasilnya proses
bagi
pembelajaran, kualitas mutu guru yang
masyarakat
walau
siapapun
orangnya.
Dalam
dunia
pendidikan,
guru
Sebagai pengajar, pendidik, dan pelatih
siswa,
pendidikan
salah
kurang, dan tidak tercapainya tujuan
memegang peranan penting dan strategis.
para
tujuan
guru
merupakan
agen
pendidikan dikarenakan guru tersebut
tidak efektif.
Seorang
guru
dapat
dikatakan
efektif apabila ia memiliki sikap penuh
perubahan sosial (agent of social change)
perhatian
yang mengubah pola pikir, sikap, dan
penjelasannya mudah dipahami, serta
perilaku umat manusia menuju kehidupan
mampu mengelola kelas dengan baik[3].
yang lebih baik, lebih bermartabat, dan
Guru efektif adalah guru yang dapat
lebih mandiri. Guru adalah pendidik,
meningkatkan
profesionalisme dengan tugas
kearah
mendidik,
mengajar,
utama
membimbing,
dan
yang
pantang
seluruh
lebih
menyerah,
kemampuan
positif
melalui
pengajarannya [4].
mengarahkan,
melatih,
menilai,
dan
Dengan demikian dapat penulis
mengevaluasi
peserta
didik
pada
simpulkan bahwa guru efektif adalah
dini
jalur
sosok guru yang mampu dan bisa
pendidikan formal, pendidikan dasar dan
mendayagunakan (empowering) segala
pendidikan menengah [1].
potensi yang ada dalam dirinya dan di
pendidikan
Dalam
anak
Kamus
usia
Umum
Bahasa
luar dirinya untuk mencapai tujuan
Indonesia guru diartikan sebagai orang
pembelajaran.
yang
Kualitas Mutu Guru Fisika
pekerjaannya
mengajar
dan
dimaknai sebagai tugas profesi. Jadi tidak
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 36
Dalam proses pembelajaran fisika
bangsa. Untuk tercapainya tujuan sebuah
diperlukan suatu kualitas mutu guru yang
pendidikan khususnya fisika dalam hal
kompeten, hal tersebut diperlukan untuk
ini semua komponen-komponen saling
menciptakan pembelajaran fisika yang
terkait satu sama lain. Guru misalnya,
efektif, menyenangkan dan meningkatkan
dalam proses belajar mengajar maka guru
pemahaman siswa terhadap materi fisika.
harus mempunyai keahlian karena tidak
Melihat
menutup
situasi
perkembangan
yang
kemungkinan
banyak
ia
akan
kendala
untuk
semakin modern, semakin canggih baik
mendapatkan
hubungannya dengan pendidikan maupun
mengefektifkan proses belajar mengajar.
non peendidikan. Perubahan ini menuntut
Menurut[5], bahwa dalam Undang-
guru untuk mampu menyesuaikan diri
Undang Nomor 14 Tahun 2005 tercantum
dalam peningkatan kualitas mutunya.
dalam Bab IV pasal 10, bahwa kriteria
Kualitas mutu guru fisika yang
guru bermutu harus memiliki empat
kompoten dan diakui baik di Indonesia
kompetensi yang meliputi kompetensi
masih terbilang rendah. Dalam proses
pedagogik, kompetensi
pembelajaran fisika guru masih terpatok
kompetensi professional dan kompetensi
dengan satu metode mengajar, banyak
sosial. Guru fisika yang bermutu, efektif
laboratorium yang kosong dan tidak
dan kompeten harus memiliki keempat
dimanfaatkan
kompetensi
sebagai
proses
kepribadian,
tersebut
dalam
upaya
pembelajaran fisika dengan siswanya.
meningkatkan kualitas mutu guru fisika
Dampak dari kurangnya mutu guru fisika
dan pencapaian hasil pembelajaran fisika
menyebabkan tidak tercapainya tujuan
yang telah dirumuskan dalam pembuatan
pembelajaran
silabus.
yang
diinginkan
dan
sulitnya siswa dalam memahami materi
Pembelajaran Fisika
pelajaran fisika.
Pembelajaran fisika adalah suatu
Memiliki dan mendapatkan guru-
proses belajar mengajar fisika yang
guru berkualitas prima itu semakin lama
komplek. Seorang guru fisika harus
semakin perlu mengingat bahwa dunia
mampu
pendidikan perlu mengalami perubahan
mengajar fisika yang nyaman dan mudah
yang sama cepatnya dengan dunia ilmu
dipahami oleh murid. Mengenai masalah
pengetahuan dan dunia bisnis. Kualitas
proses belajar mengajar fisika di sekolah
mutu
hasil
perlu untuk selalu ditingkatkan agar
generasi bangsa yang tercipta, hasil dari
kualitas pembelajaran selalu terjaga dan
proses pembelajaran serta citra sebuah
hasil
guru
akan
menentukan
menciptakan
yang
proses
diharapkan
serta
belajar
dapat
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 37
memenuhi tujuan pembelajaran yang
guru
fisika
serta
peningkatan
ditetapkan. Keberhasilan pembelajaran
pembelajaran fisika di Indonesia saat ini
fisika tergantung dengan mutu guru fisika
maupun untuk masa depan.
tersebut, seorang guru yang memiliki
Konsep guru fisika efektif powerfull
kualitas mutu yang kompeten akan
juga harus mempunyai empat kompetensi
mampu menggunakan berbagai metode
yang wajib dimiliki oleh setiap guru. Hal
dan strategi dalam mencapai tujuan
tersebut juga menjadi penilaian bagi guru
pembelajaran yang diharapkan.
dalam
Dalam proses pembelajaran fisika,
kualitas
Keempat
mutu
kompetensi
kependidikan.
tersebut
guru tidak akan hanya menggunakan satu
kompetensi
strategi dalam belajar mengajar fisika,
kepribadian, kompetensi professional dan
sehingga
kompetensi sosial.
perlunya
pengelolaan
pengembangan kemampuannya
dan
pedagogik,
ialah
kompetensi
dalam
Untuk membentuk seorang guru
menerapkan pembelajaran fisika yang
fisika efektif powerfull, perlu adanya
efektif. Dengan demikian siswa dapat
konsep
dengan
materi
diterapkan dalam proses pembelajaran
pelajaran fisika dan dan tidak bosan
fisika. Ada tiga konsep yang harus
dengan mata pelajaran fisika.
diketahui
mudah
memahami
yang
harus
yaitu
diketahui
konsep
dan
prakondisi
pembelajaran, dimensi pembelajaran serta
3.
sasaran (goal)[6].
Pembahasan
Kualitas guru fisika merupakan
1.
bagian yang tidak dapat dipisahkan
Prakondisi Pembelajaran
Upaya membentuk seorang guru
dengan hasil pembelajaran fisika. Oleh
fisika
sebab itu, seorang guru fisika harus
mengetahui konsep-konsep yang
mutlak memiliki kualitas mutu yang
ada
kompeten. Dalam meningkatkan kualitas
pembelajaran yaitu,
guru agar hasil pembelajaran fisika
a.
efektif
dalam
powerfull
bagian
perlu
prakondisi
Memahami konsep diri guru efektif
maksimal, dapat dibentuk guru fisika
Seorang guru bisa memahami
efektif powerfull. Guru fisika efektif
apa itu guru efektif dan bagaimana
powerfull merupakan sosok guru masa
menjadi seorang guru yang efektif.
depan yang perlu dibentuk dan dibangun
Guru efektif adalah sosok guru yang
dalam jiwa seorang guru. Konsep guru
mampu
fisika efektif powerfull perlu dibutuhkan
(empowering) segala potensi yang
dalam upaya peningkatan kualitas mutu
ada dalam dirinya dan di luar
mendayagunakan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 38
dirinya
untuk
mencapai
tujuan
visi misi pembelajaran fisika. Tanpa
pembelajaran. Guru efektif akan
mengetahui
menyajikan
pembelajaran fisika,
pembelajaran
yang
dan
misi
guru
akan
efektif serta menjadikan suasana
mengalami kesulitan dalam proses
kelas yang efektif. Menyangkut
pembelajaran fisika sehingga tidak
pelajaran fisika yang rumit dan
akan
banyak tidak disukai oleh siswa,
diinginkan.
maka perlu adanya guru fisika yang
mencapai
Seorang
sasaran
guru
yang
fisika
yang
efektif dalam mengelola pelajaran
efektif akan dapat menentukan visi
tersebut menjadi pelajaran yang
dan
mudah dipahami oleh siswa serta
sehingga
pengelolaan
menyajikan
pembelajaran
fisika
yang efektif.
Proses
misi
pembelajaran
guru
tersebut
pembelajaran
fisika,
mampu
fisika
yang bermutu bagi muridnya dan
pembelajaran
fisika
sasaran
yang
diinginkan
akan
yang tidak mencapai sasaran, dapat
tercapai melalui pembentukan visi
dikatakan
misi pembelajaran fisika.
sebagai
pembelajaran
yang tidak efektif. Salah satu
penyebab ketidakefektifan proses
b.
visi
c.
Memahami tugas pokok dan fungsi
guru
pembelajaran ini adalah karena
Sebagai seorang profesional,
gurunya tidak efektif. Sehingga
guru fisika memiliki lima tugas
untuk menjadi guru fisika efektif
pokok
powerfull, dituntut selalu mawas
pembelajaran fisika, melaksanakan
diri dan terus melakukan perbaikan-
pembelajaran fisika, mengevaluasi
perbaikan
hasil
serta
peningkatan
yaitu
merencanakan
pembelajaran
fisika,
kompetensi.
menindaklanjuti hasil pembelajaran
Mengetahui dan menentukan visi
fisika serta melakukan bimbingan
serta misi pembelajaran fisika
dan konseling terhadap siswa yang
Menjadi guru efektif fisika
memiliki kemampuan fisika yang
powerfull, hendaknya mengetahui
masih rendah. Untuk mencapai
dan dapat menentukan visi misi
pembelajaran fisika yang efektif,
pembelajaran
dengan
seorang guru fisika mutlak dimiliki
mengetahui visi misinya maka guru
dan melakukan kelima tugas guru
dapat mengelola cara dalam proses
tersebut.
fisika,
pembelajaran fisika untuk mencapai
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 39
Selain
juga
trainer bagis siswa serta sekaligus sebagai
mengetahui fungsinya sebagai guru
konselor, (5) seorang guru fisika mampu
fisika yaitu sebagai pendidik dan
memetakan
didaktikus. Sebagai pendidik maka
pembelajaran serta memberikan solusi.
seorang
tugas,
guru
perlu
fisika
membimbing,
siswanya
fisika.
bisa
3.
mengatifkan
dalam
pembelajaran
Sedangkan
sebagai
persoalan
dan
kendala
Sasaran (Goal)
Konsep
ketiga
dalam
upaya
membentuk guru fisika efektif powerfull
adalah
seorang
guru
fisika
bisa
didaktikus maka seorang guru fisika
mengarahkan pembelajaran fisika untuk
mampu
mencapai
menyajikan
materi
sasaran
yang
ditentukan,
pembelajaran fisika yang mudah
dimana menjadikan siswa sebagai subjek
dipahami serta dapat memberikan
belajar aktif yang memiliki kecerdasan
penjelasan yang baik kepada siswa.
KAPSS (Kognitif, Afektif, Psikomotorik,
2.
Spiritual, dan Sosial).
Dimensi Pembelajaran
Menyangkut dimensi pembelajaran
Dengan
adanya
sebuah
konsep
dalam fisika, beberapa hal yang harus
sasaran, maka proses pembelajaran akan
diperhatikan oleh seorang guru upaya
terarah serta tertuju pada sasaran tersebut
membentukan sebagai guru fisika efektif
sehingga seorang guru fisika dituntut
powerfull. (1) hendaknya guru fisika
untuk
mempunyai prinsip dalam mengajarakan
memberikan pembelajaran fisika yang
materi fisika kepada siswa dengan prinsip
dapat
long life learning, learning by doing, dan
Pembelajaran fisika akan menjadi efektif
edutainment, (2) seorang guru fisika bisa
bila guru mengetahui dan menerapkan
menegakkan
sasaran dari proses pembelajaran fisika.
peraturan,
memberikan
mampu
mencapai
menyajikan
sasaran
serta
tersebut.
reinforcement, reward, dan punishment
(hukuman)
yang
mendidik
dalam
4.
pembelajaran fisika, (3) seorang guru
Kesimpulan
Pentingnya
pembentukan
guru
fisika harus meninggalkan kebiasaan
fisika efektif powerfull sangat berarti
buruk
belajar
dalam upaya meningkatkan kualitas mutu
mengajar (KBM), misalnya tidak disiplin
guru fisika dan pembelajaran fisika di
waktu, terlambat masuk kekelas serta
Indonesia. Dengan terbentuknya guru
tidak memperhatikan materi fisika yang
yang efektif powerfull dari mengetahui
penting dan yang tidak penting, (4) guru
dan
fisika harus berperan ganda yaitu sebagai
pembelajaran, dimensi pembelajaran serta
guru
dalam
kegiatan
menerapkan
konsep
prakondisi
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 40
sasaran (goal) dalam proses pembelajaran
Tanya Jawab
fisika,
T: Karina Yuliandari, UAD
maka
pembelajaran
akan
fisika
menciptakan
yang
efektif,
menjadikan siswa untuk bisa memahami
materi fisika dengan baik, guru akan
a. Apa metode pembelajaran dalam
mengajar peserta didika?
b. Apakah guru mendidik siswa tidak
memiliki kualitas mutu yang kompeten
efektif
tentunya
pada
kurikulum?
peningkatan kualitas mutu pendidikan di
c. Bagaimana
akan
berdampak
karena
jika
mengejar
ada
kasus
Indonesia, khususnya dalam pelajaran
mahasiswa FKIP yang tidak mau
fisika serta terciptanya generasi fisikawan
menjadi guru?
yang bermutu dan siap bersaing dengan
bangsa lain serta perkembangan global.
J: Zaini Muhtar, UAD
a. Metode
mengajar
yang
bias
sikembangkan bias dengan metode
demonstrasi,
Daftar Pustaka
[1]Anonim.
2006.
UU
Republik
Indonesia Nomor 14 Tahun 2005
Tentang Guru dan Dosen & Peraturan
Mendiknas Nomor 11 Than 2005.
Bandung : Citra Umbara.
misalnya
mendemonstrasikan alat percobaan
yang sederhana, sebagai contoh
membawa alat percobaan slinki
untuk
materi
gelombang
dan
dikembangkan dengnan metode
[2]Moh. Uzer Usman. 1992. Menjadi
Guru Profesional. Bandung : Remaja
Rosdakarya, 4.
berbasis IT seperti Macromedia
[3]Marland,
Michael.
1990.
Seni
Mengelola Kelas. Semarang : Dahara
Prize, 13-14.
denngan
metode
sederhana
yakni
[4]Pudji Jogyanti, Clara R. 1998. Konsep
Diri dalam Pendidikan. Jakarta :
Arcan, 62.
masih banyak sekolah yang yang
[5]Susilo, M.J. 2010. Menjadi Guru
Profesional Siapa Takut. Yogyakarta :
Lentera Pustaka, 40-41.
[6]Sukadi. 2009. Guru Powerful Guru
Masa Depan. Bandung : Kolbu, x.
Flash, Phet, Tracker dan lain-lain.
selain
berbasis
demostrasi
bias
juga
eksperimen
pembelajaran
laboratorium,
karena
laboratoriumnya belum maksimal.
b. Untuk menumbuhkan guru efektif
powerfull dimulai sejak dini, sejak
kita mempunyai cita-cita menjadi
seorang
guru,
sehingga
jika
dimulai sejak dini akan menambah
motivasi kita untuk menjadi guru
efektif powerfull yaitu seorang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 41
guru
yang
kompetensi
mempunyai
yaitu
4
kompetensi
pedagogik,kompetensi kepribadian
,kompetensi
professional,
dan,
Bagaimana cara yang tepat untuk
mendisiplinkan guru tersebut?
J: Zaini Muhtar, UAD
a. Tuntutan
yang harus dipenuhi
kompetensi social. Seorang guru
seorang guru bahwa guru fisika
juga harus mampu memahami
harus
prakondisi pembelajaran, dimensi
akademik
pembelajaran, dan goal, sasaran
kompetensi guru ditambah 1 lagi
pembelajaran, sehingga mencetak
yaitu
suatu
pengetahuan dan teknologi (iptek).
generasi
fisikawan
Indonesia.
Oleh
c. Mahasiswa yang sudah terlanjur
memliki:
dan
kualifikasi
memiliki
kompetensi
sebab
itu
menyesyaikan
ilmu
guru
zaman,
4
harus
di
era
masuk di Pendidikan Fisika harus
globalisasi ini guru harus dituntut
ditekuni, siapa tahu hal tersebut
untuk aktif mengembangkan SDM
merupakan lantaran bagi kita untuk
lewat pembentukan guru fisika
mencerdaskan kehidupan bangsa,
yang efektif powerfull, sehingga
karena profesi guru itu pilihan dari
bias
mahasiswa
tersebut
untuk
mempunyai
menyadari
bahwa
kita
berkualitas.
disekolahkan disini adalah amanah
dari orang tua.
membentuk
output
SDM
yang
yang
b. Rata-rata guru di Indonesia terkena
penyakit guru yang mematikan
yaitu kudis (kurang disiplin) dan
kurap (kurang persiapan). Untuk
T: Ari, UAD
a. Bagaimana cara yang tepat untuk
mensiasati
perubahan
guru harus paham tentang tugas
system pendidikan agar kita bias
dan kewajibannya sebagai guru
menjadi guru fisika yang efektif
yakni
dan powerfull?
pengajar. Hal tersebut kembali
b. Kedisiplinan
berbagai
mengantisipasi hal tersebut maka
berkaitan
dengan
sebagai
pendidik
dan
kepada diri kita sendiri sebagai
kesejahteraan guru, misalnya yang
guru
yang
professional
untuk
bukan PNS masih kekurangan
selalu disiplin, jujur, dan menjadi
pendapatan dan guru itu mencari
contoh teladan yang baik, karena
tambahan lain sehingga tugasnya
guru sebagai cermin jika gurunya
sebagai guru menjadi terbengkelai.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 42
disiplin maka muridnya pun ikut
disiplin juga.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 43
OPTIMALISASI POSISI STACK BERPORI LINGKARAN
PADA SISTEM TERMOAKUSTIK RESONATOR TERBUKA
Eko Nursulistiyo
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164
e-mail : [email protected]
Agung B.S.U, Ikhsan Setiawan
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
Telah dilakukan penelitian mengenai posisi stack berpori lingkaran pada resonator
terbuka. Resonator terbuka didapatkan melalui percobaan variasi panjang kepala resonator
agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Didapatkan panjang kepala resonator
minimum agar resonator bersifat bersifat seperti resonator terbuka adalah 35 cm. Stack
berpori lingkaran berbahan plastik berdiameter 3,61
0,05 mm (sedotan air mineral
kemasan gelas) digunakan untuk mengetahui posisi optimum stack pada resonator terbuka.
Resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm dan panjang kepala resonator
35 cm mempunyai posisi optimum pada jarak stack 25 cm dan 45 cm dari sumber bunyi.
Posisi stack 45 cm menghasilkan beda suhu 17,4 C pada frekuensi 240 Hz. Sedangkan
posisi stack 25 cm menghasilkan beda suhu 12,8 C pada frekuensi 239 Hz. Ternyata pada
resonator terbuka juga terjadi proses termoakustik seperti pada resonator tertutup.
Perbedaanya terletak pada frekuensi resonansi dan posisi stack optimumnya. Arah transfer
kalor selalu menuju ke tekanan yang lebih tinggi.
Kata
kunci
:
stack
berpori
lingkaran, resonator
1. Pendahuluan
Bunyi
terbuka, posisi stack, perbedaan
tekanan gas dan gerak molekul/atom
sebenarnya
adalah
gas tersebut. Osilasi tekanan ini
osilasi-osilasi tekanan, gerak, dan
apabila terjadi pada kanal-kanal kecil
suhu. Dalam penjalarannya bunyi
akan menyebabkan kalor mengalir ke
memerlukan medium yaitu benda
dan
padat, benda cair, maupun gas. Pada
Gabungan dari semua osilasi ini
dari
dinding-dinding
kanal.
medium gas, bunyi berupa osilasi
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 44
menghasilkan fenomena yang disebut
lingkaran dan berbahan dari plastic.
sebagai efek termoakustik.
Bentuk gelombang dalam resonator
Termoakustika
sebenarnya
terbuka
dan
resonator
tertutup
adalah suatu tema atau bidang yang
berbeda, sehingga
berkaitan
fisis
bahwa terdapat juga perbedaan pada
dapat
posisi optimum stack dan beda suhu
dimana
dengan
fenomena
perbedaan
suhu
menyebabkan
bunyi
(gelombang
maksimumnya.
akustik), atau sebaliknya bunyi dapat
menghasilkan
perubahan
Termoakustik
merupakan
suhu.
dapat diduga
Penelitian ini memiliki batasan
penyelidikan
mengenai
posisi
konversi
optimum stack yang menghasilkan
aliran energi dan aliran panas (Biwa,
beda suhu maksimum pada resonator
2004)1.
terbuka dengan diameter 4,6 cm dan
Pada prinsipnya banyak sekali
panjang
resonator
70
cm
yang
potensi aplikasi yang dapat dihasilkan
dihubungkan dengan sebuah kepala
dari fenomena termoakustik. Piranti
resonator pada ujungnya (diameter
termoakustik dapat digunakan sebagai
8,6
pendingin keping elektronik. Piranti
termasuk kategori stack pori sejajar
termoakustik dapat juga digunakan
yang berbahan dari plastik dengan
sebagai
diameter (3,61
pengganti
konvensional
yang
pendingin
menggunakan
freon atau CFC. Adapun keunggulan
tentang piranti termoakustik masih
dilakukan.
Pada
penelitian
ini
resonator yang digunakan adalah pipa
organa terbuka, dengan sejumlah
volume
udara
pada
salah
satu
ujungnya. Stack yang digunakan dalam
penelitian ini memiliki pori berbentuk
Stack
yang
digunakan
0,05) mm. Stack ini
diperoleh dari sedotan air mineral
kemasan gelas.
teknologi termoakustik ini antar lain :
 Medium kerja ramah lingkungan yaitu
udara atau gas mulia.
 Bahan yang digunakan sederhana dan
mudah ditemukan dalam jumlah besar.
 Memiliki reabilitas tinggi.
 Kontrol gerakan dan kebisingan mudah
dilakukan.
Sampai saat ini penelitian
cm).
Sebelumnya,
dilakukan
percobaan variasi panjang kepala
resonator untuk mengetahui panjang
minimum
kepala
resonator
agar
resonator bersifat seperti resonator
terbuka. Panjang minimum kepala
resonator yang membuat resonator
bersifat seperti resonator terbuka ini
kemudian dipakai untuk mengetahui
posisi
optimum
stack
yang
menghasilkan beda suhu maksimum.
Akan diamati pula arah transfer kalor
pada proses termoakustik resonator
terbuka.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 45
1. Menentukan panjang minimum kepala
resonator agar resonator bersifat seperti
resonator terbuka.
2. Mengamati arah transfer kalor pada
proses termoakustik resonator terbuka.
3. Menentukan posisi optimum stack pada
resonator terbuka yang menghasilkan beda
suhu yang maksimum.
Manfaat dari penelitian ini antara
dengan diameter 2 mm. Demonstrasi
ini menghasilkan perbedaan suhu
sekitar 30 0C.
Elyanita3 (2006) melakukan
penelitian
mengenai
optimalisasi
posisi stack berbahan kardus di dalam
resonator tertutup Diperoleh posisi
lain:
1. Menambah pengetahuan dan wawasan
mengenai fenomena yang terjadi pada
piranti termoakustik.
2. Memperoleh informasi tentang proses
termoakustik
pada
pompa
kalor
termoakustik yang menggunakan resonator
terbuka.
3. Memberikan informasi tentang posisi
optimum stack dalam resonator terbuka
pada piranti termoakustik.
4. Memperkenalkan dan mengembangkan
teknologi sederhana berbasis termoakustik
yang berguna bagi masyarakat luas.
stack terbaik yaitu pada jarak 11 cm
atau berada pada jarak sekitar
/ 20
dari ujung resonator tertutup.
Optimalisasi
diameter
resonator terhadap kinerja piranti
termakustik dilakukan oleh Sampurna
(2006)8. Hasil penelitianya adalah
bahwa diameter tabung resonator
optimum menggunakan stack bahan
film fotografi maupun kardus adalah
2. Dasar Teori
berdiameter 4,6 cm (1,5 inc).
Teknologi
merupakan
termoakustik
teknologi
baru
Penelitian
mengenai
yang
optimalisasi panjang stack dilakukan
dirintis oleh para peneliti di Los
oleh Wagiyanti (2007)12. Penelitian
Alamos National Laboratory for United
tersebut
state Departement of Energy. Swift
berbahan kertas manila dan stack
9
menggunakan
stack
(1988) melakukan penelitian tentang
kardus, tegangan input 15 volt, dan
fenomena termoakustik dan diperoleh
panjang resonator 70 cm. Panjang
bentuk resonator termudah yang
stack optimum yang menghasilkan
dapat dibuat piranti termoakustik
perbedaan suhu maksimum yang
adalah
Dan
diperoleh pada penelitian tersebut
kemudian banyak penelitian yang
adalah 10 cm. Stack berbahan kardus
dilakukan baik oleh Swift sendiri
menghasilkan perbedaan suhu antara
maupun oleh peneliti lainya.
tandon panas dan tandon dingin
berbentuk
Tijani10
mendemonstrasikan
silinder.
(2001)
telah
proses
termoakustik dengan menggunakan
sebesar 20,8
stack
0
C. Sedangkan untuk
berbahan
kertas
manila
menghasilkan perbedaan suhu antara
stack berbahan sedotan minuman
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 46
tandon panas dan tandon dingin
dengan panjang gelombang bunyi
sebesar 23 0C.
tegak (
a. Tinjauan Bunyi
Gelombang
adalah
getaran
pada
n
dasarnya
(gangguan)
yang
n
2L
n
mekanis
dengan n = 1, 2, 3,...
(1)
menjalar. Gelombang bunyi adalah
gelombang
) adalah
Sedangkan
longitudinal.
frekuensi
gelombang tegaknya adalah
Disebut demikian karena gelombang
f
bunyi memiliki arah getar yang sejajar
v
nv
dengan n = 1, 2, 3,..
2L
n
dengan arah rambatnya. Gelombang
(2)
bunyi pada pipa yang salah satu
dengan frekuensi dasar f1 untuk n =
ujungnya terbuka dan ujung yang lain
tertutup
apabila
dilihat
sebagai
gelombang tekanan maka pada ujung
yang terbuka tersebut akan terbentuk
simpul dan pada ujung yang tertutup
akan terbentuk perut. Hal ini terjadi
karena udara pada ujung yang terbuka
f = v/4L
n=1
f = 3v/4L
n=3
1 dan frekuensi semua harmonic
fn
nf1 .
Sehingga
frekuensi
bebas bergerak sehingga tekanannya
harmonik terjadi pada semua nilai n
minimum, dan sebaliknya pada ujung
bilangan bulat positif.
tertutup udara tidak bebas bergerak
sehingga tekanannya maksimal.
Pada
pipa
yang
Resonansi adalah peristiwa
ikut bergetarnya suatu benda karena
ujung-
getaran benda lain. Adanya pengaruh
ujungnya terbuka akan terjadi simpul
dari sederet denyut periodik yang
sama atau hampir sama pada suatu
f= v/2L
sistem akan menyebabkan sistem
n=1
tersebut
berosilasi
juga
dengan
amplitudo yang relatif besar (Halliday
f = v/L
dan
n=2
Resnick,1996)4.
(a)
Frekuensi
(b)
Gambar 1. (a) Gelombang tekanan bunyi pada pipa organa terbuka pada n = 1 dan n = 2
(harmonik pertama dan harmonik kedua). (b) Gelombang tekanan bunyi pada resonator
tertutup pada n = 1 dan n = 3 (harmonik pertama dan harmonik kedua).
tekanan
pada
kedua
ujungnya.
Hubungan antara panjang pipa (L)
resonansi pada pipa organa terbuka
terjadi
pada
frekuensi
mengikuti
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 47
persamaan
(2).
frekuensi
menghasilkan
Daerah
sekitar
dimana U adalah energi internal, Q
resonansi
akan
adalah panas dan W adalah usaha.
beda
yang
Karena suatu sistem menjalani suatu
suhu
maksimum pada piranti termoakustik.
proses daur (proses siklis) maka energi
b. Tinjauan Termodinamika
internal pada awal dan akhir proses
Termodinamika adalah ilmu
akan tetap sama.
tentang suhu, kalor, dan pertukaran
Walaupun efisensi setiap mesin
energi. Sedang suhu adalah ukuran
panas berbeda, tidak ada satupun
panas atau dinginya suatu benda
mesin
(Tipler,1998)11.
nol
efisiensi termal 100%. Tidak satupun
termodinamika yaitu kesetimbangan
mesin-mesin itu menyerap panas dan
yang terjadi apabila temperatur di
mengubah seluruhnya menjadi usaha.
setiap
Mesin
titik
Hukum
di
ke
dalam
sistem
panas
yang
mempunyai
pendingin
termokustik
mempunyai harga yang sama. Hukum
memindahkan
kalor
dari
tandon
ke nol termodinamika pada proses
dingin ke tandon panas dengan
termoakustik terjadi pada saat paket
sumber bunyi sebagai usahanya.
gas menyerap kalor pada tandon
dingin dan melepas kalor pada tandon
panas.
Penyerapan
kalor
c. Sistem Termoakustik
terjadi
Telah
diketahui
bahwa
karena suhu paket gas lebih rendah
gelombang bunyi dapat menghasilkan
dari suhu tandon dingin sehingga
osilasi-osilasi
paket
Adanya osilasi tekanan menyebabkan
gas
menyerap
kalor
dari
tekanan
terjadinya
temperatur
dengan
gelombang akustik (gelombang bunyi)
tandon dingin. Demikian juga pada
berkaitan dengan perubahan tekanan,
waktu berada di tandon panas, suhu
suhu,
paket gas lebih tinggi dari suhu tandon
dilaluinya. Medium ini bergerak di
panas sehingga terjadi pelepasan kalor
sekitar titik setimbangnya.
menuju ke temperatur setimbangnya
dengan tandon panas.
Dalam
termodinamika
rumus
rapat
medium
Suatu
yang
Apabila fluktuasi tekanan suhu
ataupun rapat medium ini melewati
dikenal
kanal-kanal kecil maka kalor yang
berosilasi juga mengalir ke dan dari
dU
(3)
dan
suhu.
gerak.
lingkungan tandon dingin menuju ke
setimbangnya
osilasi
dan
dQ dW
dinding-diding
semua
osilasi
kanal.
ini
Gabungan
menghasilkan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 48
fenomena
yang
disebut
efek
termoakustik.
longitudinal
tegak
menyebabkan
partikel-partikel gas berosilasi bolak-
Piranti termoakustik terutama
terdiri dari sebuah sistem resonator
balik sejajar dengan dinding-dinding
stack.
dengan stack di dalamnya dengan
didukung oleh sistem sumber bunyi.
Stack merupakan jantung dari sebuah
sistem termoakustik. Di dalam stack
terjadi proses transfer kalor dari
tandon panas ke tandon dingin. Bahan
inilah bagian terpenting dalam piranti
termoakustik.
Stack
terdiri
dari
sejumlah kanal-kanal yang arahnya
Gambar 3. (a) Diagram P –V yang
sejajar
tabung
memperlihatkan empat tahap dalam siklus
resonator. Stack adalah suatu jenis
pendingin (refrigerator) termoakustik. (b)
penukar kalor.
Proses transfer kalor antara stack dan
dengan
sumbu
paket gas. ( Russell dan Weibull, 2002)
TH
7
TH
Qin
Proses
Qout
W
Sistem
W
Sistem
Qout
stack (Gambar 3). Akibat adanya
TC
(a)
pada
pendingin termoakustik terjadi pada
Qin
TC
pendinginan
osilasi gelombang bunyi, paket gas
(b)
dari arah tandon dingin bergerak ke
Gambar. 2. (a) Diagram mesin kalor. (b)
arah tandon panas (1-2). Volume
Diagram mesin pendingin.
paket gas berkurang (memampat)
(McCarty, 2005)
Gambar
5
2.
akibat tekanan yang lebih tinggi di
(b)
Memperlihatkan operasi dasar sebuah
dekat tandon panas. Jika suhu paket
gas ini lebih panas dari permukaan
pendingin atau pompa panas, dimana
stack yang bersisihan dengan tandon
suatu usaha dari luar memindahkan
panas maka paket gas tersebut akan
panas Q dari tandon (reservoir) suhu
mengeluarkan
rendah TC ke tandon suhu tinggi TH.
perpindahan kalor dari paket gas ke
Dalam hal ini usaha W dilakukan oleh
lapisan stack (2-3). Selanjutnya paket
gelombang bunyi tegak di dalam
tabung resonator. Gelombang bunyi
panas,
terjadilah
gas tersebut melanjutkan siklus osilasi
dengan bergerak kembali ke arah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 49
tandon
dingin
yang
mempunyai
tekanan lebih rendah, dalam hal ini
volumenya
mengembang
(3-4).
Apabila paket gas ini mempunyai suhu
3.
Sistem Deteksi Bunyi
Terdiri dari :
 MIC Kondensor + Pre-Amp + Kabel
 Komputer + sound card + perangkat
lunak Winscope 2.51.
lebih dingin dari suhu permukaan
stack yang bersisihan dengan tandon
dingin maka paket gas tersebut akan
menyerap kalor dari stack
Siklus
ini
terjadi
(4-1).
berulang-ulang
sehingga akumulasi dari pemindahan
kalor oleh kanal-kanal kecil yang
berjumlah banyak akan memindahkan
kalor dari tandon dingin ke tandon
panas.
3. Metode Penelitian
b. Bahan Penelitian
Bahan yang diperlukan dalam
penelitian ini adalah :
1. Tabung Resonator, terbuat dari pipa PVC
dengan panjang 70 cm (Wagiyanti, 2006)12
dan
berdia
meter
4,6 cm
(Samp
urna,
2006)8
.
Kepala
resona
a. Alat yang
Digunakan
Alat alat
yang
digunakan
dalam
penelitian ini
tor terbuat dari pipa PVC dengan panjang 35
cm diameter 8,6 cm (Gambar 4. c ).
adalah :
1.
Sistem sumber bunyi
Terdiri dari :
 Loudspeaker (dan kotaknya) dari
Woofer, ACR, Model : C 610 WH, Max.
POWER : 60 watts, IMPEDANCE : 80 OHMS
( 1 buah).
 Audio Function Generator (AFG) Model
GFG-8016 G.
 Power Amplifier, Karaoke AV System,
MV_8000 (MEGAFOX).
 Multimeter SANWA (AC).
2. Sistem Deteksi Suhu
Terdiri dari dua buah termometer
batang yang berbahan cair alkohol.
2. Stack, terbuat dari bahan plastic
berdiameter pori (3,61
0,05) mm
(sedotan air mineral kemasan gelas)
(Cahyono, 2007)2. Stack ditempatkan di
dalam kerangka pipa besi berdiameter 4,4
cm dengan panjang 10 cm yang dilapisi
solatip pipa. Panjang stack
( sama dengan
panjang pipa besi. Gambar 4 (a)
a
Nasional
Pendidikan
Fisikaairdan
Fisikakemasan
2011| 50gelas. (b) Sistem
)mineral
Gambar 4.Prosiding
(a) Stack Seminar
pori lingkaran
berasal
dari sedotan
(
sumber bunyi. Dari gambar terlihat AFG, Amplifier dan multimeter yang berturut-turut
c
digunakan sebagai perangkat pengatur frekuensi, penguat gelombang bunyi dan pendeteksi
)
memperlihatkan
stack yang digunakan
dalam penelitian ini.
3. Udara dengan tekanan udara bebas
sebagai medium kerja.
c. Prosedur Percobaan
1. Tahap Persiapan
Frekuensi
pada
frekuensi sekitar frekuensi resonansi
resonator, kemudian sinyal keluaran
dari
mikrofon
winscope.
a. Menyiapkan pipa PVC diameter 4,6 cm
dengan panjang 70 cm serta pipa PVC
diameter 8,6 cm dengan panjang 35 cm.
b. Menyiapkan stack dari bahan bahan yang
telah disebutkan di atas.
c. Merangkai alat yang terdiri dari sistem
sumber bunyi, sistem deteksi bunyi, sistem
deteksi suhu, dan sistem resonator.
diatur
dilihat
Frekuensi
melalui
resonansi
ditandai dengan terlihatnya puncakpuncak
harmonik
1,
2,
3,
dan
seterusnya pada tampilan winscope..
2. Menyelidiki Pengaruh Panjang
Kepala Resonator ( l ) Terhadap
Bentuk Gelombang Tekanan Bunyi
2. Tahap Uji Operasi Alat
pada Resonator Terbuka.
Tahapan ini berfungsi untuk
Panjang
kepala
resonator
mengetahui apakah alat berfungsi
divariasi dan untuk setiap variasi letak
dengan baik atau tidak. Pada tahapan
mikrofon digeser dengan pergeseran 5
ini alat telah dirangkai dan dihidupkan.
cm di dalam resonator terbuka dan
Alat berfungsi dengan baik ditandai
dicatat tinggi puncak spektrum pada
dengan berfungsinya semua alat yang
frekuensi sesuai dengan frekuensi
telah dirangkai.
pada AFG. Variasi panjang kepala
d. Tahap Pengambilan Data
resonator dilakukan mulai dari 5 cm
1. Menentukan Frekuensi Resonansi
hingga 35 cm untuk setiap 5 cm.
Resonator Terbuka
Frekuensi resonansi diketahui
dengan menggunakan dua cara yaitu
dengan
menggunakan perhitungan
secara
matematis
dengan
f
menggunakan
v
2L
Gambar 5. Skema peralatan deteksi
gelombang tekanan bunyi dalam
resonator terbuka.
dan
perangkat
Dengan memplot grafik tinggi
puncak
spektrum
versus
letak
lunak Winscope 2.51 melalui puncak-
mikrofon, maka diperoleh gambaran
puncak
bentuk gelombang tekanan bunyi
spektrumnya.
Perhitungan
secara matematis menggunakan v
dalam
resonator.
Sehingga
pada
(kecepatan bunyi di udara) = 343 m/s
panjang kepala resonator tertentu
dan L (panjang resonator) yang tetap
diperoleh bentuk gelombang tekanan
yaitu 70 cm. Tegangan input speaker
yang sesuai dengan bentuk gelombang
yang digunakan adalah 15 volt.
tekanan pada resonator terbuka pada
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 51
Volume
l
Gambar 6. Diagram sistem termoakustik
kedua
ujungnya.
Tegangan
resonator terbuka.
input
speaker menggunakan tegangan
15
volt. Diagram peralatan eksperimen
4.
Hasil dan Pembahasan
Panjang
resonator
terbuka
ini dapat dilihat pada Gambar 5.
pada penelitian ini adalah 70 cm.
3. Menyelidiki Pengaruh Posisi Stack
diameter resonator mengacu pada
pada Resonator Terbuka Terhadap
penelitian Sampurna8 (2006) yaitu 4,6
Perbedaan
cm.
Suhu
Antara
Tandon
Panas dan Tandon Dingin.
Dari
penelitian
terdahulu
diperoleh pula panjang stack optimum
Stack yang telah disiapkan
adalah 10 cm (Wagiyanti, 2007)12.
diletakkan pada resonator terbuka.
Dengan merujuk pada hasil penelitian
Panjang kepala resonator dibuat tetap
tersebut maka stack yang digunakan
pada panjang kepala resonator yang
pada penelitian ini adalah 10 cm. Pada
menghasilkan
gelombang
penelitian ini digunakan stack pori
dengan
lingkaran yang berdiameter pori (3,61
tekanan
bentuk
bunyi
sesuai
resonator terbuka kedua ujungya.
Variasi
posisi
stack
dilakukan
untuk mengetahui posisi optimum
yang menghasilkan suhu maksimum.
Variasi ini dilakukan setiap 5 cm mulai
dari 10 cm hingga 60 cm diukur dari
speaker. Frekuensi divariasi di sekitar
frekuensi resonansi untuk setiap posisi
stack. Tegangan input speaker yang
digunakan adalah 15 volt. Diagram
sistem
termoakustik
resonator
terbuka dapat dilihat pada Gambar 6.
0,05) mm (sedotan air mineral
kemasan
gelas)
mengacu
pada
penelitian Cahyono (2007)2.
Stack yang digunakan pada
penelitian ini diletakkan pada pipa besi.
Besi merupakan konduktor panas yang
baik tapi pada percobaan ini tidak
terdapat aliran balik kalor karena luasan
pipa besi yang menyentuh tandon panas
yang kecil sehingga dapat diabaikan.
Pengambilan data pada percobaan
penentuan
diameter
pori
yang
menghasilkan beda suhu maksimum dan
optimalisasi posisi stack pada resonator
terbuka menggunakan waktu operasi alat
10 menit. Dalam jangka waktu 10 menit
tersebut suhu tandon panas maupun
tandon dingin cenderung sudah konstan.
a. Frekuensi Resonansi Resonator
Terbuka
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 52
Volume
Transfer kalor yang paling
tersebut maka pengambilan data
optimal didapat pada saat frekuensi
untuk menentukan posisi optimum
sumber bunyi sama dengan frekuensi
dalam
resonansi resonator. Oleh karena itu
frekuensi antara 238-242 Hz.
penentuan
b.
menjadi
frekuensi
penting
resonansi
pada
sistem
termoakustik baik pada resonator
Pengaruh
Kepala
Gelombang Tekanan Bunyi.
mendapatkan
resonator terbuka maka dibuatlah
terbuka
sebuah volume yang ditempatkan
nv
untuk n
2L
pada ujung resonator, dalam hal ini
= 1. Dengan menggunakan koreksi
8R
3
pada
frekuensi
resonator
ujung sebesar
Panjang
Untuk
Perhitungan
menggunakan rumus f
dilakukan
Resonator ( l ) Terhadap Bentuk
terbuka maupun tertutup.
resonansi
resonator
4D
3
(Rafi’ie,
disebut kepala resonator. Percobaan
ini
dilakukan
untuk
mengetahui
panjang minimum kepala resonator
agar
resonator
bersifat
seperti
bunyi
pada
6
2004 ) maka persamaan ini menjadi
fn
nv
4D
2 L
3
percobaan ini dipilih pada frekuensi
untuk panjang resonator (L) 70 cm dan
diameter resonator (D) 4,6 cm didapat
nilai frekuensi resonansi sekitar 238,6
Hz atau dibulatkan menjadi 239 Hz.
dengan
menggunakan
Winscope 2.51 dapat dilihat bahwa
spectrum
gelombang
frekuensi
240
memperlihatkan
bunyi
pada
Hz
dapat
dengan
jelas
harmonic pertama, kedua, ketiga dan
seterusnya yang menunjukkan bahwa
frekuensi
Frekuensi
dimana R adalah
jari-jari resonator. Dari perhitungan
Kemudian
resonator terbuka.
tersebut
merupakan
frekuensi resonansi.
Dari kedua hasil pendekatan
frekuensi resonansi resonator terbuka
240 Hz karena frekuensi ini berada di
sekitar
frekuensi
perhitungan
dan
resonansi
pada
dari
winscope
terlihat jelas puncak-puncak harmonik
1, 2, 3, dan seterusnya. Frekuensi yang
digunakan pada percobaan ini (240
Hz) dianggap mewakili frekuensi 238
Hz sampai dengan 242 Hz untuk
menentukan
tekanan
bentuk
bunyi
pada
gelombang
resonator
terbuka.
Grafik tinggi puncak spektrum
pada Winscope versus jarak mikrofon
dalam resonator akan menggambarkan
gelombang
tekanan
bunyi
dalam
resonator
terbuka.
Pada
saat
menggunakan kepala resonator dengan
panjang 35 cm diperoleh grafik
gelombang tekanan bunyi yang paling
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 53
bahwa posisi optimum stack berpori
intensitas (.a.u)
mendekati gelombang tekanan bunyi
resonator terbuka (lihat Gambar 7).
Dalam grafik tersebut terlihat amplitudo
sinyal minimum di posisi 0 cm dan 70 cm
dan amplitudo sinyal yang lebih tinggi
antara 10 cm hingga 55 cm. Amplitudo
minimum
mengindikasikan
simpul
tekanan dan sebaliknya amplitudo
maksimum
mengindikasikan
perut
tekanan. Panjang kepala resonator (35
cm) inilah yang mengubah resonator
menjadi resonator terbuka, terlihat
melalui bentuk gelombang tekanan
bunyinya.
lingkaran yang menghasilkan suhu
maksimum pada resonator terbuka
berada pada posisi 45 dan 25 cm dari
speaker. Posisi-posisi ini berjarak 10
cm dari perut tekanan yang berada
pada posisi 35 cm. Beda suhu antara
tandon panas dan tadon dingin pada
posisi stack 45 cm mencapai 17,4 0C
dengan penurunan suhu 4,6 0C dan
0
35
kenaikan suhu 12,8
30
posisi stack 25 cm menghasilkan beda
25
suhu 12,8 0C
20
C. Sedangkan
dengan
penurunan
15
suhun 3,4 0C dan kenaikan suhunya
10
9,4 0C.
5
20
0
20
40
60
18
80
jarak mikrofon (cm)
Gambar 7. Grafik gelombang tekanan
bunyi pada resonator terbuka dengan
panjang kepala tabung 35 cm
16
beda suhu (°C )
0
14
12
10
8
6
4
2
0
0
Transfer kalor pada proses
termoakustik selalu mengarah ke tekanan
yang lebih tinggi. Apabila posisi stack
berada disebelah kiri perut tekanan maka
transfer kalor akan mengarah ke kanan
dan tandon panas akan berada pada
sebelah kanan stack. Sebaliknya apabila
stack dipasang pada sebelah kanan perut
tekanan maka transfer kalor akan
mengarah ke kiri dan tandon panas akan
berada pada sebelah kiri stack.
c. Pengaruh Posisi Stack pada Proses
Termoakustik Resonator Terbuka
Hasil eksperimen pengaruh
posisi stack dalam resonator terbuka
diperlihatkan oleh Gambar 8. Tampak
10
20
30
40
50
60
70
posisi stack (cm )
Gambar 8. Grafik beda suhu
maksimum untuk setiap posisi stack
pada resonator terbuka dengan
panjang kepala resonator 35 cm.
Beda suhu antara tandon panas
dan tandon dingin saat stack berada pada
posisi 45 cm lebih besar daripada saat
stack berada pada posisi 25 cm. Volume
tandon panas dimana kalor dilepaskan
untuk posisi 45 cm lebih kecil daripada
volume tandon panas untuk posisi 25 cm.
Dengan kalor yang sama, untuk volume
yang kecil dengan kalor yang terdistribusi
merata akan menghasilkan suhu yang
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 54
gambar tersebut juga terlihat suhu
lebih tinggi daripada kalor yang
dilepaskan ke volume yang lebih besar.
yang konstan terjadi pada menit-
Gambar 9 menunjukan beda
menit tertentu. Suhu yang konstan
suhu pada frekuensi 238-242 Hz yang
dapat terjadi pada tandon panas
digunakan pada percobaaan ini untuk
maupun tandon dingin pada menit-
posisi stack 45 cm dan 25 cm. Pada
posisi
stack
45
cm
beda
menit setelah suhu tandon panas dan
suhu
tandon
maksimum berada pada frekuensi 240
Hz.
Beda
suhu
disebabkan karena suhu paket gas
beda suhu maksimum berada pada
239
mencapai
maksimum dan minimum. Hal ini
Hz sedang pada posisi stack 25 cm
frekuensi
dingin
yang termampatkan suhunya hampir
suhu
sama dengan suhu tandon panas
maksimum terjadi pada frekuensi di
sehingga pelepasan kalor ke tandon
sekitar frekuensi resonansi.
panas kecil atau tidak terjadi sama
13
50
12
11.5
11
10.5
10
237
suhu tandon panas
45
Suhu (°C )
beda suhu (°C )
12.5
suhu tandon dingin
40
35
30
25
238
239
240
241
242
243
20
frekuensi bunyi (Hz)
0
(a)
3
4
5 6
7
8
9 10 11
waktu (menit)
(b)
sekali. Hal sama terjadi pada tandon
dingin dimana suhu paket gas hampir
18
17
sama dengan suhu tandon dingin
16
sehingga penyerapan kalor kecil atau
15
tidak menyerap kalor.
14
13
12
237
238
239
240
241
242
243
frekuensi bunyi (Hz)
Gambar 9. Grafik beda suhu versus
(a)
frekuensi bunyi (a) posisi stack 25 cm
(b)
(b) posisi stack 45 cm
Laju kenaikan dan penurunan
50
suhu pada posisi stack 25 cm dan 45
45
cm terlihat juga pada Gambar 10. Dari
suhu tandon dingin
suhu (°C)
beda suhu (°C)
1 2
suhu tandon panas
40
35
30
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 55
25
20
0
1
2
3
4
5
6
7
waktu (menit)
8
9 10 11
Gambar 10. Grafik laju kenaikan dan
penurunan suhu tandon panas dan
tendon dingin (a) posisi 25 cm. (b) posisi
45 cm.
Suhu
tandon
panas
dan
tandon dingin yang konstan ini juga
disebabkan
karena
terjadi
kesetimbangan antara kalor yang
diterima tandon panas dan kalor yang
dilepaskan ke lingkungan oleh tandon
panas. Pada tandon dingin juga
demikian, kalor yang ditransfer ke
tandon
panas
mengalami
kesetimbangan dengan kalor yang
diterima oleh tandon dingin dari
daerah depan speaker hingga ujung stack
yang menyentuh tandon dingin.
b) 45 cm dari sumber bunyi yang
memberikan beda suhu maksimum 17,4 0C.
Pada posisi ini tandon panas berada pada
daerah depan speaker hingga ujung stack
yang menyentuh tandon panas. Tandon
dingin berada pada daerah antara ujung
kepala resonator hingga ujung stack yang
menyentuh tandon dingin.
b. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian mengenai
optimalisasi diameter pori stack atau jarak
antar dinding stack dan panjang stack pada
resonator terbuka.
2. Pada penelitian ini didapatkan dua posisi
optimal yang menghasilkan beda suhu
maksimal namun hanya menggunakan satu
stack. Diharapkan pada masa yang akan
datang
dilakukan
penelitian
dengan
menggunakan stack ganda yang ditempatkan
pada kedua posisi optimal tersebut dengan
harapan suhu tandon panas semakin besar.
lingkungan
Daftar Pustaka
4. Kesimpulan Dan Saran
a. Kesimpulan
[1] Biwa, T., Yashirc, Y., Kozuka, M., Yazaki,
Dari penelitian yang telah dilakukan
diperoleh kesimpulan bahwa
T.
dan
Experimental
1. Panjang minimum kepala resonator
(diameter 8,6 cm) yang dapat mengubah
resonator (diameter 4,6 cm) bersifat seperti
resonator terbuka adalah 35 cm.
2. Transfer kalor pada sistem termoakustik
resonator terbuka selalu mengarah ke
tekanan yang lebih tinggi (perut tekanan).
3. Pada penelitian optimalisasi posisi stack
pada resonator terbuka dengan panjang
resonator 70 cm, diameter resonator 4,6 cm,
diameter kepala resonator 8,6 cm dan
panjang kepala resonator 35 cm diperoleh
dua posisi optimum yaitu
a) 25 cm dari sumber bunyi yang
memberikan beda suhu maksimum 12,8 0C.
Pada posisi ini tandon panas berada di
daerah antara ujung kepala resonator
hingga ujung stack yang menyentuh
tandon panas. Tandon dingin berada di
Mizutani,
U.,
2004,
demonstration
of
thermoacoustic energy conversion in a
resonator, Phys. Rev.E 69, 066304.
[2] Cahyono, A, 2007, Analisa Perbandingan
beda suhu maksimum pada frekuensi
Harmonik Orde 1, 3, 5, 7 dengan
menggunakan stack pori lingkaran,
Jurusan Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta
[3] Elyanita, M.S., 2006. Pengaruh Variasi
Frekuensi dan Posisi Stack Bahan
Kardus Terhadap Perubahan Suhu pada
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 56
Sistem Termoaakustik,
Jurusan Fisika
FMIPA UGM, Yogyakarta.
[9] Swift, G. W., 1988, Thermoacoustic
engines, J. Acoust. Soc. Am. 84, 11451180.
[4] Halliday, D., dan Resnick, R., 1996, Fisika,
Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga, Jakarta.
[10] Tijani, M.E.H, 2001, Loudspeaker-driven
thermo-acoustic refrigeration, page 32-
[5] McCarty, M., 2007, An Introduction to
37, Technische Universiteit Eindhoven
Thermoacoustic Refigerator., School of
Mechanical
and
Aerospace
[11] Tipler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan
Engineering,132.236.67.210/EngrWords
Teknik, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga,
/issues/ew02/McCarty_slides.pdf,
Jakarta.
11
februari 2007.
[12] Wagiyanti, 2006, Kajian Pengaruh
[6] Rafi’ie, A.S, 2004 , Pengaruh Diameter
Panjang Stack Dan Panjang Alumunium
pada frekuensi resonansi gelombang
Foil Pada Stack Terhadap Perbedaan
akustik
Suhu
dan
Faktor
Kualitas
pada
frekuensi resonansi tertentu dalam
resonator pipa silindris terbuka,
Pada
Kinerja
Termoakustik,
Pompa
Kalor
Jurusan Fisika FMIPA
UGM, Yogyakarta.
Skripsi S-1 Jurusan Fisika FMIPA UGM,
Yogyakarta
Tanya Jawab
T: Bambang Setiahadi, LAPAN
[7] Russell, D.A. dan Weibull, P., 2002,
Apakah aplikasi penelitian ini bias
Tabletop thermoacoustic refrigerator
untuk masyarakat umum?
for demonstration, Am. J. Phys. 70,
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
1231-1233.
Sistem termoakustik dapat digunakan
pendingin ruangan ramah lingkungan
di masa yang akan dating, mungkin
juga sebagai lemari es. Aplikasi di luar
[8] Sampurna, D, 2006, Studi Eksperimen
Untuk Mengetahui Pengaruh Diameter
negeri
telah
digunakan
sebagai
pendingin es krim.
Tabung Resonator Terhadap Kinerja
Piranti Termoakustik, Jurusan Fisika
FMIPA UGM, Yogyakarta.
T: Ginanjar, A.M., UAD
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 57
Bagaimana cara pendistribusian kalor
pembangkit
dari alat yang dimaksud?
dengan sumber energy lain.
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
Pada
tekanan
dingin
dilewatkan
Efisiensi
panas
penggunaan
dibandingkan
pendingin
konduktor panas yang baik dan
system termoakustik belum pernah
dipompakan udara melewatinya untuk
diteliti hingga sekarang. Diperlukan
mendinginkan udara tersebut.
penelitian mengenai efisiensi system
termoakustik resonator terbuka atau
T: Laifa R., UNY
Seberapa
suara
tertutup.
efisiensikah
sebagai
penggunaan
sumber
energy
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 58
Membentuk Guru Fisika Efektif Powerfull Sebagai Peningkatan Kualitas
Mutu Guru Fisika Dan Pembelajaran Fisika Di Indonesia
Rizki Agung1), Zaini Muhtar Zaman2)
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan
Kampus III, Jl. Prof.Dr. Soepomo, SH., Warungboto, Yogyakarta 55164
1)
E-mail : [email protected], 2)E-mail: [email protected]
Abstrak
Permasalahan kualitas mutu guru fisika di Indonesia yang masih rendah sehingga menyebabkan
masih minimnya kemampuan siswa dalam menguasai pelajaran fisika dan suasana pembelajaran
yang belum efektif. Dari masalah ini dibutuhkan suatu kajian untuk meningkatkan kualitas mutu
guru fisika dan membentuk pembelajaran fisika yang efektif sehingga siswa akan mudah memahami
materi pelajaran fisika serta menciptakan generasi bangsa yang bermutu. Maka dari itu perlu
adanya pembentukan guru fisika efektif powerfull yaitu guru yang mengetahui dan menerapkan
konsep prakondisi pembelajaran, dimensi pembelajaran serta sasaran (goal) dalam proses
pembelajaran fisika.
Kata Kunci : kualitas mutu, guru fisika, pembelajaran fisika, efektif powerfull.
Peranan guru sangat menentukan
1. Pendahuluan
Pendidikan merupakan usaha sadar
dalam
dan
pendidikan
terencana
untuk
mewujudkan
usaha
peningkatan
formal.
Untuk
mutu
itu
guru
suasana belajar dan proses pembelajaran
sebagai agen pembelajaran dituntut untuk
yang baik atau berkualitas agar peserta
mampu
didik
pembelajaran
secara
aktif
mengembangkan
menyelenggarakan
dengan
proses
sebaik-baiknya,
potensi dirinya untuk memiliki kekuatan
dalam
spiritual keagamaan, pengendalian diri,
pendidikan. Guru mempunyai fungsi dan
kepribadian, kecerdasan, akhlak mulia,
peran
serta
diperlukan
pembangunan bidang pendidikan, dan
dirinya dan masyarakat. Pendidikan juga
oleh karena itu perlu dikembangkan
sabagai penentu bagi kualitas kehidupan
sebagai
bangsa. Oleh sebab itu, mutu pendidikan
Undang-Undang No. 14 tahun 2005
haruslah
tentang
keterampilan
yang
ditingkatkan
agar
dapat
kerangka
yang
sangat
profesi
Guru
pembangunan
strategis
yang
dan
dalam
bermartabat.
Dosen
Pasal
4
mencetak generasi bangsa yang memiliki
menegaskan bahwa guru sebagai agen
sumber daya yang bermutu dan mampu
pembelajaran
bersaing di dunia global.
meningkatkan mutu pendidikan nasional.
berfungsi
untuk
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 33
Mengenai masalah guru fisika dan
dalam penentuan mutu pendidikan, sebab
pembelajaran fisika di Indonesia memang
dengan mutu guru yang berkualitas maka
masih rendah. Hal tersebut dapat dilihat
mutu
di lapangan yaitu fisika masih merupakan
berkualitas dan akan tercipta generasi
salah satu mata pelajaran yang menjadi
bangsa yang memiliki sumber daya yang
momok bagi para siswa, guru hanya
bermutu.
menjelaskan
sekilas
tanpa
pendidikannya
juga
akan
memberi
Telah banyak upaya yang dilakukan
keterangan rinci bagi siswa dan bahkan
dalam peningkatan kualitas mutu guru
ada guru yang tidak menguasai materi
fisika
pelajaran fisika itu sendiri. Fenomena
sertifikasi, namun solusi ini tidaklah
yang mestinya harus direformasi dalam
cukup karena hanya dipandang dari
upaya meningkatkan kualitas pendidikan
eksternalnya
khususnya dalam bidang fisika serta
dilakukan suatu peningkatan kualitas
peningkatan mutu guru fisika.
mutu guru fisika khusunya yang berasal
Kualitas seorang guru fisika mutlak
harus
dimiliki,
saja.
pribadi
satunya
Untuk
itu
(internal)
perlu
dengan
proses
dilakukan melalui pembentukan guru
pembelajaran fisika. Namun saat ini,
fisika efektif powerful, yaitu guru fisika
kualitas
yang
seorang
guru
dari
fisika
masih
bisa
kualitas
melalui
meningkatkan
hasil
akan
diri
salah
sangat
menentukan
sebab
dari
yang
guru
menguasai
fisika
prakondisi
rendah. hal tersebut terlihat dengan anak
pemelajaran, dimensi pemelajaran serta
didik
dalam
sasaran (goal) dalam proses pembelajaran
pembelajaran fisika, merasa sulit dalam
fisika. Oleh sebab itu, pembinaan dan
belajar, banyak guru dilapangan yang
peningkatan
hanya mengajar tanpa memperhatikan
hendaknya
akan dikemanakan ilmu tersebut oleh
pembentukan guru fisika efektif, yaitu
peserta didik. Masalah tersebut harus
guru fisika yang mau dan mampu
diselesaikan
mendayagunakan
yang
merasa
dengan
jenuh
memfokuskan
permasalahan pada mutu guru fisika.
Peningkatan mutu pendidikan dapat
kualitas
guru
fisika
diorientasikan
segenap
pada
potensi
internal maupun eksternal secara optimal
untuk mencapai tujuan pendidikan.
dilakukan dari permasalahan guru fisika
yang berkaitan dengan kualitas mutu
guru. Hal tersebut sangat berpengaruh
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 34
Dalam
2. Kajian Pustaka
Kamus
Umum
Bahasa
Indonesia guru diartikan sebagai orang
Guru Efektif
Dalam dunia pendidikan, istilah
yang
pekerjaannya
mengajar
dan
guru bukanlah hal yang asing. Menurut
dimaknai sebagai tugas profesi. Jadi tidak
pandangan lama, guru adalah sosok
semua orang bisa menjadi seorang guru
manusia yang patut digugu dan ditiru.
dan harus memenuhi syarat profesi
Digugu artinya segala ucapannya dapat
sebagai
seorang
guru.
Dalam
[2]
dipercai, sedangkan ditiru artinya segala
pandangan , guru merupakan profesi,
tingkah lakunya harus dapat menjadi
jabatan, dan pekerjaan yang memerlukan
contoh atau tauladan bagi masyarakat.
keahlian
Adanya suatu pandangan tersebut, dapat
sembarang orang untuk melakukannya.
disimpulkan bahwa disebut guru jika
khusus.
Namun
Jadi
tidak
bisa
yang diperlukan dalam
dalam ucapannya dapat dipercayai dan
mencapai
tingkah lakunya dapat menjadi tauladan
satunya adalah dari guru atau tenaga
bagi
kependidikan yang sifatnya adalah guru
masyarakat
walau
siapapun
orangnya.
Dalam
tujuan
pendidikan
salah
efektif. Sebab tidak berhasilnya proses
guru
pembelajaran, kualitas mutu guru yang
memegang peranan penting dan strategis.
kurang, dan tidak tercapainya tujuan
Sebagai pengajar, pendidik, dan pelatih
pendidikan dikarenakan guru tersebut
para
tidak efektif.
siswa,
dunia
guru
pendidikan,
merupakan
agen
perubahan sosial (agent of social change)
Seorang
guru
dapat
dikatakan
yang mengubah pola pikir, sikap, dan
efektif apabila ia memiliki sikap penuh
perilaku umat manusia menuju kehidupan
perhatian
yang lebih baik, lebih bermartabat, dan
penjelasannya mudah dipahami, serta
lebih mandiri. Guru adalah pendidik,
mampu mengelola kelas dengan baik[3].
profesionalisme dengan tugas utama
Guru efektif adalah guru yang dapat
mendidik,
membimbing,
meningkatkan
kearah
mengajar,
dan
seluruh
kemampuan
melatih,
menilai,
dan
mengevaluasi
peserta
didik
pada
dini
jalur
Dengan demikian dapat penulis
pendidikan formal, pendidikan dasar dan
simpulkan bahwa guru efektif adalah
pendidikan menengah [1].
sosok guru yang mampu dan bisa
anak
usia
lebih
menyerah,
mengarahkan,
pendidikan
yang
pantang
positif
melalui
pengajarannya [4].
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 35
mendayagunakan (empowering) segala
semakin perlu mengingat bahwa dunia
potensi yang ada dalam dirinya dan di
pendidikan perlu mengalami perubahan
luar dirinya untuk mencapai tujuan
yang sama cepatnya dengan dunia ilmu
pembelajaran.
pengetahuan dan dunia bisnis. Kualitas
Kualitas Mutu Guru Fisika
mutu
guru
akan
menentukan
hasil
Dalam proses pembelajaran fisika
generasi bangsa yang tercipta, hasil dari
diperlukan suatu kualitas mutu guru yang
proses pembelajaran serta citra sebuah
kompeten, hal tersebut diperlukan untuk
bangsa. Untuk tercapainya tujuan sebuah
menciptakan pembelajaran fisika yang
pendidikan khususnya fisika dalam hal
efektif, menyenangkan dan meningkatkan
ini semua komponen-komponen saling
pemahaman siswa terhadap materi fisika.
terkait satu sama lain. Guru misalnya,
Melihat
yang
dalam proses belajar mengajar maka guru
semakin modern, semakin canggih baik
harus mempunyai keahlian karena tidak
hubungannya dengan pendidikan maupun
menutup
non peendidikan. Perubahan ini menuntut
mendapatkan
guru untuk mampu menyesuaikan diri
mengefektifkan proses belajar mengajar.
situasi
perkembangan
kemungkinan
banyak
ia
akan
kendala
untuk
Menurut[5], bahwa dalam Undang-
dalam peningkatan kualitas mutunya.
Kualitas mutu guru fisika yang
Undang Nomor 14 Tahun 2005 tercantum
kompoten dan diakui baik di Indonesia
dalam Bab IV pasal 10, bahwa kriteria
masih terbilang rendah. Dalam proses
guru bermutu harus memiliki empat
pembelajaran fisika guru masih terpatok
kompetensi yang meliputi kompetensi
dengan satu metode mengajar, banyak
pedagogik, kompetensi
laboratorium yang kosong dan tidak
kompetensi professional dan kompetensi
dimanfaatkan
proses
sosial. Guru fisika yang bermutu, efektif
pembelajaran fisika dengan siswanya.
dan kompeten harus memiliki keempat
Dampak dari kurangnya mutu guru fisika
kompetensi
menyebabkan tidak tercapainya tujuan
meningkatkan kualitas mutu guru fisika
pembelajaran
dan
dan pencapaian hasil pembelajaran fisika
sulitnya siswa dalam memahami materi
yang telah dirumuskan dalam pembuatan
pelajaran fisika.
silabus.
sebagai
yang
diinginkan
tersebut
kepribadian,
dalam
upaya
Memiliki dan mendapatkan guruguru berkualitas prima itu semakin lama
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 36
Pembelajaran Fisika
3.
Pembahasan
Pembelajaran fisika adalah suatu
Kualitas guru fisika merupakan
proses belajar mengajar fisika yang
bagian yang tidak dapat dipisahkan
komplek. Seorang guru fisika harus
dengan hasil pembelajaran fisika. Oleh
mampu
belajar
sebab itu, seorang guru fisika harus
mengajar fisika yang nyaman dan mudah
mutlak memiliki kualitas mutu yang
dipahami oleh murid. Mengenai masalah
kompeten. Dalam meningkatkan kualitas
proses belajar mengajar fisika di sekolah
guru agar hasil pembelajaran fisika
perlu untuk selalu ditingkatkan agar
maksimal, dapat dibentuk guru fisika
kualitas pembelajaran selalu terjaga dan
efektif powerfull. Guru fisika efektif
hasil
dapat
powerfull merupakan sosok guru masa
memenuhi tujuan pembelajaran yang
depan yang perlu dibentuk dan dibangun
ditetapkan. Keberhasilan pembelajaran
dalam jiwa seorang guru. Konsep guru
fisika tergantung dengan mutu guru fisika
fisika efektif powerfull perlu dibutuhkan
tersebut, seorang guru yang memiliki
dalam upaya peningkatan kualitas mutu
kualitas mutu yang kompeten akan
guru
mampu menggunakan berbagai metode
pembelajaran fisika di Indonesia saat ini
dan strategi dalam mencapai tujuan
maupun untuk masa depan.
menciptakan
yang
proses
diharapkan
serta
pembelajaran yang diharapkan.
fisika
serta
peningkatan
Konsep guru fisika efektif powerfull
Dalam proses pembelajaran fisika,
juga harus mempunyai empat kompetensi
guru tidak akan hanya menggunakan satu
yang wajib dimiliki oleh setiap guru. Hal
strategi dalam belajar mengajar fisika,
tersebut juga menjadi penilaian bagi guru
sehingga
dalam
perlunya
pengelolaan
dan
kualitas
mutu
pengembangan kemampuannya dalam
Keempat
menerapkan pembelajaran fisika yang
kompetensi
efektif. Dengan demikian siswa dapat
kepribadian, kompetensi professional dan
dengan
kompetensi sosial.
mudah
memahami
materi
pelajaran fisika dan dan tidak bosan
dengan mata pelajaran fisika.
kompetensi
kependidikan.
tersebut
pedagogik,
ialah
kompetensi
Untuk membentuk seorang guru
fisika efektif powerfull, perlu adanya
konsep
yang
harus
diketahui
dan
diterapkan dalam proses pembelajaran
fisika. Ada tiga konsep yang harus
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 37
diketahui
yaitu
pembelajaran,
konsep
dimensi
prakondisi
yang tidak efektif. Salah satu
pembelajaran
penyebab ketidakefektifan proses
[6]
serta sasaran (goal) .
1.
pembelajaran ini adalah karena
gurunya tidak efektif. Sehingga
Prakondisi Pembelajaran
Upaya membentuk seorang guru
untuk menjadi guru fisika efektif
fisika efektif powerfull perlu mengetahui
powerfull, dituntut selalu mawas
konsep-konsep yang ada dalam bagian
diri dan terus melakukan perbaikan-
prakondisi pembelajaran yaitu,
perbaikan
a.
kompetensi.
Memahami konsep diri guru efektif
Seorang guru bisa memahami
apa itu guru efektif dan bagaimana
b.
serta
peningkatan
Mengetahui dan menentukan visi
serta misi pembelajaran fisika
menjadi seorang guru yang efektif.
Menjadi guru efektif fisika
Guru efektif adalah sosok guru
powerfull, hendaknya mengetahui
yang
dan dapat menentukan visi misi
mampu
mendayagunakan
(empowering) segala potensi yang
pembelajaran
ada dalam dirinya dan di luar
mengetahui visi misinya maka guru
dirinya
tujuan
dapat mengelola cara dalam proses
pembelajaran. Guru efektif akan
pembelajaran fisika untuk mencapai
menyajikan
visi misi pembelajaran fisika. Tanpa
untuk
mencapai
pembelajaran
yang
fisika,
efektif serta menjadikan suasana
mengetahui
kelas yang efektif. Menyangkut
pembelajaran fisika,
pelajaran fisika yang rumit dan
mengalami kesulitan dalam proses
banyak tidak disukai oleh siswa,
pembelajaran fisika sehingga tidak
maka perlu adanya guru fisika yang
akan
efektif dalam mengelola pelajaran
diinginkan.
tersebut menjadi pelajaran yang
visi
dengan
mencapai
Seorang
dan
misi
guru akan
sasaran
guru
yang
fisika
yang
mudah dipahami oleh siswa serta
efektif akan dapat menentukan visi
pengelolaan
dan
pembelajaran
fisika
yang efektif.
Proses
misi
sehingga
pembelajaran
fisika
pembelajaran
guru tersebut
menyajikan
pembelajaran
fisika,
mampu
fisika
yang tidak mencapai sasaran, dapat
yang bermutu bagi muridnya dan
dikatakan
sasaran
sebagai
pembelajaran
yang
diinginkan
akan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 38
tercapai melalui pembentukan visi
2.
misi pembelajaran fisika.
Dimensi Pembelajaran
c.
Menyangkut dimensi pembelajaran
Memahami tugas pokok dan fungsi
dalam fisika, beberapa hal yang harus
guru
diperhatikan oleh seorang guru upaya
Sebagai seorang profesional,
membentukan sebagai guru fisika efektif
guru fisika memiliki lima tugas
powerfull. (1) hendaknya guru fisika
pokok
merencanakan
mempunyai prinsip dalam mengajarakan
pembelajaran fisika, melaksanakan
materi fisika kepada siswa dengan prinsip
pembelajaran fisika, mengevaluasi
long life learning, learning by doing, dan
hasil
edutainment, (2) seorang guru fisika bisa
yaitu
pembelajaran
fisika,
menindaklanjuti hasil pembelajaran
menegakkan
fisika serta melakukan bimbingan
reinforcement, reward, dan punishment
dan konseling terhadap siswa yang
(hukuman)
memiliki kemampuan fisika yang
pembelajaran fisika, (3) seorang guru
masih rendah. Untuk mencapai
fisika harus meninggalkan kebiasaan
pembelajaran fisika yang efektif,
buruk
seorang guru fisika mutlak dimiliki
mengajar (KBM), misalnya tidak disiplin
dan melakukan kelima tugas guru
waktu, terlambat masuk kekelas serta
tersebut.
tidak memperhatikan materi fisika yang
Selain
tugas,
yang
guru
memberikan
mendidik
dalam
dalam
kegiatan
belajar
juga
penting dan yang tidak penting, (4) guru
mengetahui fungsinya sebagai guru
fisika harus berperan ganda yaitu sebagai
fisika yaitu sebagai pendidik dan
trainer bagis siswa serta sekaligus sebagai
didaktikus. Sebagai pendidik maka
konselor, (5) seorang guru fisika mampu
seorang
memetakan
guru
perlu
peraturan,
fisika
membimbing,
siswanya
fisika.
dalam
bisa
mengatifkan
pembelajaran
Sedangkan
sebagai
persoalan
dan
kendala
pembelajaran serta memberikan solusi.
3.
Sasaran (Goal)
Konsep
ketiga
dalam
upaya
didaktikus maka seorang guru fisika
membentuk guru fisika efektif powerfull
mampu
adalah
menyajikan
materi
seorang
guru
fisika
bisa
pembelajaran fisika yang mudah
mengarahkan pembelajaran fisika untuk
dipahami serta dapat memberikan
mencapai
penjelasan yang baik kepada siswa.
dimana menjadikan siswa sebagai subjek
sasaran
yang
ditentukan,
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 39
belajar aktif yang memiliki kecerdasan
dalam pelajaran fisika serta terciptanya
KAPSS (Kognitif, Afektif, Psikomotorik,
generasi fisikawan yang bermutu dan siap
Spiritual, dan Sosial).
bersaing
Dengan
adanya
sebuah konsep
dengan
bangsa
lain
serta
perkembangan global.
sasaran, maka proses pembelajaran akan
terarah serta tertuju pada sasaran tersebut
sehingga seorang guru fisika dituntut
untuk
mampu
menyajikan
serta
memberikan pembelajaran fisika yang
dapat
mencapai
sasaran
tersebut.
Pembelajaran fisika akan menjadi efektif
bila guru mengetahui dan menerapkan
sasaran dari proses pembelajaran fisika.
4.
pembentukan
dalam upaya meningkatkan kualitas mutu
guru fisika dan pembelajaran fisika di
Indonesia. Dengan terbentuknya guru
yang efektif powerfull dari mengetahui
menerapkan
konsep
prakondisi
pembelajaran,
dimensi
serta
(goal)
dalam
proses
fisika,
maka
akan
sasaran
pembelajaran
pembelajaran
menciptakan pembelajaran fisika yang
efektif, menjadikan siswa untuk bisa
memahami materi fisika dengan baik,
guru akan memiliki kualitas mutu yang
kompeten
pada
tentunya akan berdampak
peningkatan
pendidikan
di
[2]Moh. Uzer Usman. 1992. Menjadi
Guru Profesional. Bandung : Remaja
Rosdakarya, 4.
guru
fisika efektif powerfull sangat berarti
dan
[1]Anonim.
2006.
UU
Republik
Indonesia Nomor 14 Tahun 2005
Tentang Guru dan Dosen & Peraturan
Mendiknas Nomor 11 Than 2005.
Bandung : Citra Umbara.
[3]Marland, Michael.
1990.
Seni
Mengelola Kelas. Semarang : Dahara
Prize, 13-14.
Kesimpulan
Pentingnya
Daftar Pustaka
kualitas
Indonesia,
[4]Pudji Jogyanti, Clara R. 1998. Konsep
Diri dalam Pendidikan. Jakarta :
Arcan, 62.
[5]Susilo, M.J. 2010. Menjadi Guru
Profesional Siapa Takut. Yogyakarta :
Lentera Pustaka, 40-41.
[6]Sukadi. 2009. Guru Powerful Guru
Masa Depan. Bandung : Kolbu, x.
Tanya Jawab
T: Karina Yuliandari, UAD
a. Apa metode pembelajaran dalam
mengajar peserta didika?
b. Apakah guru mendidik siswa tidak
efektif
karena
mengejar
kurikulum?
mutu
khususnya
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 40
c. Bagaimana
jika
ada
kasus
juga harus mampu memahami
mahasiswa FKIP yang tidak mau
prakondisi pembelajaran, dimensi
menjadi guru?
pembelajaran, dan goal, sasaran
pembelajaran, sehingga mencetak
J: Zaini Muhtar, UAD
a. Metode
mengajar
yang
bias
suatu
sikembangkan bias dengan metode
demonstrasi,
generasi
fisikawan
Indonesia.
misalnya
c. Mahasiswa yang sudah terlanjur
mendemonstrasikan alat percobaan
masuk di Pendidikan Fisika harus
yang sederhana, sebagai contoh
ditekuni, siapa tahu hal tersebut
membawa alat percobaan slinki
merupakan lantaran bagi kita untuk
untuk
dan
mencerdaskan kehidupan bangsa,
dikembangkan dengnan metode
karena profesi guru itu pilihan dari
berbasis IT seperti Macromedia
mahasiswa
tersebut
untuk
Flash, Phet, Tracker dan lain-lain.
menyadari
bahwa
kita
selain
disekolahkan disini adalah amanah
materi
gelombang
demostrasi
denngan
metode
sederhana
yakni
berbasis
bias
juga
eksperimen
dari orang tua.
pembelajaran
laboratorium,
karena
T: Ari, UAD
masih banyak sekolah yang yang
a. Bagaimana cara yang tepat untuk
laboratoriumnya belum maksimal.
mensiasati
berbagai
perubahan
b. Untuk menumbuhkan guru efektif
system pendidikan agar kita bias
powerfull dimulai sejak dini, sejak
menjadi guru fisika yang efektif
kita mempunyai cita-cita menjadi
dan powerfull?
seorang
guru,
sehingga
jika
b.
Kedisiplinan
berkaitan
dengan
dimulai sejak dini akan menambah
kesejahteraan guru, misalnya yang
motivasi kita untuk menjadi guru
bukan PNS masih kekurangan
efektif powerfull yaitu seorang
pendapatan dan guru itu mencari
guru
4
tambahan lain sehingga tugasnya
kompetensi
sebagai guru menjadi terbengkelai.
pedagogik,kompetensi kepribadian
Bagaimana cara yang tepat untuk
,kompetensi
mendisiplinkan guru tersebut?
yang
kompetensi
mempunyai
yaitu
professional,
dan,
kompetensi social. Seorang guru
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 41
b. Rata-rata guru di Indonesia terkena
J: Zaini Muhtar, UAD
penyakit guru yang mematikan
a. Tuntutan yang harus dipenuhi
seorang guru bahwa guru fisika
harus
memliki:
akademik
dan
kualifikasi
memiliki
4
kompetensi guru ditambah 1 lagi
yaitu
kompetensi
ilmu
pengetahuan dan teknologi (iptek).
Oleh
sebab
menyesyaikan
itu
guru
zaman,
harus
di
era
globalisasi ini guru harus dituntut
untuk aktif mengembangkan SDM
lewat pembentukan guru fisika
yang efektif powerfull, sehingga
bias
membentuk
mempunyai
output
SDM
yang
yaitu kudis (kurang disiplin) dan
kurap (kurang persiapan). Untuk
mengantisipasi hal tersebut maka
guru harus paham tentang tugas
dan kewajibannya sebagai guru
yakni
sebagai
pendidik
dan
pengajar. Hal tersebut kembali
kepada diri kita sendiri sebagai
guru
yang
professional
untuk
selalu disiplin, jujur, dan menjadi
contoh teladan yang baik, karena
guru sebagai cermin jika gurunya
disiplin maka muridnya pun ikut
disiplin juga.
yang
berkualitas.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 42
OPTIMALISASI POSISI STACK BERPORI LINGKARAN
PADA SISTEM TERMOAKUSTIK RESONATOR TERBUKA
Eko Nursulistiyo
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164
e-mail : [email protected]
Agung B.S.U, Ikhsan Setiawan
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
Telah dilakukan penelitian mengenai posisi stack berpori lingkaran pada
resonator terbuka. Resonator terbuka didapatkan melalui percobaan variasi panjang
kepala resonator agar resonator bersifat seperti resonator terbuka. Didapatkan
panjang kepala resonator minimum agar resonator bersifat bersifat seperti resonator
terbuka adalah 35 cm. Stack berpori lingkaran berbahan plastik berdiameter 3,61
0,05 mm (sedotan air mineral kemasan gelas) digunakan untuk mengetahui posisi
optimum stack pada resonator terbuka.
Resonator terbuka dengan panjang resonator 70 cm dan panjang kepala
resonator 35 cm mempunyai posisi optimum pada jarak stack 25 cm dan 45 cm dari
sumber bunyi. Posisi stack 45 cm menghasilkan beda suhu 17,4 C pada frekuensi
240 Hz. Sedangkan posisi stack 25 cm menghasilkan beda suhu 12,8 C pada
frekuensi 239 Hz. Ternyata pada resonator terbuka juga terjadi proses termoakustik
seperti pada resonator tertutup. Perbedaanya terletak pada frekuensi resonansi dan
posisi stack optimumnya. Arah transfer kalor selalu menuju ke tekanan yang lebih
tinggi.
Kata kunci : stack berpori lingkaran, resonator terbuka, posisi stack, perbedaan
suhu.
merupakan konversi aliran energi dan
I. Pendahuluan
Bunyi sebenarnya adalah osilasialiran panas (Biwa, 2004)1.
osilasi tekanan, gerak, dan suhu. Dalam
Pada prinsipnya banyak sekali
penjalarannya
bunyi
memerlukan
potensi aplikasi yang dapat dihasilkan
medium yaitu benda padat, benda cair,
dari fenomena termoakustik. Piranti
maupun gas. Pada medium gas, bunyi
termoakustik dapat digunakan sebagai
berupa osilasi tekanan gas dan gerak
pendingin keping elektronik. Piranti
molekul/atom gas tersebut. Osilasi
termoakustik dapat juga digunakan
tekanan ini apabila terjadi pada kanalsebagai
pengganti
pendingin
kanal kecil akan menyebabkan kalor
konvensional yang menggunakan freon
mengalir ke dan dari dinding-dinding
atau
CFC.
Adapun
keunggulan
kanal. Gabungan dari semua osilasi ini
teknologi termoakustik ini antar lain :
menghasilkan fenomena yang disebut
 Medium kerja ramah lingkungan
sebagai efek termoakustik.
yaitu udara atau gas mulia.
Termoakustika
sebenarnya
 Bahan yang digunakan sederhana
adalah suatu tema atau bidang yang
dan mudah ditemukan dalam jumlah
berkaitan dengan fenomena fisis dimana
besar.
perbedaan suhu dapat menyebabkan
 Memiliki reabilitas tinggi.
bunyi (gelombang akustik), atau
 Kontrol gerakan dan kebisingan
sebaliknya bunyi dapat menghasilkan
mudah dilakukan.
perubahan
suhu.
Termoakustik
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 43
Sampai saat ini penelitian
tentang piranti termoakustik masih
dilakukan. Pada penelitian ini resonator
yang digunakan adalah pipa organa
terbuka, dengan sejumlah volume udara
pada salah satu ujungnya. Stack yang
digunakan
dalam
penelitian
ini
memiliki pori berbentuk lingkaran dan
berbahan
dari
plastic.
Bentuk
gelombang dalam resonator terbuka dan
resonator tertutup berbeda, sehingga
dapat diduga bahwa terdapat juga
perbedaan pada posisi optimum stack
dan beda suhu maksimumnya.
Penelitian ini memiliki batasan
penyelidikan mengenai posisi optimum
stack yang menghasilkan beda suhu
maksimum pada resonator terbuka
dengan diameter 4,6 cm dan panjang
resonator 70 cm yang dihubungkan
dengan sebuah kepala resonator pada
ujungnya (diameter 8,6 cm). Stack yang
digunakan termasuk kategori stack pori
sejajar yang berbahan dari plastik
dengan diameter (3,61
0,05) mm.
Stack ini diperoleh dari sedotan air
mineral kemasan gelas.
Sebelumnya,
dilakukan
percobaan variasi panjang kepala
resonator untuk mengetahui panjang
minimum kepala resonator agar
resonator bersifat seperti resonator
terbuka. Panjang minimum kepala
resonator yang membuat resonator
bersifat seperti resonator terbuka ini
kemudian dipakai untuk mengetahui
posisi
optimum
stack
yang
menghasilkan beda suhu maksimum.
Akan diamati pula arah transfer kalor
pada proses termoakustik resonator
terbuka.
1. Menentukan panjang minimum
kepala resonator agar resonator bersifat
seperti resonator terbuka.
2. Mengamati arah transfer kalor pada
proses termoakustik resonator terbuka.
3. Menentukan posisi optimum stack
pada
resonator
terbuka
yang
menghasilkan
beda
suhu
yang
maksimum.
Manfaat dari penelitian ini antara
lain:
1. Menambah
pengetahuan
dan
wawasan mengenai fenomena yang
terjadi pada piranti termoakustik.
2. Memperoleh
informasi
tentang
proses termoakustik pada pompa kalor
termoakustik
yang
menggunakan
resonator terbuka.
3. Memberikan informasi tentang posisi
optimum stack dalam resonator terbuka
pada piranti termoakustik.
4. Memperkenalkan
dan
mengembangkan teknologi sederhana
berbasis termoakustik yang berguna
bagi masyarakat luas.
2. Dasar Teori
Teknologi
termoakustik
merupakan teknologi baru yang dirintis
oleh para peneliti di Los Alamos
National Laboratory for United state
Departement of Energy. Swift (1988)9
melakukan penelitian tentang fenomena
termoakustik dan diperoleh bentuk
resonator termudah yang dapat dibuat
piranti termoakustik adalah berbentuk
silinder. Dan kemudian banyak
penelitian yang dilakukan baik oleh
Swift sendiri maupun oleh peneliti
lainya.
Tijani10
(2001)
telah
mendemonstrasikan
proses
termoakustik dengan menggunakan
stack berbahan sedotan minuman
dengan diameter 2 mm. Demonstrasi ini
menghasilkan perbedaan suhu sekitar
30 0C.
Elyanita3 (2006) melakukan
penelitian mengenai optimalisasi posisi
stack berbahan kardus di dalam
resonator tertutup Diperoleh posisi
stack terbaik yaitu pada jarak 11 cm
atau berada pada jarak sekitar / 20
dari ujung resonator tertutup.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 44
Optimalisasi diameter resonator
terhadap kinerja piranti termakustik
dilakukan oleh Sampurna (2006)8. Hasil
penelitianya adalah bahwa diameter
tabung
resonator
optimum
menggunakan
stack
bahan film
fotografi maupun kardus adalah
berdiameter 4,6 cm (1,5 inc).
Penelitian
mengenai
optimalisasi panjang stack dilakukan
oleh Wagiyanti (2007)12. Penelitian
tersebut menggunakan stack berbahan
kertas manila dan stack kardus,
tegangan input 15 volt, dan panjang
resonator 70 cm. Panjang stack
optimum yang menghasilkan perbedaan
suhu maksimum yang diperoleh pada
penelitian tersebut adalah 10 cm. Stack
berbahan
kardus
menghasilkan
perbedaan suhu antara tandon panas dan
tandon dingin sebesar 20,8 0C.
Sedangkan untuk stack berbahan kertas
manila menghasilkan perbedaan suhu
antara tandon panas dan tandon dingin
sebesar 23 0C.
a. Tinjauan Bunyi
Gelombang
pada
dasarnya
adalah getaran (gangguan) yang
menjalar. Gelombang bunyi adalah
gelombang
mekanis
longitudinal.
Disebut demikian karena gelombang
bunyi memiliki arah getar yang sejajar
dengan arah rambatnya. Gelombang
bunyi pada pipa yang salah satu
ujungnya terbuka dan ujung yang lain
tertutup
apabila
dilihat
sebagai
gelombang tekanan maka pada ujung
yang terbuka tersebut akan terbentuk
simpul dan pada ujung yang tertutup
akan terbentuk perut. Hal ini terjadi
karena udara pada ujung yang terbuka
bebas bergerak sehingga tekanannya
minimum, dan sebaliknya pada ujung
tertutup udara tidak bebas bergerak
sehingga tekanannya maksimal.
Pada pipa yang ujung-ujungnya
terbuka akan terjadi simpul tekanan
pada kedua ujungnya. Hubungan antara
panjang pipa (L) dengan panjang
gelombang bunyi tegak ( n ) adalah
2L
dengan n = 1, 2, 3,...
(1)
n
n
Sedangkan frekuensi gelombang
tegaknya adalah
v
nv
dengan n = 1, 2, 3,.. (2)
f
2L
n
dengan frekuensi dasar f1 untuk n = 1
dan frekuensi semua harmonic f n nf1 .
Sehingga frekuensi harmonik terjadi
pada semua nilai n bilangan bulat
positif.
Resonansi adalah peristiwa ikut
bergetarnya suatu benda karena getaran
benda lain. Adanya pengaruh dari
sederet denyut periodik yang sama atau
hampir sama pada suatu sistem akan
menyebabkan sistem tersebut berosilasi
juga dengan amplitudo yang relatif
besar (Halliday dan Resnick,1996)4.
Frekuensi resonansi pada pipa organa
terbuka terjadi pada frekuensi mengikuti
persamaan (2). Daerah sekitar frekuensi
resonansi akan menghasilkan beda suhu
yang
maksimum
pada
piranti
f= v/2L
f = v/4L
n=1
n=1
f = 3v/4L
f = v/L
n=3
n=2
(a)
(b)
Gambar 1. (a) Gelombang tekanan bunyi pada pipa organa terbuka pada n = 1 dan n = 2 (harmonik
pertama dan harmonik kedua). (b) Gelombang tekanan bunyi pada resonator tertutup pada n = 1 dan n
= 3 (harmonik pertama dan harmonik kedua).
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 45
termoakustik.
b. Tinjauan Termodinamika
Termodinamika adalah ilmu
tentang suhu, kalor, dan pertukaran
energi. Sedang suhu adalah ukuran
panas atau dinginya suatu benda
(Tipler,1998)11.
Hukum
ke
nol
termodinamika yaitu kesetimbangan
yang terjadi apabila temperatur di setiap
titik di dalam sistem mempunyai harga
yang
sama.
Hukum
ke
nol
termodinamika
pada
proses
termoakustik terjadi pada saat paket gas
menyerap kalor pada tandon dingin dan
melepas kalor pada tandon panas.
Penyerapan kalor terjadi karena suhu
paket gas lebih rendah dari suhu tandon
dingin sehingga paket gas menyerap
kalor dari lingkungan tandon dingin
menuju ke temperatur setimbangnya
dengan tandon dingin. Demikian juga
pada waktu berada di tandon panas,
suhu paket gas lebih tinggi dari suhu
tandon panas sehingga terjadi pelepasan
kalor menuju ke
temperatur
setimbangnya dengan tandon panas.
Dalam
termodinamika
dikenal
rumus
dU dQ dW
(3)
dimana U adalah energi internal, Q
adalah panas dan W adalah usaha.
Karena suatu sistem menjalani suatu
proses daur (proses siklis) maka energi
internal pada awal dan akhir proses
akan tetap sama.
Walaupun efisensi setiap mesin
panas berbeda, tidak ada satupun mesin
panas yang mempunyai efisiensi termal
100%. Tidak satupun mesin-mesin itu
menyerap panas dan mengubah
seluruhnya menjadi usaha. Mesin
pendingin termokustik memindahkan
kalor dari tandon dingin ke tandon
panas dengan sumber bunyi sebagai
usahanya.
c. Sistem Termoakustik
Telah
diketahui
bahwa
gelombang bunyi dapat menghasilkan
osilasi-osilasi tekanan dan gerak.
Adanya osilasi tekanan menyebabkan
terjadinya
osilasi
suhu.
Suatu
gelombang akustik (gelombang bunyi)
berkaitan dengan perubahan tekanan,
suhu, dan rapat medium yang
dilaluinya. Medium ini bergerak di
sekitar titik setimbangnya.
Apabila fluktuasi tekanan suhu
ataupun rapat medium ini melewati
kanal-kanal kecil maka kalor yang
berosilasi juga mengalir ke dan dari
dinding-diding kanal. Gabungan semua
osilasi ini menghasilkan fenomena yang
disebut efek termoakustik.
Piranti termoakustik terutama
terdiri dari sebuah sistem resonator
dengan stack di dalamnya dengan
didukung oleh sistem sumber bunyi.
Stack merupakan jantung dari sebuah
sistem termoakustik. Di dalam stack
terjadi proses transfer kalor dari tandon
panas ke tandon dingin. Bahan inilah
bagian terpenting dalam piranti
termoakustik.
Stack
terdiri
dari
sejumlah kanal-kanal yang arahnya
sejajar dengan sumbu tabung resonator.
Stack adalah suatu jenis penukar kalor.
TH
TH
Qin
Qout
Sistem
W
Sistem
Qout
W
Qin
TC
TC
(a)
(b)
Gambar. 2. (a) Diagram mesin kalor. (b)
Diagram mesin pendingin.
(McCarty, 2005)5
Gambar 2. (b) Memperlihatkan
operasi dasar sebuah pendingin atau
pompa panas, dimana suatu usaha dari
luar memindahkan panas Q dari tandon
(reservoir) suhu rendah TC ke tandon
suhu tinggi TH. Dalam hal ini usaha W
dilakukan oleh gelombang bunyi tegak
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 46
di dalam tabung resonator. Gelombang
bunyi longitudinal tegak menyebabkan
partikel-partikel gas berosilasi bolakbalik sejajar dengan dinding-dinding
stack.
Gambar 3. (a) Diagram P –V yang
memperlihatkan empat tahap dalam siklus
pendingin (refrigerator) termoakustik. (b)
Proses transfer kalor antara stack dan paket gas.
( Russell dan Weibull, 2002)7
Proses
pendinginan
pada
pendingin termoakustik terjadi pada
stack (Gambar 3). Akibat adanya osilasi
gelombang bunyi, paket gas dari arah
tandon dingin bergerak ke arah tandon
panas (1-2). Volume paket gas
berkurang (memampat) akibat tekanan
yang lebih tinggi di dekat tandon panas.
Jika suhu paket gas ini lebih panas dari
permukaan stack yang bersisihan
dengan tandon panas maka paket gas
tersebut akan mengeluarkan panas,
terjadilah perpindahan kalor dari paket
gas ke lapisan stack (2-3). Selanjutnya
paket gas tersebut melanjutkan siklus
osilasi dengan bergerak kembali ke arah
tandon dingin yang mempunyai tekanan
lebih rendah, dalam hal ini volumenya
mengembang (3-4). Apabila paket gas
ini mempunyai suhu lebih dingin dari
suhu permukaan stack yang bersisihan
dengan tandon dingin maka paket gas
tersebut akan menyerap kalor dari stack
(4-1). Siklus ini terjadi berulang-ulang
sehingga akumulasi dari pemindahan
kalor oleh kanal-kanal kecil yang
berjumlah banyak akan memindahkan
kalor dari tandon dingin ke tandon
panas.
3. Metode Penelitian
a. Alat yang Digunakan
Alat alat yang digunakan dalam
penelitian ini adalah :
1. Sistem sumber bunyi
Terdiri dari :
 Loudspeaker (dan kotaknya) dari
Woofer, ACR, Model : C 610 WH,
Max.
POWER
:
60
watts,
IMPEDANCE : 80 OHMS ( 1 buah).
 Audio Function Generator (AFG)
Model GFG-8016 G.
 Power Amplifier, Karaoke AV
System, MV_8000 (MEGAFOX).
 Multimeter SANWA (AC).
2. Sistem Deteksi Suhu
Terdiri dari dua buah termometer
batang yang berbahan cair alkohol.
3. Sistem Deteksi Bunyi
Terdiri dari :
 MIC Kondensor + Pre-Amp +
Kabel
 Komputer + sound card +
perangkat lunak Winscope 2.51.
b. Bahan Penelitian
Bahan yang diperlukan dalam
penelitian ini adalah :
1. Tabung Resonator, terbuat dari pipa
PVC
dengan panjang 70 cm
(Wagiyanti, 2006)12 dan berdiameter 4,6
cm
(Sampurna,
2006)8.
Kepala
resonator terbuat dari pipa PVC dengan
panjang 35 cm diameter 8,6 cm
(Gambar 4. c ).
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 47
(a)
(b)
(c)
Gambar 4. (a) Stack pori lingkaran berasal dari sedotan air mineral kemasan gelas. (b) Sistem sumber
bunyi. Dari gambar terlihat AFG, Amplifier dan multimeter yang berturut-turut digunakan sebagai
perangkat pengatur frekuensi, penguat gelombang bunyi dan pendeteksi tegangan input speaker. (c)
Sistem resonator terbuka (atas) dan resonator tertutup (bawah).
2. Stack, terbuat dari bahan plastic
berdiameter pori (3,61
0,05) mm
(sedotan air mineral kemasan gelas)
(Cahyono, 2007)2. Stack ditempatkan di
dalam kerangka pipa besi berdiameter
4,4 cm dengan panjang 10 cm yang
dilapisi solatip pipa. Panjang stack sama
dengan panjang pipa besi. Gambar 4 (a)
memperlihatkan stack yang digunakan
dalam penelitian ini.
3. Udara dengan tekanan udara bebas
sebagai medium kerja.
c. Prosedur Percobaan
1. Tahap Persiapan
a. Menyiapkan pipa PVC diameter 4,6
cm dengan panjang 70 cm serta pipa
PVC diameter 8,6 cm dengan panjang
35 cm.
b. Menyiapkan stack dari bahan bahan
yang telah disebutkan di atas.
c. Merangkai alat yang terdiri dari
sistem sumber bunyi, sistem deteksi
bunyi, sistem deteksi suhu, dan sistem
resonator.
2. Tahap Uji Operasi Alat
Tahapan ini berfungsi untuk
mengetahui apakah alat berfungsi
dengan baik atau tidak. Pada tahapan ini
alat telah dirangkai dan dihidupkan.
Alat berfungsi dengan baik ditandai
dengan berfungsinya semua alat yang
telah dirangkai.
d. Tahap Pengambilan Data
1. Menentukan Frekuensi Resonansi
Resonator Terbuka
Frekuensi resonansi diketahui
dengan menggunakan dua cara yaitu
dengan menggunakan perhitungan
v
secara matematis f
dan dengan
2L
menggunakan
perangkat
lunak
Winscope 2.51 melalui puncak-puncak
spektrumnya.
Perhitungan
secara
matematis menggunakan v (kecepatan
bunyi di udara) = 343 m/s dan L
(panjang resonator) yang tetap yaitu 70
cm. Tegangan input speaker yang
digunakan adalah 15 volt.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 48
Frekuensi diatur pada frekuensi
sekitar frekuensi resonansi resonator,
kemudian sinyal keluaran dari mikrofon
dilihat melalui winscope. Frekuensi
resonansi ditandai dengan terlihatnya
puncak-puncak harmonik 1, 2, 3, dan
seterusnya pada tampilan winscope..
2. Menyelidiki Pengaruh Panjang
Kepala Resonator ( l ) Terhadap
Bentuk Gelombang Tekanan Bunyi
pada Resonator Terbuka.
Panjang
kepala
resonator
divariasi dan untuk setiap variasi letak
mikrofon digeser dengan pergeseran 5
cm di dalam resonator terbuka dan
dicatat tinggi puncak spektrum pada
frekuensi sesuai dengan frekuensi pada
AFG. Variasi panjang kepala resonator
dilakukan mulai dari 5 cm hingga 35 cm
untuk setiap 5 cm.
Volume
3. Menyelidiki Pengaruh Posisi Stack
pada Resonator Terbuka Terhadap
Perbedaan Suhu Antara Tandon
Panas dan Tandon Dingin.
Stack yang telah disiapkan
diletakkan pada resonator terbuka.
Panjang kepala resonator dibuat tetap
pada panjang kepala resonator yang
menghasilkan
bentuk
gelombang
tekanan bunyi sesuai dengan resonator
terbuka kedua ujungya.
Variasi posisi stack dilakukan untuk
mengetahui posisi optimum yang
menghasilkan suhu maksimum. Variasi
ini dilakukan setiap 5 cm mulai dari 10
cm hingga 60 cm diukur dari speaker.
Frekuensi divariasi di sekitar frekuensi
resonansi untuk setiap posisi stack.
Tegangan input speaker yang digunakan
adalah 15 volt. Diagram sistem
termoakustik resonator terbuka dapat
dilihat pada Gambar 6.
l
Volume
Gambar 5. Skema peralatan deteksi gelombang
tekanan bunyi dalam resonator terbuka.
Dengan memplot grafik tinggi
puncak spektrum versus letak mikrofon,
maka diperoleh gambaran bentuk
gelombang tekanan bunyi dalam
resonator. Sehingga pada panjang
kepala resonator tertentu diperoleh
bentuk gelombang tekanan yang sesuai
dengan bentuk gelombang tekanan pada
resonator terbuka pada kedua ujungnya.
Tegangan input speaker menggunakan
tegangan 15 volt. Diagram peralatan
eksperimen ini dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 6. Diagram sistem termoakustik
resonator terbuka.
4.
Hasil dan Pembahasan
Panjang resonator terbuka pada
penelitian ini adalah 70 cm. diameter
resonator mengacu pada penelitian
Sampurna8 (2006) yaitu 4,6 cm. Dari
penelitian terdahulu diperoleh pula
panjang stack optimum adalah 10 cm
(Wagiyanti, 2007)12. Dengan merujuk
pada hasil penelitian tersebut maka
stack yang digunakan pada penelitian
ini adalah 10 cm. Pada penelitian ini
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 49
digunakan stack pori lingkaran yang
berdiameter pori (3,61
0,05) mm
(sedotan air mineral kemasan gelas)
mengacu pada penelitian Cahyono
(2007)2.
Stack yang digunakan pada
penelitian ini diletakkan pada pipa besi.
Besi merupakan konduktor panas yang
baik tapi pada percobaan ini tidak
terdapat aliran balik kalor karena luasan
pipa besi yang menyentuh tandon panas
yang kecil sehingga dapat diabaikan.
Pengambilan data pada percobaan
penentuan
diameter
pori
yang
menghasilkan beda suhu maksimum
dan optimalisasi posisi stack pada
resonator terbuka menggunakan waktu
operasi alat 10 menit. Dalam jangka
waktu 10 menit tersebut suhu tandon
panas maupun tandon dingin cenderung
sudah konstan.
a. Frekuensi Resonansi Resonator
Terbuka
Transfer kalor yang paling
optimal didapat pada saat frekuensi
sumber bunyi sama dengan frekuensi
resonansi resonator. Oleh karena itu
penentuan frekuensi resonansi menjadi
penting pada sistem termoakustik baik
pada resonator terbuka maupun tertutup.
Perhitungan frekuensi resonansi
resonator terbuka menggunakan rumus
nv
f
untuk n = 1. Dengan
2L
menggunakan koreksi ujung sebesar
8R 4 D
(Rafi’ie, 2004 )6 maka
3
3
persamaan
ini
menjadi
nv
fn
dimana R adalah jari4D
2 L
3
jari resonator. Dari perhitungan untuk
panjang resonator (L) 70 cm dan
diameter resonator (D) 4,6 cm didapat
nilai frekuensi resonansi sekitar 238,6
Hz atau dibulatkan menjadi 239 Hz.
Kemudian
dengan
menggunakan
Winscope 2.51 dapat dilihat bahwa
spectrum gelombang bunyi pada
frekuensi 240 Hz dapat memperlihatkan
dengan jelas harmonic pertama, kedua,
ketiga
dan
seterusnya
yang
menunjukkan bahwa frekuensi tersebut
merupakan frekuensi resonansi.
Dari kedua hasil pendekatan
frekuensi resonansi resonator terbuka
tersebut maka pengambilan data untuk
menentukan posisi optimum dalam
resonator dilakukan pada frekuensi
antara 238-242 Hz.
b.
Pengaruh
Panjang
Kepala
Resonator ( l ) Terhadap Bentuk
Gelombang Tekanan Bunyi.
Untuk mendapatkan resonator
terbuka maka dibuatlah sebuah volume
yang ditempatkan pada ujung resonator,
dalam hal ini disebut kepala resonator.
Percobaan
ini
dilakukan
untuk
mengetahui panjang minimum kepala
resonator agar resonator bersifat seperti
resonator terbuka.
Frekuensi bunyi pada percobaan
ini dipilih pada frekuensi 240 Hz karena
frekuensi ini berada di sekitar frekuensi
resonansi dari perhitungan dan pada
winscope terlihat jelas puncak-puncak
harmonik 1, 2, 3, dan seterusnya.
Frekuensi yang digunakan pada
percobaan ini (240 Hz) dianggap
mewakili frekuensi 238 Hz sampai
dengan 242 Hz untuk menentukan
bentuk gelombang tekanan bunyi pada
resonator terbuka.
Grafik tinggi puncak spektrum
pada Winscope versus jarak mikrofon
dalam resonator akan menggambarkan
gelombang tekanan bunyi dalam
resonator
terbuka.
Pada
saat
menggunakan kepala resonator dengan
panjang 35 cm diperoleh grafik
gelombang tekanan bunyi yang paling
mendekati gelombang tekanan bunyi
resonator terbuka (lihat Gambar 7).
Dalam grafik tersebut terlihat amplitudo
sinyal minimum di posisi 0 cm dan 70
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 50
cm dan amplitudo sinyal yang lebih
tinggi antara 10 cm hingga 55 cm.
Amplitudo minimum mengindikasikan
simpul
tekanan
dan
sebaliknya
amplitudo maksimum mengindikasikan
perut tekanan. Panjang kepala resonator
(35 cm) inilah yang mengubah
resonator menjadi resonator terbuka,
terlihat melalui bentuk gelombang
tekanan bunyinya.
posisi 35 cm. Beda suhu antara tandon
panas dan tadon dingin pada posisi
stack 45 cm mencapai 17,4 0C dengan
penurunan suhu 4,6 0C dan kenaikan
suhu 12,8 0C. Sedangkan posisi stack 25
cm menghasilkan beda suhu 12,8 0C
dengan penurunan suhun 3,4 0C dan
kenaikan suhunya 9,4 0C.
20
18
16
beda suhu (°C )
35
intensitas (.a.u)
30
25
20
14
12
10
8
6
4
15
2
0
10
0
10
20
30
40
50
60
70
posisi stack (cm )
5
0
0
20
40
60
80
jarak mikrofon (cm)
Gambar 7. Grafik gelombang tekanan bunyi
pada resonator terbuka dengan panjang kepala
tabung 35 cm
Transfer kalor pada proses
termoakustik selalu mengarah ke
tekanan yang lebih tinggi. Apabila
posisi stack berada disebelah kiri perut
tekanan maka transfer kalor akan
mengarah ke kanan dan tandon panas
akan berada pada sebelah kanan stack.
Sebaliknya apabila stack dipasang pada
sebelah kanan perut tekanan maka
transfer kalor akan mengarah ke kiri dan
tandon panas akan berada pada sebelah
kiri stack.
c. Pengaruh Posisi Stack pada Proses
Termoakustik Resonator Terbuka
Hasil eksperimen pengaruh
posisi stack dalam resonator terbuka
diperlihatkan oleh Gambar 8. Tampak
bahwa posisi optimum stack berpori
lingkaran yang menghasilkan suhu
maksimum pada resonator terbuka
berada pada posisi 45 dan 25 cm dari
speaker. Posisi-posisi ini berjarak 10 cm
dari perut tekanan yang berada pada
Gambar 8. Grafik beda suhu maksimum
untuk setiap posisi stack pada resonator
terbuka dengan panjang kepala
resonator 35 cm.
Beda suhu antara tandon panas
dan tandon dingin saat stack berada
pada posisi 45 cm lebih besar daripada
saat stack berada pada posisi 25 cm.
Volume tandon panas dimana kalor
dilepaskan untuk posisi 45 cm lebih
kecil daripada volume tandon panas
untuk posisi 25 cm. Dengan kalor yang
sama, untuk volume yang kecil dengan
kalor yang terdistribusi merata akan
menghasilkan suhu yang lebih tinggi
daripada kalor yang dilepaskan ke
volume yang lebih besar.
Gambar 9 menunjukan beda
suhu pada frekuensi 238-242 Hz yang
digunakan pada percobaaan ini untuk
posisi stack 45 cm dan 25 cm. Pada
posisi stack 45 cm beda suhu
maksimum berada pada frekuensi 240
Hz sedang pada posisi stack 25 cm beda
suhu maksimum berada pada frekuensi
239 Hz. Beda suhu maksimum terjadi
pada frekuensi di sekitar frekuensi
resonansi.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 51
13
50
suhu tandon panas
12
45
11.5
Suhu (°C )
beda suhu (°C )
12.5
11
10.5
10
237
238
239
240
241
242
243
suhu tandon dingin
40
35
30
25
frekuensi bunyi (Hz)
20
0
(a)
1 2
3
4
5 6
7
8
9 10 11
waktu (menit)
(a)
18
16
50
suhu tandon dingin
15
45
14
suhu (°C)
beda suhu (°C)
17
13
12
237
238
239
240
241
242
243
suhu tandon panas
40
35
30
25
frekuensi bunyi (Hz)
20
(b)
0
Gambar 9. Grafik beda suhu versus frekuensi
bunyi (a) posisi stack 25 cm
(b) posisi stack 45 cm
Laju kenaikan dan penurunan
suhu pada posisi stack 25 cm dan 45 cm
terlihat juga pada Gambar 10. Dari
gambar tersebut juga terlihat suhu yang
konstan terjadi pada menit-menit
tertentu. Suhu yang konstan dapat
terjadi pada tandon panas maupun
tandon dingin pada menit-menit setelah
suhu tandon panas dan tandon dingin
mencapai
suhu
maksimum
dan
minimum. Hal ini disebabkan karena
suhu paket gas yang termampatkan
suhunya hampir sama dengan suhu
tandon panas sehingga pelepasan kalor
ke tandon panas kecil atau tidak terjadi
sama sekali. Hal sama terjadi pada
tandon dingin dimana suhu paket gas
hampir sama dengan suhu tandon dingin
sehingga penyerapan kalor kecil atau
tidak menyerap kalor.
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
waktu (menit)
(b)
Gambar 10. Grafik laju kenaikan dan
penurunan suhu tandon panas dan tendon
dingin (a) posisi 25 cm. (b) posisi 45 cm.
Suhu tandon panas dan tandon
dingin yang konstan ini juga disebabkan
karena terjadi kesetimbangan antara
kalor yang diterima tandon panas dan
kalor yang dilepaskan ke lingkungan
oleh tandon panas. Pada tandon dingin
juga demikian, kalor yang ditransfer ke
tandon panas mengalami kesetimbangan
dengan kalor yang diterima oleh tandon
dingin dari lingkungan
4. Kesimpulan Dan Saran
a. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan
diperoleh kesimpulan bahwa
1. Panjang minimum kepala resonator
(diameter 8,6 cm) yang dapat mengubah
resonator (diameter 4,6 cm) bersifat
seperti resonator terbuka adalah 35 cm.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 52
2. Transfer
kalor
pada
sistem
termoakustik resonator terbuka selalu
mengarah ke tekanan yang lebih tinggi
(perut tekanan).
3. Pada penelitian optimalisasi posisi
stack pada resonator terbuka dengan
panjang resonator 70 cm, diameter
resonator 4,6 cm, diameter kepala
resonator 8,6 cm dan panjang kepala
resonator 35 cm diperoleh dua posisi
optimum yaitu
a) 25 cm dari sumber bunyi yang
memberikan beda suhu maksimum
12,8 0C. Pada posisi ini tandon panas
berada di daerah antara ujung kepala
resonator hingga ujung stack yang
menyentuh tandon panas. Tandon
dingin berada di daerah depan speaker
hingga ujung stack yang menyentuh
tandon dingin.
b) 45 cm dari sumber bunyi yang
memberikan beda suhu maksimum
17,4 0C. Pada posisi ini tandon panas
berada pada daerah depan speaker
hingga ujung stack yang menyentuh
tandon panas. Tandon dingin berada
pada daerah antara ujung kepala
resonator hingga ujung stack yang
menyentuh tandon dingin.
b. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian mengenai
optimalisasi diameter pori stack atau
jarak antar dinding stack dan panjang
stack pada resonator terbuka.
2. Pada penelitian ini didapatkan dua
posisi optimal yang menghasilkan beda
suhu
maksimal
namun
hanya
menggunakan satu stack. Diharapkan
pada masa yang akan datang dilakukan
penelitian dengan menggunakan stack
ganda yang ditempatkan pada kedua
posisi optimal tersebut dengan harapan
suhu tandon panas semakin besar.
Daftar Pustaka
2004, Experimental demonstration
of
thermoacoustic
energy
conversion in a resonator, Phys.
Rev.E 69, 066304.
[2]
Cahyono, A, 2007, Analisa
Perbandingan
beda
suhu
maksimum
pada
frekuensi
Harmonik Orde 1, 3, 5, 7 dengan
menggunakan
stack
pori
lingkaran, Jurusan Fisika FMIPA
UGM, Yogyakarta
[3] Elyanita, M.S., 2006. Pengaruh
Variasi Frekuensi dan Posisi Stack
Bahan
Kardus
Terhadap
Perubahan Suhu pada Sistem
Termoaakustik,
Jurusan Fisika
FMIPA UGM, Yogyakarta.
[4] Halliday, D., dan Resnick, R., 1996,
Fisika, Jilid 1, Edisi Ketiga,
Erlangga, Jakarta.
[5] McCarty, M., 2007, An Introduction
to Thermoacoustic Refigerator.,
School
of
Mechanical
and
Aerospace
Engineering,132.236.67.210/Engr
Words/issues/ew02/McCarty_slide
s.pdf, 11 februari 2007.
[6] Rafi’ie, A.S, 2004 , Pengaruh
Diameter pada frekuensi resonansi
gelombang akustik dan Faktor
Kualitas pada frekuensi resonansi
tertentu dalam resonator
pipa
silindris terbuka, Skripsi S-1
Jurusan Fisika FMIPA UGM,
Yogyakarta
[7] Russell, D.A. dan Weibull, P., 2002,
Tabletop
thermoacoustic
refrigerator for demonstration, Am.
J. Phys. 70, 1231-1233.
[1] Biwa, T., Yashirc, Y., Kozuka, M.,
Yazaki, T. dan Mizutani, U.,
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 53
[8]
Sampurna, D, 2006, Studi
Eksperimen Untuk Mengetahui
Pengaruh
Diameter
Tabung
Resonator
Terhadap
Kinerja
Piranti Termoakustik, Jurusan
Fisika FMIPA UGM, Yogyakarta.
T: Ginanjar, A.M., UAD
Bagaimana cara pendistribusian kalor
dari alat yang dimaksud?
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
Pada
[9] Swift, G. W., 1988, Thermoacoustic
engines, J. Acoust. Soc. Am. 84,
1145-1180.
[10] Tijani, M.E.H, 2001, Loudspeakerdriven thermo-acoustic
refrigeration, page 32-37,
Technische Universiteit Eindhoven
tekanan
konduktor
panas
dingin
dilewatkan
yang
baik
dan
dipompakan udara melewatinya untuk
mendinginkan udara tersebut.
T: Laifa R., UNY
Seberapa efisiensikah penggunaan suara
[11] Tipler, P.A., 1998, Fisika untuk
Sains dan Teknik, Jilid 1, Edisi
Ketiga, Erlangga, Jakarta.
[12] Wagiyanti, 2006, Kajian Pengaruh
Panjang Stack Dan Panjang
Alumunium Foil Pada Stack
Terhadap Perbedaan Suhu Pada
Kinerja
Pompa
Kalor
Termoakustik,
Jurusan Fisika
FMIPA UGM, Yogyakarta.
sebagai sumber energy pembangkit
panas dibandingkan dengan sumber
energy lain.
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
Efisiensi penggunaan pendingin system
termoakustik
belum
pernah
diteliti
hingga sekarang. Diperlukan penelitian
mengenai efisiensi system termoakustik
Tanya Jawab
resonator terbuka atau tertutup.
T: Bambang Setiahadi, LAPAN
Apakah aplikasi penelitian ini bias
untuk masyarakat umum?
J: Eko Nur Sulistiyo, UAD
Sistem termoakustik dapat digunakan
pendingin ruangan ramah lingkungan di
masa yang akan dating, mungkin juga
sebagai lemari es. Aplikasi di luar
negeri
telah
digunakan
sebagai
pendingin es krim.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 54
Penentuan Koefisien Viskositas Larutan Gula Menggunakan Metode
Pipa Kapiler Hukum Poiseuille
Lusi Widayanti 1), Siti Habibah 2), Wiwik Erliyana 3), Okimustava4)
Program S-1 Pendidikan Fisika
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pengetahuan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Kampus III : Jln. Prof. Dr. Soepomo,SH. Janturan Yogyakarta 55164 Telp. (0274) 381523, 379418
1)
3)
E-mail: [email protected],2) E-mail: [email protected],
4)
E-mail: [email protected], E-mail: [email protected]
Abstrak
Telah dilakukan percobaan untuk menentukan koefisien viskositas larutan gula dengan pipa
kapiler sepanjang
berdiameter luar (0,296 0,002) cm. Percobaan
dilakukan dengan cara mengisi tabung apparatus poiseuille dengan larutan gula. Larutan gula
akan menetes mengisi gelas ukur sampai volume 10 ml diukur menggunakan stopwatch. Sebagai
sampel digunakan larutan gula dengan memvariasi tingginya pada tabung apparatus poiseuille.
Koefisien viskositas dihitung melalui analisis regresi linier hubungan tinggi larutan gula h
terhadap debit alir Q, dan pengambilan data untuk penentuan koefisien viskositas dilakukan
dengan mengukur tinggi larutan gula h dan debit alirnya Q yang dilakukan secara berulang
sebanyak lima kali. Koefisien viskositas dihitung dari gradien garis hasil regresi h terhadap Q.
Dari lima tinggi larutan gula berbeda diperoleh nilai viskositas larutan gula
.
Kata kunci: hukum poiseuille, regresi linier, viskositas.
Penelitian
1. Pendahuluan
Viskositas terjadi karena gesekan
menggunakan
yang
teknik
dilakukan
viskosimeter
gaya internal fluida yang berdekatan
bejana berhubungan[2]. Bejana yang
ketika bergerak melintasi satu sama lain.
digunakan
Dengan adanya viskositas, kecepatan
transparan, dengan diameter (145,80 ±
aliran
0,02)
lapisan-lapisan
fluida
tidak
adalah
mm
tabung
dan
panjang
acrylic
50
cm
seluruhnya sama. Lapisan fluida yang
dihubungkan dengan tabung kapiler
letaknya paling dekat dengan dinding
gelas dengan panjang (250,32 ± 0,02)
pipa tidak bergerak, sedangkan lapisan
mm dan diameter dalamnya (0,80 ±
fluida
0,08) mm. Penelitian bertujuan untuk
pada
pusat
kecepatan terbesar.
dimiliki
setiap
dinyatakan
aliran
Viskositas
fluida
secara
memiliki
berbeda
kuantitatif
koefisien viskositas η [1].
yang
membandingkan
viskositas
temperatur.
air
dan
dengan
oleh
pengukuran pada temperatur (6,7 ±
0,1)
variasi
nilai
, (16,9 ± 0,1)
Hasil
(22,5 ± 0,1)
,
dan (28,3 ± 0,1) , masing-masing nilai
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 55
viskositasnya adalah 1,57 mPa.s, 1,12
kali ini analisis regresi linier antara
mPa.s, 0,92 mPa.s, dan 0,81 mPa.s.
tinggi larutan gula dengan debit alir
Berdasarkan
penelitian
yang
digunakan dalam perhitungan koefisien
dilakukan telah diuji kekentalan air,
viskositas, karena dengan regresi linier
minyak goreng, oli, serta pengaruh suhu
dapat setidaknya dilakukan pengecekan
terhadap
apakah model teoretis yang dipakai
kekentalan
masing-masing
cairan. Metode yang digunakan adalah
memang
metode bola jatuh. Dari penelitian
koefisien viskositas menjadi lebih teliti
menunjukan
karena akan terbebas dari pengaruh
bahwa
kekentalan
air,
minyak goreng, dan oli pada suhu 27°C
berlaku,
dan
perhitungan
adanya ralat sistematik zero offset.
berturut-turut yaitu (0,259 ± 0,010)
poise, (2,296 ± 0,024) poise, (8,519 ±
2.
Kajian Pustaka
0,151) poise. Pada suhu 90°C nilai
Viskositas
merupakan
suatu
kekentalan air, minyak goreng, dan oli
tendensi untuk melawan aliran cairan
masing-masing adalah (0,234 ± 0,013)
karena resistensi suatu bahan yang
poise, (1,353 ± 0,048) poise, (1,492 ±
mengalami perubahan bentuk bila bahan
0,043) poise
[3]
tersebut
.
Berdasarkan hasil pengamatan
gaya[5].
Viskositas
berhubungan
dengan
dikenai
biasanya
yang dilakukan oleh dengan viskometer
konsistensi dan tendensi. Konsistensi
Ostwald
dapat
pada
suhu
24 ,
dengan
didefinisikan
sebagai
densitas 1,6604 g/cm3 dengan viskositas
ketidakmauan
sebesar 0,9233 cP. Sedangkan untuk
melawan perubahan bentuk bila suatu
larutan gula 20 % memiliki densitas
bahan mendapat gaya gesekan. Gesekan
1,7777 g/cm3 dengan viskositas sebesar
ini timbul sebagai hasil perubahan
1,2357 cP. Larutan gula 50 % sendiri
bentuk cairan yang disebabkan karena
memiliki densitas 1,9552 g/cm3 dengan
adanya resistensi yang berlawanan. Jika
viskositas sebesar 3,3432 cP [4].
tenaga diberikan pada suatu cairan,
suatu
bahan
untuk
dari
tenaga ini akan menyebabkan suatu
percobaan-percobaan terdahulu tersebut
peubahan bentuk, yang disebut sebagai
nilai eksperimental yang diperoleh tidak
aliran.
Penulis
melihat
bahwa
sesuai dengan nilai acuan. Untuk itu,
Viskositas cairan yang bersifat
telah dilakukan suatu percobaan untuk
Newtonian tidak berubah dengan adanya
menentukan koefisien viskositas larutan
perubahan
gaya
gula dengan metode pipa kapiler. namun
permukaan
cairan
gesekan
dengan
antar
dinding.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 56
Cairan newtonian biasanya merupakan
terdistorsi dari bentuk aslinya, ABCD,
cairan
dan
pada satu instan untuk membentuk
homogen secara fisikawi. Contohnya
AEFD beberapa saat kemudian. Gaya
adalah larutan gula, air, minyak, sirup,
yang dibutuhkan untuk memindahkan
gelatin, dan susu.
pelat
murni
secara
kimiawi
atas
dan
mendistorsi
cairan
Aliran laminer cairan newtonian
sebanding dengan kedua daerah tersebut
yang melewati pipa mengikuti hukum
A dalam kontak dengan cairan dan v
poiseuille. Untuk pipa dengan luas
kecepatan
penampang A, jari- jari r, dan kecepatan
adalah berbanding terbalik dengan jarak
aliran fluida v maka debit fluida
d antara dua lempeng. Kita dapat
.
Debit
(1)
fluida
menyatakan
mengalir
fluida.
mengekspresikan
Selanjutnya,
gaya
perbandingan
adalah
besaran
yang
sebagai
volume
fluida
yang
dibutuhkan untuk memindahkan pelat
penampang
atas pada kecepatan tetap v . Oleh karena
melalui
suatu
tertentu dalam satuan waktu tertentu
maka debit fluida
[6]
.
Gaya
ini
yang
itu
dapat menjadi
(3)
.
(2)
dimana η adalah koefisien viskositas [7].
Gambar 1. Lapisan cairan antara dua permukaan
padat di mana permukaan bawah
Gambar 2. Diameter pipa Kapiler penampang
adalah diam dan permukaan atas
lintang dengan jari-jari
bergerak ke kanan dengan kecepatan
cm. [8]
v [8]
Kecepatan aliran air pada suatu
Gerakan fluida antara dua plat
paralel
seperti
pada
1.
maksimum sepanjang poros. Misalkan
Permukaan bagian bawah adalah tetap
dua permukaan A dan B terdiri dari
diam, dan permukaan atas bergerak ke
lapisan tabung tipis antara jari-jari r dan
kanan dengan kecepatan
di bawah
r + dr dan kecepatan aliran di A dan B
gerakan
gaya
.
masing-masing menjadi u dan u + du.
gerakan
ini,
eksternal
sebagian
gambar
pipa kecil bervariasi dari 0 ditepi ke nilai
dari
Karena
cairan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 57
Kemudian dari definisi koefisien
viskositas (η), tahanan kekentalan antara
dua permukaan diberikan oleh
Tetapi B = -Ps2/2 sejak u = 0 ketika r =
s. maka
luas
permukaan dikali η dan dikalikan dengan
gradien kecepatan.
.
(12)
Sejak kuantitas aliran per detik mengalir
ke tabung kecil maka diperoleh
Jadi, tahanan kekentalan (F) di A pada
.
sebuah tabung l panjang adalah
,
(4)
(13)
Jadi untuk kuantitas total Q pada tabung
yang mengalir per detik adalah
dan tahanan kekentalan
) di B
(14)
adalah
(5)
maka
.
Oleh karena itu tahanan kekentalan pada
tabung tabung cenderung untuk menjaga
cairan saat diam
(15)
Hubungan ini dikenal sebagai
persamaan
,
(6)
dan ketika gerakan stabil diperoleh gaya
ditentang oleh
dorongan
hidrostatik
akibat perbedaan tekanan P pada ujung
Poiseuille
dimanfaatkan
dan
untuk
dapat
menentukan
koefisien viskositas dengan mengukur P,
r, l, dan Q. Jika P dinyatakan dalam
dyn/
, r dan l dalam cm, Q dalam
3
cm /s, kemudian η ditentukan dalam
tabung, sehingga
, (7)
atau
dyn.s/
,
atau poise. Jika h adalah
perbedaan ketinggian permukaan bebas
dari cairan pada kedua ujung tabung
(8)
kapiler dan ρ adalah densitas dari
cairan[8], maka
Mengintegrasikan
.
,
(9)
Tetapi A = 0 sejak du/dr = 0 ketika r =
(16)
dengan nilai g = (9,78 ± 0,07) m/
yang sesuai dengan percepatan gravitasi
0, yaitu
.
(10)
Ketika persamaan (10) diintegralkan,
bumi
daerah
Yogyakarta
[9]
.
Dari
persamaan (16), maka persamaan (15)
menjadi
maka
.
.
(17)
(11)
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 58
dan ralat b dapat dihitung dari
3. Penentuan Viskositas
Sebenarnya pada persamaan (17)
terlihat bahwa nilai
.
(24)
dapat saja dihitung
langsung dari nilai Q, g, π, , s, l, dan h,
Berdasarkan hasil regresi, koefisien
namun perhitungan secara langsung
viskositas dapat dihitung dari
,
mengandung beberapa kelemahan, yaitu
(25)
tidak dapat dicek atau diuji apakah
maka nilai koefisien viskositas dapat
rumus teoritis persamaan (17) dalam
dihitung dengan
model ini berlaku, dan tidak dapat
.
(26)
dideteksi serta dihilangkan adanya ralat
sistematik tinggi larutan gula h yang
dapat
mempengaruhi
perhitungan
mengapa
ketelitian
. Inilah alasan utama
diperlukan
regresi linier. Jika
suatu
Sedangkan
kekentalan
ralat
perhitungan
diperoleh
dengan
menurunkan persamaan (26) menjadi
(27)
analisis
divariasi dengan g,
nilai
dengan
π, , s, dan l tetap, maka persamaan (17)
,
(28)
merupakan persamaan linier berbentuk
(18)
dengan variabel y = Q, x = h . Untuk
,
(29)
,
(30)
mengetahui garis lurus terbaik hubungan
,
debit alir dan ketinggian diperoleh
dengan menggunakan persamaan (18)
dan
dapat diperoleh nilai a dan b [10] dengan
,
(31)
.
(32)
(19)
4.
dan
,
(20)
Metode Penelitian
Percobaan penentuan koefisien
viskositas dilakukan di Laboratorium
dengan
,
(21)
dan ralat baku estimasi regresi adalah
,
(22)
Ralat a dapat dihitung dari
,
Fisika Dasar Universitas Ahmad Dahlan
(
Yogyakarta. Pada alat yang digunakan,
tabung diberi lubang dengan tujuan agar
(22)
larutan gula tingginya konstan dan
terdapat penggaris merk butterfly untuk
(23)
mengukur tinggi larutan gula pada
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 59
tabung. Tinggi larutan gula pada tabung
Langkah-langkah percobaannya sebagai
divariasi dari 6 cm sampai dengan 4 cm
berikut:
dan memberi beda 0,5 cm.
1. Diameter dan panjang pipa kapiler
a.
diukur menggunakan jangka sorong.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan
dalam percobaan ini adalah apparatus
poiseuille, stopwatch digital merk Alba
tipe SW01-X008 skala terkecil 0,01
2. Suhu
larutan
gula
diukur
menggunakan termometer.
3. Tabung diisi dengan larutan gula
dengan ketinggian 6 cm.
sekon, neraca ohauss dengan kapasitas
4. Aliran larutan gula diamati dan pada
2610 g, jangka sorong merk Tricle skala
waktu yang bersamaan stopwatch
0,05-20,00 cm, thermometer alkohol
dihidupkan dan menghitung waktu
skala terkecilnya 1
dengan jangkauan
yang
maksimal
dan
jangkauan
mengalir sampai gelas ukur terisi 10
minimalnya -112 , penggaris merk
ml. Kemudian menimbang massa
butterfly sepanjang 30 cm dengan skala
larutan gula dalam gelas ukur dengan
terkecil 1 mm, pipa kapiler dari Pulpen
menggunakan neraca ohaus. Hasil
merk Pilot berdiameter luar (0,296 ±
pembacaan stopwatch dicatat pada
0,002) cm, gelas ukur merk Herma Class
tabel. Pengukuran diulangi sebanyak
A dalam 20
5 kali kemudian dihitung nilai
112
ukuran (50,00 ± 0,25) ml
dibutuhkan
larutan
gula
ralatnya.
dan larutan gula.
5. Mencatat data yang diperoleh dan
memasukkan data pada tabel 1.
Tabel 1. Hubungan antar h dan Q
Gambar 3. Susunan Alat Eksperimen Secara
Skematis
b. Prosedur Pengambilan Data
Percobaan penentuan koefisien
viskositas
(η)
dengan
sepanjang
(11,806
±
pipa
kapiler
0,001)
cm,
berdiameter luar (0,296 ± 0,002) cm.
i
h (cm) t (s)
Q (cm3/s)
1
h1
t1
Q1
2
h2
t2
Q2
3
h3
t3
Q3
4
h4
t4
Q4
5
h5
t5
Q5
Metode yang digunakan dalam
penentuan
adalah perhitungan dengan
bantuan analisis regresi linier. Yakni
hubungan laju volume aliran,
terhadap
variasi tinggi larutan gula, . Analisis
regresi linier
terhadap
sesuai
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 60
persamaan (19) dan (20) sehingga
larutan dipengaruhi oleh tinggi larutan
dihasilkan nilai a dan b dan nilai ralatnya
gula.
dihitung
Tabel 2. Hasil percobaan penentuan
dengan
menggunakan
persamaan (23) dan (24).
koefisien viskositas larutan gula
dengan
5. Hasil dan Pembahasan
Penentuan
tingkat
g.
kekentalan
larutan gula pada berbagai ketinggian
menggunakan
apparatus
massa
poiseuille
dilakukan dengan cara mengambil data
massa larutan gula dengan menggunakan
i
1
2
3
4
5
h (cm)
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
t (s)
37,47
41,75
47,39
58,20
60,50
Q
0,267
0,239
0,212
0,172
0,166
neraca ohaus dan waktu yang ditempuh
0.3
sampai gelas ukur terisi 10 ml. Dalam
pengambilan data, dilakukan variasi
Q (Cm3/s)
larutan gula pada saat mengalir turun
tinggi untuk menentukan debit alir
0.25
0.2
0.15
larutan gula dan waktu tempuh larutan
gula dapat dibaca pada stopwatch yang
digunakan. Dari data yang diambil
3.5
mendapatkan
hasil
h (cm)
5.5
6.5
Q
Dari grafik hubungan h (cm) dan Q
terbaik.
Dengan panjang pipa kapiler (11,806 ±
4.5
Gambar 2. Grafik hubungan h (cm) dan
dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali
untuk
Q= 0,0538h - 0,0578
R² = 0,9691
terlihat bahwa semakin tinggi
larutan gula maka semakin besar debit
0,004) cm dan jari-jarinya (0,148 ±
larutan gula. Dengan perolehan viskositas
0,001)
larutan gula η = (0,35 ± 0,07) poise, hasil
cm,
hal
tersebut
dapat
mempengaruhi debit fluida.
tersebut
Alat ini sudah divalidasi dengan
menggunakan
pengujian
terhadap
diperoleh
dari
perhitungan
dengan analisis regresi linear persamaan
(26) sampai dengan persamaan (32).
vikositas air yaitu sebesar (0,247 ±
0,015) poise yang mendekati nilai acuan
yaitu (0,249 ± 0,010) poise.
Data
percobaan
yang
tertera
Kesimpulan
Nilai viskositas larutan gula pada
diperoleh
pada
6.
dari
tabel
suhu 27
adalah (0,38 ± 0,07) poise,
2.
nilai ini diperoleh dengan analisis regresi
Menunjukan bahwa tingkat debit alir
linear persamaan (26) sampai dengan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 61
persamaan (32). Percobaan penentuan
koefisien
viskositas
menggunakan
larutan
metode
pipa
gula
kapiler
dengan analisis regresi linier terbukti
lebih teliti digunakan untuk menentukan
viskositas larutan gula.
Pada percobaan lainnya disarankan
menggunakan alat pengukur massa jenis,
dan
pipa
kapiler
yang
lebih
panjang,sehingga hasil yang didapatkan
akan mendekati sempurna.
Daftar Pustaka
[1]Giancoli. 2001. Fisika. Jakarta :
Erlangga. p.347.
[2]Ortega, F. M., Pavioni, O.D., dan
Dominguez,
H.L.
2007.
A
Communicating-Vessel
Viscosimeter, American journal of
Physics pdf., vol.45, p. 116-118.
Diakses dari http://aapt.org/ajp.
[3]Budianto,
A.
2008.
Metode
Penentuan Koefisien Kekentalan Zat
Cair Dengan Menggunakan Regresi
Linear Hukum Stokes. p.157-166.
Diakses
dari
http://jurnal.sttn
batan.ac.id/wpcontent/uploads/2008/
12/12-anwar157-166. pdf.
[4]Diliyanti, A. Henny, G. dan Indah,
H. 2009. Viskositas. Diakses tanggal
26 maret 2011, pukul 20.28 dari
http://morehigher.blogspot.com/200
9/09/fisika-farmasi.html
[5]Ghazali, R.A. 2009 . Kekentalan.
Diakses tanggal 26 maret 2011,
pukul 20.28 dari http://kurkum
13.blogspot.
com/2009/11/kekentalan.html.
[6]Kanginan, M. 2004. Fisika Untuk
SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.
p.208
[7]Serway, R.A. dan Jewett, J.W. 2004.
Physics For Scientisc and Engineers
pdf.
California
:
Thomson
Brooks/Cole. P.302-303.
[8]Tyler, F. 1967. A Laboratory
Manual of Physics. London :
Erdward Arnold. p.62-63
[9]Chuzam, A. Dan Oktova, R. 2010.
Penentuan Tara Kalor Mekanis
Secara Teliti Dengan Metode
Gesekan Dua Kerucut. Diakses
tanggal 16 April 2011 pukul 11.45
dari http//:www.fi.itb.ac.id/~dede/
Seminar%20HFI%2010/Cd%20Proc
eedings/indek.html. p.314.
[10]Ishafit. 2009. Analisis Data
Eksperimental
Fisika
ppt.
Yogyakarta : Universitas Ahmad
Dahlan.
Tanya Jawab
T: John Maspupu, LAPAN
Apa pengertian dari R2 = 0,969
terhadap persamaan regresi Q =
0,253h – 0,257 ?
J: Lusi Widayanti, UAD
R2 disebut koefisien determinasi,
nilai koefisien determminasi akan
berkisar dari 0 dan 1. Nilai ini
menyatakan bahwa nilai variable
terikat (Q) dapat diterangkan oleh
variable bebas (h) adalah sebesar
96,9%, sedangkan 3,1% sisanya
diterangkan oleh ralat (error) atau
pengaruh
dari
variable
lain,
misalnya panjang pipa kapiler dan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 62
jari-jari pipa kapiler pada alat dari
percobaan ini.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 63
Penentuan Kuat Medan Magnet Horizontal Bumi
Menggunakan Metode Induksi magnetik
Rizki Agung 1), Nikma Hasma Fardhanny2), Siti Roliah3), Oki Mustava4)
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
1)
E-mail: [email protected], 2) E-mail: [email protected],
3)
E-mail: [email protected], 3) E-mail: [email protected]
Abstrak
Bumi diibaratkan sebagai sebuah magnet seferis yang sangat besar dengan suatu medan magnet yang
mengelilinginya. Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis yang dapat diukur yaitu
arah dan intensitas kemagnetannya. Dalam makalah ini disajikan penentuan besar medan magnet
bumi menggunakan metode induksi magnetik dengan alat berupa kawat berarus berbentuk lingkaran
dan kompas. Sedangkan data dianalisis dengan teknik regresi linear tanpa bobot. Variabel terikat
yang dipilih adalah tangen sudut yang terbentuk antara jarum kompas dan medan magnet horizontal
bumi, sedangkan medan magnet induksi sebagai variabel bebas. Data diambil sebanyak 8 kali, namun
terdapat 2 data terakhir yang tidak diikutsertakan dalam analisis karena nilainya tetap. Dari analisis
diperoleh besar medan magnet horizontal bumi adalah (480 ± 30) 10-6 T. Nilai percobaan ini sesuai
dengan nilai acuan yaitu 453 µT.
Kata Kunci: medan magnet horizontal bumi, medan magnet induksi.
bersifat
1. Pendahuluan
magnetik
di
dekatnya
dan
Medan magnet merupakan daerah
mempengaruhi perubahan variasi medan
disekitar magnet yang masih dipengaruhi
magnet bumi, sesuai dengan keadaan di
oleh magnet yang ditunjukkan oleh adanya
dalam bumi yang kadang-kadang mengalami
gaya magnet[7]. Bumi diibaratkan sebagai
gangguan.
sebuah magnet seferis yang sangat besar
kemagnetan bumi di suatu tempat tertentu
dengan
yang
tergantung pada kondisi kemagnetan di
mengelilinginya. Medan ini dihasilkan dari
dalam bumi yang berubah terhadap waktu,
dua kutub magnet bumi. Kemagnetan bumi
pengaruh dari luar bumi dan pengaruh
disebabkan oleh gejala yang terjadi di dalam
kemagnetan lokal [1].
bumi,
suatu
medan
yakni
magnet
berdasar
teori
Sedangkan
Medan
magnet
berfungsi
melindungi
arus listrik yang terbentuk karena adanya
bermuatan dari luar angkasa. Namun, selama
proses rotasi bumi dan arus konveksi,
200 tahun terakhir medan magnetik di bumi
sehingga
terus
material–material
melemah.
dari
bumi
nilai
magnetohidrodinamis yang disebabkan oleh
menginduksi
bumi
besarnya
Pada
pertikel-partikel
masa
dinosaurus
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 64
menguasai bumi, kekuatan medan magnet
membentuk sudut antara medan magnet bumi
berkisar 2,5 gauss, atau sekitar 80% lebih
dan medan magnet induksi. Medan magnet
kuat daripada sekarang. Saat ini telah terjadi
bumi
pengurangan, dan diperkirakan kuat medan
menentukan
magnet sekarang hanya tinggal 0,5 gauss,
setelah diketahui besar sudut penyimpangan
yang berarti besar medan magnetnya 500
jarum kompas akibat arus yang mengalir
µT[2]. Intensitas medan magnet bumi secara
pada kawat melingkar. Selanjutnya data
kasar antara (25.000 – 65.000) nT. Di
dianalisis menggunakan regresi linear tanpa
Indonesia,
bobot dengan tangen sudut simpangan
daerah
mempunyai
utara
intensitas
±
khatulistiwa
40.000
nT,
sedangkan untuk daerah selatannya berkisar
dihitung
dengan
besar
terlebih
induksi
dahulu
magnetiknya
sebagai variabel terikat dan medan magnet
induksi sebagai variabel bebas.
± 45.000 nT. Pulau Jawa sendiri diasumsikan
besarnya ±45.300 nT. Jadi medan magnet
bumi di pulau jawa diasumsikan besarnya
±453 µT [1].
Percobaan sebelumnya yang pernah
dilakukan oleh penulis adalah pengukuran
medan magnet menggunakan asas kerja
magnetometer.
Percobaan
tersebut
menggunakan variabel arus dan periode
dalam menentukan medan magnet bumi.
Dalam percobaan kali ini penulis
terdorong
untuk
kembali
melakukan
penelitian mengenai besar medan magnet
horizontal bumi menggunakan metode yang
lebih
sederhana,
yaitu
melalui
induksi
magnetik. Medan magnetik induksi adalah
medan magnetik yang timbul akibat adanya
arus listrik
[3]
. Medan magnet induksi akan
2. Kajian Pustaka
1. Medan Magnet Induksi
Kawat tembaga merupakan salah satu
bahan yang dapat mengalirkan arus listrik
dengan baik (konduktor). Di dalam logam
padat seperti tembaga, satu atau lebih
elektron sebelah luar dalam setiap atom
menjadi tidak terikat dan dapat bergerak
secara bebas di seluruh bahan itu, persis
seperti molekul-molekul gas dapat bergerak
melalui ruang di antara butiran-butiran dalam
seember
pasir.
Gerak
elektron
yang
bermuatan positif ini mengangkut muatan
melalui logam tersebut. Elektron lainnya
tetap terikat pada inti yang bermuatan positif,
dan inti-inti yang bermuatan positif itu
membelokkan arah jarum kompas sehingga
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 65
sendiri terikat dalam kedudukan yang hampir
tetap didalam bahan tersebut
[4]
.
magnet jarum, kemudian dialiri arus listrik,
maka magnet jarum itu akan berputar sampai
Tahun 1819 ditemukan bahwa arus
kedudukannya hampir tegak lurus kawat
[5]
listrik menimbulkan gaya terhadap magnet
tersebut
maka dapat dibuktikan bahwa arus listrik
tegak lurus magnet, magnet tidak akan
menimbulkan medan magnetik
[6]
. Jika kedudukan kawat semula
. Dengan
berputar apabila kawatnya dialiri listrik.
demikian kawat tembaga yang dialiri arus
Sehingga jika arus sebesar i dialirkan dalam
listrik akan menghasilkan medan magnet
kawat berbentuk lingkaran dengan jari-jari a
induksi.
digambarkan
yang menghadap sumbu vertikal bumi dan
sebagai garis-garis induksi sejajar medan
diberikan jarum kompas yang menunjuk
magnet yang disebut flux magnetik. Induksi
kearah utara, maka akan muncul medan
magnet adalah besaran vektor sehingga
magnet
induksi magnet oleh kawat berarus juga
mengakibatkan
mempunyai arah tertentu. Hans Christian
membentuk sudut tertentu.
Induksi
magnetik
induksi
ke
jarum
arah
barat
kompas
yang
bergerak
Oerstad di tahun 1820 menemukan bahwa
Untuk mencari medan magnet di titik
arus listrik dalam sebuah kawat penghantar
p pada sumbu lingkaran sejauh x dari
dapat menghasilkan efek magnetik. Efek
pusatnya dapat digunakan hukum Bio dan
magnetik
arus
Savart sehingga diperoleh besarnya dB dari
tersebut dapat membelokkan arah jarum
medan yang ditimbulkan oleh elemen dl
kompas
[3]
yang
ditimbulkan
oleh
adalah[4].
.
Kompas
yang
diletakkan
secara
langsung di dekat kawat berarus akan
mengalami
perubahan
arah
jarum.
Eksperimen Oersted menunjukkan bahwa
jarum kompas menunjuk arah utara bila tidak
ada arus, jarum menunjuk arah timur bila
(1)
karena medan total B memiliki simetri rotasi
terhadap sumbu x, sehingga tidak ada
komponen dari medan total yang tegak lurus
terhadap sumbu ini. Komponen vektor dB
pada sumbu x adalah
arus mengalir menuju utara, dan jarum
(2)
berayun menuju arah barat jika arus mengalir
menuju selatan[4]. Sedangkan menurut jika
untuk mendapatkan komponen x dari medan
sepotong kawat diletakkan sejajar sebuah
total
B
maka
persamaan
(2)
darus
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 66
diintegralkan sehingga persamaan di atas
arah
menjadi
Parameter yang menggambarkan arah medan
(3)
integral dl adalah keliling lingkaran
=
2πa, sehingga besarnya resultan medan
magnet induksi pada loop arus melingkar
dan
intensitas
kemagnetannya.
magnetik adalah deklinasi D dan inklinasi I,
yang diukur dalam derajat. Intensitas medan
magnetik
total
F
digambarkan
dengan
komponen horisontal H, komponen vertikal
Z, dan komponen horisontal ke arah utara X
adalah
dan ke arah timur Y (lihat gambar 1). Dari
Bi =
(4)
2
2
2
dengan r = a + x dan x = 0 maka
elemen-elemen ini, semua parameter medan
magnet lainnya dapat dihitung.
persamaan (4) menjadi
Bi =
(5)
Jika kawat melingkar terdiri dari N lilitan
maka persamaan (5) menjadi
Bi =
(6)
Gambar 1. Elemen magnetik bumi
Medan magnet utama bumi berubah
2. Medan Magnet Horizontal Bumi
terhadap
waktu
sehingga
untuk
Berdasarkan pada konsep medan
menyeragamkan nilai-nilai medan magnet
magnet maka medan magnet horizontal bumi
utama bumi, dibuat standard nilai yang
dapat diartikan sebagai daerah di sekitar
disebut dengan International Geomagnetics
bumi yang masih dipengaruhi oleh magnet
Reference Field (IGRF) yang diperbaharui
horizontal bumi. Sumbu magnet bumi tidak
tiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut
persis paralel dengan sumbu geografisnya
diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata
(sumbu
menyebabkan
pada daerah luasan sekitar 1 juta km yang
pembacaan kompas agak menyimpang dari
dilakukan dalam waktu satu tahun. Lokasi
rotasi)
yang
[4]
arah utara geografis . Sumbu dipole magnet
magnet di Kutub Utara selalu bergeser dari
bumi bergeser sebesar 11° dari sumbu rotasi
masa ke masa. Penelitian terakhir yang
bumi. Medan magnet bumi terkarakterisasi
dilakukan oleh The Geological Survey of
oleh parameter fisis yang dapat diukur yaitu
Canada melaporkan bahwa posisi magnet ini
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 67
bergerak kira-kira 40 km per tahun ke arah
barat laut.
Medan magnetik horizontal bumi
dihitung dengan persamaan
Bi = Bp tan ө
sy =
(10)
ralat kumulatifnya adalah
Sa = sy
(7)
dengan Bi adalah medan magnet induksi, Bp
adalah medan magnet bumi dan tan ө
(11)
sedangkan ralat medan magnet horizontal
bumi adalah
merupakan sudut yang dibentuk oleh jarum
(12)
kompas akibat adalanya induksi magnetik.
Selanjutnya besar medan magnet
Bentuk di atas didasarkan pada pengetahuan
horizontal bumi hasil percobaan harus di
bahwa Bp dan Bi membentuk vektor seperti
bandingkan dengan nilai teoritisnya. Ralat
gambar 2.
kesalahan nilai hasil percobaan terhadap nilai
Jarum
Bp
teoritisnya
(ralat
relatif)
ditentukan
menggunakan persamaan
Bi
σ=
ө
Gambar 2. Vektor komponen medan magnet
Karena data dianalisis menggunakan
× 100 % (13)
3. Metode Penelitian
1). Alat dan Bahan
bantuan regresi linear tanpa bobot maka
a. Kompas
persamaan (7) harus diubah ke dalam bentuk
b. Kawat Tembaga
y = ax + b, yaitu tan ө = y,
= a, dan Bi =
x. Dengan demikian, nilai a dan b adalah[8]
Kawat tembaga merupakan salah
satu bahan konduktor yang baik.
Kawat tembaga yang dialiri arus
a =
(8)
listrik akan menghasilkan medan
b=
(9)
magnet induksi yang akan dijadikan
selanjutnya, dari persamaan (8) dan (9)
diperoleh persamaan garis lurus
dengan ralat estimasi sebesar
= axi + b
variabel terikat dalam percobaan ini.
c. Adaptor
d. Kabel Penghubung
2). Prosedur Pengambilan Data
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 68
Data diambil dengan terlebih dahulu
d. Medan
merangkai alat dan memvariasi nilai arus
magnet
induksi
dihitung
dengan persamaan (6).
yang masuk dalam rangkaian sehingga dapat
e. Langkah c dan d diulangi untuk nilai
diketahui besarnya medan magnet induksi.
arus lainnya, yaitu: 0,1 A; 0,15 A; 0,2
Variasi arusnya yaitu: 0,05; 0,1; 0,15; 0,2;
A; 0,25 A; 0,3 A; 0,35 A dan 0,4 A.
0,25; 0,3; 0,35; 0,4 (dalam satuan ampere).
f. Medan magnet horizontal bumi dan
Prosedur pengambilan data adalah sebagai
ralatnya
berikut.
linear pada pers. (8) sampai (12).
a. Kawat
tembaga
yang
dihitung
dengan
regresi
dibuat
berbentuk lingkaran dihitung jari-jari
4. Hasil dan Pembahasan
dan lilitannya. Jari-jari kawat dalam
Data yang diambil adalah arus I dan
percobaan ini adalah 5,70 cm dan
sudut yang dibentuk jarum kompas terhadap
banyaknya lilitan 80.
medan magnet horizontal bumi
b. Alat dirangkai seperti gambar berikut
memvariasi
arus
diperoleh
. Dengan
sudut
yang
(Kompas diletakkan tepat di tengah-
bervariasi dari jarum kompas. Selanjutnya
tengah
variasi arus dimasukkan dalam persamaan
dalam
kawat
melingkar
dengan jarum mengarah pada arah
(6)
utara). Arus diatur agar mengalir
magnetik dan besar sudut diubah dalam
menuju ke arah selatan.
bentuk tangen
untuk
mendapatkan
nilai
induksi
. Data hasil penelitian
disajikan dalam tabel 1.
Tabel 1. Data hasil percobaan
Gambar 3. Rangkaian alat
c. Arus diatur pada posisi 0,05 A
kemudian
dicatat
penyimpangan jarum kompas.
sudut
i
I (A)
(0)
Bi (µT)
1
0,05
30
44,092
0,577
2
0,1
35
88,185
0,700
3
0,15
39
132,277
0,809
4
0,2
42
176,370
0,900
5
0,25
44
220,463
0,967
6
0,3
45
246,555
1,000
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 69
7
0,35
45
308,648
1,000
(2,082 ± 0,138) ×10-3 µT-1 dan dengan
8
0,4
45
352,740
1,000
menggunakan persamaan (10) diperoleh nilai
Untuk mencari nilai medan magnetik
horizontal bumi, maka dilakukan regresi
ralat estimasinya sebesar
Karena
= 0,0239.
= a maka besar medan magnet
linear tanpa bobot. Dengan mengansumsikan
Bi sebagai x dengan satuan μT dan
horizontal bumi
sebagai y serta memasukkannya dalam pers.
persamaan
(8) dan (9) maka diperoleh data hasil analisis
menentukan ralatnya. Sehingga diperoleh
seperti pada tabel 2.
besar medan magnet bumi Bp = (480 ± 30) 10
-6
Tabel 2. Data hasil analisis
Bp
=
digunakan
dan
untuk
T.
Karena secara teoritis besar medan
I
Bi (xi)
1
44,092
0,577
0,602
2
88,185
0,700
0,694
3
132,277
0,809
0,785
4
176,370
0,900
0,877
5
220,463
0,967
0,969
6
246,555
1,000
1,023
∑
925,942
4,952
4,95
(yi)
(12)
adalah
i
magnet bumi dipulau jawa 453 µT, maka
besar medan magnet hasil percobaan masih
memiliki ralat. Besarnya ralat nilai hasil
percobaan terhadap nilai baku (ralat relatif)
adalah
σ=
× 100 % = 6 %.
Sehingga diperoleh grafik hubungan
(yi) terhadap Bi (xi) seperti gambar 4.
1.1
5. Kesimpulan
y = 0.002x + 0.510
R² = 0.983
0.9
Dari penelitian yang telah dilakukan
yi
diperoleh besar medan magnet horizontal
bumi adalah (472 ± 31) 10-6 T. Nilai ini
0.7
sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya
0.5
0
100
xi 200
Gambar 4. Grafik hubungan
300
data
hasil
Untuk
analisis
453 µT dengan tingkat
kesalahan 6 %.
(yi)
terhadap Bi (xi)
Dari
yaitu sebesar
dan
persamaan (11) diperoleh nilai gradien a =
penelitian
lebih
lanjut,
disarankan peneliti menggunakan kompas
yang lebih besar dan lebih teliti dalam
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 70
menentukan sudut penyimpangan jarum
kompas agar dihasilkan data yang lebih
Fisika. Yogyakarta:
Tempelsari, 570.
Pustaka
Sains
[8] Ishafit. 1998. Analisis Pengukuran
Fisika. Yogyakarta: Universitas Ahmad
Dahlan, 29-31.
akurat.
Daftar Pustaka
[1]
Prasetya, A. 2010. Sekilas Tentang
Medan Magnet Bumi. Diakses Tanggal
10
April
2011.
http://ridtz.blogspot.com/2010/06/sekil
as-tentang-medan-magnet-bumi.html.
Tanya Jawab
T: John Maspupu, LAPAN
a. Apa dasarnya dipilih regresi linear
[2]
[3]
Wadi. 2011. Perubahan Medan Magnet
Bumi. Diakses tanggal 20 April 2011.
http://4engineer.wordpress.com/2011/0
1/27/perubahan-medan-magnet-bumi/.
Siswanto. 2009. Kompetensi Fisika
Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta:
Departemen Pendidikan Nasional, 80
dan 82.
[4] Young, H.D. and Freedman, R.A. 2000.
University Physics Tenth Edition. Alih
bahasa Juliastuti, Endang. Fisika
Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1.
2002. Jakarta: Erlangga, 87 dan
293,294 dan 343-344
[5] Mangunwiyoto, W. 1982. Buku
Pelajaran Fisika Untuk SMA. Jakarta:
Erlangga, 1.
[6] Alonso, M., and Finn, E.J. 1980.
Fundamental University Physics, 2nd
Edition. Alih bahasa Prasetyo, Lea dan
Hadi, Khusnul. Dasar-Dasar Fisika
Universitas Edisi Kedua. 1994. Jakarta:
Erlangga, 128.
dalam bahasan makalah anda?
b. Jelaskan
arti
fisis
dari
tingkat
kesalahan sebesar 6%?
J: Nikma Hasma Fardani, UAD
a. Regresi linear dipilih berdasarkan
karakteristik data penelitian.
b. Tingkat kesalahan sebesar 6% berarti
besar
kesalahan
relative
atau
penyimpangan antara hasil percobaan
dengan hasil teoritis sebesar 6%.
T: Alvera. W, UAD
a. Apakah metode yang pemakalah
sampaikan bisa diterapkan dimana
saja?
b. Apa dasar pemakalah menggunakan
80 lilitan? Apa hubungannya dengan
[7]
Supriyadi. 2006. Percobaan Fisika
Sederhana dan Konseptual untuk
Siswa, Guru dan Calon Guru IPA
besar induksi medan magnet?
J: Nikma Hasma Fardani, UAD
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 71
a.
Bisa, jika metodenya tepat yaitu
semakin banyak lilitan maka medan
diusahakan medan induksinya tegak
magnet induksinya akan semakin
lurus
terhadap
medan
magnet
besar. Pemakalah menggunakan 80
dan
kompas
lilitan karena sudah menghasilkan
ditentukan sedemikian rupa sehingga
medan magnet induksi cukup besar
jarumnya mengarah ke utara.
untuk menyeimbangi medan magnet
horizontal
bumi
b. Banyaknya lilitan memilki hubungan
bumi..
linear terhadap induksi magnetik. Jadi
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 72
Penentuan Nilai Kalor Uap Air Dengan Apparatus Dispenser
Selamet1), Thoha Firdaus2) Yosep Firmansyah 3) Zaini Muhtar Zaman4)
Program S-I Pendidikan Fisika
Fakultas keguruan dan ilmu pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Kampus III : Jln. Prof. Dr. Sepomo, Janturan Yogyakarta 55164 Tetp. (0274) 385123,379418
1)
E-mail: [email protected] 2) , E-mail: fius.28januari@gmail. com
Abstrak
Alat percobaan yang lakukan, dirangkai sebuah sistem untuk menentukan nilai kalor uap air
dengan Asas Black dimana kalor yang diterima ( ) sama dengan kalor yang dilepaskan
( ). Dengan percobaan yang telah dilakukan sebanyak tiga kali dihasilkan nilai kalor uap
air sebesar ( 2,17 x 106 J/kg ).
Kata kunci: Kalor Uap.
suhu dengan kalor, tetapi masih ada satu
1. Pendahuluan
Kalor adalah suatu bentuk energi yang
diterima
oleh
suatu
benda
yang
menyebabkan benda tersebut berubah suhu
atau wujud bentuknya. Kalor berbeda
dengan suhu, karena suhu adalah ukuran
dalam
satuan
derajat
panas.
Kalor
merupakan suatu kuantitas atau jumlah
panas
baik
dilepaskan
yang
oleh
diserap
suatu
maupun
benda.
Kalor
didefinisikan sebagai energi panas yang
dimiliki oleh suatu zat. Secara umum
untuk mendeteksi adanya kalor yang
dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan
mengukur suhu benda tersebut.
Jika
suhunya tinggi maka kalor yang dikandung
oleh benda sangat besar, begitu juga
sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor
pengertian lagi yang perlu diketahui yaitu
kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah
suatu ukuran untuk banyaknya kalor yang
dapat dikandung oleh benda tersebut atau
banyaknya kalor yang perlu diserap oleh
benda tersebut untuk menaikkan suhunya.
Menurut asas Black apabila ada dua
benda yang suhunya berbeda kemudian
disatukan atau dicampur maka akan terjadi
aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi
menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran
ini
akan
berhenti
sampai
terjadi
keseimbangan termal (suhu kedua benda
sama).
Dalam
percobaan
ini
akan
dilkakukan pengukuran kalor uap air
dengan alat yang telah dikembangkan
berdasarkan asas balck.
yang dikandung sedikit. Hasil percobaan
ini dapat menjelaskan dengan perbedaan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 73
2.
(2)
Dasar Teori
Dari hasil percobaan yang sering
dilakukan besar kecilnya kalor yang
Dan untuk mencari panas yang diberikan oleh
uap yaitu panas pengembunan
dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung
pada 3 faktor yaitu: massa zat, jenis zat
(kalor
jenis),
Sehingga
dan
secara
perubahan
matematis
(3)
Sedangkan panas yang diberikan sistem yaitu
suhu.
(4)
dapat
Sehingga
dirumuskan :
………………….. (1)
besar
kalor
uap
dengan
eksperimen menggunakan rumus: (1.1)
(5)
Pada sistem thermodinamika, benda
kerja yang dimaksudkan sering disebut
dengan sistem, hal ini dimaksudkan untuk
memisahkan
benda
kerja
3. Metode Penelitian
dengan
Percobaan penentuan nilai kalor uap air
sekelilingnya. Sistem secara khusus dapat
dengan apparatus dispenser dilakukan di
didefinisikan sebagai suatu batasan yang
laboratorium Fisika Dasar Universitas Ahmad
dipakai untuk menunjukkan benda kerja
Dahlan Yogyakarta.
dalam suatu permukaan tertutup.
a. Alat Dan Bahan
Percobaan kalor uap ini menggunakan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
kalorimeter sebagai pangukuran kalor yang
percobaan ini adalah.
keluar dari sistem itu sendiri dan berbeda
1.) Alat pemanas (dalam percobaan
medium sehingga dinamakan sebagai kalor
ini menggunakan displenser)
yang dilepaskan. Sedangkan untuk kalor
2.) Kaloremeter
yang diterima adalah kalor yang ada di
3.) 2 Buah Termometer
sistem itu atau dalam percobaan ini
4.) Timbangan/Neraca
menggunakan dispanser sebagai pemanas
sistem.
Percobaan
ini
bisa
mencari
5.) Pipa / selang
6.) Air
sebarapa besar kalor uap, yang pada acuani
didapat nilai sebesar
J/kg .
Dalam menentukan massa uap yang
mengembun
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 74
Gambar (1). Alat percobaan kalor uap
10.) Menghidupkan
b. Langkah Percobaan:
dispenser
dan
tunggu sampai air dalam bejana
1.) Menyusun alat percobaan sesuai
gambar
11.) Mencatat besar massa kalorimeter
2.) Pipa penghubung kalorimeter dengan
bejana didih dihubungkan.
kalorimeter
lengkap
dengan pipa pengembun, pengaduk,
dan termometer diatas timbangan
massa, dan catat massa kalorimeter
kosong lengkap
5.) Mencatat
.
kapasitas
lengakap dengan tambahan massa
uap yang menjadi cair
3.) Menimbang kalorimeter kosong
4.) Meletakkan
pemanas hampir mendidih
kalorimeter
alumunium
6.) Mencatat
suhu
pada
kalorimter
7.) Mencatat
suhu
pada
dispenser
12.) Menentukan
massa
uap
yang
mengembun
13.) Mencatat suhu ahkir pada dispenser
dan pada kalorimeter
14.) Mengitung perubahan suhu dari
suhu awal dan suhu akhir pada air
didispenser
15.) Mencari panas yang diberikan oleh
uap yaitu panas pengembunan sesuai
persamaan (3)
16.) Mencari
panas
yang
diberikan
sistem seuai persamaan (4)
8.) Mencatat massa kalorimeter
17.) Mencari
9.) Mengisi dispenser dengan air yang
sudah diukur massanya
besar
panas
spesifik
pengembunan dapat dicari dengan
Asas Black menggunakan persamaan
(2)
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 75
4. Hasil Penelitian
Dari hasil percobaan telah didapat data sebagai berikut:
Tabel 1. Hasil Penelitian
No
(K)
(K)
(Kg)
((J⁄Kg)⁄ )
(Kg)
(Kg)
1
(J⁄Kg)
2,1769
2
3
[2] Berg E.V., dkk, 1991. Buku Suber Fisika
5. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan
dapat disimpulkan bahwa kalor uap yang
dimiliki air sebesar 2,17 x 106 J/kg dengan
tingkat kesalahan 2,25 %.. Ternyata
hasilnya tidak jauh berbeda dengan nilai
Eksperimental Untuk Sekolah Menengah.
Salatiga: Kantor Sinode GKJ.
[3] Neinggolan W.S., 1987. Thermodinamika.
Bandung: CV. Armico.
[4] Supriyadi., 2006. Percobaan IPA Fisika
Sederhana dan Konstksual. Yogyakarta:
acuan yaitu sebesar 2,22 x 106 J/kg .
Pustaka Sains Tempelsari, 242-243.
Daftar Pustaka
[1] Alljabbar., 2010.Pengertian/Definisi Kalor
dan Teori Kalor Umum Dasar Kuantitas
Jumlah
Panas Pendidikan Ilmu Sains
Tanya Jawab
T: Zulkadri, UAD
Fisika Via Internet Gratis. 06.14 AM. 3
April
2011:
http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/2
3/kalor/html.
Apa yang dimaksud dengan apparatus?
J: Selamet,UAD
Apparatus yaitu bentuk nyata dari alat
yang menghasilkan/menunjukkan gejala
fisika.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 76
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011| 77
Penentuan Panjang Gelombang Cahaya Ungu Dengan Metode
Celah Ganda
Ika Kartika Putri ¹⁾, Juraidah Ulfah ²⁾
Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Kampus III, Jln. Prof. Dr. Soepomo, S.H., Janturan, Warungboto, Yogyakarta
¹⁾ Email: [email protected], ²⁾ Email: [email protected]
Abstrak
Telah dilakukan percobaan untuk menentukan panjang gelombang cahaya secara kasar melalui
gejala interferensi dengan celah ganda buatan sendiri. Percobaan dilakukan dengan cara melihat
gejala interferensi pada celah ganda yang diletakkan pada jarak beberapa centimeter dari sumber
cahaya. Pola interferensi yang terjadi karena difraksi atau lenturan cahaya dari masing-masing
celah. Karena sumber cahayanya adalah senter, maka pola terjadi adalah pola garis gelap terang
yang lurus. Bentuk garis tergantung pada bentuk filamen dari sumber cahaya. Pola tersebut terjadi
karena difraksi cahaya yang melewati celah. Jarak yang ditempuh oleh cahaya dari setiap bagian
celah berbeda, jika cahaya putih maka fase dari cahaya yang tergabung akan berbeda sehingga
bisa menjadi spektrum warna, sedangkan jika cahaya monokhrom maka pola yang terbentuk
adalah gelap terang pada layar. Percobaan penentuan gelombang cahaya ungu dengan metode
celah ganda dilakukan dengan menggunakan perhitungan secara langsung tanpa regresi linier.
Diperoleh hasil untuk panjang gelombang cahaya ungu adalah (4,13±0,11)
m. Panjang
gelombang yang diperoleh dari hasil percobaan dengan menggunakan lampu senter dapat
dikategorikan dalam cahaya tampak berwarna ungu yaitu antara 3,40
m hingga 4,80
m.
Kata kunci: celah ganda, interferensi cahaya, panjang gelombang cahaya.
mengalami
1. Pendahuluan
interferensi
minimum
(destruktif) [1].
Gelombang cahaya yang ke luar
dari dua celah berasal dari satu sumber
cahaya, sehingga dua celah ini sebagai
pasangan
sumber
cahaya
koheren.
Cahaya dari dua celah menghasilkan
interferensi dengan pola teratur pada
layar. Pola interferensi tersebut berupa
garis gelap dan terang yang silih berganti.
Garis terang terjadi apabila cahaya dari
kedua
celah
mengalami
interferensi
Beberapa
dilakukan,
penelitian
misalnya
telah
menggunakan
metode interferometer Michelson untuk
menentukan panjang gelombang laser
He-Ne dan diperoleh λ sama dengan
(625,7±8,2)nm
lain
yang
[2]
. Metode interferometer
dapat
digunakan
untuk
mengukur panjang gelombang cahaya
juga
telah
interferometer
dilakukan
Young
yaitu
dengan
menggunakan
maksimum (konstruktif). Sedangkan garis
cermin Lloyd, diperoleh λ sama dengan
gelap
(633,4±4,8)nm untuk laser He-Ne dan λ
terjadi
apabila
kedua
celah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |77
sama dengan (646,3±4,9)nm untuk laser
Difraksi adalah salah satu sifat
dioda. Namun pola-pola interferensi yang
gelombang saat melalui celah yang
dihasilkan dengan metode ini terutama
sangat kecil. Jika gelombang melewati
untuk sumber polikromatis masih belum
celah yang sangat kecil, maka terjadi
optimal [3] .
difraksi gelombang, yang ditunjukkan
Penulis
melihat
percobaan-percobaan
bahwa
terdahulu
dari
oleh penyebaran gelombang dengan pusat
nilai
penyebaran gelombang pada celah sempit
eksperimentalnya sudah sesuai dengan
tersebut.
kategori cahaya merah 6,30
m
penyebaran gelombang tersebut tidak
pada
terjadi, yang terjadi gelombang akan
penelitian penentuan panjang gelombang
melewati celah secara lurus saja. Ini
cahaya ungu menggunakan metode celah
membuktikan bahwa cahaya memiliki
ganda dilakukan dengan menggunakan
sifat gelombang
hingga
7,60
m.
Dan
Jika
celah
[4]
tidak
sempit,
.
perhitungan secara langsung tanpa regresi
Jika dua gelombang bertemu,
linier juga menghasilkan nilai yang sesuai
maka interferensi terjadi. Apabila fasa
dengan kategori cahaya ungu yaitu antara
kedua gelombang sama, secara sederhana
3,40
masing-masing puncak gelombang dapat
m hingga 4,80
m.
bertemu,
maka
interferensi
2.
Landasan Teori
sebuah
cahaya
benda
menggetarkan
dapat
terjadi
adalah
konstruktif
atau
penggabungan gelombang yang saling
Jika cahaya mengenai sebuah
benda,
yang
mempengaruhi
tersebut
atom-atom
dengan
penyusun
menguatkan,
akibatnya
cahaya
akan
semakin terang. Namun jika fasa kedua
gelombang
berlawanan,
yang
secara
sederhana diartikan puncak gelombang
benda. Namun besarnya pengaruh dari
yang
satu
bertemu
cahaya, sangat bergantung pada frekuensi
gelombang kedua, maka yang terjadi
dari cahaya tersebut. Jika frekuensi
adalah
cahaya sangat besar, maka pengaruhnya
penggabungan yang saling melemahkan.
juga akan sangat besar. Saat berinteraksi
Pada keadaan ini cahaya akan menjadi
dengan benda, cahaya dapat mengalami
redup
tiga peristiwa yaitu dipantulkan oleh
interferensi dari cahaya, dapat dilakukan
benda, diteruskan atau merambat di
dengan dengan menggunakan percobaan
dalam benda, dan diserap oleh benda [4].
satu celah sempit dan dua celah sempit
interferensi
atau
gelap.
dengan
lembah
destruktif
Pengujian
atau
sifat
dengan sebuah layar untuk menangkap
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |82
pola interferensi. Pola terang gelap
bergantian menunjukkan pola interferensi
[4]
.
d sin θ = (m + )λ,
(2)
dengan m = 0, 1, 2, . . .
Perbedaan fase δ di titik P ialah
Pola interferensi cahaya dari dua
sumber cahaya atau lebih dapat diamati
hanya
jika
sumber-sumber
kali
perbedaan lintasan d sin θ
δ=
tersebut
d sin θ.
(3)
Jarak ym yang diukur di sepanjang layar
koheren.
dari titik tengah ke rumbai terang ke-m
dihubungkan oleh sudut θ oleh
tan θ =
,
(4)
dengan L merupakan jarak dari celah ke
layar. Untuk θ yang kecil, diperoleh
sin θ ≈ tan θ =
Gambar 1. Geometri untuk menghubungkan jarak
bahwa dua celah sebagai sumber cahaya
d sin θ ≈ d
percobaan Young setiap celah bertindak
sebagai sumber garis, yang ekivalen
d
celah, garis-garis dari kedua celah ke satu
titik P di layar akan hampir sejajar, dan
= mλ,
(7)
dengan demikian, untuk sudut yang kecil,
jarak yang diukur di sepanjang layar
rumbai terang ke-m diberikan oleh
=m
Pola interferensi diamati pada layar yang
sejarak d. Pada jarak yang jauh dari
(6)
ke dalam persamaan (1), diperoleh
dengan sumber titik dalam dua dimensi.
jauh dari celah tadi, yang dipisahkan
,
dengan mensubstitusikan persamaan (6)
yang koheren untuk pengamatan pola
interferensi cahaya pada layar. Pada
(5)
sehingga d sin θ diberikan oleh
y yang diukur di sepanjang layar ke L dan θ
Dapat dilihat pada gambar 1
,
.
(8)
Dari persamaan (8) dapat diketahui
bahwa rumbai-rumbai tersebut berjarak
sama pada layar, dengan jarak di antara
dua rumbai terang berturutan diberikan
∆y =
perbedaan lintasan kira-kira d sin θ.
.
(9)
Dengan demikian interferensi maksimum
Untuk
pada sudut yang diberikan oleh
cahaya, dapat menggunakan persamaan
d sin θ = mλ,
dengan m = 0, 1, 2, . . .
(1)
mencari
panjang
gelombang
(9) yang diubah menjadi
.
(10)
Interferensi minimum terjadi di
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |83
Sedangkan untuk mencari ralat panjang
gelombang cahaya adalah
.
(11)
Gambar 2. Celah ganda yang terbuat dari kertas,
3. Metode Penelitian
silet, dan sehelai rambut
Percobaan penentuan gelombang
3. Layar yang terbuat dari kayu dan
cahaya ungu dengan metode celah ganda
digunakan untuk menangkap gejala
dilakukan di rumah Ika Kartika Putri,
interferensi dari celah ganda yang
menggunakan
disinari oleh sumber cahaya.
peralatan
yang
dibuat
sendiri dari bahan-bahan yang ada di
4. Papan yang dirancang dan diberi
rumah. Alat dan bahan yang digunakan
meteran untuk mengubah-ubah jarak
adalah sebagai berikut.
antara layar dan celah ganda.
1. Lampu senter rechargeable dengan
daya 100 V~250 V sebagai sumber
cahaya
yang
digunakan
untuk
menyinari celah ganda.
2. Celah ganda, terbuat dari bahan kertas,
Gambar 3. Papan yang dirancang untuk
sehelai rambut, 2 buah silet, isolasi,
mengubah-ubah jarak
gunting, dan penggaris. Celah ganda
dibuat dengan cara memberi lubang
pada kertas bagian tengah seluas 2
cm². Kemudian kedua silet ditempel
pada
lubang
tersebut
sehingga
terbentuk celah yang sangat sempit,
sehelai rambut diletakkan di antara
celah
sempit,
dan
direkatkan
menggunakan isolasi. Celah ganda ini
jika disinari oleh sumber cahaya akan
terjadi gejala interferensi.
Dilakukan penentuan jarak celah
ganda terhadap layar (L), kemudian celah
ganda
disinari
oleh
lampu
senter
rechargeable dengan daya 100 V~250 V,
sehingga terjadi pola gelap terang pada
layar.
Dilakukan
pengukuran
dan
pencatatan jarak gelap terang pada layar
(
).
Percobaan
dilakukan
hingga
sepuluh kali dengan mengubah jarak
antara celah ganda ke layar dan diperoleh
sepuluh L dan
. Kemudian data
tersebut diolah dengan menggunakan
perhitungan secara langsung tanpa regresi
linier.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |84
Tabel 1. Aproksimasi jangkauan panjang
gelombang berbagai warna dalam
spektrum cahaya tampak.
Dapat dilihat pada tabel 2 bahwa
jarak antara celah ganda ke layar (L)
kemudian celah ganda disinari oleh
NO
1
2
3
4
5
6
dan d
Warna
(nm)
Ungu
340-480
Biru
450-490
Hijau
490-560
Kuning
560-590
Jingga
590-630
Merah
630-760
Dengan cara memasukkan
cahaya
sepuluh
dan
dan jarak antara garis gelap terang
tersebut adalah (
, L,
sepuluh nilai λ,
ralatnya
dapat
dihitung menggunakan persamaan (11).
Dilakukan
pencocokan
panjang
gelombang cahaya yang diperoleh dari
hasil percobaan dengan tabel 1 yaitu tabel
aproksimasi
gelombang
jangkauan
berbagai
). Ditentukan jarak
celah ganda ke layar berselang satu
centimeter antara jarak pertama ke jarak
kedua
dan
seterusnya.
Kemudian
diperoleh panjang gelombang cahaya tiap
pengambilan
data
menggunakan
persamaan (10), dan dirata-rata untuk
memperoleh
hasil
akhir
panjang
gelombang cahaya yang dipancarkan oleh
lampu senter.
panjang
warna
rechargeable
diperoleh garis gelap terang pada layar,
kemudian dirata-rata dengan cara nilai λ
dibagi
senter
dengan daya 100 V~250 V sehingga
menggunakan persamaan (10),
sehingga dihasilkan
lampu
Tabel 2. Hasil penentuan panjang
dalam
gelombang cahaya secara langsung
spektrum cahaya tampak. Sehingga dapat
diketahui cahaya apa yang dipancarkan
i
menyinari celah ganda dalam percobaan
yang telah dilakukan.
4.
Pembahasan
Percobaan
untuk
menentukan
panjang gelombang cahaya ungu dengan
metode celah ganda dilakukan dengan
menggunakan
perhitungan
langsung tanpa regresi linier.
secara
(10⁻¹⁰)
(10⁻⁵)(cm)
(10⁻⁵)(cm)
37
4,054
-0,0722
0,0052128
1,5
36
4,167
0,0408
0,0016646
1,4
35
4
-0,1262
0,0159264
4
1,4
34
4,118
-0,0082
6,724E-05
5
1,4
33
4,242
0,1158
0,0134096
6
1,3
32
4,063
-0,0632
0,0039942
7
1,3
31
4,194
0,0678
0,0045968
8
1,2
30
4
-0,1262
0,0159264
9
1,2
29
4,138
0,0118
0,0001392
10
1,2
28
4,286
0,1598
0,95229
41,262
0
1,0132276
(cm)
(cm)
1
1,5
2
3
oleh lampu senter rechargeable dengan
daya 100V~250V yang digunakan untuk
(δ λ)²
δλ
L
Σ
Percobaan
penentuan
(cm²)
panjang
gelombang cahaya ungu dengan metode
celah ganda ini dilakukan sebanyak
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |85
sepuluh
kali,
sehingga
didapatkan
sepuluh data mengenai jarak antara gelap
terang (
berwarna ungu yaitu antara 3,40
hingga 4,80
) dan jarak layar ke celah
m
m.
Untuk
penelitian
lebih
lanjut
ganda (L). Jarak antara pusat dua celah
disarankan
(d) adalah 0,001 cm. Untuk mencari
panjang
panjang gelombang cahaya, digunakan
terlebih dahulu, sehingga pada saat
persamaan
melakukan percobaan tidak mengalami
(10).
Sehingga
panjang gelombang rata-rata (
4,1262
diperoleh
sebesar
m. Dan ralatnya dihitung
dengan menggunakan persamaan (11).
Sehingga
didapat
0,1061
ralatnya
percobaan
ditemui
penentuan jarak antara pusat dua celah
Kanginan, M. 2007. Fisika 3 untuk
SMA Kelas XII. Jakarta : Erlangga.
[2]
Suprayitno.
1997.
Penelitian
Panjang Gelombang dan Indeks
Bias Udara dengan Metode
Interferometer Michelson. Skripsi
S-1.
Semarang
:
FMIPA
Universitas Diponegoro.
[3]
Riyanti, O. 2003. Analisis Pola
Keluaran Interferometri Young
menggunakan
Cermin
Lloyd.
Skripsi S-1. Semarang : FMIPA
Universitas Diponegoro.
[4]
Ishaq, M. 2008. Menguak Rahasia
Alam dengan Fisika. Bandung : PT
Albana.
[5]
Alonso, M. and Finn, E.J. 1980.
Fundamental University Physics,
2nd Edition. Alih bahasa Prasetyo, L
dan Kusnul H. Dasar-dasar Fisika
Universitas Jilid 2 : Medan dan
Gelombang. 1994. Jakarta :
Erlangga.
[6]
Halliday, D. dan Resnick, R. 1993.
Fisika Edisi ke 3 Jilid 2. Jakarta :
Erlangga.
kadang
bergoyang saat dipegang sehingga pola
gelap dan pola terang bergeser.
5.
Kesimpulan
Panjang gelombang cahaya yang
diperoleh
dari
perhitungan
secara
langsung tanpa regresi linear adalah
(4,13±0,11)
Panjang
m.
gelombang
yang
diperoleh dari hasil percobaan dengan
menggunakan lampu senter rechargeable
dengan daya 100 V~250 V dapat
dikategorikan
dalam
cahaya
cahaya
[1]
kurang tepat, karena lampu senter yang
ganda
pembuktian
tampak
Daftar Pustaka
antara pola gelap dengan pola terang
celah
dalam
cahaya
celah ganda.
pada celah ganda dan pengukuran jarak
ke
gelombang
mengetahui
tampak yang digunakan untuk menyinari
beberapa kesulitan antara lain adalah
disorotkan
peneliti
sebesar
m.
Selama
kesulitan
agar
tampak
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |86
[7]
Sutrisno. 1984. Fisika Dasar
Gelombang dan Optik. Bandung :
ITB.
[8] Tipler, P.A. 1991. Physics for
scientist and enginers part2. Alih
bahasa Prasetio, L dan Rahmad, A.
1998. Fisika untuk sains dan teknik
jilid 2. Jakarta : Erlangga.
daya yang dipakai kurang dari
100V atau lebih dari 250V?
J: Ika Kartika, UAD
Karena
percobaan
yang
lakukan
menggunakan
kami
peralatan
yang ada dirumah kami dan yang
ada
Tanya Jawab
hanya
senter
rechargeable
dengan daya 100V – 250V maka
T : Wasingul Maghfiroh, Pendidikan
kami belum dapat membuktikan
apakah ada pengaruhnya terhadap
Fisika UAD
panjang
gelombang
jika
Apakah bias jika sehelai rambut
menggunakan senter dengan daya
diubah dengan benang? Apakah
kurang dari 100V atau lebih dari
celah-celah cahaya akan terlihat?
250V.
J: Ika Kartika Putri, UAD
Kami menggunakan sehelai rambut
T: Bambang Setiahadi, LAPAN
karena karena sehelai rambut sudah
tidak bias dibagi lagi, sedaangkan
benang masih dapat dibagi menjadi
beberapa bagian. Semakin tipis
Apakah dapat digunakan cahaya
matahari?
J: Ika Kartika Putri, UAD
sehelai rambut yang digunakan
akan mempengaruhi jarak antara
Karena kami menentukan panjang
pusat dua celah (d).
gelombang cahaya ungu, maka
tidak dapat menggunakan sumber
cahaya matahari. Cahaya matahari
merupakan cahaya monokromatis
T: Dwi Nursanti, UAD
yang terdiri dari berbagai warna
Dalam percobaan ini digunakan
lampu senter dengan daya 100V –
yaitu merah – jingga – kuning –
hijau – biru – nila – ungu.
250V. apakah ada pengaruhnya
terhadap panjang gelombang jika
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 |87
Pengaruh Cooperative Learning Terhadap Prestasi Belajar Siswa
Dalam Pokok Bahasan Hukum Ohm
Okimustava, Ishafit
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164
e-mail:[email protected], [email protected]
Moh. Toifur
Program StudiFisika Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta
JurusanMatematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Ahmad Dahlan, Kampus
III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, SH, Yogyakarta 55164
e-mail:[email protected]
Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh cooperative learning dalam upaya
meningkatkan prestasi belajar fisika siswa SMA. Penelitian ini menggunakan metode
kuasieksperimen, mengambil 2 kelas sebagai sampel, yaitu kelas X5 digunakan sebagai kelas
eksperimen, dan kelas X6 sebagai kelas kontrol. Nilai awal diambil dari nilai pre tes dan nilai
post test diambil dari nilainilai. Kemudian nilai-nilai tersebut dianalisis dengan Uji Validitas, Uji
Reliabilitas, Uji Tingkat Kesukaran, dan Uji Daya Beda. Analisis data digunakan Uji
Normalitas, dan Uji Homogenitas serta uji gain. Data yang diperoleh kemudian diolah dengan
menggunakan uji hipotesis yang menggunakan uji-t dua pihak untuk data normal dan uji chi
kuadrat untuk data tidak normal.Didapatkan bahwa hasil belajar kelas eksperimen lebih baik
dibanding dengan hasil belajar kelas kontrol.Disamping itu penerapan cooperative learning
dapat memotivasi belajar siswa pada kelas eksperimen yang terlihat dari semangat siswa untuk
melakukan belajar secara berkelompok.
Kata kunci:cooperative learning, hukum ohm
1. Pendahuluan
Penelitian dengan jelas menyatakan
bahwa siswa perlu melakukan lebih dari
sekedar mendengardalam proses belajar.
Survei profesor AS menemukan bahwa
mengajar adalah cara instruksi di 89% dari
ilmuwan fisika dan [1].Sebuah studi baru-baru
ini
menyimpulkan berbagai studi
pembelajaran aktif, kolaboratif, kooperatif,
dan
masalahberbasis
pada
siswa[2].Gurumemilikipilihan
untukpenataanpelajarankompetitif,
individualis,
ataukooperatif.
Para
gurumembuatkeputusandalampenataanpelaja
ranuntukmempengaruhiinteraksisiswadengan
orang lain, pengetahuan, dansikap[3].
Pada cooperativelearning harus ada
struktur dorongan dan tugas yang bersifat
kooperatif sehingga terjadinya interaksi
secara terbuka dan hubungan yang besifat
interdependesi yang efektif diantara anggota
kelompok[4].Model cooperative learning
tidak akan bisa terlaksana secara maksimal
tanpa adanya aspek pendukung yang lain.
Aspek pendukung itu diantaranya adalah
penggunaan model cooperative learning
dengan bantuan PhET Simulation dan
mengajak siswa untuk mempraktekkan hasil
pembelajarannya
secara
langsung
di
laboratorium dengan melakukan eksperimen.
Dengan menggunakan kedua aspek tersebut
diharapkan pembelajaran akan mendapatkan
hasil yang maksimal.
Berdasarkan masalah-masalah tersebut,
penelitian ini dibuat untuk mengetahui
apakah dengan model cooperative learning
dapat meningkatkan prestasi belajar siswa
terutama pada pokok bahasan hukum Ohm
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 88
yang belum memperoleh proporsi yang
memadai,
mengingat
pentingnya
pembelajaran tentang hukum Ohm tersebut.
2.
Dasar Teori
a. Metode Ceramah
Metode ceramah adalah metode
penuturan
bahan
pelajaran
secara
lisan.Metode ini tidak senantiasa jelek bila
penggunaannya
betul-betul
disiapkan
dengan baik, didukung dengan alat dan
media serta memperhatikan batas-batas
kemungkinan
penggunaannya.
Pada
umumnya ada tiga langkah pokok yang
harus dipersiapkan dalam penggunaan
metode ceramah yaitu, persiapan atau
perencanaan
artinya
guru
untuk
mempersiapkan kondisi belajar yang baik
sebelum mengajar dimulai, pelaksanaan
artinya guru menyampaikan bahan ceramah,
kesimpulan arinya guru menyimpulkan
hasil ceramah, umumnya siswa mencatat
bahan yang telah diceramahkan [5].
Dalam metode ceramah memiliki
kekurangan dan kelebihan. Kelebihan
metode ceramah diantaranya adalah guru
mudah
menguasai
kelas,
mudah
mengorganisasikan tempat duduk, dapat
diikuti oleh jumlah siswa yang besar,
mudah mempersiapkan dan melaksanakan
proses pembelajaran, serta guru mudah
menerangkan pelajaran dengan baik.
Sedangkan kekurangannya metode ceramah
yaitu, mudah membuat siswa tidak mengeti
tehadap katakata yang disampaikan oleh
gurunya, yang memiliki kemampuan hanya
dapat menyerap pembelajaran jika dengan
melihat langsung saja menjadi rugi, yang
memiki kemampuan mendengar saja lebih
besar menerimanya, bila selalu digunakan
dan terlalu lama akan membosankan, guru
menyimpulkan bahwa siswa telah mengerti
dan tertarik pada ceramahnyapadahal siswa
belum mengerti sehingga menyebabkan
siswa pasif.
b. Metode cooperative learning
Seorang
gurumungkinmemilikipengaruhpositif
padasiswa sehingga dapatmemotivasinya,
tetapisiswaawalnyamemerlukanintervensida
ndukungan.
Sejakguruberada
dalamposisinya,merekadapatmembangunco
operative
learningkelompokuntukmemberikandukung
anini[6].Pembelajarankooperatifmerupakan
strategipembelajaranberbasispadanalurikerj
asama
manusia.Iniadalahpemanfaatanaspekpsikolo
giskerjasamadanpersainganuntuktransaksik
urikulerdanbelajarsiswa.Konsepcooperative
learningmengacupadametodepembelajarand
anteknikdi
manasiswabekerjadalamkelompok
kecildandihargaidalambeberapa
kinerjasebagai sebuah kelompok.Idedi
belakangmetodecooperative
learningadalahketikakelompoktidak
dihargai sebagaiindividu[7].
Cooperative learning adalah strategi
pembelajaran yang terdiri dari kelompok
kecil yang masing-masing terdiri dari siswa
yang memiliki kemampuan yang berbeda
yang
menggunakan
berbagai
jenis
pembelajaran
untuk
memperbaiki
pemahaman
siswa
terhadap
materi
pembelajaran.Masing-masing
anggota
kelompok bertanggung jawab tidak hanya
untuk belajar dari guru tetapi juga untuk
membantu anggota kelompok dalam
belajar, yang membuat suasana yang
baik.Siswa dapat dikatakan tuntas belajar
jika semua anggota kelompok mengerti
tentang materi yang diajarkan[4].
Siswa melakukan eksperimen untuk
melakukan pengambilan data dengan
membuat rangkaian listrik menggunakan
Phet Simulation dari materi yang telah
diberikan oleh guru. Setelah pengumpulan
data selesai siswa berdiskusi untuk mencari
jawaban dan menyimpulkan hasil dari soal
yang telah diberikan.Siswa membuat grafik
hubungan antara R, V dan I dengan data
yang diambil dari Phet Simulation.
Kemudian
beberapa
kelompok
menyampaikan hasil dari diskusi kelompok
mereka kedepan kelas.
Model evaluasi cooperative learning
belum banyak diterapkan dalam dunia
pendidikan kita walaupun kita sering
mengembangkan nilai-nilai gotong royong
dalam
budaya
bangsa
Indonesia.Kebanyakan guru tidak mau
menerapkan sistem kerja kelompok karena
beberapa alasan.Salah satunya adalah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 89
penilaian yang dianggap kurang adil. Siswa
tekun dan pandai merasa dirugikan karena
temannya yang kurang mampu dan
berusaha hanya ikut andil pada hasil jerih
payah mereka, sedangkan siswa yang
kurang mampuakan merasa seperti benalu
[8]
.
c.
Hukum Ohm
Pada sebagian besar konduktor logam,
hubungan arus yang mengalir dengan potensial
diatur oleh hukum Ohm.Ohm menggunakan
rangkaian percobaan sederhana seperti pada
Gambar 2 dan yang menggunakan Phet
Simulation pada Gambar 3. Dia menggunakan
rangkaian sumber potensial secara seri,
mengukur besarnya arus yang mengalir dan
menemukan hubungan linier sederhana, yang
dapat dituliskan sebagai
(1)
denganR = V/I disebut resistansi dari
beban,dengan R adalah resistansi, V adalah
beda potensial, dan I adalah arus listrik yang
mengalir melewati rangkaian yang ditunjukkan
pada gambar 1[9].
R
i
V
Gambar 1.Rangkaian listrik sederhana
V
R=
V
I
Gambar2.Grafik hubungan antara V dan I untuk
material ohmik.
Resistansi tidak bergantung pada I
untuk material ohmik, seperti yang
ditunjukan oleh kemiringan garis yang
konstan
yang
ditunjukkan
gambar
2.Resistansi kawat penghantar diketahui
sebanding dengan panjang kawat dan
berbanding terbalik dengan luas penampang
lintang.
(2)
denganR adalah resistansi, ρ adalah
resistivitas, L adalah panjang kawat, dan A
adalah luas penampang kawat. Konstanta
kesebandingan ρ disebut resistivitas
material penghantar. Resistivitas suatu
logam bergantung pada temperatur. Dari
tabel resistivitasbiasanya diberikan untuk
nilai-nilainya pada 200C bersama dengan
koefisien temperatur restisivitas α, yang
sebanding dengan kemiringan kurva ρ
terhadap T. Resistivitas pada temperatur Tc
lainnya dalam celcius diberikan oleh
,
(3)
dengan ρ0 adalah resistivitas mula-mula
koefisien temperatur dan Tc adalah
temperature akhir.Resistivitas memiliki
kemiringan yang sama jika diplot terhadap
Tcataupun T.
Ketika
menggambar
diagram
rangkaian, hamabatan dinyatakan dengan
simbol [9]. Dua atau lebih resistor yang
dihubungkan sedemikian rupa sehingga
muatan yang sama harus mengalir melalui
keduanya dikatakan bahwa resistor itu
dihubungkan secara seri. Karena muatan
tidak terkumpul pada satu titik kawat yang
dialiri arus konstan.Tegangan jatuh pada
kedua resistor adalah jumlah tegangan yang
jatuh pada masing-masing resistor[9].
,
(4)
dengan membuat tegangan jatuh sama
dengan IReq, maka
.
(5)
Dua atau lebih resistor yang
dihubungkan akanmemiliki beda potensial
yang sama diantara keduanya dikatakan
bahwa resistor itu dihubungkan secara
paralel. Arus post testadalah jumlah semua
arus pada tiap percabangan.
,
(6)
denganV=V1 adalah tegangan jatuh pada
resistor. Dalam bentuk arus resistansi, maka
,
(7)
dengan memecahkan pers (7) untuk I dan
tegangan menggunakan
,
maka diperoleh
.
(8)
Resistansi ekivalen untuk tiga resistor
paralel dengan demikian dapat ditulis
menjadi [9].
.
(9)
Resistor yang dihubungkan secara
paralel memiliki beda potensial yang sama
disetiap cabangnya.
Physisics
Education
Technology
merupakan software atau program simulasi
Fisika yang mudah untuk dipelajari.Kita
dapat mengamati, menghitung, mengukur,
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 90
menghubungkan
ruang
dan
waktu,
membuat hipotesis, merancang eksperimen,
mengendalikan
variabel,
membuat
kesimpulan
sementaramenerapkan,
mengkomunikasikan data dan mengajukan
pertanyaan.Physisics Education Technology
merupakn program aplikasi yang terdiri dari
Java dan Flash yang saat ini sedang
dikembangkan dalam dunia pendidikan.
3. Metode Penelitian
Penelitian ini membahas tentang
metode pembelajaran cooperative learning
pada pokok bahasan Listrik Dinamis
khususnya pada sub bab hukum Ohm.
Subjek dalam penelitian ini adalah adalah
siswa kelas X5 sebagai kelas experimen
dengan jumlah 43 siswa dan siswa X6
sebagai kelas kontrol dengan jumlah 43
siswa, semester II SMU Negeri 1
Majenang. Diambilnya kelas ini sebagai
sampel penelitian karena kelas tersebut
merupakan kelas yang variatif mempunyai
siswa dengan kemampuan bervariasi.
Subjek pengujian intrumen soal penelitian
dilakukan pada kelas X4 dengan jumlah 35
siswa dan X7 dengann jumlah 42 siswa.
Tabel 1.Desain kelompok kontrol
pratespascates berpasangan
Kelompok
A
B
Pre test Perlakuan
R1
R2
X1
X2
Post test
Y1
Y2
Instrumen yang dipergunakan dalam
penelitian ini adalah instrumen untuk
mengetahui ketuntasan belajar siswa yaitu
dengan mengggunakan tes.
Tes digunakan untuk mengetahui
keberhasilan dari model pengajaran, maka
diadakan tes kemampuan awal siswa atau
pre test dan tes prestasi belajar Fisika
sebagai tes post test atu post-test. Tipe soal
dalam penelitian ini adalah pilihan ganda,
hal ini dimaksudkan agar siswa lebih
memahami materi yang telah diajarkan.
Jumlah
soal
pre
test
danposttestnilaisebanyak dua puluh soal pilihan
ganda.
d.
Uji intrumen
Pada penelitian ini untuk menghitung
validitas butir-butir soal tes prestasi belajar
Fisika dan motivasi berprestasi yang valid
maka digunakan rumus korelasi product
moment[10]
rXY
N
{N
X
2
XY
(
X )(
2
(
X ) }{N
(10)
Y)
Y
2
(
2
Y) }
Untuk menguji reliabilitas instumen tes
digunakan rumus KR-20[10]
n
S2
pq .
(11)
r
11
n
S2
1
Jika r11>rtabel maka statusnya reliabel atau
andal tetapi jika r11>rtabelmaka statusnya
tidak reliabel atau tidak andal, [10].
Sedangkan untuk mencari nilai S untuk
sampel data kelompok dapat digunakan
rumus
,
(12)
dengan S adalah standar deviasi, X adalah
banyaknya item soal yang menjawab
benar
adalah rata-rata hitung dari
banyaknya soal yang dijawab benar.
Untuk
menghitung
tingkat
kesukaran dengan menggunakan rumus
B
(13)
P
J ,
dengan kriteria sebagai berikut, soal sukar
(0.00 – 0,30 ), soal sedang (0,31 – 0,70),
soal mudah (0,71 – 1,00)[10].
Uji daya beda disini digunakan untuk
membandingkan nilai antara siswa dengan
kelas nilai tinggi dengan siswa yang
mempunyai nilai kelas rendah.
.
(14)
e. Uji Persyaratan Analisis
Uji normalitas dilakukan pada kedua
kelompok
yaitu
pada
kelompok
eksperimen dan kelompok kontrol adalah
,
(15)
untuk menghitung fh didasarkan pada
prosentase luas tiap bidang kurve normal
dikalikan jumlah data observasi atau
jumlah individu dalam sampel. Jika χ2
hitung ≤ χ2 tabel, maka distribusi normal
tetapi jika χ2 hitung ≥ χ2tabel tabel, maka
data distribusi tidak normal[10].
Uji homogenitas dimaksudkan untuk
menentukan apakah sampel yang dihadapi
homogen atau tidak. Rumus yang
digunakan adalah uji Bartlett
2
(ln 10) B
(n1
1) log s1
2
,
(16)
dengan harga S dan B adalah
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 91
,
(17)
dan
,
(18)
dengan taraf nyata α , hipotesis Hoditolak
2
2
2
jika
(1 ))(k 1) dengan
(1 )( k 1)
didapat dari daftar distribusi chi kuadrat
dengan peluang (1-α) dengan dk (k 1)
[5]
.
Kemudian
untuk
mengetahui
masing-masing
variabel
prediktor
terhadap kriterium dilakukan uji statistik
t.Rumus uji- t yang digunakan
.
(19)
X
X
t
S
1
2
1
n1
1
n2
Jika
(n1
1) s12 ( n 2 1) s 22
n1 n 2 2
(20)
.
Menurut distribusi sampling, maka
statistik t di atas berdistribusi student
dk (n1 n2 2) . Kriteria
dengan
pengujian adalah H0 diterima jika
dari
daftar
t1 1
t t1 1 didapat
S2
2
distribusi
peluang
2
t
(1
dengan dk (n1 n2 2) dan
1
) untuk harga-harga t
2
[10]
lainnya H0 ditolak .
Sedangkan bila distribusi data tidak
normal atau tidak homogen digunakan
analisis statistik non parametris untuk
menguji hipotesismenggunakan analisis chi
kuadrat χ2. Rumus chi kuadrat
.
(21)
Cara menghitung fhdidasarkan pada
prosentase luas tiap bidang kurve normal
dikalikan jumlah data observasi. Jika χ2
hitung ≥ χ2 tabel, maka H0 ditolak, dan jika
χ2 hitung ≤ χ2 tabel, maka H0 diterima[11].
4. Hasil dan Pembahasan
Metode pengumpulan data yang
digunakan dalam penelitian ini meliputi
metode tes. Analisis instrumen yang
digunakan dalam metode tes antara lain: uji
validitas, uji reliabilitas, tingkat kesukaran
soal, dan indeks diskriminasi (daya beda
soal). Soal yang digunakan disini terdiri dari
60 soal.
Pengujian validitas butir soal dilakukan
dengan menggunakan korelasi product
moment. Hasil uji validitas butir soal yang
terdiri dari 60 butir soal pilihan ganda, ada
50 soal yang dinyatakan sahih dan ada 10
soal yang dinyatakan gugur.
Hasil uji tingkat kesukaran soal untuk
prestasi belajardari 50 butir soal objektif, ada
18 butir soal yang tergolong soal mudah, ada
14 butir soal yang tergolong soal sedang, dan
ada 18 butir soal yang tergolong soal sukar.
Serta hasil uji daya pembeda soal untuk
prestasi belajar dari 50 butir soal objektif, 2
soal yang mempunyai indeks diskriminasi
baik, ada 11 soal yang mempunyai indeks
diskriminasi cukup, dan ada 37 soal yang
mempunyai indeks diskriminasi rendah.
Berdasarkan hasil analisis uji
instrumen, post testnya penulis memiliki
butir-butir soal yang mempunyai kualitas
baik bila ditinjau dari validitas, daya beda,
tingkat kesukaran dan reliabilitas, sebanyak
50 soal.
a. Deskripsi nilai pre tes
Hasil uji normalitas nilai kemampuan
awal ditunjukan pada Tabel II.
Tabel II Ringkasan hasil uji normalitas nilai
pre tes
Smpl
A
B
2
2
2
hitung
tabel
Trf
db
sgnfkn
Ket
Tidak
normal
Tidak
7,119 5,991
5%
2
normal
2
Dari Tabel 4 diketahui
hitung >
8,194 5,991
5%
2
pada taraf signifikan 5% dan
derajat bebas 2, baik pada kelas
eksperimen dan kelas kontrol.Hal ini
berarti bahwa nilai kemampuan awal
Fisika pada masing-masing sampel
merupakan data yang berdistribusi tidak
normal.Dengan didapatkan data yang
berdistribusi tidak normal maka untuk
kemampuan awal Fisika pada materi
hukum Ohm menggunakan analisis
statistik non parametik, yaitu dengan
menggunakan anlisis chi kuadrat.Hasil uji
homogenitas nilai kemampuan awalFisika
dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Ringkasan hasil uji homogenitas
nilai kemampuan awal
tabel
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 92
2
Dari Tabel III diketahui
hitung
2
hitung
2
2
< tabel pada taraf signifikan 5% dan
derajat bebas 1. Hal ini berarti bahwa
varians nilai kemampuan awal pada
kelas eksperimen adalah sama dengan
varians nilaipost test pada kelas
kontrol.
b. Deskripsi nilaipost test
Hasil uji normalitas hasil post test
ditunjukan tabel 4.
Tabel 4. Ringkasan uji normalitas
nilaipost test
Trf
Sampel 2 hitung 2 tabel
db
Ke
signifikan
A
1,707 5,991
5%
2 Normal
B
4,807 5,991
5%
2 Normal
Pada Tabel 4 terlihat 2 hitung < 2 tabel
pada taraf signifikan 5% dan derajat bebas 1,
baik kelas eksperimen maupun kelas kontrol.
Hal ini berarti bahwa nilaipost test prestasi
belajar
pada
masing-masing
sampel
merupakan
data
yang
berdistribusi
normal.Hasil uji homogenitas nilaipost test
prestasi belajar Fisika dapat dilihat pada
Tabel 5.
Tabel 5 Ringkasan Hasil Uji Homogenitas
NilaiPost test Prestasi Belajar
Taraf
2
2
db Keterangan
hitung
tabel
signifikan
2,44
3,841
5%
1 Homogen
Dari Tabel 5 diketahui
2
2
hitung
<
pada taraf signifikan 5% dan derajat
bebas 1. Hal ini berarti bahwa varians
nilaipost test prestasi belajar Fisika pada
kelas eksperimen adalah sama dengan
varians nilaipost test pada kelas kontrol.Hasil
uji hipotesis nilaipost test prestasi belajar
ditunjukan pada Tabel 6.
Tabel 6 Ringkasan Hasil Uji–t Dua Pihak
NilaiPost test Prestasi Belajar
Taraf
t hitung
t tabel
db
signifikan
8,536
1,992
5%
84
Dari Tabel 6 diketahui t hitung (8,536) >
tabel
ttabel (1,993) pada taraf signifikan 5% dan
derajat bebas 84. Hal ini berarti bahwa
hipotesis H0ditolak dan hipotesis H1 diterima.
0,307
tabel
3,84
1
Taraf
signifika db
n
Ket
5%
homogen
1
5. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan data-data yang diperoleh
dan pembahasan di atas, maka dapat
disimpulkan bahwa penerapan cooperative
learning dapat meningkatkan prestasi belajar
Fisika siswa kelas X SMA, dan
meningkatkan motivasi belajar Fisika siswa.
Daftar Pustaka
[1] Chickering, A., and Gamson, Z.
1987.Seven
Principles
for
Good
Practice.AAHE Bulletin, 39:3–7, ED 282
491, 6pp, MF-01; PC-01.
http://www.foundationcoalition.org/hom
e/keycomponents/collaborative_learning.
html.
[2] Prince, M. 2004. Does Active Learning
Work? A Review of the Research,"
Journal of Engineering Education, Vol
93, No 3, hal 223-231.
[3] Abu, R.B. dan Flowers,J. 1997. The
Effects Of Cooperative Learning
Methods On Achievement, Retention,
And Attitudes Of Home Economics
Students In North Carolina. Journal of
Vocational
and
Technical
Education.Volume 13, Number 2.
[4] Solihatin, E.dan Raharjo. 2007.
Cooperative learning. Jakarta: Bumi
Aksara.
[5] Sudjana. 2002. Metoda Statistika.
Bandung: Tarsito.
[6] Duxbury, J.G. 2010. dan Tsai, L.L. The
Effects of Cooperative Learning on
Foreign
Language
anxiety:
A
Comparative Study of Taiwanese and
American Universities. International
Journal of Instruction Vol.3, No.1.ISSN:
1694-609X.
[7] Mandal, R. R. 2009.Cooperative Learning
Strategies to Enhance Writing Skill. The
modern Journal off Applied Linguistic
Vol 1 p.93-102.
[8] Lie, A. 2007. Cooperative learning.
Jakarta: Gramedia.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 93
[9]
Giancoli, D.C. 2001. Fisika Jilid 2.
Jakarta: Erlangga.
[10] Arikunto, S. 2002. Dasar-dasar Evaluasi
Pendidikan. Jakarta: Bumi Aksara.
[11] Sugiono. 2007. Metode Penelitian
Pendidikan. Bandung: Alfabeta.
Tanya Jawab
T: Nurhayatih, UAD
Apa yang dimaksud uji t dan uji chip
square?
J: Oki Mustava, UAD
Uji t merupakan uji statistic parametric
yang bias digunakan untuk sebuah sampel
data homogeny dan normal. Homogeny
artinya data diujikan pada kelas sampel
memiliki kemampuan siswa
Normal berarti kemampuan
terdistribusi secara normal untuk
yang sama. Jadi, siswa dalam
kemampuannya merata.
homogen.
siswanya
satu kelas
kelas itu
T: Nur Hidayah, UAD
Mengapa menggunakan uji x2 ketika uji t
tidak bias?
J: Oki Mustava, UAD
Uji x2 digunakan ketika data merupakan
data statistic non parametik artinya
distribusi data ada yang tidak normal atau
ada yang tidak homogeny. Hal ini
disebabkan karena kemampuan siswa pada
kelas
sampel
tidak
sama.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 94
Pengembangan dan Pembelajaran IPA Secara Terpadu
Muhammad Noviansyah Aridito
Program Studi Pendidikan IPA
Universitas Negeri Yogyakarta
Email : [email protected]
Abstrak
IPA merupakan konsep pembelajaran alam dan mempunyai hubungan yang sangat luas terkait
dengan kehidupan manusia. Proses pembelajarannya menekankan pada pemberian pengalaman
langsung untuk mengembangkan kompetensi agar menjelajahi dan memahami alam sekitar secara
ilmiah. Pembelajaran IPA sebaiknya dilaksanakan secara inkuiri ilmiah (scientific inquiry) untuk
menumbuhkan kemampuan berpikir, bekerja dan bersikap ilmiah serta mengkomunikasikannya sebagai
aspek penting kecakapan hidup. Pembelajaran IPA terpadu mengaktifkan kegiatan pada siswa layaknya
kegiatan yang dilakukan oleh ilmuwan dalam melakukan dan menemukan pengetahuan yang baru bagi
mereka. Pembelajaran IPA untuk SMP lebih ditekankan pada aktivitas siswa yang bersifat laboratory
work dengan menggunakan inqury dan metode ilmiah. Tema yang merupakan core/inti pusat dapat
digunakan untuk membelajarkan IPA secara terpadu dan tidak terpisah-pisah atau terkotak-kotak antara
cabang keilmuan IPA sehingga pemahaman siswa lebih menyeluruh dan kontekstual. Core (pusat) akan
menjadi starting point membelajarkan IPA Terpadu yang berasal dari peristiwa sehari-hari.
Pengembangan IPA terpadu untuk SMP tentu harus melihat standar kompetensi lulusan siswa SMP.
Semakin banyaknya ide-ide untuk mengembangkan IPA Terpadu akan meningkatkan banyaknya core
(pusat) keterpaduan dan IPA Terpadu akan semakin kaya dengan tema yang kontekstual dan sesuai
dengan keadaan sekolah dan wilayah. Area Pengembangan diharapkan menjadi area dimana
pengembangan dan implikasi pembelajaran science pada siswa terwujud.
Kata kunci : Pendidikan IPA, Inkuiri, Metode Ilmiah, Tema/core, Pengembang, IPA Terpadu
terungkap dan masih bersifat rahasia
1. Pendahuluan
IPA
pembelajaran
merupakan
alam
dan
konsep
sehingga
hasil
penemuannya
dapat
mempunyai
dikembangkan menjadi ilmu pengetahuan
hubungan yang sangat luas terkait dengan
alam yang baru dan dapat diterapkan
kehidupan manusia. Pembelajaran IPA
dalam kehidupan sehari-hari.
sangat berperan dalam proses pendidikan
dan
juga
perkembangan
Teknologi,
karena IPA memiliki upaya
Ilmu
Pengetahuan
Alam
(IPA)
berkaitan dengan cara mencari tahu
untuk
tentang alam secara sistematis, sehingga
membangkitkan minat manusia serta
IPA bukan hanya penguasaan kumpulan
kemampuan dalam mengembangkan ilmu
pengetahuan yang berupa fakta-fakta,
pengetahuan
serta
konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja
pemahaman tentang alam semesta yang
tetapi juga merupakan suatu proses
dan
teknologi
mempunyai banyak fakta yang belum
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 95
penemuan. Pendidikan IPA diharapkan
Pembelajaran
IPA
dapat menjadi wahana bagi peserta didik
dilaksanakan
untuk mempelajari diri sendiri dan alam
(scientific inquiry) untuk menumbuhkan
sekitar, serta prospek pengembangan
kemampuan
lebih lanjut dalam menerapkannya di
bersikap
dalam kehidupan sehari-hari. Proses
mengkomunikasikannya sebagai aspek
pembelajarannya
pada
penting kecakapan hidup. Oleh karena
pemberian pengalaman langsung untuk
itu pembelajaran IPA di SMP/MTs
mengembangkan
menekankan
menekankan
kompetensi
agar
secara
sebaiknya
inkuiri
berpikir,
ilmiah
bekerja
dan
ilmiah
serta
pada
pemberian
menjelajahi dan memahami alam sekitar
pengalaman belajar secara langsung
secara ilmiah. Pendidikan IPA diarahkan
melalui penggunaan dan pengembangan
untuk inkuiri
keterampilan proses dan sikap ilmiah.
dan berbuat sehingga
dapat membantu peserta didik untuk
Standar
memperoleh pemahaman yang lebih
Kompetensi
mendalam tentang alam sekitar.
Kompetensi
Dasar
(SK)
(KD)
dan
IPA
di
SMP/MTs merupakan standar minimum
IPA diperlukan dalam kehidupan sehari-
yang secara nasional harus dicapai oleh
hari
peserta didik dan menjadi acuan dalam
untuk
memenuhi
kebutuhan
manusia melalui pemecahan masalah-
pengembangan
masalah yang dapat diidentifikasikan.
satuan pendidikan. Pencapaian SK dan
Penerapan IPA perlu dilakukan secara
KD didasarkan pada
bijaksana
peserta
untuk
menjaga
dan
didik
kurikulum
untuk
setiap
pemberdayaan
membangun
memelihara kelestarian lingkungan. Di
kemampuan,
tingkat
pengetahuan sendiri yang difasilitasi
SMP/MTs
diharapkan
ada
penekanan pembelajaran Salingtemas
(Sains, lingkungan, teknologi,
masyarakat)
diarahkan
secara
pada
terpadu
pengalaman
bekerja
di
ilmiah,
dan
oleh guru.
dan
Bahan kajian IPA untuk SMP/MTs
yang
merupakan kelanjutan bahan kajian IPA
belajar
SD/MI meliputi aspek-aspek sebagai
untuk merancang dan membuat suatu
berikut.
karya melalui penerapan konsep IPA dan
kompetensi
bijaksana.
bekerja
ilmiah
secara
1. Makhluk
Hidup
dan
Proses
Kehidupan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 96
2. Materi dan Sifatnya
ilmiah dan erat kaitannya dengan proses
3. Energi dan Perubahannya
inkuiri/penemuan/penyelidikan sehingga si
pelaku
4. Bumi dan Alam Semesta
inkuiri
dapat
membangun
pengetahuan mereka dari hasil kegiatan
yang mereka kerjakan. Intinya pembelajaran
2. Pembahasan
IPA untuk SMP lebih ditekankan pada
2.1 Bagaimana mengkonduksikan IPA
aktivitas siswa yang bersifat laboratory work
Metode ilmiah merupakan cara ilmiah yang
dilakukan oleh ilmuwan (scientist) pada tiap
aktivitasnya yang juga dikenal laboratory
work. Metode ilmiah juga merupakan dasar
pembelajaran IPA terpadu yang mampu
membawa siswa belajar mengenal alam
seperti
ilmuwan.
Gampangnya
metode
ilmiah adalah alat/cara yang digunakan
ilmuan yang jika alat itu dipakai dalam
pembelajaran IPA terpadu maka siswa pun
diharapkan
mampu
penegtahuan
Menurut
yang
piaget
baru
,
menemukan
bagi
kondisi
mereka.
psikologi
perkembangan mental siswa SMP berada
pada
kongkrit
operasional
menuju
formal/abstrak konsep sehingga akan sangat
baik jika pembelajaran IPA terpadu di SMP
lebih menekankan pada Hands On dan
Minds On, dengan artian Pembelajaran IPA
terpadu mengaktifkan kegiatan pada siswa
layaknya kegiatan yang dilakukan oleh
ilmuwan dalam melakukan dan menemukan
pengetahuan yang baru bagi mereka. Apa
dan bagaimana kegiatan yang dilakukan
dengan menggunakan inqury dan metode
ilmiah.
Terpadu berarti mengaktifkan
kognitif, afektif, dan psikomotor siswa
sehingga otak kanan dan otak kiri dapat
digunakan secara seimbang melalui aktivitas
pembelajaran IPA terpadu. Ada banyak
model teknologi pembelajaran yakni direct
learning, cooperative learning, problem
based learning , project based learning yang
kesemuanya dapat di dasarkan pada proses
inkuiry dan kegiatan menerapkan metode
ilmiah. Ketrempilan proses sains merupakan
salah
satu
aplikasi
yang
dapat
dikonduksikan pada tiap-tiap pembelajaran
IPA terpadu. Misalnya penggunaan direct
instruction
yang
sering
diinferiorkan
bertentangan dengan pembelajaran IPA
terpadu,sedang model lain masih dapat
diaplikasikan. Guru menggunakan Direct
instruction, apakah guru menjelaskan pada
siswa dan berada di depan panggung kelas
hingga usai pembelajaran?tidak, guru dapat
menggunakan metode demonstrasi, real
object di gunakan dan dimulai dengan suatu
oleh ilmuwan di dasarkan pada metode
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 97
hal yang menggelitik siswa untuk mau
ya, dengan suatu tema yang merupakan
berpikir dengan artian hal tersebut memiliki
core/inti/ pusatnya yang dapat digunakan
misteri yang dapat dijawab setelah aktivitas
untuk membelajarkan IPA secara terpadu
pembelajaran IPA terpadu dan akan lebih
dan tidak terpisah-pisah atau terkotak-kotak
baik
yang
antara cabang keilmuan IPA sehingga
mengerjakan/menemukan jawaban misteri
pemahaman siswa lebih menyeluruh dan
tersebut dan dipandu oleh guru.
kontekstual terhadap kehidupannya yang
lagi
jika
siswa
berdampak pembentukan scientific attitude
2.2 Mengapa IPA terpadu?
pada siswa. Pembelajaran IPA lebih dekat
Pertanyaan mengapa IPA terpadu
dengan hal-hal sehari-hari karena bukankah
kadang muncul dalam benak kita, benarkah
IPA memang menguak misteri alam?diri
efektif dan efisien? Pernahkah ada yang
kita dan apa yang di luar diri kita?yang itu
melakukan
sangat
penelitian
tersebut?Kearah
keterpaduannya
tentang
mana
hal
sebenarnya
untuk
dekat
dijauhkan.
dengan
kita?jadi
Pembelajaran
IPA
jangan
terpadu
siswa
melalui berbagai model yakni model jaring
SMP?Jawabannya ternyata ada yang pernah
laba-laba, model connected, dan integrated.
melakukan penelitian tersebut dari P4TK
Ketiga model tersebut haruslah memiliki
IPA di Bandung salah satunya tentang
core(pusat) yang akan menjadi starting point
pengaruh
membelajarkan IPA terpadu yang berasal
pembelajaran
IPA
terpadu
terhadap pengembang literasi sains siswa
dari keseharian kita.
SMP oleh Yeni Hendriani yang hasilnya
positif terhadap literasi sains jika diajarkan
2.3
dengan IPA terpadu dan positif terhadap
terpadu?
pengaplikasian
metode
ilmiah
melalui
Bagaimana
Pertanyan
mengembangkan
tersebut
adalah
IPA
suatu
ktrampilan proses sains. Penelitian tersebut
pertanyaan yang dapat dijawab dengan
menggunakan pembelajaran IPA terpadu
melihat kurikulum kita, fokusnya kurikulum
model tematik/connected dengan tema rokok
untuk siswa SMP. Pengembangan IPA
dan kesehatan, Transformasi energy dan
terpadu untuk SMP tentu harus melihat
tumbuhan hijau, wujud zat serta perubahan
standar kompetensi lulusan siswa SMP,
kimia dan fisika. Lalu seperti itukah
tidak
keterpaduan IPA untuk SMP?jawabannya
Pembelajaran IPA terpadu diluar Standar
boleh
kita
mengembangkan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 98
Kompetensi Lulusan SMP. Gamblangnya,
Pengembangan ide menuju konsep IPA
materi IPA di SMP tidak sama dengan
Terpadu
materi IPA di SMA atau di Perguruan
Tinggi. Mungkin secara umum sama, tapi
IDE
tingkat kedalaman materi berbeda karena
Core
pendidikan kita menganut system spiral
Integrated
Science
sehingga hal ini sangat perlu diperhatikan.
Dari
Kompetensi
Dasar
dan
SKL
Ide dasar tentang pembelajaran IPA
menuju keterpaduan
-
Pelajari Standar kompetensi Lulusan
terpadu akan membantu kita menguak dan
SMP
mengembangkan pembelajaran IPA terpadu
secara
keseluruhan
(kelas
melalui implementasinya menjadi core/inti
VII,VIII,IX)
-
-
dan
keterpaduan. Core atau inti keterpaduan
kesinambungan antar SK-KD yang
sendiri maksudnya dimana kompetensi-
saling terkait
kompetensi
Pemilihan
kecocokan
dasar
itu
bertemu
dan
science
membentuk suatu inti untuk sebuah tema
terkait atau tema keseharian. (lebih
IPA Terpadu.Semakin banyaknya ide-ide
dekat atau lebih umum dengan
tersebut akan menggerakkan banyaknya core
siswa/kontek keadaan lebih baik,
dan IPA Terpadu akan semakin kaya dengan
misalnya orang gunungkidul kaitkan
tema yang kontekstual dan sesuai dengan
tema/isu science di Gunung Kidul)
keadaan sekolah dan wilayah. Dengan
,proyeksikan
banyaknya
Penyesuaian dengan isu
media
pembelajaran
core/inti
IPA
akan
yang akan digunakan.
menggerakkan
-
Penyusunan core/inti keterpaduan
pembelajaran
-
Pengembangan inti/core pada materi
mungkin saja sekolah A dapat memilih core
-
Penyusunan SSP (subject specific
1,3,4
paling
sesuai
dan
pedagogy)
kontekstual(bermakna)
dengan
kondisi
-
Penyusunan RPP ipa terpadu
sekolah dan wilayah dari sekian macam core
-
Pelaksanaan pembelajaran
IPA yang telah terdokumentasi.Hal ini akan
yang
banyaknya
jenis
Terpadu
sehingga
IPA
berdampak bahwa IPA memang sangat
dekat
dengan
kita.
Lalu
bagaimana
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 99
menemukan Ide untuk mengembangkan hal
litosfer bumi karena panas dari matahari
tersebut?
melalui atmosfir dan sampai ke litosfer
Penemuan
ide
berasal
dari
kreativitas kita, suatu penemuan salah
satunya berasal dari kesiapan yakni kesiapan
kompetensi seorang guru/pengembang IPA
Terpadu
terhadap
keilmuannya
juga
bumi.
Pengembangan core dapat dilakukan
sebagai berikut :
1. Core antar KD dalam semester yang
pengembangan keilmuannya. Munculnya ide
juga berasal dari masalah tertentu atau hal-
sama
2. Core antar KD dalam semester yang
hal yang menggelitik otak, contohnya global
warming, Hujan Asam, Bioetanol Sampah,
berbeda
3. Core antar KD dalam semester
Arus dan Tranformasi Energi, Dll.
berbeda dan kelas berbeda
Untuk core antar KD dalam semester
KD 1
yang sama bukan menjadi masalah saat ini,
Core
KD 3
namun jika semester berbeda bahkan di
KD 2
tingkatan kelas yang berbeda maka banyak
hal dapat dilakukan. Fungsi musyawarah
KD 4
Core
berfungsi
guru IPA disekolah dan MGMP adalah
sebagai
muara
untuk
menyelesaikan
permasalan
bertemunya tiap KD, bisa jadi materi
ini.Pembelajannya
tersebut hanya sebagian yang terdapat pada
gradually di kelas 1,2,3 sesuai dengan
core padahal KD tersebut mengharapkan
KDnya atau dapat pula dalam 1 tema
transfer panas secara keseluruhan, misalnya
langsung diajarkan secara keseluruhan tidak
dengan core efek rumah kaca terdapat materi
memandang tingkatan kelas dengan system
fotosintesis, lapisan bumi, dan transfer panas
evaluasi
secara radiasi. Maka pada pembelajaran IPA
membuat tema IPA per tahun apa saja tema
transfer panas dengan core efek rumah kaca
tersebut sehingga seluruh siswa mulai kelas
juga diajarkan konduksi dan konveksi. Lebih
VII,VIII,IX dan pembelajarannya mengacu
baik lagi diajarkan dengan Laboratory work.
pada
Pembelajaran untuk 1x pertemuan pun
dilakukan
memungkinkan
Terpadu yang lebih bermakna, kontekstual,
membelajarkan
materi
transfer panas dan lapisan atmosfer dan
dapat
independent.
tema
Sekolah
tersebut.Banyak
untuk
dilakukan
dapat
hal
dapat
membelajarkan
IPA
dan dekat dengan siswa.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 100
Area
Bagaimana dengan system evaluasi?
Evaluasi
dapat
dilakukan
Pengembangan
diharapkan
menjadi area dimana pengembangan dan
dengan
implikasi pembelajaran science pada siswa
mengevaluasi tiap kompetensi dasar dan
terwujud. Area pengembangan untuk guru
evaluasi untuk tema/core secara umum.
yakni mengembangkan IPA Terpadu yang
Melihat keadaan kurikulum dan pelaksanaan
lebih kontekstual hingga siap di ajarkan dan
pembelajaran IPA di SMP saat ini dengan
terlaksana pembelajaran dengan pembelajan
system evaluasi MKKS per kabupaten, maka
Ilmiah, what scientist to do. Pengembangn
core/ tema IPA dapat dikembangkan sesuai
core/ pusat keterpaduan diharapkan dari
dengan kondisi wilayahnya melalui MGMP
analisis kompetensi dasar sesuai dengan
guru IPA kelas 1,2,3 dilanjutkan pada
kurikulum, dihubungkan atau diiriskan pada
pembahasan evaluasi melalui musyawarah
isu/tema terkait yang lebih dekat dengan
MKKS. Sejatinya jika tak ada system
siswa(kontekstual) namun tidak menutup
evaluasi MKKS , core/Tema IPA dapat
kemungkinan
dikembangkan
memberikan
sesuai
capabilitas
dan
issu/tema
ide
atu
tersebut
pengaruh
hingga
kemampuan masing-masing sekolah karena
dikembangkannya core ipa terpadu. Ada
evaluasi dilakukan oleh masing-masing
bagian
sekolah. Sehingga akan tercipta persaingan
dilakukan oleh guru dan siswa yakni area
kompetensi secara tidak langsung.
proses pembelajaran (what scientist to do).
Intergation of science
Guru
area
IPA
dimana
pengembangannya
mendorong
siswa
untuk
melakukan dan mempelajari IPA dengan
Core/starting
Point
ketrampilan proses sains, problem solving,
metode ilmiah, dan hal-hal lain yang
Psikology
Pembelajaran
IPA
Science
Process Skill
dilakukan
siswa
menginternalisasi
kemampuan-kemanpuan tersebut sehingga
mampu mengembangkannya
bahkan
3.Kesimpulan
dalam
menemukan pengetahuan/hasil penelitian,
sedang
Applied
Science
ilmuwan/peneliti
sebagai
Internalisasi
independent
tersebut
akan
lebih jauh
developer.
membangun
karakteristik sains (curiousity and critism)
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 101
terhadap
sehingga
alam
dalam
pembelajarannya
mengaplikasikan
cara/pembelajaran
tersebut.
memberikan
kontribusi
pada
social-
cara-
masyarakat baik itu melalui inovasi, invensi,
Implikasinya
aplikasi bahkan munculnya pengembangan
berdampak pada kehidupan bermasyarakat.
new science product dari siswa.
Pengembangan selanjutnya adalah siswa
Basic Competence
Area Pengembangan
Guru
Core of integrated
science
Issue and theme
Subject specific pedagogy and lesson plan
Scientific methode
Integrated Teaching-learning of Science
Science Process
Skills
What is scientist do
(teaching-learning
process
Area Pengembangan
Siswa
Scientific Attitude,scienctific Ability,
natural science competency
Inquiry and
konstructivism
Problem solving
Knowledge,Curiosity and internalizing
Self Development and applicate science
independent
Area
Pengembangan
Sosial masyarakat
Inovation, invention, Scientific Product
Capital, Simple
Social and natural
Problem
Social Impact
,tecnology
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 102
b. Apakah dalam IPA terpadu pelajaran
Daftar Pustaka
Arends, Richard I . 2008. Learning To
Teach Edisi Ketujuh Buku Satu Edisi
Bahasa
Indonesia.
Yogyakarta : Pustaka Pelajar
Arends, Richard I . 2008. Learning To
Teach Edisi Ketujuh Buku Dua Edisi
Bahasa Indonesia. Yogyakarta :
Pustaka Pelajar.
Kimia berdiri sendiri atau masuk ke
dalam bagian Fisika?
J: M. Noviansyah, UNY
a. Ya, jika kita melihat SKL (Standar
Kompetensi
Lulusan)
kita
tahu
dalam 3 tahun pembelajaran IPA
sudah ada IPA fisika, Kimia, Biologi
Dirjend Dikdasmen. 2005. Meteri Pelatihan
Terintegrasi Ilmu Pengetahuan
Alam.
Jakarta
: Kegiatan
Pengembangan
Sistem
dan
Pengendalian Program SLTP Jakarta
yang sudah tersusun. Guru dapat
mengembangkan susunan tersebut
pada
core
atau
tema
untuk
pembelajaran IPA terpadu yang lebih
Trownbridge,
Leslie
W,dkk.
1990.
Becoming Secondary School Science
Teacher Fifth
Edition .
Ohio : Merill Publishing Company
sehingga
lebih
bermakna dan bermanfaat.
b.
Pada
SKL
kita
tidak
melihat
Biologi, Fisika atau Kimia, tetapi
Tanya Jawab
cenderung ke semua materi terdapat
T: Sabar, UAD
a. Apakah
konstektual,
IPA
terstandarisasi
terpadu
oleh
sudah
Pendidikan
Nasional atau pemerintah? Karena
masing-masing daerah SKKD ipa
terpadu itu berbeda-beda.
di IPA. Jadi materi Kimia, Biologi
dan Fisika tidak lagi di kotakkotakan karena dibelajarkan secara
terpadu. Antara Kompetensi dasar
dari Kimia, Biologi dan Fisika tidak
berdiri
sendiri
tetapi
saling
berhubungan.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 103
Pengenalan Konsep Dan Peran FNS Dalam Riset Geomagnet
John Maspupu
Pussainsa LAPAN, Jl. Dr. Djundjunan No. 133 Bandung 40173,
Tlp. 0226012602 Pes. 106. Fax. 0226014998
E-mail: [email protected]
Abstrak
Makalah ini memperkenalkan suatu konsep baru, yang merupakan kombinasi kuat spektrum (power
spectra) dan momen beda orde dua (the difference moments of the 2nd order) dari data deret waktu
sinyal ULF(Ultra-Low Frequency). Konsep ini lebih dikenal dengan sebutan FNS (flicker noise
spectroscopy) dan digunakan untuk mendeteksi ciri awal (precursor) perilaku suatu peristiwa yang
bersifat temporer nonlinier seperti pada badai geomagnet, ataupun gempa bumi. Pendekatan FNS ini
biasanya menggunakan data deret waktu sinyal ULF untuk mendapatkan informasi yang terkandung
dalam sinyal-sinyal keos (chaotic signals) berdasarkan analisis iregularitas. Dengan demikian tujuan
pembahasan makalah ini adalah untuk memperkenalkan konsep FNS serta perannya dalam riset
geomagnet. Hasil pembahasan ini merupakan awal dari pembentukan suatu metode komputasi yang
dapat diterapkan pada data sinyal ULF untuk mendeteksi terjadinya badai geomagnet ataupun gempa
bumi.
Kata kunci : Konsep FNS, Riset geomagnet.
1. Pendahuluan
Sinyal ULF (Ultra-Low Frequency) geomagnet ini mempunyai frekuensi rendah
yaitu kurang dari satu Hertz (< 1Hz).
Emisi sinyal ULF ini terjadi dalam selang
frekuensi antara 0,01 Hz sampai dengan
0,1 Hz. Selain itu, gelombang ULF juga
berasal dari hasil interaksi antara medan
magnet antar-planet dengan magnetosfer
bumi, serta bersumber dari dinamika
magnetosfer bumi (lihat [3]).
Riset geomagnet ini merupakan penelitian
aktivitas magnet lokal. Khusus untuk
penelitian aktivitas magnet lokal, fokus
risetnya pada aktivitas yang bersumber dari
internal bumi yaitu, gempa bumi (earthquake). Aktivitas ini biasanya dikenal
dengan sebutan aktivitas geomagnet yang
juga dapat mengekstraksi gelombanggelombang seismo-elektromagnet.
Sedangkan konsep FNS ( flicker noise
spectroscopy method) adalah suatu pendekatan baru yang merupakan kombinasi dari
kuat spektrum (power spectra) dan momen
beda orde dua (the difference moments of
the 2nd order). Pendekatan FNS ini telah
digunakan dalam penelitian prediksi gempa
bumi (lihat [1]). Juga digunakan sebagai
alat analisis fluktuasi dalam sistem fisis
seperti yang telah dikemukakan dalam
referensi [5] . Selain itu metode FNS inipun
dapat digunakan untuk menganalisa
perilaku keos pada data deret waktu suatu
variabel dinamis maupun keos dalam
sistem-sistem dinamis yang terterkait
dengan derau sinyal (signal noise) (lihat [6]
dan [4]). Dari beberapa informasi tentang
aplikasi metode ini, timbul pemikiran
untuk memperkenalkan konsep FNS
tersebut serta perannya dalam riset
geomagnet. Dengan demikian tujuan
pembahasan
makalah
ini
adalah
menunjukkan atau memastikan peran
konsep ini di dalam program riset geomagnet. Namun yang menjadi masalah adalah
bagaimana caranya memastikan peran
konsep tersebut dalam penelitian ini? Hasil
pembahasan makalah ini merupakan
kontribusi ilmiah yang signifikan untuk
perkembangan penelitian geomagnet di
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 104
kemudian hari dalam
maupun internasional.
taraf
nasional
2. Pengenalan formulasi FNS
Menurut
analisis
spektral
fungsi
otokorelasi  ( ) didefinisikan sebagai
rata-rata dari hasil kali suatu proses acak
V (t ) dan V (t   ) pada saat yang berbeda
yaitu t dan (t + τ) dalam selang waktu T.
Sehingga secara matematis dapat ditulis,
T /2
1
 ( ) 
V (t )V (t   )dt dan bila τ = 0
T T/ 2
maka  (0) 
T /2
1
2
V (t )dt .
T T/ 2
Sedangkan ( p ) ( ) , dikenal dengan sebutan momen orde p yang didefinisikan
sebagai rata-rata selsih suatu proses acak
p
[V (t )  V (t   )] .
Secara matematis ditulis sbagai berikut,
T /2
1
p
( p)
[V (t )  V (t   )] dt .
 ( ) 

T T / 2
Dengan demikian jika p =2 maka jelas
T /2
1
2
( 2)
[V (t )  V (t   )] dt atau
 ( ) 

T T / 2
 ( )  2[ (0)   ( )].
Ini berarti ( 2) ( ) bergantung pada  ( ) .
Kemudian menurut teorema WienerKhintchine enersi fungsi densitas spektral
(power spectrum) yang dinotasikan dengan
S ( f ) ini , dapat didefinisikan sebagai trans
formasi Fourier dari fungsi otokorelasi
 ( ) . Secara matematis ditulis sebagai
berikut, S ( f ) = F [ ( ) ] atau
 ( ) = F-1[ S ( f ) ] . Jadi dengan mengsubti
tusikan  ( ) = F-1[ S ( f ) ] ke dalam relasi
( 2)
 ( ) di atas, akan diperoleh formulasi
( 2)
1
F [ ( 2 ) ( )] .
2
Inilah yang dikenal dengan sebutan formulasi FNS ( flicker noise spectroscopy ),
dalam hal ini S ( f ) bergantung pada
( 2)
 ( ) .
matematis S ( f )  F [ (0)] 
3. Metodologi
Untuk menunjukkan atau memastikan
peran konsep FNS ini di dalam program
riset geomagnet, perlu dilakukan langkahlangkah atau prosedur sebagai berikut:
i) Survei internet atau perpustakaan di
lembaga penelitian yang terkait
dengan riset geomagnet dan geofisika,
misalnya : LAPAN Bandung atau
LAPAN Jakarta dan BMKG.
ii) Inventarisasi makalah-makalah yang
terkait dengan geomagnet –geofisika
dan FNS dari para peneliti di luar
negeri maupun di dalam negeri.
iii) Mencermati keterkaitan atau penggunaan konsep FNS yang terdapat di
dalam pembahasan makalah-makalah
tersebut.
iv) Daftarkan konsep-konsep FNS yang
digunakan pada metodologi maupun
dalam hasilpembahasan makalahmakalah tersebut ( lihat [1], [2], [3]
dan [4] , [5], [6] ).
v) Daftarkan bidang penelitian disertai
fokus kegiatan penelitian yang terkait
dengan butir iv).
4. Hasil dan Pembahasan
Setelah melakukan survei internet atau
perpustakaan diperoleh daftar judul-judul
makalah yang terkait dengan program riset
geomagnet dan geofisika dari beberapa
peneliti dalam negeri maupun luar negeri.
Hasil survei ini dicantumkan dalam tabel
berikut yaitu tabel 3.1 dan tabel 3.2.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 105
Tabel 3.1.Judul makalah yang terkait dengan program riset geomagnet dari peneliti dalam negeri.
Nama peneliti dari
Judul makalah terkait program riset
dalam negeri.
geomagnet.
Jenis dan tahun publikasi
1. Estimasi eksponen spektral dan
Maspupu , J.
kemunculan derau kedip (flicker
noise) pada sinyal ULF geomagnet.
Prosiding SNASMAT, 2009.
Tabel 3.2. Judul makalah yang terkait dengan program riset geomagnet dari peneliti luar negeri.
Nama peneliti dari
Judul makalah terkait program riset
luar negeri.
geomagnet.
Jenis dan tahun publikasi
Descherevsky,
A.V. et.al.
1. Flicker noise spectroscopy in
earthquake prediction research.
Journal NHESS, 2003.
Hayakawa, M.
and Timashev,
S.F
1. An attempt to find precursors in
the ULF geomagnetic data by
means of FNS.
Journal Nonlinear
Processes in Geophysics,
2006.
Timashev, S.F.
1. Flicker noise spectroscopy in
analysis of chaotic fluxes in
distributed dynamical dissipative
system.
Russ. Journal of
Physical Chem., 2001.
Timashev, S.F.
1. Flicker noise spectroscopy as a
tool for analysis of fluctuations in
physical systems, in : Noise in
Physical Systems and 1/f
Fluctuations.
Proc. ICNF, 2001.
Timashev, S.F.,
and Vstovsky, G.
1. Flicker noise spectroscopy in
analysis of chaotic time series of
dynamical variables and signal
noise relation.
Russ. Journal of
Electro Chem., 2003.
Timashev, S.F.
1.Analysis of discrete signals with
stochastic components using FNS.
Review of FNS in electrochem. FNL, 2007.
Ryabinin, et.al.
1. Identification of earthquake
precursors in the hydrogeochem.
Manuscript prepared for
and geoacoustic data for the Kam- NHESS, 2011.
chatka Peninsula by FNS.
Dengan menerapkan prosedur atau
akan diperoleh hasil-hasil seperti yang
langkah-langkah metodologi yang tercandituangkan dalam tabel berikut di bawah
tum pada butir iii) s/d butir v) , maka
ini.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 106
Tabel 3.3. Kaitan beberapa bagian konsep FNS dengan bidang dan fokus kegiatan program
riset geomagnet. maupun riset geofisika.
No.
Konsep FNS yang terkait
Bidang riset
Fokus kegiatan riset
1.
2.
3.
4.
5.
Eksponen spektral.
Prekursor gempa bumi.
Data ULF geomagnet.
Metode analisis.
Metode analisis.
Geomagnet.
Geomagfisik.
Geomagnet
Geomagnet
Geomagfisik.
5. Simpulan
Pada akhir uraian makalah ini dapat
dikemukakan beberapa kesimpulan yang
perlu diperhatikan :
i). Untuk memahami pengertian tentang
FNS harus dikuasai konsep matematika yang terlibat dengan baik dan benar,
begitu juga dasar-dasar pengetahuan
pada masalah geomagnet maupun fisika
komputasi yang terkait.
ii). Penelitian geomagnet tanpa penguasaan
konsep FNS tidak akan berkembang.
Hal ini dikarenakan konsep FNS diperlukan untuk mendeteksi badai geomagnet. Selain itu juga untuk menentukan
prekursor gempa bumi.
Dari kesimpulan butir i) dan butir ii) jelas
terlihat bahwa konsep FNS mempunyai
peranan penting pada pengembangan riset
terapan, khususnya dalam penelitian
geomagnet maupun gempa bumi. Selanjutnya
untuk mengantisipasi kesimpulan yang
telah dikemukakan di atas, perlu disarankan beberapa hal berikut :
i). Inventarisasi jumlah peneliti ilmiah di
bidang matematika terapan , geomagnet
dan fisika komputasi pada lembagalembaga pemerintah yang terkait
dengan penelitian geomagnet maupun
geofisika di Indonesia.
ii).Bentuk kelompok kerja bidang keahlian
fisika terapan di setiap kegiatan
penelitian geomagnet maupun geofisika.
Deteksi badai geomagnet.
Prediksi gempa bumi.
Prekursor sinyal ULF.
Analisis derau sinyal ULF.
Identifikasi prekursor
gempa bumi.
iii). Pembentukan kelompok kerja tersebut
diharapkan seselektif mungkin dan merupakan koordinasi gabungan dari peneliti ilmiah pada lembaga pemerintah
yang terkait.
iv). Harus ada usaha pembinaan kesadaran
akan kebutuhan konsep-konsep fisika
dan matematika realistik dikalangan
peneliti ilmiah yang terkait dengan
fokus penelitian tersebut.
v). Harus ada usaha peningkatan kemampuan fisika ,matematika bagi anggota
muda peneliti disetiap kegiatan penelitian geomagnet maupun geofisika.
vi). Selain itu harus terbuka kesempatan
bagi peneliti ilmiah untuk mengikuti
pendidikan lanjutan di luar negeri,
serta melakukan penelitian lanjutan di
berbagai lembaga terkemuka dalam
bidang IPTEK.
Saran-saran pada butir i) s/d butir iv)
sangat mempengaruhi kualitas kegiatan
penelitian jangka pendek untuk mencapai
keberhasilan IPTEK.
Saran pada butir v) tujuannya lebih
mengarah pada kualitas kegiatan penelitian
jangka panjang demi memantapkan dan
mempertahankan keberhasilan IPTEK.
Sedangkan saran pada butir vi) lebih
mengarah pada kualitas kegiatan IPTEK
secara keseluruhan di Indonesia dalam
jangka pendek maupun jangka panjang.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 107
Daftar Pustaka
[1] Descherevsky, A.V. et.al., (2003).
Flicker –noise spectroscopy in earthquake prediction research, Journal
Natural Hazards and Earth System
Sciences, pp. 159 – 164.
[2] Hayakawa, M. and Timashev, S.F.,
(2006). An attempt to find precursors in
the ULF geomagnetic data by means
of flicker noise spectroscopy, Journal
Nonlinear Processes in Geophysics,
pp. 255 -263.
[3] Maspupu, J., (2009). Estimasi eksponen spektral dan kemunculan derau
kedip (flicker noise) pada sinyal ULF
geomagnet, Prosiding Seminar
Nasional Matematika dan Pendidikan
Matematika UNY,Yogyakarta, hal.
993-999.
Tanya Jawab
T: Nurhayatih, UAD
a. Apa pengertian FNS?
b. Apakah ikan lele memiliki system
FNS sensorik? ( dasar: karena lele
gelisah
menandakan
akan
terjadinya gempa d Jepang)
J: John Maspupu, LAPAN
a. FNS ( Flicker Noise Spectroscopy)
yaitu suatu metode yang merupakan
kombinasi dari kuat spectrum
(Power Spectrum) dan Momen beda
Orde
Dua.
Pengenalan
formulasinya dapat dilihat pada
makalah tersebut (butir 2).
b. Mungkin saja ikan lele memiliki
sensor yang dapat mendeteksi
sinyal-sinyal gempa bumi.
T: Bella Nurfadilah, UAD
[4] Timashev, S.F., (2001a). Flicker noise
spectroscopy in analysis of chaotic
fluxes in distributed dynamical dissipative system, Russian Journal of
PhysicalChemistry,75, pp. 1742 – 1749.
Apakah sistem itu sudah digunakan di
Indonesia untuk mendeteksi gempa?
J: John Maspupu, LAPAN
Belum digunakan, tetapi ada keinginan
[5] Timashev, S.F., (2001b). Flicker noise
spectroscopy as a tool for analysis of
fluctuations in physical systems, in :
Noise in Physical Systems and 1/f
Fluctuations – Proc. ICNF 2001, (Ed)
Bosman, G., World Scientific , New
Jersey London, pp. 775 – 778.
untuk mengaplikasikannya dalam riset
precursor gempa bumi. Dan ini dapat
dilihat pada 6 butir saran di makalah
tersebut.
[6] Timashev, S.F., and Vstovsky, G. V.,
(2003). Flicker noise spectroscopy in
analysis of chaotic time series of
dynamical variables and a problem of
signal noise relation, Russian Journal
of Electrochemistry, 39 , pp. 149 – 162.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 108
Study of Flaring Activity Based on Sunspot Sketch Data
Bachtiar Anwar
Division of Solar Physics and Space Environment
National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN)
Jl. DR. Djundjunan 133, Bandung 40173
E-mail: [email protected]
Abstract
Watukosek Solar Observing Station, LAPAN, Pasuruan, has observed sunspot using sketch method
since 1987. One sunspot sketch is constructed in daily basis to follow the evolution of sunspot. The
number of sunspot in sunspot group, position, as well as size in longitude and latitude are recorded
both for North and South solar hemisphere. Furthermore, a relative sunspot number (R) is calculated
using Wölf formula: R = k (log + f); where g is number of group, f is total number of sunspot and k is
correction factor. R is generally used to evaluate solar activity. In fact, based on observation data, a
large R is not always related to a high solar activity. In other hand, a relatively small R may produce a
large flare of X-ray class such as M or X (high activity). Instead of using directly R to study the flaring
activity in sunspot groups, average number of spots in sunspot group (f/g) is calculated. A large value
of average number of spots means high complexity in magnetic configuration. Thus, this condition is
expected to produce a relatively high flaring activity. By analyzing sunspot and GOES data in 1993, it
is concluded that high flaring activity was occurred before or after the peak of f/g. This observational
evident can be explained by the emergence of magnetic flux (before the peak) and annihilation of
magnetic flux (after the peak).
Key words: sunspot evolution, magnetic flux emergence, magnetic annihilation, solar flares, sunspot
activity
understanding on the physical process of
1. Introduction
Sunspot is an intersection of magnetic
magnetic energy release in the Sun [5] .
flux tube with the photosphere to form a
Sunspot has been observed since more
dark pattern as the temperature of sunspot
than 400 years ago using sketch method.
lower than the surrounding photosphere
[1]
.
The sunspot sketch data from all over the
The magnetic flux tubes are believed to be
world are collected to form an international
formed at the convective layer of the Sun
sunspot number. The observatory where
by a dynamo process. Magnetic field is the
sunspot observations are conducted also
source of solar explosive events such as
constructs relative sunspot number using a
flares, coronal mass ejections (CMEs),
simple formula invented firstly by Wölf: R
prominence eruption that may disturb the
= k (10g + f); where g is number of group
space environment around the Earth
[2,6]
.
and f is total number of sunspot and k is
Thus, studying the behavior of sunspot
correction factor. The relative sunspot
group
number, R, is usually used to analyze a
will
provide
a
significant
solar activity in daily basis. In this paper,
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 109
we propose a new method to study solar
longitude and latitude, as well as Zürich
activity or flaring activity. Instead of using
class of sunspot group. Relative sunspot
R directly, the level of solar activity is
number (R) is computed based on Wölf
obtained
of
formula: R = k (10g + f), with k=0.62 for
sunspot in solar disk combined with flare
Watukosek Solar Observing Station for
data
North and South solar hemisphere. An
from
from
averaging
GOES
number
(Geostationary
Operational
Environmental
Satellite)
example of R for January 1993 is given in
observations
compiled
National
Table 1.
by
Oceanic and Atmospheric Administration
The sunspot data are used to
monitor the solar activity.
(NOAA). It is expected that this work will
support an effort to establish space weather
forecast in LAPAN [3,4,7] .
Section 2 provides explanation on
sunspot sketch data taken at Watukosek
Solar Observing Station, LAPAN, and
solar X-ray flux from GOES satellite. The
methods and data analysis are given in
section 3, while section 4 describes the
results and discussions. Finally, section 5
gives conclusion of the work.
2. Observation data
Sunspot sketch data used in this work
were obtained from Watukosek Solar
Observing Station, LAPAN, Pasuruan,
East Java. The sunspot data are constructed
by means of sketch method in daily basis.
As soon as observation is completed,
further analyses are conducted such as
measurement of position of sunspot group,
number of spots in sunspot group, width in
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 110
Table 1. Relative sunspot number derived from sunspot sketch taken at Watukosek Solar
Observing Station, LAPAN.
case study is performed for flaring activity
The sunspot group may eventually
produce an explosion, namely solar flare.
that occurred in January – April 1993.
3. Methods and data analysis
The event is monitored continuously by X-
In order to conduct analysis of flaring
ray flux instrument aboard GOES satellite
activity based on sunspot sketch and GOES
in geostationary orbit. The flare events are
data, the following steps have been done:
recorded
National
1. Perform compilation of sunspot sketch
Oceanic and Atmospheric Administration
data from Watukosek Solar Observing
(NOAA), U.S.A. In this work, sunspot
Station, LAPAN, in 1993.
and
compiled
by
sketch and flare data are used to study
flaring activity of the Sun in daily basis. A
2. Perform compilation of flare data based
on GOES satellite observations.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 111
3. Construct database system on flare
of sunspot (f), number of group (g) and
occurrences using MySQL database
average of the number of sunspot (f/g)
engine so that query of flare data can
along with the occurrence of flares of M-
be performed efficiently.
class.
4. Develop a utility written in PHP script
to insert flare data into data as well as
to extract the occurrence of M-class
flare from database.
5. Compute the relative sunspot number
using Wölf formula R = k (10g + f),
where f and g are derived from
observation data and correction factor k
is 0.62 for Watukosek Solar Observing
Station.
6. Construct plot of R, f, g and f/g for each
month data in 1993.
7. Write the occurrence number of Mclass flare in f/g plot, to find its
relationship with the peak of f/g.
Figure 1. Plot of the relative sunspot number
It should be noted that Interactive
(R), number of sunspot (f), number of sunspot
Data Language (IDL) was utilized in
group (g), and average number of sunspot (f/g),
analyzing sunspot sketch data. Some IDL
along with the occurrence M-class flares in
scripts were constructed to read the sunspot
January 1993.
data written in ASCII both for North and
South hemisphere and then the data are
plotted. By comparing with the occurrence
of flares, the flaring activity can be
Comparing R and f/g, it is obvious
that M-class flares were not occurred
during high value of R. Instead, two flares
were occurred on 2 and 31 January, where
deduced.
the relative sunspot numbers (R) in those
days were not large. M-class flare that
4. Results and discussions
In this section, we provide the results
and discussions. Figure 1 shows variation
of the relative sunspot number (R), number
occurred in 31 January is related to sunspot
activity that occurred in the following
month (February) as shown in Figure 2.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 110
Figure 3. Plot of the relative sunspot number
(R), number of sunspot (f), number of sunspot
Figure 2. Plot of the relative sunspot number
group (g), and average number of sunspot (f/g),
(R), number of sunspot (f), number of sunspot
along with the occurrence M-class flares in
group (g), and average number of sunspot (f/g),
March 1993.
along with the occurrence M-class flares in
In March 1993, the flaring activity
February 1993.
remains high as the occurrences of M-class
Figure 2 is the same plot but for
flares were in total 13. The peak of f/g was
February 1993. There were 17 M-class
occurred in 16-`8 March 1993. Again, the
flares in February 1993. This is an example
flares were released before or after the
of high flaring activity. The values of R
peak of f/g.
showed mostly greater than 100 up to 200
and the peak of f/g is prominence. High
value in f/g means that the magnetic
configuration of sunspot is very complex
that leads to a condition of magnetic
instability. It is obvious that M-class flares
occurred before or after the peak of f/g.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 111
large and thus the total magnetic energy of
sunspot also increases. Magnetic flux is the
source energy to be liberated as a flare due
to instability in magnetic configuration.
The emergence of magnetic flux also
means the increase of number of sunspot.
Thus, this condition gives larger possibility
of magnetic flux tubes in sunspot to
reconnect each other resulting in instability
of magnetic system to explode as solar
flares. Therefore, it can be understood that
magnetic flux emergence prior the peak of
f/g can trigger the occurrence of M-class
flares.
The occurrence of M-class flares after
the peak of f/g can be explained as follows.
Figure 4. Plot of the relative sunspot number
(R), number of sunspot (f), number of sunspot
group (g), and average of sunspot (f/g) along
The decrease of f/g after the peak indicates
that some sunspot of opposite polarities
with the occurrence of flares of M-class in
collides or emerge each other, causing
April 1993.
annihilation of magnetic flux in the form of
solar flare.
In April, the flaring activity decreased
to three M-class flares even though the
5. Conclusions
relative sunspot number R was relatively
Analysis on flaring activity based on
high. This is support an evident that high
sunspot sketch data of Watukosek Solar
value in R does not always produce
Observing Station and flare data from
frequent large flares.
GOES satellite have been performed.
Sunspot evolves from a tiny magnetic
Based on the sunspot and flare data taken
feature at the photosphere and may develop
in January to April, 1993, it is concluded
to a complex magnetic configuration in
that the occurrence M-class flares was
several days by emergence of pairs of
before or after the peak of f/g. This
bipolar sunspots. Magnetic emergence
observation evident can be explained by
means that the area of sunspot becomes
the emergence of magnetic flux (before the
peak) and annihilation of magnetic flux
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 112
(after the peak). Further study is required
to analyze the occurrence of other X-ray
[4] Bothmer, V. and Daglis, I.A. “Space
Weather, Physics and Effects”,
Springer-Praxis Publishing, 2007.
class, such as C and X types, and compared
with the time profile of f/g.
Acknowledgements
The use of sunspot sketch and GOES
flare data is acknowledged. Author would
[5] Setiahadi, B. Problems of Equilibria
and Instabilities on Solar Coronal
Magnetic Fields and Its Evolution
Towards
Energetic
Energy
Liberation: Effect to Interplanetary
Space, Prosiding Seminar Nasional
Matematika, FMIPA UNDIP, 2005,
E1., p.1.
like to thank to observers at Watukosek
Solar Observing Station, LAPAN, for their
continuous observation. Their efforts are
very crucial in providing a long-term
sunspot data applicable to space weather
and space early warning program in
LAPAN.
References
[1] Anwar, B. Extraction of Sunspot
Groups from The SOHO Full-Disk
Images to Study Sunspot Activity,
Proc. National Seminar in Education
of Physics, Ahmad Dahlan University,
9 Mei 2010, Yogyakarta.
[6] Setiahadi, B., Sakurai, T., Miyazaki,
H., and Hiei, E. Research on
Magnetohydrodynamic
Transport
Phenomena in Solar-Terrestrial
Space at LAPAN Watukosek 2006,
Prosiding
Seminar
Antariksa
Nasional III, 2006, p. 17.
[7] Singer, H.J., Heckman, G.R. and
Hirman, J.W. Space Weather
Forecasting: A Grand Challenge in
“Space Weather”, Song, P., Singer,
H.J. and Siscoe, G.L. (Eds),
Geophysical monograph, 125, 2001,
p.11.
Tanya Jawab
T: Zulkadri, UAD
[2] Anwar, B. Identifying the Source
Region of Coronal Mass Ejection,
Proc.
National
Seminar
in
Mathematics and Natural Sciences,
Faculty of Mathematics and Natural
Sciences, Satyawacana Christian
University (UKSW), June 13, 2009,
Salatiga.
a.
Bagaimana proses terjadinya
sunspot pada matahari?
b. Bagaimana kita bisa mengetahui
besarnya medan magnet matahari
sedangkan kita tidak bisa
mendekati matahari tersebut?
[3] Anwar, B. Monitoring the Sun for
Space Weather, Proc. National
Seminar in Education Mathematics
(LSM XVII), 4 April 2009, Faculty of
Mathematics and Natural Sciences,
Yogyakarta State University.
J: Bachtiar Anwar, LAPAN
a. Matahari
merupakan
bola
gas
plasma yang berputar pada poros.
Rotasi matahari sekitar 27,3 hari.
Akibat rotasi ini terjadilah arus
didalam
Matahari
(lapisan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 113
konvektif)
dan
menimbulkan
arus
tabung
ini
medan
Juni
2014.
Badai-badai
besar
magnet. Karena adanya gaya apung
terjaadi 2-3 tahun setelah puncak
pada tabung medan magnet, maka
ini, yaitu tahun 2016-2017.
tabung medan magnet muncul ke
b.
puncak aktivitas akan terjadi pada
Badai
matahari
permukaan Matahari (fotosfer) dan
dampak
global
memunculkan bercak hitam yang
mengganggu system komunikasi
dinamakan sunspot.
dan system navigasi. Jika system
Para ahli fisika matahari telah
komunikasi terganggu maka system
merancang alat yang disebut solar
informasi
magnetograph,
memetakan
yang
medan
b.
juga
mempunyai
yang
dapat
terganggu.
dapat
magnet
di
permukaan matahari. Sunspot besar
diketahui mempunyai kuat medan
magnet disekitar 3000 gauss. Solar
magnetograph
dipermukaan
bisa
bumi
dibangun
atau
di
antariksa.
T: Bella Nurfadilah, UAD
a. Apa pendapat bapak tentang
fenomena badai matahari yang
terjadi pada tahun 2012?
b.
Apakah arahnya ke Benua
Amerika? Dan juga kenapa badai
matahari mampu merusak jaringan
system informasi?
J: Bachtiar Anwar, LAPAN
a.
Pada
awalnya
tahun
2012
dikaitkan puncak aktivitas matahari
ke 24. Namun data sunspot dari
stasiun
Watukosek
LAPAN,
peneliti John Maspupu menemukan
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 114
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika | 115
Study on Solar Force-Free Magnetic Configuration
and Its Evolution Toward Solar Flare
Bambang Setiahadi
Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN)
Watukosek, Gempol P.O. Box 04, Pasuruan 67155, East Java
Fax: 0343 851 569. Tel: 0343 851 887
e-mail: [email protected]
Abstract
In this paper a mathematical treatise to search a possibility of evolution in force free solar
coronal magnetic topology that lead to solar surface eruptive processes and brings to observable
solar flare. The treatise in the present paper examined in the approximation of a plane on solar
surface using a very simple analytic approximation. It is found that no sudden changes can occur
for configurations where all field lines connect to the solar surface but that sudden changes may
be possible for a more complicated field topology. It might lead to a study of solar eruptive
processes prior a lunch of solar energetic phenomena such as the flare.
Keywords: force free evolutions, magnetic stability, solar flare
especially strong before solar flares, are
1. Introduction
There is growing evidence that
inconsistent with a potential magnetic
force-free magnetic fields, which are not
field if no immediate reconnection
potential, play an important role in the
occurs.
solar corona. As for the Sun, the only
To explain the sudden release of
star of which we can resolve surface
magnetic energy which is supposed to
details reliably, there are observational
take place in solar flares it has been
indications that the low-lying magnetic
suggested that force-free magnetic fields
field sometimes deviates from the
may be driven to a point where they
potential field indicating the possibility
become unstable and a sudden transition
of a force-free field.
to a state of lower energy occurs.
H
fibril structure sometimes
cannot be fitted to potential field lines.
Slowly ascending post-flare H
2. Basic method
loops
We consider the half space
seem to be inclined relative to the field
above a plane solar photosphere with
lines of a potential field at low heights
a straight polarity inversion line
but coincide with the potential field at
along
reater heights, which seem to be
through
which
the
the
magnetic
photosphere
flux
changes
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 115
direction (Figure 1).
The
following
coordinate
system will be used: x is in the solar
B B 0
(3)
our Grad-Shafranov equation becomes
1 d
A
B( A) 2 0
(4)
2 dA
surface perpendicular to the polarity
inversion line. y>0 denotes height
above the solar surface. z: is in the
solar
surface
along
the
polarity
inversion line. The basic assumption
of this paper, that quantities do not
change in the direction of the neutral
line. That means we reach a two
dimensional analysis for the force-free
Further treatments may lead to find a
family of solution over A. One may
decide a family of solution as express [4]
A
m 1y 1
2
x2 y 1
(4)
The reader may check expression (4)
full-fills the initial force-free magnetic
field topology.
evolution.
Let A is the potential function of
the magnetic field topology under
consideration, then they have to satisfy
classically [2,5]
A
We
B
consecutively
(1)
lead
to
famous
equation Grad-Shafranov
[1,7]
relating
magnetic topology B with its potential
function A, where magnetic topology B
is evolve as a function of A. Or we focus
on the functional form of A.
3. Results and Discussions
Using
our
defined
magnetic
potential form in equation (4) we have
We assume everything evolve in
A is decisive for the solar magnetic
topology B.
B
Figure 1: Schematic drawing for forcefree initial configuration lies on the solar
photosphere and the structure induced up
to solar coronal level.
confirmed the result obtained depends
upon the value given by m.
When 0<m 1 the magnetic field
A A
. , Bz
y x
The force-free condition needs
(2)
topology follows consistently potential
force-free properties which can be
interpreted that such evolved coronal
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 116
magnetic field is stable under any kind
of changes.
Other value m>1 changes the
face of solar coronal force-free magnetic
field going to other different topology
that exhibit magnetic island formation in
the solution. Many authors interpret the
force-free magnetic topology jump to
other evolution scenario. It might be
related to liberating energy as solar
flares [3,6].
To find out about the possibility
of sudden changes in the magnetic field
we
must
re-discuss
the
problem
prescribing perturbation such as the
photospheric shear.
Figure 2: Sequence of solution when
0<m 1 (from top to down m=0, 0.5,
1.0). The magnetic island formation as
an agent of instability does not appear.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 117
Proceedings of the Second United
Nations International Conference
on the Peaceful
Uses of Atomic Energy, 31, p. 100.
[2] Jackson, J.D. (1975), Classical
Electrodynamics, Wiley Eastern
Ltd., New Delhi.
[3] Khater, A.H. (1989), Astrophysics
and Space Science, 162, p. 151.
[4] Kemmer, N. (1976), Vector Analysis:
A Physicist Guide to the Mathematics of Fields in Three Dimensions, Cambridge Univ. Press,
London.
[5] Lifschitz, A.E. (1987), Magnetohydrodynamics
and
Spectral
Theory, Kluwer Academic Publ.,
London.
Figure 3: Sequence of solution when
m>1 (m= 1.2, 1.5, 2.0) shows magnetic
island formation and placed higher as m
increasing.
Conclusions
[6].Setiahadi, B. (2005), Problems of
Equilibria and Instabilities on
Solar Coronal Magnetic Fields
and Its Evolution Towards
Energetic Energy Liberation:
Effect to Interplanetary Space,
Prosidings
Seminar
Nasional
Matematika, FMIPA UNDIP,
Semarang E.1, p. 1.
In this paper we have studied
two-dimensional force-free fields of
solar coronal magnetic field topology in
simple analytic method. If reliable vector
measurements of solar magnetic fields
become available it will be possible to
check this prediction with observations.
References
[1]
[7].Shafranov, V.D. (1958), Magnetohydrodynamical
Equilibrium
Configuration, Sov. Phys.,
JETP, 6, p. 545.
Tanya Jawab
T: Lina Prastiwi, UAD
Terjadinya gerhana matahari atau bulan
dipengaruhi
Grad, H., Rubin, H. (1958),
Hydromagnetic Equilibrium and
Force-Free Fields,
oleh
apa?
Apakah
dipengaruhi oleh keadaan alam atau
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 118
periode
waktu
tertentu?
J: Bambang Setiahadi, LAPAN
tahun
hanya
daja
tempatnya
yang
berpindah - pindah
Gerhana matahari atau bulan mengikuti
sifat orbit bumi dan bulan terhadap
matahari, diatur oleh hokum gravitasi
benda langit. Waktu gerhana terjadi
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 119
Study on The Solar Coronal Mass Ejection Driving Mechanisms
Bambang Setiahadi
Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN)
Watukosek, Gempol P.O. Box 04, Pasuruan 67155, East Java
Fax: 0343 851 569. Tel: 0343 851 887
e-mail: [email protected]
Abstract
The solar coronal mass ejections are bright features can be observed in white-light by using whitelight solar telescope which utilizing occulting disk in front of telescope’s objective lens. This work is
trying to study driving mechanisms that might work to result observable high corona white-light solar
CME. The work is important to perform since acknowledged key ingredients in both the ejection and
its progenitor is the magnetic field, although the precise nature of its role, particularly in the driving
mechanism, remains unclear. We initiate by analyzing spatial data from where some already identified
phenomena, such as the solar flare and eruptive prominence. Results are directing to implication that
it might be a loss of equilibrium or instability in the global coronal magnetic fields topology and
initiates the subsequent rapid nonlinear evolution that results in the ejection of mass.
Key words: white-light data, loss of equilibrium, coronal mass ejection
transient phenomena involving large-scale
1. Introduction
The solar Coronal mass ejections or
CMEs are observed by coronagraphs as
transient
changes
in
the
white-light
motion away from the sun.
An appreciable data base has been
accumulated
with
from
subsequent
solar corona. Distinguishing features of
coronagraph-polarimeter (C/P) on the Solar
CMEs are the appearance of new bright
Maximum
features in the coronagraph field of view
recorded approximately 70 CMEs over a
and temporal changes on time scales of
time period of a few months until it failed
minutes to hours [6].
in 1980, but it has been operational since
Mission
its repair in 1984.
instruments.
three
brightness of large-scale structures in the
The instruments measure photos-
orbiting
results
(SMM)
The
satellite
Up to present days
pheric light that has been Thomson
data is provided by the solar coronagraph
scattered by coronal electrons. So bright
onboard LASCO. The data best resulted
regions can be interpreted as containing
data since it is long duration and provide
excess mass. During the early analyses of
movies.
CMEs in the 1970's, they were defined as
2. Observation
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 120
In this paper, we will concentrate
It is difficult to determine the pre-
on those properties of CMEs determined
event state from data since this data set
from coronagraph and related observations
ordinarily requires that difference images
that appear to be most useful in identifying
be used to identify coronal structures.
the possible driving mechanism [6] .
Coronal streamers are generally
We will begin by using available
believed to lie over polarity inversion
data to develop what will be adopted as a
(neutral) lines in the line-of-sight magnetic
generic
initial
field on the solar surface. Prominences
atmosphere through which it propagates.
tend to form within the closed-field region
CMEs are observed to occur in a variety of
of streamers and also lie over the neutral
shapes, but those that have the appearance
line. Support for the overall picture
of a radially expanding loop will be
developed above is provided by the
emphasized. We determine that the loop-
observation that CMEs can frequently be
like CMEs had the following common
associated with eruptive prominences.
CME
and
a
typical
features, which we adopt as characteristics
prior a launch of CME:
For the task, consider a compound
digital data from the YOHKOH soft X-ray
First, the legs or sides of loop
data and the relevant LASCO wide angle
ejections are brighter and contain more
coronagraph data as supplied by Hiei and
material than the loop tops. Second, a
Ichimoto (2009) [1] .
density
depletion
forms
within
the
expanding bright loop. Third, once the loop
legs
form,
they
display
very
little
latitudinal motion as the loop tops move
radially outward.
We
will
also
be
primarily
concerned with CMEs that appear to
originate near the base of, and propagate
outward through, pre-existing, well-formed
helmet (coronal) streamers
[4]
. This was
the case for all of the loop-like CMEs from
Skylab or from LASCO.
Figure 2.1: A superimpose data of
YOHKOH soft X-ray and LASCO data as
given by Hiei and Ichimoto (2009).
Demonstrate observationally a CME
followed by an eruptive prominence and
flare.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 121
the CME onset appears to coincide with a
3. Data analysis
Individual
data
sets
for
one
particular type studied separately, of
weak precursor some tens of minutes prior
to the impulsive flare.
activity (such as H , X-ray emission, etc.)
In addition to -establishing the time
will not provide a comprehensive view of a
sequence of events, the imaging capability
phenomenon as complex as one involving
of
a
eruptive
information on spatial structure. The flare
prominence, and a CME. It is only when
appears to occur at one of the footpoints of
several data sets for various forms of
the large magnetic arch that brightens in X-
activity, and thereby for various physical.
rays as the precursor.
flare
impulsive
phase,
the
X-ray
instrument
provides
conditions, are combined does a more
complete
picture,
begin
to
emerge.
Unfortunately, the experimentalist seldom
having multiple simultaneous data sets. for
the same event at his disposal.
When
such
information
is
available, however, the advantages are
substantial. Some of the results derived
from combined data sets relating to CME
drivers are now reviewed.
By combining data from the hard
X-ray
imaging
spectrometer
Figure 3.1: The time sequence of
progresses of the precursor of a CME, a
launch of a CME, flare occurrence and
prominence eruption from X-ray data
analysis, suggest by Hiei and Hundhaussen
(2006) [2] .
(HXIS)
instrument oh SMM with coronagraph
data, it becomes possible to more clearly
define the role of the flare impulsive phase
4. Results and discussions
From the time sequence analysis, it
might be a driving mechanism that lead to
global instability in solar active regions.
in driving CMEs outward.
A schematic of the results from this
study is shown in Figure 3.1. The line
labeled CME indicates the location of the
bright leading edge. If this line is extended
back to the surface with no acceleration,
The X-ray pre-cursor might be very initial
sign an instability is working. In theoretical
MHD terminology there might be the
active region has just experiences and
passes critical point of instability [3] .
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 122
There are two possibilities a MHD
system evolving to new configuration.
First, evolution through series that lead to
new stable configuration without liberates
Figure 4.1: An active region potential to
launch a coronal mass ejection and follows
by prominence as pointed out by Hiei and
Ichimoto (2009) [1] , and purposed by
Setiahadi (2010) [6] .
energy. Second, evolution through series
that lead the MHD system needs to release
some access of energy and transfer it into
surroundings.
The second opinion has probably
intimate
relation
with
the
driving
mechanism of the initiation of CMEs. A
remaining attractive possibility is that a
coronal field configuration may evolve into
a highly stressed, non-potential state as a
result of photospheric motion of the field line
Figure 4.2: a schematic diagram to
conclude the situation of observable
phenomena suggest by Hiei and
Hundhaussen (2009) [2] .
foot-points. With continued photospheric
motion the entire field configuration may
5. Conclusions
reach a state beyond which it either no
The source of energy for driving
longer has an equilibrium solution or begins
CMEs has been proposed in this text with
evolving much more rapidly.
that released by a filament as it rises,
expands, and untwists. For this to be the
case, one must then explain how the
slower erupting prominence transfers
energy to a more rapidly moving CME.
In addition, not all CMEs appear to
be associated with an observed erupting
filament. It is certainly possible that the
sheared filament field is always present
even if the thermodynamics are not such
as to produce the characteristic-filament
Ha signature. The precise nature of the
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 123
role
of
the
prominence
surrounding cavity should
and
its
Apakah rumor badai matahari besar-
be better
besaran benar akan terjadi pada tahun
defined.
2012?
References
J: Bambang Setiahadi, LAPAN
[1]
Belum tentu, prediksi menunjukkan badai
Hiei, E., Ichimoto, K., Private
communication, 2006, 2009.
besar terjadi setelah tahun 2012 yaitu
[2] Hiei, E., Hundhassen, A.J., Private
communication, 2006, 2009.
sekitar Juni 2014.
[3] Setiahadi, B. Problems of Equilibria
and Instabilities on Solar Coronal
Magnetic Fields and Its Evolution
Towards
Energetic
Energy
Liberation: Effect to Interplanetary
Space, Prosiding Seminar Nasional
Matematika, FMIPA UNDIP, 2005,
E1., p.1.
T: Laifa Rahmawati , UNY
[4] Setiahadi, B., Magnetohydrostatic and
Magnetohydrodynamics Structure of
Magnetic Arcade to Study the Solar
Coronal Helmet Streamer, STIKOM,
Surabaya,
Seminar
Nasional
Matematika, 2007, p. IV-26.
Studi CME untuk mengetahui lebih jauh
Apakah manfaat study terhadap CME ini
hasilnya akan sama dan menjadi kajian saja
atau untuk pengendalian terhadap CME
itu?
J: Bambang Setiahadi, LAPAN
fisikanya (tekanan, temperatiur, medan
magnet,
keccepatan)
[6] Setiahadi, B., Research on Solar
Coronal Transient at LAPAN, Seminar
Nasional Sains dan Pendidikan Sains
2010, Univ Kristen Satya Wacana,
Salatiga,2010, p158. 158
Tanya Jawab
T: Ginanjar, UAD
proses
bagaimana terciptanya CME di matahari
mendeteksi
[5] Setiahadi, B., Sakurai, T., Miyazaki,
H., and Hiei, E. Research on
Magnetohydrodynamic
Transport
Phenomena in Solar-Terrestrial Space
at LAPAN Watukosek 2006, Prosiding
Seminar Antariksa Nasional III, 2006,
p. 17.
juga
Fisika
CME
juga
dapat
memprediksi bahaya CME.
T: Anisa Fuji Rahayu, UAD
Apa pengaruh CME terhadap diri kita
secara langsung? Berapa lama waktu
terjadinya?
J: Bambang Setiahadi, LAPAN
CME tidak berpengaruh langsung pada diri
kita tetapi pada system teknologi wireless
termasuk system navigasi satelit. LAPAN
selalu
memantau
peringatan
diri
dan
memberikan
pada
masyarakat.
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 124
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 125
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 126
b. Bagaimana tenaga yang dihasilkan
T: Imanuri, UAD
Apakah
dampak
negattif
dari
denngan menambahkan hydrogen
penggunaan alat tersebut?
booster pada motor tersebut?
J: Brilian Prasetyo, UNY
Sedang dalam proses pengamatan
J: Brilian Prasetyo, UNY
a. Tidak ada
b. Secara teori meningkatkan tenaga,
T: Wahyu Budi Santosa, UAD
a. Apakah ada modifikasi pada ruang
pembakaran seperti Booster dan
namun secara prakteknya sedang
dalam penelitian lebih lanjut.
sudut klip pada mesin sepeda
motor tersebut?
Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika dan Fisika 2011 | 7