paket unit pembelajaran · 2020. 7. 23. · dongkrak hidrolik _____ 15 gambar 6. rem hidrolik...

Paket Unit Pembelajaran PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)

MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)

BERBASIS ZONASI

MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)

Fluida

Penulis:

Eddy Susianto, S.Pd, M.Si

Penyunting:

Drs. Ade Sukarna, M. Pd

Ratu Ismira Fathiyah, S.Pd

Desainer Grafis dan Ilustrator:

TIM Desain Grafis

Copyright © 2019

Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus

Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial

tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Paket Unit Pembelajaran

Fluida

iii

KATA SAMBUTAN

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Saya menyambut baik terbitnya Paket Unit Pembelajaran dalam rangka

pelaksanaan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB)

melalui Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi.

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran merupakan salah satu upaya

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK) dalam meningkatkan kualitas

pembelajaran yang berfokus pada upaya mencerdaskan peserta didik melalui

pembelajaran berorientasi keterampilan berpikir tingkat tinggi. Program

berbasis zonasi ini dilakukan mengingat luasnya wilayah Indonesia dan

kualitas pendidikan yang belum merata, sehingga peningkatan pendidikan

dapat berjalan secara masif, merata, dan tepat sasaran.

Paket unit pembelajaran ini dikembangkan mengikuti arah kebijakan

Kemendikbud yang menekankan pada pembelajaran berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi atau higher order thinking skills (HOTS).

Keterampilan berpikir tingkat tinggi adalah proses berpikir kompleks dalam

menguraikan materi, membuat kesimpulan, membangun representasi,

menganalisis, dan membangun hubungan dengan melibatkan aktivitas mental

yang paling dasar.

Sasaran Program PKB melalui PKP berbasis zonasi ini adalah seluruh guru di

wilayah NKRI yang tergabung dalam komunitas guru sesuai bidang tugas yang

diampu di wilayahnya masing-masing. Komunitas guru dimaksud meliputi

kelompok kerja guru (KKG), Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP), dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK).

Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

Semoga Paket Unit Pembelajaran ini dapat digunakan dengan baik

sebagaimana mestinya sehingga dapat menginspirasi guru dalam

mengembangkan materi dan melaksanakan proses pembelajaran yang

berorientasi pada keterampilan berpikir tingkat tinggi yang bermuara pada

meningkatnya kualitas lulusan peserta didik.

Untuk itu, kami ucapkan terima kasih atas kerja keras dan kerja cerdas para

penulis dan semua pihak terkait yang dapat mewujudkan Paket Unit

Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang kita

lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Jakarta, Juli 2019

Direktur Jenderal Guru

dan Tenaga Kependidikan,

Dr. Supriano, M.Ed. NIP. 196208161991031001


Fluida

v

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Allah Swt., Tuhan YME, karena atas izin

dan karunia-Nya Paket Unit Pembelajaran Program Pengembangan

Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui Peningkatan Kompetensi

Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi ini dapat diselesaikan. Paket Unit

Pembelajaran ini disusun berdasarkan analisis Standar Kompetensi Lulusan,

Standar Isi, Standar Proses, dan Standar Penilaian serta analisis Ujian Nasional

(UN).

Hasil UN tahun 2018 menunjukkan bahwa peserta didik masih lemah dalam

keterampilan berpikir tingkat tinggi (higher order thinking skills) seperti

menganalisis, mengevaluasi, dan mengkreasi. Hasil tersebut ternyata selaras

dengan capaian PISA (Programme for International Student Assessment)

maupun TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study). Oleh

karena itu, perserta didik harus dibiasakan dengan pembelajaran dan soal-

soal yang berorientasi kepada keterampilan berpikir tingkat tinggi agar

meningkat kemampuan berpikir kritisnya.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Guru dan

Tenaga Kependidikan (Ditjen GTK), berupaya meningkatkan kualitas

pembelajaran yang bermuara pada peningkatan kualitas lulusan peserta didik

dengan Program Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan (PKB) melalui

Peningkatan Kompetensi Pembelajaran (PKP) Berbasis Zonasi. Program ini

dikembangkan dengan menekankan pembelajaran yang berorientasi pada

keterampilan berpikir tingkat tinggi.


Untuk meningkatkan efisiensi, efektivitas, dan pemerataan mutu pendidikan,

maka pelaksanaan Program PKP dilakukan dengan mempertimbangkan aspek

kewilayahan (Zonasi). Melalui zonasi ini, pengelolaan komunitas guru seperti

Musyawarah Guru Mata Pelajaran (MGMP) SMA/SMK dan SLB, dan

Musyawarah Guru Bimbingan Konseling (MGBK) dilaksanakan dengan

memperhatikan keragaman mutu pendidikan.

Kami ucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada

seluruh tim penyusun yang berasal dari Pusat Pengembangan dan

Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga

Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan

bidang Kelautan dan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LPPPTK

KPTK), Lembaga Penjaminan Mutu Pendidikan (LPMP), dan Perguruan Tinggi

serta semua pihak yang telah berkontribusi dalam mewujudkan penyelesaian

Paket Unit Pembelajaran ini. Semoga Allah Swt. senantiasa meridai upaya yang

kita lakukan.

Wassalamu’alaikum Warahmatulahi Wabarakatuh

Direktur Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus,

Ir. Sri Renani Pantjastuti, M.P.A. NIP. 196007091985032001


Fluida

vii

DAFTAR ISI

Hal

KATA SAMBUTAN ___________________________________ III

KATA PENGANTAR ____________________________________ V

DAFTAR ISI ______________________________________ VII

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN ________________ 1

UNIT PEMBELAJARAN 1 FLUIDA STATIS __________________ 3

UNIT PEMBELAJARAN 2 FLUIDA DINAMIS _______________ 67

PENUTUP _______________________________________ 129

DAFTAR PUSTAKA _________________________________ 131

LAMPIRAN ______________________________________ 131


Fluida

1

PENGANTAR PAKET UNIT PEMBELAJARAN

Paket unit Fluida disusun sebagai kumpulan sumber bahan ajar alternatif bagi

guru yang tersusun atas Unit Fluida Statis dan Unit Fluida Dinamis. Melalui

bahan bacaan pada paket unit tersebut diharapkan guru mendapatkan

tambahan pengetahuan dan keterampilan untuk mengajarkan materi tersebut

ke peserta didiknya sesuai target kompetensi dasar (KD), terutama dalam

memfasilitasi kemampuan bernalar peserta didik. Selain itu, unit-unit ini juga

aplikatif bagi guru dan peserta didik agar dapat menerapkan dasar-dasar

pengetahuan fluida dalam kehidupan sehari-hari.

Paket unit Fluida terdiri dari komponen penting dalam setiap unitnya yaitu

kompetensi dasar, perumusan indikator pencapaian kompetensi, aplikasi di

dunia nyata, soal-soal tes UN/USBN, aktivitas pembelajaran, lembar kerja

peserta didik (LKPD), bahan bacaan, pengembangan penilaian, kesimpulan

dan umpan balik. Komponen-komponen di dalam setiap unit tersebut

disesuaikan dengan topik fluida statis dan fluida dinamis, masing-masing

dengan tujuan agar dapat dilihat kesesuaian dengan strategi pembelajaran

yang digunakan.

LKPD pada setiap unit dikembangkan agar guru dapat memfasilitasi peserta

didik untuk melatihkan kemampuan bernalar dan berketerampilan proses

sain dengan mendayagunakan media yang sudah menjadi standar

kelengkapan sekolah. LKPD tersebut disajikan melalui serangkaian aktivitas

pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik dan model

pembelajaran yang di rekomendasikan dalam Kurikulum 2013.

Keberhasilan Saudara dalam memahami paket ini, dapat direfleksi melalui

instrumen pada umpan balik setelah melalui serangkaian proses penelaahan

yang akan dimatangkan selanjutnya melalui serangkaian implementasi di

kelas masing-masing.

Unit Pembelajaran PROGRAM PENGEMBANGAN KEPROFESIAN BERKELANJUTAN (PKB)

MELALUI PENINGKATAN KOMPETENSI PEMBELAJARAN (PKP)

BERBASIS ZONASI

MATA PELAJARAN FISIKA SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)

Fluida Statis

Penulis:

Eddy Susianto, S. P.,M. Si

Penyunting:

Drs. Ade Sukarna, M. Pd

Ratu Ismira Fathiyah, S.Pd

Desainer Grafis dan Ilustrator:

TIM Desain Grafis

Copyright © 2019

Direktorat Pembinaan Guru Pendidikan Menengah dan Pendidikan Khusus

Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengopi sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial

tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

3

DAFTAR ISI

Hal

DAFTAR ISI ____________________________________ 3

DAFTAR GAMBAR ________________________________ 5

DAFTAR TABEL __________________________________ 6

PENDAHULUAN _________________________________ 7

KOMPETENSI DASAR DAN PERUMUSAN IPK __________ 9

A. Target Kompetensi _________________________________________________________ 9

B. Indikator Pencapaian Kompetensi _______________________________________ 10

APLIKASI DI DUNIA NYATA ______________________ 12

A. Hukum Pokok Hidrostatika _______________________________________________ 12

B. Hukum Pascal ______________________________________________________________ 14

C. Hukum Archimedes _______________________________________________________ 19

SOAL-SOAL UN/USBN ___________________________ 23

A. Soal Ujian Nasional Hukum Pokok Hidrostatika _________________________ 23

B. Ujian Nasional Hukum Pascal _____________________________________________ 24

C. Soal Ujian Nasional Hukum Archimedes _________________________________ 25

BAHAN PEMBELAJARAN _________________________ 29

A. Aktivitas Pembelajaran____________________________________________________ 29

Aktivitas 1 Hukum Pokok Hidrostatika ______________________________________ 29

Aktivitas 2 Hukum Pascal____________________________________________________ 33

Aktivitas 3 Hukum Archimedes______________________________________________ 36

B. Lembar Kerja Peserta Didik _______________________________________________ 36

Lembar Kerja Peserta Didik 1 _______________________________________________ 36



C. Bahan Bacaan ______________________________________________________________ 44

Hukum Pokok Hidrostatika __________________________________________________ 44

Hukum Pascal _______________________________________________________________ 46


4

Hukum Archimedes __________________________________________________________ 48

PENGEMBANGAN PENILAIAN ______________________ 53

A. Pembahasan Soal-soal _____________________________________________________53

B. Pengembangan Soal HOTS ________________________________________________57

REFLEKSI PEMBELAJARAN ________________________ 61

KESIMPULAN __________________________________ 63

UMPAN BALIK __________________________________ 64

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

5

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1 : Tabung U dan manometer 2 cairan. ________________________________ 6

Gambar 2 : Manometer pada tabung gas LPG, Tabung gas Oksigen, dan

Kompresor. _________________________________________________________________ 13

Gambar 3 : Barometer Raksa dan Barometer Klasik __________________________ 13

Gambar 4. Bendungan Mila di NTB _____________________________________________ 14

Gambar 5. Dongkrak Hidrolik ___________________________________________________ 15

Gambar 6. Rem Hidrolik Sepeda Motor_________________________________________ 15

Gambar 7. Rem Hidrolik Mobil __________________________________________________ 16

Gambar 8. Pengangkat Mobil Hidrolik __________________________________________ 17

Gambar 9. Excavator ____________________________________________________________ 18

Gambar 10. Hidrometer ________________________________________________________ 19

Gambar 11. Kapal Selam ________________________________________________________ 20

Gambar 12. Galangan Kapal _____________________________________________________ 20

Gambar 14. Jembatan Ponton ___________________________________________________ 21

Gambar 14. Balon Udara_________________________________________________________ 21

Gambar 16. Kapal Pesiar_________________________________________________________ 22

Gambar 17. Fluida dalam tabung ______________________________________________ 44

Gambar 18. Fluida pada wadah yang berbeda ________________________________ 46

Gambar 19. Fluida pada 2 tabung tertutup ____________________________________ _47

Gambar 20. Pengaruh gaya angkat fluida pada berat benda __________________ 48

Gambar 21. Gaya apung benda pada fluida. ___________________________________ 49

Gambar 22. Gaya apung pada benda yang tenggelam _________________________ 50

Gambar 23. Gaya apung pada benda yang melayang __________________________ 51

Gambar 24. Gaya apung pada benda yang terapung ___________________________ 52

file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018082file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018083file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018083file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018084file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018085file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018086file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018087file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018088file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018089file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018090file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018091file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018093file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018094file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018095file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018096file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018097file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018098file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018099file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018100file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018101file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018102file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018103file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018104file:///D:/Dokumen%20Diklat%202019/06%20Revisi%20Unit%20PKP%2020%20-%2023%20Juni%202019/Unit%2001_Fluida%20Statis_Eddy%20Susianto_PKB2019_Dikmen%20rev%201.docx%23_Toc12018105


6

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi ____________________________ 9

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi_____________________________________10

Tabel 3. Alur Model Pembelajaran Discovery Learning Hukum Pokok

Hidrostatika_________________________________________________________________30

Tabel 4. Alur Model Pembelajaran Discovery Learning Hukum Pascal _______33

Tabel 5. Kisi-kisi Soal HOTS______________________________________________________58

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

7

PENDAHULUAN

Pengetahuan mengenai fluida pada hakekatnya sama dengan pengetahuan-

pengetahuan fisika lainnya, memerlukan cara berfikir sistematis, logis, dan

analitis. Pengetahuan tentang fluida selalu berkembang dan semakin

kompleks. Penerapannya di dalam kehidupan sehari-hari membuat sains

semakin dekat dengan masyarakat. Jika dipelajari secara mendalam materi ini

sebenarnya sangat menarik dan dekat dengan kehidupan kita. Semakin

banyak kita tahu akan suatu ilmu, semakin kita sadari bahwa sebenarnya diri

kita tidak ada artinya di hadapan sang Pencipta yang maha mengetahui

segalanya.

Unit Fluida statis ini disusun sebagai salah satu aternatif sumber bahan ajar

bagi guru dan peserta didik. Melalui unit yang disusun ini diharapkan guru

mempunyai pengetahuan dan keterampilan dalam menfasilitasi peserta didik

untuk memahami dan menerapkan materi fluida statik dalam permasalahan

kehidupan sehari – hari serta kemampuan bernalarnya. Selain itu, isi unit ini

aplikatif untuk guru sehingga saudara dapat menerapkannya dalam

kehidupan sehari-hari.

Guru saat menggunakan unit ini diharapkan selalu berpatokan pada target

kompetensi yang harus di kuasai oleh peserta didik. Target kompetensi di unit

ini mengacu pada kompetensi dasar di Permendikbud Nomor 37 Tahun 2018.

Materi unit disusun berdasarkan indikator yang diturunkan dari kompetensi

dasar. Unit ini dilengkapi dengan bahasan aplikasi di dunia nyata, dengan

harapan dapat menyadarkan mereka bahwa materi di unit ini ada dan

digunakan di kehidupan mereka sehari-hari, sehingga semakin termotivasi

belajar fisika.


8

Untuk memudahkan guru dalam mempelajari materi dan cara

mengajarkannya, di dalam unit ini disertai bahan bacaan, aktivitas

pembelajaran, lembar kerja peserta didik, soal-soal Ujian Nasional tahun-

tahun terakhir beserta pembahasannya, serta pengembangan soal-soal HOTS.

Bilamana ditemukan di unit ini kekurangan, baik dalam penyajian materi atau

bentuk aktivitas pembelajaran. Guru diharapkan mampu berimprovisasi

secara mandiri/kolektif untuk melengkapi kekurangan tersebut sehingga

target Kompetensi Dasar yang diamanahkan Permendikbud 37 tahun 2018

dapat tercapai.

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

9

KOMPETENSI DASAR DAN PERUMUSAN IPK

A. Target Kompetensi

Sub unit pembelajaran ini dikembangkan berdasarkan Kompetensi Dasar

kelas XI Permendikbud Nomor 37 Tahun 2018:

Tabel 1. Kompetensi Dasar dan Target Kompetensi

No. Kompetensi Dasar Target Kompetensi

3.3

Menerapkan hukum-

hukum fluida statik

dalam kehidupan sehari

hari.

1. Menerapkan Hukum Pokok

Hidrostatika dalam permasalahan

kehidupan sehari hari

2. Menerapkan Hukum Pascal dalam

permasalahan kehidupan sehari hari

3. Menerapkan Hukum Archimedes

dalam permasalahan kehidupan

sehari hari

4.3

Merancang dan

melakukan percobaan

yang memanfaatkan

sifat-sifat fluida statik,

berikut presentasi hasil

percobaan dan

pemanfaatannya

1. Merancang percobaan yang

memanfaatkan sifat-sifat fluida statik.

2. Melakukan Percobaan yang

memanfaatkan sifat-sifat fluida statik

3. Mempresentasikan hasil percobaan

dan pemanfaatan sifat-sifat fluida

statik.


10

B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi dasar dikembangkan menjadi beberapa indikator pencapaian

kompetensi. Indikator ini menjadi acuan bagi guru untuk mengukur

pencapaian kompetensi dasar. Kompetensi Dasar 3.3 dan 4.3 di kelas XI

dikembangkan menjadi 8 indikator untuk ranah pengetahuan dan 7 indikator

untuk ranah keterampilan. Dalam rangka memudahkan guru menentukan

indikator yang sesuai dengan tuntutan kompetensi dasar, indikator dibagi

menjadi ke dalam tiga kategori, yaitu indikator pendukung, indikator kunci,

dan indikator pengayaan. Berikut ini rincian indikator yang dikembangkan

pada Kompetensi Dasar 3.3 dan 4.3 di kelas XI.

Tabel 2. Indikator Pencapaian Kompetensi

IPK Pengetahuan IPK Keterampilan

Indikator Penunjang

3.3.1 Mengidentifikasi sifat-sifat

fluida statik.

3.3.2 Menjelaskan sifat-sifat fluida

statik

3.3.3 Menjelaskan proses

terjadinya perpindahan

tekanan pada ruang tertutup

3.3.4 Menjelaskan proses

terjadinya gaya apung pada

benda yang dicelupkan

dalam fluida

4.3.1 Mereplikasi rancangan

percobaan yang

memanfaatkan sifat-sifat

fluida statik.

4.3.2 Melengkapi alat bahan yang

dibutuhkan untuk rancangan

percobaan yang


fluida statik.

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

11

Indikator Kunci

3.3.5 Menerapkan Hukum Pokok

Hidrostatika dalam

permasalahan kehidupan

sehari-hari.

3.3.6 Menerapkan Hukum Pascal

dalam permasalahan

kehidupan sehari hari

3.3.7 Menerapkan Hukum

Archimedes dalam

permasalahan kehidupan

sehari hari

4.3.3 Merancang percobaan gaya

apung pada suatu benda

yang tercelup dalam fluida.

4.3.4 Melakukan percobaan gaya

apung pada suatu benda

yang tercelup dalam fluida

4.3.5 Mempresentasikan hasil

percobaan gaya apung pada

suatu benda yang tercelup

dalam fluida.

Indikator Pengayaan

3.3.8 Menganalisis variabel-

variabel yang mempengaruhi

perpindahan tekanan pada

ruang tertutup.

3.3.9 Menganalisis variabel-

variabel yang mempengaruhi

gaya apung pada suatu

benda yang tercelup dalam

fluida.

4.3.6 Merancang percobaan yang


fluida statik untuk variabel

yang lebih kompleks.

4.3.7 Melakukan percobaan yang


fluida statik untuk variabel

yang lebih kompleks.


12

APLIKASI DI DUNIA NYATA

A. Hukum Pokok Hidrostatika

Aplikasi Hukum Pokok Hidrostatika dalam kehidupan sehari-hari ditunjukkan

seperti di bawah ini.

1. Manometer

Manometer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan udara /gas

dalam ruang tertutup. Manometer sering digunakan pada kapal selam, tabung

gas LPG, Tabung Oksigen, dan Kompresor. Ada beberapa jenis manometer,

diantaranya adalah U-Tube Manometer dan Two Liquid Manometer.

Manometer two liquid (Manometer dua zat cair) digunakan untuk mengukur

tekanan yang sangat kecil. Manometer terdiri dari dua lubang, masing-masing

memiliki luas penampang yang sama, dihubungkan oleh tabung-U dengan luas

penampang yang jauh lebih kecil. Manometer mengandung dua cairan, dengan

densitas yang berbeda. Cairan dengan tinggi lebih rendah, densitasnya lebih

padat daripada cairan yang permukaannya lebih tinggi. Kedua cairan tidak

boleh bercampur dan batasnya harus jelas. Semakin kecil selisih densitas

cairan, semakin sensitif manometernya. Skala biasanya dikalibrasi oleh

pabrikan dalam satuan tekanan, misal. mmHg atau Pascal, sehingga nilai

tekanan dapat dibaca langsung dari perangkat.

Gambar 1 : Tabung U dan manometer 2 cairan. Sumber: https://instrumentationtools.com

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

13

2. Barometer

Hampir sama dengan manometer, barometer digunakan untuk mengukur

tekanan udara disuatu tempat/ruang. Memanfaatkan selisih perbedaan 2

tekanan.

Gambar 3 : Barometer Raksa dan Barometer Klasik Sumber: https:// www.amazon.co.uk

Gambar 2 : Manometer pada tabung gas LPG, Tabung gas Oksigen, dan Kompresor. Sumber: https:// www.klikteknik.com


14

3. Desain Bangunan Bendungan (DAM)

Bendungan atau DAM diperuntukkan untuk menampung air dalam jumlah

besar. Bobot air yang besar ditambah volumenya yang banyak mampu

menjebol beton. Ini disebabkan tekanan air yang begitu kuat. Semakin

tinggi permukaan air, tekanan di dasar semakin kuat sehingga desain

bangunan bendungan di bagian bawah dibuat lebih lebar. Selain untuk

menahan tekanan air, difungsikan juga untuk menahan dinding bendungan

yang menjulang tinggi.

B. Hukum Pascal

Aplikasi hukum Pascal dikehidupan sehari-hari banyak dijumpai pada

permesinan dan otomotif. Diantaranya adalah: Dongkrak hidrolik, Rem

Hidrolik pada motor, Rem Hidrolik di mobil, Pengangkat mobil hidrolik di

tempat cuci mobil, dan penggerak lengan (arm) serta ember (bucket) di

Excavator.

Gambar 4. Bendungan Mila di NTB Sumber: http:// media.suara.com

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

15

1. Dongkrak Hidrolik

Dongkrak hidrolik merupakan sebuat alat yang memanfaatkan penyebaran

tekanan fluida ke segala arah. Dari tabung kecil ke tabung besar. Saat dongkrak

dipompa, fluida yang ada di sekeliling tuas pengangkat, turun dan masuk ke

pipa besar dibawah tuas, akibatnya tuas tertekan oleh fluida dari bawah dan

terangkat ke atas. Bagaimana proses tuas terangkat saat dongkrak di pompa,

saudara dan peserta didik bisa menyaksikan video di link berikut:

https://www.youtube.com/watch?v=iXXt2oGXvmo.

2. Rem Hidrolik Sepeda Motor

Penerapan hukum Pascal pada rem hidrolik sepeda motor didasarkan pada

penyebaran tekanan fluida dari master silinder rem ke kaliper rem. Saat tuas

Gambar 6. Rem Hidrolik Sepeda Motor Sumber: https://i.ytimg.com

Gambar 5. Dongkrak Hidrolik Sumber: https://hargamesin.org dan https:// mesinhidrolik.wordpress.com

https://i.ytimg.com/https://hargamesin.org/


16

rem ditekan di stang motor, fluida (minyak rem) yang ada pada master silinder

tertekan dan bergerak ke kaliper rem melalui selang rem. Tekanan yang

diteruskan dari master silinder akibat tuas rem, diubah oleh mekanik di

kaliper rem untuk menekan kampas rem menjepit cakram (piringan) rem,

akibatnya pengereman pada roda sepeda motor terjadi. Berdasarkan

mekanisme kerja rem hidrolik di sepeda motor, untuk keamanan mengendara

sering-seringlah cek minyak rem, selang rem dan kampas rem. Saat minyak

rem berkurang karena bocor di master silinder atau di selang rem, maka fungsi

pengereman menjadi tidak maksimal, bahkan gagal. Kampas rem yang tipis

juga dapat menyebabkan pengereman menjadi tidak pakem.

3. Rem Hidrolik di Mobil

Prinsip kerja rem hidrolik di mobil pada dasarnya hampir sama dengan di

sepeda motor. Ketika tuas rem diinjak fluida yang berada di silinder utama

(Master cylinder) tertekan dan terdorong melalui pipa rem yang menuju ke

empat roda. Di kedua roda depan terdapat kaliper dengan kampas rem sebagai

penjepit piringan, sedangkan di roda belakang ada drum yang di dalamnya ada

kampas rem yang melebar dan menjepit drum sehingga pengereman terjadi.

Gambar 7. Rem Hidrolik Mobil Sumber: https://www.lesschwab.com

https://www.lesschwab.combrakes-and-drum-brakes.html/

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

17

Saudara dan peserta didik dapat mengamati lebih jelas bagaimana proses rem

hidrolik di mobil terjadi dengan mengunjungi alamat website:

https://www.lesschwab.com/article/complete-guide-to-disc-brakes-and-

drum-brakes.html.

4. Pengangkat Mobil Hidrolik

Pengangkat mobil hidrolik sering kita jumpai di tempat pencuci mobil. Angin

yang berasal dari kompresor menekan fluida pada pipa yang ada di bawah

lantai, tekanan fluida diteruskan ke pipa yang terhubung ke mekanik, dan

mendorong mekanik bergerak ke atas mengangkat mobil. Untuk menurunkan

mobil cukup dengan membuang angin yang disuntikkan ke pipa di bawah

lantai secara perlahan-lahan. Tekanan fluida berkurang, mekanik kembali

turun menarik mobil ke bawah.

5. Alat berat (Excavator)

Excavator merupakan peralatan berat yang memanfaatkan hukum Pascal

dalam pengoperasiannya. Ada 3 silinder yang didalamnya terdapat fluida yang

dapat diatur tekanannya melalui pompa di dekat mesin excavator. Tuas yang

Gambar 8. Pengangkat Mobil Hidrolik Sumber: hhtps:// storage.jualo.com

https://www.lesschwab.com/article/complete-guide-to-disc-brakes-and-drum-brakes.htmlhttps://www.lesschwab.com/article/complete-guide-to-disc-brakes-and-drum-brakes.html


18

ada pada tiap silinder membuat Boom, arm, dan bucket bergerak sesuai yang

diinginkan pengemudi (operator) Excavator.

Gambar 9. Excavator

Sumber: https://www.komatsuamerica.com dan https://sersasih.files.wordpress.com

https://sersasih.files.wordpress.com/

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

19

C. Hukum Archimedes

Aplikasi hukum Archimedes dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai

diberbagai sektor. Sektor industri, militer, perdagangan, kelautan dan sektor

lainnya. Pembuatan hidrometer, desain kapal selam, perbaikan kapal di

galangan, pembuatan jembatan ponton, desain balon udara, dan desain kapal

pesiar.

1. Hidrometer

Hidrometer merupakan alat untuk mengukur massa jenis suatu fluida. Prinsip

gaya apung digunakan dalam proses pembuatan hidrometer. Semakin besar

massa jenis fluida semakin tinggi batang hidrometer yang muncul di

permukaan fluida. Sebaliknya semakin kecil massa jenis fluida semakin

tenggelam batang hidrometer. Pembuatan skala pada hidrometer didasarkan

pada kalibrasi massa jenis fluida yang sudah diketahui nilainya.

Gambar 10. Hidrometer Sumber: https://s0.bukalapak.com dan https://www.brewingamerica.com

https://s0.bukalapak.com/https://www.brewingamerica.com/


20

2. Kapal Selam

Gambar 11. Kapal Selam Sumber: https://www.brighthubengineering.com

Bagian Kapal selam terdiri dari katup-katup (valves) untuk mengisi dan

membuang air laut. Pada saat kapal hendak menyelam maka katup bagian atas

terbuka dan air laut masuk memenuhi rongga dinding kapal selam. Akbatnya

massa jenis kapal selam membesar, kapal selam tengelam. Sebaliknya saat

hendak mengapung, bagian tangki udara tekanan tinggi (Compressed air

tank), membuka katupnya untuk mengalirkan udara mendorong air laut di

rongga dinding (Ballast Tank) keluar dari kapal melalui katup yang ada di

dinding kapal selam. Akibatnya massa jenis kapal selam mengecil dan mampu

mengapung di permukaan air laut.

3. Perbaikan kapal di galangan

Gambar 12. Galangan Kapal

Sumber: https://1.bp.blogspot.com dan https://www.berpendidikan.com

https://www.brighthubengineering.com/https://1.bp.blogspot.com/https://www.berpendidikan.com/

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

21

4. Jembatan ponton

5. Desain Balon Udara

Gambar 13. Jembatan Ponton Sumber: https://storage.googleapis.com

Gambar 14. Balon Udara Sumber: http://thecoolhunter.net, https://image.made-in-china.com, https://www.apexballoons.com, dan https://www.goodyearblimp.com

https://storage.googleapis.com/http://thecoolhunter.net/https://image.made-in-china.com/https://www.apexballoons.com/https://www.goodyearblimp.com/


22

6. Desain kapal pesiar

Badan kapal pesiar dibuat sedemikian rupa untuk bisa menampung beban

yang berat. Badan kapal yang terbenam dibuat seluas mungkin untuk

memindahkan fluida sehingga timbul gaya angkat yang besar . Tentunya

selain konsep gaya apung, konsep benda tegar tetap dipertimbangkan

untuk membuat kapal tidak oleng saat terhempas ombak yang besar.

Gambar 15. Kapal Pesiar Sumber: https://eljohnnews.com, http://getlost.id

https://eljohnnews.com/http://getlost.id/

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

23

SOAL-SOAL UN/USBN

A. Soal Ujian Nasional Hukum Pokok Hidrostatika

1. Contoh soal UN tahun 2015

No. Soal

1 Tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam bejana yang berisi zat cair ditentukan oleh: (1) massa jenis zat cair (2) volume zat cair dalam bejana

(3) kedalaman titik dari permukaan zat cair (4) bentuk bejana Pernyataan yang benar adalah ... A. (1), (2), dan (3) B. (1) dan (3)

C. (2) dan (4) D. (4)

E. (1), (2). (3) dan (4)

Identifikasi

Level Kognitif : Pengetahuan dan pemahaman

Indikator yang

bersesuaian

: 3.3.2 Menjelaskan sifat-sifat fluida statik

indikator UN

dari Puspendik

: Menjelaskan hukum-hukum yg berhubungan dg

fluida statik/fluida dinamik & penerapannya dlm

kehidupan.

Diketahui : Beberapa pernyataan tentang variabel pada fluida

Ditanyakan : Pernyataan yang benar tentang tekanan hidrostatis

Materi yang

dibutuhkan

: Hukum Pokok Hidrostatika


24

B. Ujian Nasional Hukum Pascal

Berikut ini contoh soal-soal UN Fisika SMA untuk topik hukum Pascal.


No. Soal

1 Luas penampang A1 = 10 cm2, Luas penampang A2 = 100 cm2. Gaya (F1) yang harus diberikan untuk menahan F2 = 100 N agar sistem seimbang adalah . . . .

A. 1.000 N

B. 100 N

C. 10 N

D. 1 N

E. 0,1 N

Identifikasi

Level Kognitif : Penerapan (C3)

Indikator yang

bersesuaian

: 3.3.6 Menerapkan Hukum Pascal dalam

permasalahan kehidupan sehari hari

indikator UN

dari Puspendik

: Peserta didik dapat menjelaskan prinsip Hukum

Pascal

Diketahui : Nilai luas penampang tiap tabung, dan nilai salah satu

gaya di salah satu tabung.

Ditanyakan : Nilai gaya penyeimbang

Materi yang

dibutuhkan

: Hukum Pascal

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

25

C. Soal Ujian Nasional Hukum Archimedes


No. Soal

1 Perhatikan Gambar!

Sebuah benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair 1 terapung dengan

½ bagian volumenya berada di bawah permukaan dan ketika

dimasukkan ke dalam zat cair 2 terapung ¾ bagian volumenya berada

di bawah permukaan, maka perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2

adalah. . . .

A. 3:4

B. 3:2

C. 2:3

D. 1:3

E. 1:2

Identifikasi

Level Kognitif : Penerapan

Indikator yang

bersesuaian

: 3.3.7 Menerapkan Hukum Archimedes dalam

permasalahan kehidupan sehari hari.

indikator UN

dari Puspendik

: Peserta didik dapat membandingkan massa jenis dua

zat yang berbeda pada penerapan Hukum

Archimedes

Diketahui : Seperbagian benda yang tercelup pada kedua fluida

Ditanyakan : Perbandingan massa jenis dua fluida

Materi yang

dibutuhkan

: Konsep tenggelam, melayang, dan mengapung.


26


No. Soal

1 Perhatikan Gambar!

Dua kubus yang identik dimasukkan dalam dua zat cair (B dan C) yang

massa jenisnya berbeda. Bagian kubus yang masuk ke dalam cair B

50% dan zat cair C adalah. . . .

A. 3:5

B. 4:5

C. 5:4

D. 5:3

E. 5:2

Identifikasi


Indikator yang

bersesuaian



indikator UN

dari Puspendik

: Peserta didik dapat membandingkan massa jenis dua

zat yang berbeda pada penerapan Hukum

Archimedes

Diketahui : Prosentase bagian benda yang tercelup pada kedua

fluida

Ditanyakan : Perbandingan bagian benda yang tercelup dalam

fluida

Materi yang

dibutuhkan


Unit Pembelajaran

Fluida Statis

27


No. Soal

1 Sebuah benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa

jenisnya 900 Kg.m-3 ternyata 1/3 bagiannya muncul di atas

permukaan. Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan

diganti dengan cairan B yang massa jenisnya 1.200 Kg.m-3?

A. ¼ bagian

B. 4/9 bagian

C. ½ bagian

D. 5/9 bagian

E. ¾ bagian

Identifikasi


Indikator yang

bersesuaian



indikator UN

dari Puspendik

Disajikan ilustrasi benda yang tercelup pada zat cair

tertentu (A) dengan sebagian benda muncul di

permukaan dan data-data diketahui, Peserta didik

dapat menentukan bagian yang tercelup/muncul di

permukaan zat cair jika benda tersebut dicelupkan ke

d

Diketahui : Massa jenis dari kedua fluida, dan bagian benda yang

tercelup di salah satu fluida.

Ditanyakan : Bagian benda yang tercelup pada fluida yang lain.

Materi yang

dibutuhkan



28


No. Soal

1 Sebuah kapal evakuasi sedang berusaha mengangkat kotak peti kemas

bermassa total 4.500 kg yang jatuh ke laut. Kotak tersebut berukuran

panjang 2 meter, lebar 1,5 meter, dan tinggi 1 meter. Massa jenis air

laut saat itu 1.025 kg.m-3 dan percepatan gravitasi 10 m.s-2, maka besar

gaya minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat benda dari dasar

laut ke permukaan adalah. . . .

A. 14.250 N

B. 19.250 N

C. 30.750 N

D. 45.000 N

E. 50.000 N

Identifikasi


Indikator yang

bersesuaian



indikator UN

dari Puspendik

Menentukan gaya minimal yang dibutuhkan untuk

mengangkat benda dari dasar laut ke permukaan

Diketahui : Massa jenis fluida, percepatan gravitasi, dan dimensi

benda yang tercelup.

Ditanyakan : Gaya apung minimal untuk mengangkat benda

Materi yang

dibutuhkan


Unit Pembelajaran

Fluida Statis

29

BAHAN PEMBELAJARAN

A. Aktivitas Pembelajaran

Aktivitas yang disajikan pada modul ini berisi tentang penerapan hukum

Hukum Pokok Hidrostatika, Hukum Pascal dan Hukum Arhimedes dalam

kehidupan sehari-hari. Guru bersama peserta didik dapat mencoba

melaksanakan percobaan seperti yang dicontohkan di bawah ini.

Aktivitas 1 Hukum Pokok Hidrostatika

Kegiatan guru dan peserta didik pada topik Hukum Pokok Hidrostatika terbagi

menjadi dua Kegiatan. Kegiatan pertama adalah mengacu pada indikator

nomor 3.3.1 dan 3.3.2 yaitu mengidentifikasi dan menjelaskan sifat-sifat fluida

statik. Pada kegiatan yang pertama peserta didik secara mandiri dan

berkelompok dengan dibimbing guru mengeksplorasi simulasi PhET sampai

pada tujuan akhir pembelajaran peserta didik mampu merumuskan hubungan

antara variabel ρ, g, dan h terhadap tekanan hidrostatis. Peserta didik

diharapkan dapat membangun sendiri pengetahuannya tentang hukum pokok

hidrostatika dan menuliskan persamaan matematika dari tekanan hidrostatis

suatu fluida. Link simulasi PhET yang digunakan adalah:

https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-

pressure_en.html

Kegiatan kedua mengacu pada target kompetensi menerapkan Hukum Pokok

Hidrostatika dalam permasalahan kehidupan sehari hari, merancang

percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik, dan melakukan

percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik. Kegiatan kedua

menggunakan Model Pembelajaran Discovery Learning, Peserta didik

diharapkan dapat mereplikasi rancangan percobaan yang memanfaatkan

sifat-sifat fluida statik serta dapat melengkapi alat bahan yang dibutuhkan

https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_en.htmlhttps://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_en.html


30

untuk melakukan percobaan tersebut (Lihat Langkah Kerja Nomor 4, LKPD 1).

Alur Pembelajaran disajikan melalui sintaks model pembelajaran pada tabel 3.

Tabel 3. Alur Model Pembelajaran Discovery Learning Hukum Pokok

Hidrostatika

No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu

1 Stimulation Peserta didik mengamati guru yang

mendemonstrasikan dua buah cairan

(fluida) di depan kelas. Satu gelas berisi

madu yang kental dan satu gelas air putih

bening. Guru mempersilahkan siswa

mengamati secara langsung kedua cairan

dengan menggunakan seluruh panca

inderanya selama 2 menit. Peserta didik

mengindentifikasi kedua cairan tersebut.

Peserta didik merespon pertanyaan guru.

Pertanyaan guru:

Apa yang dapat kalian amati dari kedua

cairan?

Adakah perbedaan dari kedua cairan? Coba

jelaskan! (giring siswa dengan teknik

bertanya untuk menjawab madu kental, air

encer)

Apa yang terjadi bila madu di tuangkan ke

gelas yang berisi air putih ini? Berikan

hipotesis kalian! (Giring siswa untuk

5‘

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

31


memberikan pernyataan, madu akan

tenggelam, melayang, atau mengapung)

Peserta didik mengamati guru menuangkan

madu ke gelas berisi air putih bening.

Peserta didik memberikan tanggapannya.

(Usahakan cairan madu tenggelam didasar

gelas).

Guru bertanya kembali “Mengapa cairan

madu tenggelam di dasar gelas?” apa

penyebabnya? (Giring siswa dengan teknik

bertanya untuk menjawab penyebabnya

adalah massa jenis madu lebih besar dari

air)

2 Problem

Statement

Guru bertanya “Adakah hubungan antara

tingkat kekentalan fluida terhadap massa

jenis? Bagaimanakah korelasinya?”

Silahkan kalian buktikan dengan

melaksanakan percobaan.

5’

3 Data Colection Siswa melaksanakan percobaan untuk

membuktikan hubungan antara tingkat

kekentalan fluida terhadap massa jenisnya.

Disediakan:

1. Berbagai jenis fluida dengan tingkat

kekentalan yang berbeda-beda serta air

suling sebagai pembanding massa jenis).

65’


32


2. Pipa U untuk mencari selisih ketinggian

antar fluida sehingga dapat ditentukan

nilai massa jenis fluida tersebut.

3. Gelas ukur untuk mencampur fluida

dengan air putih.

4. Lembar kerja peserta didik (LKPD 2)

4 Data

Processing

Peserta didik menganalisa data hasil

percobaan. (Membandingkan tingkat

kekentalan dengan fakta ketika dicampur di

air, mencari korelasi antara tingkat

kekentalan dengan nilai massa jenisnya).

Guru menanyakan hasil percobaan ke

peserta didik terkait pertanyaan di awal

pembelajaran.

5 Verification Antar kelompok peserta didik saling

mencrosceck hasil percobaannya dan

menyakinkan diri dengan mengukur massa

jenis fluida uji dengan hidrometer.

10’

6 Generalization Peserta didik mempresentasikan hasil

percobaan. Guru dan peserta didik

menyimpulkan hasil percobaan

5’

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

33

Aktivitas 2 Hukum Pascal

Kegiatan guru dan peserta didik pada topik ini adalah mengacu pada target

kompetensi menerapkan Hukum Pascal dalam permasalahan kehidupan

sehari hari, merancang percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik,

dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik. Melalui

pendekatan inquiry peserta didik diharapkan dapat membangun sendiri

pengetahuannya tentang hukum Pascal pada fluida statik. Indikator yang

harus dicapai peserta didik adalah Mampu menjelaskan proses terjadinya

perpindahan tekanan pada ruang tertutup dan mampu menerapkan Hukum

Pascal dalam permasalahan kehidupan sehari hari.

Kegiatan peserta didik yang dapat dilakukan pada materi ini adalah, guru

menyiapkan botol mineral ukuran 1500 ml, tabung reaksi, plastisin, dan air

secukupnya.

Tabel 4. Alur Model Pembelajaran Discovery Learning Hukum Pascal


1 Stimulation Peserta didik mengamati guru yang

menayangkan video tentang mobil yang diangkat

oleh dongkrak hidrolik.

Usahakan bentuk dongkrak

seperti gambar di samping

kiri.

Guru bertanya: “Siapa yang

dapat menjelaskan kenapa mobil yang bobotnya

ratusan Kg dapat diangkat dengan menggunakan

alat sekecil itu? Peserta didik merespon

5‘


34


pertanyaan guru dengan memberikan berbagai

penjelasan.

Guru merespon setiap jawaban peserta didik dan

mengapresiasinya. Selanjutnya sebagai verifikasi

jawaban peserta didik guru menayangkan video

tentang cara kerja dongkrak hidrolik. Link bisa

didapatkan di

https://www.youtube.com/watch?v=iXXt2oGXv

mo.

Selanjutnya guru mengambil botol mineral 1500

ml, tabung reaksi, plastisin dan air secukupnya.

Guru mengisi botol dengan air sampai ¾ isi botol.

Sedikit plastisin ditempelken bagian luar mulut

tabung reaksi. Secara pelan pelan guru

memasukkan tabung reaksi dengan mulut tabung

yang ada plastisin menghadap ke bawah.

Usahakan tabung reaksi melayang di air yang

berada di botol.

2 Problem

Statement

Guru bertanya”apa yang terjadi pada tabung

reaksi jika di bagian tengah botol diremas dengan

kondisi botol keadaan terbuka dan botol keadaan

tertutup?”

Analisa setiap fenomena yang terjadi dari dua

kondisi tersebut!

5’

https://www.youtube.com/watch?v=iXXt2oGXvmohttps://www.youtube.com/watch?v=iXXt2oGXvmo

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

35


3 Data

Colection

Peserta didik melaksanakan percobaan

menjawab pertanyaan guru. Mencatat semua

kejadian dari dua kondisi yang dipersyaratkan.

55’

4 Data

Processing

Peserta didik menganalisa data hasil percobaan.

(Membandingkan keadaan tabung reaksi saat

tutup botol terbuka dan saat tutup botol

tertutup). Berdiskusi bersama anggota kelompok

untuk menuliskan penjelasan yang rasional dan

ilmiah dari data hasil percobaan.

Guru menanyakan hasil percobaan ke peserta

didik terkait pertanyaan di awal pembelajaran.

10’

5 Verification Antar kelompok peserta didik saling

mencrosceck hasil percobaannya dan

menyakinkan diri dengan bersama-sama

mengulangi percobaan dengan disaksikan semua

anggota kelompok.

Guru membimbing dan megarahkan siswa

dengan teknik bertanya supaya peserta didik

dapat menjelaskan proses terjadinya

perpindahan tekanan pada ruang tertutup.

10’

6 Generalization Peserta didik mempresentasikan hasil

percobaan. Guru dan peserta didik

menyimpulkan hasil percobaan

5’


36

Aktivitas 3 Hukum Archimedes

Kegiatan guru dan peserta didik pada topik ini adalah mengacu pada target

kompetensi menerapkan Hukum Archimedes dalam permasalahan kehidupan

sehari hari, merancang percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik,

dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik. Melalui

pendekatan inquiry peserta didik diharapkan dapat membangun sendiri

pengetahuannya tentang hukum Archimedes pada fluida statik. Indikator yang

harus dicapai peserta didik adalah menjelaskan proses terjadinya gaya apung

pada benda yang dicelupkan dalam fluida dan mampu menerapkan Hukum

Archimedes dalam permasalahan kehidupan sehari hari, serta mampu

menganalisis variabel-variabel yang mempengaruhi gaya apung pada benda

yang tercelup dalam fluida.

B. Lembar Kerja Peserta Didik

Lembar Kerja Peserta Didik 1

Lembar Kerja Peserta Didik

TEKANAN HIDROSTATIS

A. TUJUAN SIMULASI

1. Mengidentifikasi variabel-variabel yang mempengaruhi tekanan

hidrostatis suatu fluida.

2. Merumuskan hubungan antara variabel ρ, g, dan h terhadap

tekanan hidrostatis suatu fluida.

3. Menuliskan persamaan matematika untuk tekanan hidrostatis

suatu fluida.

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

37

B. LANGKAH KEGIATAN BELAJAR

1. Buka link berikut : https://phet.colorado.edu/sims/html/under-

pressure/latest/under-pressure_in.html

2. Eksplorasilah isi dari simulasi selama 10 menit bersama anggota

kelompok anda untuk menyelidiki bagaimana nilai tekanan dapat

berubah di udara dan di dalam fluida.

3. Jelaskan fungsi bagian-bagian yang ada pada simulasi, beserta cara

penggunaannya!

NO Nama Bagian Fungsi dan Cara Penggunaan

1.

2.

3.

4.

5.

4. Tuliskan minimal 4 variabel bebas di simulasi yang menurut prediksi

anda dapat membuat nilai tekanan berubah! Jelaskan masing – masing

variabel lengkap dengan satuannya!

NO Nama Variabel Penjelasan tiap variabel

1.

2.

3.

4.

5.

5. Melalui simulasi, Uji prediksi anda dengan cara: Isilah kolam sampai

terpenuhi oleh fluida. Aktifkan fungsi “Grid”, Geser posisi Fluid Density

ke gasoline, Geser Posisi Gravity ke Mars, dan Pilih Units dalam metric.

Tempatkan manometer pada dasar kolam, catat nilai tekanannya!

Nilai Tekanan awal manometer:.......................kPa

Setting beberapa variabel sesuai tabel, dan isi nilai tekanan yang

terbaca pada manometer!

https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_in.htmlhttps://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_in.html


38

Nama Variabel Posisi / keadaan Variabel Nilai Tekanan

yang terbaca (Ph)

Bentuk Kolam Bentuk 1

Bentuk 2

Massa Jenis

Fluida

Bensin

Air

Madu

Gravitasi

Gravitasi Mars

Gravitasi Bumi

Gravitasi Jupiter

Jarak

manometer

dari

permukaan

fluida.

3 meter

2 meter

1 meter

6. Berdasarkan analisis data dari hasil langkah kegiatan belajar Nomor

5, tuliskan hubungan antara masing-masing variabel terhadap

Tekanan Fluida (Tekanan Hidrostatis)!

Nama Variabel Hubungan terhadap Tekanan Fluida

Bentuk Kolam

Massa Jenis Fluida

Gravitasi

Jarak manometer dari

permukaan fluida.

7. Tuliskan persamaan matematika yang merepresentasikan hubungan

semua variabel terhadap tekanan hidrostatis!

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

39



HUKUM POKOK HIDROSTATIKA

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan nilai massa jenis fluida

2. Meneliti hubungan antara tingkat kekentalan fluida terhadap massa

jenisnya

B. ALAT DAN BAHAN

1. Pipa U dengan latar dinding berskala 3 buah/kelompok

2. Air suling dengan ρ sudah ditentukan 1 liter/kelompok

3. Oli dengan berbagai tingkat kekentalan (SAE) secukupnya

4. Gelas ukur 100 mL 1 buah/kelompok

5. Hidrometer 1 buah

C. LANGKAH KERJA

1. Siapkan pipa U dan isi dengan air suling kurang lebih ¼ bagian dari

pipa

2. Tuangkan oli dengan tingkat kekentalan terendah ke salah satu ujung

pipa U.

3. Amati, ukur, dan catat perbedaan ketinggian kedua fluida dari batas

percampuran 2 fluida pada tabel data hasil pengamatan.

4. Ulangi langkah 1 s.d 3 untuk beberapa fluida yang lain dengan

menggunakan tabung U yang lain. (bila tabung U jumlahnya terbatas,

keluarkan oli dari tabung sampai bersih dan ganti dengan oli yang

lain)

5. Jawab pertanyaan pasca praktikum Nomor 1 dan 2!


40

6. Verifikasi jawaban kelompok anda dengan kelompok yang lain.

7. Tuangkan oli pada gelas ukur dan uji hasil jawaban kelompok anda

dengan mengukur massa jenis masing-masing oli dengan

menggunakan hidrometer.

8. Jawab Pertanyaan pasca praktikum Nomor 3!

D. DATA HASIL PENGAMATAN

Diketahui massa jenis air = 1 gram.cm-3

Nama Fluida Tinggi air [cm] Tinggi Oli [cm] Massa Jenis Oli

Oli SAE....

Oli SAE....

Oli SAE....

E. PERTANYAAN PASCA PRAKTIKUM

1. Berdasarkan data hasil percobaan, hitung massa jenis masing-masing

oli dengan menggunakan hukum pokok hidrostatika.

2. Bagaimanakah hubungan antara tingkat kekentalan fluida terhadap

massa jenisnya?

3. Kesimpulan apakah yang kelompok anda dapatkan dari percobaan

ini?

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

41



HUKUM ARCHIMEDES

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menyelidiki hubungan antara volume benda yang tercelup terhadap gaya

apungnya

2. Menyelidiki hubungan antara massa jenis fluida terhadap gaya apungnya

3. Menganalisis variabel-variabel yang mempengaruhi gaya apung pada

suatu benda yang tercelup dalam fluida.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Plastisin/malam 6 potong

2. Stoples plastik bening diameter 20 cm 1 buah/kelompok

3. Sedotan Pop Ice 1 buah/kelompok

4. Cutter 1 buah/kelompok

5. Lem Alteco 1 buah/kelompok

6. Garam serbuk 500 gram

7. Gelas kimia 1 liter dan 100 mL @ 1 buah

8. Kelereng kecil ф 1 cm /gotri sepeda ф 5 mm 20 buah

9. Air Secukupnya

C. LANGKAH KERJA

1. Siapkan Stoples, 2 cm dari tepi atas stoples lubangi dengan cutter untuk

menempatkan sedotan pop ice.

2. Lem sedotan pop ice yang dimasukkan ke lubang stoples dengan ujung di

luar toples menghadap ke bawah. Usahakan di bagian dalam sedotan yang

menempel di stoples tidak ada kotoran yang menghambat air menetes saat

permukaan air naik melewati ujung sedotan.


42

3. Isi stoples dengan air sampai air menetes dari sedotan. Siapkan gelas ukur

dengan skala yang rapat untuk menampung volume air yang tumpah.

4. Buatlah perahu mainan menggunakan max. 6 buah plastisin.

5. Letakkan perahu yang telah dibuat dipermukaan air pada gelas kimia.

6. Secara perlahan masukkan kelereng/gotri pada perahu mainan sampai

batas maksimal perahu mainan hendak tenggelam.

7. Catat jumlah kelereng/gotri terbanyak yang dapat ditampung oleh perahu

mainan tersebut dan volume perahu yang tercelup dalam fluida.

8. Bongkar plastisin dan buat perahu mainan dengan bentuk yang berbeda

dari yang pertama (tanpa mengurangi massa plastisin), usahakan tebal

perahu lebih besar dari bentuk yang pertama.

9. Catat jumlah kelereng/gotri terbanyak yang dapat ditampung oleh perahu

mainan tersebut dan volume perahu yang tercelup dalam fluida.

10. Angkat plastisin, campurkan garam pada fluida dan aduk hingga semua

garam larut pada air, buat hingga sepekat mungkin. Masukkan kembali

plastisin dan catat jumlah kelereng/gotri terbanyak yang dapat ditampung

oleh perahu mainan tersebut dan volume perahu yang tercelup dalam

fluida.

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3

Bentuk 1 Bentuk 2 Bentuk 2 + larutan

garam

Jumlah Beban

max

Volume benda

yang tercelup

F. PERTANYAAN PASCA PRAKTIKUM

1. Bagaimanakah hubungan antara bentuk benda (kapal mainan) terhadap

jumlah beban yang dapat ditampung?

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

43

2. Bagaimanakah hubungan antara volume benda terhadap gaya apungnya?

Mengapa demikian?

3. Bagaimanakah hubungan antara penambahan serbuk garam terhadap

massa jenis air?

4. Bagaimanakah pengaruh massa jenis fluida terhadap jumlah beban yang

dapat ditampung? Mengapa demikian?

5. Kesimpulan apa yang anda dapatkan dari percobaan ini?


44

C. Bahan Bacaan

Hukum Pokok Hidrostatika

Pernahkah anda merasa tertekan, sesak dadanya saat menyelam dalam kolam

renang? Atau pernah mendengar berita jebolnya tanggul Situ Gintung di

Tangerang di bulan maret 2009? Semua hal tersebut sangat erat kaitannya

dengan fluida. Apakah fluida itu? Fluida adalah suatu zat yang mempunyai

kemampuan berubah – ubah secara kontinyu apabila mengalami geseran, atau

mempunyai reaksi terhadap tegangan geser sekecil apapun. Fluida dalam

keadaan diam atau dalam keadaan keseimbangan tidak mampu menahan gaya

geser yang bekerja padanya. Karena itu fluida mudah berubah bentuk tanpa

pemisahan massa.

Fluida dalam keadaan gas mempunyai sifat tidak mempunyai permukaan

bebas, dan massanya selalu berkembang mengisi seluruh volume ruangan,

serta dapat dimampatkan. Fluida dalam keadaan cair mempunyai sifat

mempunyai permukaan bebas, dan massanya akan mengisi ruangan sesuai

dengan volumenya, serta tidak termampatkan. Fluida yang akan dibahas

dalam bahan ajar ini adalah fluida dalam bentuk cair. Perhatikan Gambar 17.

Gambar 17. Fluida dalam tabung Sumber: Giancoli, Physics, 6th Edition

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

45

Pada Gambar tersebut suatu fluida dalam keadaan diam (tidak mengalir)

ditempatkan dalam suatu wadah, diketahui A adalah luas penampang wadah,

h adalah ketinggian fluida dalam wadah dan W adalah berat fluida yang

menekan dasar wadah.

Semakin berat fluida semakin besar pula dasar wadah tertekan. Hal ini

disebabkan tekanan (P) berbanding lurus terhadap gaya berat (W) dan

berbanding terbalik terhadap luas permukaan (A). Secara matematis

dituliskan.

........................................................... (1.1)

P = Tekanan [N/m2 atau Pascal]

W = F = Berat/Gaya tekan [N]

A = Luas bidang tekan [m2].

Tekanan yang terjadi pada suatu wadah atau pada fluida yang sedang diam

dinamakan tekanan hidrostatis. Bagaimanakah hubungan antara tekanan

hidrostatis dengan ketinggian fluida dalam tabung? Semakin tinggi

permukaan zat cair/fluida semakin besar tekanan yang dihasilkan pada dasar

tabung. Secara matematis hubungan antara besar tekanan yang dihasilkan dan

ketinggian zat cair dapat dituliskan sebagai berikut.

Berdasarkan persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa persamaan tekanan

hidrostatik adalah

......................................................... (1.2)

∆P =ρgh

∆P =ρgh

∆P =ρgh

P =W

A

P =W

A

P =W

A

P =W

A

P =W

A

P =W

A

P =W

A


46

Keterangan:

∆P = tekanan hidrostatik pada ketinggian h relatif terhadap

permukaan (h=0) (N/m2) atau Pa

= massa jenis fluida (kg/m3)

h = kedalaman fluida dari permukaan (m)

g = percepatan grativasi (m/s2)

Bila tekanan pada permukaan sama dengan Po maka tekanan pada kedalaman

h sama dengan

Hukum Pascal

Berdasarkan persamaan di atas kita dapat menjawab pertanyaan, mengapa air

yang diam di waduk dapat menjebol tanggulnya?

Perhatikan Gambar 18! Kasus yang terjadi adalah pada zat cair yang satu jenis

() sama, tekanan fluida tidak tergantung pada luas penampang dan bentuk

bejana melainkan bergantung pada kedalaman zat cair/fluida. Tekanan

hidrostatik pada titik A, B,C,D dan E adalah sama besar.

Gambar 18. Fluida pada wadah yang berbeda Sumber: https://upload.wikimedia.org

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

∆P =Po + ρgh

PA = PB = PC = PD= PE

PA = PB = PC = PD

PA = PB = PC = PD

https://upload.wikimedia.org/

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

47

Bagaimanakah tekanan fluida pada 2 bejana berhubungan tertutup yang luas

penampangnya berbeda? Blaise Pascal (1623-1662) seorang ilmuwan

Perancis menyelidiki fenomena ini yang terkenal dengan Prinsip Pascal.

Perhatikan Gambar 19.

Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam suatu

tempat akan menambah tekanan keseluruhan dengan besar yang sama.

Persamaan yang berlaku adalah

……………………………… (1.3)

Gambar 19. Fluida pada 2 tabung tertutup Sumber: Modul PKB KK D untuk Guru Fisika SMA


48

Hukum Archimedes

Suatu benda yang berada di udara akan mempunyai berat yang lebih besar bila

dibandingkan ketika berada dalam suatu zat cair. Ketika benda tersebut

berada dalam fluida, benda tersebut akan memperoleh gaya apung dari fluida.

Gaya Apung adalah gaya tekan ke atas fluida terhadap sebuah benda yang

terdapat dalam fluida tersebut. Gaya apung udara lebih kecil daripada gaya

apung zat cair sehingga berat benda di udara lebih besar daripada beratnya di

zat cair.

Gaya apung dapat terjadi karena tekanan pada fluida bertambah terhadap

kedalaman. Akibatnya tekanan ke atas pada permukaan bawah benda akan

lebih besar daripada tekanan ke bawah pada permukaan atasnya. Eksperimen

sederhana untuk membuktikan gaya apung adalah mencelupkan balon ke

dalam air. Semakin dalam balon dicelupkan Semakin besar tekanan air yang

mendorong balon untuk kembali menuju ke permukaan air. Gaya apung

tersebut ditemukan pertama kali oleh ilmuwan Yunani bernama Archimedes.

Archimedes menjelaskan bahwa “Besarnya gaya apung yang bekerja pada

benda yang dimasukkan dalam fluida, sama dengan berat fluida yang

dipindahkan” Peryataan tersebut di kenal dengan Hukum Archimedes.

Gambar 20. Pengaruh gaya angkat fluida pada berat benda

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

49

Perhatikan Gambar 21, Berdasarkan gambar tersebut kita dapat merumuskan

bahwa besarnya gaya apung pada benda yang sepenuhnya berada di dalam

fluida adalah sebagaimana persamaan 1.4 di bawah ini.

Keterangan:

Fa = Gaya apung (N)

ρf = Massa jenis fluida (Kg/m3)

Vb = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)

Jelas bahwa gaya apung oleh fluida yang massa jenisnya besar bernilai besar

dibandingkan dengan gaya apung oleh fluida yang massa jenisnya lebih kecil.

Massa jenis udara sangat kecil sehingga gaya apung udara sangat lemah.

Namun demikian dalam dunia teknis, misalnya kalibrasi massa anak

timbangan, gaya apung udara sangat diperhitungkan. Gaya apung udara dalam

hal ini dikenal sebagai efek Buoyancy.

…………… (1.4)

Gambar 21. Gaya apung benda pada fluida. (Sumber: Giancoli, Physics, 6th Edition)


50

Tenggelam, Melayang dan Terapung

Hukum Archimedes juga menjelaskan fenomena tenggelam, melayang dan

terapungnya suatu benda yang tercelup dalam fluida. Setiap benda yang

tercelup dalam fluida pasti mengalami gaya angkat/gaya apung dari fluida itu

sendiri. Besarnya gaya apung dari fluida akan mempengaruhi posisi benda

dalam fluida. Apakah tenggelam, melayang atau terapung.

a) Tenggelam

Sebuah benda disebut tenggelam apabila seluruh bagian permukaan

bawah benda berada pada dasar fluida. Keadaan ini terjadi karena berat

benda lebih besar daripada gaya apung fluida. Ketika berada di dasar fluida,

selain mendapatkan gaya ke atas, benda juga mendapatkan gaya normal

dari dasar wadah. Gaya Normal dan gaya apung secara bersama-sama

mengimbangi gaya berat, oleh karena itu

N = W - Fa ........................................ (1.5)

Karena berat benda adalah W = ρb.g.Vb maka syarat benda tenggelam

adalah:

Gambar 22. Gaya apung pada benda yang tenggelam

Sumber: Modul PKB KK D untuk Guru Fisika SMA

Gambar 735. Gaya apung pada benda yang tenggelam

Sumber: Modul PKB KK D untuk Guru Fisika SMA

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

51

b) Melayang

Sebuah benda dikatakan melayang bila posisi benda berada di antara

dasar atau permukaan fluida. Perhatikan Gambar 23! Ini terjadi apabila

gaya apung fluida sepenuhnya mengimbangi gaya berat benda.

Fa = Wb

f.g.Vb = b.g.Vb ...................... (1.6)

Sehingga syarat suatu benda dapat melayang adalah massa jenis benda

sama dengan massa jenis fluida.

c) Terapung

Sebuah benda akan disebut mengapung jika seluruh atau sebagian benda

berada pada permukaan fluida. Fenomena ini memberikan konsekuensi

volume fluida yang dipindahkan umumnya tidak sama dengan volume

benda. Volume fluida yang dipindahkan sama dengan voume benda yang

tercelup.

Gambar 23. Gaya apung pada benda yang melayang Sumber: Modul PKB KK D untuk Guru Fisika SMA


52

Perhatikan Gambar 24!

Berdasarkan Gambar tersebut, kita dapat melihat bahwa volume benda

yang tercelup (Vc) tidak sama dengan volume benda (Vb). Dimana Vc < Vb.

Jadi gaya apung yang mengimbangi berat benda adalah

Fa = W

f.g.Vc = b.g.Vb .................................................. (1.7)

f.Vc = b.Vb

Karena Vc < Vb maka f.g.Vc = b.g.Vb

Keterangan:

Vc = Volume benda yang tercelup dalam fluida (m3)

Vb = Volume total benda (m3)

Dari persamaan 1.7, agar benda terapung ada sebuah syarat yang mesti

dipenuhi yaitu massa jenis benda (ρb) harus lebih kecil dari massa

Gambar 24. Gaya apung pada benda yang terapung. Sumber: Modul PKB KK D untuk Guru Fisika SMA

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

53

PENGEMBANGAN PENILAIAN

Bagian ini memuat contoh soal-soal materi fluida statik yang muncul di UN

beberapa tahun terakhir dan dijawab benar oleh peserta didik kurang dari

50%. Selain itu, bagian ini memuat pembahasan tentang cara mengembangkan

soal HOTS yang disajikan dalam bentuk pemodelan agar dapat dijadikan acuan

oleh Saudara ketika mengembangkan soal untuk materi ini. Saudara perlu

mencermati dengan baik bagian ini, sehingga Saudara dapat terampil

mengembangkan soal yang mengacu pada indikator pencapaian kompetensi

yang termasuk HOTS.

A. Pembahasan Soal-soal

soal UN tahun 2015

1. Tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam bejana yang berisi zat cair ditentukan oleh: (1) massa jenis zat cair

(2) volume zat cair dalam bejana

(3) kedalaman titik dan permukaan zat cair

(4) bentuk bejana

Pernyataan yang benar adalah ... A. (1), (2), dan (3)

B. (1) dan (3) C. (2) dan (4)

D. (4) E. (1), (2). (3) dan (4)

Kunci Jawaban : B

Pembahasan :

Tekanan Hidrostatis ditentukan oleh massa jenis fluida, kedalaman titik yang

diukur dari permukaan fluida, dan percepatan gravitasi di titik tersebut.


54

Contoh soal UN tahun 2016

2. Luas penampang A1 = 10 cm2, Luas penampang A2 = 100 cm2. Gaya (F1) yang harus diberikan untuk menahan F2 = 100 N agar sistem seimbang adalah . . . .

A. 1.000 N

B. 100 N

C. 10 N

D. 1 N

E. 0,1 N

Kunci Jawaban : C

Pembahasan :

𝐹1 = 𝐴1. 𝐹2

𝐴2=

10.100

100= 10 𝑁

3. Perhatikan Gambar!

Sebuah benda ketika dimasukkan ke dalam zat cair 1 terapung dengan ½

bagian volumenya berada di bawah permukaan dan ketika dimasukkan ke

dalam zat cair 2 terapung ¾ bagian volumenya berada di bawah permukaan,

maka perbandingan massa jenis zat cair 1 dan 2 adalah. . . .

A. 3:4

B. 3:2

C. 2:3

D. 1:3

E. 1:2

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

55

Kunci Jawaban : B

Pembahasan :

Diketahui : hbt1 = ½ hb dan hbt2 = 3

4 hb

Ditanyakan : ρf1: ρf1?

𝜌𝑓1𝜌𝑓2

=

𝜌𝑏 ℎ𝑏1

2ℎ𝑏

𝜌𝑏 ℎ𝑏3

4ℎ𝑏

=2𝜌𝑏4

3𝜌𝑏

=24

3

=6

4=

3

2

soal UN tahun 2017

4. Sebuah benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa

jenisnya 900 Kg.m-3 ternyata 1/3 bagiannya muncul di atas permukaan.

Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan diganti dengan

cairan B yang massa jenisnya 1.200 Kg.m-3?

A. ¼ bagian

B. 4/9 bagian

C. ½ bagian

D. 5/9 bagian

E. ¾ bagian

Kunci Jawaban : C

Pembahasan :

Diketahui : ρf1 = 900 Kg.m-3 dan hbt=2/3h; ρf2 = 1200 Kg.m-3

Ditanyakan : hm untuk ρf2?


56

Gunakan kesetimbangan gaya berat benda (Wb) dengan gaya apung benda

(Fa).

Wb = Fa

Mb.g = ρf.g.Vbt

ρb .Vb.g = ρf.g.Vbt

ρb .hb.A.g = ρf.g.A.hbt coret nilai g dan A, sehingga menjadi

ρb .hb. = ρf.hbt karena nilai ρb selalu sama maka nilai ρb dapat dicari dengan

cara 𝜌𝑏 = 𝜌𝑓 .ℎ𝑏𝑡

ℎ𝑏=

900.2

3ℎ𝑏

ℎ𝑏= 600 Kg.𝑚−3 sehingga ℎ𝑏𝑡 untuk massa jenis 2

adalah ℎ𝑏𝑡 = 𝜌𝑏.ℎ𝑏

𝜌𝑓=

600 ℎ𝑏

1200=

1

2ℎ𝑏 sehingga tingga benda yang muncul

adalah ½ bagian tinggi benda.

soal UN tahun 2018

5. Sebuah kapal evakuasi sedang berusaha mengangkat kotak peti kemas

bermassa total 4.500 kg yang jatuh ke laut. Kotak tersebut berukuran

panjang 2 meter, lebar 1,5 meter, dan tinggi 1 meter. Massa jenis air laut

saat itu 1.025 kg.m-3 dan percepatan gravitasi 10 m.s-2, maka besar gaya

minimal yang dibutuhkan untuk mengangkat benda dari dasar laut ke

permukaan adalah. . . .

A. 14.250 N

B. 19.250 N

C. 30.750 N

D. 45.000 N

E. 50.000 N

Kunci Jawaban : A

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

57

Pembahasan :

Gaya angkat minimal = gaya berat benda – gaya apung benda

Gaya angkat minimal = Wb – Fa = m.g – ρ.g.V = 4500.10 -1025.10.3

Gaya angkat minimal = 45.000– 30.750 = 14.250 N

B. Pengembangan Soal HOTS

Pada bagian ini akan dimodelkan pembuatan soal yang memenuhi indikator

pencapaian kompetensi yang diturunkan dari kompetensi dasar pengetahuan.

Pengembangan soal diawali dengan pembuatan kisi-kisi agar Saudara dapat

melihat kesesuaian antara kompetensi, lingkup materi, dan indikator soal.

Selanjutnya, dilakukan penyusunan soal di kartu soal berdasarkan kisi-kisi

yang telah disusun sebelumnya. Contoh soal yang disajikan terutama untuk

mengukur indikator kunci pada level kognitif yang

tergolong HOTS.

Pro

gra

m P

KB

me

lalu

i PK

P b

erb

asis Zo

na

si D

irekto

rat Je

nd

era

l Gu

ru d

an

Te

na

ga

Kep

en

did

ikan


58

Tabel 5. Kisi-kisi Soal HOTS

No Kompetensi

yang diuji Lingkup Materi

Materi Indikator Soal No Level

Kognitif Bentuk

Soal 1 Menerapkan

hukum-

hukum fluida

statik dalam

kehidupan

sehari hari

Fluida Statis Hukum

Archimedes

Disajikan gambar tabung hidrometer. Peserta

didik dapat memecahkan permasalahan

terkait kalibrasi pada hidrometer.

1 C4 PG

Hukum

Archimedes

Disajikan gambar balon udara dan bebannya.

Peserta didik dapat memecahkan

permasalahan terkait gaya angkat pada balon

udara.

2 C4 PG

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

59

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

KARTU SOAL

Tahun Pelajaran 2018/2019

Jenis Sekolah : SMA Kurikulum : 2013

Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Mata Pelajaran : Fisika Nama Penyusun : Eddy Susianto

KOMPETENSI

DASAR Buku Sumber :

Pengetahuan/

Pemahaman

Aplikasi Penalaran

Menerapkan

hukum-hukum

fluida statik

dalam

kehidupan

sehari hari

Nomor

Soal

1

RUMUSAN BUTIR SOAL

Perhatikan gambar di bawah ini!

Pada sebuah perayaan di sebuah kota, seorang penjual

properti hendak mempromosikan proyek properti yang

telah diselesaikannya lewat balon udara miliknya.

Berapa volume gas helium yang dibutuhkan untuk dapat

mengangkat balon dengan beban total 222 Kg?

Diketahui massa jenis udara 1,29 Kg/m3, He = 0,18

Kg/m3.

A. 1.233 m3

B. 200 m3

C. 172,09 m3

D. 151,02 m3

E. 120 m3

LINGKUP MATERI

Fluida Statis

MATERI

Hukum

Archimedes

Kunci

Jawaban

B INDIKATOR SOAL

Disajikan gambar

balon udara dan

bebannya. Peserta

didik dapat

memecahkan

permasalahan

terkait gaya angkat

pada balon udara.

√

√

√

√

PAKET - …

PAKET - …

PAKET - …

PAKET - …


60

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

KARTU SOAL

Tahun Pelajaran 2018/2019

Jenis Sekolah : SMA Kurikulum : 2013

Kelas : XI Bentuk Soal : Pilihan Ganda

Mata Pelajaran : Fisika Nama Penyusun : Eddy Susianto

KOMPETENSI

DASAR Buku Sumber : Pengetahuan/

Pemahaman

Aplikasi Penalaran

Menerapkan

hukum-hukum

fluida statik

dalam

kehidupan

sehari hari

Nomor

Soal

2

RUMUSAN BUTIR SOAL

Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah tabung yang panjangnya

25 cm dan diameternya 2 cm2 di

ujung bawahnya diberikan

pemberat. Tabung tersebut

hendak dijadikan hidrometer.

Massa total tabung tersebut 45

gram. Tabung kemudian

diceleupkan ke air yang massa

jenisnya 1 gram.cm-3. Pada jarak

berapa tanda 1 mesti dituliskan di

tabung tersebut sebagai awal kalibrasi untuk massa

jenis air dari posisi pemberat?

A. 23,0 cm

B. 22,5 cm

C. 21,0 cm

D. 20,5 cm

E. 20,0 cm

LINGKUP MATERI

Fluida Statis

MATERI

Hukum

Archimedes

Kunci

Jawaban

B INDIKATOR SOAL

Disajikan gambar

tabung hidrometer.

Peserta didik dapat

memecahkan

permasalahan

terkait kalibrasi

pada hidrometer.

√

√

√

√

PAKET - …

PAKET - …

PAKET - …

PAKET - …

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

61

REFLEKSI PEMBELAJARAN

Pada bagian ini Saudara akan melaksanakan refleksi proses pembelajaran

materi fluida statis. Refleksi pembelajaran dilakukan dengan melihat

kesesuaian antara indicator pencapaian kompetensi, proses pembelajaran,

peserta didik, penilaian, dan ketercapaian KD.

1. Apakah kegiatan membuka pelajaran yang dirancang dapat mengarahkan

dan mempersiapkan peserta didik mengikuti pelajaran dengan baik ?

2. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap materi/bahan ajar yang disajikan?

Apakah sesuai dengan yang diharapkan? (Apakah materi terlalu tinggi,

terlalu rendah, atau sudah sesuai dengan kemampuan awal peserta didik?)

3. Bagaimana respons Saudara terhadap media pembelajaran yang

digunakan? (Apakah media sesuai dan mempermudah peserta didik

menguasai kompetensi/materi yang diajarkan?)

4. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap aktivitas pembelajaran yang telah

dirancang ? Apakah aktivitas pembelajaran tersebut dapat melatih siswa

berpikir tingkat tinggi (HOTs)?

5. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap pendekatan, model pembelajaran,

metode, dan teknik pembelajaran yang digunakan ?

6. Bagaimana tanggapan Saudara terhadap teknik pengelolaan kelas yang

akan dilakukan (perlakuan guru terhadap peserta didik dalam mengatasi

masalah dan memotivasi peserta didik)?

7. Apakah Saudara dapat menangkap penjelasan/instruksi yang diberikan

pada bagian aktivitas pembelajaran?

8. Bagaimanakah tanggapan Saudara terhadap latihan atau penilaian yang

dikembangkan?

9. Apakah Saudara telah mencapai penguasaaan kemampuan pembelajaran

yang telah dikembangkan ?


62

10. Apakah kegiatan menutup pelajaran yang dikembangkan dapat

meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap materi pelajaran?

11. Apakah Aktivitas pembelajaran yang dirancang dapat mencapai

kompetensi dasar (KD) pada materi terpilih sebagaimana mestinya? (Jika

tidak seluruhnya, apakah Saudara akan melakukan penyesuaian aktivitas

pembelajaran dalam rencana pembelajaran?)

12. Apa kelemahan yang akan Saudara temukan dalam melaksanakan

aktivitas pembelajaran yang telah dirancang?

13. Apa kekuatan atau hal-hal baik yang Saudara capai setelah mempelajari

aktivitas pembelajaran?

Unit Pembelajaran

Fluida Statis

63

KESIMPULAN

Unit pembelajaran Fluida Statis disusun berdasarkan target kompetensi yang

harus dikuasai peserta didik sesuai Permendikbud No. 37 Tahun 2018. Guru

dan peserta didik diharapkan dapat dimudahkan dalam mempelajari,

memahami, dan menerapkan materi fluida statik untuk memecahkan

permasalahan dalam kehidupan sehari.

Melalui pendekatan inkuri di dalam aktivitas pembelajarannya, dan latihan

soal Ujian Nasional, serta soal HOTS, harapannya adalah peserta didik dapat

ditingkatkan kemampuan bernalarnya dalam memahami materi fluida statis.

Unit ini jauh dari sempurna, saudara sebagai seorang pendidik dan pengajar

dapat berimprovisasi untuk melengkapi kekurangan yang ada pada unit ini

berdasarkan tuntutan Kompetensi Dasar yang harus dicapai oleh peserta

didik.


64

UMPAN BALIK

Dalam rangka mengetahui pemahaman terhadap unit ini, Saudara perlu

mengisi lembar persepsi pemahaman. Berdasarkan hasil pengisian instrumen

ini, Saudara dapat mengetahui posisi pemahaman beserta umpan baliknya.

Oleh karena itu, isilah lembar persepsi diri ini dengan objektif dan jujur.

Lembar Persepsi Pemahaman Unit

NO Aspek K

paket unit pembelajaran · 2020. 7. 23. · dongkrak hidrolik _____ 15 gambar 6. rem hidrolik...

Documents