Senin, 26 Desember 2011

Kisi-Kisi UN Fisika SMA/MA Tahun 2012

BSNP telah mengeluarkan berbagai dokumen mengenai pelaksanaan UN 2012 :

POS UN 2012
Surat Keputusan tentang Kisi-kisi UN 2012,
Permen No. 59 tahun 2012 tentang UN 2012
Tanya-Jawab UN 2012
Presentasi Sosialisasi UN 2012

Disini akan saya tampilkan jadwa pelaksanaan UN 2012 untuk SMA/MA dan Kisi-kisi UN untuk Fisika SMA/MA saja. Oh iya, namanya bukan lagi SKL, tetapi untuk tahun 2012 diubah menjadi kisi-kisi. Ada beberapa perubahan kecil dibandingkan dengan tahun 2011 kemaren. Silahkan dipeljari :
Jadwal Un Sma-ma 2012

Kisi-Kisi UN Fisika 2012

Minggu, 20 November 2011

Bisa Fisika? (2) Bawa Fisika ke Hati

Dalam minggu ini ada banyak sms dan email (ada dari 4 orang yang nanya) yang menanyakan kepada saya tentang cara bagaimana bisa fisika, bagaiman triknya mengerti fisika atau bagaimana supaya bisa menghafal rumus-rumus fisika. Karena cukup banyak maka saya coba jawab lewat blog ini aja deh.

Yang pertama harus disadari adalah memahami fisika bukan sesuatu yang instan, tetapi bertahap. Jadi untuk trik yang satu ini jika dipraktekkan tidak akan langsung mengubah nilai fisika di kelas, setidaknya bisa mengubah persepsi kita akan ilmu fisika. Kita akan semakin menyukai fisika dan berangsur-angsur akan menaikkan nilai fisika kita secara pelan-pelan.

Supaya mengerti fisika triknya cuma satu, yaitu harus di bawa ke hati, bukan ke otak. Kalo dibawa ke otak, maka fisika akan menjadi suatu momok yang menakutkan dan hanya orang yang pintar saja yang akan mendapat nilai tinggi.

Fisika itu harus dibawa ke hati !

Kalo dibawa ke hati artinya setiap saat kita akan melihat bahwa hidup kita dipenuhi dengan hukum-hukum fisika dari saat ke saat. Misalnya ketika sedang jalan, artinya ada gaya gesekan bekerja pada sepatu/sendal dengan jalan. Kalo gak ada gesekan brarti kita akan terpeleset terus, jadi bersyukur bahwa ada gaya gesekan tersebut.

Ketika sedang naik tangga terasa cape, artinya kita sedang melawan gaya gravitasi yang arahnya ke bawah, jadi pasti cape. Kalo lagi masak ada api kompor tapi bisa sampai ke masakan yang dimasak, artinya ada perpindahan kalor. Karena ada siang dan malam, berarti ada rotasi Bumi, artinya Bumi bergerak secara melingkar. Ketika malam ada cahaya Bulan, berarti ada pantulan cahaya Matahari oleh Bulan, dll.

Jadi kalo dibawa ke hati, semua yang kita liat akan menjadi 'fisika' dan kita bisa mulai menikmati 'fisika' tersebut dan menjiwai pelajaran ini yang memang mengasyikkan dan menyenangkan ini. Begitu kita menikmati fisika dan menyenangi fisika, maka belajar fisika bukan menjadi beban lagi, tetapi menjadi sesuatu yang menantang dan menyenangkan dalam hidup kita.

Selamat menikmati fisika.

Selasa, 09 Agustus 2011

Bisa Fisika?

Salah seorang murid saya menghubungi saya melalui pesan SMS yang isinya bertanya bagaimana supaya dia bisa mengerjakan soal-soal gerak parabola. Saya menjawab bahwa cara untuk bisa mengerjakan soal-soal fisika (bukan hanya gerak parabola saja) adalah memiliki sifat NGOTOT.
Apa artinya ngotot? artinya bukan menggunakan otot, tetapi memiliki sifat mental yang terus bergerak. Jadi kalo mo ngerjain soal fisika jangan cepat menyerah, tapi harus terus bergerak. Kalo gak bisa, coba pelajari lagi teori dasarnya, coba baca buku fisika dari pengarang yang lain, coba kerjakan soal-soal yang udah ada solusinya, coba soal-soal dari yang paling mudah dahulu, kalo masih ada yang mentok coba tanya dan diskusikan ke orang yang lebih tau. So, harus terus bergerak tanpa berhenti (putus asa) sampai tujuannya tercapai, itulah ngotot.
Dengan pemahaman ngotot di atas, maka untuk bisa fisika anda tidak harus menjadi orang yang pintar/berotak cemerlang, tetapi kalau sifat ngotot ada, maka pasti bisa juga fisika (seperti saya ;} ).

Kamis, 28 Juli 2011

Gerak Parabola Dalam Analisis Kinematika Vektor

Gerak Parabola atau Gerak Peluru adalah salah satu pembahasan fisika di kelas XI IPA di SMA. Pembelajaran ini ditempatkan pada KD yang pertama di semester 1 dan dimasukkan bersama-sama dengan pembahasan kinematika vektor. Hanya saja ada sesuatu yang kurang pas, karena pembahasan gerak parabola yang ada di buku-buku fisika atau yang diajarkan di sekolah oleh guru-guru fisika tidaklah melibatkan analisis vektornya secara lengkap. Yang divektorkan hanyalah kecepatan awalnya saja (Vo) yang diubah menjadi kecepatan pada sumbu x (Vo cos(alpha)) dan pada sumbu y (Vo sin(alpha)).

Pada tulisan ini, Gurufisikamuda akan mencoba membahas gerak parabola dalam analisis kinematika vektor yang sebenarnya, dan akan terasa lebih nyambung jika kita memasukkan analisis vektor sejak awal pembahasan gerak parabola. Kira-kira seperti ini :

Sepanjang benda bergerak dengan lintasa parabola, maka hanya ada satu jenis percepatan yang mempengaruhi gerakan benda, yaitu percepatan gravitasi yang arahnya ke bawah, ke arah sumbu y negatif, atau bisa kita tuliskan sebagai berikut :

a = 0 i + (-g) j   m/s2

ini adalah persamaan vektor percepatan dari gerak parabola. Karena tidak ada percepatan pada sumbu y, maka kita menuliskan angka 0. Kenapa di tulis? Karena benda bergerak juga di sumbu x, jadi sebaiknya ditulis saja angka 0-nya.

Mari kita lihat vektor kecepatannya. Menurut pemahaman kinematika vektor, vektor kecepatan adalah hasil dari pengintegralan vektor percepatan, maka kita integralkan vektor percepatan di atas dan akan menghasilkan :

v = Cx i + (-gt + Cy) j    m/s

Dengan Cx dan Cy adalah konstanta pengintegralan dari masing-masing sumbu koordinat. Nilai Cx dan Cy adalah nilai kecepatan mula-mula pada masing-masing sumbu, jadi bisa kita terapkan Cx = Vo cos(alpha) dan Cy = Vo sin(alpha), dimana alpha adalah sudut elevasi lemparan. Maka vektor kecepatan yang lengkap adalah :

v = Vo cos(alpha) i + (-gt + Vo sin(alpha)) j    m/s

Inilah vektor kecepatan gerak parabola di setiap titik dan di setiap waktu.

Mari kita analisis dulu arti fisis dari vektor kecepatan ini. Gerakan benda pada sumbu x sama sekali tidak melibatkan faktor waktu, artinya dari detik ke-0 sampai detik ke-t, kecepatan benda tidak berubah, selalu Vo cos(alpha), hal ini menyatakan gerak pada sumbu x adalah Gerak Lurus Beraturan (GLB). Sementara kecepatan benda di sumbu y dipengaruhi oleh waktu secara linier, artinya gerak pada sumbu y adalah Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Maka gerak parabola adalah gabungan dari gerak GLB pada sumbu x dan gerak GLBB pada sumbu y.

Selain itu. kecepatan pada sumbu y mengindikasikan hal yang lain, yaitu kecepatannya paling besar pada t = 0, yaitu Vo sin(alpha), setelah itu kecepatan ini makin berkurang terus dengan faktor g.t sampai akhirnya kecepatan di sumbu y bisa menjadi 0 dan semakin lama kembali menjadi semakin besar. Pada saat kecepatannya 0 ini adalah ketinggian maksimum yang bisa dicapai oleh benda. Masukkan saja

Vy =0
-gt + Vo sin(alpha) = 0
t = Vo sin(alpha) / g

ini adalah waktu yang diperlukan benda untuk mencapai titik tertinggi, kita sebut saja waktu ini sebagai tp. Karena lintasan benda adalah parabola yang simetri, maka waktu benda jatuh kembali ke tanah adalah 2tp.

Vektor kecepatan juga memudahkan untuk mencari kecepatan benda di setiap titik, karena kita memiliki rumus besar vektor, yaitu :

V = akar( (Vo cos(alpha))^2 + (-gt + Vo sin(alpha))^2 )

Sekarang mari kita lihat vektor posisinya. Pemahaman kinematika vektor menyatakan bahwa vektor posisi adalah hasil pengintegralan vektor kecepatan, maka tinggal diintegralkan saja vektor kecepatan gerak parabola di atas maka kita akan mempunyai vektor posisi sbb. :

r = (Vo.t cos(alpha) + Cx) i + (-1/2 gt^2 + Vo.t sin(alpha) + Cy) j   m

Cx dan Cy tentu saja adalah konstata integral yang artinya adalah nilai posisi mula-mula. Karena posisi mula-mula kita hitung dari posisi koordinat awal, maka tentu Cx dan Cy adalah 0, maka vektor posisi yang lengkap adalah :

r = Vo.t cos(alpha) i + (-1/2 g.t^2 + Vo.t sin(alpha)) j   m

vektor ini menyatakan jarak yang ditempuh benda sepanjang sumbu x dan sumbu y. Dari sini kita bisa menentukan nilai ketinggian maksimum (h maks). Caranya masukkan nilai tp ke posisi pada sumbu y :

h maks = -1/2 g.tp^2 + Vo.tp sin(alpha)
h maks = -1/2 g.(Vo sin(alpha) / g)^2 + Vo.(Vo sin(alpha) / g) sin(alpha)

otak atik sdikit, maka diperoleh :

h maks = Vo^2.sin(alpha)^2 / 2g

Inilah ketinggian maksimum yang mampu dicapai oleh benda. Lalu bagaimana dengan jarak titik jatuhnya? Masukkan waktu jatuh (2tp) ke dalam posisi di sumbu x, maka :

x maks = Vo.(2tp).cos(alpha)
x maks = Vo.(2.Vo sin(alpha)/g).cos(alpha)

otak-atik sdikit, maka diperoleh :


x maks = 2.Vo^2.sin(alpha).cos(alpha) / g

atau dengan menerapkan persamaan trigonometri : sin(2.alpha) = 2.sin(alpha).cos(alpha), maka :

x maks = Vo^2.sin(2.alpha) / g

Persamaan kinematika vektor untuk gerak parabola di atas boleh dikatakan adalah persamaan sakti untuk gerak parabola, karena melalui 3 persamaan tersebut di atas (percepatan, kecepatan dan posisi) maka kita bisa menganalisis gerakan parabola yang terjadi, baik pada masa lalu,masa sekarang dan masa depan. Woooww... luar biasa bukan persamaan kinematika vektor....

Hanya saja persamaan di atas tidak memperhitungkan satu hal, yaitu pengaruh hambatan udara. Jika kita masukkan hambatan udara, maka pembahasan akan membutuhkan perhitungan kalkulus yang lebih lanjut (seperti yang dibahas Gurufisikamuda pada artikel GJB + gaya Gesekan Udara?) dan bentuknya bukan lagi parabola sempurna, meskipun demikian hal inilah yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari yang real. Apalagi jika ingin menganalisis misalnya pergerakan rudal antar benua yang gerakan parabolnya menempuh ribuan kilometer, maka efek gaya coriolis Bumipun perlu diperhitungkan.

Well, untuk level SMA sih hal-hal tersebut diabaikan.

Jumat, 20 Mei 2011

Administrasi Praktikum Fisika

Setiap guru fisika di SMA wajib untuk melakukan praktikum supaya siswa tidak hanya diberi teori saja, tetapi ada juga prakteknya yang dapat membuat siswa lebih memahami jalannya teori dalam praktek secara langsung. Untuk LKS praktikum sudah ada beberapa yang saya posting (Bagian 1 dan Bagian 2).

Pada postingan kali ini saya mau membagikan hal yang sering dilupakan oleh guru fisika ketika melaksanakan praktikum fisika, yaitu administrasi praktikumnya. Hehehe, jujur aja kadang-kadang malas untuk membuat asministrasinya, kan yang penting siswa semakin memahami fisika, ya, itulah yang ada di kepala sebagian besar guru fisika - termasuk saya. But... ini harus dilaksanakan. Administrasi yang saya maksud bukanlah administrasi jadwal praktikum atau administrasi pemakaian lab, tetapi administrasi materi praktikumnya.

Jadi saya mencoba membuat contoh administrasi praktikum fisikanya (dan yang sudah saya pakai dan uji coba di kelas). It's ok, tidak memakan waktu bayak dan tidak mengganggu jalannya praktikum.

Materi praktikumnya tentang Interferensi Young dengan tujuan mencari tebal/diameter rambut. Kalo sekolah kurang dana atau sulit dimintai dana praktikum, cukup meminta anak membeli laser merah/pointer untuk presentasi (yang Rp 5.000,00an juga ada). Kalo sekolah ada dana sih beli yang lebih bagus dong... (Rp 20.000,00an ke atas).

Untuk LKSnya bisa diunduh disini.

Untuk Administrasinya saya tampilkan aja ya (diunduh juga bisa) :
Adm Praktikum Fisika - Interferensi Young

Rabu, 18 Mei 2011

Rangkuman Materi Dinamika Rotasi (XI IPA SEM 2)

Rangkuman Materi Dinamika Rotasi

Senin, 16 Mei 2011

Gerak Jatuh Bebas + Gaya Gesekan Udara ?

Pada pembahasan dan soal-soal Gerak Jatuh Bebas (GJB) di SMA (Kelas X) biasanya tidak pernah menyertakan gaya gesekan dalam perhitungannya, atau gaya gesekan diabaikan, padahal gaya gesekan itu pasti ada dan tidak bisa diabaikan begitu saja dalam Gerak Jatuh Bebas yang sebenarnya. Jadi pada postingan kali ini saya akan mencoba memasukkan faktor gaya gesekan udara pada GJB.

Mengenai gaya gesekan udara, tentu sudah pernah disinggung ketika kita mempelajari Fluida Statis di kelas XI IPA Semester 2 di bagian yang terakhirnya, yaitu mengenai kekentalan fluida dan Hukum Stokes, yaitu :

F = k.eta.v

k adalah konstanta yang bergantung bentuk benda, jika benda berbentuk bola, maka k = 6.pi.r
eta adalah koefisien viskositas, dalam hal ini adalah udara, yang secara normal nilainya 1,8 x 10^-5 kg/ms
v adalah kecepatan benda

Jadi dari rumus di atas kita memperoleh beberapa prinsip, yaitu :
1. Gesekan udara bergantung bentuk benda
2. Gesekan udara bergantung kekentalan udara saat itu (Nilainya tentu berbeda tergantung suhu, ketinggian, tekanan udara, dll.)
3. Gesekan udara bergantung pada kecepatan benda, semakin cepat benda bergerak, maka gaya gesekan akan semakin besar

Ada satu gaya lagi yang mempengaruhi gerak GJB, yaitu gaya Archimedes (gaya angkat) oleh udara kepada benda. Melalui gabungan ketiga gaya ini (gaya berat - gaya archimedes - gaya gesekan) kita bisa menurunkan rumus kecepatan terminal seperti yang ada di buku-buku Fisika SMA. Tetapi harap diperhatikan, jika fluidanya adalah udara, maka efek gaya Archimedes bisa diabaikan karena nilai gaya angkatnya terlalu kecil untuk kasus GJB, karena nilai massa jenis udara yang sangat kecil dibandingkan massa jenis benda. Nilai massa jenis udara secara rata-rata adalah 1,3 kg/m^3, bandingkan dengan massa jenis air misalnya yang bernilai 1000 kg.m^3. Jadi dalam kasus benda jatuh di udara secara GJB, efek gaya Archimedes bisa diabaikan.

Persoalan kecepatan jatuh benda pada pembahasan di fluida statis SMA adalah dengan mencari kecepatan terminalnya, dan rumus turunannya sudah ada, tinggal dipakai saja. Tetapi jika kita ingin meninjau gerakan benda sebelum benda mencapai kecepatan terminalnya, maka kita akan bertemu dengan persoalan fisika dan matematika yang lebih rumit sedikit (sedikit???). 

 Seperti semua permasalahan mekanika yang terkait dengan gerakan, para ahli fisika akan merasa puas jika sudah memperoleh persamaan kecepatan terhadap waktu dan persamaan posisi terhadap waktu. Sepertinya semua gerakan benda akan terjawab dan terramalkan jika dua persamaan dasar tersebut sudah diperoleh (kadang-kadang ditambahkan dengan persamaan percepatan). Inilah permasalahan yang akan kita otak-atik sedikit (sedikit???). Permasalahannya adalah kita harus dapat menentukan fungsi kecepatan terhadap waktu dan fungsi jarak terhadap waktu dari kasus GJB yang diperhitungkan gaya gesekannya. Tentu saja caranya bukan memodifikasi rumus GJB yang biasa dipakai di SMA, tetapi harus kembali kepada rumus sumber gerakan benda, rumus apakah itu? Ya anda benar! Haruslah kembali kepada perumusan Hukum Newton II. Wooowww....

Mari kita tinjau benda berbentuk bola yang bergerak jatuh bebas di udara dengan asumsi dasar v(0) = 0 dan x(0) = 0. Karena nilai-nilai yang lain berupa nilai yang tetap (mis: kekentalan udara dan jari-jari bola), maka kita bisa menuliskan gaya gesekan udara adalah : 

f = k.v

Jadi, melalui diagram gaya benda jatuh bebas, kita bisa membuka hukum Newton 2 sbb :

Sigma F = m.a

W - f = m.a

m.g - k.v = m.a

Nah, disini kita bertemu dengan persamaan yang mengandung v dan a, persamaan ini sulit untuk dikerjakan, karena itu kita akan kembali kepada perumusan a = dv/dt, jadi :

Sigma F = m.dv/dt

m.g - k.v = m.dv/dt

dv/(m.g - k.v) = dt/m

Walah... ketemu persamaan diferensial nih, so, siapkan senjata-senjata kalkulus kita, serbuuuu.... bom aja pake integral ....., jeleggeeeerrr....., maka persamaannya akan menjadi :

- 1/k ln (m.g - k.v) = 1/m .t + C

ln (m.g - k.v) = - k/m . t + C

m.g - k.v = e^(- k/m . t + C)

k.v = m.g - C.e^(-k/m . t)

v(t) = m.g/k - C.e^(-k/m . t)

Karena  kasusnya adalah GJB, so... v(0) = 0, jadi tinggal tembak aja persamaan terakhir tersebut dengan keadaan awalnya, maka matilah beberapa variabel sehingga yang masih hidup dan menjadi sandera kita  hanyalah :

C  = m.g/k

Sandera yang masih hidup ini jangan ditahan terlalu lama, kembalikan lagi dong ke yang empunya, maka :

v(t) = m.g/k - m.g./k.e^(-k/m . t)

v(t) = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

Than we found the equation of velocity through the time. Tuntas deh misi yang pertama, hehehe...

Misi kedua adalah : Menemukan persamaan jarak (x) terhadap waktu (t) yang tersembunyi dengan ketat! Dengan meninjau lokasi musuh, ternyata diperoleh hal yang sangat standar saja, yaitu :

v(t) = dx/dt

dx/dt = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

Tinggal gunakan strategi yang sama, yaitu bom pake integral dan tembak keadaan awalnya, temukan sandera dan kembalikan ke yang empunya, maka bisa diperoleh (Kerjakan sebagai latihan ya...) :

 x(t) = (m.g/k).t - (m^2.g/k^2).(1 - e^(-k/m . t))

Mission is Completed!!!

Kalau kita mau menguji kebenaran persamaan yang kita peroleh, maka interogasilah persamaan v(t) dengan cara lain, yaitu dengan deret dari e^-x :

e^(-x) = 1 - x + (x^2)/2! - (x^3)/3! + (x^4)/4! - ...

Jadi :

e^(-kt/m) = 1 - (kt/m) + (k^2.t^2 / m^2)/2! - (k^3.t^3 / m^3)/3! + (k^4.t^4 / m^4)/4! - ...

Masukkan nilai ini ke persamaan kecepatan  yang sudah susah payah kita peroleh :

v(t) =  mg/k . (1 - (1 - (kt/m) + (k^2.t^2 / m^2)/2! - (k^3.t^3 / m^3)/3! + (k^4.t^4 / m^4)/4! - ...))

Ambil k = 0, artinya tidak ada gaya gesekan udara, so we get :

v(t) = g.t

Kembali deh ke persamaan GJB SMA yang tanpa gaya gesekan udara. Kemudian kita interogasi persamaan x(t) dengan deret yang sama dan ambil k = 0, maka diperoleh :

x(t) = 1/2.g.t^2

Kembali deh ke persamaan GJB SMA yang tanpa gaya gesekan udara.
That's mean... we are in the right way.
Jadi, dua persamaan sakti untuk GJB + gaya gesek udara adalah :

v(t) = mg/k . (1 - e^(-k/m . t))


x(t) = (m.g/k).t - (m^2.g/k^2).(1 - e^(-k/m . t))

Ingatlah bahwa persamaan tersebut hanya untuk benda berbentuk bola saja dengan nilai k = 6.pi.r.eta

Sekarang mari kita mencari kecepatan terminal benda. Kembali ke persamaan awal dari Hukum Newton, syarat kecepatan terminal (vT) adalah kecepatan konstan sehingga berlaku Hukum newton I, yaitu :

Sigma F = 0

W - f = 0

m.g - k.vT = 0

vT = m.g/k

Kapankah benda mencapai kecepatan terminalnya? Masukkan nilai vT ini ke dalam persamaan kecepatan yang sudah kita peroleh dengan susah payah tersebut :

vT = mg/k . (1 - e^(-k/m . t)) 

mg/k =  mg/k . (1 - e^(-k/m . t))

1 - e^(-k/m . t) = 1

e^(-k/m . t) = 0

t memperoleh hasil tak berhingga (artinya x juga tak berhingga)

Lho? Artinya benda tidak akan pernah mencapai kecepatan terminalnya, paling hanya mendekati saja ??? Hehehe, coba pikirkan sendiri jawabannya mengapa demikian....

Let's practise...

Benda dengan berat 8 newton dijatuhkan dari suatu ketinggian tertentu, yang berawal dari keadaan diam. Jika kecepatan benda jatuh itu v dan percepatan gravitasi Bumi g = 10 m/s^2 dan gaya gesekan udara adalah -2v.

Carilah :

a. Persamaan kecepatan dan persamaan posisi benda
b. Kecepatan terminal benda
c. Kecepatan dan jarak benda setelah 1 detik
d. Kecepatan dan jarak benda setelah 2 detik
e. Kecepatan dan jarak benda setelah 3 detik
f.  Kecepatan dan jarak benda setelah 4 detik
g.  Kecepatan dan jarak benda setelah 5 detik 
h. Selisih jarak  x(2) - x(1) lalu x(3) - x(2), lalu x(4) - x(3) dan x(5) - x(4) 
i. KESIMPULAN : kapankah kecepatan bisa dianggap GLB?

JAWAB :

a. v(t) = 4(1 - e^(-2,5t))

    x(t) = 4t - 1,6(1 - e^(-2,5t))

b. Kecepatan terminal vT = mg/k = 4 m/s

c. v(1) = 3,672 m/s ; x(1) = 2,5313 m

d. v(2) = 3,973 m/s ; x(2) = 6,41078 m

e. v(3) = 3,99778766 m/s ; x(3) = 10,40088 m

f. v(4) = 3,9998184002 m/s ; x(4) = 14,4000726 m

g. v(5) = 3,999985093 m/s  ; x(5) = 18,40000596 m

h. x(2) - x(1) = 3,87944 m

    x(3) - x(2) = 3,990104 m

    x(4) - x(3) = 3,9991877 m

    x(5) - x(4) = 3,9999333 m 

   Jadi kecepatan semakin mendekati GLB

i. KESIMPULAN : Kecepatan bisa dianggap GLB tergantung ketelitian yang mau diambil. jika kita memakai ketelitian dua angka belakang koma, maka pada sekitar detik kedua dan ketiga kecepatan sudah bisa dianggap GLB.

Well... dengan memasukkan gaya gesekan maka terjadi hal-hal yang sedikit menarik ya... (sedikit???)

Minggu, 15 Mei 2011

Pendinginan Newton

Jika kamu menaruh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi dari suhu sekitarnya, maka secara perlahan-lahan benda itu pasti akan mendingin, akan terjadi perpindahan kalor dari benda ke lingkungannya, baik secara konduksi, konveksi maupun radiasi. Yang penting benda tersebut tidak menyerap kalor atau diberi kalor yang dapat mempertahankan atau menaikkan suhunya. Maka pelan-pelan benda akan menyamakan suhunya dengan lingkungannya. Bisakah kamu membuat pernyataan matematik dari peristiwa pendinginan benda yang seperti ini?

Misalnya suhu benda 40 derajat Celcius pada ruangan yang bersuhu 25 derajat Celcius. Dalam 1 menit pertama, ternyata suhunya berkurang sebesar 2 derajat Celcius. Dapatkah kamu menentukan kapan benda mencapai suhu 30 derajat? Kapan benda mencapai suhu 26 derajat? Kapan benda mencapai suhu 25,1 derajat? Kapan benda mencapai suhu 25 derajat? Hati-hati bahwa penurunan suhu tidaklah linier terhadap waktu! Bagaimana menyelesaikan persoalan ini? Darimana harus mulai?

Untunglah Newton telah melakukannya! Hehe... ternyata penyelesaian persamaan ini membutuhkan matematika kalkulus yang disebut persamaan differensial orde 1. Nih rumus pendinginan yang dituliskan oleh Newton :

dT/dt = k (T - TL), k > 0

T adalah suhu benda pada waktu t
TL adalah suhu lingkungan
k adalah konstanta pendinginan

Solusi persamaan di atas harus dipecahkan secara kalkulus. Gak usah diturunkan disini ah...
Nah, solusinya adalah :

T = TL + c.e^(k.t)

c adalah konstanta integrasi, diperoleh jika diketahui keadaan awal
e adalah bilangan natural
k diperoleh jika diketahui satu keadaan lagi.

Rumusnya sederhana ya.... (sederhana Mbah-mu, hehehe...). Langsung menuju contoh soal ....

Suatu benda dengan suhu 80 derajat celcius diletakkan di ruangan yang bersuhu 50 derajat celcius. Dalam waktu 5 menit, suhu benda itu menjadi 70 derajat celcius. Carilah :
a. Fungsi suhu pada saat t (anggap benda pada suhu 80 derajat adalah pada saat t = 0 detik)
b. Tentukan suhu benda pada menit ke sepuluh!
c. Kapan benda bersuhu 60 derajat celcius?
d. Kapan benda bersuhu sama dengan suhu ruangan?

JAWAB :
TL = 50
Keadaan awal  : T(0) = 80,
Keadaan lain : T(5) = 70
Masukkan data yang diketahui pada solusi persamaan pendinginan Newton, jadi :
T = 50 + c.e^(k.t)

Masukkan keadaan awal, maka diperoleh c = 30
Masukkan keadaan lain, maka diperoleh e^k = (2/3)^(1/5) = 0,9221
Jadi diperoleh fungsi suhu benda T terhadap waktu t, yaitu :
T(t) = 50 + 30.0,9221^t

Maka bereskan pertanyaan yang lain :
Besar suhu setelah 10 menit : T(10) = 50 + 30.0,9221^t = 63,33 derajat
Waktu supaya benda bersuhu 60 derajat : 60 = 50 + 30.0,9221^t , diperoleh t = 13,55 menit
Waktu supaya benda bersuhu ruangan : 50 = 50 + 30.0,9221^t , diperoleh t = tak berhingga/tak terdefinisi,
artinya suhu benda tidak akan pernah sama dengan suhu ruangan! Lhoooo... Kok bisa ya? Coba deh dipikirkan sendiri....

Kalo dah kepikiran, coba kerjain soal di cerita awal tadi ya sebagai latihan.... (pake kalkulator scientificmu)

Kamis, 21 April 2011

SOAL dan PEMBAHASAN UN FISIKA 2011 (Revisi 1)

Soal UN Fisika tahun 2011 terdiri dari 5 paket soal (paket 12, 25, 39, 46, dan 54) plus 1 paket soal cadangan (paket 91). Meskipun demikian, soalnya sebenarnya hanya ada 1 saja, yang diacak-acak nomornya sehingga menghasilkan 6 paket soal. Apakah yang membuat soalnya malas membuat soal yang berbeda? Hehe... tapi memang sulit membuat 6 paket soal berbeda yang setara tingkat kesulitan soalnya pada setiap nomornya.

Soal-soalnya sesuai dengan SKL, dan kali ini error pada soal jauh lebih sedikit daripada soal-soal UN yang lalu, artinya errornya masih tetap ada juga...

Saya membahas soal paket 12, ambil aja langsung disini (Revisi)

Untuk jawaban semua paket ada disini (Revisi)

Untuk soal paket 12 ama soal paket 25 tinggal klik aja

Paket yang lain (39, 46, 54 dan 91) gak dibuatkan, karna cuman ngubah nomornya aja, kalo gitu sih bisa buat sendiri yach...

Pembahasannya sengaja dibuat gak selengkap mungkin, supaya yang mempelajari benar-benar mempelajari...

Kalo ada pembahasan yang salah atau berbeda dengan pembahasan rekan-rekan sekalian supaya saya diberi tahu ya... Namanya juga manusia, gak luput dari kesalahan...

Sip, smoga berguna!

Rabu, 13 April 2011

My New Blog !!!

Akhirnya saya membuat satu blog lagi, tapi kali ini berkaitan dengan astronomi, khususnya berkaitan dengan olimpiade astronomi, silahkan dikunjungi :
http://soal-olim-astro.blogspot.com/

Minggu, 20 Maret 2011

CURHAT UN 2011

Pelaksanaa UN tahun 2011 ini berbeda dengan pelaksanaan UN sebelumnya, karena ada beberapa hal pokok yang membedakan, yaitu :

1. Nilai kelulusan tidak lagi ditentukan semata-mata oleh hasil UN, tetapi merupakan gabungan dari Nilai UN dan Nilai Akhir dari Sekolah dengan perbandingan 60% dan 40% (tetap memberikan titik berat pada nilai UN)
2. Nilai sekolah melibatkan seluruh mata pelajaran, baik yang di-UN-kan maupun yang non-UN, sehingga Ujian Akhir Sekolah melibatkan seluruh mata pelajaran
3. Nilai Ujian Akhir Sekolah akan digabungkan dengan nilai raport semester sebelumnya. Untuk mata pelajaran UN akan digabung dengan nilai semester 3, 4 dan 5 (semester 1, 2 dan 6 kok nggak ya?)
4. Soal UN akan menjadi 5 tipe soal dalam satu ruangan yang sama (ribet ngebagi soalnya yach..), yang sebelumnya hanya 2 tipe saja!

Kira-kira itu poin-poin penting yang membedakan UN tahun ini dengan UN tahun-tahun sebelumnya (yang sebenarnya perbedaannya masih banyak sih, tapi untuk gambaran poin di atas sudah cukup mewakili).

Melalui kebijakan UN yang baru ini, pemerintah berharap bahwa aspirasi masyarakat sudah terpenuhi (yaitu kelulusan tidak hanya dinilai dari UN saja) dan juga semakin memperkecil kebocoran soal UN (yang menjadi 5 tipe dalam satu ruangan). Yang menjadi pertanyaan, apakah memang benar demikian?

Menanggapi pertanyaan saya tersebut di atas, maka saya akan menjawab sendiri dengan pendapat saya.

Apakah aspirasi masyarakat sudah terpenuhi? Jawaban saya TIDAK!!! Mengapa demikian? Karena aspirasi masyarakat sebenarnya adalah meniadakan UN! Bukannya menggabungkan nilai UN dengan nilai sekolah. Bahkan setelah digabungkanpun nilai UN masih terasa sangat besar sekali pengaruhnya terhadap kelulusan siswa dengan persentase yang mencapai 60%. Belajar susah payah selama tiga tahun hanya dihargai dengan 40%. Sungguh tidak adil! Sementara yang membuat soal UN tidak mengetahui kondisi lapangan di tiap sekolah, mereka membuat soal UN yang sesuai dengan kisi-kisi yang sudah diedarkan, tetapi apakah kemampuan siswa sesuai dengan kisi-kisi tersebut? Tentu tidak! Apakah sekolah yang salah sehingga tidak mengajarkan hal tersebut? Sekolah tidak salah! Mengapa? Karena kurikulum KTSP! KTSP adalah kurikulum yang bergantung sekolah yang bersangkutan. Materi pembelajaran disesuaikan dengan kondisi sekolah, kondisi siswa dan kondisi guru. Itulah yang disebut dengan KTSP. Berbeda dengan kurikulum sebelumnya yang harus sesuai apa yang dikurikulumkan oleh pusat harus diajarkan ke siswa. Kurikulum KTSP melihat keunggulan dan kelemahan sekolah, meskipun KTSPpun memiliki kriteria kurikulum minimal. Tetapi apakah UN hanya menyentuh kurikulum minimal saja? Sama sekali tidak. Kalau kita mau memperhatikan soal-soal UN, banyak soal yang isinya jauh dari kurikulum minimal tersebut, karena pengertian minimal untuk setiap orang akan berbeda. Jadi kesimpulannya, untuk kurikulum KTSP yang berlaku sekarang, sangat tidak tepat jika dibuat ujian nasionalnya (UN). Hasilnya tidak akan sama rata untuk semua daerah dan semua sekolah sedangkan kriteria kelulusan disamaratakan. Sistem UN sangat tidak adil untuk kurikulum KTSP yang berlaku sekarang.

Kemudian yang sangat menyedihkan bagi saya adalah usaha sekolah/para guru supaya peserta didiknya lulus UN. Kalau cara cara dulu adalah membeli soal lebih dulu, menjawab soal di pagi harinya lalu diberi jawabannya ke siswa (lewat SMS atau disimpan di toilet), memperbaiki jawaban siswa setelah dikumpulkan LJK-nya, dll. Tahun ini cara-cara tersebut sulit dilakukan karena tipe soal sudah menjadi 5, ini cukup menyulitkan, karena itu dipikirkan cara lain, yaitu memperbesar nilai Sekolah yang akan digabungkan dengan nilai UN!

Karena telah melihat dari tahun-tahun sebelumnya bahwa tanpa bantuan akan banyak perserta didik yang tidak akan lulus, maka tahun ini para guru tidak akan banyak berharap dari nilai UN, tetapi akan mengolah sedemikian rupa sehingga meskipun nilai UN jelek (misalnya dapat 4), tetapi nilai US-nya diperbagus sehingga siswa bisa tetap lulus dengan cara membuat nilai Sekolahnya menjadi minimal 8, sehingga nilai akhir minimal bisa di atas 5,5.

Akhirnya berbagai cara ditempuh. Karena nilai kelas X dan XI yang sudah ditulis di raport tidak bisa diubah, maka kelas XII semester 1 yang diotak-atik sehingga gabungan nilai semester dapat diperoleh nilai setinggi-tingginya. Kemudian nilai gabungan semester ini harus digabung dengan nilai sekolah! Maka untuk Ujian Sekolah pun guru-guru mengatur cara sehingga nilainya bisa minimal 8. Salah satu cara yang ditempuh adalah memberikan soal US-nya ke anak dan dibahas di kelas sebelumnya sehingga untuk Ujian Sekolah resminya anak tinggal menghafal soal dan jawabannya saja supaya nilai minimal bisa delapan. Jika tetap saja ada anak yang nilainya tidak mencapai yang diharapkan, maka sekolah dengan kebijakannya akan mengubah sendiri jawaban anak di LJK (dihapus yang salah dan dihitamkan jawaban yang benar) sehingga ketika diperiksa atau di scan nilai memenuhi harapan. Kepada siswa mungkin akan dilakukan ujian ulangan yang sebenarnya tidak memiliki arti karena anak tersebut sudah punya nilai di sekolah. Ada tim-tim sukses yang tersembunyi disiapkan oleh sekolah untuk menolong nilai siswa.

Kemudian untuk antisipasi tahun berikutnya, nilai KKM (Kriteria Ketuntasan Minimal) setiap mata pelajaran harus diubah semakin tinggi, minimal 7 untuk semua mata pelajaran, sehingga nilai minimal anak di raport pasti 7 supaya ketika siswa akan UN guru tidak terlalu repot lagi untuk ‘menaikkan’ nilai siswa.
Cara-cara yang ditempuh ini didasarkan pada pembenaran bahwa sekolah menolong siswa supaya bisa lulus UN. Jika banyak yang tidak lulus tentu akan berpengaruh pada performa sekolah, yang akan menyebabk-an semakin rendahnya penerimaan siswa di tahun ajaran mendatang dan akhirnya akan berpengaruh pada dana yang diterima sekolah.

Lucunya, cara ini sama sekali tidak menolong untuk menaikkan kemampuan siswa. Sama sekali tidak! Cara-cara ini hanyalah usaha supaya siswa lulus UN tanpa mempedulikan apakah siswa memahami pelajaran atau tidak! Siswa yang sehari-harinya memiliki kemampuan kurangpun akan merasa tenang-tenang saja karena sekolah pasti akan berusaha menaikkan nilainya.

Juga yang sangat menyedihkan, antara pihak Sekolah dan pihak di atasnya sudah tahu sama tahu, pihak di atasnya tidak mau menyuruh sekolah melakukan hal-hal tersebut tetapi memberi sinyal dan kesempatan supaya hal itu harus dilakukan demi menjaga nama sekolah dan menolong siswa.

Sebagai guru saya merasakan penderitaan batin, dimana siswa dituntut harus lulus tetapi cara-cara yang tidak benar juga harus dilakukan. Guru yang terus menyuarakan kejujuran ternyata dipaksa untuk berlaku tidak jujur demi anak dan demi sekolah. Saya sangat yakin semua guru akan mengalami penderitaan batin yang sama. Manakah yang harus diutamakan, kelulusan siswa atau kompetensi siswa?

Mungkin beberapa analis akan menjawab bahwa dua-duanya harus dilakukan, siswa lulus harus dengan kompetensi yang sesuai, artinya gurulah yang harus berusaha dengan keras memperhatikan dan menaikkan kompetensi siswa. Memang ngomong itu gampang, cobalah mereka sendiri yang terjun di lapangan, cobalah mereka sendiri yang mendidik siswa, maka saya yakin mereka tidak akan semudah itu mengeluarkan pernyataan di atas. Buktinya adalah banyak sekolah yang melakukan apa yang saya tuliskan di atas. Mengapa demikian? Sekali lagi jawaban saya adalah sistem UN sama sekali tidak sesuai dengan sistem KTSP yang diterapkan di sekolah!

Contoh: Nilai KKM yang dikeluarkan oleh seorang guru untuk mata pelajaran yang diajarnya. Nilai KKM ini besarnya tergantung pada tiga hal, yaitu: Kemampuan peserta didik, tingkat kesulitan bab yang diajarkan dan saran pendukung (mis: sarana praktek, sarana mengajar, alat peraga, kemampuan dan pendalaman guru, dll). Hal-hal ini akan menjadikan nilai KKM mata pelajaran yang sama akan berbeda untuk sekolah yang berbeda. Misalnya di sebuah sekolah nilai KKM mata pelajaran Fisika Kelas XI semester I setelah melalui analisis yang mendalam mendapat nilai sebesar 62 (artinya ini nilai minimal yang harus dicapai anak agar lulus Fisika), tetapi sekolah lain bisa saja memiliki nilai 68, karena lain padang lain juga belalangnya. Soal-soal dan pendalaman setiap bab yang diberikanpun tentu tidak akan sama. Ini boleh-boleh saja karena inilah yang disebut kurikulum KTSP. Siswa yang tidak pandai dalam berhitung tetapi pandai dalam olahraga akan diarahkan untuk meningkatkan kompetensi olahraganya dan kompetensi berhitungnya minimal mencapai KKM saja. Ini yang ada dalam kurikulum KTSP. Anak tidak dipaksakan harus brilian dalam semua mata pelajaran, tetapi diarahkan sesuai minat dan bakatnya. Inilah salah satu kegunaan nilai KKM, yaitu nilai minimal yang harus dicapai anak supaya dikatakan lulus dalam mata pelajaran tertentu. Tetapi sistem UN sama sekali tidaklah menghargai sistem KTSP dengan menyamaratakan semua soal misalnya soal fisika (yang belum tentu semua sekolah mengajarkan soal tersebut kepada siswanya karena pendalaman materi akan berbeda-beda sebab sistem kurikulumnya berbasis KTSP). Meskipun pembuat soal berdalih bahwa soal-soal yang disiapkan semuanya sesuai SKL (Standar Kompetensi Lulusan), tetapi tetap saja kalau kita melihat SKL, isinya sangat umum, artinya dari satu SKL bisa dibuat ribuan soal dengan tingkat pendalaman materi yang sangat bervariasi yang belum tentu semua sekolah mengajarkan hal tersebut!

Inilah yang menyebabkan saya berkesimpulan bahwa sistem UN sama sekali tidak sesuai dengan kurikulum KTSP. Jika memang sesuai aturannya, pemerintah merupakan salah satu pihak yang menilai kelulusan siswa, janganlah memakai sistem UN, gantilah dengan sistem lain yang lebih sesuai dengan sifat kurikulum KTSP, atau gantilah sistem kurikulum KTSP sehingga lebih sesuai dengan sistem UN. Kurikulum KTSP dan sistem UN yang dipakai ini menyebabkan rusaknya sistem pendidikan, munculnya berbagai kecurangan yang merusak siswa dan guru itu sendiri, dan bagaimana jadinya siswa yang belum berkompeten tetapi diatur sedemikian rupa supaya lulus dengan nilai yang jauh di atas kompetensinya? Tentu hasilnya akan sangat menyedihkan ke depannya. Indonesia sedang mempersiapkan satu generasi pemimpin masa yang akan datang yang tidak memiliki integritas dan karakter. Betapa menyedihkan jika negara ini rusak karena anak mudanya sebagai calon pemimpin masa depan disiapkan dalam kondisi yang rusak.

Beranikah sekolah tidak meluluskan siswanya yang memang belum berkompeten?

Beranikah pemerintah mengganti sistem UN atau mengganti kurikulum KTSP sehingga lebih sesuai satu sama lain?

Keberanian ini akan mengubah wajah bangsa ini di masa depan.

Perubahan memang selalu menyakitkan, tetapi tanpa perubahan masa kini maka masa depan tidak akan pernah berubah.

Sabtu, 19 Februari 2011

Hubungan Fisika dan Matematika

Banyak orang kurang menyenangi pelajaran fisika karena ada matematiknya. Matematikanya aja udah rumit apalagi ditambah fisikanya... Wow deh pokoknya...

Tetapi setidaknya sebelum kita antipati (atau meskipun sudah mulai antipati), tetap perlu mengetahui kebenaran mengenai hubungan yang akrab antara fisika dan matematika.

Apakah Fisika adalah matematik terapan? Ataukah matematik sebenarnya berasal dari fisika? Yah, boleh dikatakan seperti ini :

Menurut saya, fisika adalah ilmu yang mempelajari keteraturan alam semesta dan sebisa mungkin memanfaatkan keteraturan ini untuk dua hal, yaitu menemukan keteraturan lainnya di alam semesta yang belum ditemukan dan memanfaatkan keteraturan yang telah ditemukan untuk menjadi bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Tanpa ada penemuan tentang keteraturan lensa, maka tidak mungkin di temukan planet-planet, tanpa ditemukannya planet-planet, tidak mungkin ditemukan Hukum-hukum Kepler, tanpa ditemukan Hukum Kepler, maka tidak mungkin ditemukan hal-hal penting lainnya di tata surya, dan hal-hal ini masih terus berlanjut, keteraturan yagn telah ditemukan akan menjadi dasar untuk menemukan keteraturan-keteraturan lainnya.

Juga tanpa ditemukannya keteraturan lensa, maka tidak mungkin ditemukan mikroskop, tanpa mikroskop, maka dunia renik akan tertutup sama sekali, artinya karena mikroskoplah dapat ditemukan berbagai penyakit dan pencegahannya, cara kerja sel manusia, zat-zat yang penting dalam kehidupan, dll. Jadi, penemuan keteraturan alam semesta akan menghasilkan manfaat yang besar bagi manusia ketika manusia memanfaatkan keteraturan tersebut. Contoh-contoh yang disebutkan masih sangat banyak. Tanpa mengenal persamaan Maxwell tentang gelombang elektromagnetik, maka bagaimana bisa ada televisi, radio, HP, bluetooth, dll. Darimanakah ditemukannya persamaan Maxwell? Tentu dari keteraturan alam sebelumnya yang ditemukan, misalnya Hukum Coulomb, Hukum Gauss, Hukum Ampere, Hukum Faraday, dll...

Inilah cara saya memahami ilmu fisika. Jadi, fisika itu penemuan akan keteraturan alam. Bagaimanakah cara mengungkapkan keteraturan alam itu? Sangat sulit mengemukakan keteraturan alam jika memakai hanya kata-kata saja.

Misalnya keteraturan alam mengenai percepatan. Penjabaran kata-katanya adalah : Percepatan adalah perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu. Bagaimana menjabarkan kalimat tersebut? bagaimana menerapkan konsep percepatan pada benda yang bergerak? Tentu kita akan menemui kesulitan yang besar disini. Tetapi jika kita memanfaatkan persamaan matematis, maka semuanya terlihat menjadi lebih mudah, percepatan dilambangkan dengan a, maka a = dv/dt. Menerapkan konsep percepatan pada berbagai kasus menjadi mudah dengan adanya persamaan tersebut.

Boleh dikatakan bahwa keteraturan alam yang diutarakan memakai matematika akan menjadi lebih bermanfaat ketika akan memakai keteraturan alam itu pada berbagai kasus/peristiwa. Jadi bisa juga dikatakan fisika adalah menjabarkan keteraturan alam dalam persamaan-persamaan matematik sehingga kedua tujuan utama ilmu fisika (menemukan keteraturan yang lainnya dan memanfaatkan keteraturan tersebut pada kehidupan) dapat dicapai dengan lebih mudah.

Yang paling penting disini bukanlah persamaan matematiknya, tetapi pemahaman kita akan konsep fisikanya, karena matematiknya adalah pengutaraan konsepnya. Seseorang yang memahami matematika akan kesulitan dalam memahami fisika, tetapi orang yang memahami fisika harus memahami matematika sehingga akan dapat menjabarkan pemahamannya dalam bentuk matematis yang memudahkan. Apa gunanya kita bisa matematik tetapi tidak memahami keteraturan alamnya (fisikanya) ?

Matematika memang bisa berjalan sendiri tanpa ilmu fisika, tetapi tanpa ilmu fisika, matematik akan kehilangan tujuan selain dari kesenangan untuk mengolah logika dan pikiran. Matematika akan menjadi bermakna ketika matematika dapat menjadi alat bantu untuk mengutarakan konsep-konsep dan keteraturan alam ini.

Fisika tidak mungkin berjalan tanpa matematika, karena konsep tentang alam ini tidak akan bisa diutarakan dan dimanfaatkan dengan baik tanpa matematika. Melihat hal ini mungkin akan mengingatkan kita akan pameo yang beredar di kalangan siswa: Jago matematik belum tentu jago fisika, tapi kalo jago fisika pasti jago juga matematiknya.

Sekedar pendapat dari seorang yang menyenangi ilmu fisika...

Rabu, 16 Februari 2011

LKS Praktikum Fisika SMA (Bagian 2)

Setelah memberi beberapa LKS Praktikum di Bagian 1, maka akan diberikan lanjutannya disini :
1. Kelas X Sem. 1 : Gerak Melingkar Beraturan
2. Kelas X Sem. 1 : Hukum Newton II dan Gaya Gesekan
3. Kelas XI Sem. 1 : Ayunan Sederhana
4. Kelas XI Sem. 1 : Koefisien Restitusi
5. Kelas XI Sem. 2 : Titik Berat
6. Kelas XII Sem. 1 : Gelas Bersiul

Semoga berguna untuk ide-ide praktikum fisika SMA...