CONTOH KEGIATAN LAB FISIKA TERINTEGRASI DALAM PEMBELAJARAN

DENGAN FORMAT “HANDS-ON/MINDS-ON DISCOVERY”

(BERORIENTASI KONSTRUKTIVIS)

Pokok Materi Pembelajaran            : Gerak Harmonik Seserhana

Sub Pokok Materi                             : Osilasi Pegas dan Gerak Ayunan

Kelas / Semester                                : XI/ Ganjil (III).

Waktu                                                : 5 x 45 menit ( 225 menit).

§  Bagaimana jenis pegas (yang dispesifikasikan dengan tetapan pegas) dan massa beban mempengaruhi periode getaran/osilasi?

§  Bagaimana memperoleh bentuk formulasi matematis yang menyatakan hubungan antara periode(dan/atau)  getataran dengan tetapan pegas dan massa beban?

§  Bagaimana pula panjang tali mempengaruhi periode ayunan? Apakah massa tali mempengaruhi periode ayunan sederhana? Bagaimana memperoleh bentuk formulasi/rumus  matematis  periode (dan/atau frekuensi) ayunan?

Konsep-konsep dan prinsip- prinsip apa yang siswa harus temukan dan konstruksikan? Latar belakang informasi apa yang siswa perlu miliki sebelumnya ? Apa yang telah siswa miliki dan apa yang belum? Informasi baru apa yang diperlukan?	> Makin besar tetapan pegas (k) makin kecil periode getaran. > Makin besar massa  (m) beban makin besar periode getaran. > Periode getaran/osilasi pegas T = 2p Ö m/k,   atau frekuensi  f = 1/2p Ö k/m . > Besarnya periode getaran harmonis sederhanan berbanding    lurus dengan akar massa beban yang digantungkan pada pegas,    dan berbanding terbalik dengan akar tetapam pegas. > Makin panjang tali (l) makin besar periode ayunan sederhana. > Periode ayunan ederhana tak bergantung pada massa bandul. > Besarnya peride ayunan sederhana juga bergantung pada percepatan     gravitasi setempat. > Periode osilasi ayunan sederhana :  T =  2p Ö l/g,    atau frekuensi   f  = 1/2p Ö g/l . > Besarnya periode osilasi ayunan sederhana berbanding lurus dengan     akar panjang tali ayunan dan berbanding terbalik dengan akar     percepatan gravitasi setempat. o Pengertian periode getaran  o pengertian frekuensi  o simpangan o Hukum Newton II  o percepatan linier (a) dan percepatan sudut (w) serta hubungan keduanya. Perlu dilacak  oleh guru. Bila ada informasi yang diperlukan tapi belum dimiliki oleh siswa, guru perlu mengingatkan siswa agar dibahas dalam diskusi  atau siswa yang bersangkutan diberi tugas tambahan supaya memiliki informasi yang diperlukan itu. o  tetapan pegas  o hukum Hooke  o komponen normal dan komponen  tangensial gaya. 0 kesetimbangan gaya-gaya.
Bahan-bahan apa yang diper- lukan?	> Dua buah pegas (minimal) yang berbeda tetapannya. > Lima buah beban gantung yang massanya berbeda (10 gr, 20 gr, 30 gr,     40 gr, dan 50 gr) dilengkapi statif  berskala mm tempat gantung pegas >  Stopwatch >  Mistar  (antara 30 – 50 cm) >  tali (benang).
Apa yang akan kita diskusikan?	> Apa yang anda pikirkan akan terjadi terhadap periode getaran jika pegas diganti sementara beban gantungnya tetap? > Apa pula yang anda pikirkan jika massa beban gantung yang diubah       besarnya sementara pegasnya tetap? >  Bagaimana anda mendapatkan hubungan (dalam bentuk rumus) an-    tara peride getaran (T) dengan massa beban (m) dan tetapan pegas (k)?
PROSES Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Memanipulasi/menyususn bahan Mengamati, Mengukur Menggunakan bilangan Mencatat data Memprediksi Berhipotesis Bereksperimen menguji hipotesis Mengidentifikasi variabel Menyimpulkan/menginfer	Bagian I : 1. Sediakan dua buah pegas (berbeda tetapannya) ,  sebuah beban gantung, sebuah statif tempat gantung, stopwatch. Gantung pegas pada statif, dan gantungkan beban pada pegas.  Tarik bebabn ke bawah sejauh x cm, kemudian lepaskan. 2. Apa yang terjadi? Ukur dan catat waktu untuk 10 getaran. Hitung dan catat waktu untuk satu getaran. 3. Apa yang anda perkirakan bila pegas diganti dengan pegas lainnya yang tetapan pegasnya lebih besar? Lalu buatlah suatu pernyataan (kualitatif) yang anda perkirakan benar mengenai hubungan antara periode getaran dengan  tetapan pegas , dan berikan alasan mengapa anda berpikir seperti itu 4. Lakukan percobaan untuk menguji pernyataan yang anda buat. 5. Dari percobaan ini, nyatakan mana variabel bebas, mana variabel     terikat dan mana variabel kontrol? 6. Buatlah kesimpulan dari hasil percobaan yang anda peroleh.
Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Berhipotesis Bereksperimen menguji hipotesis (mengamati, mengukur, mencatat data, menggunakan bilangan , mengidentifikasi variabel mengkreasi model, menyimpulkan)	Bagian II : 1. Apa yang anda perkirakan terhadap periode getaran pegas jika massa beban yang digantung pada pegas diperbesar? Buatlah pernyataan (kualitatif) yang anda perkirakan benar mengenai hubungan antara periode getaran dengan besarnya massa beban . Beri alasan mengapa anda berpikir seperti itu. 2. Ujilah pernyataan anda dengan melakukan percobaan. Untuk setiap beban, ukur waktu untuk 10 getaran.  Hitung dan catat waktu untuk satu getaran. Nyatakan mana variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol? Petunjuk : Gunakan 5 buah beban (minimal) yang massanya berbeda, siapkan pula tabel pengamatan terlebih dahulu. 3. Tuangkan hasil pengamatan anda dalam bentuk grafik (T vs m). 4. Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil percobaan anda
Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Menginfer Mengkonstruksi suatu formulasi (menggeneralisasi) Menverifikasi	Bagian III : Memperoleh formulasi matematis mengenai hubungan antara periode getaran pegas dengan tetapan pegas dan massa beban yang tergantung pada pegas. 1.  Berdasarkan pengetahuan yang telah anda miliki sebelumnya, yaitu : hubungan gaya, massa dan percepatan, baik percepatan linier maupun percepatan sudut,   F =-may  = m (-w2y). serta  hukum Hooke F = -ky  ,   -w2 = k/m ,  dan   w = 2p/T,       diskusikan dalam kelompok untuk mendapatkan formulasi/rumus       periode T dinyatakan dalam k dan m. Buatlah pernyataan ringkas      (pernyataan kualitatif mengenai rumus/formula tersebut. 2.  Periksa formulasi yang anda buat, apakah ditunjang oleh hasil-hasil      percobaan yang anda lakukan di atas?
Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Memanipulasi bahan Mengamati, mengukur, mencatat data, menggunakan bilangan Mengidentifikasi variabel Berhipotesis Menguji hipotesis (bereksperimen: memanipulasi bahan, mengamati, mengukur, mencatat data, menggunakan bilangan, menginterpretasi data,  menginfer) Mengkonstruksi pengetahuan Menggeneralisasi Menverifikasi	Bagian IV : Menyelidiki hubungan antara periode ayunan dengan panjang tali dan massa beban  yang berayun pada ujung tali. 1. Ikatkan sebuah benda (massanya  x gm), pada ujung tali (panjangnya     misalnya dipilih = 50 cm).  Beri simpangan dari posisi setimbang     kira-kira  15 cm, jangan terlalu jauh.  Lepaskan, biarkan  benda     berayun. 2. Ukur dan catat waktu untuk 10 kali berayun (10 ayunan); Tiap kali     simpangannya diatur 15 cm.  Hitung  dan catat waktu untuk satu     kali berayun. 3..Ulangi percobaan di atas, tapi panjang tali menjadi 75 cm,     tapi massa beban tetap, dan simpangan tetap diambil 15 cm. Ukur lagi     waktu untuk 10 kali mengayun,  dan hitung dan catat waktu untuk      satu kali berayun (satu osilasi). 4. Dari langkah 2 dan 3,  tentukan mana variabel bebas, mana variabel     terikat, dan mana variabel kontrol? 5. Apakah yang anda pikirkan mengenai pengaruh massa beban terhadap     periode osilasi ayunan sederhana? Beri alasan mengapa anda berpikir     seperti itu ? 6. Bagaimana cara anda menguji kebenaran pikiran anda tersebut? Lakukanlah cara yang anda ajukan itu, dan dapatkan data yang diperlukan (sebelumnya siapkanlah tabel untuk tempat mencatat data) Buatkan kesimpulan berdasarkan data yang anda peroleh. 7. Bagaimana anda memperoleh bentuk formulasi/rumus periode osilasi ayunan sederhana? Diskusikan dalam kelompok., gunakan pengetahuan yang telah anda miliki sebelumnya, dan gunakan pula informasi baru yang bisa anda dapatkan dari buku atau penjelasan guru atau sumber lainnya, seperti yang anda lakukan pada bagian III.1. Dari formulasi yang konstrusikan itu, buatkanlah pernyataan atau penjelasan kualitatif mengenai hubungan periode ayunan sederhana dengan panjang tali dan faktor lainnya yang muncul dalam rumus yang anda dapatkan. 8. Periksa apakah formulasi yang anda peroleh ditunjang oleh hasil-hasil percobaan yang telah anda lakukan di atas?
Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Mengkonstruksi suatu model atau penjelasan baru Mengkomunikasikan informasi dan ide-ide, atau saling  tukar ide (sharing) Merumuskan sejumlah jawaban/solusi atau mereview suatu solusi secara konstruktif	Bagian V  Sekarang gunakanlah pengetahuan baru yang baru saja anda dapatkan  untuk memecahkan beberapa soal atau menjawab beberapa pertanyaan yang telah disiapkan melalui lembaran soal/pertanyaan (terlampir). Kegiatan ini sebaiknya anda diskusikan dalam kelompok  Anda harus berusaha melampaui tahap ini dengan sukses. Catatan untuk guru : Soal-soal dan pertanyaan-pertanyaan disini harus diran-cang sedemikian rupa agar proses yang tercantum disebelah kiri bisa berlagsung.
Apa yang akan siswa-siswa lakukan? Menerapkan atau mentransfer pengetahuan dan ketrampilan, Membagi informasi dan ide, Mengembangkan dan memperkenalkan ide, Mengajukan gagasan atau  pertanyaan-pertanyaan baru atau memunculkan suatu hipotesis,  Membuat keputusan.	Bagian VI Siswa diminta memecahkan satu atau lebih masalah yang diperhadapkan kepada mereka, misalkan bagaimana memecahkan masalah jam dinding bandul yang mulai lambat; atau dengan inisiatif sendiri menemukan masalah teknologi di lingkungannya atau yang ada dalam masyarakat   (yang  berhubungan dengan pengetahuan yang baru dikonstrusinya) dan secara kreatif mencoba memecahkannya baik secara individual maupun secara bersama, misalkan mereka tertarik untuk mengatasi maalah kekakuan yang terjadi pada shock braker pada sepeda motor; atau siswa mengajukan suatu rancangan karya inovatif tertentu atau suatu rancangan penelitian sederhana, misalnya mereka mengajukan rencana untuk meneliti apakah terdapat perbedaan besarnya percepatan gravitasi rata-rata di daerah gunung batu dengan di daerah perairan; atau siswa menulis sebuah makalah untuk dibahas dalam suatu forum diskusi ilmiah atau  artikel untuk dimuat dalam jurnal ilmiah, misalnya menulis laporan hasil penelitian mereka tentang perbandingan perec-patan gravitasi di dua tempat yang berbeda jenis bebatuannya; atau siswa mengajukan pertanyaan-pertanyaan baru untuk dijawab, misalnya apakah sebuah jam tangan akan menunjukkan waktu yang sama kalau jam tersebut digunakan oleh astronout di bumi dan di bulan? atau  mengajukan hipotesis berlandaskan pengetahuan yang baru dipelajari-nya untuk diuji kebenarannya, misalnya mereka memunculkan hipotesis yang berbunyi “terdapat perbedaan yang berarti antara harga perce-patan gravitasi di daerah gunung batu dengan di daerah perairan yang diperoleh dengan metode osilasi ayunan sederhana”

Bila dicermati contoh di atas, nampak bahwa bagian awal sampai sebelum bagian I merupakan tahap invitasi, bagian II sampai dengan bagian IV merupakan tahap eksplorasi, bagian V meru-pakan tahap pengajuan penjelasan dan solusi, sedangkan bagian VI merupakan tahap mengambil tindakan.