RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

NAMA SEKOLAH : SMA LABORATORIUM UPI

MATA PELAJARAN : FISIKA

MATERI POKOK : HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI

KELAS/SEMESTER : XI/I

WAKTU : 3 X 4 JP + 2 JP

A. KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong

royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan

sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara

efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai

cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,

prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan,

teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan,

kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan

pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan

minatnya untuk memecahkan masalah.

4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan

pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara

efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan

B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI

1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan kompleksitas

alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang menciptakannya

1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya

melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya

2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat;

tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli

lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam

melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi

2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud

implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan

3.2 Mengevaluasi pemikiran dirinya terhadap keteraturan gerak planet dalam tata surya

berdasarkan hukum-hukum newton

Indikator :

- Mendeskripsikan hubungan keteraturan gerak planet dalam tata surya

berdasarkan hokum-hukum Newton

- Mengevaluasi keberlakuan hukum kepler dengan hukum newton tentang

gravitasi

4.2 Menyajikan data dan informasi tentang satelit buatan yang mengorbit bumi dan

permasalahan yang ditimbulkannya

Indikator :

- Mempresentasikan informasi tentang satelit

C. KEGIATAN PEMBELAJARAN

PERTEMUAN -1

HUKUM NEWTON TENTANG GRAVITASI

(4 JP)

1. TUJUAN

Setelah mengamati demonstrasi, melakukan pengamatan melalui simulasi digital dan

berdiskusi diharapkan siswa mampu :

1) Mendeskripsikan hukum kepler

2) Mendeskripsikan hukum newton tentang gravitasi

3) Menjelaskan gaya gravitasi

4) Menjelaskan medan gravitasi

5) Menentukan persamaan kuat medan gravitasi

6) Menunjukkan perilaku ilmiah dalam melakukan percobaan dan diskusi

2. MATERI PEMBELAJARAN

- Hukum Kepler

- Hukum Newton tentang Gravitasi

- Gaya Gravitasi

- Medan Gravitasi

3. METODE PEMBELAJARAN

- Model : Pembelajaran Berbasis Masalah

- Metode : Diskusi, Ceramah bermakna dan tanya jawab

- Pendekatan : Saintifik

4. MEDIA, ALAT DAN SUMBER BELAJAR

MEDIA : Laptop, slide power point, animasi phet, animasi macromedia flash, LKS

(terlampir)

ALAT DAN BAHAN : Jarum/Paku, kertas/Papan, Benang, Pensil

SUMBER BELAJAR : Fisika XI, Quadra

5. LANGKAH-LANGKAH PEMBELAJARAN

a) Pendahuluan (20 menit)

1) Siswa mengucapkan salam dilanjutkan dengan membaca alquran. Kemudian guru

memeriksa kehadiran siswa. Siswa sudah dikondisikan di tempat duduk sesuai dengan

kelompoknya masing-masing.

2) Sebagai apersepsi, guru memberikan beberapa pertanyaan berkaitan dengan konsep

periode dan gaya sentripetal pada gerak melingkar serta konsep gaya berat :

“Masih ingatkah pelajaran sebelumnya mengenai gerak melingkar? Bagaimana ciri

benda yang bergerak melingkar?”

“Jika sebuah benda dalam waktu 10 detik melakukan gerak melingkar sebanyak 40

putaran, berapakah periode geraknya?”

“Apa syaratnya benda dapat bergerak melingkar?” Jika tidak ada respon dari siswa

maka pertanyaan diganti dengan :”Syarat dari benda agar dapat bergerak melingkar

harus memiliki gaya yang berfungsi untuk mengubah arah geraknya agar selalu

mengikuti lintasannya, gaya apakah yang dimaksud?”

“Bagaimana persamaan gaya sentripetal dan kemana arahnya?”

“Selain gaya sentripetal, anda juga sudah belajar gaya berat, apa yang anda ingat

tentang gaya berat?”Bagaimana persamaan gaya berat?”

FASE 1 (Orientasi Siswa Pada Masalah)

3) Guru menggali pengetahuan awal siswa tentang gaya gravitasi dengan menunjukkan

gambar animasi sebagai berikut:

BUAT PERTANYAAN DARI

HASIL PENGAMATAN MU

Guru menyimpulkan permasalahan dari animasi yang ditampilkan sebagai berikut :

“Kenapa buah apel jatuh ke bumi dan kenapa bulan tetap bergerak mengitari bumi?

Apakah ada kesamaan penyebab dari gerak kedua benda?”

Kemudian menunjukkan animasi fenomena keteraturan gerak planet sebagai berikut :

dan mengajukan pertanyaan :

“Semua benda yang ada di alam semesta telah diatur oleh Tuhan Yang Maha Kuasa

agar selalu beredar teratur menurut lintasannya masing-masing. Siapa yang telah

mengetahui gaya apakah yang menjaga keteraturan gerak planet-planet di alam

semesta ini?”

FASE 2 (Mengorganisasi siswa untuk belajar)

4) Guru menginformasikan bahwa pembelajaran akan dilaksanakan secara berkelompok

seperti pertemuan sebelumnya yaitu satu kelompok terdiri dari 5-6 orang dengan

anggota kelompok sesuai yang tercantum pada meja.

5) Guru membagikan LKS-1 (Lampiran-1) kepada masing-masing kelompok kemudian

memberi petunjuk bahwa siswa harus memperhatikan beberapa tayangan animasi yang

ditampilkan untuk menjawab pertanyaan pada LKS.

b) Kegiatan Inti (100 menit)

FASE 3 (Membimbing Penyelidikan Kelompok)

Mengamati

6) Siswa melakukan kegiatan pengamatan dengan panduan LKS -1 terhadap hukum

kepler melalui media animasi berupa fenomena keteraturan jagat raya (benda langit

berevolusi mengelilingi matahari sesuai lintasannya) untuk menunjukkan hukum 1 dan

hukum 2 kepler serta mengamati data hasil penelitian kepler untuk menunjukkan

hukum 3 kepler.

7) Siswa melakukan pengamatan melalui media animasi PHET (gravity force lab) untuk

menunjukkan keberlakuan hukum newton tentang gravitasi.

Animasi Untuk Hukum Kepler

Data Hasil Pengamatan Kepler : Untuk Hukum 3 kepler

Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler’s Third Law

Planet Mean Distance from sun

(R)

(106 km)

Period (T)

(Earth years)

R3/T

2

(1024

km3/y

2)

Mercury 57,9 0,241 3,34

Venus 108,2 0,615 3,35

Earth 149,6 1,00 3,35

Mars 227,9 1,88 3,35

Jupiter 778,3 11,86 3,35

Saturn 1427 29,5 3,34

Uranus 2870 84,0 3,35

Neptune 4497 165 3,34

Pluto 5900 248 3,34

Menanya :

Siswa diharapkan menanyakan :

1. Hukum yang berlaku terkait keteraturan jagat raya

2. Bunyi hukum kepler dan hukum newton tentang gravitasi serta keterkaitan hukum

kepler dan hukum newton tentang gravitasi

Mengumpulkan Informasi :

8) Melalui pengamatan pada animasi, simulasi PHET, diskusi, tanya jawab dengan guru

dan studi pustaka, siswa mengumpulkan informasi mengenai munculnya hukum kepler,

gaya gravitasi dan medan gravitasi melalui hukum newton tentang gravitasi serta

besaran-besaran yang mempengaruhi besarnya gaya gravitasi dengan panduan LKS-1

Mengasosiasi :

9) Berdasarkan hasil pengamatan, diskusi, studi pustaka dan tanya jawab siswa :

- Merumuskan hukum kepler

- Merumuskan faktor-faktor yang mempengaruhi gaya gravitasi

- Menyelesaikan permasalahan

FASE 4 (Menyajikan Hasil Pengamatan)

Mengomunikasikan

10) Masing-masing kelompok menempelkan hasil diskusinya di papan tulis, kemudian

dipilih secara random satu kelompok maju ke depan kelas untuk presentasi sedangkan

kelompok lain memberikan pertanyaan atau sanggahan.

FASE 5 (Menganalisis dan mengevaluasi penjelasan masalah)

11) Guru menyampaikan penguatan dan koreksi mengenai proses belajar mengajar maupun

materi dan hasil percobaan yang telah dilakukan mengenai hukum kepler, hukum

newton tentang gravitasi, gaya gravitasi serta kuat medan gravitasi (percepatan

gravitasi) dan gaya berat benda.

c) Penutup (20 menit)

12) Siswa diberi kesempatan untuk membuat rangkuman dan refleksi terhadap pengalaman

yang telah dilakukan

13) Siswa diberi kesempatan untuk bertanya

14) Siswa mengerjakan soal uraian :

a. Berat sebuah benda di permukaan Bumi adalah 100 N, berapakah berat benda

tersebut pada ketinggian 2R di atas permukaan bumi ? (R adalah jari-jari bumi)

b. Dua buah satelit A dan B mengelilingi bumi dengan lintasan masing-masing Ra

dan Rb dari pusat bumi. Jika ma = mb dan Ra = 4Rb, maka perbandingan Ta dan Tb

adalah ….

c. Suatu planet x mempunyai massa a kali massa bumi dan jejari b kali jejari bumi,

berat suatu benda di planet x dibanding dengan berat di bumi adalah …..

15) Guru menginformasikan Tugas Mandiri serta materi selanjutnya yakni mengenai gerak

satelit dan kesesuaian hukum kepler dengan hukum newton, kemudian menutup

pelajaran dengan mengucapkan salam

6. PENILAIAN

1) Penilaian Sikap

Dilaksanakan secara terpadu selama proses pembelajaran melalui lembar observasi

penilaian sikap dengan menggunakan pedoman observasi penilaian sikap dan rubrik

sebagai berikut :

No. Aspek 4 3 2 1

1 Keseriusan dalam belajar

2 Kerjasama dalam kelompok

3 Kejujuran

4 Tanggung Jawab

Rubrik

No. Aspek Rubrik Penilaian Sikap Skor

1 Keseriusan dalam Siswa memperhatikan demonstrasi dengan 4

belajar baik dan memperhatikan apa yang

dibicarakan guru

Siswa memperhatikan demonstrasi dengan

baik tetapi tidak memperhatikan apa yang

dibicarakan guru

3

Siswa tidak memperhatikan demonstrasi

tetapi masih memperhatikan apa yang

dibicarakan guru

2

Siswa tidak memperhatikan demonstrasi dan

tidak memperhatikan apa yang dibicarakan

guru

1

2 Kerjasama dalam

kelompok

Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok

dan menyelesaikan permasalahan pada LKS

4

Siswa terlibat aktif dalam diskusi kelompok

dan tidak menyelesaikan permasalahan pada

LKS

3

Siswa sesekali terlibat aktif dalam diskusi

kelompok dan menyelesaikan permasalahan

pada LKS

2

Siswa tidak terlibat aktif dalam diskusi

kelompok dan menyelesaikan permasalahan

pada LKS

1

3 Kejujuran Siswa mengisi LKS sesuai pengamatannya 3

Siswa mengisi LKS dengan melihat lembar

kerja temannya

2

Siswa tidak mengisi LKs 1

4 Tanggung Jawab Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan

mengisi LKS dengan lengkap

4

Siswa mengumpulkan LKS tepat waktu dan

mengisi LKS hanya sebagian

3

Siswa mengumpulkan LKS tidak tepat waktu

dan mengisi LKS dengan lengkap

2

Siswa tidak mengumpulkan LKS 1

2) Penilaian Tertulis

Dilaksanakan setelah proses KBM berupa soal uraian pada bagian penutup dan

ulangan harian yang akan dilaksanakan pada minggu ke -3 dengan tipe soal pilihan

ganda dan uraian.

3) Penilaian Tugas Mandiri

Dilaksanakan setelah proses KBM sebagai bentuk pekerjaan rumah berupa tugas

mengerjakan soal-soal latihan.

Guru Mata Pelajaran, Lia Laela Sarah NIP. 198305292006042010

Mengetahui, Kepala Sekolah

Dra. Tety Sulawaty, M.Pd

NIP.

LEMBAR KERJA SISWA (LKS-1)

NAMA :

NAMA KELOMPOK :

KELAS :

HARI/TANGGAL :

TUJUAN

1. Merumuskan Hukum Kepler

2. Menentukan besaran-besaran fisika yang mempengaruhi gaya gravitasi

3. Memformulasikan besar gaya gravitasi

A. Amati animasi yang ditampilkan oleh guru, kemudian jawab permasalahan di

bawah ini

1. Penemuan orbit planet ditemukan antara tahun 1601 dan 1619 oleh astronom dan

ahli matematika Jerman Johannes Kepler dengan menggunakan sekumpulan data

yang tepat dari gerakan planet sebenarnya yang dihitung oleh mentornya, astronom

Denmark, Tycho Brahe. Kepler menemukan tiga hukum empiris yang secara akurat

gerak dari planet-planet.

Berdasarkan animasi yang ditampilkan oleh guru, coba kamu rumuskan Hukum I

Kepler dengan kata-katamu sendiri mengenai bentuk lintasan orbit dan fokus dari

lintasan tersebut,

Hukum 1 Kepler :

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Kemudian gambarkan lintasan orbitnya dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a) Siapkan dua jarum pentul/paku, kertas dan benang

b) Buatlah persegi panjang dengan panjang dan lebar masing-masing 2b dan 2a.

c) Kemudian buatlah sumbu vertikal dan horisontalnya sedemikian sehingga tepat

berpotongan di titik (0, 0).

d) Tentukan titik fokusnya. Misal F1 = (c, 0) dan F2 = (-c, 0) dengan

e) Tancapkan jarum/paku (atau pada setiap titik fokus.

f) Buatlah gelang dari benang (perhatikan pada gambar yang warna biru)

kemudian masukkan gelang tersebut sedemikian sehingga ditahan oleh kedua

paku tersebut dan apabila diregangkan akan tampak seperti pada gambar

dibawah ini.

g) Kemudian jalankan pensil tersebut sedemikian sehingga tali gelang tersebut

tidak kendor (seperti membuat lingkaran).

h) Apabila dilakukan dengan benar, maka akan terbentuk gambar lintasan sesuai

yang diinginkan

2. Perhatikan animasi kedua yang ditampilkan, coba rumuskan hukum 2 kepler

dengan kata-katamu sendiri mengenai luasan daerah yang dibentuk oleh garis

hubung antara matahari dengan planet dalam waktu yang sama. Ilustrasikan

(gambarkan) pada gambar yang telah kamu buat.

Hukum 2 Kepler :

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Perhatikan data hasil penemuan Kepler berikut. Coba rumuskan Hukum 3 Kepler

berdasarkan kesimpulan data yang ditampilkan.

Table 6-2. Planetary Data Applied to Kepler’s Third Law

Planet Mean Distance from sun

(R)

(106 km)

Period (T)

(Earth years)

R3/T

2

(1024

km3/y

2)

Mercury 57,9 0,241 3,34

Venus 108,2 0,615 3,35

Earth 149,6 1,00 3,35

Mars 227,9 1,88 3,35

Jupiter 778,3 11,86 3,35

Saturn 1427 29,5 3,34

Uranus 2870 84,0 3,35

Neptune 4497 165 3,34

Pluto 5900 248 3,34

Hukum 3 Kepler : -----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

B. Buka Animasi PHET berjudul Gravity Force Lab, kemudian lakukan pengamatan

sebagai berikut :

1. Massa dua benda tetap (bernilai bebas) dengan jarak antar pusat massa berubah

m1 = ........ kg

m2 = ........ kg

Ubahlah jarak antara pusat massa benda m1 dan m2, kemudian amati gaya

gravitasi yang tercantum dan tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali

pengamatan dengan jarak yang berbeda.

Tabel 1.1. Jarak pusat massa m1 dan m2 berubah

No. Jarak pusat m1 dan m2 (r)

(meter)

Gaya gravitasi (F)

(N)

1

2

3

Buatlah kesimpulan dari tabel di atas

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Jarak antar pusat massa m1 dan m2 tetap, m1 tetap, m2 berubah.

Jarak antar pusat massa m1 dan m2 (r) = ................. m

Massa m1 = ................ kg

Ubahlah massa benda m2, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan

tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa

m2 yang berbeda.

Tabel 1.2. massa m2 berubah

No. Massa benda (m2)

(kg)

Gaya gravitasi (F)

(N)

1

2

3

Buatlah kesimpulan dari tabel di atas

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------

3. Jarak antar pusat massa m1 dan m2 tetap, m2 tetap, m1 berubah.

Jarak antar pusat massa m1 dan m2 (r) = ................. m

Massa m2 = ................ kg

Ubahlah massa benda m1, kemudian amati gaya gravitasi yang tercantum dan

tuliskan hasilnya pada tabel. Lakukan untuk 3 kali pengamatan dengan massa

m2 yang berbeda.

Tabel 1.3. massa m1 berubah

No. Massa benda (m1)

(kg)

Gaya gravitasi (F)

(N)

1

2

3

Buatlah kesimpulan dari tabel di atas

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------

4. Berdasarkan pengamatan data tabel 1.1, 1.2, 1.3 sebutkan faktor-faktor yang

menentukan besar gaya gravitasi!

a...........................

b...........................

c............................

5. Semakin besar massa benda m1, maka gaya gravitasi (F) semakin ........

Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m1. Beri tanda

LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan

yang salah.

F ∞ m1 atau F ∞ 1/ m1

6. Semakin besar massa benda m2, maka gaya gravitasi (F) semakin ........

Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m1. Beri tanda

LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan

yang salah.

F ∞ m2 atau F ∞ 1 / m1

7. Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F, m1 dan m2. Beri

tanda LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada

hubungan yang salah.

F ∞ m1.m2 atau F ∞ 1 / m1.m2

8. Semakin besar jarak antara pusat massa m1 dan m2 (r) , maka gaya gravitasi (F)

semakin ........

Manakah dibawah ini yang menyatakan hubungan antara F dan m1. Beri tanda

LINGKARAN pada hubungan yang tepat dan tanda SILANG pada hubungan

yang salah.

F ∞ r atau F ∞ 1/ r atau

F ∞ r2 atau F ∞ 1/ r

2

9. Berdasarkan hasil nomor 7 dan 8, Manakah dibawah ini yang menyatakan

hubungan antara F m1, m2 dan r. Beri tanda LINGKARAN pada hubungan yang

tepat dan tanda SILANG pada hubungan yang salah.

F ∞ (m1.m2) / r 2

atau F ∞ r 2/ (m1.m2)

10. Buatlah analisis dimensi atau satuan untuk hubungan yang diperoleh dari nomor

9. Apakah satuan gaya sama dengan satuan dari m1.m2/r2 ?

Gaya ( F ) memiliki satuan .......... (uraikan dari satuan newton)

m1.m2/r2 memiliki satuan ...........

11. Agar menjadi persamaan gaya gravitasi, hubungan yang diperoleh dari nomor 9 harus dilengkapi dengan konstanta gravitasi umum (G). Secara matematis gaya

gravitasi dapat dituliskan sebagai berikut :

------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------

12. Untuk menentukan konstanta gravitasi umum yang melengkapi persamaan gaya

gravitasi. Seorang ilmuwan bernama Cavendish telah melakukan

pengukurannya dengan alat yang disebut sebagai neraca Cavendish seperti

gambar.

Berdasarkan hasil percobaannya diperoleh bahwa konstanta gravitasi umum

sebesar ........

G = ........................................................

(Gunakan literatur/buku paket untuk menjawab)