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
Paket Unit Pembelajaran
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Paket Unit Pembelajaran
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Paket Unit Pembelajaran
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
Lembar Kerja Peserta Didik 2 _______________________________________________ 39
Lembar Kerja Peserta Didik 3 _______________________________________________ 41
C. Bahan Bacaan ______________________________________________________________ 44
Hukum Pokok Hidrostatika __________________________________________________ 44
Hukum Pascal _______________________________________________________________ 46
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
memanfaatkan sifat-sifat
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
memanfaatkan sifat-sifat
fluida statik untuk variabel
yang lebih kompleks.
4.3.7 Melakukan percobaan yang
memanfaatkan sifat-sifat
fluida statik untuk variabel
yang lebih kompleks.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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/
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
24
B. Ujian Nasional Hukum Pascal
Berikut ini contoh soal-soal UN Fisika SMA untuk topik hukum Pascal.
1. Contoh soal UN tahun 2016
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
1. Contoh soal UN tahun 2016
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
26
2. Contoh soal UN tahun 2016
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
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 : Prosentase bagian benda yang tercelup pada kedua
fluida
Ditanyakan : Perbandingan bagian benda yang tercelup dalam
fluida
Materi yang
dibutuhkan
: Konsep tenggelam, melayang, dan mengapung.
Unit Pembelajaran
Fluida Statis
27
3. Contoh soal UN tahun 2017
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
Level Kognitif : Penerapan
Indikator yang
bersesuaian
: 3.3.7 Menerapkan Hukum Archimedes dalam
permasalahan kehidupan sehari hari.
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
: Konsep tenggelam, melayang, dan mengapung.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
28
4. Contoh soal UN tahun 2018
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
Level Kognitif : Penerapan
Indikator yang
bersesuaian
: 3.3.7 Menerapkan Hukum Archimedes dalam
permasalahan kehidupan sehari hari.
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
: Konsep tenggelam, melayang, dan mengapung.
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu
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’
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
32
No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu
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
No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu
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‘
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
34
No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu
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
No Sintaks Aktivitas Guru dan Peserta didik Alokasi Waktu
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’
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Lembar Kerja Peserta Didik 2
Lembar Kerja Peserta Didik
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!
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Lembar Kerja Peserta Didik 3
Lembar Kerja Peserta Didik
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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?
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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)
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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?
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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 - …
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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 ?
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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.
Program PKB melalui PKP berbasis Zonasi Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
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