Listrik Arus Searah Part 5 (Hukum II Kirchoff Satu Loop)

Rangkaian Seri dan Paralel Hambatan

Listrik Arus Searah Part 3 (Hambatan kawat penghantar dan hukum 1 kirchoff)

Listrik Arus Searah Part 2 (Hukum Ohm)

HAKIKAT FISIKA

KD 3.1

HAKIKAT FISIKA DAN KESELAMATAN KERJA DI LABORATORIUM

A. Hakikat Fisika

Fisika merupakan bagian dari sains. Apakah sains itu? Sains adalah suatu ilmu pengetahuan yang mempelajari gejala alam melalui pengamatan, eksperimen, dan analisis. Oleh karena itu, sains disebut sebagai ilmu pengetahuan alam ( disingkat IPA ). Fisika adalah  ilmu pengetahuan alam yang mempelajari materi dan energi serta interaksi antara keduanya. Misalnya fisikawan menyelidiki struktur proton, gerak-gerak elektron, rangkaian listrik, dll.

Apakah hakikat fisika itu? Hakikat fisika sama dengan hakikat sains. Hakikat fisika adalah fisika sebagai produk (pengetahuan), fisika sebagai sikap (kemauan), dan fisika sebagai proses (kemampuan).

1. Fisika sebagai produk

Produk fisika merupakan kumpulan pengetahuan yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, rumus, teori, dan model.

a)  Fakta adalah keadaan atau kenyataan yang sesungguhnya dari segala peristiwa yang terjadi di alam. Contoh : ketika menyiram tanaman ujung selang ditekan untuk menjangkau tempat yang jauh, pipa saluran air yang menuju ke rumah lebih kecil dari pipa ke sumber agar air dapat mengalir ke rumah-rumah.

b) Konsep adalah abstraksi dari berbagai kejadian, objek, fenomena, dan fakta. Contoh : konsep tentang gerak. Nama konsep adalah gerak, definisinya adalah suatu benda dikatakan bergerak jika mengalami perpindahan.

c) Prinsip merupakan pernyataan yang berlaku bagi sekelompok gejala tertentu yang mampu menjelaskan suatu kejadian. Prinsip diperoleh lewat induksi dari hasil berbagai macam observasi. Contoh: logam bila dipanaskan memuai, semakin dalam sungai tekanan hidrostatisnya makin besar.

d) Hukum fisika adalah suatu aturan dasar yang menyimpulkan pengamatan berkaitan untuk menjelaskan suatu pola kejadian alam. Contoh: hukum pemantulan cahaya menyatakan bahwa sudut datang berkas cahaya sama dengan sudut pantulnya.

e) Rumus adalah pernyataan matematis dari suatu fakta, konsep, prinsip, hukum dan teori. Dalam rumus, kita dapat melihat keterkaitan antara konsep-konsep dan variabel-variabel. Contoh: hukum Newton dapat dinyatakan dengan rumus F = ma.

f) Teori adalah suatu penjelasan berdasarkan pada berbagai pengamatan yang didukung oleh hasil-hasil eksperimen. Teori digunakan untuk menjelaskan sesuatu yang tersembunyi atau tidak dapat langsung diamati. Contoh: teori atom, teori kinetik gas.

g) Model adalah suatu perbandingan mengenai suatu hal dengan sesuatu yang sudah kita ketahui dalam kehidupan sehari-hari. Contoh: model atom Rutherford.

2. Fisika sebagai sikap

            Untuk menghasilkan produk fisika, yakni model, hukum, prinsip dan teori maka perlu diawali dengan kegiatan kreatif yang melibatkan pengamatan, pengukuran, dan penyelidikan atau eksperimen. Semua kegiatan tersebut memerlukan proses mental dan sikap yang berasal dari pemikiran. Jadi, dengan pemikirannya orang bertindak dan bersikap, sehingga akhirnya dapat melakukan kegiatan-kegiatan ilmiah itu. Pikiran dan sikap yang diperlukan dalam melakukan kegiatan-kegiatan ilmiah, antara lain rasa ingin tahu dan rasa penasaran mereka yang besar, diiringi dengan rasa percaya, sikap objektif, jujur dan terbuka serta mau mendengarkan pendapat orang lain. 

            Selain memiliki sikap yang tepat untuk melakukan kegiatan-kegiatan ilmiah, juga diperlukan kecakapan ilmiah, antara lain mengamati, menarik kesimpulan, komunikasi, dan perencanaan.

3. Fisika sebagai proses

Fisika sebagai proses memberikan gambaran mengenai bagaimana para ilmuwan bekerja melakukan penemuan-penemuan. Untuk menghasilkan produk fisika seperti hukum dan teori, para ilmuwan menempuh proses fisika yang disebut proses ilmiah atau lebih dikenal dengan sebutan metode ilmiah. Apakah metode ilmiah itu? Metode ilmiah adalah adalah proses berfikir untuk memecahkan masalah secara sistematis, empiris dan terkontrol.

Karena metode ilmiah dilakukan secara sistematis dan terencana, maka terdapat langkah-langkah yang harus dilakukan secara urut dalam pelaksanaanya. Setiap langkah atau tahapan dilaksanakan secara terkontrol dan terjaga.

Adapun langkah-langkah metode ilmiah adalah sebagai berikut:

1. Melakukan observasi atau pengamatan
2. Merumuskan masalah

3. Mengumpulkan informasi atau kajian pustaka
4. Membuat hipotesis atau dugaan sementara
5. Melakukan eksperimen
6. Menganalisis data
7. Menarik kesimpulan 
8. Mengulangi kerja ilmiah

            Supaya langkah metode ilmiah ini lebih jelas, kita bahas satu persatu.

1. Melaksanakan pengamatan

Melakukan  observasi bertujuan untuk menemukan suatu masalah. Dalam melakukan observasi bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu:
1. Pengamatan kuantitatif adalah pengamatan dengan mengamati data berupa angka-angka
2. Pengamatan kualitatif  adalah pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan indra kita.
Contoh pengamatan kuantitatif:
Pada saat kita memasak, kita memanaskan air dan minyak. Ternyata minyak lebih cepat panas dari pada air. Kita dapat melakukan penelitian tentang minyak yang lebih cepat dari pada air.

Contoh pengamatan kualitatif:
Pada zaman Franklin hidup (1706-1790) masalah yang sering dihadapi oleh gedung tinggi adalah kebakaran akibat sambaran petir. Franklin mengamati petir-petir yang menyambar gedung tinggi ini. Ia kemudian melakukan penelitian tentang petir yang menyambar gedung tinggi tersebut.

2. Merumuskan Masalah

Membuat rumusan masalah dilakukan dengan mengajukan pertanyaan-pertanyaan mengenai objek penelitian. Ketentuan-ketentuan dalam mengajukan pertanyaan adalah:

1. Pertanyaan  harus dinyatakn secara jelas
2. Pertanyaan tidak menimbulkan penafsiran ganda
3. Rumusan masalah dinyatakan dengan kalimat tanya, yaitu siapa, apa, kapan, dimana, dan bagaimana.

Contoh: Apa yang menyebabkan minyak lebih cepat panas dari pada air?

3. Mengumpulkan informasi atau kajian pustaka

Mengumpulkan informasi  atau kajian pustaka dapat dilakukan dengan mencari informasi yang mendukung teori-teori yang dapat dijadikan acuan dalam penelitian. Informasi tersebut dapat dicari dari buku-buku maupun internet.
Contoh dari kajian pustaka: tulisan-tulisan ilmuwan tentang kalor, yaitu kalor dapat menaikkan suhu zat, pengaruh kalor jenis zat terhadap kenaikan suhu zat.

4. Membuat Hipotesis atau  dugaan sementara

Hipotesis adalah suatu ide atau dugaan sementara tentang penyelesaian masalah yang diajukan dalam penelitian ilmiah atau proyek ilmiah. Hipotesis dibuat sebelum melakukan penelitian atau eksperimen, karena tujuan dari eksperimen adalah membuktikan hipotesis itu benar atau tidak.
Contoh Hipotesis: minyak lebih cepat panas daripada air karena kalor jenis minyak lebih kecil daripada kalor jenis air.

5. Melakukan Eksperimen

Eksperimen dilakukan untuk menguji hipotesis yang diajukan. Pengujian hipotesis dilakukan untuk membuktikan hipotesis yang dibuat benar atau tidak. Hipotesis yang diajukan mengandung beberapa variabel yang berpengaruh pada eksperimen. Ada tiga jenis variabel yang perlu diperhatikan saat melakukan eksperimen, yaitu:

1. Variabel Bebas: Variabel yang dapat diubah secara bebas oleh peneliti (sebagai pembanding dan penguji). Kalor jenis zat, dengan cara merubah jenis zat.

2. Variabel Terikat: Variabel yang diteliti, perubahannya  bergantung pada Variabel bebas(variabel terikat adalah hasil dari variabel bebas). Contoh: kenikan suhu minyak dan air.

3. Variabel Kontrol: Variabel yang selama eksperimen dipertahankan tetap, atau perlakuan yang sama pada tiap objek penelitian. Contoh: massa dan lama memanaskan minyak dan air.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan eksperimen adalah sebagai berikut:
1. Usahakan hanya terdapat satu variabel bebas selama eksperimen.
2. Pertahankan kondisi yang tetap pada variabel-variabel yang diasumsikan konstan
3. Lakukan eksperimen berulang kali untuk memvariasi hasil.
4. Catat hasil eksperimen secara lengkap dan seksama.

Contoh eksperimen untuk membuktikan bahwa minyak lebih cepat panas daripada air karena kalor jenis minyak lebih kecil daripada kalor jenis air dengan cara memanaskan minyak dan air dalam waktu yang sama, jumlah massa minyak dan air sama kemudian mengukur suhu minyak dan air dalam waktu yang sama untuk mengetahui kenaikan suhunya.

6. Menganalisis Data

Setelah mendapatkan data dari hasil eksperimen kemudian dilakukan analisis terhadap data yang diperoleh untuk membuktikan kebenaran hipotesis yang dibuatnya. Contoh: Setelah memperoleh data kenaikan suhu kemudian melakukan perhitungan nilai kalor jenis minyak dan air untuk mengetahui penyebab minyak lebih cepat panas daripada air.

7. Menarik Kesimpulan

Kesimpulan penelitian merupakan ringkasan analisis data yang menghubungkan hasil eksperimen dengan hiporesis. Alasan-alasan untuk hasil eksperimen yang bertentangan  dengan hipotesis termasuk di dalamnya. Jika memungkinkan, kesimpulan diakhiri dengan memberikan pemikiran berupa pertanyaan untuk penelitian lebih lanjut. Contoh: dari hasil analisis data diperoleh nilai kalor jenis minyak lebih kecil dari pada kalor jenis air. Dari sini dapat dibuat kesimpulan bahwa minyak lebih cepat panas dari pada air karena kalor jenis minyak lebih kecil daripada kalor jenis air.

8. Mengulangi kerja ilmiah

Mengulangi kerja ilmiah dilakukan untuk  meyakinkan bahwa kesimpulan yang kita buat memang benar dan merupakan fakta yang sebenarnya. Contoh: walaupun dari kesimpulan sudah diketahui minyak lebih cepat panas karena kalor jenis minyak lebih kecil. Tetapi bisa dilakukan percobaan lagi dengan jenis zat yang berbeda untuk menguji kebenaran kesimpulan tersebut.

Kegiatan 1.1 Membuat Laporan Ilmiah

 

A. Tujuan : Untuk mengetahui hubungan kalor dengan perubahan suhu zat

B. Masalah :  Bagaimana lama waktu memanaskan zat mempengaruhi kenaikan suhu zat?

C. Hipotesis: Semakin lama waktu memanaskan zat maka kenaikan suhu zat semakin besar.

D. Variabel bebas: Kalor yang diberikan (Q)

E. Variabel terikat: Kenaikan suhu zat (∆T)

F. Variabel kontrol: Massa dan jenis zat (m dan c)

G. Alat dan Bahan

1.    Gelas beker 200 ml

2.    Stop watch

3.    Termometer

4.    Pembakar bunsen

5.    Kaki tiga

6.    Statif

7.    Timbangan

8.    Air

H. Cara Kerja

1.      Susun alat seperti gambar di atas!

2.      Isilah gelas dengan air sebanyak 100 gram. Ukur suhu awal air dalam gelas (T₁).

3.      Nyalakan pembakar bunsen/pembakar spiritus bersamaan dengan menghidupkan stopwatch kemudian catat suhu air untuk setiap 0,5 menit ke dalam tabel 1.

Tabel 1. Data percobaan pertama

Massa air         =100 gr

Suhu awal (T₁) =27°C

Waktu (Menit ke)	Jumlah kalor yang diberikan Q (J)	Suhu T2 (oC)	Perubahan Suhu ∆T (oC)
0,5	0,5	28	1
1,0	1,0	29	2
1,5	1,5	30	3
2,0	2,0	31	4

I. Diskusi : Berdasarkan tabel di atas tampak bahwa perubahan suhu zat akan maningkat jika lama pemanasan diperbesar.

J. Kesimpulan : Semakin besar kalor yang diberikan maka perubahan suhu zat makin besar.

Tugas 1.1 Membuat Laporan Ilmiah

Lakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara massa air (m) dengan kenaikan suhu air (∆T), dengan mengambil lama pemanasan air tetap selama eksperimen. Tulislah laporan ilmiah Anda mirip seperti pada kegiatan 1.1

 

B. Keselatan Kerja di Laboratorium

Keselamatan kerja merupakan instrumen yang memproteksi pekerja, perusahaan, lingkungan hidup, dan masyarakat sekitar dari bahaya akibat kecelakaan kerja. Keselamatan kerja bertujuan mencegah, mengurangi, bahkan menihilkan risiko kecelakaan kerja (zero accident).

Keselamatan kerja di laboratorium merupakan usaha atau tindakan pencegahan agar di dalam kegiatan di laboratorium terhindar dari kecelakaan sekecil apapun. Sehubungan dengan kemungkinan timbul bahaya-bahaya di dalam kegiatan laboratorium, maka perlunya mengetahui bahaya yang ditimbulkan oleh benda-benda atau barang-barang yang ada di laboratorium.

Hal-hal yang terkait dengan keselamatan kerja di laboratorium adalah sebagai berikut:

1.    Tata tertib yang jelas.

2.    Pemakaian alat dan bahan sesuai petunjuk.

3.    Alat dan bahan kimia harus disimpan sesuai dengan tempatnya masing-masing.

4.    Limbah dan pembuangan bahan.

5.    Air dan listrik tersedia cukup.

6.    Stop kontak yang aman.

7.    Guru, petugas maupun siswa harus menggunakan jas laboratorium.

8.    Ruang laboratorium, meja praktikum, serta alat-alat harus terjaga kebersihannya sebelum dan setelah kegiatan praktikum.

9.    Tabung pemadam kebakaran dan kit P3K ditempatkan pada tempat yang strategis.

1. Aturan-aturan Keselamatan Kerja

            Didalam laboratorium terdapat alat-alat yang kerjanya menggunakan listrik, alat yang mudah pecah, dan bahan yang berbahaya. Sehingga saat bekerja di laboratorium harus benar-benar memperhatikan aturan-aturan yang ada di laboratorium, agar terhindar dari kecelakaan kerja di laboratorium.

Berikut ini beberapa aturan keselamatan kerja di laboratorium.

1.        Alat-alat serta bahan yang ada di dalam laboratorium tidak diperkenankan diambil keluar tanpa seizin guru.

2.        Alat dan bahan harus digunakan sesuai dengan petunjuk praktikum yang diberikan.

3.        Jika dalam melakukan percobaan tidak mengerti atau ragu-ragu, hendaknya segera bertanya kepada guru.

4.        Bekerja di laboratorium hendaknya memakai jas laboratorium.

5.        Jika ada alat yang rusak atau pecah, hendaknya dengan segera dilaporkan kepada guru.

6.        Jika terjadi kecelakaan, sekalipun kecil, seperti kena kaca, terbakar, atau terkena bahan kimia, hendaknya segera dilaporkan ke guru.

7.        Etiket (label) bahan yang hilang atau rusak harus segera diberitahukan kepada guru, agar dapat segera diganti.

8.        Tidak diperkenankan makan, minum dan merokok di dalam laboratorium.

9.        Setelah selesai percobaan, alat-alat hendaknya dikembalikan ke tempat semula dalam keadaan bersih.

10.    Buanglah sampah pada tempatnya.

11.    Jaga tangan Anda selalu kering untuk menghindari sengatan listrik akibat terjadi sentuhan dengan saklar listrik, stop kontak dan kawat listrik. Jaga supaya meja tetap kering.

12.    Pengubahan atau penyetelan rangkaian listrik hanya boleh dilakukan jika rangkaian telah diputus dari suplai daya listriknya.

13.    Sebelum meninggalkan laboratorium, meja praktikum harus dalam keadaan bersih, kran air dan gas ditutup, dan kontak listrik dicabut.

C. Peran Fisika dalam Kehidupan

            Pada zaman modern seperti sekarang ini, ilmu fisika sangat mendukung perkembangan teknologi, industri, kesehatan, dan komunikasi. Beberapa peran fisika dalam kehidupan dijelaskan sebagai berikut.

1. Bidang Kedokteran dan Kesehatan

a.  Penemuan sinar rontgen untuk mendeteksi patah tulang.

b.  Penemuan sinar laser untuk memecah batu ginjal dalam tubuh manusia.

c.  Penerapan konsep pemantulan cahaya dalam proses pembedahan.

d.  Penemuan peralatan gelombang radio untuk mendeteksi kondisi bayi di dalam perut.

e.  Penemuan sinar gamma untuk proses sterilisasi peralatan bedah

2. Bidang Pertanian

a.  Penemuan bibit unggul dari rekayasa genetika

b.  Penemuan peralatan pertanian yang membantu kerja petani, seperti mesin bajak sawah.

3. Bidang Transportasi

a.  Penemuan konsep tekanan di dalam ruang tertutup yang mengilhami terciptanya konsep mesin berbahan bakar minyak.

b.  Penemuan berbagai konsep gerakan benda yang berpengaruh terhadap pembuatan mobil dan motor.

c.  Pembuatan kereta maglev menggunakan superkonduktor.

4. Bidang Industri

a.  Penemuan berbagai jenis mesin, baik diesel maupun bensin yang mempermudah proses produksi. Hal ini lebih dikenal sebagai revolusi industri.

b.  Penemuan teknologi laser untuk membantu supervisi benda hasil industri. Contohnya, penggunaan laser untuk mendeteksi keretakan.

c.  Penggunaan sonar dalam industri kelautan

5. Bidang Komunikasi

a.  Gelombang elektromagnetik pada telepon genggam.

b.  Fiber optik untuk jaringan internet

c.  Pengiriman data melalui satelit

6. Bidang Energi

a.  Generator sebagai penghasil energi listrik

b.  Penggunaan radioaktif sebagai reaktor nuklir

c.  Sel surya sebagai energi alternatif

LATIHAN 3.1

A. Pilihlah jawaban yang benar!

1.  Keingintahuan manusia dengan melakukan kegiatan kreatif melalui pengamatan, pengukuran,penyelidikan, dan percobaan untuk mendapatkan hasil atau tujuan merupakan defenisi fisika sebagai ...

A. Sikap

B. Proses

C. Produk

D. Kegiatan

E. Hasil

2.  Penerapan fisika dalam bidang telekomunikasi adalah ...

A. Cermin cembung pada spion kendaraan

B. Kelajuan kendaraan dijalan raya

C. Perambatan panas pada peralatan memasak

D. Pesawat telphon

E. Penggunaan listrik dalam kehidupan sehari-hari

3.  Urutan metode ilmiah setelah merumuskan masalah adalah ...

A. Menyusun Hipotesis

B. Melakukan Eksperimen

C. Pengumpulan data

D. Menarik Kesimpulan

E. Melaporkan data

4.  Berikut ini yang bukan merupakan sikap yang diharapkan dari seorang ilmuan adalah  . . . 

A. Berusaha keras

B. Teliti dalam mencatat pengamatan 

C. Menghargai pendapat orang lain

D. Langsung melompat ke kesimpulan

E. Jujur dan terbuka 

5.  Kecakapan berikut yang bukan suatu proses kecekapan sains adalah  . . .

A. Mengevaluasi

B. Menduka

C. Merencanakan

D. Mengamati

E. Menarik kesimpulan

6.  Yenni tanpa sengaja menumpahkan sejumlah zat kimia ketangannya, hal pertama yang harus ia lakukan adalah...

A. Berteriak ke guru

B. Membersihkan dengan sehelai kain

C. Mencuci tangannya dengan air yang mengalir

D. Segera membersihkan sejumlah krim

E. Mengelapnya dengan lap basah  

7.  Berikut langkah-langkah dalam melakukan penelitian.

(1) Menarik kesimpulan

(2) Membuat hipotesis

(3) Melakukan observasi

(4) Merumuskan masalah

(5) Menganalisis data

(6) Melakukan eksperimen

(7) Mengumpulkan informasi  

8.  Berdasarkan langkah-langkah tersebut, urutan yang tepat dalam metode ilmiah adalah …

A. 2-3-4-5-6-7-1

B. 3-4-5-2-7-6-1

C. 3-4-7-2-6-5-1

D. 4-5-6-2-3-7-1

E. 4-5-6-2-7-3-1

9.  Peran fisika dalam teknologi memberikan banyak keuntungan. Namun, disamping itu juga memberikan dampak negatif yang merugikan manusia diantaranya adalah ...

A. Membantu Astronaut untuk melakukan perjalan keluar angkasa dengan pesawat ulang alik

B. Terjadi pencemaran udara akibat gas buang, seperti gas carbon mono oksida

C. Munculnya inovasi transportasi modern yang menggunakan listrik dan elektromagnetik

D. Berkembangnya sistem jaringan listrik dengan alternatif sumber energi bagi pembangkit listrik

E. Berkembangnya Gadget dan penggunanya.

10. Dalam melakukan eksperimen, ada tiga jenis variabel yang perlu diperhatikan, yaitu ...

A. Tetap, Bebas, dan Berubah

B. Terikat, Tetap dan kontrol

C. Terikat, Kontrol dan Berubah

D. Bebas, Terikat, dan Kontrol

E. Bebas, Berubah, dan Terikat

B. Kerjakan soal-soal berikut!

1.  Jelaskan pengertian fisika sebagai proses, produk dan sikap!

2.  Jelaskan mengapa tindakan pencegahan berikut harus diambil dalam laboratorium sekolah.

a.    Zat – zat yang mudah terbakar seperti bensin tidak boleh diletakkan dekat dengan nyala api terbuka.

b.    Zat – zat kimia tidak boleh dicicipi.

c.    Benda – benda seperti pulpen tidak boleh dimasukkan ke stop kontak listrik.

3.  Jelaskan 2 macam cara dalam melakukan observasi atau pengamatan!

4.  Sebutkan 4 peran fisika dalam kehidupan sehari-hari

5.  Suatu waktu telepon genggam (handphone) Anda tidak bekerja. Buat pertanyaan yang mungkin berkaitan dengan kejadian tersebut, kemudian susun langkah-langkah metode ilmiah untuk menyelesaikan masalah tersebut!