LKPD Fisika Kelas 11: Menganalisis Besaran Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dan Gerak Vertikal

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menganalisis gerak lurus untuk menjelaskan fenomena alam dalam kehidupan sehari-hari

PETUNJUK UMUM

• Bacalah pengantar fenomena dan data gerak lurus yang disajikan pada setiap kegiatan dengan cermat.
• Bekerjalah secara kolaboratif dalam kelompok untuk menganalisis hubungan antarbesaran kinematika (kecepatan, waktu, percepatan, dan perpindahan/ketinggian).
• Gunakan persamaan gerak lurus berubah beraturan dan gerak vertikal yang relevan untuk menafsirkan data serta fenomena alam yang diberikan.
• Tuliskan hasil analisis, proses perhitungan, dan kesimpulan kelompok pada ruang jawaban yang telah disediakan.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Aktivitas 1: Menganalisis Gerak Buah Kelapa Jatuh Bebas (Fenomena Gravitasi)

Estimasi: 40 menit

Alat & Bahan:

• Kalkulator ilmiah / alat hitung
• Buku Siswa Fisika Kelas 11 Bab Kinematika

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati teks fenomena berikut: Sebuah buah kelapa bermassa 1,5 kg lepas dari tangkainya di pohon setinggi 20 meter dan jatuh bebas vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (kecepatan awal v0 = 0 m/s). Percepatan gravitasi bumi di tempat tersebut bernilai g = 10 m/s² dan hambatan udara diabaikan.
2. Analisis perubahan kecepatan dan jarak tempuh kelapa dari detik ke detik selama bergerak lurus vertikal ke bawah.
3. Lengkapi tabel besaran gerak vertikal jatuh bebas pada ruang jawaban berdasarkan persamaan GLBB: vt = g × t dan h(t) = 1/2 × g × t².
4. Diskusikan hubungan percepatan gravitasi terhadap laju pertambahan kecepatan buah kelapa.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan fenomena buah kelapa yang jatuh bebas, lengkapi data nilai kecepatan sesaat (vt) dan jarak jatuh (h) pada tabel untuk t = 0 s, 1 s, dan 2 s, lalu jelaskan apakah kelapa mengalami GLB atau GLBB!

2. Analisis waktu yang dibutuhkan oleh buah kelapa tersebut hingga tepat menyentuh permukaan tanah dari ketinggian 20 meter, serta tentukan besar kecepatan kelapa sesaat sebelum menumbuk tanah!

Format tabel 3 kolom untuk Pertanyaan 1: Kolom 1 (Waktu t dalam sekon: 0, 1, 2), Kolom 2 (Kecepatan vt dalam m/s), Kolom 3 (Jarak tempuh h dalam meter), diikuti kotak uraian 3 baris untuk penjelasan jenis gerak. Kotak uraian 4 baris bergaris untuk penyelesaian langkah kerja Pertanyaan 2.

Kegiatan 2: Aktivitas 2: Analisis Kinematika Gerak Vertikal ke Atas pada Semburan Air Geiser

Estimasi: 45 menit

Alat & Bahan:

• Lembar kerja peserta didik
• Penggaris dan alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati fenomena alam semburan geiser alami: Kolom semburan air keluar vertikal lurus ke atas dari celah batuan dengan kecepatan awal v0 = 30 m/s menuju titik tertinggi sebelum akhirnya berbalik arah dan jatuh kembali ke bumi (g = 10 m/s²).
2. Identifikasi besaran gerak lurus yang berlaku pada fase semburan naik: kecepatan awal, percepatan perlambatan oleh gravitasi (a = -g), kecepatan di titik puncak (vt = 0), dan waktu mencapai puncak.
3. Analisis hubungan antara kecepatan awal, waktu naik, dan tinggi maksimum semburan air menggunakan persamaan gerak lurus vertikal ke atas: vt = v0 - g × t dan h_maks = (v0²) / (2g).
4. Diskusikan mengapa kecepatan vertikal air menjadi nol saat berada di titik tertinggi semburan.

Pertanyaan:

1. Menganalisis fase gerak semburan air ke atas, hitung waktu yang diperlukan air untuk mencapai titik tertinggi dan tentukan tinggi maksimum semburan geiser tersebut!

2. Berdasarkan analisis besaran gerak lurus, jelaskan bagaimana kecepatan air berubah dari dasar semburan hingga titik puncak, dan bandingkan waktu yang diperlukan semburan untuk naik ke puncak dengan waktu yang diperlukan air untuk jatuh kembali ke ketinggian awal celah tanah!

Kotak uraian sistematis untuk langkah pengerjaan rumus matematis Pertanyaan 1 (5 baris). Kotak teks diskusi 5 baris untuk penjelasan fisis dan perbandingan waktu naik-turun Pertanyaan 2.

Kegiatan 3: Aktivitas 3: Menganalisis Grafik Hubungan Kecepatan terhadap Waktu (v-t) Gerak Lurus

Estimasi: 50 menit

Alat & Bahan:

• Grafik garis milimeter blok / Buku Siswa
• Penggaris dan alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Perhatikan deskripsi grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) dari sebuah batu yang dilempar vertikal ke atas dari tepi tebing: Pada t = 0 s memiliki kecepatan awal +20 m/s (arah ke atas), garis v-t menurun secara linear melewati v = 0 m/s pada t = 2 s, lalu berlanjut hingga v = -10 m/s (arah ke bawah) pada t = 3 s (kemiringan gradien kurva konstan -10 m/s²).
2. Analisislah gradien kurva grafik v-t untuk membuktikan besar percepatan gerak benda.
3. Hitung perpindahan benda dengan menganalisis luas daerah di bawah kurva grafik v-t.
4. Lakukan refleksi pembelajaran dan rangkum pemahaman gerak lurus bersama guru.

Pertanyaan:

1. Analisis gradien kemiringan garis grafik v-t dari t = 0 s hingga t = 2 s (dari v = 20 m/s ke v = 0 m/s). Besaran fisika apakah yang diwakili oleh gradien garis tersebut dan berapa nilainya?

2. Dengan menganalisis luas daerah di bawah kurva v-t pada rentang t = 0 s sampai t = 2 s, hitung besar perpindahan vertikal yang dicapai batu!

Kotak isian 2 baris untuk nilai gradien dan besaran fisika Pertanyaan 1. Kotak uraian 4 baris untuk perhitungan luas daerah segitiga kurva grafik v-t Pertanyaan 2.

REFLEKSI

1. Bagaimana pemahaman konsep GLBB membantu kamu menjelaskan keteraturan peristiwa benda jatuh bebas yang sering kita jumpai di lingkungan sekitar?

2. Besaran gerak lurus apa yang menurutmu paling krusial dalam menentukan apakah suatu gerak vertikal mengalami percepatan atau perlambatan?

3. Aktivitas mana pada LKPD ini yang paling membantumu memahami hubungan antara grafik kecepatan-waktu dengan gerak nyata sebuah benda?