MANFAAT TEKNOLOGI INFORMASI DAN KOMUNIKASI DALAM PEMBELAJARAN FISIKA DISUSUN OLEH: SEKAR SEPTY H. 2014005006 (PENDIDIKAN FISIKA/SEMESTER III) Tugas UTS Mata Kuliah Teknologi Informasi dan Komunikasi PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SARJANAWIYATA TAMANSISWA YOGYAKARTA 2015

SIMULASI DAN KOMPUTERISASI FISIKA

Untuk tingkat perguruan tinggi, tidak hanya simulasi yang harus ditawarkan dan dikenalkan dalam pendidikan, tapi bagaimana pengetahuan komputer atau komputasi dapat dilakukan untuk menunjang teori dan riset.

Jika Mahasiswa fisika mengenal lab fisika dasar, lab elektronika, lab fisika lanjut dll, namun apakah semua pelajaran dan penerapan fisika ada didalam lab-lab dapat dengan mudahnya dipahami baik secara konsep ataupun aplikasinya???? Jawabnya tentu TIDAK

Sistem pengajaran fisika dengan komputer telah banyak dilakukan dan diajarkan oleh Universitas diluar negeri dengan menggunakan kemampuan IT dan multimedia dalam pengajarannya dalam mengevaluasi atau menyelesaikan masalah-masalah sains terutama fisika

Misalnya dengan menggunakan komputer, numerik, dan alat bantu visualisasi untuk memahami masalah-masalah mekanika yang mengandung unsur matematis seperti persamaan differential, integral, eigenvalues, dan eigenvector

Dengan memberikan alokasi "Fisika Komputasi" lebih besar lagi dengan memfokuskan solusi numerik misalnya untuk konsep gelombang, diffusion, dan persamaan Laplace via finite difference dan metode finite element.

Mahasiswa dapat mempelajari dan memahami bagaimana melakukan pekerjaan mengevaluasi persamaan integral, penyelesaian persamaan differensial atau teori calculus lainnya dalam fisika.

Mahasiswa juga dapat mengetahui bagaimana cara untuk mengaplikasikan matrik dalam fisika, mem-plot persamaan atau data penelitian yg didapat, membuat pengembangan fungsi-fungsi series, mencari dasar dari suatu persamaan,dan bekerja dengan bilangan yang lebih kompleks.

PERANGKAT LUNAK UNTUK MEMBANTU PEKERJAAN KOMPUTERISASI FISIKA

Komputer juga dapat digunakan untuk menampilkan konsep-konsep fisika yang abstrak menjadi nyata melalui visualisasi statis maupun dengan visualisasi dinamis (animasi).

Melalui animasi dapat dibuat suatu konsep yang lebih menarik sehingga menambah motivasi siswa untuk mempelajari fisika.

Saat ini ada beberapa bahasa pemprograman dan program aplikasi yang dapat dipergunakan untuk pembuatan program animasi

Bahasa pemrograman tersebut antara lain: Turbo Pascal, Basic, Fortran dan lain-lain. Bahasa-bahasa pemprograman tersebut dapat dipergunakan untuk pembuatan animasi namun hasilnya kurang baik.

Oleh sebab itu, perlu dilakukan penyempurnaan yaitu dengan melakukan analisa dan mencari model pembuatan animasi lain.

Salah satu model animasi yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan Adobe Flash

Namun di samping itu, flash juga mempunyai kekurangan seperti untuk membuat animasi yang kompleks tentu memerlukan waktu, untuk membuat navigasi tentu perlu memahami actionscript.

Pengajaran fisika berbantuan komputer dapat dibuat lebih menarik lagi dengan menggunakan program adobe flash, Microsoft office excel, photoshop, corelDRAW yang kemudian dipadukan dalam program powerpoint.

THE OPEN SOURCE PHYSICS (OSP)

link: http://www.opensourcephysics.org/

Project yang didanai oleh dana riset untuk mengembangkan suatu pustaka Java berupa framework simulasi untuk modul pengajaran fisika yang meliputi material pengajaran, mulai dari fisika klasik, fisika statistik, kuantum, mekanika, dan fisika komputasi.

MATLAB

http://www.mathworks.com/products/matlab/

Matlab adalah suatu solusi ideal yang banyak dipakai Matlab adalah suatu solusi ideal yang banyak dipakai. Matlab mempunyai lingkungan yang mudah untuk mengimplementasikan metode komputasi yang dipelajasi di kelas dan sedikit pengetahuan tentang programing.

LabVIEW

http://www.ni.com/labview/

LabVIEW adalah sebuah aplikasi program komputer yang mencoba mengenalkan kemampuan programing ke dalam penelitian dan pengenalan fisika modern, optik dan fisika klasik.

ANIMASI FISIKA

Sudah menjadi pendapat umum bahwa fisika merupakan salah satu mata pelajaran yang kurang diminati. Salah satu penyebabnya adalah fisika banyak mempunyai konsep yang bersifat abstrak sehingga sukar membayangkannya.

Oleh sebab itu banyak siswa yang langsung saja bekerja dengan rumus-rumus fisika tanpa mencoba berusaha untuk mempelajari latar belakang falsafah yang mendasarinya.

Bila saja konsep-konsep yang bersifat abstrak itu dapat dibuat menjadi nyata sehingga mudah ditangkap oleh pancaindera, maka masalahnya akan sangat berbeda.

Dalam usaha ke arah itu, maka mata pelajaran fisika didampingi dengan praktikum fisika, namun tidak semua masalah fisika dapat disimulasikan di laboratorium, lebih lagi penggunaan laboratorium terbatas hanya di sekolah.

Dalam fisika ada dua gejala yang dapat divisualisasikan, yang berhubungan dengan gerak.

Yang berkaitan dengan gerak seperti gejala gelombang, gerak elektron-elektron di dalam atom, gerak molekul-molekul gas dalam wadah ketika dipanaskan, dan lain sebagainya;

(2) Yang berkaitan dengan gerak seperti garis gaya listrik, pola interferensi, difraksi, dan lain sebagainya.

Mengingat fisika merupakan konsep yang relatif abstrak, maka animasi terhadap konsep yang abstrak dapat membantu memudahkan penyerapan fisika oleh pengguna.

Program-program ini yang dapat memberi kesan gambar tiga dimensi, warna yang lebih tajam, animasi dan simulasi yang dipadukan dengan teks dan suara. Sehingga gejala-gejala fisis dapat ditampilkan dengan lebih menarik dan berkesan.

Penggunaan komputer ini diharapkan dapat menjadi salah satu alat untuk menyusun dan mengembangkan bahan ajar yang menarik, inovatif dan merangsang serta menantang rasa ingin tahu siswa yang kemudian dapat meningkatkan hasil belajar siswa.

JENIS PEMBELAJARAN FISIKA BERBASIS KOMPUTER

Media Presentasi Pembelajaran (MPP)

MPP adalah alat bantu guru dalam menunjang proses pembelajaran di kelas. Media ini berisi pokok-pokok materi yang diajarkan. Dalam penggunaannya diperlukan improvisasi dari guru dalam transformasi materi ke siswa.

Supaya media ini dapat dipelajari oleh pengguna lain, perlu disertakan bahan/uraian materi yang disajikan secara terpisah dari karya MPP.

VCD Media Pembelajaran (VMP)

VMP adalah materi pelajaran yang dikemas secara audio-visual yang merupakan hasil proses kreatif (shooting)

Software Pembelajaran Mandiri (SPM)

SPM adalah bahan belajar yang dimanfaatkan oleh siswa dalam proses pembelajaran secara mandiri sehingga peran guru tidak dominan. Dalam media ini kedalaman materi dan interaktivitas media diharapkan mampu memunculkan stimulus dan respon siswa

KEMAJUAN TEKNOLOGI INFORMASI DALAM PEMBELAJARAN FISIKA CONTOH MANFAAT KEMAJUAN TEKNOLOGI INFORMASI DAN KOMUNIKASI DALAM PEMBELAJARAN FISIKA

Kemajuan teknologi untuk merekam cahaya atau radiasi elektromagnetik lainnya , baik secara elektronik melalui sebuah sensor gambar , atau secara kimia dengan cara bahan peka cahaya seperti fil fotografi.

Kemajuan teknologi Hours-long exposure melalui teleskop, yang dapat memberikan informasi atau detail astronomis yang bahkan tak terlihat oleh mata.

Kemajuan teknologi Hours-long exposure melalui mikroskop juga dapat menampilkan gambaran/ foto benda-benda tak terlihat yang berukuran mikroskopis.

Kemajuan teknologi High Speed Photography (fotografi dengan kecepatan tinggi) dapat menampilkan peluru saat sedang melaju (ditembakkan).

Kemajuan Teknologi Informasi dan Komunikasi memudahkan kita untuk melakukan dokumentasi sebuah eksperimen (percobaan). Seperti mengambil foto-foto sebelum, selama, dan sesudah eksperimen untuk menunjukkan hal-hal apa sajakah yang terjadi selama proses tersebut.

Berkat kemajuan Teknologi Informasi dan Komunikasi, kita dapat menggunakan perangkat lunak maupun komputer yang dapat digunakan untuk membuat program belajar-mengajar terutama untuk Pendidikan Fisika.

Kemajuan TIK yang semakin pesat ini tentunya akan memungkinkan dilaksanakannya berbagai kegiatan seperti presentase informasi dalam bentuk teks, grafik, simulasi, animasi, latihan-latihan, umpan balik langsung, instruksi yang bersifat individual sesuai dengan kemajuan belajarnya, dan lain-lain.

Mahasiswa harus memiliki paradigma baru tentang konsep fisika di abad 21 ini, bagaimana hubungan antara Teori, Riset, dan Komputasi, dimana ketiga nya ini haruslah sama derajatnya.

Dunia perguruan tinggi bertanggung jawab untuk mengenalkannya agar tercapai hubungan sinergy antar ketiganya tidak hanya sebatas pemahaman teori namun juga penggunaan komputasi untuk menyelesaikan persoalan fisika dalam riset dan yang nantinya dapat disinkronkan dengan dunia industri.

Selain memfokuskan bagaimana menggunakan komputer dalam fisika, tujuan akhirnya adalah memastikan bahwa mahasiswa dapat memperoleh suatu level minimum akan komputasi fisika untuk membangun pondasi dasar dalam menyiapkan mahasiswa memasuki gerbang pintu dunia kerja.

FLUIDA Fluida merupakan sesuatu yang dapat mengalir sehingga sering disebut sebagai zat alir. Fasa zat cair dan gas termasuk ke dalam jenis fluida STATIK DINAMIK

Ingin tahu jawabannya?, kita ikuti materi berikutnya FENOMENA FLUIDA Kenapa kayu-kayu yang besar dan banyak lebih mudah diangkat dalam air ? Mengapa balon gas bisa naik ke atas ? Mengapa telur bisa mengapung dalam air garam sementara dalam air murni tenggelam? Kenapa serangga kecil bisa bergerak diatas air dan tidak tenggelam? Ingin tahu jawabannya?, kita ikuti materi berikutnya

FLUIDA STATIK Fluida selalu mempunyai bentuk yang dapat berubah secara kontinyu seperti wadahnya, sebagai akibat gaya geser (tidak dapat menahan gaya geser)

CAIR: Molekul-molekul terikat secara longgar namun tetap berdekatan Tekanan yg terjadi karena ada gaya gravitasi bumi yg bekerja padanya Tekanan terjadi secara tegak lurus pada bidang

GAS: Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan Tekanan gas bersumber pada perubahan momentum disebabkan tumbukan molekul gas pada dinding Tekanan terjadi tidak tegak lurus pada bidang

Massa jenis Kadang kalau kita perhatikan orang banyak mengatakan bahwa buah manggis lebih berat daripada kapas atau besi lebih berat daripada plastik. Hal ini tidak seluruhnya benar karena semua itu tergantung ukuran dari masing - masing benda. ? .

Suatu sifat penting dari zat adalah rasio massa terhadap volumenya yang dinamakan massa jenis = Densitas / massa jenis (Kg/m3) m = Massa benda (Kg) V = Volume benda (m3)

Dalam dunia medis, satuan densitas lebih sering dinyatakan sebagai gr/cc (specific gravity / SG) 1 gr/cc = 1000 kg/m3 Air pada suhu 4 oC memiliki densitas 1 SG

Contoh Beberapa ikan seberat 1 kg dimasukan dalam tabung (diameter 0.5 m) yang berisi air dengan ketinggian 1 m sehingga permukaan air meningkat 0.7 m. Berapakah massa jenis ikan – ikan tersebut?

TEKANAN Kenapa ayam sulit berjalan di tanah yang lembek sedangkan itik relatif lebih mudah? kalau tangan kita ditekan oleh ujung pena yang bagian runcingnya terasa lebih sakit daripada oleh ujung yang bagian tumpulnya.

P = Tekanan (1 N/m2 = 1 Pa) F = Gaya (N) A = Luas penampang (m2)

Barometer Alat untuk mengukur tekanan udara menggunakan cairan mercuri / Hg dengan massa jenis 13.6 gr/cc Ketika mengukur di pantai, maka tinggi cairan barometer adalah 76 cm dengan percepatan gravitasi 9.8 m/s2 P =  g h = 13600 kg/m3 x 9.8 m/s2 x 0.76 m P = 101.3 kPa = 1 Atm P = P atmosphere + P gauge 1 Atm = 101.3 kPa = 76 cmHg = 760 Torr

Contoh Hitunglah tekanan total yang dialami sebuah benda yang tercelup dalam sumur pada ke dalaman 10 m dari permukaan air sumur. Jika percepatan gravitasi di daerah itu adalah sebesar 10 m/s2 Berapa tekanan yang dialami penyelam yang berada pada posisi 100 m di atas dasar laut ? (kedalaman laut = 1 km. massa jenis air laut : 1,025103 kg/m3)

Prinsip Pascal Tekanan yang diberikan pada suatu cairan yang tertutup akan diteruskan tanpa berkurang ke segala titik dalam fluida dan ke dinding bejana (Blaise Pascal 1623-1662) Tekanan adalah sama di setiap titik pada kedalaman yang sama

Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari Paradoks hidrostatik A1 F1 A2 F2 Dongkrak Hidrolik

Contoh Sebuah pipa berbentuk u yang memiliki luas penampang kakinya berbeda digunakan untuk mengangkat beban. Berapakah beban maksimum yang dapat diangkat olehnya jika luas penampang yang kecil, A = 1 m2, diberikan gaya 104 N dengan luas penampang yang besar adalah 5 m2?

PRINSIP ARCHIMEDES Kenapa kayu-kayu yang besar dan banyak lebih mudah diangkat dalam air ? Mengapa balon gas He bisa naik ke atas ? Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendaaatkan gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan

Fenomena Archimedes Anak yang terapung dengan bantuan perahu ringan Anak yang terapung di laut yang kadar garamnya tinggi sekali

Gaya Buoyant = Fb Prinsip Archimedes: Gaya Buoyant dari benda dalam fluida adalah sama dengan berat dari fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut

Fa = W (fluida yang dipindahkan) Fa = m g Fa =  V g Tenggelam Terapung Melayang

Apa syarat terjadinya benda terapung, melayang, dan tenggelam ? Semua berdasarkan resultan gaya arah vertikal dengan melihat komponen gaya gravitasi dan archimedes Fa Fa Fa W W W

Contoh kasus Archimedes diminta untuk mencari tahu apakah mahkota raja yang baru dibuat benar2 terbuat dari emas ataukah bukan ? Emas memiliki specific gravity 19.3. massa mahkota tersebut 14.7 kg ketika di udara dan 13.4 kg ketika berada di dalam air. Apakah mahkota tersebut terbuat dari emas murni ?

APAKAH ADA CARA YANG LEBIH MUDAH ?? Penyelesaian Fb = Berat benda di udara – berat benda dalam air Fb = W – W’ = f g V W / Fb = b g V / f g V W / Fb = b / f 14.7 / 1.3 = b / 1 gr/cc b = 11.3 SG Berarti mahkota tersebut bukan terbuat dari emas… APAKAH ADA CARA YANG LEBIH MUDAH ??

Tegangan Permukaan Timbul karena gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair yang sejajar permukaan  F

Fenomena Tegangan Permukaan w 2 r 2 r  cos  = W

FLUIDA BERGERAK

Karakteristik Aliran Laminer ~ V rendah Turbulen ~ V tinggi Pada kedalaman tertentu Permukaan laut

HYDRODINAMIK Syarat fluida ideal (Bernoulli) : Zat cair tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viskous) Zat cair mengalir secara stasioner (tidak berubah) dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya (selalu konstan) Zat cair mengalir secara steady yaitu melalui lintasan tertentu Zat cair tidak termampatkan (incompressible) dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (kontinuitas)

Kenapa kapal terbang yang berat bisa terbang di udara ? Ada daya angkat dari fluida Kenapa perahu layar bisa mudah berbelok ?

Kontinuitas V2 V1 A2 A1 A1 1 = A2  2 Kecepatan darah melalui pembuluh aorta berjari-jari 1 cm adalah 30 cm/s. Hitunglah kecepatan rata-rata darah tersebut ketika melalui pembuluh kapiler yang masing-masing berjari-jari 4 x 10-4 cm dan luas permukaan total 2000 cm2.

Persamaan Bernoulli Kecepatan rendah  tekanan tinggi Kecepatan tinggi  tekanan rendah kenapa Selembar kain tipis ditiup dari bagian atasnya, ternyata kain tersebut naik ke atas?

P + ½v2 + gh = konstan P1 + ½v12 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2 Berdasar konsep kerja – energi P + ½v2 + gh = konstan P1 + ½v12 + gh1 =P2 + ½v22 + gh2

Contoh Air dipompa dengan kecepatan 0,5 m/s melalui pipa berdiameter 4 cm di lantai dasar dengan tekanan 3 atm. Berapakah kecepatan dan tekanan air di dalam pipa berdiameter 2,6 cm di lantai atas yang tingginya 5 m ?

Aliran Viskos Kenapa aliran sungai terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ? Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding Fluida ideal Fluida real

Viskositas L P1 P2

Viskositas = Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah) r = jari-jari pembuluh, L = Panjang P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd: Panjang pembuluh Diameter pembuluh Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air) Tekanan

Contoh Oli mesin dengan viskositas 0,2 N.s/m2 dilewatkan pada sebuah pipa berdiameter 1,8 mm dengan panjang 5,5 cm. Hitunglah beda tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar laju alirannya 5,6 mL/menit !

DAFTAR PUSTAKA

Arsyad, Azhar. 2004. Media Pembelajaran. Edisi 1, Cetakan Ke-5 Arsyad, Azhar. 2004. Media Pembelajaran. Edisi 1, Cetakan Ke-5. Jakarta: PT Grafindo Persada. Jakarta. Astuti, Dwi. 2006. Teknik Membuat Animasi Professional Menggunakan Macromedia Flash 8. Yogyakarta: ANDI Offset.

Ishaq. 2001. Pembuatan Bahan Ajar Fisika SMU Unit Dinamika Gerak Lurus Dengan Bahasa Pemprograman Turbo Pascal. Skripsi. UNM. Makassar. Tim Peneliti dan Pengembang Wahana Komputer. 2004. Pembuatan Animasi Dengan Macromedia Flash Professional 8. Jakarta: Salemba Infotek.