Cermin datar dan bayangan

Cermin datar adalah cermin yang bentuk permukaannya datar. Cermin ini dapat membentuk bayangan yang dapat langsung kita dapat lihat tetapi tidak dapat kita tangkat dengan layar. Bayangan seperti ini disebut dengan bayangan maya. Kebalikan dari bayangan maya adalah bayangan nyata atau bayangan sejati. Bayangan ini baru dapat dilihat setelah lebih dahulu ditangkap oleh layar. Untuk melukis bayangan pada cermin datar sangatlah mudah yaitu Anda dapat menggunakan hokum pemantulan

Pemantulan Cahaya

Cabang fisika yang mempelajari cahaya yang meliputi bagaimana terjadinya cahaya, bagaimana perambatannya, bagaimana pengukurannya dan bagaimana sifat-sifat cahaya dikenal dengan nama “Optika”. Dari sini kita kemudian mengenal kata optic yang berkaitan dengan kacamata sebagai alat bantu pengelihatan.

Telah kita ketahui bahwa cahaya adalah gelombang, tepatnya gelombang elektromagnetik. Ciri utama dari gelombang adalah ialah bahwa ia tak pernah diam, sebaliknya cahaya selalu bergerak. Benda-benda yang sangat panas seperti matahari dan filament lampu listrik memancarkan cahaya mereka sendiri. Begitu juga cahaya lilin atau cahaya pada layar televise yang dibangkitkan oleh tumbukan antara electron berkecepatan tinggi dengan zat yang dapat berfluoresensi (berpendar) yang terdapat pada layar televise. Mereka merupakan sumber cahaya. Benda seperti bulan bekanlah sumber cahaya, ia hanya memantulkan cahaya yang diterimanya dari matahari. Jadi selain dipancarkan cahaya juga dapat dipantulkan.

Cahaya merambat lurus seperti yang kita ketahui pada cahaya yang keluar dari sebuah lampu teater di ruangan yang gelap atau Laser yang melintasi asap atau debu. Oleh karenanya cahaya yang merambat digambarkan sebagai garis lurus berarah yang disebut sinar cahaya, sedangkan berkas cahaya terdiri dari beberapa garis berarah. Berkas cahaya bisa parallel, divergen (menyebar) atau konvergen (mengumpul).

Pada permukaan benda yang rata seperti cermin datar, cahaya dipantulkan membentuk suatu pola yang teratur. Sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaaan cemin dipantulkan sebagai sinar-sinar sejajar pula. Akibatnya cermin dapat membentuk bayangan benda. Pemantulan semacam ini disebut pemantulan teratur atau pemantulan biasa.

Berbeda dengan benda yang memiliki permukaan rata, pada saat cahaya mengenai suatu permukaan yang tidak rata, maka sinar-sinar sejajar yang datang pada permukaan tersebut dipantulkan tidak sebagai sinar-sinar sejajar.

Berdasarkan pengamatan dan pengukuran didapatkan bahwa : (1) sinar datang, sinar pantul dan garis normal terletak pada bidang yang sama; (2) besra sudut datang (i) sama dengan sudut pantul (r). dua pernyataan diatas dikenal sebagai “Hukum Snellius untuk pemantulan cahaya”.

Gelombang Cahaya

Cahaya menurut Newton (1642 – 1727) terdiri dari partikel-partikel ringan berukuran sangat kecil yang dipancarkan oleh sumbernya ke segala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara menurut Huygens (1629 – 1695), cahaya adalah gelombang seperti halnya bunyi. Perbedaan antara keduanya hanya pada frekuensi dan panjang gelombangnya saja. Dua pendapat diatas sepertinya saling bertentangan. Sebab tak mungkin cahaya bersifat partikel sekaligus sebagai partikel. Pasti salah satunya benar atau mungkin kedua-duanya salah, yang pasti masing-masing pendapat diatas memiliki kelebihan dan juga kekkurangan.

Pada zaman Newton dan Huygens hidup, orang-orang beranggapan bahwa gelombang yang merambat pasti membutuhkan medium. Padahal ruang antara bintang-bintang dan planet-planet merupakan ruang hampa (vakum) sehingga menimbulkan pertanyaan apakah yang menjadi medium rambat  cahaya matahari yang sampai ke bumi jika cahaya merupakan gelombang seperti dikatakan Huygens. Inilah kritik orang terhadap pendapat Huygens. Kritik ini dijawab oleh Huygens dengan memperkenalkan zat hipotetik (dugaan) bernama eter. Zat ini sangat ringan, tembus pandang dan memenuhi seluruh alam semesta. Eter membuat cahaya yang berasal dari bintang-bintang dapat sampai ke bumi.

Dalam dunia ilmu pengetahuan kebenaran suatu pendapat akan sangat ditentukan ole uji eksperimen. Pendapat yang tidak tahan uji eksperimen akan ditolak oleh para ilmuwan sebagai suatu teori yang benar. Sebaiknya pendapat yang didukung oleh hasil-hasil eksperimen dan meramalkan gejala-gejala alam.

Walaupun keberadaan eter belum dapat dipastikan di decade awal abad 20, berbagai eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan  seperti Thomas Young (1773 – 1829) dan Agustin Fresnell (1788 – 1827) berhasil membuktikan bahwa cahaya dapat melentur (difraksi) dan berinterferensi. Gejala alam yang khas merupakan sifat dasar gelombang bukan partikel. Percobaan yang dilakukan olej Jeans Leon Foucault (1819 – 1868) menyimpulkan bahwa cepat rambat cahaya dalam air lebih rendah dibandingkan kecepatannya diudara. Padahal Newton dengan teori emisi partikelnya meramalkan kebalikannya. Selanjutnya Maxwell (1831 – 1874) mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dibangkitkan oleh gejala kelistrikan dan kemagnetan sehingga tergolong ke dalam gelombang elektromagnetik. Sesuatu yang berbeda dibandingkan dengan gelombang bunyi yang tergolong gelombang mekanik. Gelombang elektromagnetik dapat merambat dengan atau tanpa medium dan kecepatan rambatnya pun amat tinggi bila dibandingka  dengan gelombang bunyi. Gelombang elektromagnetik merambat dengan kecapatan 300.000 km/s.

Kebenaran pendapat Maxwell tak terbantahkan ketika Hertz (1857 – 1894) berhasil membuktikan secara eksperimental yang disusul dengan penemuan-penemuan berbagai gelombang yang tergolong ke dalam gelombang elektromagnetik seperti sinar X, sinar gamma, gelombang mikro RADAR dan sebagainya. Dewasa ini pandangan bahwa cahaya merupakan gelombang elektromagnetik umum diterima kalangan ilmuwan, walaupun hasil eksperimen Michelson dan Morley di tahun 1905 gagal membuktikan keberadaan eter seperti yang disangkakan oleh Huygens dan Maxwell. Disisi lain pendapat Newton tentang cahaya sebagai partikel tiba-tiba menjadi popular kembali setelah lebih dari 300 tahun tenggelam di bawah popularitas pendapat Huygens.

Dua fisikawan pemenang hadiah Nobel Max Planck (1858 – 1947) dan Albert Einstein mengemukakan teori mereka tentang foton. Berdasarkan hasil penelitiannya tentang sifat-sifat termodinamika radiasi benda hitam, Planck menyimpulkan bahwa cahaya dipancarkan dalam bentuk paket-paket kecil yang disebut kuanta. Gagasan Planck ini kemudian berkembang menjadi teori baru dalam fisika yang disebut teori Kuantum. Dengan teori ini, Einstein berhasil menjelaskan peristiwa yang dikenal dengan nama efek foto listrik, yakni pemancaran electron dari permukaan logam karena logam tersebut disinari cahaya. Jadi dalam kondisi tertentu cahaya menunjukkan sifat sebagai gelombang dan dalam kondisi lain menunjukkan sifat sebagai partikel. Hal ini disebut dualisme cahaya. 

Sumber : Buku Paket UPI "Konsep Dasar IPA"

Oleh : Dra, Margaretta Sri. Y., M.Pd

           Drs. Edi Hendri. M.Pd.

           Drs. Atep Sujana, M.Pd.

Sifat-Sifat Umum Gelombang

  1  Perambatan Gelombang

Gelombang yang merambat melalui medium disebut gelombang mekanik, sedangkan gelombang yang dapat merambat tanpa medium disebut dengan gelombang elektromagnetik. Kedua jenis gelombang ini memiliki arah rambat yang sama, yakni lurus tetapi dengan kecepatan yang berbeda tergantung kepada jenisnya.

  2)  Pemantulan Gelombang

Pemantulan cahaya dan pemantulan bunyi sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari sebagai contoh gejala pemantulan gelombang. Jika kita berteriak di dekat suatu dinding atau tebing maka akan dapat terasakan gejala pemantulannya. Pemantulan cahaya pada cermin dan pemantulan gelombang pada air sewaktu mencapai tepian pantai dapat kita lihat dengan jelas peristiwanya. Anda dapat melakukan percobaan sendri dengan menggunakan tangki gelombang atau sebuah cermin sehingga mendapat hasil pemantulan.

  3) Pembiasan (Refraksi)

Selain pemantulan yang terjadi pada gelombang oleh sebab itu suatu hambatan atau bidang pemantulan, gelombang bisa mengalami suatu pembiasan (refraksi, pembelokan). Kita ketahui bahwa gelomabang merambat dengan kecepata (v), frekuensi (f) dan panjang gelombang yang tertentu pada suatu medium. Hubungan persamaan Kecepatan = frekuensi . panjang gelombang akan selalu konstan, namun variable-variabel kecepatan, dan panjang gelombang dapat berubah, karena penambahan medium. Pembiasan gelombang sangat dipengaruhi oleh perbedaan medium. Bila suatu gelombang dengan frekuensi tertentu memasuki medium lain yang memiliki perbedaan medium maka akan terjadi perubahan pada kecepatan (v) dan panjang gelombang. Perubahan kecepatan tersebut dibarengi dengan pembelokan arah gelombang yang disebut dengan pembiasan. Untuk gelombang dengan frekuensi tertentu (f), panjang gelombang (a) lebih besar di tempat yang dalam daripada ditempat yang dangkal. Sehingga hubungan f=v/panjang gelombang tetap berlaku. Pembiasan gelombang dari tempat yang dangkal ke tempat yang dalam, pembiasan gelombangnya akan menjauhi garis normal bila gelombang air dari tempat dalam ke tempat yang dangkal. Sehingga sudut bias (r) akan semakin kecil dibandingkan dengan sudut dating (i).

  4) Difraksi (Lenturan)

Peristiwa lenturan gelombang bisa terjadi bila gelombang dating terhalang oleh celah sempit, sehingga dari celah sempit tersebut timbul gelombang baru yang merambat ke segala arah yang menyerupai lingkaran. Peristiwa ini dinamakan difraksi atau lenturan yaitu peristiwa berubahnya gelombang yang arahnya lurus menjadi gelombang yang arahnya menyebar setelah melewati celah. Gambar-gambar akan menjelaskan pola difraksi suatu gelombang.

  5)  Prinsip Superposisi dan Interferensi Gelombang

Kita masih bisa membedakan suara dari masing-masing alat music yang sedang dimainkan secara bersama-sama walaupun alat-alat music tersebut mengeluarkan frekuensi yang berbeda-beda dan sama-sama merambat di udara. Hal itu dikarenakan suara-suara tersebut tidak saling mempengaruhi. Jika dua gelombang atau lebih yang bergerak dalam medium yang sama, maka paduan gelombang pada setiap titik dinamakan prinsip superposisi gelombang. Sedangkan interferensi gelombang menyangkut hasil dari perpaduan dua superposisi gelombang atau lebih tersebut. 

sumber : Buku Paket UPI (Konsep Dasar IPA)

oleh : Dra. Margaretta Sri. Y., M.Pd. 

         Drs. Edi Hendri. M.Pd.

         Drs. Atep Sujana, M.Pd

Materi (2)

2)     Klasifikasi Materi

             Materi diklasifikasikan berdasarkan karakteristik tertentu. Misalnya berdasarkan kekuatan menghantarkan panas atau menghantarkan arus listrik materi diklasifikasikan kedalam isolator dan konduktor. Berdasarkan tingkat wujudnya dikenal dengan adanya benda padat, cair dan gas. Adapun berdasarkan komposisinya materi diklasifikasikan sebagai berikut :

                   Materi dibagi menjadi 2 yaitu : Campuran & Zat Murni

                   Materi campuran dibagi 2 yaitu : yang bersifat Homogen & Heterogen

                   Materi zat murni dibagi menjadi 2 bagian yaitu : Senyawa & Unsur

Karena pengaruh energy komposisi energy tersebut dapat berubah dari suatu komposisi ke komposisi lainnya, atau dari suatu tingkat wujud ke tingkat wujud lainnya. Perubahan inipun biasa di kategorikan ke dalam 2 jenis : pertama perubahan fisika dan kedua perubahan kimia. Pada perubahan jenis pertama tidak terjadi pembentukan zat baru; artinya unsur-unsur penyusunnya tetap sama dengan zat semula; sebaliknya pada perubahan jenis kedua selalu terjadi zat yang benar-benar baru yang unsur-unsur penyusunnya berbeda dengan zat semula. Perubahan dari campuran ke zat murni atau sebaliknya serta perubahan tingkat wujud benda merupakan contoh perubahan fisika; sedangkan perubahan dari senyawa ke unsur atau sebaliknya merupakan contoh perubahan kimia. Perlu Anda pahami bahwa salah satu cirri perubahan fisika, perubahan tersebut bersifat reversible, dapat kembali ke komposisi semula walaupun tanpa melalui reaksi kimia. Adapun pada perubahan kimia, kecuali dengan reaksi kimia benda yang telah berubah tidak dapat kembali (irreversible) ke komposisi semula.  

Pada perubahan fisika, yaitu perubahan yang tidak menghasilkan zat baru, secara singkat contohnya adalah perubahan tempat, bentuk, ukuran, dan wujud benda (zat). Perubahan wujud zat contohnya yaitu :

      Menyublim     : perubahan dari padat ke gas;

      Deposisi         : perubahan dari gas ke padat;

      Mendidih        : perubahan dari cair ke gas;

      Mengembun   : perubahan dari gas ke cair;

      Membeku       : perubahan dari cair ke padat;

      Melebur          : perubahan dari padat ke cair;

Sehubungan dengan perubahan komposisi zat khususnya yang termasuk ke dalam perubahan kimia, beberapa pengertian dasar jenis materi berdasarkan komposisinya secara sederhana yaitu :

     a.       Unsur, adalah materi yang tidak dapat diuraikan dengan reaksi kimia menjadi zat yang lebih sederhana. Contohnya : hydrogen, oksigen, besi, belerang, tembaga. Partikel-partikel unsur disebut dengan atom.

b. Senyawa, adalah materi yang dibentuk dari 2 unsur atau lebih dengan perbandingan tertentu. Contohnya : air, asam asetat, etanol, karbondioksida.

c.  Partikel-partikel senyawa disebut molekul. Molekul dapat terdiri dari satu jenis unsur atau lebih. Contoh : molekul gas oksigen (O2), molekul air (H2O).

d. Campuran homogen, adalah campuran dua atau lebih zat tunggal, dengan perbandingan sembarang, dimana semua partikelnya menyebar merata sehingga membentuk satu fasa. Fasa adalah keadaan zat yang sifat dan komposisinya sama antara satu bagian dengan bagian lain di dekatnya. Contoh campuran yang membentuk satu fasa adalah larutan. Contoh : campuran gula dengan air (larutan gula), garam dengan air (larutan garam), alcohol dengan air (larutan alcohol).

e.  Campuran heterogen, adalah campuran dua atau lebih zat tunggal, dengan perbandingan sembarang, dimana partikel-partikelnya tidak merata sehingga komposisi di berbagai bagian tidak merata dan membentuk lebih dari satu fasa. Contohnya : campuran air dengan minyak tanah, jika dikocok maka minyak akan menyebar dalam air berupa gelembung-gelembung. Gelembung berisi minyak dan lainnya adalah air, jadi ada bidang batas antara minyak dengan air sehingga terbentuk dua fasa.

Diantara jenis-jenis zat berdasarkan komposisinya tersebut dapat terjadi perubahan zat jenis perubahan kimia, yaitu perubahan yang menghasilkan zat baru karena terjadi perubahan struktur zat tersebut. Contohnya besi berkarat, kayu terbakara, pencernaan makanan dalam tubuh, fotosintesis. Sedangakan untuk jenis perubahan fisika contohnya pemisahan unsur-unsur campuran larutan secara fisika. Pemisahan ini sangat bergantung pada jenis, wujud, dan sifat-sifat komponen yang akan dipisahkan. 

Ada beberapa cara pemisahan campuran secara fisika, yaitu :

a.    Dekantasi, yaitu pemisahan zat padat dari zat cair yang saling tidak larut pada suhu tertentu dengan cara menggunakan zat cairnya.

b.  Penyaringan, yaitu pemisahan zat padat dari zat cair dengan menggunakan media kertas.

c.       Destilasi, yaitu pemisahan dua atau lebih zat cair berdasarkan perbedaan titik didihnya yang cukup besar. Contohnya pemisahan campuran air dan etanol, dimana pada suhu 25*C dan tekanan 1 atm, titik didih air 100*C sedangkan alcohol 78*C.

d.   Rekristalisasi, yaitu pemisahan berdasarkan perbedaan titik beku komponen campuran. Sebaiknya komponen yang akan dipisahkan berwujud padat dan lainnya cair pada suhu kamar. Contohnya pemisahan garam dengan larutan garam dalam air. Larutan dipanaskan perlahan-lahan sampai tepat jenuh, kemudian dibiarkan dingin dan garam akan mengkristal, lalu disaring.

e.       Ekstraksi, yaitu pemisahan berdasarkan perbedaan kelarutan komponen campuran dalam pelarut yang berbeda. Syaratnya kedua pelarut yang dipakai tidak bercampur. Contoh untuk pelarut ekstraksi adalah air – minyak, air – kloroform. Misalnya pemisahan campuran A dan B dengan pelarut X dan Y.

Materi

Materi

         Pengertian dan Sifat Materi

        Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang, dan massa adalah ukuran kuantitas materi. Adapun dalam mekanika, massa adalah ukuran ketahanan materi terhadap suatu gaya, yang ditandai dengan perubahan kecepatannya sebagaimana dirumuskan oleh Newton F = m a. Berdasarkan persamaan tersebut massa dapat diukur dengan memberikan gaya (F) pada suatu materi dan diukur percepatannya. Tetapi sangat sulit membuat gaya yang konstan karena banyak gaya lain yang mengganggu, maka dipakai gaya gravitasi untuk menentukan massa :

                                               

                                                                               W = m g        

              

Keterangan :

W = gaya gravitasi ( kg . m . S^(-2) )

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (m.S^(-2))

     Gaya gravitasi sering disebut berat (bobot). Gaya gravitasi bergantung pada jarak benda    dengan pusat bumi, maka nilai W dan g di suatu tempat berbeda dengan di tempat lain sedangkan massa tetap ( m = w/g tetap). Besar percepatan gravitasi di daerah khatulistiwa rata-rata adalah 9,8 ms pangkat min 2. Dengan demikian, berat benda dapat ditentukan dengan mengukur perubahan yang ditimbulkan oleh gaya gravitasi misalnya dengan neraca pegas. Besar pengaruh gaya tarik bumi terhadap pegas dipandang sebagai berat benda tersebut. tetapi untuk mengukur massa dipakai neraca tuas atau timbangan berlengan, yaitu dengan prinsip membandingkan massa suatu benda dengan massa benda yang sudah diketahui (anak timbangan), dengan asumsi bahwa dua benda yang beratnya sama di tempat yang sama mempunyai massa yang sama.

Materi dapat dikenali dari identitas atau sifat-sifatnya. Ada 2 macam sifat materi berdasarkan hubungannya dengan jumlah materi, yaitu :

a. Sifat Intensif, yaitu sifat yang tidak bergantung pada jumlah materi. Contohnya titik didih, 

    titik beku, index bias, suhu, kerapatan, rumus senyawa, wujud zat.

b. Sifat Ekstensif, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah materi. Contohnya massa, energi,

    mol, volume, massa jenis.

Mengukur Besaran Suhu

   Pengukuran suhu merupakan salah satu aktivitas yang jarang digunakan pada mayoritas pembelajaran IPA di sekolah dasar. Hal ini disebabkan oleh kurang tersedianya alat ukur suhu (thermometer) di sekolah yang bersangkutan. Sebenarnya jika para pengelolah sekolah dan para orang tua siswa mau, thermometer adalah barang yang tidak termasuk peralatan mahal untuk disediakan.

   Pembelajaran IPA yang berhubungan dengan pengukuran suhu dapat dimulai dengan menjelaskan dengan benar pengertian suhu sebagai “derajat panas” suatu benda dan “ bukan banyaknya energy panas” dari benda tersebut. Awali dengan mengenalkan derajat panas kualitatif yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari, yaitu : panas, hangat dan dingin. Tanamkan pada siswa bahwa derajat panas kualitatif sangat bersifat relative. Kegiatan berikut dapat dijadikan bahan apersepsi sebelum guru lebih lanjut membahas konsep suhu sebagai derajat panas kualitatif.

   Suruhlah 5 orang siswa secara bergiliran untuk meraba kening teman-temannya di kelas. Setiap siswa yang ditugaskan, meraba kening siswa dengan jumlah dan orang yang sama. Mintalah ke 5 orang itu untuk melaporkan berapa banyak siswa yang keningnya terasa panas, hangat, dan dingin menurut mereka. Selanjutnya guru membahas perbedaan hasil observasi diantara kelima siswa tersebut. Intinya, bahwa perabaan tangan tidak dapat dijadikan ukuran yang objektif untuk mengetahui derajat panas suatu benda.

   Kegiatan pengukuran suhu dalam pembelajaran IPA di SD dapat dilaksanakan dalam bentuk kegiatan observasi. Misalnya, dengan mengunakan thermometer siswa mengukur suhu badan, suhu ruangan, suhu air, suhu es, suhu es bercampur garam, suhu air selama proses pendidihan dan suhu air selama proses pendinginan.

Mengukur Besaran Waktu & Besaran Turunannya

a). Mengukur Interval Waktu antar Kejadian

Menurut Sistem Internasional ( SI )satuan waktu adalah detik atau sekon. Bagaimana satuan detik didefinisikan telah kita bahas pada bagian sebelumnya. Dalam kehidupan sehari-hari satuan waktu kadang dinyatakan dalam menit, jam, hari, minggu, bulan, tahun dan seterusnya. Untuk pembelajaran di SD yang dengan konsep waktu, hendaknya dimulai dari satuan waktu yang biasa diunakan oleh siswa serta dengan menggunakan alat ukur yang mereka kenal. Alat ukur yang bisa diperkenalkan dan dilatih penggunaannya kepada siswa antara lain adalah jam tangan (arloji) atau stopwatch.

Mulailah dengan menanamkan konsep pengukur waktu (mulai dari jam matahari, jam pasir, jam tangan, hingga stopwatch). Kemudian jelaskan konversi waktu meliputi detik, menit, jam, hari, minggu dan seterusnya.

b). Mengukur Kecepatan Benda

“Kecepatan” adalah besaran turunan yang terkait erat dengan besaran pokok waktu. Besar kecepatan rata-rata atau bisa disebut dengan laju rata-rata, adalah jarak perpindahan dibagi waktu. Dalam pembelajaran IPA di SD, materi ini cukup sampai menanamkan pemahaman satuan km/jam dan m/s atau m/detik saja.

Mengukur Besaran Massa & Besaran Turunannya

a). Mengukur Massa dan Berat

Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat umumnya sering menggunakan istilah berat untuk massa, misalnya jika seorang ibu menyuruh anaknya pergi ke warung untuk membeli gula yang massanya 1 kg. dalam fisika kedua hal tersebut dibedakan. Massa tidak sama dengan berat. Berat adalah besarnya gaya tarik bumi (gaya gravitasi bumi) terhadap suatu benda. Sedangkan massa adalah ukuran jumlah (kuantitas) zat dari suatu benda.

Gaya gravitasi adalah gaya tarik benda (misalnya planet bumi) yang menyebabkan benda mengalami percepatan. Gaya gravitasi bumi menyebabkan benda mengalami percepatan (dipercepat) jika ia jatuh bebas di sekitar permukaan bumi. Demikian juga gaya gravitasi bulan atau planet lain. Jadi berat adalah gaya. Satuan berat sama dengan satuan gaya, yaitu Newton.

Jika sebuah benda dengan massa m dibiarkan jatuh dengan bebas, percepatan yang dialaminya adalah percepatan gravitasi (g), dan gaya yang bekerja pada benda hanyalah berat benda itu sendiri, yaitu W. dari hokum II Newton diperoleh bahwa gaya yang menyebabkan suatu benda bergerak dipercepat (misalnya pada gerak jatuh bebas) adalah F = m.a. Dimana :

F  = Gaya (Newton);

m = Massa benda;

a  = Percepatan yang dialami benda;

Gaya yang bekerja pada benda yang jatuh bebas tidak lain adalah gaya berat benda itu sendiri, yitu W = m.g. sehingga :

F = W

m.a = m.g

a = g 

Dari paparan diatas jelas bahwa percepatan yang menyebabkan benda dipercepat saat jatuh bebas adalah percepatan gravitasi, dan berat benda = gaya gravitasi terhadap benda yang besarnya sebanding dengan percepatan gravitasi. Di bumi, percepatan gravitasi bernilai besar sedangkan di luar angkasa (pada bagian terluar dari atmosfer) pengaruh gravitasi adalah nol, tetapi tetap memiliki massa.

Karena perbedaan besar gaya gravitasi manusia yang terjun bebas di bumi sampai dengan kecepatan di tanah. Tetapi pada posisi tertentu di ruang angkasa astronot kehilangan bobot sehingga tampak melayang-layang karena gaya berat menjadi nol. Karena perbedaan karakteristik antara berat dan massa tersebut maka yang dijadikan besaran pokok adalah massa bukalah berat.

Dalam praktik pengukuran, untuk mengukur berat suatu benda biasanya digunakan neraca pegas atau dynamometer yang berskala satuan Newton, sedangkan alat untuk mengukur massa digunakan antara lain : timbangan dacin, timbangan tuas, atau timbangan digital. Dengan memperhatikan prinsip kerja dynamometer dan alat menimbang massa.

Untuk menanamkan konsep pengukuran massa dan berat benda pada siswa SD, guru dapat membimbing siswa melakukan praktik menimbang dengan menggunakan alat timbang yang dikenal siswa dalam kehidupan sehari-hari misalnya timbangan berat badan, alat timbangan dapur untuk membuat kue, timbangan tuas, dan dacin bebek.

b). Mengukur Massa Jenis

Besaran yang terkait dengan massa dan sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah massa jenis atau kerapatan (density) suatu zat. Massa jenis didefinisikan sebagai massa suatu benda dibagi volumenya. Symbol atau notasi ilmiah massa jenis adalah  (dibaca rho). Satuan massa jenis adalah satuan massa / satuan volume, misalnya kg/m kubik atau gr/cm kubik. Sangat sering kita dengar bahwa massa jenis air murni adalah 1.

Pengukuran massa jenis dalam pembelajaran IPA di SD merupakan lanjutan keterampilan mengukur massa dan volume. Alat yang diperlukan adalah timbangan, meteran pengukur panjang, dan gelas ukur. Pengukuran massa jenis dapat juga dikaitkan dengan penanaman konsep terapung, melayang, dan tenggelam suatu benda di dalam zat cair.

Mengukur Besaran Panjang & Besaran Turunan

Alat-alat ukur panjang yang kita kenal adalah suatu benda yang dapat digunakan sebagai alat ukur seperti meteran, penggaris, jangka sorong, micrometer skrup dan lain-lain. Jenis-jenis ukuran panjang tersebut dikelompokkan berdasarkan fungsinya, misalnya : Jangka sorong dan micrometer skrup digunakan untuk mengukur tebal suatu benda yang sangat kecil dan tipis contohnya tebal rambut, tebal kertas, tebal plat, tebal kawat. Alat-alat tersebut memiliki ketelitian sampai 0,01 mm. Meteran (mistar penggaris, meteran kain, meteran gulung dan lain-lain) digunakan untuk mengukur besaran panjang benda yang agak tebal contohnya tebal meja, panjang meja, panjang kramik, serta benda-benda yang panjangnya hingga berpuluh-puluh meter. Meteran yang dipasang pada kendaraan digunakan (sepeda motor, mobil, pesawat terbang) digunakan untuk ukuran yang jauh. Untuk ukuran yang sangat jauh maka dibuat alat ukur dengan satuan cahaya, misalnya untuk mengukur jarak bumi-bulan, bumi-matahari, dll.

a). Mengukur Panjang dan Ketebalan

Untuk keperluan mengajarkan pengukuran panjang kepada siswa SD, siapkan dan kenalkan alat ukur panjang yang sering siswa jumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya : penggaris plastic 30 cm, meteran kain yang ada di rumah, penggaris kayu yang ada disekolah, meteran logam untuk tukang kayu, meteran gulung untuk mengukur luas tanah. Bimbinglah siswa mengukur benda-benda disekitar dengan alat ukur yang relative tepat. Serta bimbinglah siswa membuat table hasil pengamatan/pengukuran. Perkenalkan juga kepada siswa mengenai satuan-satuan panjang selain meter seperti : inci, feet, yard, dan mil serta hubungan konversi satuan-satuan tersebut. 

b). Mengukur Luas

Dari besaran pokok panjang dapat diperoleh besaran turunan luas dan volume. Luas suatu benda adalah besar bentangan seluruh permukaan benda tersebut. Di SD siswa dapat ditugaskan untuk mengukur beberapa benda berdimensi dua dengan bentuk atau bangun geometri yang teratur. Misalnya segitiga siku-siku, segitiga sama sisi, lingkaran, trapezium, bujur sangkar, dan persegi panjang. Kepada siswa juga dikenalkan jenis satuan luas seperti : mm kuadrat, cm kuadrat, dm kuadrat, m kuadrat, dam kuadrat, hm kuadrat, km kuadrat, are kuadrat, hektar, bata serta hubungan konversi diantara satuan-satuan tsb. Sesuai dengan karakteristik pembelajaran IPA dan tahap perkembangan kognitif siswa, pengukuran luas didasarkan pada benda-benda dengan bentuk yang sederhana yang sering dijumpai dilingkungan sekolah maupun lingkungan rumah. Benda tersebut antara lain adalah : berbagai jenis segitiga ukur dari plastik; permukaan ubin, permukaan balok (berbentuk empat persegi panjang); tutup kaleng susu/biscuit yang berbentuk lingkaran, dan bentuk-bentuk sederhana lainnya. Tentu saja hal ini dapat dilakukan apabila siswa telah memahami rumus-rumus perhitungan luas yang relevan.

c). Mengukur Volume

Volume suatu benda ialah besar ruang yang dipenuhi benda itu. Cara mengukur volume benda tergantung pada jenis dan bentuk geometris benda. Untuk benda padat yang mempunya bentuk geometris tertentu dan teratur (misalnya balok, kubus, tabung, dan bola) dapat dihitung volumenya dengan rumus tertentu. Dalam menghitung volume benda-benda diatas terdapat operasi perkalian antar tiga besaran panjang, amak satuan volume dinyatakan dalam meter kubik (m pangkat 3). 1 meter kubik adalah volume sebuah kubus yang panjang setiap rusuknya 1m.  Selain m kubik, kenalkan juga kepada siswa satuan volume lainnya seperti , , dan lain-lain. Serta kenalkan juga satuan lainnya seperti liter (l), milliliter (ml), cc, barrel, dan gallon. Volume benda cair dan benda yang bentuk geometrisnya tidak beraturan atau beraturan dapat diukur dengan menggunakan gelas pengukur (gelas ukur). Setelah zat cair yang hendak diukur dituangkan kedalam gelas ukur, maka besar volume zat cair tersebut dapat dibaca pada skala gelas ukur. Pada umunya permukaan zat cair (selain raksa) agak melengkung dibagian tengahnya (meniscus). Sedangkan volume benda padat yang tercelup kedalam zat cair sama dengan selisih volume zat cair sesudah dan sebelum benda tersebut dicelupkan (volume zat cair yang terdesak oleh benda).

Biasanya skala gelas ukur dinyatakan dalam millimeter (ml). volume 1 liter = 1000 ml = 1000 cm kubik, jadi volume 1ml = 1cm kubik. Khusus untuk air murni, 1 ml juga sama denga 1 gr.

Pengukuran volume dapat diajarkan kepada siswa SD dengan cara yang bernuansakan bermain yang menarik. Antara lain dengan menugaskan kepada siswa untuk mengukur volume bermacam-macam jenis dan bentuk benda yang dikenal siswa dalam kehidupan sehari-hari. Untuk bentuk benda-benda beraturan misalnya : (1) benda menyerupai balok (dadu, kubus, balok kayu atau logam, kaleng biscuit, buku tebal, dll); (2) benda menyerupai tabung (kaleng susu, batu batrei, literan minyak/beras); (3) benda menyerupai bola (kaleng, bola pingpong, bola voli, bola sepak, dll). Sedangkan untuk benda-benda tidak beraturan cukup dengan menggunakan gelas ukur.

Saat membahas hasil pekerjaan siswa dalam bentuk table, guru sangat penting memeriksa dan memastikan benar-salahnya cara siswa menggunakan rumus atau menggunakan gelas ukur dalam mengukur volume benda. Pastikan juga bahwa setiap siswa pernah dan mampu melakukan pengukuran volume tersebut. Selain itu, sangat perlu guru menanamkan sikap kehati-hatian, kecermatan dan kebersihan/kerapihan kepada siswa pada saat mereka menggunakan alat, melakukan pengukuran dan perhitungan.