Miskonsepsi dan Remediasi pada Materi Mekanika

Kebanyakan soal Mekanika dapat dipecahkan dengan tiga hukum saja, yaitu Hukum I, II dan III dan Hukum Gravitasi Newton. Sebenarnya pengetahuan seperti fakta atau prinsip yang perlu dihafalkan dalam Fisika lebih sedikit daripada dua mata pelajaran lain seperti Biologi dan Kimia.

Namun, kebanyakan siswa/mahasiswa tidak berhasil dalam mengerjakan soal-soal fisika. Banyak dari materi fisika, khususnya Mekanika, siswa membawa pengaruh intuisi dan prakonsep yang telah terbentuk oleh pengalaman dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini karena sepanjang hidupnya siswa/mahasiswa telah berpengalaman dengan gaya dan benda yang bergerak. Pengalaman tersebut belum tentu menghasilkan pengetahuan yang benar yang sesuai dengan ilmu. Intuisi dan prakonsep tersebut sering justru mengganggu pelajaran Mekanika daripada membantu. Oleh karena itu, setiap pengajar harus menyadari dulu seperti apa dan prakonsep dan pengalaman yang sudah ada di dalam kepala siswa dan kemudian dia harus menyesuaikan pelajaran dan cara mengajarnya dengan prapengetahuan tersebut.

Daftar Miskonsepsi pada Materi Mekanika

No	Miskonsepsi	Kenyataan	Solusi
1	Sebagian siswa menganggap bahwa benda hanya bisa diam kalau sama sekali tidak ada gaya yang bekerja padanya, maka gaya gravitasi dan gaya normal dianggap nol.	Benda diam ketika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol.	Guru mendemonstrasikan dua orang mendorong meja dalam arah yang berlawanan.
2	Sebagian siswa tidak memahami hakekat gaya normal.	Gaya normal adalah gaya reaksi terhadap deformasi, gaya normal adalah Hooke. Buku menekan meja, atom-atom permukaan meja ditekan ke bawah (seperti menekan pegas) lalu permukaan meja yang dideformasi menekan kembali dan menghasilkan gaya normal pada buku.	Guru menekankan konsep gaya normal dapat dengan menunjukkan video atau menganalogikannya dengan analogi pegas.
3	Siswa sering menganggap gaya normal sebagai lawan dari gaya gravitasi pada benda.	Gaya normal tegak pada permukaan.	Guru menekankan bahwa karena gaya normal tersebut adalah reaksi dari terhadap deformasi maka sudah seharusnya arahnya tegak pada permukaan apapun.
4	Banyak siswa tidak memahami akibat Hukum Newton I.	Benda diam hanya bisa terus diam kalau resultan gaya sama dengan nol dan resultan dari semua momen adalah nol. Jika resultan gaya pada benda tidak nol maka bendanya akan dipercepat.	Guru melakukan demosntrasi, dapat dengan balok.
5	Dalam keadaan diam gesekan selalu nol (tidak ada gesekan statis, hanya ada gesekan dinamis).	Jika benda didorong dan tidak bergerak gaya gesekan dianggap lebih besar daripada gaya dorong atau tidak ada. Selain itu gesekan statis diberlakukan sebagai gaya tetap daripada gaya reaksi yang besarnya tergantung gaya aksi yang menyebabkannya.	Guru menekankan konsep gaya gesekan dapat dengan menunjukkan video, dapat pula di demonstrasikan secara langsung dengan mendorong meja ataupun lemari.

Gaya Gesekan, Mudharat atau Bermanfaat?

Gaya gesek adalah gaya yang menghambat laju suatu benda. Besar kecilnya gaya gesek tersebut dipengaruhi oleh seberapa kasar dan licinnya permukaan benda yang bergesekan. Makin halus atau licin suatu permukaan maka gaya geseknya semakin kecil. Makin kasar permukaan, maka gaya geseknya semakin besar.

Gaya gesek terjadi akibat adanya pergerakan benda-benda yg saling bersentuhan. Gaya gesek tersebut bekerja pada permukaan benda-benda yang saling bersentuhan dengan arah yang berlawanan dengan geraknya. Gaya gesek yang timbul pada benda-benda yang bergerak tidak sama besar karena ada kalanya gaya gesek begitu besar sehingga benda yang bergerak segera berhenti. Ada kalanya pula gaya gesek yang terjadi tidak besar sehingga benda masih sempat bergerak jauh sebelum berhenti.

Berikut 2 contoh benda yang bergerak di atas permukaan bidang tertentu.

1. Benda yang memiliki permukaan kasar bergerak di atas benda yang mempunyai permukaan kasar juga. Contoh: mendorong balok di atas permukaan karpet.
2. Benda yang memiliki permukaan halus bergerak di atas benda yang mempunyai permukaan halus juga. Contoh: gelas yang menggelinding di atas kaca.

Dalam hal atau untuk kebutuhan tertentu gaya gesekan dapat diperkecil dan diperbesar, yaitu dengan cara sebagai berikut:

Contoh cara memperkecil gaya gesek:

1. Memberikan pelumas (oli, lilin atau vaselin) pada permukaan benda yang bergesekan.
2. Menaburkan bedak atau tepung kanji di atas meja karambol agar biji karambol dapat bergerak lancar.
3. Melapisi meja biliar dengan kain agar bola dapat bebas menggelinding.
4. Membuat bentuk pesawat terbang yang ramping untuk mengurangi gaya gesek antara badan pesawat dengan udara.

Contoh cara memperbesar gaya gesek:

1. Memasang paku-paku pada asal sepatu bola agar pemain bolat tidak mudah tergelincir ketika berlari di lapangan rumput.
2. Membuat alur pada permukaan ban untuk meningkatkan daya cengkeram ban dengan permukaan tanah.

Manfaat Gaya Gesek pada Kehidupan Sehari-hari:

1. Menghasilkan panas, misalnya gaya gesek yang timbul ketika kita menggosokkan kedua belah tangan kita dapat mengangatkan badan.
2. Mengikis benda,contoh gaya gesek yg timbul dari ampelas terhadap kayu dapat membuat kayu menjadi halus.
3. Mencegah benda tergelincir, contoh gaya gesek anatar sepatu dan lantai membuat kita tidak tergelincir.

Perubahan GLBB ke GLB Sebuah Bola

Di suatu sore, saat itu sebuah bola sedang bergelinding ke arah kaki saya. Bola tersebut sudah berhenti sebelum menyentuh kaki. Rasanya tidak asing lagi sebuah cerita ketika Newton duduk di bawah sebuah pohon apel, ia melihat buah apel yang jatuh dan lalu memicu pikirannya untuk melahirkan hukum gravitasinya. Jadi, ketika melihat bola yang menggelinding tersebut, saya jadi ingin memikirkan sesuatu juga. ;D

Mengapa bola tersebut berhenti bergelinding bahkan sebelum menyentuh kaki saya? Jika melihat lintasan yang di tempuh bola itu, yang adalah jalanan berbatu dan sedikit berbukit-bukit maka pikiran saya mengarahkan pada pemikiran tentang gesekan antara jalanan dan bola dan mungkin juga ada gesekan bola dengan udara. Gesekan inilah yang akan menurunkan kecepatan bola hingga menjadi nol (bola diam).

Lalu bagaimana jika bola tersebut bergelinding di atas sebuah lintasan yang lurus dan licin yang sangaaaat panjang? Dari berbagai sumber, saya akhirnya tahu bahwa jika kita bisa mengkondisikan sebuah lintasan yang lurus dan licin yang sangat panjang (hanya khayalan liar saya, hehe) maka bola yang menggelinding tersebut tidak akan pernah berhenti. Tentu saja si bola itu tidak tiba-tiba bergelinding (kalo iya, jadi agak horor, hiiii) tentu awalnya adalah ada yang menendangnya (saat ini bola diberikan gaya), gaya yang diberikan menimbulkan percepatan. Gesekan yang di sebut pada paragraf sebelumnya juga merupakan salah satu gaya. Percepatan yang positif membuat kecepatan suatu benda berubah dari nol hingga punya nilai "sekian" m/s (bertambah), sedangkan percepatan yang negatif membuat kecepatan suatu benda berubah dari "sekian" m/s hingga nol (berkurang). Perubahan kecepatan inilah yang membuat bola yang awalnya diam menjadi bergerak atau yang awalnya bergerak menjadi diam.

FYI, pergerakan bola tersebut, saat kecepatannya berubah, jika tidak terjadi perubahan arah maka kita bisa sebut bahwa bola itu bergerak lurus berubah beraturan. Saya tadinya bertanya-tanya kapan kira-kira si bola akhirnya punya kecepatan yang tetap (ketika digelindingkan di lintasan lurus dan licin). Untunglah, Dr. Rusli memberikan pencerahan tentang hal ini.

"Sesuai dengan Hukum II Newton: selama ada gaya total yang tak nol pada benda, benda akan mengalami percepatan, artinya kecepatannya berubah terus. Kalau gayanya dinolkan, percepatan benda pun menuju nol, dan setelah tiada resultan gaya lagi pada benda, kecepatan benda konstan smile emotikon GLB); ini juga sesuai dengan Hukum I Newton." Oleh karena itu, tepat saat kita berhenti memberikan gaya pada suatu benda, saat itulah benda tidak memiliki percepatan, maka bola tersebut akan mulai bergerak lurus beraturan pada saat itu (diingatkan lagi bahwa ini jika lintasannya lurus dan licin).

Lalu bagaimana besar kecepatan bola tersebut saat bergerak lurus berubah beraturan dan bergerak lurus beraturan? Jawabannya: besarnya kecepatan bola saat bergerak lurus beraturan adalah besar kecepatan maksimal yang di "raih"nya saat diberi gaya (bergerak lurus berubah beraturan).