KOMBEL Tahun Ajaran 2023/2024 MODUL PENGAYAAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (IPA) Nama : ........................ Kelas : ........................ Prepared By: SEMESTER 2 dP.S ,siuM ludbA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, sebagai pencipta dan pemelihara alam semesta, karena rahmat dan hidayahnya penulis dapat menyusun Modul Pegayaan IPA berbasis Problem Guided Inkuiry untuk siswa SMP ini. Ilmu pengetahuan alam merupakan cabang ilmu pengetahuan yang berawal dari fenomena alam. IPA berhubungan dengan cara mencari tahu alam secara sistematis, sehingga belajar IPA bukan hanya belajar tentang kumpulan pengetahuan yang berupa fakta-fakta, konsep-konsep, atau prinsip- prinsip saja tetapi juga merupakan suatu proses penemuan. Oleh karena itu, dengan hadirnya modul pembelajaran IPA ini diharapkan dapat membantu siswa dalam melakukan penelitian berdasarkan fenomena yang ada. Modul Pengayaan IPA ini disusun merupakan produk KOMBEL Tenaga Pendidik & Kependidikan SMP Negeri 2 Kemiri yang dipersiapkan Pemerintah dalam rangka membekali guru dengan kompetensi profesional yang berorientasi pada implementasi Kurikulum 2013 maupun Kurikulum Merdeka. Materi ajar ini dirancang untuk memperkuat kompetensi guru dari sisi pengetahuan, keterampilan, dan sikap secara utuh. Materi IPA yang dibahas dalam modul ini adalah “merupakan materi yang ada pada semester duan dan disusun berdasarkan tuntutan Kurikulum 2013 maupun Kurikulum Merdeka dimana peserta didik dilatih untuk belajar menemukan jawaban sendiri atas masalah yang dipertanyakan. Dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak. Penulis mengucapkan terimakasih atas bantuan saran perbaikan yang dapat membantu Menyusun naskah materi ajar ini. Semoga materi ajar ini memenuhi harapan kita semua. Kemiri, Desember 2023 Penulis
73…….………………………...........................................................nagnukgniL hamaR kadiT igolonkeT.8 63…….……………………….............................................................................igrenE tameH ukalirP .7 63…….……………………….......................nagnukgniL gnadiB nagnukgniL hamaR igolonkeT isakilpA .6 53…….……………………….............................irtsudnI gnadiB nagnukgniL hamaR igolonkeT isakilpA .5 43…….……………………….......................isatropsnarT gnadiB nagnukgniL hamaR igolonkeT isakilpA .4 23…….……………………….....................……....igrenE gnadiB nagnukgniL hamaR igolonkeT isakilpA .3 23 ...........................………….…………………..nagnukgniL hamaR igolonkeT pisnirP nad naitregneP .2 13 ...…….……..................................………………………………………rakaB nahaB nad igrenE harajeS .1 13 ……………...........…………………………………………………..………........nagnukgniL hamaR igolonkeT 01 BAB 03..……………………………………………………………………………………. ..................................isaulavE ijU 82…….………………………................…………………………………….......…….hanaT nusuyneP nenopmoK .4 72…….………………………................…………………………………….......……..hanaT nakutnebmeP sesorP .3 62 ....................………….………………………………………….………………………….hanaT emsinagrO nareP .2 62 ...…….……..................................……………………………………………………………….......hanaT nareP .1 62 ………………………………………………………………..………......napudiheK nagnusgnalrebeK nad hanaT 9 BAB 52..……………………………………………………………………………………. ..................................isaulavE ijU 22 .............................………….………………………………………….…...aynnusuyneP lekitraP nad motA .2 12 ...………….……..................................……………pudiH kulhkaM nad itaM adneB malad lukeloM .1 12 ……………………………………………………………..pudiH kulhkaM nad itaM adneB nusuyneP lekitraP .8 BAB 91…..……………………………………………………………………………………. ..................................isaulavE ijU 91 …….…………………………………………………………………………. ...................igolonketoiB irad kapmaD .C 81 ...………….………………………………………….…………………………. .......................naweH igolonketoiB .B 51 ...………….…………………………….………………………………………......................nagnaP igolonketoiB .A 51 …………………………………………………............................................................nagnaP igolonketoiB 7 BAB 31 ………………………………………………………………………………………. ..................................isaulavE ijU 11 .………….……………………………………………………………………..igolonkeT kudorP malad natengameK .6 01 .………….…………………………………………………………………………………. .....kitengamortkelE iskudnI .5 9 .………….…………………………………………………………………………………. ......................ztneroL ayaG .4 8 .………….…………………………………………………………………………………. ......imuB natengameK iroeT .3 6 ..………….…………………………………………………………………………………. .....natengameK rasaD iroeT .2 4 .....……………………………………………………………………naweH isargiM malad tengaM nataafnameP .1 4 ………………………………………………….....igolonkeT kudorP malad aynnataafnameP bad natengameK 6 BAB 3 ..……………………………………………………………………………………………………………………………… ISI RATFAD 2 ..……….…………………………………………………………………………………………………………… RATNAGNEP ATAK 1 ………………………………………………………………………………………………………………………… LUDUJ NAMALAH DAFTAR ISI
Kemagnetaan dan Pemanfaatannya dalam Produk Teknologi Seringkali magnet digunakan dalam benda – benda tak hidup seperti peralatan rumah tangga, industri, kendaraan, dan teknologi lainnya yang digunakan unttuk membantu mempermudah pekerjaan. Namun, tahukah kamu bahwa makhluk hidup khususnya hewan juga memiliki magnet yang dapat membantunya mencari mangsa dan bermigasi. Lalu, bagaimanakah cara kerja magnet pada hewan? Teknologi apa sajakah yang menggunakan magnet? Yuk, simak ringkasan materi berikut. 1. Pemanfaatan Magnet dalam Migrasi Hewan Migrasi burung : beberapa burung seperti elang dan layang – layang bermigrasi tiap musim tertentu, burung menggunakan partikel magnetik yang ada pada tubuhnya untuk menciptakan peta navigasi dengan memanfaatkan medan magnet bumi. Zaman dahulu, pemanfaatan medan magnet bumi digunakan burung merpati untuk mengantarkan surat. Merpati menggunakan medan magnet bumi sebagai petunjuk arah pulang, hal ini pernah dibuktikan oleh Comel (1974) ketika kepala merpati dipasang magnet, merpati tidak mengetahui jalan pulang karena radarnya terhalang magnet dikepalanya. 4
tinggalnya setelah berenang ribuan mil mengarungi lautan. Hasil penelitian salmon melewati Sungai Fraser, Canada dan kembali ke sungai Fraser lagi setelah 2 tahun melewati Samudra Pasifik. Ini karena Sungai fraser memiliki medan magnet yang dapat dideteksi salmon. Berikut contoh migrasi ikan salmon : Migrasi Penyu : penyu memulai dan mengakhiri migrasi di Pantai Timur Florida Amerika Serikat, jalur migrasi sepanjang 12.900 km, waktu migrasi sekitar 5- 10 tahun, penyu bermigrasi secara invidivu. Kenneth Lohhman melakukan penelitian dengan meletakkan penyu ke dalam wadah berisi air yang dikelilingi alat yang menimbulkan medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan disesuaikan dengan medan magnet jalur migrasi penyu yaitu Florida Utara dekat Portugal, hasil pengamatannya penyu mengikuti jalur migrasi yang diberikan. Ketika penyu mendeteksi medan magnet yang mirip medan magnet dekat Portugal, penyu akan berenang menuju selatan (ke arah Portugal). Pergerakan penyu dalam mengikuti jalur medan magnet bertujuan untuk menjaga penyu agar tetap berada di lautan yang hangat dan wilayah yang banyak makanan. Migrasi Lobster Duri : Kenneth Lohmann mengobservasi kemampuan lobster duri untuk mendeteksi medan magnet dengan meletakkannya dalam bak air yang diatur medan magnetnya. Ketika medan magnet diubah, lobster duri menyesuaikan diri untuk tetap bergerak menuju kutub utara. Hasilnya lobster duri mampu merasakan medan magnet bumi untuk memandu migrasi yang dilakukan dari pantai Florida menuju lautan lepas yang lebih hangat dan tenang saat musim gugur. Magnet dalam Bakteri : magnetotactic bacteria (MTB) merupakan kelompok bakteri yang mampu melakukan navigasi dan bermigrasi dengan memanfaatkan medan magnet, dalam tubuhnya terdapat organel magnetosome. Beberapa jenis bakteri ini memiliki flagela yang berfungsi sebagai pendorong. Berikut contoh magnetosome pada bakteri MTB : 5
(Fe3S4) yang memiliki sifat kemagnetan jauh lebih kuat dibandingkan dengan magnet sintetik atau buatan manusia. Magnetosome dan senyawa yang terkandung di dalamnya masih terus diteliti dan diduga memiliki potensi yang besar untuk bidang kesehatan. 2. Teori Dasar Kemagnetan Kata magnet berasal dari bahasa Yunani magnitis lithos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah wilayah di Yunani yang kini bernama Manisa (Turki). Di wilayah tersebut terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman dulu. Magnet terbuat dari logam seperti besi dan baja. Magnet memiliki berbagai bentuk dan dinamakan sesuai bentuknya. Magnet adalah benda yang memiliki kemampuan dapat menarik benda lain. Magnet memiliki 2 kutub yaitu kutub utara dan selatan. Kutub – kutub yang senama bila didekatkan akan tolak menolak, kutub – kutub yang berbeda nama bila didekatkan akan tarik menarik. Gaya magnet berasal dari interaksi kutub – kutub magnet yang timbul akibat gerakan muatan listrik (elektron).Kutub utara dan kutub selatan partikel elementer magnet yang tersebar secara acak tidak memiliki sifat magnet. Pada beberapa jenis logam tertentu, seperti besi dan baja, partikel elementer magnet tersusun teratur sehingga memiliki sifat magnet. Berikut partikel elementer penyusun magnet : (a) : partikel elementer magnet tersusun acak (b) : partikel elementer magnet tersusun teratur Berdasarkan sifat interaksi bahan terhadap magnet, ada 3 jenis benda yaitu feromagnetik, diamagnetik dan paramagnetik. Feromagnetik adalah benda yang dapat ditarik kuat oleh magnet; contohnya besi, baja, kobalt, dan nikel. Paramagnetik adalah benda yang dapat ditarik lemah oleh magnet; contohnya magnesium, molibdenum, dan lithium. Diamagnetik adalah benda yang tidak dapat ditarik oleh magnet; contohnya perak, emas, tembaga, dan bismut. Cara Membuat Magnet : digosok, induksi magnet dan induksi elektromagnet. Besi digosok dengan arah tetap, agar magnet elementer dapat diatur untuk menuju satu arah saja. Ujung kutub utara magnet yang digosokkan dari ujung besi B ke A mengubah besi menjadi magnet dengan kutub utara pada ujung B dan kutub selatan pada ujung A. Jadi, ujung batang besi yang pertama kali digosok akan memiliki kutub yang sama dengan kutub magnet yang menggosoknya. Berikut ilustrasinya : 6
selama beberapa waktu. Ujung besi atau baja yang berdekatan dengan kutub magnet batang akan memiliki kutub yang berlawanan dengan kutub magnet penginduksinya. Magnet dapat dibuat dengan cara meliliti besi atau baja dengan kawat penghantar yang dialiri arus DC, cara ini disebut elektromagnet. Dialiri arus DC karena arus DC dapat menyamakan arah magnet elementer pada besi atau baja. Berikut ilutrasinya : Kutub magnet besi atau baja yang terbentuk tergantung arah lilitan kawat penghantar. Jika arah arus berlawanan dengan arah jarum jam, ujung A besi atau baja akan menjadi kutub utara dan ujung B akan menjadi kutub selatan. Sebaliknya, jika arah arus searah dengan jarum jam, ujung A besi atau baja akan menjadi kutub selatan dan ujung B akan menjadi kutub utara. Penerapan teori elektromagnet dalam kehidupan sehari – hari yaitu bel listrik, saklar dan telepon kabel. Bel listrik : Ketika tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan, mengakibatkan besi di dalamnya menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk memukul bel sehingga berbunyi. Berikut contoh bel listrik : (a) : skema rangkaian bel listrik (b) : bel listrik Saklar : Saklar berfungsi untuk memutuskan dan mengh ubungkan arus listrik pada rangkaian listrik. Namun, untuk bentuk saklar seperti gambar dibawah ini bekerja ketika saklar membentuk rangkaian tertutup. Lilitan kawat berfungsi sebagai elektromagnet yang menarik ujung besi ke bawah. Setelah besi tertarik ke bawah, ujung besi lainnya akan menyimpang ke kanan dan mendorong tangkai ke kiri sehingga tangkai kiri dan kanan saling bersentuhan untuk mengalirkan arus listrik. Ketika arus mengalir, beban (lampu atau alat elektronik lainnya) menyala. Berikut saklarnya : (a) : diagram saklar elektromagnet (b) : saklar elektromagnet 7
sekaligus mengirim pesan (berbicara). Prinsip kerja telepon yaitu mengubah energi listrik menjadi energi bunyi. Ketika ada pembicaraan, energi listrik mengalir pada kabel telepon menimbulkan efek elektromagnet yang kekuatannya berubah – ubah. Sehingga mampu menggetarkan diafragma besi lentur pada speaker telepon. Getaran pada speaker inilah yang menggetarkan udara di sekitarnya dan memberikan efek “dengar” bagi telinga kita. Cara menghilangkan kemagnetan bahan : dapat dihilangkan dengan cara mengacak arah magnet elementer seperti dipukul, dipanaskan dan dililiti magnet dengan arus bolak balik (AC). Medan Magnet : adalah daerah sekitar magnet yang dapat mempengaruhi magnet atau benda lain. Pola yang dibentuk oleh pasir besi merupakan bentuk garis gaya magnet yang digunakan untuk menggambarkan medan magnet. Medan magnet terbesar terletak pada ujung – ujung kutub magnet. Hal ini ditunjukkan dengan banyaknya pasir besi yang ditarik oleh ujung – ujung kutub magnet (garis-garis gaya magnetnya sangat rapat). Berikut ilustrasinya : Percobaan Oersted dilakukan oleh Hans Christian Oersted (1820) menunjukkan bahwa arus listrik dapat menimbulkan medan magnet. Caranya dengan mengamati pergerakan jarum kompas saat diletakkan di dekat kabel yang dialiri arus listrik. Arah medan magnet dan arah arus dapat di tunjukkan dengan menggunakan tangan kanan seperti gambar berikut, ibu jari menunjukkan arus listrik dan jari lainnya menunjukkan medan magnet. Berikut ilustrasinya: 3. Teori Kemagnetan Bumi Bumi adalah magnet raksasa, memiliki kutub utara dan selatan. Kutub utara magnet bumi berada di kutub selatan bumi, dan kutub selatan magnet bumi berada di kutub utara bumi. Ketidaktepatan kutub utara dan selatan magnet bumi disebut deklanasi. Medan magnet bumi juga membentuk sudut dengan horizontal bumi yang disebut sudut inklinasi. Berikut medan magnet bumi : 8
listrik yang dihasilkan oleh matahari atau benda langit lainnya) yang membahayakan kesehatan, dengan adanya medan magnet bumi, partikel listrik tidak dapat masuk ke permukaan bumi, tetapi hanya masuk ke kutub – kutub bumi. Ketika menabrak atmosfer bumi, partikel listrik diionisasi (peristiwa lepasnya elektron dari nukleon) dan membentuk plasma lemah (gas super yang dipanaskan agar elektron terlepas dari nukleon). Tampilan indah cahaya plasma inilah yang disebut aurora. Berikut penampakan Aurora Borealis: 4. Gaya Lorentz Kawat berarus dalam medan magnet akan mengalami Gaya Lorentz. Arus listrik sebanding dengan gaya yang ditimbulkan, demikian juga dengan perubahan medan magnet yang diberikan. Akibat dari arah arus (I) dan arah medan magnet (B) saling tegak lurus, secara matematis Gaya Lorentz dituliskan sebagai berikut : Keterangan : F = gaya lorentz (Newton) B = medan magnet tetap (Tesla) I = kuat arus listrik (Ampere) L = panjang kawat berarus yang masuk medan magnet (meter) Penentuan arah Gaya Lorentz, dapat dilakukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan. seperti gambar berikut : 9
Fleepit Digital © 2021