Modul Ajar Matematika Kelas 11 SMA: Lingkaran dan Garis Singgung (Bab 2)

Pembelajaran sudut pusat dan sudut keliling lingkaran, panjang busur, luas juring dan tembereng, segiempat tali busur, garis singgung persekutuan dalam dan luar dua lingkaran, serta penerapannya pada transmisi rantai roda.

Capaian dan tujuan pembelajaran

  • Peserta didik mampu menerapkan teorema sudut pusat dan sudut keliling untuk menyelesaikan masalah geometri.
  • Peserta didik mampu menghitung panjang busur, luas juring, dan luas tembereng lingkaran.
  • Peserta didik mampu menentukan panjang garis singgung persekutuan luar dan dalam dua lingkaran.

Materi pokok & uraian konsep pembelajaran

Lingkaran merupakan tempat kedudukan titik-titik pada bidang datar yang berjarak sama terhadap titik pusat tertentu. Hubungan geometri sudut pada lingkaran menyatakan bahwa besar sudut pusat adalah dua kali besar sudut keliling yang menghadap busur yang sama.

Segiempat tali busur memiliki sifat khas di mana jumlah sudut-sudut yang saling berhadapan selalu bernilai $180^\circ$. Perhitungan panjang busur $s = \frac{\alpha}{360^\circ} \times 2\pi r$ dan luas juring $L = \frac{\alpha}{360^\circ} \times \pi r^2$ memodelkan sektor putaran mekanis.

Garis singgung lingkaran selalu tegak lurus terhadap jari-jari yang melalui titik singgung. Panjang garis singgung persekutuan luar ($d = \sqrt{p^2 - (R - r)^2}$) dan persekutuan dalam ($d = \sqrt{p^2 - (R + r)^2}$) diaplikasikan dalam mekanika perancangan sabuk puli dan gir sepeda.

Peta subtopik bahasan

  • Sudut Pusat, Sudut Keliling, dan Sifat Segiempat Tali Busur

    Membuktikan hubungan $\angle\text{pusat} = 2 \times \angle\text{keliling}$ dan jumlah sudut berhadapan $180^\circ$.

  • Panjang Busur, Luas Juring, dan Luas Tembereng Lingkaran

    Menghitung luas daerah tembereng dengan mengurangkan luas juring terhadap luas segitiga penopang.

  • Garis Singgung Lingkaran dari Titik di Luar Lingkaran

    Mengkonstruksi garis singgung dan menghitung panjang segmen garis singgung menggunakan teorema Pythagoras.

  • Garis Singgung Persekutuan Luar dan Persekutuan Dalam Dua Lingkaran

    Menghitung panjang sabuk transmisi rantai roda dan jarak pusat antardua poros silinder.

Istilah kunci dan glosarium

Sudut Keliling
Sudut yang titik sudutnya terletak pada keliling lingkaran dan kaki sudutnya merupakan dua tali busur lingkaran.
Tembereng
Daerah di dalam lingkaran yang dibatasi oleh sebuah busur lingkaran dan tali busur yang menghubungkan kedua ujung busur tersebut.
Segiempat Tali Busur
Segiempat yang keempat titik sudutnya terletak tepat pada keliling lingkaran.
Garis Singgung
Garis lurus yang memotong lingkaran tepat pada satu titik dan tegak lurus dengan jari-jari lingkaran pada titik tersebut.
GSPL
Garis Singgung Persekutuan Luar dua lingkaran yang dirumuskan $d = \sqrt{p^2 - (R - r)^2}$ di mana $p$ adalah jarak pusat antarlingsaran.

Instrumen asesmen formatif & contoh soal pembelajaran

5 butir instrumen soal pilihan ganda berbasis HOTS untuk mengukur pemahaman konsep pada bab ini. Dilengkapi kunci jawaban dan uraian pembahasan analitis.

Soal 1

Diketahui $\angle AOB$ adalah sudut pusat lingkaran yang menghadap busur $AB$. Jika $\angle ACB$ adalah sudut keliling yang juga menghadap busur $AB$ dan besar $\angle ACB = 38^\circ$, maka besar $\angle AOB$ adalah...

  • A. $19^\circ$
  • B. $38^\circ$
  • C. $76^\circ$
  • D. $152^\circ$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan C

Pembahasan: Besar sudut pusat adalah dua kali besar sudut keliling yang menghadap busur yang sama: $\angle AOB = 2 \times 38^\circ = 76^\circ$.

Soal 2

Pada lingkaran berjari-jari $14$ cm, besar sudut pusat sebuah juring adalah $90^\circ$. Luas juring tersebut adalah... ($\pi = \frac{22}{7}$)

  • A. $77\text{ cm}^2$
  • B. $154\text{ cm}^2$
  • C. $308\text{ cm}^2$
  • D. $616\text{ cm}^2$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: Luas Juring $= \frac{90^\circ}{360^\circ} \times \pi r^2 = \frac{1}{4} \times \frac{22}{7} \times 14 \times 14 = \frac{1}{4} \times 616 = 154\text{ cm}^2$.

Soal 3

Pada sebuah segiempat tali busur $ABCD$, besar $\angle A = 85^\circ$. Besar sudut $\angle C$ yang berhadapan langsung dengan $\angle A$ adalah...

  • A. $85^\circ$
  • B. $95^\circ$
  • C. $105^\circ$
  • D. $180^\circ$
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: Jumlah sudut yang saling berhadapan pada segiempat tali busur adalah $180^\circ$: $\angle C = 180^\circ - 85^\circ = 95^\circ$.

Soal 4

Dua lingkaran masing-masing memiliki jari-jari $R = 8$ cm dan $r = 3$ cm. Jika jarak antarpusat kedua lingkaran $p = 13$ cm, panjang garis singgung persekutuan luar ($GSPL$) kedua lingkaran adalah...

  • A. 10 cm
  • B. 12 cm
  • C. 14 cm
  • D. 15 cm
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: $GSPL = \sqrt{p^2 - (R - r)^2} = \sqrt{13^2 - (8 - 3)^2} = \sqrt{169 - 25} = \sqrt{144} = 12$ cm.

Soal 5

Panjang garis singgung persekutuan dalam ($GSPD$) dua lingkaran adalah 16 cm. Jika jari-jari lingkaran $R = 7$ cm dan $r = 5$ cm, jarak antara kedua titik pusat lingkaran adalah...

  • A. 18 cm
  • B. 20 cm
  • C. 24 cm
  • D. 25 cm
Lihat Kunci Jawaban & Pembahasan
Kunci Jawaban: Pilihan B

Pembahasan: $p = \sqrt{d^2 + (R + r)^2} = \sqrt{16^2 + (7 + 5)^2} = \sqrt{256 + 144} = \sqrt{400} = 20$ cm.

Petunjuk penggunaan berkas

Setelah mengunduh berkas perangkat ajar, ikuti langkah berikut untuk menggunakannya secara optimal:

  1. Buka dokumen menggunakan Microsoft Word, Google Docs, atau LibreOffice.
  2. Sesuaikan identitas satuan pendidikan, nama guru pengampu, NIP, serta alokasi waktu kelas.
  3. Cetak instrumen asesmen atau bagikan lembar kerja (LKPD) kepada peserta didik.

Bahan ajar Matematika lainnya

  • Ayo Membilang sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1

  • Penjumlahan sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1

  • Pengurangan sampai dengan 10

    Matematika SD Kelas 1 · Semester 1