## Analisis Kualitas Free-Body Diagram, Penguasaan Konsep Siswa, dan Korelasinya Pada Materi Dinamika
Analysis of Students' Free-Body Diagram Quality, Conceptual Understanding, and Their Correlations in Dynamics
Ogi Danika Pranata 1*
1* Tadris Fisika, IAIN Kerinci, Jambi, Indonesia
Email: ogidanika@gmail.com

## ABSTRAK
Tujuan  pembelajaran  fisika  bukanlah  menghapal  atau  mengingat  rumus,  tetapi  meningkatkan  penguasaan  konsep.  Untuk meningkatkan  penguasaan  konsep  gerak,  kemampuan  analisis  gaya  menjadi  kemampuan  yang  paling  mendasar  yang diperlukan oleh siswa. Free-body diagram hadir untuk membantu dalam analisis gaya. Penelitian dilakukan untuk menganalisis dan  mengukur  tingkat  hubungan  antara  kualitas free-body  diagram dan  penguasaan  konsep  dinamika  siswa.  Penelitian dilaksanakan di SMA Negeri 2 Sungai Penuh. Populasinya adalah siswa kelas XI MIA. Semua populasi menjadi sampel, yaitu 50 siswa. Proses pembelajaran dan tes pada materi dinamika diberikan untuk mengumpulkan data mengenai kualitas free-body diagram dan penguasaan konsep. Data keduanya terdistribusi secara normal dan berhubungan secara linear dengan korelasi positif  yang  ditunjukkan  menggunakan scatterplot .  Melalui  uji  korelasi  Pearson  dapat  disimpulkan  hubungan  antara  kedua variabel, yaitu terdapat korelasi yang tinggi dan signifikan antara kualitas free-body diagram dengan pengusaan konsep siswa yang  ditunjukkan  oleh  koefisien  korelasi  Pearson (𝑟(48) = 0.81, 𝜌 = 0.00) .  Korelasi  bernilai  positif  pada  tingkat  yang  tinggi, berarti  siswa  yang  menggambarkan free-body  diagram yang  berkualitas  memiliki  kecenderungan  yang  tinggi  untuk  memiliki penguasaan konsep yang tinggi dan berlaku sebaliknya.
Kata Kunci: Dinamika; Fisika; Free-body diagram; Gaya; Penguasan konsep

## ABSTRACT
The  goal  of learning physics is not merely  to  memorize formulas or equations, but to  enhance conceptual understanding. To improve  conceptual  understanding  of  motion,  the  skill  of  force  analysis  is  fundamental  for  students.  Free-body  diagrams  aid students in analyzing forces. This study aims to analyze and determine the correlation between the quality of free-body diagrams and the concept  understanding of  dynamics.  The  research was conducted at SMAN 2 Sungai Penuh, with a population of XI science students. Using whole population sampling, 50 students participated. The learning process and tests on dynamics were conducted  to  gather  data  about  the  quality  of  free-body  diagrams  and  concept  understanding.  Both  data  sets  were  normally distributed and linearly related, with a positive correlation indicated by a scatterplot. A Pearson correlation test was conducted to  show  the  relationship  between  variables.  There  was  a  high  and  significant  correlation  between  the  quality  of  free-body diagrams  and  conceptual  understanding,  as  indicated  by  the  Pearson  correlation  coefficient (𝑟(48) = 0.81, 𝜌 = 0.00) .  The correlation was  highly  positive,  meaning that students who draw high-quality free-body diagrams tend to  have  a  high level  of conceptual understanding.
Keyword: Conceptual Understanding; Dynamics; Force; Free-body Diagram; Physics

## PENDAHULUAN
Sebagian  besar  siswa  beranggapan  bahwa fisika  itu  sulit  dan  menjadi  habitat  untuk aplikasi persamaan  atau  rumus.  Kondisi  ini  sejalan dengan  temuan  berdasarkan  studi  sebelumnya (Fitriani  et  al.,  2020)  dan  survei  awal  di  SMA Negeri  2  Sungai  Penuh.  Sebagian  besar  siswa
cenderung  menghapal  rumus  untuk  dapat menjawab  soal  fisika.  Studi  sebelumnya  juga mengungkapkan  bahwa  siswa  memandang keberadaan  persamaan  atau  rumus  membuat pelajaran  fisika  menjadi  lebih  sulit  (Winter  & Hardman, 2020) dan membosankan  (D. H. Putri & Pranata, 2023).
Sebenarnya  peran  persamaan  atau  rumus sangat  penting  dalam  fisika,  namun  tujuan pembelajaran  fisika  bukanlah  menghapal  atau mengingat rumus, tetapi meningkatkan penguasaan  konsep (Etkina  &  Planinšič,  2015; Steinberg et al., 2009; Winter & Hardman, 2020). Sejalan dengan studi sebelumnya yang mengungkapkan  bahwa  siswa  yang  mampu menyelesaikan masalah secara matematis belum tentu  dapat  menerapkan  konsep  fisika  dengan benar (Rosengrant et al., 2009). Oleh karena itu fokus  utama  pembelajaran  fisika  sebaiknya bukan  pada  penyelesaian  masalah  secara matematis, melainkan pada pengusaan konsep.
Penguasaan konsep merupakan bagian dari kemampuan kognitif yang menunjukkan
kemampuan  siswa  dalam  menghubungkan bagian-bagian dari suatu konsep untuk memperoleh kesimpulan. Oleh karena itu penting bagi siswa untuk dapat menguasai suatu konsep (Arends,  2012;  Ünsal,  2011),  dimulai  dengan konsep  yang  paling  mendasar  dan  berlanjut secara  sistematis  (Pranata  &  Lorita,  2023). Pengusaan  konsep  akan  berpengaruh  pada persepsi siswa terhadap sains, khususnya fisika (A.  L.  Putri  et  al.,  2024).  Sekarang  penguasaan konsep menjadi prioritas utama dalam penelitian pendidikan (Steinberg et al., 2009). Usaha dalam meningkatkan  penguasaan  konsep  sebaiknya dimulai  dengan  konsep  yang  sederhana  dan mendasar.
Salah  satu  konsep  yang  paling  mendasar dalam fisika adalah konsep gerak. Konsep gerak merupakan  cabang  utama  fisika  yang  dikenal dengan  istilah mekanika .  Mekanika  terbagi menjadi kinematika dan dinamika .  Kinematika membahas  gerak  tanpa  melibatkan  penyebab gerak,  sedangkan  dinamika  membahas  gerak beserta penyebab gerak (gaya). Jadi kemampuan  paling  mendasar  dalam  dinamika yang  mendukung  penguasaan  konsep  adalah kemampuan  menganalisis  gaya-gaya  yang bekerja  pada  suatu  benda  atau  sistem  (Lin  & Singh, 2015; Pranata et al., 2017). Untuk mampu
menganalisis  gaya  perlu  diketahui  karakteristik dari gaya itu sendiri.
Gaya merupakan salah satu besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki nilai dan arah.  Oleh karena itu untuk mendukung kemampuan dalam menganalisis  gaya  diperlukan  pemahaman vektor.  Banyak  cara  merepresentasikan  vektor, seperti menggunakan simbol, angka, dan visual. Salah satu cara yang menarik adalah cara visual menggunakan panah. Heafner menunjukkan cara yang  kreatif  dalam  mengenalkan  vektor,  yaitu menggunakan  bahasa  panah  (Heafner,  2015). Penerapan bahasa panah telah terbukti berkorelasi  positif  dengan  kemampuan  siswa dalam  menganalisis  gaya  yang  ditunjukkan dalam diagram gaya atau sering disebut dengan free-body diagram (Pranata & Lorita, 2023). Free-body diagram merupakan representasi visual  untuk  mengidentifikasi  dan  menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda atau sistem. Free-body diagram menyimpan informasi untuk  mempelajari  konsep gerak  atau  dinamika. Free-body  diagram dapat  menunjukkan  semua gaya  yang  bekerja  dengan  lebih  sederhana dan lengkap.  Selanjutnya  melalui  hukum  kedua Newton, free-body diagram dapat menjadi dasar untuk  deduksi  kondisi  gerak  benda,  apakah benda bergerak dipercepat atau tidak (Rosengrant et al., 2005; Savinainen et al., 2013). Free-body diagram juga dapat membantu dalam memahami  konsep  fisis  (Ayesh  et  al.,  2010; Berge & Weilenmann, 2014).
Jadi fokus utama studi ini adalah menganaisis pengausaan konsep siswa, khususnya  dinamika  dan  kualitas free-body diagram yang dirancang oleh siswa. Selanjutnya diikuti  dengan  penelusuruan  korelasi  atau hubungan  antara  kualitas free-body  diagram yang  dirancang  oleh  siswa  dengan  penguasaan konsep pada materi gerak atau dinamika.

## METODE PENELITIAN
Metode kuantitatif deskriptif dan korelasional  diterapkan  untuk  menganalisis  dan mengukur tingkat hubungan antara kualitas free- body  diagram dan  penguasaan  konsep  siswa pada materi dinamika. Korelasi dapat diinterpretasikan sebagai konsistensi variasi nilai dari  dua  variabel.  Variabel  dalam  penelitian  ini adalah kualitas free-body diagram dan penguasaan  konsep.  Penelitian  dilaksanakan  di SMA  Negeri  2  Sungai  Penuh.  Populasi  dari penelitian ini adalah siswa kelas XI MIA. Populasi dalam penelitian sama dengan jumlah sampelnya, yaitu 50 siswa.
Instrumen tes yang terdiri dari 5 butir  soal disiapkan oleh peneliti untuk mengumpulkan data kualitas free-body  diagram dan  penguasaan konsep siswa.
Siswa diminta
untuk menggambarkan free-body diagram dan menjelaskan  konsep  pada  setiap  butir  soal. Instrumen  tes  telah  melalui  uji  validasi  dari  dua orang  ahli  dan  uji  empiris  yang  dilaksanakan  di sekolah  yang  sama  dengan  subjeknya  adalah siswa kelas XII MIA.
Data  kualitas free-body  diagram dan penguasaan konsep dikumpulkan menggunakan soal  tes.  Penilaian  kualitas free-body  diagram dan  penguasaan  konsep  siswa  menggunakan rubrik  penilaian  seperti  pada  Tabel  1.  Data menggunakan  skala  dari  0-3.  Data  kemudian dikonversikan ke skala 100 sebelum uji korelasi.
Uji  korelasi  yang  diterapkan  adalah  uji Pearson.  Uji  dapat  dilakukan  ketika  data  untuk masing-masing  variabel  terdistribusi  normal  dan hubungan antara dua variabel lienar yang dapat ditunjukkan  menggunakan scatterplot .  Kedua kondisi  tersebut  menjadi  asumsi  dasar  atau persyaratan  untuk  uji  korelasi  Pearson.  Hasil  uji korelasi  ditunjukkan  dengan  nilai  korelasi  yang berada  pada  rentang  nilai  antara  -1.0  (korelasi negatif)  melalui  0.0  (tidak  ada  korelasi)  menuju 1.0 (korelasi positif). Korelasi positif menunjukkan bahwa  nilai  dari  satu  variabel  yang  tinggi berhubungan  dengan  nilai  variabel  lain  yang tinggi. Korelasi bernilai 0 berarti bahwa nilai satu variabel tinggi berhubungan dengan nilai variabel lain yang bervariasi (tinggi, sedang dan rendah). Korelasi  negatif  menunjukkan  nilai  satu  variabel yang  tinggi  berhubungan  dengan  nilai  variabel lain yang rendah.
Tabel 1. Rubrik Penilaian Variabel 0 ( Missing ) 1 ( Inadequate ) 2 ( Need Improvement ) 3 ( Adequate ) Kualitas Free-Body Diagram* Tidak membuat free-body diagram Membuat free-body diagram , namun terdapat kesalahan utama seperti besar vektor, arah vektor, kelebihan vektor, atau ada vektor yang hilang. Membuat free-body diagram , tidak ada kesalahan pada besaran vektor, tetapi tidak disertai label dan tidak digambar dari titik yang sesuai. Free-body diagram yang dibuat sudah tepat dan setiap besaran vektor diberi label, sehingga jelas setiap besaran vektor yang direpresentasikan. Penguasaan Konsep Tidak menjawab soal Terdapat miskonsepsi utama pada jawaban terkait konsep dinamika Tidak ada miskonsepsi fatal pada jawaban, tetapi kurang lengkap secara konseptual Menjawab soal dengan benar dan lengkap sesuai konsep dinamika
*Rubrik kualitas free-body diagram diadopsi dari Etkina, dkk. (Etkina et al., 2006)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  analisis  data  secara  deskriptif  untuk masing-masing  variabel  (kualitas free-body diagram dan penguasaan konsep) akan dibahas sebelum  memaparkan  hubungan  atau  korelasi antara keduanya.

## Kualitas Free-Body diagram
Data kualitas free-body diagram diperoleh dari jawaban siswa ketika menjawab soal dengan menggambarkan free-body  diagram .  Dua  dari lima  butir  soal  meminta  siswa  menggambarkan free-body  diagram pada  dua  kondisi  yang berbeda,  yaitu  kondisi  awal  dan  kondisi  pada suatu waktu setelah bergerak (butir soal nomor 1 dan 4). Sehingga terdapat 2 tambahan free-body diagram yang  dapat  dinilai  dan  menjadi  sumber data  kualitas free-body  digram .  Jadi  terdapat  7 buah free-body  diagram yang  dirancang  oleh setiap  siswa.  Sebaran  data  rata-rata  untuk masing-masing free-body  diagram ditunjukkan oleh  Gambar  1  dengan  sebaran  nilai  untuk masing-masing free-body  diagram sesuai  rubrik Tabel  1  yang  ditunjukkan  oleh  Gambar  2. Kemudian persentase untuk masing-masing nilai ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 1. Data Kualitas Free-Body diagram
Gambar  2.  Sebaran  Data  Kualitas  Masing- Masing Free-Body Diagram
Gambar  3.  Sebaran  Data  Nilai  Kualitas Free- Body Diagram Secara Keseluruhan (Persentase)
Berdasarkan data kualitas  masing-masing free-body diagram seperti yang ditunjukkan pada Gambar  1  dapat  diketahui  bahwa free-body diagram dengan rata-rata nilai paling tinggi (2.1) adalah free-body  diagram yang  dirancang  oleh siswa  pada  soal  nomor  3.  Kondisi  ini  dapat disimpulkan  sebagai free-body  diagram kualitas terbaik  yang  dirancang  oleh  siswa.  Kemudian diikuti oleh free-body diagram untuk soal nomor 1 bagian pertama (1.94), nomor 2 (1.64) dan nomor 5  (1.62).  Keempat free-body  diagram tersebut memiliki  nilai  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  nilai  median  dari  kualitas free-body diagram sesuai  rubrik  penilaian  (>1.5).  Sisanya lebih kecil dari median.
1,94 1,32 1,64 2,1 1,48 1,16 1,62 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Kualitas Free-Body Diagram Kualitas Free-Body Diagram 1a 1b 2 3 4a 4b 5
0 10 20 30 40 1a 1b 2 3 4a 4b 5 Kualitas Free-Body Diagram 0 1 2 3 10 38 33,14 18,86 Data Kualitas Free-Body Diagram (Persentase) 0 1
2 3
Free-body diagram dengan kualitas paling rendah adalah free-body diagram yang dirancang oleh  siswa  untuk  nomor  4  bagian  kedua  (1.16). Data  kualitas free-body  diagram untuk  masing- masing  soal  dapat  ditelusuri  lebih  lanjut  dengan mempelajari  sebaran  nilai  kualitas free-body diagram pada  masing-masing  soal  seperti  yang ditunjukkan oleh Gambar 2.
Selanjutnya
ketika semua nilai dikumpulkan,  maka  dapat  diketahui  nilai  yang paling dominan untuk kualitas free-body diagram seperti  yang  ditunjukkan  oleh  Gambar  3,  yaitu nilai 1 sebesar 38% dari seluruh jawaban siswa. Kontribusi terbesar untuk nilai 1 adalah free-body diagram pada soal nomor 4 bagian kedua, yaitu jawaban 29 siswa (Gambar 2). Selanjutnya diikuti oleh  kualitas free-body  diagram dengan  nilai  2 (34.14%),  nilai  3  (18.86%),  dan  yang  paling rendah adalah dengan nilai 0 (10%).
Free-body diagram yang paling berkualitas ditunjukkan  oleh  nilai  3.  Namun  persentasenya masing  tergolong  rendah.  Kontribusi  terbesar untuk nilai 3 adalah free-body diagram pada soal nomor  3,  yaitu  jawaban  dari  21  orang  siswa. Kemudian  nilai  0  diartikan  sebagai  kondisi dimana  siswa  tidak  merancang free-body diagram . Soal nomor 5 paling banyak dikosongkan oleh siswa, yaitu oleh 9 siswa.
Berdasarkan data jawaban siswa ditemukan  bahwa free-body  diagram yang dirancang  oleh  siswa  masih  terdapat  banyak kesalahan,  baik  kesalahan  utama  (nilai  1,  38% dari jawaban) ataupun kesalahan minim (nilai 2, 34.14% dari jawaban). Secara komulatif terdapat persentase  yang  tinggi  untuk free-body  diagram yang  terdapat  kesalahan,  baik  kesalahan  utama ataupun kesalahan minim, yaitu 72.14%.
Kesalahan ditemukan dominan untuk free- body  diagram  y ang  dirancang  oleh  siswa, khususnya kelengkapan gaya yang digambarkan oleh  siswa  pada free-body  diagram untuk menunjukkan  kondisi  dari  masalah.  Contohnya pada soal nomor 4 seperti yang ditunjukkan pada Gambar  4a  (untuk  nilai  1).  Siswa  tidak
menggambarkan  gaya  normal  pada free-body diagram .  Apa  yang  digambarkan  sebagai  gaya normal  sebenarnya  merupakan  gaya  tekan  dari tangan terhadap buku. Kemudian juga ditemukan masalah  akurasi  gaya  pada free-body  diagram , baik  posisi,  arah,  dan  panjang  panah  untuk merepresentasikan gaya serta simbol untuk gaya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4b (untuk nilai  2).  Temuan  yang  sama  diungkapkan  oleh penelitian  lain,  35.45%  (Pranata  &  Lorita,  2023) dan 54% (Wendel, 2011) free-body diagram yang digambarkan oleh  siswa  tidak  lengkap  sehingga mengarah pada analisis gaya yang tidak tepat.
(a) (b)
Gambar  4.  Contoh Free-Body  diagram yang dirancang oleh siswa (a) Nilai 1 (b) Nilai 2
Gambar  4  mewakili  kasus  buku  yang  ada di atas meja dan ditekan oleh tangan. Gambar 4a menunjukkan free-body  diagram yang  tidak lengkap.  Siswa  tidak  menggambarkan  gaya normal (N). Gaya normal yang ditunjukkan siswa sebenarnya  adalah  gaya  tekan.  Selanjutnya Gambar  4b  menunjukkan  gaya  yang  lengkap, namun posisi atau titik awal gaya normal (N) tidak akurat.  Seharusnya  titik  awal  gaya  N  adalah bidang sentuh buku dan meja. Ukuran gaya yang diwakili  oleh  panjang  panah  juga  tidak  akurat. Seharusnya  panjang  panah  yang mewakili  gaya normal  (N)  sama  dengan  kombinasi  panjang panah gaya tekan (F Tekan ) dan gaya berat (W). Apakah kualitas free-body diagram (terdapat  kesalahan)  seperti  pada  gambar  4 memiliki  hubungan  dengan  penguasaan  konsep dinamika  siswa  yang  rendah?  Secara  umum, apakah  data  nilai  kualitas free-body  diagram memiliki hubungan dengan data nilai penguasaan konsep  siswa?  Pertanyaan  ini  penting  dan
menarik  untuk  ditelusuri  secara  mendalam. Namun  sebelum  menjawab  pertanyaan  tersebut akan  didiskusikan  secara  deskriptif  terlebih dahulu mengenai penguasaan konsep.

## Penguasaan Konsep
Data  penguasaan  konsep  diperoleh  dari jawaban siswa dalam bentuk penjelasan konsep berdasarkan rubrik seperti pada Tabel 1. Sebaran data rata-rata untuk masing-masing soal ditunjukkan oleh Gambar 5 dengan sebaran nilai untuk  masing-masing  soal  ditunjukkan  oleh Gambar 6. Kemudian persentase untuk masing- masing nilai ditunjukkan oleh Gambar 7.
Gambar 5. Data Penguasaan Konsep
Gambar 6. Sebaran Data Penguasaan Konsep Untuk Setiap Soal
Gambar  7.  Sebaran  Data  Penguasaan  Konsep Secara Keseluruhan (Persentase)
Berdasarkan  data  penguasaan  konsep seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  5  dapat diketahui  bahwa  penguasaan  konsep  dengan nilai  rata-rata  paling  tinggi  (1.5)  adalah penguasaan konsep pada soal nomor 5. Nilainya sama dengan nilai median. Jadi dapat disimpulkan  bahwa  penguasaan  konsep  dari nomor  lainnya  lebih  kecil  dibandingkan  dengan median (<1.5). Nilai rata-rata penguasaan konsep paling rendah adalah penguasaan konsep nomor 1  (1.1).  Data  penguasaan  untuk  masing-masing soal  dapat  ditelusuri  lebih  lanjut  dengan mempelajari  sebaran  nilai  penguasaan  konsep pada masing-masing soal seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6. Selanjutnya ketika semua nilai
penguasaan  konsep  dikumpulkan,  maka  dapat diketahui nilai yang paling dominan seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 7. Penguasaan konsep dengan  nilai  1  paling  dominan,  yaitu  sebesar 37.6%  dari  seluruh  jawaban  siswa.  Kemudian diikuti  oleh  penguasaan  konsep  dengan  nilai  2 (27.2%), nilai  0  (23.3%),  dan  nilai  3  yang  paling rendah (12%). Padahal penguasaan yang paling baik  adalah  penguasan  konsep  dengan  nilai  3, namun persentasenya ditemukan paling rendah. Tidak ditemukan nilai 3 yang mendominasi pada soal-soal  penguasaan  konsep.  Bahkan  semua jawaban  siswa  untuk  nomor  1  tidak  ada  yang bernilai  3.  Soal  nomor  Penguasaan  konsep
1,1 1,44 1,22 1,14 1,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Penguasaan Konsep Penguasaan Konsep 1 2 3 4 5 0 10 20 30 40 1 2 3 4 5
Sebaran Data Penguasaan Konsep
0 1 2 3
23,2 37,6 27,2 12 Sebaran Data Nilai Penguasaan Konsep (Persentase) 0 1
2 3
dengan  nilai  2  dominan  pada  soal  nomor  1 dan nomor  5.  Penguasaan  konsep  dengan  nilai  1 dominan  pada  soal  nomor  2  dan  3.  Sedangkan penguasaan konsep dengan nilai 0 atau tidak ada dijawab oleh siswa dominan pada nomor 4.
Berdasarkan  jawaban  siswa  ditemukan bahwa  penguasaan  konsep  secara  keseluruhan masih tergolong rendah, bahkan kecenderungan siswa  untuk  tidak  menjawab  hampir  mendekati satu  dari  empat  bagian  dari  semua  jawaban. Penguasaan konsep yang rendah juga ditunjukkan oleh masih banyak terdapat miskonsepsi  fatal  (nilai  1,  37.6%  dari  jawaban) dan ketidaklengkapan penjelasan secara konseptual  (nilai  2,  27.2%  dari  jawaban). Miskonsepsi  yang  paling  umum  ditemukan berhubungan  dengan  konsep  gerak  dan  gaya dalam dinamika adalah pengaruh gaya terhadap percepatan. Siswa beranggapan bahwa percepatan  benda  dipengaruhi  oleh  besarnya gaya,  bukan  resultan  gaya.  Miskonsepsi  ini terungkap dari soal penguasaan konsep nomor 2. Soal  ini  meminta  siswa  untuk  menggambarkan dan  mengurutkan free-body  diagram yang  akan menghasilkan percepatan paling tinggi ke paling rendah.  12  dari  50  orang  siswa  (24%) mengurutkannya  berdasarkan  ukuran  besarnya gaya,  bukan  resultan  gaya  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 8 berikut.
Gambar 8. Contoh Miskonsepsi
Kondisi  b  dianggap  akan  menghasilkan percepatan paling besar karena  memiliki kombinasi  angka (nilai)  gaya  yang  paling  besar,
yaitu  dengan  total 58 N .  Kemudian  diikuti  oleh kondisi d dengan total 38 N dan dengan kondisi c dengan  total 28 N .  Kondisi  a  memiliki  total  gaya paling  kecil,  yaitu 7 N .  Jadi  urutan  percepatan terbesar  ke  terkecil  yang  paling  dominan  pada jawaban  siswa  mulai  dari  benda  pada  kondisi b, d, c, a .  Penjelasan  seperti  ini  jelas  merupakan miskonsepsi  terkait  pengaruh  gaya  dan  resultan gaya.  Seharusnya  percepatan  benda  paling besar  ditunjukkan  oleh  kondisi  a  dengan  nilai resultan gaya sebesar 5N − 2N = 3N . Kemudian diikuti oleh kondisi b, d, dan c (sama besar) tetapi dengan arah resultan gaya yang berbeda (b dan d ke kanan sedangkan c ke kiri).
Kemudian ketidaklengkapan secara konseptual biasanya dalam bentuk jawaban yang hampir  benar  (nilai  2).  Kondisi  ini  dapat dicontohkan  dengan  jawaban  siswa  pada  soal nomor 5 mengenai gaya-gaya yang bekerja pada buku  di  atas  meja  seperti  yang  ditunjukkan  oleh Gambar 9.
Gambar 9. Contoh Ketidaklengkapan Konsep
Siswa  menjawab  bahwa  pada  awalnya buku  tetap  diam  karena  gaya  berat  dalam keadaan  seimbang  dengan  gaya  normal.  Ketika ditekan  (diberikan  gaya  tambahan),  maka  gaya normal menjadi lebih besar dibandingkan dengan berat buku. Jawaban tersebut benar, namun tidak lengkap.  Kekurangannya  adalah  kesimpulan ketika buku diberikan tekanan. Gaya nomal lebih besar  dibandingkan  dengan  berat  buku,  namun masih seimbang. Gaya normal seimbang dengan
dua gaya lainnya, yaitu gaya berat buku dan gaya tekan  buku  sehingga  buku  akan  tetap  diam. Penyebab  dari  masalah  konseptual  ini  akan dibahas lebih lanjut pada bagian korelasi antara free-body diagram dan penguasaan konsep.
Sejauh  ini  data  dan  analisisnya  secara deskriptif ditunjukkan dan diinterpretasikan secara  terpisah  untuk  masing-masing  variabel. Data terpisah seperti ini tidak dapat mengungkapkan  bagaimana  tingkat  hubungan antar  variabel.  Untuk  itu  selanjutnya  akan ditentukan dan dianalisis hubungan atau korelasi antar  variabel  berdasarkan  data  yang  telah
dikumpulkan.  Analisis  korelasi  menggunakan  uji korelasi Pearson.

## Korelasi Kualitas Free-Body diagram dan Penguasaan Konsep
Uji korelasi Pearson dapat dilakukan ketika data  terdistribusi  secara  normal  dan  variabel memiliki  hubungan  yang  linear.  Distribusi  data masing-masing variabel dapat diketahui berdasarkan  hasil  statistik  deskriptif  yang  lebih lengkap seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Statistik Deskriptif
N Rentang Min Maks Mean Std. Deviasi Variansi Skewness Statistik  Std. Error Free-body diagram 50 85.72 4.76 90.48  52.76 21.10 445.03 -0.32 0.34 Penguasaan Konsep  50 80.00 6.67 86.67  42.67 23.48 551.49 0.14 0.34 Gambar 10. Scatterplot Nilai Kualiatas Free- Body diagram (FBD) dan Penguasaan Konsep
Berdasarkan  data  dapat  disimpulkan bahwa nilai statistik skewness untuk data kualitas free-body  diagram dan  penguasaan  konsep
berada  antara -1  sampai dengan  +1 (Morgan  et al.,  2004).  Artinya  data  untuk  kedua  variabel terdistribusi secara normal. Selanjutnya hubungan antar variabel dapat diketahui menggunakan scatterplot (Gambar  10).  Jadi dapat disimpulkan bahwa kedua variabel memiliki korelasi yang linear dan positif.
Dengan  demikian  uji  korelasi  Pearson dapat  dilakukan  karena  asumsi  uji  telah terpenuhi.  Uji  korelasi  Pearson  bertujuan  untuk menyelidiki  apakah  terdapat  hubungan  atau korelasi yang signifikan antara kualitas free-body diagram dengan penguasaan konsep siswa pada materi  dinamika.  Hasil  uji  Pearson  ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Uji Korelasi Pearson Penguasaan Konsep Free-Body diagram Pearson Correlation 0.81 ** Sig. (2-tailed) 0.00 **Korelasi signifikan
Berdasarkan  hasil  uji  Pearson  diketahui koefisien  korelasi  bernilai  positif  0.81  dengan signifikansi  0.00  ( 𝜌 < 0.01 ).  Jumlah  partisipan untuk  masing-masing  variabel  adalah  50  siswa maka  hasil  korelasi  Pearson  dapat  disimpulkan menjadi 𝑟(48) = 0.81, 𝜌 = 0.00 .  Korelasi  bernilai positif pada tingkat yang tinggi, berarti siswa yang menggambarkan free-body diagram yang berkualitas  memiliki  kecenderungan  yang  tinggi untuk  memiliki  penguasaan  konsep  yang  benar dan lengkap.
Kecenderungan  yang  sama  juga  telah ditunjukkan  dalam  penelitian  lain  (Ayesh  et  al., 2010; Davis & Lorimer, 2018; Rosengrant et al., 2005,  2009).  Siswa  yang  menggambarkan free- body  diagram dengan  benar  biasanya  dapat menyelesaikan soal dengan benar.
Aktivitas menggambar tampak tidak berhubungan  dengan  ilmu  sains,  khususnya fisika.  Namun  hasil  penelitian  ini  dan  studi sebelumnya  justru  mengungkapkan  bahwa kegiatan menggambar dapat memberikan banyak  manfaat  dalam  pembelajaran  sains, termasuk fisika (Ainsworth et al., 2011). Kegiatan menggambar  dapat  meningkatkan  keterlibatan siswa dalam belajar, merepresentasikan  sebuah konsep,  sebagai  dasar  untuk  berpikir,  strategi pembelajaran,  dan  dasar  untuk  berkomunikasi dalam belajar (Ainsworth et al., 2011; Cahyani & Pranata,  2023).  Dalam  salah  satu  materi  fisika, khususnya  gerak,  menggambarkan free-body diagram menjadi  salah  satu  rekomendasi  untuk diterapkan sebagai aktivitas belajar.
Siswa
juga menyadari pentingnya
menggambarkan free-body diagram untuk membantu dalam memahami dan menyelesaikan masalah  gerak.  Kondisi  ini  dapat  digambarkan melalui  contoh  yang  telah  dipaparkan  pada masing-masing  bagian free-body  diagram dan penguasaan konsep sebelumnya.
Soal nomor 3 akan dibahas untuk menggambarkan kasus yang mendukung korelasi  positif  antara free-body  diagram dan penguasaan konsep dinamika siswa. Soal nomor
3  meminta  siswa  untuk  menggambarkan free- body  diagram untuk  kasus  ketika  terdapat  buku fisika  di  atas  meja  yang  ditekan  seperti  pada Gambar 11. Kemudian siswa juga diminta untuk memberikan penjelasan mengenai kondisi tersebut  secara  konseptual.  Masalah  ini  disadur dari  salah  satu  masalah  dalam  artikel  yang membahas free-body  diagram dan  penguasaan konsep  ketika  terdapat  terdapat  tambahan  gaya pada sistem (Wendel, 2011).
Gambar 11. Soal Nomor 3: Buku Fisika di atas Meja yang Ditekan
Berdasarkan  analisis  jawaban  siswa  pada soal  tersebut  ditemukan  masalah  konseptual yang  terjadi  karena free-body  diagram yang digambarkan tidak lengkap seperti yang ditunjukkan  pada  Gambar  4a.  Siswa  tidak menggambarkan  gaya  normal  yang  seharusnya dilibatkan  dalam free-body  diagram .  Apa  yang digambarkan  oleh  siswa  sebagai  gaya  normal merupakan  gaya  tekan  oleh  tangan  terhadap buku  yang  ada  di  atas  meja.  Ketidaklengkapan gaya  normal  pada free-body  diagram membuat siswa  keliru  dalam  menjelaskan  konsep  atau terdapat  miskonsepsi  seperti  yang  ditunjukkan pada  Gambar  9.  Jawaban  siswa  tersebut dipelajari  lebih  lanjut  dengan  wawancara bersama siswa. Ketika gaya normal digambarkan dengan  benar  dan  adanya  gaya  tekan,  maka siswa  dapat  memberikan  penjelasan  secara konseptual  dengan  lebih  baik  dan  lengkap. Temuan ini menjadi bukti empiris tambahan untuk korelasi positif antara kualitas free-body diagram dan  penguasaan  konsep  siswa  pada  materi dinamika.
Jadi  disimpulkan  bahwa free-body  diagram dapat  menjadi  dasar  untuk  penguasaan  konsep siswa. Namun ditemukan beberapa kesulitan dan miskonsepsi  terkait free-body  diagram dan hubungannya  dengan  penguasaan  konsep. Sebagian siswa beranggapan bahwa gaya yang bekerja  dan  gaya  yang  telah  diproyeksikan  ke sumbu-x dan sumbu-y sama-sama bekerja pada benda  pada  waktu  yang  sama.  Jadi  sebaiknya gaya  tidak  diproyeksikan  ke  sumbu-sumbu koordinat  atau  tidak  didekomposisikan  untuk menghindari miskonsepsi (Aviani et al., 2015).
Sebagai  pertimbangan  tambahan,  untuk memastikan  informasi  mengenai  pemahaman siswa,  pengajar  dapat  menerapkan certainty  of response  index (CRI)  ketika  memberikan  tes. Penerapan CRI terbukti berhasil dalam mengumpulkan informasi mengenai miskonsepsi yang  dihadapi  oleh  siswa  (Pranata  &  Marshal, 2023; Sari et al., 2022).
Kemudian  untuk  mendukung  pemahaman mengenai gaya dan free-body diagram , pengajar juga sebaiknya mempertimbangkan pemahaman konsep vektor. Karena konsep vektor merupakan konsep  yang  diperlukan  dan  mendukung pemahaman konsep gaya. Salah satu pendekatan  yang  telah  terbukti  berhasil  adalah penggunaan simulasi Physics Education Technology (PhET), baik dalam proses pembelajaran  (Pranata,  2024),  maupun  sebagai alat  untuk  tes  konsep  (Pranata,  2023b). Selanjutnya  pembelajaran  juga  dapat  diarahkan melalui  pembelajaran  aktif  dengan  berbagai variasi (Cahyani & Pranata, 2023) seperti inquiry- based  learning (Pranata,  2023a), project-based learning (Pranata  et  al.,  2023), index  card  math (Seprianto, 2019).

## KESIMPULAN
Kualitas free-body  diagram memiliki korelasi yang tinggi dengan penguasaan konsep siswa pada materi dinamika. Artinya siswa yang
mampu  merancang free-body  diagram yang berkualitas  cenderung  memiliki  penguasaan konsep  dinamika  yang  baik  dan  berlaku sebaliknya.  Hubungan  atau  korelasi  yang ditemukan  dalam  penelitian  ini  dapat  dijadikan dasar  untuk  studi  lebih  lanjut  berhubungan dengan  eksistensi free-body  diagram dalam pembelajaran  fisika  pada  konten  atau  materi fisika lainnya seperti usaha, momentum, dinamika rotasi, gaya elektrostatis, gaya magnetik, optik, dan sebagainya. Temuan ini juga dapat  dijadikan  dasar  untuk  eksplorasi  variabel lain yang berhubungan dengan kualitas free-body diagram atau  penguasaan  konsep  seperti kemampuan numerik, visual, berpikir, pemecahan  masalah,  komunikasi,  konstruksi argumen  berdasarkan free-body  diagram ,  dan sebagainya.
Selain itu penulis juga menyadari keterbatasan dari penelitian yang telah dilaksanakan.  Pertama,  materi  fisika  yang dilibatkan  dalam  penelitian  terbatas  pada dinamika  atau  konsep  gerak.  Penelitian  identik tentu dapat dilakukan untuk materi fisika lainnya yang  berhubungan.  Kedua,  subjek  atau  sampel dalam  penelitian  hanya  melibatkan  50  siswa kelas  XI  MIA.  Hasil  yang  lebih  terpercaya  dapat ditelusuri  dengan  sampel  yang  lebih  banyak. Kondisi ini juga layak untuk ditelusuri lebih lanjut. Ketiga,  Penelitian  ini  hanya  melibatkan  dua variabel  dan  analisis  korelasi  antara  keduanya. Selanjutnya  dapat  dilibatkan  lebih  banyak variabel  dan  analisis  yang  lebih  kompleks sehingga  dapat  memberikan  gambaran  yang lebih  komprehensif  mengenai  kualitas free-body diagram , penguasaan konsep, dan keterampilan lain yang terkait.

## DAFTAR PUSTAKA
Ainsworth,  S.,  Prain,  V.,  &  Tytler,  R.  (2011).
Drawing  to  learn  in  science. Science ,
333 (6046), 1096 –1097. https://doi.org/10.1126/science.1204153
https://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/index
Arends, R. I. (2012). Learning to Teach (9th ed.). McGraw-Hill.
Aviani, I., Erceg, N., & Mešić, V. (2015). Drawing and using free body diagrams: Why it may be better not to decompose forces. Physical Review Special Topics - Physics Education Research , 11 (2), 1 –14.
https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.11. 020137
Ayesh, A., Qamhieh, N., Tit, N., & Abdelfattah, F.
(2010). The effect of student use of the free- body  diagram  representation  on  their performance. Educational Research , 1 (10),
505 –511. http://repository.ksu.edu.sa/jspui/handle/12
3456789/14478
Berge,  M.,  &  Weilenmann,  A.  (2014).  Learning about friction: group dynamics in engineering  students’  work  with  free  body diagrams. European Journal of Engineering Education , 39 (6), 601 –616. https://doi.org/10.1080/03043797.2014.895 708
Cahyani,  V.  D.,  &  Pranata,  O.  D.  (2023).  Studi
Aktivitas Belajar Sains Siswa di SMA Negeri 7  Kerinci. Lensa  (Lentera  Sains):  Jurnal Pendidikan IPA , 13 (2), 137 –148. https://doi.org/10.24929/lensa.v13i2.317
Davis,  J.  A.,  &  Lorimer,  S.  (2018).  Student performance on drawing free body diagrams and  the  effect  on  problem  solving. ASEE Annual Conference and Exposition, Conference Proceedings , 2018 - June . https://doi.org/10.18260/1-2--31013
Etkina,  E.,  &  Planinšič,  G.  (2015).  Defining  and Developing  “  Critical  Thinking  ”  Through Devising and Testing Multiple Explanations of  the  Same  Phenomenon. The  Phy , 53 (October),
432 –437. https://doi.org/10.1119/1.4931014
Etkina, E., Van Heuvelen, A., White-Brahmia, S., Brookes,  D.  T.,  Gentile,  M.,  Murthy,  S., Rosengrant,  D.,  &  Warren,  A.  (2006). Scientific  abilities  and  their  assessment. Physical  Review  Special  Topics  -  Physics
Education Research , 2 (2), 1 –15. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.2.0 20103
Fitriani,  R.  S.,  Puspitasari,  T.  O.,  &  Melisa,  D.
(2020).  Deskripsi  Sikap  Siswa  Dalam Kesenangan Belajar Fisika dan Ketertarikan Memeperbanyak  Waktu  Belajar  Fisika  di SMAN  Batanghari. Jurnal  Ilmu  Fisika  Dan
Pembelajarannya (JIFP) , 4 (1), 1 –5. https://doi.org/10.19109/jifp.v4i1.4868
Heafner,  J. (2015).  The  language  of  the  arrows.
The  Physics  Teacher , 53 (7),  445 –446. https://doi.org/10.1119/1.4931020
Lin, S. Y., & Singh, C. (2015). Effect of scaffolding on  helping  introductory  physics  students solve quantitative problems involving strong alternative  conceptions. Physical  Review Special
Topics - Physics Education Research , 11 (2), 1 –19.
https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.11. 020105
Morgan, G. A., Leech, N. L., Gloeckner, G. W., & Barret, K. C. (2004). SPSS for Introductory Statistics. Use and Interpretation . Lawrence Erlbaum Associates, Inc. All.
Pranata,  O.  D.  (2023a).  Enhancing  Conceptual Understanding  and  Concept  Acquisition  of Gravitational Force  through  Guided  Inquiry Utilizing  PhET  Simulation. Saintek:  Jurnal Sains  Dan  Teknologi , 15 (1),  44 –52. https://doi.org/10.31958/js.v15i1.9191
Pranata,  O.  D.  (2023b).  Physics  Education Technology  (PhET)  as  Confirmatory  Tools in  Learning  Physics. Jurnal  Riset  Fisika
Edukasi Dan Sains , 10 (1), 29 –35.
https://doi.org/10.22202/jrfes.2023.v10i1.68 15
Pranata, O. D. (2024). Students ’ understanding of  vector  operations :  With  and  without physics  education  technology  simulation. Journal  of  Mathematics  and  Science
Teacher , 4 (3), 1 –8.
https://doi.org/https://doi.org/10.29333/mat hsciteacher/14633
Pranata,  O.  D.,  &  Lorita,  E.  (2023).  Analisis Korelasi  Kemampuan  Berbahasa  Panah Dengan Kualitas Free-Body Diagram Siswa Pada  Materi  Dinamika. Jurnal  Pendidikan Fisika Dan Sains , 6 (1), 22 –31.
https://doi.org/https://doi.org/10.52188/jpfs. v6i1.394
Pranata,  O.  D.,  &  Marshal,  N.  (2023).  Utilizing standardized test and certainty of response index  (CRI):  science  olympiad  preparation cases. Thabiea : Journal of Natural Science
Teaching Vol. , 6 (2), 197 –212. https://doi.org/http://dx.doi.org/10.21043/th abiea.v6i2
Pranata,  O.  D.,  Sundari,  P.  D.,  &  Sulaiman,  D.
(2023).  Exploring  Project- Based  Learning : Physics  E-Posters  in  Pre-  Service  Science Education. KONSTAN  (Jurnal  Fisika  Dan
Pendidikan Fisika) , 8 (2), 116 –124. https://doi.org/https://doi.org/10.20414/kons tan.v8i02.387
Pranata,  O.  D.,  Yuliati,  L.,  &  Wartono.  (2017).
Concept Acquisition of Rotational Dynamics by  Interactive  Demonstration  and  Free- Body  Diagram. Journal  of  Education  and Learning  (EduLearn) , 11 (3),  291 –298. https://doi.org/10.11591/edulearn.v11i3.641 0
Putri, A. L., Pranata, O. D., & Sastria, E. (2024). Students  Perception  of  Science  and Technology in Science Learning: A Gender Comparative  Study. Jurnal  Pijar  Mipa ,
19 (1),
44 –50. https://doi.org/10.29303/jpm.v19i1.6153
Putri, D. H., & Pranata, O. D. (2023). Eksplorasi Kejenuhan  Siswa  dalam  Pembelajaran Sains  Setelah  Pandemi. Jurnal  Inovasi Pendidikan  Sains  (JIPS) , 4 (2),  62 –70. https://doi.org/https://doi.org/10.37729/jips. v4i2.3367
Rosengrant,  D.,  Van  Heuvelen,  A.,  &  Etkina,  E. (2005).  Free-body  diagrams:  Necessary  or sufficient? AIP  Conference  Proceedings , 790 ,
177 –180. https://doi.org/10.1063/1.2084730
Rosengrant,  D.,  Van  Heuvelen,  A.,  &  Etkina,  E.
(2009).  Do  students  use  and  understand free-body  diagrams? Physical  Review Special Topics - Physics Education Research , 5 (1), 1 –13. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.5.0 10108
Sari,  R.  F.,  Syuhendri,  S.,  &  Marlina,  L.  (2022).
Analisis Miskonsepsi Pada Materi Suhu dan Kalor  Menggunakan  Metode  CRI  Analysis of misconceptions on temperature and heat materials using the CRI method. Jurnal Ilmu Fisika  Dan  Pembelajarannya , 6 (2),  42 –48. http://jurnal.radenfatah.ac.id/index.php/jifp/
Savinainen,  A.,  Mäkynen,  A.,  Nieminen,  P.,  &
Viiri,  J.  (2013).  Does  using  a  visual- representation tool foster students’ ability to identify  forces  and  construct  free-body diagrams? Physical Review Special Topics -  Physics  Education  Research , 9 (1),  1 –11. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.9.0 10104
Seprianto,  S.  (2019).  Pengaruh  Penggunaan Metode  Index  Card  Match  Terhadap  Hasil Belajar Fisika Siswa di Sekolah Menengah
Pertama. Jurnal Ilmu Fisika Dan Pembelajarannya  (JIFP) , 3 (1),  11 –17. https://doi.org/10.19109/jifp.v3i1.3221
Steinberg,  R.  N.,  Cormier,  S.,  &  Fernandez,  A. (2009).  Probing  student  understanding  of scientific  thinking  in  the  context  of introductory  astrophysics. Physical  Review Special Topics - Physics Education Research , 5 (2), 1 –10.
https://doi.org/10.1103/PhysRevSTPER.5.0 20104
Ünsal, Y. (2011). A simple piece of apparatus to aid  the  understanding  of  the  relationship between angular velocity and linear velocity. Physics Education , 46 (3), 265 –269.
https://doi.org/10.1088/0031-9120/46/3/002
Wendel,  P.  (2011).  Adding  Value  to  Force Diagrams:  Representing  Relative  Force Magnitudes. The  Physics  Teacher , 49 (5), 308 –311. https://doi.org/10.1119/1.3578430
Winter,  J.  de,  &  Hardman,  M.  (2020).  Teaching Secondary  Physics.  In  J.  de  Winter  &  M. Hardman  (Eds.), Teaching  Secondary Science (3rd ed.). https://books.google.com.my/books?id=ZS oryQEACAAJ