CONTOH SOAL INTEGRASI IMTAQ UNTUK GERAK MELINGKAR BERATURAN

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     CONTOH SOAL INTEGRASI IMTAQ UNTUK GERAK MELINGKAR BERATURAN
Oleh: Suyuti, S.Pd., M.Si. (SMAN 1 Marioriwawo Soppeng Sul-Sel)

Allah SWT menciptakan Percepatan sentripetal; merupakan komponen percepatan yang tegak lurus dengan arah vektor kecepatan v menuju pusat lingkaran,

Benda yang bergerak melingkar beraturan dengan kecepatan linier v dan kecepatan sudut tetap  w  membentuk lintasan dengan jari-jari r , Percepatan  sentripetalnya dapat dihitung dengan rumus :

                        a_s =  v²/r = w²r = 4p²r/T² =  4p²f²r                                                                    

Percepatan total pada gerak rotasi :  a_total  =  a_s + a_t  dengan besar   a = Ö (a_s² + a_t² )

                                                   a_t  =  a r  ( arahnya tegak lurus dengan a_s)   

Gaya  sentripetal (F_s) yang diciptakan Allah SWT;  merupakan gaya yang menyebabkan  benda bergerak  melingkar dengan percepatan sentripetal  a_s yang arahnya selalu menuju ke pusat lingkaran, seperti gerak para planet da anggota tatasurya lainnya, termasuk matahari beserta anggotanya berrgerak mengelilingi pusat galaksi bimaksakti.  Berdasarkan penerapan hukum II Newton ( F = ma), maka besara gaya sentri petal F_s  tersebut dapat ditulis:

                        F_s = ma_s = mv²/r                                                                      

Contoh 4 : Sebuah  benda 200 gram yang terikat pada seutas tali bergerak dengan lingkaran horizontal dengan jari-jari r = 2 m. Benda  tersebut berputar dengan n = 10 kali  dalam waktu t = 30 sekon. Dengan  potensi akademik yang ananda miliki, maka hitunglah : periode T,   frekuensi f,  kecepatan sudut w,  kecepatan linear v,  dan percepatan sentripeta a_s serta gaya sentripetal!

Jawab:    Dengan menerapkan persamaan  T = (t/n),  f = (n/t), w =  2p/T = 2pf , v  = wr  =  2pr/T = 2pfr, a_s =  v²/r = w²r = 4p²r/T² =  4p²f²r ,  dan F_s = ma_s = mv²/r, maka insya Allah akan  diperoleh: T = 3 sekon;  f = 1/3 Hz, w = 2p/3 rad/s,  v = 6p/3 m/s, dan  a_s = 8p² /9  m/s² serta Fs= 1,6p² /9  kg                                                                                                                                                                     m/s²

Contoh   : Setiap benda langit akan beredar pada garis edarnya sesuai ketentuan Allah. Semuanya mengelilingi pusat lintasannya masing-masing seperti halnya dengan bulan mengorbit bumi dengan periode T = 27,3 hari. Jika jarak bulan 3,84 x 10⁸ m dari pusat  bumi (r) , maka hitunglah a_s yang dialami bulan!

Jawab:Dari rumus (a_s =  4p²r/T² ),  insya Allah diperoleh:  a_s  =  2,27 x 10^-3 m/s²

Soal-soal di atas dapat dikembangkan dengan cara: diubah redaksinya dengan memisalkan besaran lain yang dicari (Yang diketahui sebelumnya sekarang menjadi dicari)

Catatan : - Pengembangan (awalnya dicontohkan oleh guru dan selanjutnya menjadi tugas siswa)

-         Soal-soal yang sudah ada terus dikembangkan hingga para siswa menguasai rumus tersebut

-          Semua rumus Fisika dapat dibuatkan soal  dan pengembangannya lewat selembar kertas.

                                          

 

Kesimpulannya bahwa semua ciptaan Allah SWT mempunyai tujuan yang benar, tak satupun yang sia-sia, semua punya makna dan penuh hikmah untuk  orang yang beriman dan berilmu (QS. Ali Imran (3) : 190- 191).  Hikmah penciptaan Allah SWT tersebut  semuanya akan meningkatkan  Imtaq  dan Iptek   siswa ( siapa saja yang mempelajarinya).

Semua itu  merupakan bukti ke-Maha-Kuasaan Allah SWT yang sekaligus menjadi peringatan dan pelajaran  bagi orang-orang yang beriman dan berilmu. Orang yang beriman dan yang beriman itulah yang akan diangkat derajatnya oleh Allah SWT, baik di dunia maupun di Akhirat kelak.

Latihan : Tolong ananda, komunikasikan soal-soal berikut !

1. Sebuah bola 100 gram  diikat dengan tali yang panjangnya 2 m dan kemudian diputar horizontal hingga bergerak rotasi beraturan.  Dalam waktu 30 sekon terjadi 75 putaran. Hitunglah : periode (T), frekuensi (f), kecepatan sudut (w),  kelajuan linear (v), percepatan sentripetal (a_s), dan gaya sentripetal (F_s)!  (Petunjuk : Gunakan rumus seperti contoh di atas
2. Sebuah benda bergerak rotasi  beraturan dengan kecepatan sudut w = 20 rad/s, maka hitunglah kecepatan linear dan percepatan sudutnya jika jari-jari lintasan 60 cm!
3.  “Matahari dan Bulan (beredar) menurut perhitungan” (QS. 55 : 5). Ayat ini  mengajak kita untuk (iqra) mengamati gejala-gejala di alam semesta    sebagai sunnatullah yang semuanya beredar pada garis edarnya masing-masing.  Berdasarkan data pada tabel Identitas Anggota Tata Surya  di halaman 6, maka hitunglah periode (T), frekuensi (f), kecepatan sudut (w),  kelajuan linear (v), percepatan sentripetal (a_s), dan gaya sentripetal (F_s) tiap planet!

       *** Imtaq - Iptek ***