Gaya Konservatif dan Gaya Tak konservatif

Mari kita berkenalan dengan gaya konservatif dan gaya tak-konservatif. Setelah mempelajari pembahasan ini, mudah-mudahan dirimu dapat membedakan gaya konservatif dan gaya tak konservatif. Pemahaman akan gaya konservatif dan tak konservatif sangat diperlukan karena konsep ini sangat berkaitan dengan Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Langsung aja ya ? tetap semangat……
Misalnya kita melemparkan sebuah benda tegak lurus ke atas. Setelah bergerak ke atas mencapai ketinggian maksimum, benda akan jatuh tegak lurus ke tanah (tangan kita). Ketika dilemparkan ke atas, benda tersebut bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga ia memiliki energi kinetik (EK = ½ mv²). Selama bergerak di udara, terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial. Semakin ke atas, kecepatan bola makin kecil, sedangkan jarak benda dari tanah makin besar sehingga EK benda menjadi kecil dan EP-nya bertambah besar.
Ketika mencapai titik tertinggi, kecepatan benda = 0, sehingga EK juga bernilai nol. EK benda seluruhnya berubah menjadi EP, karena ketika benda mencapai ketinggian maksimum, jarak vertikal benda bernilai maksimum (EP = mgh). Karena pengaruh gravitasi, benda tersebut bergerak kembali ke bawah. Sepanjang lintasan terjadi perubahan EP menjadi EK. Semakin ke bawah, EP semakin berkurang, sedangkan EK semakin bertambah. EP berkurang karena ketika jatuh, ketinggian alias jarak vertikal makin kecil. EK bertambah karena ketika bergerak ke bawah, kecepatan benda makin besar akibat adanya percepatan gravitasi yang bernilai tetap. Kecepatan benda bertambah secara teratur akibat adanya percepatan gravitasi. Benda kehilangan EK selama bergerak ke atas, tetapi EK diperoleh kembali ketika bergerak ke bawah. Energi kinetik diartikan sebagai kemampuan melakukan usaha. Karena Energi kinetik benda tetap maka kita dapat mengatakan bahwa kemampuan benda untuk melakukan usaha juga bernilai tetap. Gaya gravitasi yang mempengaruhi gerakan benda, baik ketika benda bergerak ke atas maupun ketika benda bergerak ke bawah dikatakan bersifat konservatif karena pengaruh gaya tersebut tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda, tetapi hanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda.
Contoh gaya konservatif lain adalah gaya elastik. Misalnya kita letakan sebuah pegas di atas permukaan meja percobaan. Salah satu ujung pegas telah diikat pada dinding, sehingga pegas tidak bergeser ketika digerakan. Anggap saja permukaan meja sangat licin dan pegas yang kita gunakan adalah pegas ideal sehingga memenuhi hukum Hooke. Sekarang kita kaitkan sebuah benda pada salah satu ujung pegas.

Jika benda kita tarik ke kanan sehingga pegas teregang sejauh x, maka pada benda bekerja gaya pemulih pegas, yang arahnya berlawanan dengan arah tarikan kita. Ketika benda berada pada simpangan x, EP benda maksimum sedangkan EK benda nol (benda masih diam).

Ketika benda kita lepaskan, gaya pemulih pegas menggerakan benda ke kiri, kembali ke posisi setimbangnya. EP benda menjadi berkurang dan menjadi nol ketika benda berada pada posisi setimbangnya. Selama bergerak menuju posisi setimbang, EP berubah menjadi EK. Ketika benda kembali ke posisi setimbangnya, gaya pemulih pegas bernilai nol tetapi pada titik ini kecepatan benda maksimum. Karena kecepatannya maksimum, maka ketika berada pada posisi setimbang, EK bernilai maksimum.

Benda masih terus bergerak ke kiri karena ketika berada pada posisi setimbang, kecepatan benda maksimum. Ketika bergerak ke kiri, Gaya pemulih pegas menarik benda kembali ke posisi setimbang, sehingga benda berhenti sesaat pada simpangan sejauh -x dan bergerak kembali menuju posisi setimbang. Ketika benda berada pada simpangan sejauh -x, EK benda = 0 karena kecepatan benda = 0. pada posisi ini EP bernilai maksimum.

Proses perubahan energi antara EK dan EP berlangsung terus menerus selama benda bergerak bolak balik.
Pada penjelasan di atas, tampak bahwa ketika bergerak dari posisi setimbang menuju ke kiri sejauh x = -A (A = amplitudo / simpangan terjauh), kecepatan benda menjadi berkurang dan bernilai nol ketika benda tepat berada pada x = -A. Karena kecepatan benda berkurang, maka EK benda juga berkurang dan bernilai nol ketika benda berada pada x = -A. Karena adanya gaya pemulih pegas yang menarik benda kembali ke kanan (menuju posisi setimbang), benda memperoleh kecepatan dan Energi Kinetiknya lagi. EK benda bernilai maksimum ketika benda tepat berada pada x = 0, karena laju gerak benda pada posisi tersebut bernilai maksimum. Benda kehilangan EK pada salah satu bagian geraknya, tetapi memperoleh Energi Kinetiknya kembali pada bagian geraknya lain. Energi kinetik merupaka kemampuan melakukan usaha karena adanya gerak. setelah bergerak bolak balik, kemampuan melakukan usahanya tetap sama dan besarnya tetap alias kekal. Gaya elastis yang dilakukan pegas ini disebut bersifat konservatif.
Apabila pada suatu benda bekerja satu atau lebih gaya dan ketika benda bergerak kembali ke posisi semula, Energi Kinetik-nya berubah (bertambah atau berkurang), maka kemampuan melakukan usahanya juga berubah. Dalam hal ini, kemampuan melakukan usahanya tidak kekal. Dapat dipastikan, salah satu gaya yang bekerja pada benda bersifat tak-konservatif. Untuk menambah pemahaman anda berkaitan dengan gaya tak konservatif, kita umpamakan permukaan meja tidak licin / kasar, sehingga selain gaya pegas, pada benda bekerja juga gaya gesekan. Ketika benda bergerak akibat adanya gaya pemulih pegas, gaya gesekan menghambat gerakan benda/mengurangi kecepatan benda (gaya gesek berlawanan arah dengan gaya pemulih pegas). Akibat adanya gaya gesek, ketika kembali ke posisi semula kecepatan benda menjadi berkurang. Karena kecepatan benda berkurang maka Energi Kinetiknya juga berkurang. Karena Energi Kinetik benda berkurang maka kemampuan melakukan usaha juga berkurang. Dari penjelasan di atas kita tahu bahwa gaya pegas bersifat konservatif sehingga berkurangnya EK pasti disebabkan oleh gaya gesekan. Kita dapat menyatakan bahwa gaya yang berlaku demikian bersifat tak-konservatif. Perlu anda ketahui juga bahwa selain gaya pemulih pegas dan gaya gesekan, pada benda bekerja juga gaya berat dan gaya normal. Arah gaya berat dan gaya normal tegak lurus arah gerakan benda, sehingga bernilai nol (ingat kembali pembahasan mengenai usaha yang telah dimuat pada blog ini).
Secara umum, sebuah gaya bersifat konservatif apabila usaha yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi awalnya sama dengan nol. Sebuah gaya bersifat tak-konservatif apabila usaha yang dilakukan oleh gaya tersebut pada sebuah benda yang melakukan gerakan menempuh lintasan tertentu hingga kembali ke posisi semula tidak sama dengan nol.
Penjelasan panjang lebar mengenai gaya konservatif dan gaya tak konservatif di atas bertujuan untuk membantu anda lebih memahami Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Mengenai gaya konservatif dan gaya tak konservatif, selengkapnya dapat anda pelajari pada jenjang yang lebih tinggi (universitas dan kawan-kawan).
Sekarang, mari kita kembali ke Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Istirahat aja dulu ah, cape…
Apabila hanya gaya-gaya konservatif yang bekerja pada sebuah sistem, maka kita akan tiba pada kesimpulan yang sangat sederhana dan menarik yang melibatkan energi…. Apabila tidak ada gaya tak-konservatif, maka berlaku Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Sekarang mari kita turunkan persamaan Hukum Kekekalan Energi Mekanik…..
Misalnya sebuah benda bermassa m berada pada kedudukan awal sejauh h₁ dari permukaan tanah (amati gambar di bawah). Benda tersebut jatuh dan setelah beberapa saat benda berada pada kedudukan akhir (h₂). Benda jatuh karena pada benda bekerja gaya berat (gaya berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda, di mana arahnya tegak lurus menuju permukaan bumi).

Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Potensial sebesar EP₁ (EP₁ = mgh₁). Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Potensial sebesar EP₂ (EP₂ = mgh₂). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat (w = weight = berat — huruf w kecil. Kalo huruf W besar = usaha = work) dari kedudukan awal (h₁) menuju kedudukan akhir (h₂) sama dengan selisih EP₁ dan EP₂. Secara matematis ditulis :
W = EP₁ – EP₂ = mgh₁ – mgh₂
Misalnya kecepatan benda pada kedudukan awal = v₁ dan kecepatan benda pada kedudukan akhir = v_2.. Pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Kinetik sebesar EK₁ (EK₁ = ½ mv₁²). Pada kedudukan akhir, benda memiliki Energi Kinetik sebesar EK2 (EK2 = ½ mv₂²). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk menggerakan benda sama dengan perubahan energi kinetik (sesuai dengan prinsip usaha dan energi yang telah dibahas pada pokok bahasan usaha dan energi-materinya ada di blog ini). Secara matematis ditulis :
W = EK₂ – EK₁ = ½ mv₂² – ½ mv₁²
Kedua persamaan ini kita tulis kembali menjadi :
W = W
EP₁ – EP₂ = EK₂ – EK₁
mgh₁ – mgh₂ = ½ mv₂² – ½ mv₁²
mgh₁ + ½ mv₁² = mgh₂ + ½ mv₂²
Jumlah total Energi Potensial (EP) dan Energi Kinetik (EK) = Energi Mekanik (EM). Secara matematis kita tulis :
EM = EP + EK
Ketika benda berada pada kedudukan awal (h₁), Energi Mekanik benda adalah :
EM₁ = EP₁ + EK₁
Ketika benda berada pada kedudukan akhir (h₂), Energi Mekanik benda adalah :
EM₂ = EP₂ + EK₂
Apabila tidak ada gaya tak-konservatif yang bekerja pada benda, maka Energi Mekanik benda pada posisi awal sama dengan Energi Mekanik benda pada posisi akhir. Secara matematis kita tulis :
EM₁ = EM₂
Jumlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan awal = jumlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan akhir. Dengan kata lain, apabila Energi Kinetik benda bertambah maka Energi Potensial harus berkurang dengan besar yang sama untuk mengimbanginya. Sebaliknya, jika Energi Kinetik benda
berkurang, maka Energi Potensial harus bertambah dengan besar yang sama. Dengan demikian, jumlah total EP + EK (= Energi Mekanik) bernilai tetap alias kekal bin konstan Ini adalah Hukum Kekekalan Energi Mekanik untuk gaya-gaya konservatif.
Apabila hanya gaya-gaya konservatif yang bekerja, maka jumlah total Energi Mekanik pada sebuah sistem tidak berkurang atau bertambah. Energi Mekanik bernilai tetap atau kekal.

Lubang Hitam

ABAD ke-20 menyaksikan banyak sekali penemuan baru tentang peristiwa alam di ruang angkasa. Salah satunya, yang belum lama ditemukan, adalah Black Hole [Lubang Hitam]. Ini terbentuk ketika sebuah bintang yang telah menghabiskan seluruh bahan bakarnya ambruk hancur ke dalam dirinya sendiri, dan akhirnya berubah menjadi sebuah lubang hitam dengan kerapatan tak hingga dan volume nol serta medan magnet yang amat kuat. Kita tidak mampu melihat lubang hitam dengan teropong terkuat sekalipun, sebab tarikan gravitasi lubang hitam tersebut sedemikian kuatnya sehingga cahaya tidak mampu melepaskan diri darinya. Namun, bintang yang runtuh seperti itu dapat diketahui dari dampak yang ditimbulkannya di wilayah sekelilingnya. Di surat Al Waaqi’ah, Allah mengarahkan perhatian pada masalah ini sebagaimana berikut, dengan bersumpah atas letak bintang-bintang: “Maka Aku bersumpah dengan tempat beredarnya bintang-bintang. Sesungguhnya sumpah itu adalah sumpah yang besar kalau kamu mengetahui.” (QS. Al Waaqi’ah, 56: 75-76)
Istilah “lubang hitam” pertama kali digunakan tahun 1969 oleh fisikawan Amerika John Wheeler. Awalnya, kita beranggapan bahwa kita dapat melihat semua bintang. Akan tetapi, belakangan diketahui bahwa ada bintang-bintang di ruang angkasa yang cahayanya tidak dapat kita lihat. Sebab, cahaya bintang-bintang yang runtuh ini lenyap. Cahaya tidak dapat meloloskan diri dari sebuah lubang hitam disebabkan lubang ini merupakan massa berkerapatan tinggi di dalam sebuah ruang yang kecil. Gravitasi raksasanya bahkan mampu menangkap partikel-partikel tercepat, seperti foton [partikel cahaya]. Misalnya, tahap akhir dari sebuah bintang biasa, yang berukuran tiga kali massa Matahari, berakhir setelah nyala apinya padam dan mengalami keruntuhannya sebagai sebuah lubang hitam bergaris tengah hanya 20 kilometer (12,5 mil)! Lubang hitam berwarna “hitam”, yang berarti tertutup dari pengamatan langsung. Namun demikian, keberadaan lubang hitam ini diketahui secara tidak langsung, melalui daya hisap raksasa gaya gravitasinya terhadap benda-benda langit lainnya. Selain gambaran tentang Hari Perhitungan, ayat di bawah ini mungkin juga merujuk pada penemuan ilmiah tentang lubang hitam ini:
“Maka apabila bintang-bintang telah dihapuskan.” (QS. Al Mursalaat, 77: 8)
Selain itu, bintang-bintang bermassa besar juga menyebabkan terbentuknya lekukan-lekukan yang dapat ditemukan di ruang angkasa. Namun, lubang hitam tidak hanya menimbulkan lekukan-lekukan di ruang angkasa tapi juga membuat lubang di dalamnya. Itulah mengapa bintang-bintang runtuh ini dikenal sebagai lubang hitam. Kenyataan ini mungkin dipaparkan di dalam ayat tentang bintang-bintang, dan ini adalah satu bahasan penting lain yang menunjukkan bahwa Al Qur’an adalah firman Allah:
“Demi langit dan Ath Thaariq, tahukah kamu apakah Ath Thaariq? (yaitu) bintang yang cahayanya menembus.” (QS. At Thaariq, 86: 1-3)
PULSAR: BINTANG BERDENYUT
“Demi langit dan Ath Thaariq, tahukah kamu apakah Ath Thaariq? (yaitu) bintang yang cahayanya menembus.” (QS. At Thaariq, 86: 1-3)
Kata ‘Thaariq‘ nama surat ke-86, berasal dari akar kata ‘tharq‘ yang makna dasarnya adalah memukul dengan cukup keras untuk menimbulkan suara, atau menumbuk. Dengan mempertimbangkan arti yang mungkin dari kata tersebut, yakni ‘berdenyut/berdetak’, ‘memukul keras’ perhatian kita mungkin diarahkan oleh ayat ini pada sebuah kenyataan ilmiah penting. Sebelum menelaah keterangan ini, marilah kita lihat kata-kata selainnya yang digunakan dalam ayat ini untuk menggambarkan bintang-bintang ini. Istilah ‘ath-thaariqi’ dalam ayat di atas berarti sebuah bintang yang menembus malam, yang menembus kegelapan, yang muncul di malam hari, yang menembus dan bergerak, yang berdenyut/berdetak, yang menumbuk, atau bintang terang. Selain itu, kata ‘wa‘ mengarahkan perhatian pada benda-benda yang digunakan sebagai sumpah – yakni, langit dan Ath Thaariq.
Melalui penelitian oleh Jocelyn Bell Burnell, di Universitas Cambridge pada tahun 1967, sinyal radio yang terpancar secara teratur ditemukan. Namun, hingga saat itu belumlah diketahui bahwa terdapat benda langit yang berkemungkinan menjadi sumber getaran atau denyut/detak teratur yang agak mirip pada jantung. Akan tetapi, pada tahun 1967, para pakar astronomi menyatakan bahwa, ketika materi menjadi semakin rapat di bagian inti karena perputarannya mengelilingi sumbunya sendiri, medan magnet bintang tersebut juga menjadi semakin kuat, sehingga memunculkan sebuah medan magnet pada kutub-kutubnya sebesar 1 triliun kali lebih kuat daripada yang dimiliki Bumi. Mereka lalu paham bahwa sebuah benda yang berputar sedemikian cepat dan dengan medan magnet yang sedemikian kuat memancarkan berkas-berkas sinar yang terdiri dari gelombang-gelombang radio yang sangat kuat berbentuk kerucut di setiap putarannya. Tak lama kemudian, diketahui juga bahwa sumber sinyal-sinyal ini adalah perputaran cepat dari bintang-bintang neutron. Bintang-bintang neutron yang baru ditemukan ini dikenal sebagai ‘pulsar’. Bintang-bintang ini, yang berubah menjadi pulsar melalui ledakan supernova, tergolong yang memiliki massa terbesar, dan termasuk benda-benda yang paling terang dan yang bergerak paling cepat di ruang angkasa. Sejumlah pulsar berputar 600 kali per detik.
Kata ‘pulsar’ berasal dari kata kerja to pulse . Menurut kamus American Heritage Dictionary, kata tersebut berarti bergetar, berdenyut. Kamus Encarta Dictionary mengartikannya sebagai berdenyut dengan irama teratur, bergerak atau berdebar dengan irama teratur yang kuat. Lagi menurut Encarta Dictionary, kata ‘pulsate’, yang berasal dari akar yang sama, berarti mengembang dan menyusut dengan denyut teratur yang kuat.
Menyusul penemuan itu, diketahui kemudian bahwa peristiwa alam yang digambarkan dalam Al Qur’an sebagai ‘thaariq‘ yang berdenyut, memiliki kemiripan yang sangat dengan bintang-bintang neutron yang dikenal sebagai pulsar.
Bintang-bintang neutron terbentuk ketika inti dari bintang-bintang maharaksasa runtuh. Materi yang sangat termampatkan dan sangat padat itu, dalam bentuk bulatan yang berputar sangat cepat, menangkap dan memampatkan hampir seluruh bobot bintang dan medan magnetnya. Medan magnet amat kuat yang ditimbulkan oleh bintang-bintang neutron yang berputar sangat cepat ini telah dibuktikan sebagai penyebab terpancarnya gelombang-gelombang radio sangat kuat yang teramati di Bumi.
Di ayat ke-3 surat Ath Thaariq istilah ‘an najmu ats tsaaqibu‘ yang berarti yang menembus, yang bergerak, atau yang membuat lubang, mengisyaratkan bahwa Thaariq adalah sebuah bintang terang yang membuat lubang di kegelapan dan bergerak. Makna istilah ‘adraaka‘ dalam ungkapan “Tahukah kamu 
apakah Ath Thaariq itu?” merujuk pada pemahaman. Pulsar, yang terbentuk melalui pemampatan bintang yang besarnya beberapa kali ukuran Matahari, termasuk benda-benda langit yang sulit untuk dipahami. Pertanyaan pada ayat tersebut menegaskan betapa sulit memahami bintang berdenyut ini. (Wallaahu a’lam)
Sebagaimana telah dibahas, bintang-bintang yang dijelaskan sebagai Thaariq dalam Al Qur’an memiliki kemiripan dekat dengan pulsar yang dipaparkan di abad ke-20, dan mungkin mengungkapkan kepada kita tentang satu lagi keajaiban ilmiah Al Qur’an.
BINTANG SIRIUS (SYI’RA)
Ketika pengertian-pengertian tertentu yang disebutkan dalam Al Qur’an dikaji berdasarkan penemuan-penemuan ilmiah abad ke-21, kita akan mendapati diri kita tercerahkan dengan lebih banyak keajaiban Al Qur’an. Salah satunya adalah bintang Sirius (Syi’ra), yang disebut dalam surat An Najm ayat ke-49: “… dan bahwasanya Dialah Tuhan (yang memiliki) bintang Syi’ra” (QS. An Najm, 53: 49)
Kenyataan bahwa kata Arab ‘syi’raa‘ yang merupakan padan kata bintang Sirius, muncul hanya di Surat An Najm (yang hanya berarti ‘bintang’) ayat ke-49 secara khusus sangatlah menarik. Sebab, dengan mempertimbangkan ketidakteraturan dalam pergerakan bintang Sirius, yakni bintang paling terang di langit malam hari, sebagai titik awal, para ilmuwan menemukan bahwa ini adalah sebuah bintang ganda. Sirius sesungguhnya adalah sepasang dua bintang, yang dikenal sebagai Sirius A dan Sirius B. Yang lebih besar adalah Sirius A, yang juga lebih dekat ke Bumi dan bintang paling terang yang dapat dilihat dengan mata telanjang. Tapi Sirus B tidak dapat dilihat tanpa teropong.
Bintang ganda Sirius beredar dengan lintasan berbentuk bulat telur mengelilingi satu sama lain. Masa edar Sirius A dan B mengelilingi titik pusat gravitasi mereka yang sama adalah 49,9 tahun. Angka ilmiah ini kini diterima secara bulat oleh jurusan astronomi di universitas Harvard, Ottawa dan Leicester. Keterangan ini dilaporkan dalam berbagai sumber sebagai berikut:
Sirius, bintang yang paling terang, sebenarnya adalah bintang kembar… Peredarannya berlangsung selama 49,9 tahun.
Sebagaimana diketahui, bintang Sirius-A dan Sirius-B beredar mengelilingi satu sama lain melintasi sebuah busur ganda setiap 49,9 tahun.
Hal yang perlu diperhatikan di sini adalah garis edar ganda berbentuk busur dari dua bintang tersebut yang mengitari satu sama lain.
Namun, kenyataan ilmiah ini, yang ketelitiannya hanya dapat diketahui di akhir abad ke-20, secara menakjubkan telah diisyaratkan dalam Al Qur’an 1.400 tahun lalu. Ketika ayat ke-49 dan ke-9 dari surat An Najm dibaca secara bersama, keajaiban ini menjadi nyata: “Dan bahwasanya Dialah Tuhan (yang memiliki) bintang Syi’ra” (QS. An Najm, 53: 49). “Maka jadilah dia dekat dua ujung busur panah atau lebih dekat (lagi)”. (QS. An Najm, 53: 9).
Penjelasan dalam Surat An Najm ayat ke-9 tersebut mungkin pula menggambarkan bagaimana kedua bintang ini saling mendekat dalam peredaran mereka. (Wallaahu a’lam). Fakta ilmiah ini, yang tak seorang pun dapat memahami di masa pewahyuan Al Qur’an, sekali lagi membuktikan bahwa Al Qur’an adalah firman Allah Yang Mahakuasa.

Pembentukan Hujan Pun Sudah Ada Dalam Al-Qur’an

Mungkin sebagian orang hujan itu pembawa bencana, padahal hujan meruapakan salah satu hal yang penting buwat kelanjutan kehidupan makhluk termasuk manusia di muka bumi ini.
Tentang hujan ini nggak begitu aja turun dari langit, melainkan ada prosesnya. Kalian mungkin tau tentang proses pembentukan hujan ini dari buku-buku IPA waktu SD, tapi tahukah kalian ternyata proses pembentukan ujan ternyata tercantum dalam Al-Qur’an plus mengenai informasi penting tentang hujan, kadar dan pengaruh-pengaruhnya.
Dalam surat Az-Zukhruf ayat 11, hujan dinyatakan sebagai air yang diturunkan dalam ‘ukuran tertentu’.  “Dan yang menurunkan air dari langit menurut kadar (yang diperlukan) lalu kami hidupkan dengan air itu negeri yang mati, seperti itulah kamu akan dikeluarkan (dari dalam kubur).” (QS. Az-Zukhruf : 11)
‘Kadar’ yang disebutkan dalam ayat ini merupakan salah satu karakteristik hujan. Secara umum, jumlah hujan yang turun ke bumi selalu sama. Diperkirakan sebanyak 16 ton air di bumi menguap setiap detiknya. Jumlah ini sama dengan jumlah air yang turun ke bumi setiap detiknya. Hal ini menunjukkan bahwa hujan secara terus-menerus bersirkulasi dalam sebuah siklus seimbang menurut ‘ukuran’ tertentu. Jadi jangan sampai beranggapan kalo hujan itu menambah jumlah air yang ada di bumi.
Pengukuran lain yang berkaitan dengan hujan adalah mengenai kecepatan turunya hujan. Ketinggian minimum awan adalah sekitar 12.000 meter. Ketika turun dari ketinggian ini, sebuah benda yang yang memiliki berat dan ukuran sebesar tetesan hujan akan terus melaju dan jatuh menimpa tanah dengan kecepatan 558km/jam. Tentunya, objek apapun yang jatuh dengan kecepatan tersebut akan mengakibatkan kerusakan. Dan kalo hujan turun dengan cara demikian, maka seluruh lahan tanaman akan hancur, pemukiman, perumahan, kendaraan akan mengalami kerusakan, dan orang-orang pun nggak bisa pergi keluar tanpa mengenakan alat perlindungan ekstra. Terlebih lagi, perhitungan ini dibuat untuk ketinggian 12.000 meter, faktanya terdapat awan yang memiliki ketinggian hanya sekitar 10.000 meter. Sebuah tetesan hujan yang jatuh pada ketinggian ini tentu saja akan jatuh pada kecepatan yang mampu merusak apa saja.
Namun tidak demikian terjadinya, dari ketinggian berapapun hujan itu turun, kecepatan rata-ratanya hanya sekitar 8-10 km/jam ketika mencapai tanah. Hal ini disebabkan karena bentuk tetesan hujan yang sangat istimewa. Keistimewaan bentuk tetesan hujan ini meningkatkan efek gesekan atmosfer dan mempertahankan kelajuan tetesan-tetesan hujan ketika mencapai ‘batas’ kecepatan tertentu. (Saat ini, parasut dirancang dengan menggunakan teknik ini).
Nggak hanya sebatas itu saja ‘pengukuran’ tentang hujan. Contoh lain misalnya, pada lapisan atmosferis tempat terjadinya hujan, temperatur bisa saja turun hingga 400 derajat Celcius di bawah nol. Meskipun demikian, tetesan-tetesan hujan nggak berubah menjadi partikel es. (Hal ini tentunya merupakan ancaman mematikan bagi semua makhluk hidup di muka bumi.) Alasan nggak membekunya tetesan-tetesan hujan tersebut adalah karena air yang terkandung dalam atmosfer merupakan air murni. Sebagaimana kita ketahui, bahwa air murni hampir nggak membeku pada temperatur yang sangat rendah sekalipun.
Adapun proses bagaimana hujan terbentuk, asalanya tetap menjadi misteri bagi manusia dalam kurun waktu yang lama. Hanya setelah ditemukannya radar cuaca, barulah dapat dipahami tahapan-tahapan pembentukan hujan. Pembentukan hujan terjadi dalam tiga tahap. Pertama, ‘bahan mentah’ hujan naik ke udara. Kemudian terkumpul menjadi awan. Akhirnya, tetesan-tetesan hujan pun muncul.
Tahapan-tahapan ini secara terperinci telah tertulis dalam Al-Qur’an berabad-abad tahun lalu sebelum informasi mengenai pembentukan hujan disampaikan : “Allah, dialah yang mengirimkan angin, lalu angin itu menggerakkan awan dan Allah membentangkannya di langit menurut yang di kehendakinya, dan menjadikannya bergumpal-gumpal: lalu kamu lihat hujan keluar dari celah-celahnya, maka apabila hujan itu turun mengenai hamba-hambanya yang di kehendakinya, tiba-tiba mereka menjadi gembira.” (QS. Ar-Rum : 48)
Sekarang, mari kita lihat pada tiga tahapan yang disebutkan dalam Al-Qur’an:
Tahap Pertama : “ Allah, dialah yang mengirimkan angin…..”
Gelembung-gelembung udara yang tidak terhitung jumlahnya dibentuk oleh buih-buih di lautan yang secara terus-menerus pecah dan mengakibatkan partikel-partikel air tersembur ke udara menuju ke langit. Partikel-partikel ini (yang kaya akan garam) kemudian terbawa angin dan bergeser ke atas menuju atmosfer. Partikel-partikel ini (disebut aerosol) membentuk awan dengan mengumpulkan uap air (yang naik dari lautan sebagai tetesan-tetesan oleh sebuah proses yang dikenal dengan ‘JebakanAir’) di sekelilingnya.
Tahap Kedua : “…..lalu angin itu menggerakkan awan dan Allah membentangkannya di langit menurut yang di kehendakinya, dan menjadi bergumpal-gumpal…..”
Awan terbentuk dari uap air yang mengembun di sekitar kristal-kristal garam atau partikel-partikel debu di udara. Karena tetesan-tetesan air di sini sangat kecil (dengan diameter antara 0,01-0,02 mm), awan mengapung di udara dan menyebar di angkasa. Sehingga langit tertutup oleh awan.
Tahap Ketiga : “….lalu kamu lihat hujan keluar dari celah-celahnya, maka apabila hujan itu turun.”
Partikel-partikel air yang mengelilingi kristal-kristal garam dan partikel-partikel debu mengental dan membentuk tetesan-tetesan hujan. Sehingga, tetesan-tetesan tersebut, yang menjadi lebih berat dari udara, meninggalkan awan dan mulai jatuh ke tanah sebagai hujan.
Setiap tahap dalam pembentukan hujan disampaikan dalam Al-Qur’an. Terlebih lagi, tahapan-tahapan tersebut dijelaskan dalam runtutan yang benar. Seperti halnya fenomena alam lain di dunia, lagi-lagi Al-Qur’an lah yang memberikan informasi yang paling tepat tentang fenomena ini, selain itu, Al-Qur’an telah memberitahukan fakta-fakta ini kepada manusia berabad-abad sebelum sains sanggup mengungkapnya. Masihkah mau mengelak dari kebenaran Islam?

Mengapa Awan berwarna Abu-abu Sebelum Hujan?

MESKIPUN hujan belum turun, kamu mungkin bisa menebak apakah sebentar lagi akan hujan atau tidak. Caranya, lihatlah awan. Bila berwarna abu-abu atau kehitaman, besar kemungkinan akan turun hujan. Semakin pekat warna awan, hujannya bakal semakin deras. Tapi, pernahkah Anda bertanya mengapa awan berwarna abu-abu kalau mau hujan? Bukankah air kalau awan itu mengandung air berwarna bening? Menurut Richard Brill, asisten profesor di Honolulu Community College, Hawaii, untuk mengetahui jawabannya, ada beberapa hal yang perlu dipahami.
Pertama, awan mendung sebetulnya tersusun atas bintik-bintik air dan kristal es bila suhu udara cukup dingin. Karena ukurannya sangat kecil, bintik air dan partikel es ini tidak jatuh, melainkan melayang-layang di udara. Konsentrasi partikel-partikel ini padat. Selain itu tebal. Inilah yang menyebabkan awan mendung biasanya berwarna abu-abu. Lalu, apa hubungannya antara ketebalan dan warna abu-abu?
Butiran-butiran air dan kristal es di dalam awan, kata Brill, umumnya menghamburkan semua cahaya matahari yang menerpa permukaannya. Padahal, seperti kita ketahui, benda yang menghamburkan semua cahaya yang menerpanya akan ditangkap oleh mata sebagai benda berwarna putih. Hal ini berbeda dengan partikel debu yang ada di udara yang lebih banyak menghamburkan cahaya biru (sehingga langit tampak berwarna biru).
Nah, pada awan yang tipis, kebanyakan cahaya yang menerpanya akan diteruskan, sehingga dari permukaan bumi akan tampak berwarna keputihan. Namun, pada awan yang tebal atau padat, akan sedikit cahaya yang diteruskan. Semakin kental atau tebal awan tersebut, cahaya yang diteruskan semakin sedikit. Akibatnya, awan yang tebal akan gelap di permukaan dasarnya, namun masih menghamburkan semua cahaya. Kita menerimanya sebagai warna abu-abu.

Hubungan Cahaya dalam Al-Qur'an dan Fisika

Kita semua pasti pernah mendengar cahaya dalam ilmu fisika, ilmu fisika tentang cahaya itu bukan hal yang tabu untuk kita dengar dan pelajari bagi mereka yang pernah duduk di bangku sekolah. Tapi walaupun kita tidak belajar tentang ilmu fisika, dalam kehidupan pun kita sering mengaplikasikan fisika dalam kehidupan sehari-hari.

Salah satu nama surat dalam al Qur’an adalah an Nuur yang berarti “cahaya”. Cahaya bukan merupakan fenomena aneh dalam kehidupan sehari-hari. Apalagi yang sudah mempelajari IPA dari sejak SD, telah mengerti sifat-sifat cahaya ini. Lalu al Qur’an memuat surat “cahaya”, apa keistimewaannya?
35. Allah (Pemberi) cahaya (kepada) langit dan bumi. Perumpamaan cahaya Allah, adalah seperti sebuah lubang yang tak tembus, yang di dalamnya ada pelita besar. Pelita itu di dalam kaca (dan) kaca itu seakan-akan bintang (yang bercahaya) seperti mutiara, yang dinyalakan dengan minyak dari pohon yang berkahnya, (yaitu) pohon zaitun yang tumbuh tidak di sebelah timur (sesuatu) dan tidak pula di sebelah barat(nya), yang minyaknya (saja) hampir-hampir menerangi, walaupun tidak disentuh api. Cahaya di atas cahaya (berlapis-lapis), Allah membimbing kepada cahaya-Nya siapa yang dia kehendaki, dan Allah memperbuat perumpamaan-perumpamaan bagi manusia, dan Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.

Ternyata disebutkan bahwa cahaya berlapis-lapis/bertingkat. Dalam fisika telah dimaklumi bahwa cahaya putih dari sinar matahari jika dilwatkan pada sebuah prisma akan terurai menjadi warna-warni seperti pelangi. Warna-warni ini menunjukkan spektrum cahaya sekaligus tingkat energinya. Semakin ke arah warna merah, energinya semakin tinggi. Jika cahaya memasuki air laut, maka uraian warna tadi (pelangi) tersebut akan hilang satu persatu sesuai tingkatannya. Pada kedalaman tertentu, warna merah tidak bisa menembus lagi, sementara warna lainnya masih terus masuk ke dalam air. Begitu seterusnya sampai warna terakhir yang masuk ke kedalaman tertentu secara berurutan ke warna violet.

Fenomena ini cukup jelas bagi kita bahwa cahaya memiliki tingkatan seperti disebutkan dalam al Qur’an. Makna tersembunyi lainnya adalah bahwa pernyataan al Qur’an (an Nuur : 40) tentang adanya lapisan di dalam lautan tidak pula dipungkiri.

40. Atau seperti gelap gulita di lautan yang dalam, yang diliputi oleh ombak, yang di atasnya ombak (pula), di atasnya (lagi) awan; gelap gulita yang tindih-bertindih, apabila dia mengeluarkan tangannya, tiadalah dia dapat melihatnya, (dan) barangsiapa yang tiada diberi cahaya (petunjuk) oleh Allah tiadalah dia mempunyai cahaya sedikitpun.

Karakter lainnya dari cahaya adalah memiliki massa diam m0 = 0. Ini berarti bahwa cahaya tidak memiliki energi jika dalam keadaan diam. Energi cahaya dapat dinyatakan dengan perkalian frekuensinya dengan konstanta Planck (h), jadi E = hf dengan f = frekuensi cahaya. Dengan kata lain, cahaya tidak pernah diam kapanpun. Sifat cahaya ini tidak lain adalah sifat Allah Swt, yaitu Nur ‘alan Nuur.
Dalam ayat lain (ar Rahmaan: 29), Allah senantiasa dalam keadaan menciptakan, menghidupkan, mematikan, memelihara, memberi rezki dan lain lain.
29. … Setiap waktu Dia dalam kesibukan.

Allah tidak pernah tidur, Dia selalu sibuk, bergerak, berinovasi, menciptakan baik benda langit dan makhluk hidup di bumi selalu mengalami perubahan karena kehendak Allah. Sifat cahaya yang tidak pernah diam ini merupakan sifat Allah. Jika cahaya diam, berarti tidak memiliki energi, tidak memiliki kreativitas (daya cipta), tidak memiliki inovasi. Ini bertentangan dengan sifat Allah yang Maha Pencipta.

Hasil penelitian Astro-Fisika terbaru menunjukan bahwa di langit selalu tercipta bintang-bintang baru dalam bentuk Asap, asap-asap ini membentuk jaringan materi antar galaksi, menggumpal, membentuk bintang-bintang baru, seterusnya sampai wujud bintang yang kita lihat setiap malam. Surat Fushshilat : 11 menjelaskan:
Kemudian Dia menuju kepada penciptaan langit dan langit itu masih merupakan asap, lalu Dia berkata kepadanya dan kepada bumi: “Datanglah kamu keduanya menurut perintah-Ku dengan suka hati atau terpaksa.” Keduanya menjawab: “Kami datang dengan suka hati.”

Ayat di atas menunjukkan bahwa kepatuhan langit ini diimplementasikan dalam bentuk taat azas berupa tetapnya Hukum-Hukum Alam di Jagad Raya ini. Sedikit saja terjadi pergeseran/melenceng dari Hukum Alam yang ada, dapat dibayangkan benda-benda langit akan keluar dari garis edarnya. Begitu pula, sedikit saja frekuensi cahaya tampak digeser ke arah tinggi atau rendah, maka hal-hal yang indah dalam penglihatan kita, bisa terhapus selamanya.

Manusia hanya bisa melihat pada frekuensi cahaya tampak, di luar rentang frekuensi ini, cahaya tidak dapat dilihat. Frekuensi diluar rentang cahaya tampak adalah sinar X, sinar gamaa, infra merah, gelombang radio, dan lainnya. Kesemuanya, termasuk cahaya merupakan gelombang elektromagnetik (GEM). Meskipun tidak terlihat, cahaya/sinar-sinar (GEM) ini semua bermanfaat bagi manusia, seperti penggunaan Rontgen dalam kedokteran, komunikasi radio dan lainnya.

Sumber : http://furqanwera.blogspot.com/2013/01/hubungan-cahaya-dalam-al-quran-dan.html#ixzz2T5VnpRvV

Jurnal Pembelajaran Fisika

Kali ini saya akan berbagi jurnal pembelajaran fisika. Semoga bermanfaat

DOWNLOAD

Fakta Fakta Ilmiah Al Quran Terbukti

Fakta Ilmiah dalam Al Quran telah terbukti kebenarannya yang banyak ditemukan oleh para ilmuwan. Berikut beberapa fakta ilmiah Alquran yang dihimpun dari berbagai sumber, di mana berbagai penemuan ilmiah saat ini ternyata sesuai dengan ayat-ayatnya

http://www.eramuslim.com/peradaban/quran-sunnah/fakta-fakta-ilmiah-al-quran-terbukti.htm#.UYckJEpSIlQ