Dalam model Challenge-Based Learning (CBL) pada topik Keseimbangan dan Mekanika, siswa dapat belajar dan mengaplikasikan konsep-konsep fisika melalui proyek membangun jembatan mini yang kuat namun hemat bahan. Berikut adalah penjelasan lebih lengkap mengenai langkah-langkah yang diambil dalam kegiatan ini.
1. Tantangan: Merancang Jembatan Mini
- Permasalahan: Siswa dihadapkan dengan tantangan untuk membangun sebuah jembatan mini yang kokoh, mampu menahan beban tertentu, namun menggunakan bahan seminimal mungkin.
- Tujuan Pembelajaran: Mengenalkan siswa pada konsep keseimbangan, momen gaya, tegangan, serta kompresi dan tarik dalam mekanika.
- Bahan yang Digunakan: Biasanya berupa stik es krim, sedotan, tali, atau karet gelang, serta lem atau perekat lainnya.
2. Eksplorasi: Pemahaman Konsep Fisika yang Dibutuhkan
- Momen Gaya: Momen gaya adalah produk dari gaya dan jaraknya dari titik tumpu, yang menyebabkan objek berotasi atau berbelok. Di sini, siswa akan memahami pentingnya distribusi gaya pada jembatan dan bagaimana struktur jembatan bisa seimbang.
- Keseimbangan: Keseimbangan dalam jembatan terjadi ketika momen gaya yang bekerja pada semua titik setara, sehingga jembatan tetap stabil dan tidak mudah runtuh. Siswa perlu memikirkan cara mendistribusikan beban dengan baik.
- Kompresi dan Tarik: Kompresi adalah gaya yang bekerja menekan suatu objek, sementara tarik adalah gaya yang bekerja meregangkan objek. Siswa akan belajar bagaimana bagian tertentu dari jembatan harus menahan kompresi (misalnya pilar) dan bagian lain perlu kuat dalam menahan tarik (seperti kabel).
Siswa dalam tim akan meneliti berbagai desain jembatan (seperti jembatan truss atau jembatan lengkung) untuk memahami mana yang paling efisien dalam menahan beban menggunakan jumlah bahan yang minimal.
3. Perancangan dan Pengembangan Model Jembatan
- Merancang Struktur: Berdasarkan hasil eksplorasi, siswa akan menggambar rencana jembatan mereka dan merancang struktur yang seimbang dan kuat. Mereka perlu mempertimbangkan titik-titik di mana gaya tarik dan kompresi bekerja, seperti di bagian atas dan bawah jembatan.
- Menghitung dan Menerapkan Momen Gaya: Siswa akan menghitung momen gaya pada beberapa titik di jembatan untuk memastikan bahwa distribusi gaya menghasilkan keseimbangan. Mereka akan belajar menerapkan gaya pada jarak yang tepat untuk memastikan stabilitas jembatan.
- Membangun Model: Setelah rencana selesai, siswa mulai membangun model jembatan mereka menggunakan bahan yang disediakan. Mereka akan memastikan bahwa struktur tersebut cukup kuat dengan menggunakan bahan-bahan dengan cermat untuk mendukung titik-titik kunci.
4. Pengujian dan Evaluasi
- Uji Beban: Setelah model selesai, jembatan mini diuji dengan menambahkan beban bertahap di tengah atau di titik lain untuk mengukur kekuatannya. Pengujian ini membantu siswa melihat apakah desain mereka efektif dalam mendistribusikan gaya sehingga jembatan tetap seimbang.
- Evaluasi dan Refleksi: Setelah uji beban, siswa merefleksikan desain mereka: bagian mana yang bekerja dengan baik, di mana titik kelemahan berada, dan bagaimana mereka bisa memperbaiki desain untuk membuatnya lebih kuat atau hemat bahan.
5. Presentasi dan Pembelajaran Lanjutan
- Presentasi Solusi: Siswa akan mempresentasikan desain jembatan mereka, menjelaskan pemikiran mereka dalam mendistribusikan gaya, dan bagaimana mereka mengaplikasikan prinsip keseimbangan dan momen gaya.
- Pembelajaran Lanjutan: Guru bisa mengajak siswa untuk membandingkan model jembatan mereka dengan jembatan di dunia nyata, memahami bagaimana insinyur sipil menggunakan prinsip serupa pada skala yang jauh lebih besar.
Melalui kegiatan ini, siswa tidak hanya memahami teori keseimbangan dan mekanika, tetapi juga bagaimana konsep-konsep tersebut diterapkan secara praktis dalam konstruksi nyata. Ini membuat konsep fisika lebih relevan dan mendalam bagi mereka.
