022-Sains Dan Metode Ilmiah

5/13/2018 022-Sains Dan Metode Ilmiah - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/022-sains-dan-metode-ilmiah 1/95

MPKTBSains dan Metode Ilmiah

Penyusun:

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Nora Hariadi

Cuk Imawan

Depok, Februari 2011



Materi

Metode Ilmiah

Satuan dan Besaran

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Kesimpulan

Daftar Pustaka



Metode Ilmiah




Pendahuluan

Anda mungkin tersentak kalau pada suatu waktu

ditanya seseorang (adik, nenek, atau keponakan)

dengan pertanyaan, apakah sains itu?

Mungkin hal pertama yang terlintas di fikiran Anda


a a a s a, m a, a au o og .Memang benar cabang-cabang ilmu ini adalah

bagian sains, tetapi cabang-cabang ini bukanlah

sains itu sendiri.



Pendahuluan

Ada kemungkinan lain?

Mungkin Anda akan berpendapat, sains adalah

matematika.


mu ma ema a memang sanga erguna a amdalam sains, tetapi ilmu ini bukanlah sains itu sendiri.

Jadi, apakah sains itu?



Pendahuluan

Secara singkat

Sains adalah suatu proses untuk menghasilkan

pengetahuan empirik melalui pengamatan


fenomena alam



Pendahuluan

Sains merupakan hasil usaha manusia untuk

memuaskan hasrat ingin tahunya tentang bagaimanaprinsip kerja alam ini, suatu kumpulan pengetahuan

an teror anisir an men elaskan keteraturan di


alam dan penyebab keteraturan tersebut.

Sains juga merupakan aktifitas yang terus-menerus

yang menggambarkan usaha kolektif, penemuan,

dan kebijaksanaan manusia.



Pendahuluan

Sejarah panjang umat manusia telah mengantarkan

pada penemuan beragam macam pengetahuan

tentang alam ini, sehingga generasi sekarang tinggalmempelajari pengetahuan tadi. Sebagai contoh

pengetahuan tentang mengapa benda yang jatuh di


dekat permukaan bumi selalu menuju ke bawah,ingat kisah Newton dan buah apel, yang dirumuskan

dalam apa yang dikenal dengan Hukum Gravitasi

Newton.



Pendahuluan

Ataupun pengetahuan tentang penyusun atom, yang

sejak zaman Yunani kuno, dianggap sebagai sesuatu

yang tidak terbagi lagi. Atom dari bahasa Yunani, aberarti tidak dan tomos berarti terbagi. Dahulu

dikenal empat jenis atom penyusun materi, air, api,


udara, dan tanah. Di awal abad 20, diketahui bahwaada berbagai macam atom. Semua tersusun dari inti

(bermuatan positif) yang dikelilingi oleh elektron

(bermuatan negatif). Inti atom tersusun dari proton(bermuatan positif) dan netron (tidak bermuatan)

kecuali inti atom hidrogen yang tersusun dari satu

proton saja.



Pendahuluan

Walaupun telah banyak pengetahuan yang

diperoleh, masih banyak peristiwa alam yang belum

dapat difahami manusia. Apa yang menyebabkan manusia dapat

men emban kan en etahuann a dalam


menjelaskan fenomena alam? Jawaban daripertanyaan tadi adalah “keingintahuan atau hasrat

ingin tahu”. Hasrat ingin tahu ini diejawantahkan

dalam bentuk pertanyaan menggunakan kata tanya

seperti mengapa, bagaimana, apakah, ataupun di

mana. Hasrat ingin tahu ini merupakan element yang

sangat penting dalam pengembangan sains.



Pendahuluan

Elemen sains yang tidak terlalu nyata namun sangat

penting adalah:

Hasrat ingin tahu ilmuwan itu sendiri pada saat mencari

jawaban atau pada saat berusaha mendapatkan


Hasrat ingin tahu ini masih sangat diperlukan karena

walaupun telah banyak fenomena alam yang dapatdijelaskan, masih jauh lebih banyak fenomena alam

yang belum diketahui.

penge a uan yang enar ar permasa a an yangdihadapinya.



Pendahuluan

Seperti kata Sir Issac Newton, yang kurang lebihnya


Saya bagaikan anak kecil di tepi pantai yang gembiramendapatkan sebuah kerang, padahal lautan ilmu

pentahuan terbentang luas di hadapan.



Definisi Metode Ilmiah

Setelah adanya hasrat ingin tahu, apa yang dilakukan

oleh manusia, biasanya disebut ilmuwan atau

sainstis, dalam memuaskan keingintahuannya?Bagaimana cara ilmuwan memuaskan rasa ingin

tahunya? Dalam proses mencari jawaban atas


pertanyaan-pertanyaan yang ada, ilmuwanmelakukan langkah-langkah tertentu. Langkah –

langkah yang dilakukan imuwan ini disebut metode

ilmiah. Langkah-langkah yang dilakukan satuilmuwan mungkin berbeda dengan yang lain.




Karena itu, sebenarnya tidak hanya ada satu metode

ilmiah di dalam sains.

Walaupun demikian, terdapat banyak kesamaanlangkah saat ilmuwan melakukan kegiatannya.


.




Metode ilmiah adalah cara untuk menyelidiki

fenomena, untuk mendapatkan pengetahuan baru,atau memperbaiki dan menggabungkan penyelidikan

dengan pengetahuan sebelumnya.


Metode ilmiah adalah cara bertanya dan menjawab

pertanyaan sains dengan melakukan observasi dan

eksperimen.

Metode ilmiah adalah pendekatan yang sistematik

untuk menjawab pertanyan-pertanyaan.




Langkah-langkah yang dilakukan seorang ilmuan saat

bekerja dapat diringkas sebagai berikut

Mengamati dan mengajukan pertanyaan


em ua po es s

Merancang pengujian hipotesis

Melakukan pengujian hipotesis

Menarik kesimpulan dan menginformasikan

hasil yang diperoleh pada masyarakat sains.



Pengamatan

Langkah pertama yang dilakukan dalam proses ilmiah

adalah mengamati fenomena. Pengamatan ini bertujuan

untuk mendapatkan informasi tentang suatu fenomena. Informasi dapat diperoleh melalui pengamatan langsung

(pengukuran, survei, percobaan) dan/atau mempelajari


aporan- aporan pengamatan yang te a a u an o eorang lain. Laporan-laporan itu bisa dipelajari dari buku,

koran, majalah, dll dengan memanfaatkan perpustakaan

ataupun internet.

Khusus untuk kegiatan ilmiah, laporan-laporan tersebut

haruslah laporan ilmiah yang banyak terdapat di buku dan

jurnal ilmiah.



Pengamatan

Dalam pengamatan lima indra (perasa,

pendengar, pencium, penglihat, dan

pengecap) yang dimiliki manusiamempunyai peran yang sangat besar.


Proses pengamatan dapat dilakukan denganmembandingkan, yaitu mengamati bagaimana

beberapa benda mempunyai perbedaan dan

persamaan. Untuk melihat perubahan, urutkan objek

berdasarkan perubahan yang ingin dilihat, waktu

misalnya.



Pengamatan

Untuk melihat kesamaan beberapa objek, lakukan proses

klasifikasi (memasukkan objek yang mempunyai sifat

yang sama dalam satu grup).

Proses selanjutnya dari pengamatan ini adalah menarik


.

kesimpulan ini, anda harus menggunakan semua

pengetahuan yang dimiliki untuk membuat suatu

tebakan/dugaan yang baik tentang mengapa suatu

fenomena terjadi.



Pengamatan

Sekarang marilah kita gunakan langkah-langkah

pengamatan pada fenomena yang biasa dijumpai

dalam kehidupan sehari-hari. Mari mulai dengan pertanyaan, siapakah yang tidak


pernah terserang flu. Biasanya penyakit inimenyerang mahasiswa di saat-saat sibuk seperti

menjelang ujian, saat tenggat penyerahan tugas

kuliah, dll.

Hal yang akan kita bahas adalah “Bagaimana agar

cepat sembuh dari penyakit flu?”.



Pengamatan

Saat seseorang terserang flu, banyak pertanyaan

muncul. Satu pertanyaan yang kerap muncul adalah

bagaimana agar cepat sembuh? Untuk menjawab pertanyaan ini, sipenderita mulai


informasi tentang bagaimana menindak penyakit ini.Informasi dikumpulkan mungkin dari nenek, bibi,

paman, tetangga, teman, dll.

Banyak saran yang mungkin diperoleh, antara lain,

minum air jeruk panas, makan vitamin C, banyak

makan buah-buahan, dlll.



Mengajukan hipotesis

Dari informasi yang diperoleh saat pengamatan,

dibuatlah hipotesis yang merupakan jawaban dari

pertanyaan yang muncul saat pengamatan. hipotesis adalah suatu dugaan cerdas mengenai


hipotesis ditarik melalui proses penalaran induktif.

Penalaran induktif, kesimpulan bersifat umum ditarik

dari banyak informasi khusus (di bab selanjutnyaanda akan mempelajari metode penalaran ini).



Mengajukan hipotesis

Dari informasi yang diperoleh, dapat diajukan

hipotesis, sebagai contoh (kasus flu tadi):

Asupan vitamin C mempercepat penyembuhan


penya it u.



Pengujian hipotesis

hipotesis ilmiah harus dapat diuji berdasarkan

pengamatan yang terukur. hipotesis harus juga

dinyatakan sedemikian hingga satu atau serangkaianpengamatan untuk membuktikan hipotesis ini salah

dapat dirancang.


Contoh bukan hipotesis ilmiah.

Posisi bintang dilangit mempengaruhi kesembuhan

penderita penyakit flu.

Penyakit flu cepat sembuh karena kehendak Tuhan.

(bagaimana mengukur kehendak Tuhan?)



Pengujian hipotesis

Pengujian hipotesis dilakukan melalui proses

penalaran deduktif (deduksi). Pada penalaran ini

suatu prinsip umum digunakan untukmemprediksi hasil pengamatan. Penalaran


e u apa nya a an a am en u :

“Jika [Saya melakukan ini] ____

maka [ini] akan terjadi.”



Pengujian hipotesis

Untuk hipotesis yang telah kita buat

sebelumnya dapat dilakukan uji sebagai berikut

“Jika asupan vitamin C dapat mempercepat


penyembuhan penyakit flumaka pasien yang diberi vitamin C akan lebih

cepat sembuh dibandingkan dengan pasien

yang tidak diberi vitamin C.”



Pengujian hipotesis

Untuk menguji apakah hipotesis yang telah

dibuat sungguh-sungguh menghasilkan

perkiraan yang diinginkan, perlu dirancangsuatu percobaan/eksperimen.


Eksperimen/percobaan merupakan suatu

keadaan terbatas yang dirancang untuk

menguji satu hipotesis tertentu.



Pengujian hipotesis

Harus diingat pula bahwa tidak semua hipotesis

ilmiah dapat diuji dengan percobaan. Hipotesis-

hipotesis tersebut dapat diuji melaluipengamatan-pengamatan di alam.


Sebagai contohSebagai contoh:

Tabrakan komet dengan bumi menyebabkan

kepunahan dinosaurus.



Pengujian hipotesis

Dalam pengujian hipotesis, pengaruh faktor-

faktor yang tidak diinginkan, tetapi dapat

mempengaruhi hasil percobaan, harus dibuatsekecil mungkin.


Faktor-faktor tersebut dapat berasal dari-Rancangan eksperimen

-Peralatan yang digunakan-Pelaku eksperimen

P ji hi t i



Pengujian hipotesis

Eksperimen harus didisain agar hasil yang akan

diamati merupakan akibat dari satu sebab atau

satu perlakuan. Karena itu, hal-hal lain yangdapat mempengaruhi hasil eksperimen harus


ang an m n ma s r.Peralatan yang digunakan haruslah peralatan

standar dan telah ditera sebelum dipakai.

Hal yang sangat penting adalah pelaku

eksperimen yang terlatih dan tidak mempunyai

kepentingan tertentu dengan hasil eksperimen.

P ji hi t i



Pengujian hipotesis

hipotesis kita yang berhubungan dengan flu,

dapat diuji dengan melakukan eksperimen

berupa pemberian vitamin C pada sekelompokpenderita penyakit flu. Sebagai pembanding,


per u an sa u e ompo pen er a ag yangtidak diberikan vitamin C. Kelompok ini disebut

kelompok kontrol.

Sebagai contoh:Perbedaan hasil pengamatan akan

memperlihatkan pengaruh pemberian vitamin C.

P ji hi t i



Pengujian hipotesis

Selama pengujian hipotesis, ilmuwan

mengumpulkan banyak informasi. Informasi-

informasi ini disebut data. Data ini dapat berupaangka yang menyatakan besaran yang dapat


.

kuantitatif.

Data jenis ini diperoleh melalui

proses pengukuran.

P ji hi t i



Pengujian hipotesis

Selain data kuantitatif, ilmuwan

dapat juga mengumpulkan data

kualitatif. Data jenis ini diperolehmelalui pengamatan. Contoh data


tumbuhan, ciri-ciri seekor hewan, dll.

Data:Kuantitatif Pengukuran

Kualititatif Pengamatan

Penarikan Kesimpulan




Dari hasil eksperimen ilmuwan dapat menarik

suatu kesimpulan tentang hipotesis.


Kesimpulan yang diperoleh adalah apakah hasileksperimen mendukung atau menolak

hipotesis.





Apabila hipotesis yang dibuat didukung oleh

eksperimen, hal ini belum membuktikan bahwa

hipotesis tersebut benar. hipotesis tadi perludiuji dengan banyak eksperimen. Sehingga,


se e a anya e sper men men u ung

hipotesis yang telah dibuat, barulah dapat

disimpulkan bahwa

tanpa keraguan yang beralasan hipotesis

tersebut adalah benar.





Apabila hipotesis yang dibuat tidak didukung

oleh eksperimen.

Peneliti harus jujur dan lapang dada menerima

kenyataan.


Pelajari lagi masalah tersebut kemudian buathipotesis baru dan lakukan pengujian lagi.

Eksperimen tidak mendukung hipotesis buat

hipotesis baru dan uji lagi

Berbagi Pengetahuan



Berbagi Pengetahuan

Ternyata hipotesis kita tentang vitamin C dan

penyembuhan flu

Asupan vitamin C mempercepat penyembuhan


tidak didukung oleh eksperimen. (Silakan cari

lebih lanjut informasi tentang hubungan

vitamin C dan penyembuhan flu)

penya u.

Berbagi Pengetahuan



Berbagi Pengetahuan

Pada keadaan hipotesis didukung ataupun tidak

oleh eksperimen, hasil penelitian dapat

dilaporkan pada komunitas ilmiah sebagaipengetahuan baru


Laporkan/beritahukan hasil penelitian padakomunitas ilmiah

Komunikasikan Pengetahuan Anda

LANGKAH-LANGKAH METODE ILMIAH



Mengajukan

pertanyaan

Membuat hipotesis Pikirkan! Amati Lagi

Mengamati

Fenomena

LANGKAH LANGKAH METODE ILMIAH


Menguji hipotesis

Menarik Kesimpulan

Eksperimen

mendukung hipotesis

Eksperimen Tidak

Mendukung hipotesis

Berbagi Pengetahuan

dengan Komunitas

Sistem Kompleks dan Metode Ilmiah




Untuk sistem sederhana, metode ilmiah terbukti

berdaya guna dalam menyelesaikan masalah

sains. Tetapi apakah metode ini dapat dipakaiseperti sedia kala saat mempelajari sistem


omp e s, seper pa a sa ns ng ungan.

Ternyata untuk sistem kompleks metode

saintifik tidak dapat digunakan apa adanya. Hal

ini dapat disebabkan antara lain oleh masalahyang dibahas luas dan/atau rentang waktu

pengamatan harus lama.





Karena itu, pendekatan baru yang

mempertahankan hal mendasar di metode

ilmiah, kemampuan untuk membuktikan bahwasuatu pernyatan salah, menjadi sangat


per u an.

Perlu pendekatan baru. Kemampuan untuk

membuktikan suatu pernyataan (hipotesis)

salah tetap dipertahankan.





Sebagai contoh di sains lingkungan, pendekatan

baru yang telah digunakan di antaranya catatan

sejarah dan pengamatan bencana dan gangguandi jaman ini.


Pendekatan baru antara lain

catatan sejarah dan pengamatan kejadian(bencana dan gangguan) di jaman ini

Bukti Sejarah



Bukti Sejarah

Catatan sejarah yang digunakan antara lain;

Sejarah tertulis.

Sebagai contoh, pengaruh letusan Merapi

terhadap lingkungan dipelajari dari sejarah


letusan Merapi.Lingkar Tahun Pohon.

Peristiwa yang terjadi disuatu hutan, misalkankekeringan atau kebakaran, mungkin diteliti dari

lingkar tahun pohon.

Bukti Sejarah



j

Catatan sejarah lain yang dapat digunakan

adalah catatan terpendam, fosil dan benda

terpendam lainnya. Fosil dan benda terpendamini jika diteliti menggunakan metode


penangga an ar on ma a wa u sua u

peristiwa terjadi dapat diperkirakan. Misal,

dengan mengamati sisa-sisa pohon yang

tertimbun dibawah abu vulkanik di sekitarMerapi, waktu letusan yang mengubur sisa-sisa

pohon tadi dapat diperkirakan.

Bencana dan Gangguan Terkini: Eksperimen



gg p

Dalam sains lingkungan, ilmuwan sangat sulit

untuk melakukan eksperimen. Karena itu,

bencana dan gejala alam terkini digunakansebagai suatu kesempatan untuk mengambil


a a. e aga con o , mempe a ar pengaru

letusan gunung Bromo pada lingkungan sekitar,

dapat dilakukan dengan mengamati letusan

Bromo terkini. Letusan inilah eksperimen yangdiamati, karena kita tidak dapat membuat

sendiri eksperimen seperti ini.

Sistem dan Umpan Balik



p

Pada bidang sains yang kompleks pemahaman

tentang sistem yang dibahas dan interaksi

antarbagian adalah sangat penting. Tetapitahukah Anda apakah sistem itu? Walaupun kita


e a mema a s a s s em er a - a ,

sekarang marilah kita definisikan

Sistem adalah suatu himpunan banyak

komponen yang bertindak bersama sesuai

fungsinya masing-masing sebagai satu

kesatuan.




p

Jika ada elemen di dalam sistem, maka tentu

saja ada elemen di luar sistem. Elemen di luar

sistem ini dikenal dengan lingkungan.Lingkungan dan sistem membentuk jagad raya


Contoh sistem: sungai, danau, sebotol air, dll.

Batas antara sistem dan lingkungan dapat

berupa batas nyata ataupun khayal.

Sistem + Lingkungan jagad raya




p

Berdasarkan interaksi antara sistem dengan

lingkungan, sistem diklasisfikasikan sebagai

Sistem Terbuka; jika energi dan/atau materidapat keluar atau memasuki sistem.


Contoh: Danau air dapat keluar/masuksungai.

Sebagai contoh yang lain: Kota merupakan

sistem yang terbuka orang dapat

keluar/masuk kota.




Sistem Tertutup; jika materi tidak dapat keluar

atau memasuki sistem.

Contoh: Akuarium yang tertutup rapatmateritidak dapat keluar/masuk akuarium, tetapi


energi masih dapat.

Planet Bumi dapat juga dipandang sebagai

sistem tertutup (untuk kepentingan praktis),

karena materi yang keluar/memasuki bumi

sangat sedikit.




Sistem Terisolasi; jika materi dan energi tidak

dapat keluar atau memasuki sistem.

Contoh: Termos air yang tertutup termosdibuat agar jumlah air di dalam termos tetap


dan air tersebut tetap panas.




Keadaan sistem tidak selalu tetap. Secara

keseluruhan keadaan sistem mungkin tampak

tetap, tetapi bagian-bagian sistem dapatberubah. Perubahan satu bagian sistem dapat


mempengaru ag an yang a n an a rnya

dapat juga mempengaruhi sistem secara

keseluruhan. Perubahan bagian sistem yang

mempengaruhi bagian yang lain sehinggabagian kedua ini juga mempengaruhi bagian

pertama dikenal dengan istilah umpan balik .




Dengan kata lain, umpan balik terjadi: jika luaran

(materi/energi yang meninggalkan sistem) suatu sistem

berfungsi juga sebagai masukan (materi/energi yangmemasuki sistem) sehingga sistem mengalami

perubahan lebih lanjut.


Sebagai contoh: pengaturan temperatur tubuhmanusia. Saat Anda di luar di siang hari yang panas,

peningkatan temperatur mempengaruhi sensor

penerima di kulit Anda (masukan). Jika Anda tetapberjemur, tubuhmu memberikan reaksi fisiologis.

Keringat akan keluar melalui lubang kulit yang

membuka. Temperatur tubuh Anda pun turun.




Dalam contoh tadi: peningkatan temperatur ditanggapi dengan

tindakan sehingga temperatur turun. Ini adalah contoh umpan

balik negatif. Umpan balik negatif merupakan pengaturan

mandiri atau penyetabil sistem, biasanya mempertahankansistem dalam keadaan yang relatif tetap.


.

balik positif ditandai dengan suata keluaran menyebabkanpeningkatan keluaran berikutnya.

Contoh. Api yang membakar hutan. Api akan mengeringkan

pohon-pohon yang basah. Pohon kering mudah terbakar.Semakin banyak pohon kering, api pun semakin besar.

Umpan balik positif bersifat pembuat tidak stabil.




Suatu sistem diyatakan stabil apabila sistem tetap di

keadaannya kecuali diganggu dan setelah diganggu

sistem kembali ke keadaan semula.


.

Sistem dengan umpan balik positif menjadi tidak stabil.

Perubahan dan Keseimbangan Sistem



Perubahan bersih yang terjadi pada suatu sistem

tergantung pada perbandingan masukan dan luaran

sistem tersebut.Jika masukan suatu sistem sama dengan luarannya,

maka sistem ini disebut dalam keadaan tunak stead .


Contoh: Keadaan danau saat jumlah air yang masuksama dengan air yang keluar disebut keadaan tunak.

Sistem berada dalam keseimbangan dinamik.

masukan luaransama dengan

sistem tetap




Jika masukan suatu sistem kurang dari luarannya, maka

ukuran sistem mengecil.

Contoh: Keadaan danau dimusim kemarau saat jumlahair yang masuk kurang dari air yang keluar. Dalam

waktu an lama danau da at men adi kerin .


masukan luaranKurang dari

Sistem

mengecil




Jika masukan suatu sistem lebih dari luarannya, maka

ukuran sistem membesar.

Contoh: Keadaan danau di musim hujan saat jumlah airyang masuk lebih dari air yang keluar. Dalam waktu

an lama danau da at melua saat melua danau


dalam keadaan tunak).

masukan luaranlebih dari

Sistem

membesar

Sains dan Pengambilan Keputusan



Adakah hubungan antara sains dan pengambilan keputusan.

Seperti halnya metode ilmiah, proses pengambilan keputusan

yang rasional dapat dinyatakan dalam tahapan:

Merumuskan pernyataan yang jelas tentang hal yang akan

diputuskan.


hal tersebut.

Buat daftar pilihan aksi.

Perkirakan konsekuensi positif dan negatif dari setiap pilihan

aksi dan probabilitas setiap konsekuensi akan terjadi.

Pertimbangkan setiap pilihan dan pilih solusi terbaik.




Pada proses pengambilan keputusan tadi banyak asumsi

penyederhanaan yang tidak dijumpai dalam kehidupan nyata.

Dalam kehidupan nyata, sangatlah sulit untuk mengantisipasi

semua konsekuensi dari setiap pilihan aksi. Selain itu, kita seringdihadapkan dengan konsekuensi yang tidak terduga. Tambahan

ula informasi saintifik an tersedia kadan tidak len ka atau


masih dalam kontroversi. Terkadang masalah emosi dan konflikkepentingan juga mempersulit pengambilan keputusan.




Untuk aspek yang berhubungan dengan masalah sains, seperti

informasi yang kurang lengkap atau masih dalam kontroversi

dapat diatasi dengan memulai dari semua data ilmiah yang

relevan beserta ketidakpastiannya. Di saat ahli-ahli masih dalamperdebatan tentang interpretasi data-data tadi, jika mungkin

ambil konsensus atau ertimban kan sekum ulan erkiraan


berdasarkan interpretasi-interpretasi tadi. Efek masing-masingperkiraan harus diidentifikasi dan setiap resiko yang

berhubungan dengan perkiraan tadi harus dianalisis terhadap

keuntungan yang mungkin diperoleh. Pada akhirnya, pengambil

keputusan di negara bukanlah ilmuwan, melainkan politisi yang

hanyalah orang kebanyakan. Karena itu, pendidikan sains pada

orang-orang di pemerintahan dan bisnis, juga semua rakyat,

merupakan suatu hal yang sangat penting.

Latihan Metode Ilmiah



Anda harus berangkat kuliah di pagi hari mengendarai mobil. SaatAnda menstarter mobil tersebut, ternyata mobil tidak hidup.

Kerjakanlah salah satu dari latihan ini. Buatlah langkah-langkah penyelesaian masalah sesuai dengan metode ilmiah.

Langkah-langkah ini harus melibatkan beberapa hipotesis

(minimal 3).


Pukul 20:00, Anda sedang mencoba menyelesaikan pekerjaan rumahyang harus dikumpulkan keesokan hari tepat pukul 8:00. Ternyata,

dari daftar acuan diketahui bahwa beberapa materi terdapat di satubuku, tetapi buku yang sangat penting ini tidak ada pada Anda.

Anda harus menelpon orang tua menggunakan cellphone dan nomor Anda.

Ternyata cellphone Anda tidak menyala. Anda mencoba menyalakannya dan

ternyata tidak berhasil.



Satuan dan Besaran


Persoalan Ukuran



Dalam kehidupan sehari-hari, Anda mungkin

pernah menjumpai iklan seperti ini.


Sebagian orang mungkin akan mengerutkan

dahi membaca iklan ini.

Persoalan Ukuran



Apa artinya pernyataan “Lima menit dari Kampus UI”?

Kita mungkin dapat bersepakat bahwa pembuat

pernyataan ini ingin memberitahukan pada pembaca

bahwa ITC Depok berada tidak jauh dari UI.Tetapi kita mungkin sulit untuk bersepakat tentang


Apa yang terjadi jika lima menit tadi ditempuh dengan jalan kaki, naik motor, naik angkot, atau saat jalanan

sedang macet berat (maklum kota Depok)?

5 menit !?...?

Jadi pernyataan “Lima menit dari Kampus UI”meninggalkan tanda tanya besar.

Persoalan Ukuran



Saat berakhir pekan, biasanya orang mencari tempat

yang tenang untuk beristirahat. Misalkan Anda dan

teman-teman berencana pergi ke satu vila bernama“Vila Ultimate” yang terletak di atas buki).


Anggota rombongan yang belum pernahmengunjungi Vila dengan pemandangan yang

indah ini, bertanya seberapa jauhkah vila

tersebut berada dari kota tempat rombongantinggal?

Berapa jauh vila di atas bukit itu?

Persoalan Ukuran



Anggota rombongan yang pernah mengunjungi vilatersebut menjawab perlu berjalan kaki setengah hari.

Ada teman yang mengatakan, perjalanan ini akan

menghabiskan dua puntung rokok. Seorang temanyang lain memperkirakan bahwa sebelum sore


g .

Sepertinya pertanyaan telah terjawab,

tetapi masih ada masalah!!Jawaban-jawaban tadi kurang jelas.Jadi, perlu suatu kesepakatan tentang pengukuran

“Jarak”.

Persoalan Ukuran



Ingat kasus penawaran satu pulau Indonesia di


daerah Indonesia Bagian Timur?Selain keindahan dan letak pulau yang ditawarkan, calon pembeli tentu ingin

mengetahui ukuran pulau tersebut, mungkin luas atau keliling pulau.

Bayangkan hal yang terjadi apabila konsumen diberi informasi

-Diperlukan waktu seharian untuk mengelilingi pulau

-Cukup dengan 10.000 langkah kaki untuk menyusuri pantai

-Jarak dari satu tepi ke tepi yang lain adalah 7.000 jengkal

Berapa luas pulaunya?

Persoalan Ukuran



Lagi-lagi Ada Masalah!!


Hal-hal yang menjadi pertanyaan antara lain adalah

• Apakah akan sama jauh bila kita berjalan atau berlari seharian?

• Apakah langkah kaki Budi sama dengan Ibud?

• Samakah panjang jengkal saya dan Anda?

Informasi yang diberikan kurang jelas.Bagaimana agar menjadi jelas dan setiap orang akan

mendapatkan kesimpulan yang sama?

Perlu kesepakatan tentang pengukuran “Jarak”.

Persoalan Ukuran



Permasalahan dengan ukuran ini bukan hanya tentang

ukuran jarak, tetapi juga tentang ukuran isi, waktu, dll.

Sebagai contoh:Anda mendengar seseorang meminta “satu cangkir

kopi”. Apabila Anda tidak mengerti konteks permintaan


ini, Anda mungkin bertanya, cangkir ukuran apa?

Contoh yang lain adalah pernyataan

“Budi telah berada di kamar selama sepeminuman teh”.

Apakah waktu yang diperlukan Budi dan Ibud untuk

minum teh akan sama?

Persoalan Ukuran



Ketidakjelasan dalam penentuan patokan ukuran dapat

menimbulkan pertengkaran/keributan, karena itu perlu

kesepakatan tentang patokan ukuran suatu hal.

Sekarang marilah kita bahas tentang patokan ukuran


ara . ara asa u ur er asar an pan ang, arena

itu patokan pertama yang akan dibahas adalah patokanukuran panjang

Di masyarakat masih ada sebagian yang mengukurpanjang dalam satuan tombak, hasta, dll. Jadi, sampai

sekarang pun, satuan pengukuran masih beragam.

Persoalan Ukuran



Anggaplah disepakati bahwa satuan pengukuran di

masa lalu adalah hasta. 1 hasta adalah jarak dari siku

hingga ujung jari tengah.

Yang menjadi pertanyaan adalah tangan siapakah yang


raja yang berkuasa. Tetapi setiap kerajaan mempunyairaja masing-masing. Artinya ada sekian banyak patokan

untuk ukuran hasta.

Saat transportasi semakin lancar, masyarakat darikerajaan berbeda mulai berinteraksi. Banyaknya

patokan ukuran ini tentu menimbulkan masalah. Jadi

perlu patokan yang sama.

Persoalan Ukuran



Persoalan ukuran ini juga dijumpai di sains. Data-data

kuantitatif yang diperoleh dari eksperimen perlu

dinyatakan dengan istilah tertentu. Saat ini,

penyelidikan tentang suatu fenomena alam dilalukan

oleh banyak ilmuwan di banyak negara.


Karena itu, agar setiap ilmuwan, tidak peduli asalnya,dapat memahami hasil pengukuran imuwan yang lain,

disepakatilah satuan dalam standar internasional.

Satuan ukuran panjang yang diterima secarainternasional adalah meter disingkat m.

Standar Ukuran & Satuan Ukuran



• METER digunakan untuk satuan panjang pertama kali saat terjadi Revolusi

Perancis oleh Napolen

• 1 meter didefinisikan sebagai 1 per 10.000.000 jarak antara Kutub Utara dan kota

Paris (tempat Guillotine)

• 1889 Standar ukuran meter dibuat dari batang berbahan campuran Platinum-

Standar Ukuran PANJANG


.

dikontrol temperaturnya pada the Bureau International des Poids et Mesures diSevres, Perancis.

• 30 batang standar sekunder kemudian dibuat dengan bahan yang sama

• 1960, meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya

oranye yang dipancarkan oleh isotop Kripton-86.

• 1983, meter didefinisikan sebagai:

“Jarak yang ditempuh oleh cahaya ketika merambat di ruangan

vakum selama interval waktu 1/299.792.458 detik”

Ukuran standar Panjang



Ukuran Standar Panjang

Panjang diukur dalam satuan dasar meter

1 METER: “Jarak yang ditempuh oleh cahaya ketika merambat di ruanganvakum selama interval waktu 1/299.792.458 detik”


Beberapa negara, sebagai contoh Amerika Serikat dan Kanada, masih

menggunakan ukuran panjang yang lain selain meter.

Beberapa Konversi

1 in = 2,54 cm

1 mil = 1,609344 km

1 kaki = 0,3048 m

Singkatan Ilmiah



Singkatan-singkatan yang lain

Pada bagian terdahulu kita menggunakan satuan cm dan km.singkatan cm berati centimeter dan km berarti kilometer.

Sebutan Singkatan Nilai

yotta Y 1024

Sebutan Singkatan Nilai

deci d 10-1


zetta Z 1021

exa E 1018

peta P 1015

tera T 1012

giga G 109

mega M 10

6

kilo k 103

hecto h 102

deka da 101

centi c 10-2

mili m 10-3

mikro µµµµ 10-6

nano n 10-9

pico p 10-12

femto f 10

-15

atto a 10-18

zepto z 10-21

yocto y 10-24

Singkatan Ilmiah



1 km = 1 kilometer = 103 m

1 nm = 1 nanometer = 10-9 m

Penggabungan singkatan-singkatan ini dengan satuan dasarmenghasilkan satuan baru. Sebagai contoh


µµµµm = m rome er = - m

Pada daftar singkatan dan contoh-contoh di atas kita telah

menggunakan notasi saintifik (10x). Notasi ini digunakan

untuk menyatakan bilangan yang sangat besar maupun

sangat kecil. Sebagai contoh 103 = 1000 dan 10-6 = 1/1000000

Notasi Saintifik



Diperlukan cara penulisanyang praktis

Batu Kristal

1/100 m

Molekul1/1.000.000.000 m

Penyusun Materi dan UkurannyaKristal: Molekul/ atom yang

tersusun secara teratur

Molekul: Atom-atom yangsaling berikatan

210 m

−

910 m−


Atom

1/10.000.000.000 m

Inti Atom

1/100.000.000.000.000 m

Proton

1/1.000.000.000.000.000 m

Quark, elektron

< 1/1.000.000.000.000.000.000 m

: -

elektro yang mengelilingi Inti

Atom

Inti Atom: Terdiri dari

Proton dan Neutron

Proton: Terdiri dari

Quark

10

10m

−

1410 m

−

1510 m

−

18

10 m

−

Quark

Ukuran Benda di Alam Kita

dan Alat ukur untuk melihatnya



Sel darah merah


Bakteri Anthrax

Virus H5N1- Flu Burung

Ukuran Standar Waktu



Ingat contoh:

Budi telah berada di kamar selama sepeminuman teh.

Satu besaran yang sering digunakan di kehidupan dan jugabidang mekanika adalah waktu


amanya m num e u an a u uran s an ar wa u.

Ukuran dasar waktu adalah detik menggunakan standar

dengan definisi

1 DETIK: “waktu yang diperlukan untuk 9.192.631.770 kali osilasi pada

transisi level energi tertentu dari atom Cesium-133”

Jam Atom (Atomic Clock)

Ukuran Standar Waktu



Satuan waktu dapat diubah dari satu jenis ke jenis yang lain.

Sebagai contoh

Anda mungkin biasa menggunakan ukuran tahun, bulan,ataupun hari untuk menunjukkan lamanya waktu berlalu.


1 hari = 24 jam

1 jam = 60 menit

1 menit = 60 detik = 60 s

Satu tahun sekitar 365,5 hari sedangkan jumlah hari dalam

satu bulan bervariasi dari 29, 30, dan 31 hari.

Ukuran Standar Massa




1 KILOGRAM: “massa dari benda berbahan campuran Platinum-Iridium

Satu besaran yang sering digunakan adalah besaran yangmenyatakan ukuran massa. Massa benda diukur dalam satuan

kilogram.


Harus diingat di sini satuan kilogram dalam dunia saintifik berbeda

dengan satuan kilogram yang biasa dipakai sehari-hari.

Dalam dunia saintifik, kilogram menyatakan massa. Sedangkan dalam

kehidupan sehari-hari kilogram merupakan ukuran besaran yang dalam

dunia saintifik dikenal sebagai gaya (Force).

yang disimpan di the Bureau International des Poids et Mesures di Sevres,

Perancis”




Sebagai contoh

1 kilogram = 1 kg = 1000 gram= 103

g.

1 miligram = 1 mg = 10-3 g.

Massa juga sering diukur menggunakan singkatan ilmiah


1 mikrogram = 1 µµµµg = 10-6 g.

Beberapa negara, Inggris dan Amerika masih menggunakan

satuan tersendiri untuk massa (Pound disingkat Lb). Konversi

satuan tersebut adalah 1 pound = 1 Lb = 0,45 kg.

Sistem Internasional (SI)



Standar Ukuran Satuan UkuranPanjang meter (m)

Berikut adalah satuan standar besaran dasar dalam

sains terutama Fisika


Waktu detik (s)

Massa kilogram (kg)

Temperatur kelvin (K)

Arus Listrik amper (A)

Intensitas cahaya kandela (cd)

Jumlah substans mol (mol)

Besaran-besaran yang Lain



Sebagai contoh

1 liter = 1 dm3 = 1000 m3

1 mil am = 1 609344 km am

Dari besaran-besaran dasar tadi dapat diturunkan besaran-besaran baru yang disebut besaran turunan


36 km/jam = 600 m/menit = 10 m/s

1 cc = 1 cm3 = 10-6 m3

Laju aliran benda cair (air, minyak, darah, dll): 1 cc/s = 1 cm3

/s= 10-6

m3

/s

Pemakaian energi listrik: 1 kwh = 1 x 103 wh = 3600 x 103 ws= 3,6 x 106 J

1 J = 1 joule = 1 kg m2/s2 merupakan satuan energi.

Besaran-besaran yang Lain



Sebagai contoh

1 cal = 1 calorie = 4,186 J

Dalam SI satuan energi adalah joule disingkat J. Satuan energiyang lain masih tetap dipakai.


,

Satuan yang lain????

Ketidakpastian



Ketidakpastian bersumber dari alam yang selalu mengalami

perubahan. Ketidakpastian juga muncul karena setiap

pengukuran mempunyai kesalahan.

Dalam pengukuran, hasil yang diperoleh tidaklah pasti, jadiada ketidakpastian dalam setiap hasil pengukuran.


Ketidakpastian pengukuran dan kesalahan-kesalahan lain yang terjadidalam pengukuran disebut kesalahan eksperimen. Kesalahan-kesalahan

yang terjadi secara konsisten, kesalahan yang terjadi karena kesalahan

kalibrasi alat sebagai contoh, disebut kesalahan sistematis.

Ilmuwan selalu menyertakan ketidakpastian pengukurannya dalam laporan

yang ia buat.

Ketidakpastian



Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tadi marilah kita

perhatikan kasus berikut ini?

Dalam kehidupan sehari-hari Anda mungkin seringmendengar istilah presisi dan akurasi. Apakah arti kedua

istilah tadi? Apakah mereka sama?


Dewi menjumpai sepotong kayu . Dewi ingin mengetahui panjang kayutersebut. Kemudian ia mengambil alat ukur panjang berskala terkecil

milimeter dan mulai melakukan pengukuran. Tidak lama kemudian

temannya, Ewid, datang dan juga ingin mengukur kayu tadi. Ewid

menggunakan alat ukurnya yang mempunyai skala terkecil centimeter.

Pengukuran manakah yang lebih presisi dan yang mana lebih akurat?

Ketidakpastian

d k i d id i i i ifik k



Bagaimana halnya dengan akurasi?

Pada kasus Dewi dan Ewid ini, secara saintifik, Pengukuranyang dilakukan Dewi tentu lebih presisi. Ia dapat melakukan

pengukuran berulang-ulang dengan selisih pengukuran

dalam rentang milimeter (sepersepuluh centimeter).


Kita misalkan di kayu tadi tertulis 120 cm yang menyatakan panjang kayu.

Pengukuran Dewi memberikan angka 120,4 cm. Sementara Ewid

menyatakan hasilnya 120 cm.

Pada contoh di atas, walaupun alat ukur Ewid kurang presisi, hasil yang iaperoleh lebih akurat dari hasil pengukuran Dewi.

Ketidakpastian

J di



Akurasi menyatakan seberapa dekat hasil pengukuran yang

diperoleh relatif terhadap hasil pengukuran yang telah

diterima oleh orang banyak. Semakin dekat hasil pengukuran

pada acuan yang telah diterima orang banyak, semakin

Jadi


akuratlah pengukuran tadi.

Presisi menunjukkan seberapa baik pengukuran yang telah dilakukan.

Presisi berarti derajat kepastian hasil pengukuran. Semakin presisi suatupengukuran maka hasil yang diperoleh menjadi semakin mendekati pasti.



Kesimpulan dan Saran


Kesimpulan

Kit t l h di k ik t ik S i d M t d



Kita telah mendiskusikan topik Sains dan MetodeIlmiah. Pada pembahasan tentang metode ilmiah, telah

didiskusikan secara ringkas langkah-langkah yang

dilakukan oleh ilmuwan saat ia bekerja. Penerapan

metode ilmiah pada kasus sistem komplek juga telah


didiskusikan, begitu pula dengan hubungan antara

sains dan pengambilan keputusan. Pada bagian akhir

dibahas hal-hal yang berhubungan dengan pengukuran,

mulai dari besaran, satuan hingga presisi dan akurasi.

Saran

K t ik t ik dib h d b i i i t



Karena topik-topik yang dibahas pada bagian ini sangatpenting dalam memahami fenomena alam dan

informasi tentang sains, mahasiswa disarankan untuk

mempelajari secara lebih mendalam di buku acuan

yang digunakan saat penyusunan presentasi ini.


Informasi tentang buku-buku ini tertera di daftar

pustaka.



Daftar Pustaka


Daftar Pustaka

Belk C dan Borden V Biology: Science for Life Pearson Benjamin



Belk, C., dan Borden, V., Biology: Science for Life, Pearson BenjaminCummings, 2Ed, 2008.

Botkin, D. B., dan Keller, E. A., Environmental Science: Earth as a Living

Planet, John Wiley & Sons, Inc, 7Ed, 2010.

Cunningham, W. P. dan Cunningham, M. A., Principles of Environmental

Science, Mc Graw Hill, 5Ed, 2008.


ew , . ., uc oc , ., an ew , . ., oncep ua ys ca c ence,

Pearson Addison Wesley, 4Ed, 2008.

Giancoli, D. G., Physics for Scientists & Engineers, Pearson Prentice Hall,

4Ed, 2008.

Keylon, C., How Scientist Work ,

www.graves.k12.ky.us/powerpoints/elementary/ lowckeylon.ppt , Jum’at,26 Nopember 2010.

Thornton, S. T. dan Rex, A. , Modern Physics for Scientists and Engineers,

Thomson Brooks/Cole, 4Ed, 2006.



Sekian


022-Sains Dan Metode Ilmiah

Documents

Transcript of 022-Sains Dan Metode Ilmiah