7/23/2019 14001-1-446487641470

1/9

MODUL 1

PERKEMBANGAN TEORI TEORI FISIKA

1. Pendahuluan

Fisika adalah ilmu yang paling mendasar dari semua cabang sains fisika yang

berhubungan dengan perilaku dan struktur materi ilmu yang mempelajari bagian

bagian dari alam dan interaksi di dalam.

Pada abad ke-20, fisika telah mengalami perkembangan pesat sekali.

Dampak perkembangan fisika telah dapat dirasakan yaitu berupa perkembangan

teknologi muktahir, misalnya teknologi laser, semi konduktor, super konduktor, nuklir

telah membuat reolusi besar dalam sejarah kehidupan manusia.Fisika telah menguak tabir misteri di alam ini, misalnya dahulu manusia

menganggap panas adalah sebuah misteri, tidak diketahui penyebabnya tetapi

setelah ditemukan teori atom manusia mengerti bah!a panas itu sebenarnya akibat

gerakan dan tumbukan atom atom. "entu teori atom ini berhasil menyatukan dua

konsep fisika yang berbeda yaitu konsep panas dan konsep gerak.

#al yang sama terjadi juga dengan listrik dan magnet. Dahulu manusia tidak

mengerti apa hubungannya antara medan magnet dan medan listrik. "etapi dengan

ditentukanya teori elektronagnetik oleh $a%!ell dan ka!an ka!an manusia barumengerti bah!a kedua medan ini hakekatnya satu. $edan liatrik dapat ditimbulkan

oleh medan magnet begitu juga sebaliknya.

Penemuan teori elektromagnetik ini juga telah membuka tabir penyebab

keberadaan cahaya dan gelombang sinar &, radio, "' yang bermanfaat dalam teori

modern.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I (

7/23/2019 14001-1-446487641470

2/9

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I 2

7/23/2019 14001-1-446487641470

3/9

)khir akhir ini perhatian fisika modern tertuju pada gerak *partikel

pengembangan inti atom+. aat ini para fisika!an sedang berusaha memahami

bagaimana uark uark ini berinteraksi membentuk materi.

$. San" dan %&ea#'#a"

alah satu aspek terpenting dalam sains adalah pengamatan terhadap peristi!a.

amun pengamatan memerlukan imajinasi, karena para ilmu!an tidak akan pernah

dapat memasuki segala-galanya dalam deskripsi tentang apa yang mereka amati.

Dengan demikian, para ilmu!an harus membuat contoh, mari kita lihat

bagaimana dua pemikir besar, A&"#(#ele" )*+, *$$ SM dan Galle( )1/, -

1/,$0menafsirkan gerak sepanjang suatu permukaan horisontal. )ristoteles melihat

bah!a benda benda yang diberi dorongan a!al di atas tanah *atau di atas sebuah

meja+ selalu bergerak semakin lambat dan kemudian berhenti. ebagai akibatnya,

aristoteles mempercayai bah!a keadaan alamiah sebuah benda adalah selalu pada

keadaan diam. /alileo dalam tinjauan ulangnya tentang gerak horisontal pada a!al

tahun (00-an, lebih memilih mempelajari kasus gerak ideal yang bebas hambatan.

/alileo membayangkan bah!a jika gesekan dapat dihilangkan, sebuah benda yang

diberikan gerakan a!al sepanjang suatu permukaan bidang horisontal akan bergerak

terus menerus tanpa henti. Dia menyimpulkan bah!a untuk sebuah benda dalam

keadaan gerak adalah sama alamiahnya dengan berada dalam keadaan diam.

Dengan menemukan sebuah pendekatan baru, /alileo membangun pandangan

modern kita tentang gerak dan dia mengerjakan dengan lompatan imajinasi.

Perkembangan pengetahuan para ahli fisika tentang partikel terkecil dapat

digambarkan sebagai berikut Dengan fisika klasik kita bisa menjelaskan banyak

fenomena alam yang bisa kita lihat dan kita rasakan di sekitar kita misalnya

terjadinya angin, panas, rambatan bunyi, pelangi, arus listrik dan lain lain. Fisika

modern yang muncul pada a!al abad ke-20 dengan mengembangkan teori yang

berhubungan dengan fenomena fenomena yang tidak dapat diterangkan oleh fisikaklasik. Dua buah teori fisika medern yang sangat terkenal dan sangat penting adalah

"eori 1elaistik instein dan "eori $ekanik 3uantum. "eori 1elaistik dapat

menjelaskan gerakan benda yang berkecepatan mendekati kecepatan cahaya serta

dapat menerangkan ketaraan hubungan massa dan energi. edangkan mekanika

kuantum dapat menerangkan fenomena fisika pada leel atom *skala sangat kecil+.

4ika konsep panas dan listrik dapat disatukan, listrik, magnet dan cahaya juga

dapat disatukan, mungkinkah gejala di alam ini dapat diterangkan dengan satu teori

saja5 Pertanyaan ini sangat mengusik para fisika!an. Pada tahun (678 teen

9einberg menciptakan sebuah teori yang menggabungkan teori elektromagnetik dan

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I :

7/23/2019 14001-1-446487641470

4/9

teori lemah *9eak ;ntraction+ yang berhubungan erat dengan radioaktifitas. "eori

gabungan ini dinamakan teori listrik lemah *lectro!eak+.

ukses teori lectro!eak ini membuat fisika!an bernafsu untuk

menggabungkan teori electro!eak dengan electro kuat *trong ;ntraction+ yang

melukiskan intraksi diantara teori inti atom *neutron dan proton+ manusia

menamakannya sebagai teori gabungan dapat digabungkan dengan

teori grafitasi menjadi teori baru

7/23/2019 14001-1-446487641470

5/9

*. Pe2a3an F"%a

ecara umum fisika dibagi menjadi dua bagian, yaitu Fisika 3lasik dan Fisika

$odern. Fisika 3lasik berkembang sebelum tahun (600-an mencakup teori teori,

konsep konsep, hukum hukum, dan percobaan percobaan dalam tiga bidang

yaitu @

(. $ekanika 3lasik *mengenai gerak benda pada kecepatan normal,

jauh lebih kecil dari kecepatan cahaya, c ! " #$%m&s+.

2. "ermodinamika *mengenai perpindahan panas, suhu dan kelakuan

dari partikel partikel dalam jumlah yang sangat besar+

:. lektrodinamika *mengenai fenomena listrik dan magnet, optik dan

radiasi+

Dengan Fisika 3lasik kita bisa menerangkan bah!a banyak fenomena alam yang

kita lihat dan rasakan di sekitar kita, misalnya @ terjadinya angin, panas, rambatan

bunyi, pelangi dan lain lain.

Fisika $odern yang muncul pada a!al abad 20-an mengembangkan teori yang

berhubungan dengan fenomena fenomena yang tidak bisa diterangkan oleh Fisika

3lasik.

,. F"%a dan Hu2un3ann4a den3an Bdan3 Lan

=ntuk !aktu yang lama sains kurang lebih merupakan satu kesatuan yang dikenalsebagai filosopi alam. Aaru pada satu atau dua abad yang lalu-lah perbedaan antara

fisika dan kimia dan bahkan sains kehidupan menjadi jelas. $emang, perbedaan

penyolok yang kita lihat sekarang antara seni dan sains juga baru berumur beberapa

abad. Dengan demikian tidak mengherankan kalau perkembangan fisika telah

memperngaruhi dan dipengaruhi bidang-bidang lain. $isalnya, catatan-catatan

Beonardo da 'inci, artis 1enaissance yang terkenal, peneliti, dan teknisi, berisi

referensi-referensi pertama mengenai gaya yang bekerja dalam sebuah struktur,

subyek yang sekarang kita namakan fisikaC tetapi pada saat itu, seperti juga

sekarang, hal tersebut berhubungan erat dengan arsitektur dan bangunan.

3emudian, pada tahun (6:0 dan (6?0-an, sejumlah ilmu!an yang dilatih sebagai

fisika!an tertarik untuk menerapkan gagasan-gagasan dan teknik fisika pada

masalah-masalah mikrobiologi. Di antaranya, yang paling menonjol adalah $a%

Delbrck *(60-(68(+ dan r!in chrEdinger *(887-(6(+. $ereka mengharapkan,

di antaranya, mempelajari organisme biologi dapat berlanjut dengan penemuan

hukum-hukum fisika baru yang tak terduga. ayangnya, harapan ini tidak tercapaiC

tetapi usaha mereka membantu munculnya bidang yang sekarang kita sebut biologi

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I

7/23/2019 14001-1-446487641470

6/9

molekuler, yang telah menghasilkan kemajuan dramatis dalam pemahaman kita

mengenai genetika dan struktur makhluk hidup.

. M(del0 Te(& dan Hu%u

3etika ilmu!an mencoba memahami serangkaian fenomena tertentu, mereka sering

menggunakan model. $odel, dari sudut pandang ilmiah, merupakan semacam

analogi atau bayangan mengenai fenomena yang bersangkutan dipandang dari hal

yang sudah akrb dengan kita. atu contoh adalah model gelombang dari cahaya.

3ita tidak dapat melihat gelombang cahaya sebagai mana kita melihat gelombang

air. )kan tetapi ada gunanya membayangkan seakan-akan cahaya terbuat dari

gelombang-gelombang, karena eksperimen menunjukkan bah!a cahaya dalam

banyak hal berperilaku seperti gelombang air.

"ujuan pembuatan model adalah untuk memberi kita gambaran

pendekatan'sesuatu yang bisa dipakai sebagai acuan'ketika kita tidak bisa

melihat apa yang sebenarnya sedang terjadi. $odel sering memberi kita

pemahaman yang lebih dalam@ analogi terhadap sistem yang telah diketahui

*misalnya, gelombang air pada contoh di atas+ dapat memberi ilham untuk

melakukan eksperimen-eksperimen baru dan bisa memberi gagasan mengenai

fenomena lain yang masih berhubungan dan mungkin terjadi.

$odel relatif sederhana dan memberikan kesamaan struktural dengan

fenomena yang sedang dipelajari, sementara teori lebih luas, lebih rinci, dan dapat

memberikan prediksi yang dapat diuji secara kuantitatif, seringkali dengan ketepatan

tinggi. 3adang-kadang, karena sebuah model dikembangkan dan dimodifikasi dan

berhubungan lebih dekat dengan eksperimen yang mencakup fenomena yang lebih

luas, ia dapat disebut sebagai teori. alah satu contohnya adalah teori atom, di

samping teori gelombang untuk cahaya.

Para ilmu!an memberi istilah hukum untuk pernyataan-pernyataan tertentu

yang singkat tetapi bersifat umum mengenai perilaku alam *bah!a energi itu kekal,

misalnya+. 3adang-kadang pernyataan tersebut berbentuk suatu hubungan ataupersamaan antara besaran-besaran *misalnya hukum e!ton kedua, F( ma+

/. Pen3u%u&an dan Ke#da%5a"#an

3etika menyatakan hasil pengukuran, penting juga untuk menyatakan ketepatan atau

perkiraan ketidakpastian, pada pengukuran tersebut. ebagai contoh, lebar papan

yang diukur dengan penggaris terbaca ,2 )0,( cm. #asil )0,( cm *+ menyatakan perkiraan ketidakpastian pada pengukuran itu, sehingga lebar

sebenarnya paling mungkin berada di antara ,( dan ,: cm. Persen ketidakpastian

merupakan rasio antara ketidakpastian dan nilai yang terukur, dikalikan dengan (00.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I

7/23/2019 14001-1-446487641470

7/9

misalnya, jika pengukuran adalah ,2 dan ketidakpastian sekitar 0,( cm, persen

ketidakpastian adalah

*+#$$+,

#$=

eringkali, ketidakpastian pada suatu nilai terukur tidak dinyatakan secara

ekspisit. Pada kasus seperti ini, ketidakpastian biasanya dianggap sebesar satu atau

dua satuan *atau bahkan tiga+ dari digit terakhir yang diberikan. ebagai contoh, jika

panjang sebuah benda dinyatakan sebagai ,2 cm, ketidakpastian dianggap sebesar

0,( cm *atau mungkin 0,2 cm+. Dalam hal ini, adalah penting bagi )nda untuk tidak

menulis ,20 cm, karena hal ini menyatakan ketidakpastian sebesar 0,0( cmC

dianggap bah!a panjang benda tersebut mungkin antara ,(6 dan ,2( cm,

sementara sebenarnya )nda menyangka nilainya antara ,( dan ,: cm.

6. Sa#uan0 S#anda& dan S"#e SI

3etika berurusan dengan hukum dan persamaan fisika, penggunaan satu set satuan

yang konsisten merupakan hal yang sangat penting. Aeberapa sistem satuan telah

digunakan selama bertahun-tahun. ekarang ini, yang paling penting adalah S4"#e

In#e&na#(nal yang disingkat dengan ;. Pada satuan ;, standar panjang adalah

meter, standar !aktu adalah sekon, dan standar massa adalah kilo-gram. istem ini

dulu disebut sistem $3 *meter-kilogram-sekon+.

istem metrik kedua adalah ""#e 73", dimana centimeter, gram, dan

sekon adalah satuan standar untuk panjang, massa, dan !aktu, sebagaimana

disingkat pada namanya. B"h en3nee&n3 "4"#e memakai standar foot untuk

panjang, pound untuk gaya, dan sekon untuk !aktu.

atuan ; merupakan yang utama dipakai saat ini dalam pekerjaan-pekerjaan

ilmiah.

+. Men3%(n'e&" Sa#uan

Aesaran apapun yang kita ukur, seperti panjang, kecepatan ataupun arus listrik,

terdiri dari angka dan satuan. ering kita diberikan besaran dalam satu set satuan,

tetapi kita ingin menyatakannya dalam set satuan yang lain.

ebagai contoh, kita mengukur bah!a sebuah meja lebarnya 2(, inci, dan kita ingin

menyatakannya dalam centimeter. 3ita harus menggunakan faktor konersi yang

dalam hal ini adalah

( in. G 2,? cm

atau, jika dituliskan dengan cara lain,( G 2,? cmHin.

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I 7

7/23/2019 14001-1-446487641470

8/9

3arena mengalikan yang satu tidak merubah apa-apa, lebar meja kita, dalam

centimeter, adalah

cmin

cminci -,.,.+/,+#0,+# =

=

Perhatikan bagaimana satuan *dalam hal ini inci+ saling meniadakan.

Iontoh @

(. Aerapa jarak lari (00-m jika dinyatakan dalam yard5 *( yd G : ft G : in+

*8a9a2 (06,? yd+

2. ebuah membran yang bundar memiliki luas (,2 inci persegi. yatakan

dalam centimeter persegi. *8a9a2 8,0 cm2+

:. 4ika batas laju kendaraan yang diperbolehkan adalah mil per jam *miHjam

atau mph+, berapa laju ini *a+ dalam meter per sekon *mHs+ dan *b+ dalam

kilometer per jam *kmHjam+ *( mil G 280 ft+ *8a9a2*a+ 2 mHs, *b+ 88 kmHjam+

:. Pan3%a# Nla; Pe&%&aan 4an3

7/23/2019 14001-1-446487641470

9/9

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Dan !da"#u# FISIKA I 6