Sebelum
kita membahas tentang sejarah fisika, apakah kalian tahu apa itu fisika? Fisika
adalah ilmu yang mempelajari tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika
disebut juga sebagai ilmu paling dasar
karena setiap ilmu alam lainnya seperti biologi, kimia, geologi, dan lain-lain
mempelajari suatu jenis sistem materi tertentu yang mematuhi hukum fisika.
Nah, apa kalian ingin tahu bagaimana
sejarah perkembangan fisika? Sejarah fisika telah dimulai sejak 2400 SM yaitu
melalui kebudayaan Harappan yang menggunakan suatu benda untuk memperkirakan
dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak aat itu fisika terus berkembang
sampai ke level yang sekarang. Sekitar tahun 1600 fisika menjadi batas antara
pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Paa tahun 1900 menjadi era baru
terbentuknya fisika modern.
Menurut Richtmeyer, perkembangan ilmu fisika
dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu:
Periode
Pertama, dimulai dari zaman prasejarah sampai sekitar tahun 1550. Pada
periode ini masih belum ada penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada
periode ini, diantaranya:
2400000 SM
– 599 SM, dalam bidang astronomi sudah dihasilkan kalender Mesir dengan 1 tahun
= 356 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam bidang
tegnologi sudah ada peleburan benda logam, pembuatan roda, teknologi bangunan
(piramid), pengukuran, dan koin (mata uang).
600 SM –
530 M, perkembangan ilmu dan teknologi berkaitan erat dengan perkembangan
matematika. Dalam bidang astronomi sudah ada pengamatan tentang gerak benda
langit (termasuk bumi), jarak, dan ukuran benda langit. Dalam bidang sains
fisik sudh ada hipotesa Democritus bahwa materi terdiri dari atom-atom.
Archimedes memulai tradisi Fisika
Matematika untuk menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatik, dan
lain-lain. Tradisi Fisika Matematika masih
berlangsung sampai sekarang.
530 M –
1450 M, kemunduran tradisi sains di Eropa dan semakin berkembang di Timur
Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi perkembangan kalkulus. Dalam bidang
Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks standar untuk
astronomi, teknik observasi berkembang, dan trigonometri sebagai bagian dari
kerja astronomi berkembang. Dalam Sains Fisik, Aristoteles berpendapat bahwa
gerak bisa terjadi jika ada yang mendorong secara terus menerus. Bidang lain
yang semakin berkembang, yaitu kemagnetan Eksperimen optika, ilmu Kimia
(Alchemy).
1450 M –
1550 M, sudah ada arah penelitian yang sistematis. Adanya publikasi teori
hiliosentris dari Copernicus yang menjadi titik penting dalam revolusi
sainstifik.
Periode
kedua, dimulai dari sekitar tahun 1550 sampai 1800. Metode
penelitian yang sistematik mulai dikembangkan dengan Galileo sebagai tokoh
pencetus. Penemuan yang didapatkan, yaitu:
•
Kerja sama antara eksperimentali dan
teoris menghasilkan teori baru pada gerak planet.
•
Isaac Newton meneruskan kerja
Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan hukum gerak Newton yang
merupakan sumber dari mekanika klasik, dan hukum grafitasi Newton yang menjelaskan
gaya dasar grafitasi.
•
Persamaan Bernoulli, teori kinetic
gas, Vibrasi tranversal dari batang, kekekalan momentum sudut, dan persamaan
Lagrange.
•
Dalam fisika panas, ada penemuan
termometer, azas black, dan kalorimeter.
•
Dalam gelombang cahaya, ada penemuan
aberasi, dan pengukuran kelajuan cahaya.
•
Dalam kelistrikan, ada klasifikasi
konduktor dan nonkonduktor, penemuan elestroskop, pengembangan teori arus
listrik yang serupa dengan teori penjalaran panas dalam hukum Coulomb.
Periode
ketiga, dimulai sekitar tahun 1800 sampai 1890. Diformulasikan
konsep-konsep fisika mendasar yang sekarang kita kenal dengan fisika klasik.
Hasil-hasil dari formulasi tersebut, diantaranya:
•
Dalam mekanika, persamaan
Hamiltonian yang kemudian dipakai dalam fisika kuantum, persamaan gerak benda
tegar, teori elastisitas, dan hidrodinamika.
•
Dalam fisika panas, hukum-hukum
termodinamika, teori kinetic gas, penjalaran panas, dan lain-lain.
•
Dalam listrik-magnet, hukum ohm,
hukum faraday, teori Maxwell, dan lain-lain.
•
Dalam gelombang, teori gelombang
cahaya, prinsip intereferensi, difraksi, dan lain-lain.
Periode
keempat, dimulai sekitar tahun 1890 sampai sekarang. Pada akhir abad
ke 19 ada beberapa fenomena yang tidak dapat dijelaskan dengan fisika klasik.
Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika yang lebih mendasar lagi yang kita
kenal dengan fisika modern. Dalm periode ini dikenal beberapa teori, yaitu:
•
Teori relativitas yang dipelopori
oleh Einstein menghasilkan beberapa hal, seperti kesetaraan massa dan energi
E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam
transformasi partikel.
•
Teori kuantum, yang diawali oleh
karya Planck dan Bohr yang kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli,
Heisenberg dan lain-lain. Yang selanjutnya melahirkan teori-teori tentang atom,
inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam
pengembangan ilmu dan teknologi.
Fisika Zaman Purbakala
Sejak zaman purbakala, orang telah
mencoba untuk mengetahui sifat dari benda, seperti mengapa benda yang tidak
ditopang jatuh ke tanah? Mengapa material yang berbeda memiliki property yang
berbeda? Dan sebagainya. Hal lain yang diperhatikan adalah sifat dari jagat
raya, seperti bentuk bumi. Tokoh fisika pada zaman ini, diantaranya:
•
Thales (620-547 SM)
•
Saintis pertama.
•
Sudah memahami pentingnya
prinsip-prinsip umum ketimbang kejadian-kejadian khusus/individual.
•
Orang pertama yang mengajarkan
strukur mikroskopik materi.
•
Air adalah elemen dasar alam.
Segenap isi alam semesta ini terbuat dari air.
•
Gerakan larinya air merupakan alasan
dasar untuk seluruh gerakan.
•
Menganggap materi dan gaya sebagai
satu kesatuan.
•
Anaksimandross (609-546 SM)
•
Muridnya Thales
•
Percaya bahwa alam diatur oleh suatu
hukum. Lebih percaya pada kekuatan fisis ketimbang kekuatan supernatural yang
membuat keteraturan di alam.
•
Entitas wujud alam semesta adalan
apeiron.
•
Apeiron ini mirip dengan konsep
“kehampaan/vacum”, yaitu sesutau yang tak jelas/tak tentu dalam ruang dan
waktu.
•
Sudah punya gagasan evolusi binatang
melalui mutasi, dan bukan melalui seleksi alam.
•
Hasil belajar dari Mesir, jam
berdasarkan bayangan sinar matahari dari suatu tongkat.
•
Anaksimenes (585-525 SM)
•
Murid Anaksimandross.
•
Udara/angin merupakan entitas wujud
alam semesta, ia yang mendasari segalanya.
•
Panas dan dingin menyebabkan udara
menciptakan suatu bentuk.
•
Bumi, matahari dan bintang adalah
cakram/piringan di atas udara.
•
Empedocles (490-430 SM)
•
Entitas wujud di alam semesta
terdiri atas 4 unsur yaitu api, angin, air, dan tanah.
•
Keempat unsur tersebut tidak bisa
saling tukar menukar satu sama lain.
•
Ada 2 kekuatan/gaya: centripetal
force of love dan centrifugal force of strife. Ini yang bertanggung jawab dalam
interaksi unsur-usur tersebut.
•
Teori 4 unsur ini di adopsi
Aristoteles dan diyakini hingga abad renaisans.
•
Untuk membuktikan bahwa dia bisa
abadi, dia melompat ke kawah gunung api Etna.
•
Leucippos (5 SM)
•
Tak ada yang terjadi secara
kebetulan tanpa alasan, segalanya pasti punya tujuan.
•
Bapak Atomisme : entitas wujud
adalah atom.
•
Ada 2 entitas yang invariant (bhs
Indonesia: karar) yaitu atom dan kehampaan.
•
Segala sesuatu juga memiliki sifat
mendasar yaitu perubahan dan gerak.
•
Biasanya disebut bersamaan dengan
muridnya, Democritus.
Fisika Klasik
Perkembangan dibidang kefisikaan
masih sempit. Contoh pemikiran pada zaman ini, antara lain:
•
Mekanika Klasik (Mekanika
Newtonian)
Mekanika klasik menggambarkan dinamika partikel atau sistem
partikel. Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton
tentang gerak, terutama oleh hukum kedua Newton yang menyatakan, "Sebuah
benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian
rupa sehingga laju perubahan waktu dari momentum sama dengan gaya
tersebut".
Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika
hukum-hukum tersebut diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni
kerangka acuan inersia (suatu kerangka acuan yang bergerak serba sama - tak
mengalami percepatan). Prinsip Relativitas Newtonian menyatakan, "Jika
hukum-hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut
juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba sama relatif
terhadap kerangka acuan pertama".
Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel
bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau
(idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu
kerangka acuan inersia tak gayut (independen) posisi titik asal sistem
koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang.
Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat homogen dan isotropik.
Jika partikel bebas bergerak dengan kecepatan konstan dalam suatu sistem
koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan,
konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.
•
Elektrodinamika Klasik
Elekrodinamika, sesuai dengan namanya adalah kajian yang
menganalisis fenomena akibat gerak elektron. Fenomena ini berkaitan dengan
kelistrikan dan kemagnetan. Kendati elektrodinamika merupakan bagian dari
fisika klasik, hukum-hukum elektrodinamika yang dikompilasi oleh Maxwell
ternyata sesuai dengan teori Relativitas, salah satu pilar dari fisika modern.
Teori elektromagnet membahas medan elektromagnet, yaitu medan listrik dan medan
magnet . Kedua besaran ini berhubungan dengan rapat muatan dan rapat arus.
Bagian ini tidak akan mengulas secara rinci teori medan elektromagnet sebab
dapat diperoleh dalam kuliah khusus tentang elektrodinamika. Hal yang perlu
dikemukakan di sini adalah bahwa menurut Maxwell, medan listrik dan magnet
memenuhi persamaan.
Persamaan ini mengungkapkan bahwa medan elektromagnet
merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan kecepatan tetap v. Maxwell
adalah orang pertama yang mengungkapkan bahwa gelombang EM pada jangkauan
frekuensi tertentu adalah gelombang cahaya. Sejak itu orang kemudian memahami
bahwa gelombang EM meliputi frekuensi sangat rendah seperti sinar tampak
(frekuensi berkisar 4000 A – 7000 A), hingga radiasi frekuensi tinggi seperti
Sinar-X.
Dalam kajian optika dipahami bahwa cahaya memiliki berbagai
sifat yang menunjukkan bahwa konsep cahaya sebagai gelombang tidak esensial.
Akan tetapi guna menjelaskan secara lebih tepat mengenai gejala interferensi,
khususnya difraksi, konsep cahaya sebagai gelombang adalah mutlak.
Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bahwa materi
terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini menjadi
acuan dalam menjelaskan gejala alam. Contohnya, gaya yang dialami oleh partikel
bermuatan seperti, elektron dan proton, dengan massa masing-masing muatan
listrik satu satuan, berinteraksi melalui interaksi gravitasi (massa) dan
elektromagnetik. Geraknya dapat dijelaskan melalui Hukum Lorentz. Akan tetapi,
teori klasik tidak mampu menjelaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan
cahaya (radiasi).
•
Termodinamika Klasik
Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas
antara panas dan bentuk–bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya
menerangkan Termodimika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan
transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi dan materi
sangat berkaitan erat, sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan
menyebabkan perubahan tingak keadaan materi tersebut.
Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa “Energi
tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu
bentuk menjadi bentuk yang lainnya”. Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk
energi secara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada
kenyataannya tidak ada kemungkinan terjadinya proses dimana proses tersebut
satu–satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya
lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang
mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal dengan hukum kedua
termodinamika.
Keterbatasan termodimika klasik. Termodinamika klasik
menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat
hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika klasik kita
perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai
karakteristik–karakteristik keseluruhannya seperti tekanan, volume, dan
temperatur yang dapat diukur secara lansung dan tidak menyangkut asumsi–asumsi
mengenai struktur zat.
Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian suatu
proses tetapi membahas keadaan–keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang
termodinamika jumlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama
dengan beda antara perubahan energi sistem dan kerja yang dilaksanakan.
Jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun
waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut.
Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan
panas dapat terjadi, namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana
cara panas dapat berpindah. Kita mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan
tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.
•
Teori Relativitas Umum
Einstein menyelesaikan teori relativitas umum pada tahun
1915 yang menjelaskan bahwa “Gelombang elektromagnetik tidak sesuai dengan
teori gerakan Newton”. Menurut Newton, gravitasi dianggap sebagai kekuatan
penarik. Planet-planet bergerak mengelilingi matahari dalam bentuk lingkaran
elips karena matahari memiliki kekuatan gravitasi yang amat besar. Tetapi
menurut Einstein, gravitasi tidak dianggap sebagai kekuatan penarik, namun
lebih sebagai kekuatan eksterior yang merupakan konsekwensi dari ruang dan
waktu atau ruang-waktu. Rangkaian ruang-waktu empat-dimensi yang melengkung
seringkali dilukiskan seperti sebuah karet yang dimelarkan oleh benda bermasa—bintang,
galaksi, dll. Benda bermassa seperti matahari melengkungkan ruang-waktu di
sekelilingnya dan planet-planet bergerak di sepanjang jalur melengkungnya
ruang-waktu. Einstein berkata: “Materi memberitahu ruang bagaimana cara
melengkungkan/memelarkan dirinya; ruang memberitahu materi cara bergerak”.
Teori relativitas umum memprediksi dengan tepat sampai pada tingkatan apakah
sebuah sinar cahaya akan terbentang saat ia lewat di dekat matahari. Kalau
dipaksa menyimpulkan teori relativitas umum dalam satu kalimat: Keberadaan
ruang, waktu, dan gravitasi tidak terpisahkan dari benda.
Fisika Modern
Fisika
modern mampu menjawab masalah-masalah yang tidak terpecahkan dengan fisika
klasik. Penemuan penting pada zaman ini, diantaranya:
•
Relativitas Khusus
Hasil percobaan Michelson Morley tidak dapat dijelaskan
melalui Fisika Klasik. Maka Einstein mengemukakan dua postulat relativitas
khusus:
•
Hukum fisika dapat dinyatakan dalam
persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan
kecepatan tetap satu terhadap lainnya.
•
Kelajuan cahaya dalam ruang hampa
sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari keadaan gerak pengamat
itu.
•
Efek Compton
Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai
kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat
digambarkan sebagai gelombang, tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel
cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala
yang dikenal sebagai efek Compton.
Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas
yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang
gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton,
sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton. Sinar-X digambarkan
sebagai foton yang bertumbukan dengan electron, seperti halnya dua bola bilyar
yang bertumbukan. Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton
sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton
yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih
besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur. Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.
Fisika Masa Kejayaan Islam
Islam
memiliki kontribusi besar dalam perkembangan ilmu fisika, tokoh islam yang
menemukan teori fisika, yaitu:
•
Ibnu Sina
“Sesungguhnya anda akan mengetahui bahwa materi saat kosong
secara alami, dan tidak ditemukan adanya pengaruh luar, tidak akan keluar dari
tempat tertentu dengan bentuk tertentu. Sebab, secara alami merupakan dasar
untuk menjawab itu. Materi tetaplah materi, selagi tidak ada tuntutan luar yang
menggerakkannya maka keadaannya tetap seperti semula”. Ini sama seperti yang
dikemukakan oleh Newton dalam hukumnya yang berbunyi “Materi akan tetap dalam
keadaan diam atau bergerak teratur selagi tidak dipaksa oleh kekuatan luar yg
mengubah keadaan tersebut”.
•
Abu Barakat Habbatullah Ibn Malka
Al-Baghdadi
“Pada setiap gerakan untuk memendekkan waktu (perjalanan
yang ditempuh) itu mungkin tidak mustahil. Daya jika lebih kuat digerakkan
lebih cepat bisa (menggerakkan) waktu yang pendek. Jika daya itu bertambah kuat
bertambah pula kecepatan hingga dapat memperpendek waktu. Jika kekuatan itu
tidak terbatas, kecepatan juga tidak terbatas. Demikian itu menjadikan gerakan
tanpa ruang waktu menjadi semakin kuat, karena penafsiran waktu dalam kecepatan
berakhir sesuai dengan daya kekuatan”. Dalam bab 17, Al-Khala’ juga menyebutkan
bahwa “Kecepatan itu akan semakin bertambah
jika daya semakin kuat. Jika bertambah daya dorong, bertambah pula kecepatan
materi yg bergerak sehingga bisa memendekkan waktu dalam menempuh jarak
tertentu”. Hal ini juga dikemukakan oleh Newton dalam hukum yang ditulis dengan
persamaan F = d(mv)/dt.
Bunyi hukum Newton menyebutkan bahwa “F aksi = -F reaksi”.
Dan Abu Barakat Habbatullah ibn Malka Al-Baghdadi (480-560 H/1087-1164 M) dalam
kitab Al-Mukhtabar fi Al-Hikmah menyebutkan bahwa “himpunan (komponen) saling
tarik-menarik antara dua pergerakan pada tiap-tiap satu dari benda yang saling
tarik-menarik dalam daya tariknya, menimbulkan daya perlawanan terhadap daya
lainnya. Jika salah satunya menang bukan berarti menarik sekelilingnya yang
tidak mempunyai daya tarik lain. Bahkan kekuatan itu tetap ada dan kuat. Andai
tidak ada, niscaya yang lain tidak membutuhkan semua daya tarik tersebut.”
“Apakah batu yang dilempar itu berhenti pada titik paling
tinggi yang sampai kepadanya saat dimulai pelemparannya ke sisi bumi?” Dan ia
menjawabnya sendiri “Barang siapa yang menyangka bahwa antara gerakan batu yang
dilempar tinggi dengan lingkaran kejatuhannya dan berhenti, dia salah. Hal itu
disebabkan karena lemahnya kekuatan yang memaksa batu itu dan daya beratnya,
sehingga melemahkan gerakannya, menyembunyikan gerakan pada satu sudut, yang
disangka dia itu diam (padahal dia telah menariknya, yaitu daya gravitasi)”.
•
Imam Fakhrudin Ar Razi
“Partikel-partikel mempunyai daya tarik-menarik sejajar
sampai berhenti di tengah-tengah, tidak diragukan lagi, bahwa salah satu di
antara keduanya berbuat dalam suatu gaya yang saling menghalangi gaya lain”.
Pernyataan ini masih sama seperti hukum aksi reaksi Newton.
•
Ibnu Haitsam
“Gerakan jika saling bertemu gerakan akan saling menolak.
Daya pergerakan itu akan tetap ada selagi masih terdapat unsur yang menolak
atau menghalangi. Gerakan akan kembali menurut arah asal dia bergerak. Dimana
daya geraknya untuk kembali itu sesuai dengan daya gerakan yang menggerakkannya
pada permulaan, juga menurut daya yang menolaknya.”
Profile
Hi, namaku
Siti Imtinan. Aku anak kelahiran 15 Agustus 1997. Teman-teman biasanya
memanggil aku Intan. Sekarang ini aku masih sekolah tepatnya sekolah di MAN
Bangil kelas XI jurusan IPA. Aku tinggal di Jl. Hiu No. 337 Kauman-Bangil
Pasuruan Jawa Timur (sekedar informasi buat yang gak tahu Bangil itu dimana).
Latar Belakang Membuat Wp
Sebenarnya
sama sekali tidak ada niatan untuk membuat wp, tetapi karena ini tugas dari
sekolah pastinya harus dikerjakan. Dan buat pemilihan tema yaitu fisika,
mungkin itu karena aku sedikit tertarik tentang fisika (banyak materi tentang
fisika di laptop).
Ok, disini
saya hanya membahas segala sesutatu yang berhubungan dengan fisika. Tak ada
yang lain (maybe). Soalnya kalau saya bahas yang lain nanti tidak nyambung
dengan tema. Disini kalian dapat mencari apa saja (ruang lingkup fisika).
Mungkin kalian ingin mengetahui fakta unik tentang fisika, sejarah fisika,
peraih nobel fisika, dll semua itu dapat kalian temukan disini. Itu semua
alasanku, semoga informasi yang kalian dapat disini bermanfaat, apa bila ada
salah kata mohon dimaafkan.
Wassalamu’alaikum
Wr. Wb.
