Besaran Pokok - Bab I pendahuluan latar Belakang Fisika

Besaran Pokok
|
Satuan SI
|
Singkatan
|
Panjang
|
Meter
|
(m)
|
Massa
|
kilogram
|
(kg)
|
Waktu
|
Sekon
|
(s)
|
Suhu
|
Kelvin
|
(K)
|
Kuat arus listrik
|
Ampere
|
(A)
|
Intensitas cahaya
|
Candela
|
(cd)
|
Jumlah zat
|
Mol
|
(mol)
|
Satuan SI Panjang adalah meter, tetapi terlalu besar untuk digunakan, bagi studi kita tentang fisika modern kita akan membutuhkan sejumlah ukuran panjang yang lebih pendek dari pada meter bagi sistem atom dan inti. Kita akan menggunakan beberapa satuan panjang berikut :
mikrometer = m = 10-6 m
nanometer = nm = 10-9 m
femtometer = fm = 10-15 m
Besaran Turunan
|
Satuan
|
Luas
|
m²
|
Volume
|
m³
|
Kecepatan
|
m/s
|
Percepatan
|
m/s²
|
Gaya / Berat
|
N = kg . m/s²
|
Tekanan
|
Pa = N/m² = kg/m.s²
|
Massa jenis
|
Kg/m³
|
Impuls / Momentum
|
Kg . m/s
|
Usah / Energi
|
J = N.m =kg . m²/s²
|
Daya
|
W = J/s = kg . m²/s³
|
Satuan SI Energi adalah Joule, yang juga terlalu besar untuk nilainya bagi fisika atom dan inti. Satuan yang lebih sesuai adalah elektron-volt (eV).
Kelipatan electron-volt :
keV = kilo elektron-volt = 103 eV
MeV = mega electron-volt = 106 eV
GeV = giga elektron-volt = 109 eV
Dimensi merupakan suatu konsep dasar untuk memberikan deskripsi kualitatif tentang entitas fisik seperti panjang, volume, luas, densitor, energi, suhu, gaya, massa, waktu, kecepatan, dll.Dimensi sebuah tetapan atau variable memberitahukan kita tentang jenisnya; sebuah besaran yang dalam satu kerangka acuan memiliki dimensi panjang.
Jika ada persamaan yang mengandung suku ( v + m ) dimana v = kecepatan dan m = massa, tidak disangsikan lagi bahwa telah melakukan suatu kesalahan. Dua besaran tidak pernah dapat di jumlahkan kecuali jika mereka memiliki dimensi yang sama. [ Namun, jika persamaan mengandung suku ( αv + m ), dimana α sebuah tetapan, maka ia mungkin saja benar secara dimensional jika α memiliki dimensi yang sesuai].
Dimensi besaran pokok
Besaran Pokok
|
Satuan
|
Dimensi
|
Panjang
|
M
|
L
|
Massa
|
Kg
|
M
|
Waktu
|
S
|
T
|
Suhu
|
K
|
|
Kuat arus listrik
|
A
|
I
|
Intensitas cahaya
|
Cd
|
J
|
Jumlah zat
|
Mol
|
N
|
Besaran Turunan
|
Satuan
|
Dimensi
|
Luas
|
m²
|
[L]²
|
Volume
|
m³
|
[L]³
|
Kecepatan
|
m/s
|
[L] [T]-1
|
Percepatan
|
m/s²
|
[L] [T]-2
|
Gaya / Berat
|
N = kg . m/s²
|
[M] [L] [T]-2
|
Tekanan
|
Pa = N/m² = kg/m.s²
|
[M] [L] -1 [T]-2
|
Massa jenis
|
Kg/m³
|
[M] [L] -3
|
Impuls / Momentum
|
Kg . m/s
|
[M] [L] [T]-1
|
Usah / Energi
|
J = N.m =kg . m²/s²
|
[M] [L] 2 [T]-2
|
Daya
|
W = J/s = kg . m²/s³
|
[M] [L] 2 [T]-3
|
Contoh :
Luas [A] = L x L = L2
Volume [V] = L x L x L = L3
Dimana L = panjang
Satuan Muatan Elektrik adalah coulomb (C), sedangkanmsebagai satuan dasarnya adalah muatan elektron, yakni e = 1,602 x 10-19 C. Marilah kita coba menghitung energi potensial dari dua elektron yang berjarak pisah r = 1,00 nm.
Besaran dapat dinyatakan dalam bentuk yang memudahkan sebagai berikut :
= ( 8,988 x ) ( 1,602 x C )²
N.m²
J.m .
nm
Dengan gabungan tetapan-tetapan yang bermanfaat ini, persoalan menghitung energi potensial elektrik statik kini menjadi sangat mudah. Untuk dua muatan satuan yang berjarak pisah 1,00 nm, maka
V = = = 1,440 eV.nm
= 1,44 Ev
Bagi perhitungan dalam orde ukuran khas inti atom, femtometer adalah satuan jarak yang lebih sesuai untuk digunakan :
= 1,440 MeV.fm
Memang mudah diingat bahwa besaran tetap memiliki nilai 1,440 yang tidak bergantung pada apakah kita menggunakan ukuran dan energi khas atom ( eV.nm ) ataukah ukuran dan energi khas inti atom ( MeV.fm ).
Laju Cahaya salah satu tetapan alam mendasar lainnya adalah laju (speed) cahaya, c yang akan sering digunakan dalam kajian fisika modern. Nilanya adalah :
Seringkali memudahkan bagi kita untuk menyatakan berbagai laju yang diukur dalam laju cahaya ; dalam Bab 2 kita akan menjumpai banyak contoh soal yang menyatakan laju sebagai suatu kelipatan pecahan dari c, seperti v = 0,6c. Untungnya sebagian besar persamaan teori relativitas khusus tidak mengandung v melainkan v/c, sehingga dengan demikian seringkali tidaklah perlu untuk mengubah 0,6c ke dalam suatu nilai angka laju dalam meter per detik.
Tetapan Planck tetapan alam mendasar lainnya adalah tetapan Planck, h yang memiliki nilai :
Tetapan Planck jelas memiliki dimensi energi x waktu, tetapi dengan sedikit perhitungan, anda dapat memperlihatkan bahwa dia juga memiliki dimensi momentum linier x perpindahan yang adalah dimensi momentum sudut. Karena telah dikemukakan bahwa kita hendak menggunakan satuan energi dalam elektron-volt ketimbang joule, jadi ada manfaatnya utnuk menyatakan tetapan Planck dengan menggunakan satuan eV, yaitu :
h = 4,14 x
Dalam berbagai hasil peritungan nanti, akan kita jumpai pula tetapan hasil kali hc. Dalam satuan di atas kita dapat menurunkan bahwa nilainya adalah
Hc = 1240 eV.nm
= 1240 MeV.fm
Amat menarik untuk dicatat bahwa hc dan memiliki dimensi yang sama dan kita memang telah menghitung keduanya dalam satuan yang sama eV.nm. nilai banding kedua besaran ini dengan demikian adalah sebuah bilangan murni yang tidak bergantung pada sistem satuan yang kita pilih. Kelak akan kita pelajari bahwa nilai banding ini ternyata sangat mendasar dalam bidang fisika atom. Tetapan tidak berdimensi yang disebut tetapan struktur halus, ternyata 2 kali nilai berbanding diatas, yaitu :
= 2π
= 0,007297
Bilangan ini biasanya dinyatakan sebagai
Angka Berarti
Ada dua kaidah yang harus diiingat bila menggunakan angka berarti :
Dalam menjumlahkan atau mengurangkan, maka angka tidak berarti pertama dari bilangan-bilangan yang dijumlahkan atau dikurangkan menentukan letak angka tidak berarti pertama dari hasil jumlah atau selisihnya. Jumlah atau berapa banyak angka berarti, dalam hal ini tidaklah menentukan.
Dalam mengalikan atau membagi, hitunglah jumlah atau berapa banyak angka berarti dari besaran-besaran yang diperkalikan atau diperbagikan. Maka, jumlah angka-angka berarti dalam hasil kali atau hasil baginya haruslah sama banyak dengan yang dimiliki factor pengali dengan jumlah angka berarti paling sedikit. Letak angka berarti pertama, dalam hal ini, tidak menentukan.
Teori, Percobaan, dan Hukum
Metode Ilmiah merupakan semacam tata kerja (prosedur) yang dengannya kemajuan ilmu dicapai. Gagasan dasar “metode ilmiah “ ini adalah,bahwa dalam dalam usaha memahami suatu aspek alam tertentu,para ilmuan akan menciptakan suatu hipotesis atau teori, yang kemudian akan diuji kebenarannya lewat percobaan, dan jika berhasil lulus,akan ditingkatkan statusnya menjadi hokum. Tata kerja ini bertujuan menekankan pentingnya dilakukan berbagai percobaan sebagai cara untuk menguji kebenaran berbagai hipotesis dan menolak yang tidak lulus. sebagai contoh, para filsuf Yunani purba memang telah mempunyai beberapa gagasan yang agak pasti mengenai gerak benda, seperti gerak peluru dalam medan gravitasi bumi. namun, tidak satupun gagasan itu mereka uji kebenarannya lewat percobaan, karena mereka begitu yakin bahwa daya nalar belaka dapat digunakan untuk menyingkap keajaiban hukum-hukum alam yang tersembunyi. Dan bahwa sekali nalar diterapkan untuk memahami suatu persoalan, maka percobaan tidak lad\gi diperlukan. Jika teori dan percobaan bertentangan, maka mereka akan berdalih bahwa ada sesewatu yang salah dengan percobaan. Kekuasaan nalar dan keyakinan ini begitu dalam meresap sehingga berulah 2000 tahun kemudian, Galileo, dengan menggunakan sebuah bidang miring dan sebuah sebuah pencatat waktu kasar (peralatan yang sesungguhnya dapat dibuat orang-orang Yunani purba), menemukan hokum-hukum gerak, yang kemudian ditata dan dianalisis oleh Newton.
Fisika modern merupakan suatu contoh ekstrem yang membutuhkan percobaan. tidak satupun dari bidang studi fisika modern yang menjadi jelas dari nalar belaka, dan bahwa hanya dengan melakukan percobaan, yang seringkali sulit dan perlu tepat tepat, barulah efek-efek yang tidak terduga dan mempesonakan itu terungkap. Semua percobaan itu telah dilakukan hingga ketinggkat ketelitian yang belum pernah dicapai sebelumnya-dalam orde ketelitian satu per 106 atau lebih teliti lagi dan tentu saja dapat disimpulkan bahwa pengujian kebenaran fisika modern dalam abad kedua puluh lebih baik daripada pengujian kebenaran fisika modern dalam abad kedua puluh lebih baik dari pada pengujian kebenaran fisika klasik dalam abad-abad sebelumnya.
Namun demikian, ada satu persoalan yang berkaitan dengan fisika modern yang tetap tidak terpecahkan dan seringkali membingungkan yakni: yang berasal dari perkenalan anda didepan “metode ilmiah” ini mengenai perkataan “teori” seperti dalam ‘teori realitivitas” atau “teori kuantum” atau malahan “teori atom” atau “teori evalusi” terdapat dua definisi tentang perkataan “teori” yang berbeda dan bertentangan dalam kasus:
Suatu hipotesis atau dugaan
Suatu kumpulan fakta atau penjelasan
“Metode ilmiah ” merujuk ke “teori” menurut definisi pertama, sedangkan bila kita berbicara tentang “teori realitivitas” maka kita merujuk ke definisi kedua . walaupun demikian, seringkali terjadi kesimpangsiuran antara kedua definisi ini.
Teori relatifitas dan teori kuantum, seperti halnya teori atom atau teori evaluasi, benar-benar suatu kumpulan fakta dan penjelasan, bukan hipotesis. karena itu, tidaklah relevan memperdebatkan apakah kedua “teori” ini kelak menjadi “hokum” –“ fakta-fakta “ (percobaan, pengamatan ) dari teori realitivitas dan fisika kuantum, seperti fakta pada teori atom atau evaluasi, benar-benar telah diterima para ilmuanwan dewasa ini : apakah fakta itu disebut teori atau hokum hanyalah masalah arti kata (semantic ) belaka dan tidak ada sangkutpautnya dengan jasa ilmiah kedua teori ini. Seperti yang berlaku bagi semua asa ilmiah, kedua teori itu akan terus berkembang dan berubah begitu diperoleh penemuan-penemuan baru : inilah intisari perkembangan ilmiah, dan harus diingat pula bahwa usaha mencari berbagai kebenaran terakhir atau hokum-hukum abadi bukanlah tujuan ilmu pengetahaun.
Berbagai bukti percobaan yang membentuk dasar fisika modern hamper selalu bersifat tidak langsung –tidak seorang pun pernah “melihat” sebuah kuantum atau meson pi atau bahkan sebuah inti atom, dan tidak seoramg pun pernah bergerak dengan laju mendekati laju cahaya, dan tidak seorang pun pernah “melihat” bagaimana atom-atom tunggal tergabung membentuk berbagai macam senyawa. atau melihat satu spesies hayati berevolusi ke spesies lainnya, bukti-bukti percobaan bagi semua efek ini dalam semangat keingintahuan yang bebas dan terbuka, dapat meragukannya.
Berkaitan dengan hal “mengapa” dari teori-teori ini. mengapa alam berperilaku menurut relativitas Einstein, ketimbang menurut relitivitas Galileo? Mengapa partikel kadang-kadang berperilaku sebagai sebagai gelombang, dan gelombang kadamg-kadang sebagai partikel? Mengapa atom-atom bergabung membentuk senyawa? Mengapa bentuk kehidupan yang lebih tinggi berevolusi dari bentuk yang lebih rendah? meskipun para ilmuan dapat memberikan jawabann yang luar biasa tepat tentang hal “bagaimananya” mereka tidak dapat memberikan jawaban tentang hal “mengapanya”, bukan karena kemampuan pengamatan atau percobaan mereka terbatas, melainkan semata-mata karena semua pertanyaan tersebut berada diluar jangkauan pengamatan percobaan. semua pertanyaan itu sangat penting, karena itu anda sebagai praktisi ilmu murni atau terapan yang berpotensi.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Fisika (Bahasa Yunani: (physikos), "alamiah", dan (physis), "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika Modern merupakan pengembangan fisika klasik dalam objek yang sangat kecil dalam bentuk partikel atau elektron. Perumusan-perumusan yang digunakan sama dengan yang dirumuskan dalam fisika klasik. Fisika modern diawali oleh prinsip besaran yang bersifat diskrit (kuanta) sehingga sering disebut dengan fisika kuantum.
Fisika modern secara umum dibagi menjadi dua yaitu teori kuantum klasik/lama dan teori kuantum modern. Teori kuantum lama didasari oleh konsep dualisme partikel sebagai gelombang dan gelombang sebagai partikel sedangkan teori kuantum lama dilandasi oleh persamaan Schroedinger untuk menentukan energi partikel atau elektron. Penerapan fisika modern banyak yang kita manfaatkan saat ini seperti teknologi laser, telekomunikasi kecepatan tinggi, kedokteran dan masih banyak lagi.
Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern
DAFTAR PUSTAKA
Krane Kenneth. 2008. Fisika Modern. UI-Press : Jakarta.
http://blog.uad.ac.id
http://dopind.blogspot.com/2011/06/persamaan-maxwell.html
dewi, anwar astuti sari. http://google.co.id/sejarah-fisika.pdf
|