Ilmu Fisika

Pengertian Fisika

Fisika adalah sains atau ilmu alam dalam arti seluas-luasnya. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat berbeda, mulai dari submikroskopis partikel yang membentuk semua materi (fisika partikel) hingga perilaku materi di alam semesta secara keseluruhan kosmos.

Beberapa sifat yang dipelajari dalam fisika merupakan sifat dari semua sistem yang ada dalam materi, seperti hukum kekekalan energi. Sifat semacam ini sering disebut sebagai hukum fisika. Fisika sering disebut sebagai “ilmu dasar”, karena setiap ilmu alam lainnya (biologi, kimia, geologi, dan lain-lain) mempelajari jenis sistem materi yang mematuhi hukum fisika.

Fisika juga berkaitan erat dengan matematika. Banyak teori fisika dinyatakan dalam notasi matematika, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang ilmiah lainnya.

Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemberian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu jelas. Ada wilayah luas penelitian yang bersinggungan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.

Sejarah Fisika

Sejak zaman dahulu, orang telah mencoba untuk memahami sifat materi: mengapa objek yang tidak didukung jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki sifat yang berbeda, dan sebagainya. Yang lainnya adalah sifat alam semesta, seperti bentuk Bumi dan sifat benda-benda langit seperti Matahari dan Bulan.

Jauh sebelum orang-orang Yunani mengagumi Fisika, rakyat Mesir melakukan sebelum penelitian secara mendalam fisika yang bisa melahirkan ilmu praktis pada bidang miring dengan perpindahan benda dengan keuntungan mekanis yang besar melalui pembuatan piramida. Di sini para ahli Fisika Firaun menerapkan teori gaya, energi, dan perpindahan dengan sangat brilian.

Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori ini banyak tergantung pada filosofi jangka panjang, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer saat ini. Ada pengecualian dan anakronisme: contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan banyak deskripsi kuantitatif yang benar dari mekanik dan hidrostatik.

Pada awal abad ke-17, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan dan berhasil diuji beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert.

Pada 1687, Isaac Newton menerbitkan Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (“prinsip matematika dari filsafat alam”, dikenal sebagai Principia), memberikan penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses.

Hukum gerak Newton, yang merupakan sumber dari mekanika klasik; dan Hukum Newton Gravitasi, yang menggambarkan gaya dasar gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Principia juga berisi beberapa teori dinamika fluida.

Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan hasil baru. Hukum Gravitasi memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika.

Dari abad ke-18 dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle, Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan argumen statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai bidang mekanika statistik.

Pada 1798, Benjamin Thompson menunjukkan konversi kerja mekanik menjadi panas, dan pada tahun 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi energi, dalam bentuk panas juga dalam energi mekanika.

Listrik dan magnet properti dipelajari oleh Michael Faraday, George Simon Ohm, dan lain-lain. Pada tahun 1855, James Clerk Maxwell menyatukan dua fenomena dalam satu teori elektromagnetisme, dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini adalah bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik.

Sifat Fisika

• Sifat fisika merupakan sifat materi yang dapat dilihat secara langsung dengan indra.
• Sifat fisika adalah perubahan yang dialami suatu benda tanpa membentuk zat baru
• Sifat fisika diantaranya adalah : wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa jenis, kekerasan, kelarutan, kekeruhan dan kekentalan.

1. Wujud Zat

Wujud zat terbagi atas:

• Zat Padat

Zat padat mempunyai sifat bentuk dan volumenya tetap. Bentuk yang tetap dikarenakan partikel-partikel pada zat padat saling berdekatan (rapat), tersusun teratur dan mempunyai gaya tarik antar partikel yang sangat kuat. volumenya tetap dikarenakanbpartikel pada zat padat dapat bergerak dan berputar pada kedudukannya saja.

• Zat Cair

Zat cair mempunyai sifat bentuk yang berubah-ubah dan volumenya tetap. Bentuknya yang berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat cair berdekatan tetapi renggang, tersusun teratur, dan gaya tarik antar partikel agak lemah. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat cair mudah berpindah, tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya.

• Zat Gas

Zat gas mempunyai sifat bentuk dan volume yang berubah-ubah. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat gas berjauhan, tersusun tidak teratur, dan gaya tarik antar partikel sangat lemah. Volumenya berubah-ubah karena partikel pada zat gas dapat bergerak bebas meninggalkan kelompoknya.

2. Kekeruhan (Turbidity)

Kekeruhan terjadi pada zat cair. Kekeruhan cairan disebabkan adanya partikel suspensi yang halus. Jika sinar cahaya dilewatkan pada cairan yang keruh, maka intensitasnya akan berkurang karena dihamburkan. Hal ini bergantung pada konsentrasinya. Alat untuk mengetahui intensitas cahaya pada zat cair yang keruh atau untuk mengukur tingkat kekeruhan disebut turbidimetry.

3. Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan adalah ukuran ketahanan zat cair untuk mengalir. Untuk mengetahui kekuatan mengalir (flow rate) zat cair, digunakan alat viskometer. Flow rate digunakan untuk menghitung indeks viskositas. Viskositas cairan terjadi karena gesekan molekul-molekul.

Viskositas juga sangat dipengaruhi oleh struktur molekul cairan. Jika struktur molekulnya kecil dan sederhana maka molekul tersebut dapat bergerak cepat, contohnya air. Dan sebaliknya, jika molekulnya besar dan saling bertautan, maka zat tersebut akan bergerak sangat lambat, contohnya oli. Molekul-molekul cairan yang bergerak cepat, dikatakan memiliki viskositas/kekentalan rendah, sedangkan apabila molekul cairan bergerak lambat, maka dikatakan memiliki viskositas/kekentalan yang tinggi.

4. Titik Didih

Titik didih merupakan suhu ketika suatu zat mendidih. Mendidih berbeda dengan menguap, Mendidih terjadi pada suhu tertentu yaitu pada titik didih, sedangkan menguap terjadi pada suhu berapa saja di bawah titik didih. Contohnya, pada saat kita menjemur pakaian, maka airnya menguap bukan mendidih, sedangkan apabila kita memanaskan air di kompor hanya pada titik suhu tertentu air tersebut dapat mendidih. titik didih berbagai zat berbeda, bergantung pada struktur dan sifat bahan.

5. Titik Leleh

Titik leleh merupakan suhu ketika zat padat berubah menjadi zat cair. Misalnya garam dapur jika dipanaskan akan meleleh menjadi cairan. Perubahan ini dipengaruhi oleh struktur kristal pada zat tersebut. Zat cair dan zat gas juga memiliki titik leleh, tetapi perubahannya tidak dapat diamati pada suhu kamar.

6. Kelarutan

Larutan merupakan campuran homogen yang terdiri dari dua komponen, yaitu pelarut dan terlarut. Pelarut merupakan zat yang melarutkan, dan biasanya jumlahnya lebih banyak, sedangkan zat terlarut adalah zat yang dilarutkan, biasanya dengan jumlah yang lebih sedikit. Kelarutan dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya sebagai berikut :

• a) Suhu

Pada saat kita melarutkan kopi dan gula, akan lebih cepat larut dalam air panas dibandingkan dengan air dingin. Mengapa demikian? Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik partikel zat bertambah sehingga partikel pada suhu yang tinggi akan bergerak lebih cepat dibandingkan dengan suhu yang rendah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya tumbukan antara partikel zat pelarut dengan partikel zat terlarut.

• b) Volume Pelarut

Pada saat kita melarutkan 2 sendok gula kedalam 100 mL air, dan 2 sendok gula kedalam 500 mL air, maka gula tersebut akan lebih cepat larut dalam 500 mL air, mengapa demikian?. Semakin besar volume pelarut, maka jumlah partikel pelarut akan semakin banyak. kondisi ini memungkinkan lebih banyak terjadinya tumbukan antara zat pelarut dengan zat terlarut, sehingga zat padat pada umumnya akan lebih cepat larut.

• c) Ukuran Zat Terlarut

Apabila kita melarutkan 2 sendok gula pasir kedalam 100 mL air, dan 1 sendok gula batu kedalam 100 mL air, mengapa yang lebih cepat larut adalah 2 sendok gula pasir?. Hal ini karena gula pasir halus memiliki ukuran partikel yang lebih kecil sehingga memiliki permukaan sentuh yang lebih luas dibandingkan gula batu. Jadi, makin kecil ukuran zat terlarut, makin besar kelarutan zat tersebut.

• d) Jenis zat terlarut
• e) Jenis Pelarut

Cabang-Cabang Ilmu Fisika

Cabang-Cabang ilmu fisika sangat banyak, antara lain adalah :

1.  Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak. Mekanika klasik terbagi atas dua bagian, yaitu Kinematika dan Dinamika.

• Kinematika membahas bagaimana suatu objek dapat bergerak tanpa menyelidiki sebab-sebab apa yang menyebabkan suatu objek dapat bergerak

• Dinamika mempelajari bagaimana suatu objek dapat bergerak dengan menyelidiki penyebabnya.

4. 2. Mekanika Kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom.

5. Mekanika Fluida adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang fluida (dapat berupa cairan dan gas) Yang berkaitan dengan Listrik dan Magnet :

6. Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam satu alat seperti komputer, peralatan elektronik, semikonduktor, dan lain-lain.

7.   Teknik Elektro atau Teknik Listrik adalah salah satu bidang ilmu teknik mengenai aplikasi listrik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat.

8.   Elektrostatis adalah ilmu yang mempelajari tentang listrik statis

9.   Elektrodinamis adalah ilmu yang mempelajari tentang listrik dinamis

10.    Bioelektromagnetik adalah disiplin ilmu yang mempelajari tentang fenomena listrik, magnetik, dan elektromagnetik yang muncul pada jaringan makhluk hidup

11.   Termodinamika adalah kajian tentang energi atau panas yang berpindah

12.   Fisika Inti adalah ilmu fisika yang mengkaji atom/bagian-bagian atom

13.   Fisika Gelombang adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gelombang

14.   Fisika Optik (Geometri) adalah ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya

15.   Kosmografi/Astronomi adalah ilmu yang mempelajari tentang berbintangan dan benda-benda angkasa

16.   Fisika Kedokteran (Fisika Medis) membahas bagaimana penggunaan ilmu fisika dalam bidang kedokteran (medis), diantaranya :

• Biomekanika meliputi gaya dan hukum fluida dalam tubuh

• Bioakuistik (bunyi dan efeknya pada sel hidup/ manusia)

• Biooptik (mata dan penggunaan alat optik)

• Biolistrik (sistem listrik pada sel hidup terutama pada jantung manusia)

15. Fisika Radiasi adalah ilmu fisika yang mempelajari setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain.

16.  Fisika lingkungan adalah ilmu yang mempelajari kaitan fenomena fisika dengan lingkungan. beberapa di antaranya antara lain :

• Fisika tanah dalam/Bumi

• Fisika tanah permukaan

• Fisika udara

• Hidrologi

• Fisika gempa (seismografi fisik)

• Fisika laut (oseanografi fisik)

• Meteorologi

• Fisika awan

• Fisika Atmosfer

17.   Geofisika adalah perpaduan antara ilmu fisika, geografi, kimia, dan matematika. Dari segi Fisika yang dipelajari adalah :

• Ilmu gempa atau Seismologi yang mempelajari tentang gempa

• Magnet bumi

• Gravitasi termasuk pasang surut dan anomali gravitasi bumi

• Geo-Elektro (aspek listrik bumi), dll

selain yang diuraikan di atas, seiring perkembangan zaman, ilmu fisika telah menjadi bagian dari segi kehidupan misalnya :

• Ekonomifisika yang merupakan aplikasi fisika dalam bidang ekonomi

• Fisika Komputasi adalah solusi persamaan-persamaan Fisika- Matematik dengan menggunakan, dan lain-lain yang mengakibatkan Fisika itu selalu ada dalam berbagai aspek.

Hubungan Fisika dengan Ilmu Pengetahuan Lain

Fisika merupakan ilmu yang sangat fundamental diantara semua Ilmu Pengetahuan Alam. Misalnya saja pada Kimia, susunan molekul dan cara-cara praktis dalam mengubah molekul tertentu menjadi yang lain menggunakan metode penerapan hukum-hukum Fisika. Biologi juga harus bersandar ketat pada ilmu fisika dan kimia untuk menerangkan proses-proses yang berlangsung pada makhluk hidup.

Tujuan mempelajari Ilmu Fisika adalah agar kita dapat mengetahui bagian-bagian dasar dari benda dan mengerti interaksi antara benda-benda, serta mampu menjelaskan mengenai fenomena-fenomena alam yang terjadi. Walaupun fisika terbagi atas beberapa bidang, hukum fisika berlaku universal. Tinjauan suatu fenomena dari bidang fisika tertentu akan memperoleh hasil yang sama apabila di tinjau dari bidang fisika lain.

Selain itu, konsep-konsep dasar fisika tidak saja mendukung perkembangan fisika itu sendiri, tetapi juga mendukung perkembangan ilmu lain dan teknologi. Ilmu fisika menunjang riset murni maupun terapan. Ahli-ahli geologi dalam risetnya menggunakan metode-metode gravimetri, akustik, listrik dan mekanika. peralatan modern di rumah-rumah sakit menerapkan prinsip ilmu fisika dan Ahli-ahli astronomi memerlukan optik spektografi dan teknik radio.

Manfaat Mempelajari Fisika

Sudah merupakan hal yang sering kita dengar mengenai pernyataann sebagian orang atau mungkin sebagian besar orang beranggapan bahwa fisika itu sulit. Mereka beraggapan bahwa fisika itu merupakan ilmu yang  penuh dengan rumus dan hitungan matematis tingkat tinggi. Sehingga mengakibatkan tidak semua orang dapat belajar fisika dengan baik. Bahkan fisika sering pula dianggap sebagai momoknya pelajaran. Keadaan ini hampir sama dengan anggapan pada matematika.

Akan tetapi terlepas dari semua anggapan di atas, ada sesuatu yang lebih penting untuk kita pikirkan. Yaitu tentang apa untungnya kita belajar fisika, dan apa ruginya jika kita tidak mau belajar fisika. Padahal baik disadari maupun tidak pada hakikatnya setiap manusia membutuhkan ilmu pengetahuan dan mengikuti perkembangan teknologi agar dapat menjalani kehidupan ini secara harmonis. Dimana perkembangan teknologi itu tentu merupakan implikasi dari ilmu fisika yang telah di pelajari oleh para pakar yang ahli di bidangnya.

Mempelajari fisika mempunyai banyak manfaat. Mulai awal dipelajarinya ilmu fisika, fisika telah  terbukti mampu membantu memudahkan manusia dalam menjalani aktivitas kehidupan sehari-hari. Ada beberapa manfaat mempelajari fisika antara lain:

1. Fisika berperan besar dalam penemuan-penemuan teknologi.
2. Melalui fisika dapat menyingkap rahasia alam.
3. Fisika berada di depan dalam perkembangan teknologi.
4. Fisika sebagai ilmu dasar yang  mempunyai andil dalam pengembangan ilmu-ilmu lain.
5. Fisika melatih kita untuk berpikir logis dan sistematis.

Contoh Kejadian Fisika di Sekitar Kita

1. Alat ukur : Stopwatch

Dalam kehidupan sehari hari, seringkali kita melihat orang orang menggunakan stopwatch untuk mengukur waktu suatu kegiatan..

Cara membaca stopwatch adalah:

• lingkaran kecil untuk mengukur skala menit
• lingkaran besar untuk mengukur skala detik

2. Penggaris

Biasanya penggaris digunakan oleh orang orang untuk mengukur panjang suatu benda. Biasanya penggaris memiliki satuan cm dan mm.

3. Thermometer

Thermometer biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh, tetapi ada juga yang digunakan untuk mengukur suhu suatu enda atau ruang.

4. Konsep kalor

Salah satu contoh dari konsep kalor ialah memasak air, karena memasak air memerlukan kalor

Rumus kalor;

Apabila terjadi perubahan suhu

Q = m . c . Δt

Apabila terjadi perubahan wujud

Q = m . L_es

Q = m . Lu

Dimana :

• Q = Jumlah kalor (J)
• m = massa enda (Kg)
• Δt = peruahan suhu (ᴼC)
• c = kalor jeis (J/KgᴼC)
• l kalor leur (J/Kg)
• u = Uap kalor (J/Kg)

5. Konduktor

Konduktor adalah benda benda yang dapat menghantarkan listrik dan kalor, biasanya terbuat dari besi, baja, tembaga, dan lainnya. Cntoh konduktor adalah wajan dan kabel.

6. Isolator

Isolator adalah benda yang tidak dapat menghantarkan listrik ataupun kalor, biasanya terbuat dari kayu, plastic, karet, dan lainnya. Contoh benda isolator adalah ban dan ember.

7. Katrol

Katrol adalah roda beralur dengan sebuah tali atau rantai yang lewat pada alur itu. Katrol berfungsi untuk memudahkan kita dalam melakukan kerja. Katrol bebas dikaitkan pada beban yang hendak diangkat. Tidak seperti katrol tetap, katrol bebas melipatkan gaya.

Demikianlah pembahasan mengenai Cabang Ilmu Fisika – Pengertian, Sejarah, Sifat, Hubungan, Manfaat dan Contoh semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya.