Fisika itu mudah/Pendahuluan
Fisika adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum-hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan waktu. Fisika mencakup konstituen elementer alam semesta dan interaksi-interaksi fundamental di dalamnya, sebagaimana analisa sistem-sistem yang paling dapat dimengerti dalam artian prinsip-prinsip fundamental ini. Fisika adalah studi mengenai dunia anorganik, fisik, sebagai lawan dari dunia organik seperti biologi, fisiologi dan lain-lain [1].
Topik-topik
suntingDalam mempelajari fisika, dapat dilakukan berbagai pendekatan, Yang lazim dilakukan adalah dengan memulai mengenalkannya dengan topik-topik yang memiliki tingkat kesulitan rendah dan juga berfungsi sebagai perangkat-perangkat matematika dan fisika yang akan digunakan kelak, baru berlanjut pada aplikasi-aplikasinya, serta diakhiri dengan topik-topik khusus dan rumit. Sebagai contoh topik-topik ini dapat digunakan sebagai panduan awal dalam mempelajari fisika [2]:
Fisika newtonian
suntingBenda akan bergerak dengan kecepatan tetap dalam suatu garis lurus apabila tidak ada gaya yang mempengaruhinya. Pernyataan ini terdengar salah secara intuisi, hanya karena peran gaya gesek yang umumnya dilupakan. Obyek-obyek yang terbuat dari materi dapat saling menyebabkan gaya-gaya yang mempengaruhi satu sama lain, menyebabkan perubahan keadaan geraknya. Semakin masif suatu obyek, semakin lamban ia bereaksi terhadap gaya yang dikenakan padanya. Termasuk di dalam bagian ini adalah topik-topik:
- Pendahuluan: metoda ilmiah, batasan fisika, bagaimana cara belajar fisika, evaluasi sendiri, dasar sistem metrik, satuan gaya, awalan satuan yang jarang digunakan, notasi ilmiah, konversi, dan angka berarti.
- Penyekalaan dan perkiraan orde besaran: pengenalan, penyekalaan luas dan volum, penyekalaan dalam biologi, dan perkiraan orde besaran.
- Kecepatan dan gerak relatif: jenis-jenis gerak, mendeskripsikan jarak dan waktu, grafik gerak: kecepatan, prinsip inersia, penjumlahan kecepatan-kecepatan, grafik kecepatan terhadap waktu, dan penerapan kalkulus.
- Percepatan dan jatuh bebas: gerak jatuh obyek-obyek, percepatan, percepatan positif dan negatif, mengubah percepatan, daerah di bawah kurva kecepatan terhadap waktu, hasil aljabar percepatan tetap, efek biologi tanpa berat, dan aplikasi kalkulus.
- Gaya dan gerak: gaya, hukum pertama Newton, hukum kedua Newton, bukan gaya, dan kerangka acuan inersial dan noninersial.
- Analisa gaya-gaya: hukum ketiga Newton, klasifikasi dan kelakuan gaya-gaya, analisa gaya, transmisi gaya oleh obyek-obyek bermassa ringan, obyek-obyek dalam regangan, dan mesin sederhana: katrol.
- Hukum Newton dalam tiga dimensi: gaya tidak memiliki efek pada arah tegak lurus, koordinat dan komponen, dan hukum Newton dalam tiga dimensi.
- Vektor: notasi vektor, perhitungan dengan besar dan arah, teknik penjumlahan vektor, notasi vektor satuan, dan invariansi rotasional.
- Vektor dan gerak: vektor kecepatan, vektor percepatan, vektor gaya dan mesin sederhana, dan kalkulus dengan vektor.
- Gerak melingkar; kerangka kerja konseptual gerak melingkar, gerak melingkar seragam, dan gerak melingkar tak-seragam.
- Gravitasi: hukum Kepler, hukum gravitasi Newton, ketiadaan massa semu, penjumlahan vektor gaya-gaya gravitasi, mengukur berat bumi dan bukti gravitasi repulsif (tarik dan tolak).
Hukum-hukum kekekalan
suntingGambaran Newton mengenai gaya dan materi dari alam semesta ini berlaku dengan baik, tetapi tidak bagi cahaya, yang tersusun murni atas energi tanpa sediki pun bagian massa. Cara pandang dunia yang lain, yang lebih umum berlaku, dapat digunakan baik untuk cahaya maupun materi, disediakan oleh hukum-hukum kekekalan, sebagai contoh hukum kekekalan energi, yang menyatakan bahwa energi tidak dapat dilenyapkan atau diciptakan akan tetapi hanya dapat diubah wujudnya dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
Catatan kaki
sunting- ↑ (en) physical science, Britannica Concise Encyclopedia, article:9108653, 2006.
- ↑ (en) Benjamin Crowell, The Light and Matter series of introductory physics textbooks, STScI, area:1, 1998.
Eksperimen dan teori serta simulasi
suntingTerdapat dua hal saling terkait yang tidak bisa dipisahkan di dalam fisika, yaitu pengamatan dalam eksperimen dan telaa teori. Keduanya tidak dapat dipisahkan saling tergantung satu sama lain. Untuk sesuatu yang baru teori bergantung pada hasil-hasil eksperimen, tapi di sisi lain arah eksperimen dipandu dengan adanya teori[1]. Akan tetapi tak dapat disangkal bahwa suatu teori yang terlihat amat mapan seperti teori kuantum, seakan-akan lepas dari eksperimen. Sebenarnya tidak, hanya perlu diperjelas apa yang dimaksud dengan eksperimen dalam daerah teori yang amat teoritis ini[2].
Dengan semakin berkembangnya teknologi, terutama teknologi komputer, baik eksperimen maupun teori mendapat teman baru dalam upaya memahami cara kerja alam semesta ini, yaitu simulasi [3]. Simulasi dapat menjembatani ruang yang terpisah antara teori dengan eksperimen, istilahnya ia dapat menjadi suatu eksperimen virtual [4], suatu eksperimen yang belum tentu ada, yang hanya tercipta dari telaah teori. Salah satu kelebihan simulasi adalah relatif mudah diterapkan untuk eksperimen yang rumit, di mana teorinya telah mapan. Akan tetapi kebehasilan suatu simulasi belum menjamin terwujudnya hal yang sama apabila dicoba dalam eksperimen. Hal ini mengingat idealisasi yang umum dilakukan dalam simulasi.
Lihat pula
sunting
Catatan
sunting- ↑ (en) Timo A. Nieminen, Theory versus experiment? No!, Physics Colloquium Series, p:49, The University of Queensland, Friday, 6th October, 2006.
- ↑ (en) John F. Cyranski, Theory vs. Experiment: A Holistic Philosophy of Physics, Foundations of Physics Vol. 15, No.7, P. 753, 1985.
- ↑ (en) Arnie Heller, Ann Parker, Experiment and theory have a partner: Simulation, U.S. Department of Energy, Research News, dl-eat021105, February 2005.
- ↑ (en) W. Tłaczała, G. Gorghiu, Adina Elena Glava, Pilar Bazan, J. Kukkonen, W. Mąsior,J. Użycki, M. Zaremba, Computer simulation and modeling in virtual physics experiments, m-ICTE2006. abstract:208, November, 2006.