PPT Fisika Konkrit Empiris

http://www.4shared.com/office/8i4NVsKA/FISIKA_KONKRIT_EMPIRIS__JOHANN.html

Sabtu, 25 Februari 2012

Fisika Konkrit Empiris


SEJARAH FISIKA
FISIKA KONKRIT EMPIRIS



PROGRAM STUDI PENDIDKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
20011

 

BAB I

PENDAHULUAN

I.1.           LATAR BELAKANG

Fisika (Bahasa Yunani (physikos): "alamiah", dan (physis): "Alam") adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu.

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

Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda: mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda memiliki properti yang berbeda, dan seterusnya. Lainnya adalah sifat dari jagad raya, seperti bentuk Bumi dan sifat dari objek celestial seperti Matahari dan Bulan.

Sejarah fisika dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang.

Di era ini ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan, pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi, sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan di mana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu. Beberapa teori diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. 

Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya pemisahan teori dan eksperimen. Sejak abad kedua puluh, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti dalam fisika teoritis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad kedua puluh, sedikit saja yang berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses.

Teoris berusaha mengembangkan teori yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaska teori yang ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru.

Fisika konkrit empiris membahas tentang fisikawan- fisikawan tokoh- tokoh revolusioner dengan teori- teori yang mereka temukan melalui eskperimen. Antara lain seorang astronom Jerman yaitu Johannes Kepler, seorang fisikawan Italia kelahiran Faenza yaitu Evangelista Torricelli, dan masih banyak lagi.

Fisika konkrit empiris merupakan ilmu fisika yang memiliki ciri- ciri ilmu kealaman berdasarkan teori, pengamatan (observasi) dan ekperimen. Lewis menambahkan  bahwa fisika dengan ciri empiris, sebagai ciri umum ilmu telah memperoleh legitimasi melalui kesepakatan para ilmuan dan para filsuf. Tegasnya lagi, ciri empiris pada dasarnya merupakan ciri ilmu-ilmu kealaman yang bertumpu pada generalisasi-generalisasi yang berdasarkan pengamatan (observasi) dan eksperimentasi, bercirikan model penyelidikan ilmu-ilmu alam.

I.2.           RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, selanjutnya dapat ditarik kesimpulan suatu fokus permasalahan bahwa :
a.         Apa yang mendasari fisika merupakan Ilmu kealaman Yang memiliki ciri empiris?
b.         Bagaimana sejarah tokoh- tokoh revolusioner fisika dan penemuannya pada bahasan?
c.         Bagaimana sejarah penemuan hukum kepler dan percobaan Torricelli?
d.        Bagaimana perkembangan sejarah fisika pada periode II ( 1550 M – 1800 M) “Fisika Konkret Empiris”?

I.3.           TUJUAN DAN MANFAAT MAKALAH

a.         Tujuan

Dengan kita mempelajari perkembangan sejarah fisika pada periode II ( 1550 M – 1800 M) “Fisika Konkret Empiris”, biografi dan latar belakang tokoh- tokoh revolusioner, serta penemuan dan aplikasinya, kita dapat menambah wawasan dan lebih memahami dari mana asal benda- benda atau materi yang ada di sekitar kita.

b.         Manfaat

1.             Dapat mengetahui sejarah tokoh- tokoh fisika dan penemuannya.

2.             Agar mengetahui aplikasi setiap penemuan tokoh- tokoh pada bidang teknologi.

3.             Agar dapat mengetahui metode, proses, dan produk tentang penemuan penemuan tokoh- tokoh revolusioner fisika.

4.             Dapat mengetahui perkembangan sejarah fisika pada periode II ( 1550 M – 1800 M) “Fisika Konkret Empiris”.



BAB II
ISI

Fisika konkrit empiris merupakan ilmu fisika yang memiliki ciri- ciri ilmu kealaman berdasarkan teori, pengamatan (observasi) dan ekperimen.

Fisika konkrit empiris membahas tentang fisikawan- fisikawan atau  tokoh- tokoh revolusioner dengan teori- teori yang mereka temukan melalui eskperimen. Antara lain Johannes Kepler, Evangelista Torricelli, Pascal, Isaac Newton, Galvani, Bernouli, James Watt. Namun pada kesempatan kali ini kita membahas tentang  seorang astronom Jerman yaitu Johannes Kepler, seorang fisikawan Italia kelahiran Faenza yaitu Evangelista Torricelli, dan masih banyak lagi.

II.1.        JOHANNES KEPLER 
            Biografi dan Latar Belakang

Johannes Kepler yang lahir pada tanggal 27 Desember 1571 di Weil derstadt Jerman, seorang tokoh penting dalam revolusi ilmiah, adalah seorang astronom Jerman, matematikawan dan astrolog dia paling dikenal dengan hukum gerak planetnya. Ia meninggal pada tahun 1630 tanggal 15 November di Regensburg Barvana-Jerman.
Kepler dibesarkan dalam keadaan yang banyak masalah. Bibinya dibakar dituduh sebagai penyihir. Dan Ibunya hampir bernasib sama. Anak ini sering sakit-sakitan dan memiliki penglihatan yang buruk yang tidak dapat diperbaiki dengan kacamata.
Sejak kecil ia sudah sering berkenalan dengan gejala langit dan benda langit. Pada tahun 1577 bersama ibunya ia menyaksikan munculnya komet. Dan pada tahun 1580 bersama ayahnya ia menyaksikan gerhana matahari. Kepler sangat cerdas sehingga ia mendapat beasiswa untuk kuliah di Universitas Tüũbingen untuk belajar teologi, filsafat dan matematika. Ia sempat mengajar matematika dan dasar - dasar astronomi di Universitas Graz Austria. Pada tahun 1584 ia masuk ke seminar Adelberg untuk bersekolah. Dan tahun 1588 ia memperoleh gelar sarjana penuh. Tahun 1597 dia mengambil posisi sebagai asisten Tycho Brahe di Observatorium Benatek, Praha, seorang astronom Jerman yang terkenal.
Ketika Tycho meninggal pada tahun 1601, dia meninggalkan catatan-catatannya dan tabel bacaan planet kepada Kepler dan Kepler menggantikan kedudukannya sebagai Kepala Observatorium dan matematikus kerajaan. Tycho meninggalkan data tentang posisi 777 bintang tetap yang belum lengkap. Salah satu tugas Kepler adalah melengkapi data data dari Tycho untuk menyusun tabel planet. Untuk memperoleh manfaat sepenuhnya dari kumpulan pengamatan Brahe tentang planet, Kepler perlu lebih banyak memahami tentang pembiasan cahaya. Bagaimana pantulan cahaya dari sebuah planet dibiaskan sewaktu memasuki atmosfer bumi? Penjelasan Kepler tertuang dalam buku Supplement to Witelo, Expounding the Optical Part of Astronomy (Suplemen untuk Witelo, Menjabarkan Bagian Optik dari Astronomi), yang lebih banyak memberikan perincian tentang karya Witelo, Ilmuwan Abad Pertengahan. Buku Kepler itu adalah tonggak sejarah di bidang optik. Ia adalah orang pertama yang menjelaskan cara kerja mata.
Diperlengkapi dengan tabel-tabel pengamatan gerakan planet yang disusun oleh Tycho Brahe, Kepler mempelajari gerakan kosmis dan menarik kesimpulan berdasarkan apa yang ia lihat. Selain jenius dalam soal angka, ia juga mempunyai tekad yang kuat dan rasa ingin tahu yang tak habis-habisnya. Kesanggupannya yang luar biasa untuk bekerja dibuktikan oleh ke-7200 perhitungan rumit yang ia rampungkan sewaktu mempelajari tabel-tabel pengamatan tentang Mars.
Dan, Mars-lah yang pertama-tama menarik perhatian Kepler. Akan tetapi, Kepler sadar bahwa kunci untuk menyibakkan rahasia langit bukanlah Mars, melainkan planet Bumi. Dari pada menggunakan tabel-tabel itu untuk menyelidiki Mars, Kepler membayangkan dirinya sedang berdiri di Mars dan melihat ke Bumi. Ia menghitung kecepatan gerakan bumi bervariasi dan berbanding terbalik dengan jaraknya matahari.
Kepler mendapatkan orbit planet Mars. Menurut Kepler, lintasan berbentuk elips adalah gerakan yang paling sesuai untuk orbit planet yang mengitari matahari. Dalam satu rentang waktu yang sama, planet bergerak menyapu daerah yang sama panjangnya. Karena orbit planet berbentuk elips, maka konsekuensinya makin dekat jarak planet ke Matahari, makin cepat pula gerak orbitnya.
Setiap panet bergerak dengan membentuk lintasan tertentu dan semua bergerak dengan orbit yang sama. Dari tahun 1580 sampai 1600, didapatkan ada 10 oposisi Mars berdasarkan catatan Tycho Brahe, sedangkan menurut catatan David Fabricus dan Kepler sendiri menunjukkan dua oposisi lagi dari tahun 1602 – 1604. dengan data 12 oposisi Mars, Kepler memecahkan rahasia gerak plenet Mars itu.
Planet Mars begerak mengelilingi matahari dengan lintasan tertentu dapat berupa parabola, hiperbola, lingkaran ataupun ellips. Planet bergerak dengan lintasan ellips. Tanpa menggunakan alat bantu hitung, Kepler harus mencoba untuk menghitung-hitung berkali-kali dan dari hasil perhitungan itu ia menemukan bahwa orbit lingkaran tidak cocok dengan data dari Tycho Brahe. Kepler berusaha mencocokkan berbagai bentuk kurva geometri pada data-data posisi planet Mars yang dikumpulkan oleh Tycho Brahe.
Sekarang, Kepler mengerti bahwa matahari bukan sekadar pusat dari tata surya. Matahari juga berfungsi seperti sebuah magnet, berputar pada porosnya dan mempengaruhi gerakan planet- planet. Bagi Kepler, semua planet adalah benda-benda fisik yang dengan harmonis diatur oleh serangkaian hukum yang beragam. Apa yang telah ia pelajari dari Mars dan Bumi pasti berlaku juga atas semua planet. Jadi, ia menyimpulkan bahwa setiap planet mengitari matahari dalam orbit elips pada kecepatan yang bervariasi sesuai dengan jaraknya dari matahari.

a.              Hukum Kepler Tentang Gerak Planet
Ada tiga hukum Kepler tentang gerak planet. Tiga hukum ini mendefinisikan dasar-dasar gerakan planet: bentuk orbit planet yang mengitari matahari, kecepatan gerakan planet, dan hubungan antara jarak sebuah planet dari matahari dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran.
Pada tahun 1609, Kepler menerbitkan buku New Astronomy (Astronmi Baru), yang diakui sebagai buku astronomi modern yang pertama dan salah satu buku terpenting yang pernah ditulis tentang subjek itu. Mahakarya ini memuat dua hukum Kepler yang pertama tentang gerakan planet. Hukumnya yang ketiga diterbitkan dalam buku Harmonies of the World (Keharmonisan Dunia) pada tahun 1619, sewaktu ia tinggal di Linz, Austria.
Pada tahun 1627, ia menerbitkan buku Rudolphine Tables (Tabel-Tabel Rudolphine), yang ia anggap sebagai karya utamanya di bidang astronomi. Tidak seperti buku-buku terdahulu, buku ini diberi acungan jempol di mana-mana, dan segera menjadi buku wajib bagi para astronom dan navigator.
Di dalam astronomi, tiga Hukum Gerakan Planet Kepler adalah:
·                Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, matahari berada di salah satu fokusnya.
·                Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama.
·                Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari.

Ketiga hukum diatas ditemukan oleh ahli matematika dan astronomi Jerman: Johannes Kepler (1571–1630), yang menjelaskan gerakan planet di dalam tata surya. Hukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit.
Karya Kepler didasari oleh data pengamatan Tycho Brahe, yang diterbitkannya sebagai 'Rudolphine tables'. Sekitar tahun 1605, Kepler menyimpulkan bahwa data posisi planet hasil pengamatan Brahe mengikuti rumusan matematika cukup sederhana yang tercantum di atas.
Ungkapan Kepler bahwa Bumi beredar sekeliling, berbentuk elips dan bukannya epicycle, dan membuktikan bahwa kecepatan gerak planet bervariasi, mengubah astronomi dan fisika. Hampir seabad kemudian, Isaac Newton mendeduksi Hukum Kepler dari rumusan hukum karyanya, hukum gerak dan hukum gravitasi Newton, dengan menggunakan Euclidean geometri klasik.
Hukum ini kemudian diaplikasikan untuk semua benda kecil yang mengorbit benda lain yang jauh lebih besar, walaupun beberapa aspek seperti gesekan atmosfer (contoh: gerakan di orbit rendah), atau relativitas (contoh: prosesi perihelion Merkurius), dan keberadaan benda lainnya dapat membuat hasil hitungan tidak akurat dalam berbagai keperluan.

Ø   Hukum I Kepler

Menempatkan Matahari di satu titik fokus edaran elips. Elips merupakan sebuah kurva tertutup sehingga jumlah jarak pada sembarang titik C pada kurva itu kedua titik yang tetap (disebut fokus, F dan S ) tetap konstan. Yaitu, jumlah jarak  F’C + SC tetap sama untuk semua titik pada kurva.
Bunyi : "Setiap planet bergerak dengan lintasan elips, matahari berada di salah satu fokusnya."

Ø   Hukum II Kepler
Planet bergerak lebih cepat di dekat matahari dan lambat di jarak yang jauh. Sehingga, jumlah area adalah sama pada jangka waktu tertentu. 
 
Ø   Hukum III Kepler 
    Planet yang terletak jauh dari matahari memiliki perioda orbit yang lebih panjang dari planet yang dekat letaknya. Hukum Kepler ketiga menjabarkan hal tersebut secara kuantitatif. 
Bunyi : "Perioda kuadrat suatu orbit planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari." 
Secara matematis: 
dengan P adalah perioda orbit planet dan a adalah sumbu semimajor orbitnya.
Konstant proporsionalitasnya adalah semua sama untuk planet yang mengedar matahari.
Newton bisa menunjukkan bahwa hukum-hukum Kepler dapat diturunkan secara matematis dari hukum gravitasi universal dan hukum-hukum gerak. Dari persamaan hukum ketiga Kepler didapat :
Begitu pula untuk T2, sehingga diperoleh persamaan hukum III kepler :

II.1.        EVANGELISTA TORRICELLI
a.              Biografi dan Latar Belakang

Evangelista Torricelli yang lahir tanggal 15 Oktober 1608 di Faenza, seorang fisikawan dan matematikawan Italia yang namanya kemudian mendunia untuk penemuanya Barometer. Ia meninggal pada tanggal 25 Oktober 1647 (umur 39) di  Florance.
Evangelista Torricelli adalah anak pasangan Gaspare Torricelli dengan Caterina Angetti. Anak sulung dari tiga anak pasangan suami istri ini hidup serba kekurangan karena Gaspare hanyalah seorang buruh pabrik tekstil. Melihat bakat Torricelli menonjol dan tidak mempunyai kemampuan untuk memberi pendidikan, kedua orang tuanya mengirim anak sulungnya ini ke pamannya, Jacopo. Torricelli dididik sampai siap masuk sekolah Jesuit.
Torricelli masuk sekolah Jesuit pada tahun 1624 dan belajar matematika dan filsafat selama dua tahun. Tidak diketahui dengan jelas kota tempat Torricelli belajar. Ketika Torricelli masih menuntut ilmu di sekolah ini, ayahnya meninggal. Ibunya bersama kedua adik lakinya pindah ke Roma dan diketahui Torricelli kemudian tinggal bersama mereka. Ibunya meninggal di Roma pada tahun 1641.
Torricelli menunjukkan kelebihannya saat kuliah di College Jesuit. Agar dapat berkembang, pamannya mengirim Torricelli untuk belajar pada paderi Benedetto Castelli. Profesor Castelli adalah dosen universitas Sapienza di Roma. Meskipun tidak diketahui jelas, apakah Torricelli belajar di universitas itu, namun yang jelas bahawa Torricelli mendapat ilmu langsung dari Castelli. Pada masa ini Torricelli belajar matematika, mekanika, hidraulik dan astronomi dari Castelli, bahkan diangkat menjadi asisten Castelli (1626 – 1632). Mungkin menjadi asisten untuk mengganti biaya kuliah dan menjadi dosen pengganti apabila Castelli pergi ke luar kota.
Diperkirakan pada masa itu Torricelli pernah menulis surat kepada Galileo yang berisikan penelitian saintifik yang dilakukannya. Kisah pertemuan Torricelli dengan Galileo ibarat pertemuan antara seorang pengagum dengan tokoh yang dikaguminya. Pada umur 30 tahun ia membaca buku karya Galileo dan merasa kagum. Ia menulis surat kepada Galileo pada tahun 1632, tetapi baru diundang oleh Galileo sembilan tahun kemudian, setelah Galileo terkesan akan tulisan Torricelli tentang gerak.
Pada tahun 1644, Torricelli menerbitkan karya perdana Opera geometrica, disusul dengan De motu gravium yang lebih menarik. Di sini Torricelli mengembangkan penelitian Galileo tentang gerakan parabolik dari proyektil yang ada dalam karya Galileo yang berjudul Discourses yang telah terbit pada tahun 1638. Di Roma, pada awal tahun 1641, Torricelli meminta pendapat Castelli tentang De motu gravium. Setelah membaca, Castelli terkesan, langsung menulis surat kepada Galileo yang pada saat itu terkena hukum diasingkan dan dalam pengawasan gereja namun tinggal di rumahnya di Arcetri, dekat Florence. Baru pertengahan tahun 1641, Castelli datang mengunjungi Galileo sambil membawa makalah Torricelli dan menyarankan agar Galileo mengangkat Torricelli sebagai asisten. Untuk mengingat pertemuan dan persinggungan kedua ilmuwan besar itu, di Florence dibuat patung Torricelli dan Galileo.

a.              Penemuan- Penemuan dan Percobaan Torricelli
Seperti halnya Galileo, Torricelli termasuk ilmuwan serba bisa. Penemu hidrodinamik dan mempelajari gerakan proyektil. Gagasan Galileo tentang lintasan proyektil dibuat teori dengan menghitung sudut-sudut lontaran.
Torricelli juga mahir sebagai pembuat peralatan, mengasah lensa, membuat teleskop besar dan kecil, mikroskop sederhana yang dipelajarinya ketika masih dibimbing Galileo. Keahlian ini banyak mendatangkan uang baginya karena peralatan itu dibeli oleh kalangan bangsawan. Ia memperbaiki mikroskop dan pendiriilmu hidrolik. Torricelli juga mengemukakan teori-teori tentang percepatan dan gravitasi, gerakan cairan dan proyektif.
Pada 1643 Torricelli membuat percobaan yang kemudian terkenal dengan nama "Percobaan Torricelli". Percobaan ini ia lakukan berdasarkan saran-saran Galileo yang ia terima sebelum meninggal. Untuk percobaannya ia menggunakan tabung kecil yang panjangnya satu meter dan air raksa. Tabung itu ia isi dengan air raksa sampai penuh lalu lubangnya ia tutup dengan jari. Tabung itu ia balikkan dan ujungnya dicelupkan ke dalam bejana berisi air raksa pula. Kemudian jari penutup tabung ia lepaskan dari tabung. Air raksa dalam tabung turun dan menimbulkan ruang hampa udara. Ruang hampa ini kemudian terkenal dengan nama ruang hampa Torricelli. Ia mengukur tinggi air raksa dalam bejana. Tingginya ternyata 76 sentimeter.
Selama beberapa hari Torriceli mengamati bahwa tinggi air raksa dalam tabung selalu berubah-ubah. Akhirnya ia tahu bahwa hal itu disebabkan oleh tekanan udara. Tekanan air raksa setinggi 76 sentimeter itu kemudian disebut tekanan satu atmosfer.

Torricelli menyadari berat dari udara di atmosfir menekan air raksa di kebawah. Tekanan ini mendorong air raksa dalam tabung naik. Berat dari air raksa dalam tabung haruslah sama dengan berat atmosfir yang menekan ke bawah terhadap air raksa dalam tabung. Ketika berat atmosfir berubah, maka gaya menekan ke bawah juga akan berubah sedikit lebih besar atau kecil dibandingkan pada air raksa dalam tabung dan membuat air di dalam tabungnya sedikit naik atau turun. Dengan demikian Torricelli telah menemukan tekanan atmosfir dan jalan mengukur dan mempelajarinya



DAFTAR PUSTAKA
Hart, Michael H.1982. Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah. Jakarta:
                 PT. Dunia Pustaka Jaya
Peddusa, M Amin Ganda. 1998. Sejarah Fisika 1. jogjakarta: FP MIPA_IKIP Jokjakarta.