Keteraturan dalam Alam Semesta

Bintang, planet adalah objek yang seringkali kita lihat di malam hari, dengan perubahan setiap harinya, walau begitu benda-benda langit tersebut memiliki sebuah keteraturan dan membentuk pola-pola. Tak hanya di langit, bunga matahari pun membentuk sebuah keteraturan pada tempat dan cahaya dimana ia hanya bisa tumbuh. Bunga matahai cocok di tanam di daerah panas.

Manusia mengetahui perilaku-perilaku tersebut tidak menggunakan semua kecerdasan mereka, atau tidak pelu pendidikan tambahan, karena fenomena tersebut adalah murni bagian dari hidup kita. Namun, bagaimana itu bekerja ilmu pengetahuanlah yang menjawabnya. Contoh, perilaku planet dan bintang-bintang dapat kita pelajari dengan ilmu astronomi, melalui observasi-observasi yang dilakukan.

Stonehenge

Stonehenge dibangun di waktu lalusekitar 2800 tahun sebelum masehi.

Stonehenge, seperti banyaknya struktur serupa yang berhamburan di bumi dibangun  sebagai tanda dari perjalanan waktu

Peran stonehenge

Ø  mengukur kedudukan matahari

di tengah musim panas pada pagi hari, seseorang yang berdiri di tengah monumen tersebut akan melihat matahari terbit dari atas kemiringan batu.

Ø  mengukur waktu dalam satu hari satu malam

Ø  mengukur perubahan / periodisitas iklim

Ø  mengukur kepatuhan pada sistem nilai dan budaya / kepercayaan .

Produk Iptek masyarakat dimasa Stonehenge dibangun

q  Fakta keberadaan Stonehenge membeberkan kemampuan berfikir manusia dan kemampuan teknologinya pada saat itu.

q  Mekanika belum terumuskan dengan baik, tetapi manusia telah mampu menerapkan prinsip nya .

q  Manusia dapat bertindak saintifik dari seberapapun tingginya konsep ilmu yang telah dimilikinya

Kelahiran Astronomi Modern

A.    Ptolemy dan Copernicus

Claudius Ptolemy, astronom yunani yang pertama kali menjelaskan konsep gerak ruang angkasa.

-          Bumi tetep pada porosnya di pusat.

-          Bintang, planet , termasuk matahari beredar mengelilingi bidang rotasi yang terpusat.

-          Orbit planet berbentuk lingkaran.

Nicolas Copernicus( 1473-1543)

-          Orbit planet berbentuk lingkaran

-          Bintang, planet, termasuk bumi beredar mengelilingi bidang rotasi yang terpusat.

-          Matahari sebagai center.

B.     Tycho Brahe dan Johannes Kepler

Tycho Brahe( 1546-1601)

-          Posisi satu planet dengan planet lainnya membentuk sebuah kuadran.

Kepler ( 1571-1630) asisten Tycho Brahe

-          Bumi tidak berada di pusat.

-          Orbit palnet dan matahari berbentuk ellips

-          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.

Kelahiran Mekanik

Mekanik adalah cabang ilmu pengetahuan yang erat kaitannya dengan material objek. Contohnya batu yang turun dari bukit,.

a.      Galileo Galilei

Fisikawan Italia yang memiliki peran besar dalam revolusi ilmiah, sumbanganya terhadap ilmu pengetahuan diantaranya adalah penyempurnaan teleskop, pengamatan dalam astronomi, hukum gerak pertama dan kedua (dinamika) . Ia disebut sebagai bapak astronomi modern, dan menganut hukum kepler bahwa matahari sebagai pusat tata surya.

Untuk memahami solar sistem, kita harus memahami percepatan , kecepatan dan kelajuan.

b.      Kecepatan,kelajuan, percepatan

-Kecepatan adalah  perpindahan suatu benda dalam waktu tertentu. Termasuk besaran vektor, karena bergantung pada arahnya.

 

-Kelajuan adalah jarak suatu benda dalam kurun waktu tertentu. Termasuk besaran skalar, karena tak memiliki arah

 

yang membedakan antara kecepatan dan kelajuan adalah arah, perpindahan dan jarak.

·         Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda.

·         Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh suatu benda.

Contoh : Adistia berjalan ke kiri sejauh 8 m, dan kembali lagi ke arah kanan 8meter. Berapakah besar perpindahan dan jarak yang ditempuhnya??

Jawab : -Jarak (sesuai definisi, yakni seluruh panjang lintasan yang ditempuh )

             Maka jaraknya adalah 8 m + 8m =16 m.

           

                        -Perpindahan (perubahan posisi)

Karena bergantung pada arah, maka kita asumsikan kiri adalah (-), kanan (+).

            Perpindahan ke kiri = -8, ke kanan =+8

=-8+8=0 m perpidahanya, dia tidak berpindah karena posisi awl sama dengan posisi akhir.

           

·         Percepatan adalah perubahan kecepatan dalm waktu tertentu.Memiliki arah.

 

Issac Newton

Ilmuwan Inggris, Isaac Newton ( 1642-1727) yang menganut teori helisentris, adalah ilmuwan paling brilliant dan menghasilkan banyak karya dalam sains. Newton merumuskan tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik.

Hukum 1 Newton

“ Setiap benda akan memiliki kecepatan yang konstan kecuali ada gaya yang resultannya tidak nol bekerja pada benda tersebut. Berarti jika resultan gaya nol, maka pusat massa dari suatu benda tetap diam, atau bergerak dengan kecepatan konstan ( tak memiliki percepatan).

Hukum II Newton

“ Sebuah benda dengan massa M mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami Percepatan a yang arahnya sama dengan arah gaya dan besarnya berbanding lurus terhadap F dan berbanding terbalik terhadap M”.

 

Bisa juga diartikan resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan turunan dari momentum linier benda tersebut terhadap waktu.

Hukum III Newton

“ Gaya aksi dan reaksi dari dua benda memiliki besar yang sama, dengan arah terbalik, dan segaris. Artinya, jika ada benda A yang memberi gaya sebesar F pada benda B, maka benda B akan memberikan gaya sebesar –F kepada benda A. F dan –F memiliki besar yang sama namun arahnya berbeda.”

Hukum ini dikenal sebagai hukum aksi-reaksi.

Di dalam kehidupan kita sehari hari, ketiga hukum Newton ini sangat berperan.

Contoh : ketika seorang petinju memukul bantal tinjunya, bantal tinju akan memberikan gaya sebesar gaya yang diberikan kepada petinju dengan arah menuju ke petinju.( Newton III ).

                  Sabuk pengaman yang ada dalam mobil pun menerapkan hukum I Newton.

Dalam jilid tiga dari naskah Philosophie Naturalis Principia Mathematica, Newton menunjukkan bahwa dengan menggabungkan antara hukum gerak dengan hukum gravitasi umum, ia dapat menjelaskan hukum pergerakan planet milik Kepler.

Momentum

Hukum Newton menjelaskan bahwa hanya gaya yang bekerja untuk mengubah suatu objek. Pada suatu keadaan dimana sebuah benda bergerak dengan kecepatan tertentu ingin mengubah keadaan bergerk menjadi diam.Dapat kita rasakan dalam kehidupan sehari-hari, semakin penuh mobil dan semakin tinggi kecepatannya, maka mobil akan semakin sulit untuk direm. Hal ini dapat ditinjau dengan menggunakan momentum.

Momentum (kg.m/s)= massa (kg). kecepatan (m/s)

Hukum Kekekalan Momentum.

Dalam hukum Newton II dikatakan bahwa total perubahan momentum adalah 0.

“ Momentum total yang konstan dari suatu sistem benda-benda (sedikitnya dua benda) di mana pada sistem tersebut tidak bekerja gaya luar.”

Gaya Gravitasi

Gravitasi adalah gaya yang sangat nyata dalam kehidupan sehari-hari. Yang membuat kita bisa duduk di kursi, berjalan di bumi, dan tidak melayang di udara tanpa bantuan alat. Yang membuat benda jatuh bebas.

Diantara 2 benda di alam semesta terdapat interaksi gaya (gravitasi) yang sebanding dengan massa benda-benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara 2 benda tersebut.

 

                                              Ket : F = Gaya gravitasi

                                                       G = Tetapan gravitasi ( 6,67 × 10^-11 N.m²/kg² )

                                                       m= massa benda 1 dan 2

                                                       d = jarak 2 benda

Penentuan Tetapan Gravitasi

Nilai tetapan gravitasi pertama kali dilakukan oleh Henry Cavendish, pada tahun 1798 dengan menggunakan sebuah neraca torsi yang sangat peka.

G Besar dan g kecil

G merupakan tetapan gravitasi di antara dua benda yang saling berinteraksi sehingga menimbulkan interaksi gaya.

Sedangkan g adalah besaran yang mewakili kuat medan gravitasi, yaitu gaya gravitasi per satuan massa pada suatu massa uji m. Medan magnet adalah daerah yang memiliki pengaruh gravitasi itu.

                                                 

dirangkum oleh Sofia Tunisha

sumber buku kpip

Sains, Media Ilmu Pengetahuan

Sains adalah media untuk bertanya dan menjawab semua pertanyaan mengenai dunia fisis,sehingga manusia dapat mempelajari dan mengenal dunia fisisnya.

Peran Sains :

-          Menentukan berbagai pilihan dalam hidup dengan bertanya, melakukan observasi, dan menyimpulkan.Selain itu, dilakukan secara lebih formal dan terkuantisasi.

Contoh: Ketika kita akan menggunakan “Facial Foam”, seringkali kita melihat ,menguji, bahan dasar dari facial foam tersebut, apakah cocok dengan kulit kita apakah tidak. Disini lah sains berperan, tidak sembarang bahan bisa digunakan untuk membersihkan muka kita.

Salah satu cara mempelajari dunia :

1.      Kita melihat apa sajakah yang ada di bumi, dan bagaimana benda-benda tersebut bekerja.

2.      Kemudian kita samaratakan, membuat kaidah yang nampak untuk mencocokkan dengan apa yang kita lihat.

3.      Terakhir, menggunakan kaidah umum tersebut untuk situasi baru yang belum kita temui sebelumnya dan kita gunakan kaidah-kaidah tersebut untuk bekerja di kehidupan sehari-hari.

Sains, mengapa dipelajari?

Selain karena peran sains yang bermanfaat untuk kehidupan kita, inilah alasan mengapa sains harus dipelajari oleh manusia.

1.      Alat yang sangat dahsyat untuk memahami fenomena/ gejala alam, dengan mempelajari bagaimana bumi bekerja dan bagaimana kita berinteraksi dengan lingkungan fisis di sekitar kita.

Contoh : Dengan adanya vulkanologi, kita dapat menditeksi gejala-gejala gunung meletus, dan mengambil langkah tepat agar larva tak menimbulkan banyak korban jiwa.

2.      Memadukan ide-ide dasar dan teori.

Dari sebuah gejala yang ada di sekitar manusia timbulah sebuah pemikiran-pemikiran manusia yang apabila dibuktikan melalui eksperimen dan dibenarkan oleh para ilmuwan, pemikiran tersebut berkembang menjadi sebuah teorema.

3.      Memberikan kerangka kerja untuk suatu pertanyaan baru.

Manusia yang tak pernah puas dengan apa yang ada, akan terus menerus bertanya dan berfikir tentang suatu fenomena di sekitarnya. Dengan mempelejari sains ini, pertanyaan-pertanyaan akan dijawab dengan menggunakan metoda ilmiah.

4.      Memberikan gambaran yang sangat luas dari alam semesta dan bagaimana perilaku alam semesta tersebut.

5.      Merupakan wahana terbaik untuk memprediksi dan menanggulangi bencana alam, menyembuhkan berbagai penyakit dan menemukan teknologi baru.

Jadi,meskipun kita tak ingin menjadi seorang ilmuwan, kita harus tetap mempelajarinya. Karena, mungkin saja kita bekerja di pekerjaan yang berhubungan dengan sains dan teknologi. Ekonomi, bisnis, hukum erat kaitnya dengan teknologi, begitu pun dengan dokter, bahkan atlet pun hidupn

ya dipenuhi fenomena sains.

dan alasan yang paling penting karena kita hidup di bumi, dengan semua fenomenanya dan segala perkembangan yang mengharuskan kita beradaptasi dengan mempelajari sains tersebut.

Dengan mempelajari sains, kita tak hanya menjadi lebih baik dalam mengaplikasikannya dalam kehidupan profesional kita, tetapi juga kita mengerti proses oleh kemajuan yang telah dibuat sebelumnya.

Metode Ilmiah

Adalah beberapa langkah dasar yang bersinergi untuk memecahkan persoalan baru.

Langkah-langkah tersebut adalah

·         Observasi

adalah mengamati gejala-gejala alam yang ada tanpa mengubahnya ( memanipulasi) . contoh : di alam ,kita mengamati air.

sedangakan eksperimen adalah mengubah beberapa aspek dari alam dan mengamati perubahannya.

contoh:setelah air di observasi, dilakukanlah eksperimen penguraian air menjadi oksigen dan hidrogen.

·         Mengidentifikasi pola dan keteraturan.

Dilakukan pengamatan berulang-ulang agar diketahui pola.

Contoh : hubungan antara kecepatan, jarak, dan waktu. Yang bisa dilakukan dengan mengamati laju gerak mobil.

Hasil dari pengamatan tersebut ditulis dengan pola matematika. Matematika adalah bahasa sains.

·         Hipothesis dan Teori

§  Hipothesis adalah sebuah dugaan berdasarkan pada pengamatan sebelumnya, atau pemikiran tentang sesuatu yang akan terjadi.

§  Teori adalah Deskripsi alam yang sangat kokoh meliputi berbagai fenomena yang disusun berdasarkan hasil-hasil observasi dan eksperimen yang telah teruji.

·         Perkiraan dan Pengujian

Dalam sains, setiap gagasan harus di uji, dan dibuat perkiraan tentang bagaimana sebuah sistem partikular akan bereaksi, kemudian mengobservasi alam untuk melihat jika sistem berperilaku seperti perkiraan.

Setiap teori dan hukum alam dapat berubah, berdasarkan penemuan baru.

Pelaksanaan Metode Ilmiah

Metode ilmiah dapat diilustrasikan sebagai lingkaran tanpa henti atau yang biasa kita kenal sebagai siklus dari pengumpulan data, mengidentifikasi pola-pola, membuat teori, membuat perkiraan dan mengumpulkan lebih banyak data lagi. Sebuah pengamatan menghasilkan hipotesis baru, dan dari hipotesis tersebut dihasilkan pemikiran yang mengarahkan ke pengamatan-pengamatan lainnya.

Beberapa Point penting yang harus dilakukan dalam membuat metode ilmiah :

1.      Saints tidak memerlukan” open mind”dengan tidak percaya akan pendapat sebelumnya tentang apa yang akan mereka cari dalam melakukan sebuah pengamatan.

2.      Saints dapat mengambil sembarang langkah dari metode ilmiah tersebut, tidak harus dimulai dari observasi.

3.      Hasil Observasi dan eksperimen harus dilaporkan agar dapat diverifikasi, dan hasilnya pun harus reproducible.

4.      Siklus ilmiah tersebut berkesinambungan, tak ada henti. Saints tidak memberikan jawaban akhir, karena harus terus dibuktikan kebenaran dan ditinjau perkembangannya.

Contoh Penemuan Sains :

-          Dimitri Mendeleev dan Tabel Periodik.

Penemuan pola-pola yang tidak dikenal sebelumnya dalam alam, adalah kunci dalam metode ilmiah. Dimitri Mendeleev (1834-1907), seorang profesor kimia ternama di Institut of St, Rusia. Penemuannya berupa tabel periodik merupakan prestasi hebat dalam sains.

-          William Harvey, penemu pola sirkulasi darah.

Media lain dari Pengetahuan

§  Pseudoscience

§  Didasarkan atas kepercayaan atau dogma.

§  Kepercayaan/dogma tidak dapat diuji.

§  Contoh: UFO Astrologi.

§  Astrologi

§  Science by the Numbers

§  Percaya bahwa posisi objek di langit pada saat tertentu dapat menentukan nasib seseorang.

§  Evaluasi tentang klaim (Pseudosains)

§  Apakah faktanya adalah benar saat dinyatakan?

§  Apakah ada alternatif penjelasannya?

§  Apakah pernyataan tsb tidak dipalsukan?

§  Apakah pernyataan tsb pernah diuji?

Struktur Sains

Ø  Divisi Sains

Ø  Cabang Sains

a.      Fisika

Menggambarkan aspek-aspek dasar terbanyak dari alam, seperti energi, mekanika,termodinamika, listrik, magnet dan fenomena lain. Sistem alam seperti sel, tubuh, planet, bintang,dan lain-lain.

b.      Kimia

Mempelajari atom, struktur, ikatan dan reaksi-reaksinya.

c.       Astronomi

Studi tentang bintang, planet, dan benda lainya di luar angkasa.

d.      Geologi

Mempelajari Bumi dan evolusinya dari awal pembentukannya hingga sekarang, serta dinamika Bumi dan planet lainnya.

§  Geologi (batuan)

§  Geofisika (interior Bumi)

§  Oceanografi (kelautan)

§  Meteorologi (atmosfir)

e.       Biologi

Mempelajari sistem hidup (living systems) pada berbagai skala.

a.       Molekul

b.      Cells

c.       Organ

d.      Organisme

e.       Behavior

f.       Ecosystems

Ø  Jaringan Ilmu Pengetahuan

§  Pusat

§  Hukum-hukum alam

§  Digunakan untuk semua cabang ilmu

§  Seluruh bidang saling

         berhubungan                 

§  Seluruh cabang ilmu saling

        berhubungan

Ø  Penelitian dan Teknologi

Dunia Fisis dapat dipelajari dengan banyak cara, dan banyak alasan untuk mempelajarinya. Saintis sangat tertarik dalam menemukan cara kerja dunia fisis kita, dan ilmu pengetahuan untuk kepentingannya. Pengetahuan tersebut digunakan sebagai dasar penelitian dan mungkin ditemukan pembelajaran tentang lingkungan seperti bintang, energi, mineral, pertikel, dan lainnya. Meskipun sebuah penemuan dibuat dengan dasar penelitian dan berpengaruh pada kehidupan, namun itu bukanlah tujuan utama yang dicari para saintis.

Saintis berkeinginan untuk mengembangkan teknologi, yang mana mereka menggunakan hasil dari ilmu pengetahuan untuk komersial atau kapentinngan industri. Saintis melakukan riset terapan kedalam sistem pelaksanaanya.

R & D: pengetahuan yang dikembangkan melalui riset terapan disusun menjadi   sistem praktis.

Teknologi itu sendiri adalah sistem/mekanisme/proses untuk menghasilkan suatu  produksi/jasa yang dapat meringankan pekerjaan manusia.

Hasil ilmu pengetahuan adalah hubungan dalam pengumuman yang peer-reviewed. Pemerintah sangat berperan penting dalam penelitian ilmiah dan kemajuan ilmu pengetahuan di suatu negara.