*Preface untuk Metode Pengukuran Fisis
Salah satu tujuan dari ilmu fisika adalah untuk memahami bagaimana dunia di sekitar kita bekerja. Cara umum yang digunakan seorang ahli fisika untuk memahami dunia adalah dengan menghubungkan besaran satu dan besaran lainnya dalam sebuah persamaan matematik, di mana simbol-simbol dalam persamaan tersebut mewakili besaran-besaran yang terlibat.
Untuk menemukan besaran-besaran yang terlibat dan untuk membuktikan kebenarannya, dibutuhkan serangkaian proses yang kita sebut sebagai eksperimen. Maka dari itu, eksperimen mempunyai bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika (dan sains secara umumnya).
Sebagai contoh, ketika seorang fisikawan hendak memahami bagaimana karakteristik dari gerakan pendulum, maka ia akan menghubungkan nilai dari besaran yang terlibat di dalamnya. Mulai dari panjang tali, massa beban, percepatan gravitasi, gaya gesek udara, pengaruh angin, dan lain sebagainya.
Namun, akan lebih baik (dan lebih mudah) jika dalam hal ini beberapa besaran diabaikan terlebih dahulu. Sehingga nantinya akan didapatkan sebuah hasil teoritis ideal dengan batasan-batasan di mana persamaan tersebut berlaku. Adapun analisis untuk besaran-besaran di luar batas tersebut akan dilakukan kemudian.
Untuk mulai menghubungkan nilai dari besaran yang terlibat, hal yang perlu untuk dilakukan adalah mengukur. Maka, dalam hal ini pengukuran juga merupakan hal yang sangat penting. Ada aturan-aturan tertentu yang harus dipenuhi agar pengukuran tersebut menghasilkan nilai yang thrust worthy (dapat dipercaya), dan hasil eksperimen tersebut dapat sesuai dengan kenyataan.
Namun perlu digarisbawahi, bahwa ilmu fisika tidak hanya berkutat dengan eksperimen-eksperimen kaku yang membosankan. Ilmu fisika membutuhkan kreativitas. Dalam konteks melakukan eksperimen, maka kreativitas dibutuhkan dalam menentukan bentuk dari eksperimen tersebut. Semakin kreatif seorang fisikawan, maka eksperimen yang ia lakukan adalah eksperimen yang benar, sederhana, mudah dilakukan dan efisien.
Sebagai contoh kreativitas dalam eksperimen adalah apa yang telah dilakukan oleh seorang Galileo Galilei ketika melakukan eksperimen gerak jatuh bebas. Gerak jatuh bebas merupakan gerakan sebuah benda ketika ia jatuh. Coba anda jatuhkan sebuah benda dari suatu ketinggian, dan perhatikan bagaimana ia jatuh, hitung waktu yang dibutuhkan untuk jatuh.
Bahkan, pada saat ini (dengan stopwatch misalnya) mengukur waktu jatuhnya secara tepat merupakan hal yang sulit, apalagi jika ditambah menentukan posisinya di waktu-waktu tertentu.
Galileo hidup sekitar tahun 1500 masehi, ketika belum ada alat ukur waktu yang baik, sehingga eksperimen tersebut nyaris tidak mungkin untuk dilakukan. Tapi, apa yang dilakukan Galileo? Ia menyederhanakan kasus dan mencari jalan, kreativitasnya telah membimbingnya.
Ia menyederhanakan (meniru) gerak jatuh bebas dengan menggelindingkan sebuah bola di sebuah bidang miring. Dia sadar bahwa karakteristik gerakan bola di bidang miring adalah sama dengan gerakan bola yang dijatuhkan secara bebas, dan gerakan di bidang miring lebih lambat daripada gerak jatuh bebas. Sehingga ia bisa lebih mudah mengukur waktu dan menentukan posisi bola pada waktu-waktu tertentu. Dan perlu digarisbawahi, bahwa satuan waktu yang digunakan oleh Galileo pada saat itu adalah detak jantungnya! Karena alat ukur waktu memang belum ada.
Pada akhirnya Galileo memahami bahwa benda yang mengalami gerak jatuh bebas bergerak dengan percepatan yang konstan, dan waktu selama pergerakan tidak terpengaruh oleh massa benda. Tidak peduli seberapa besar massa benda, percepatan geraknya selalu tetap, dan waktu yang dibutuhkan untuk sampai pada titik tertentu adalah sama.
Dari sini ia melakukan sebuah penemuan besar. Bahwa pada gerak jatuh bebas, waktu untuk sampai dasar tidak terpengaruh oleh massa benda. Berbeda dengan pandangan umum oleh orang-orang pada jamannya (yang diprakarsai oleh Aristoteles) bahwa benda dengan massa lebih besar akan lebih cepat sampai ke tanah daripada benda yang massanya lebih kecil.
Untuk menemukan besaran-besaran yang terlibat dan untuk membuktikan kebenarannya, dibutuhkan serangkaian proses yang kita sebut sebagai eksperimen. Maka dari itu, eksperimen mempunyai bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika (dan sains secara umumnya).
Sebagai contoh, ketika seorang fisikawan hendak memahami bagaimana karakteristik dari gerakan pendulum, maka ia akan menghubungkan nilai dari besaran yang terlibat di dalamnya. Mulai dari panjang tali, massa beban, percepatan gravitasi, gaya gesek udara, pengaruh angin, dan lain sebagainya.
Namun, akan lebih baik (dan lebih mudah) jika dalam hal ini beberapa besaran diabaikan terlebih dahulu. Sehingga nantinya akan didapatkan sebuah hasil teoritis ideal dengan batasan-batasan di mana persamaan tersebut berlaku. Adapun analisis untuk besaran-besaran di luar batas tersebut akan dilakukan kemudian.
Untuk mulai menghubungkan nilai dari besaran yang terlibat, hal yang perlu untuk dilakukan adalah mengukur. Maka, dalam hal ini pengukuran juga merupakan hal yang sangat penting. Ada aturan-aturan tertentu yang harus dipenuhi agar pengukuran tersebut menghasilkan nilai yang thrust worthy (dapat dipercaya), dan hasil eksperimen tersebut dapat sesuai dengan kenyataan.
Namun perlu digarisbawahi, bahwa ilmu fisika tidak hanya berkutat dengan eksperimen-eksperimen kaku yang membosankan. Ilmu fisika membutuhkan kreativitas. Dalam konteks melakukan eksperimen, maka kreativitas dibutuhkan dalam menentukan bentuk dari eksperimen tersebut. Semakin kreatif seorang fisikawan, maka eksperimen yang ia lakukan adalah eksperimen yang benar, sederhana, mudah dilakukan dan efisien.
Sebagai contoh kreativitas dalam eksperimen adalah apa yang telah dilakukan oleh seorang Galileo Galilei ketika melakukan eksperimen gerak jatuh bebas. Gerak jatuh bebas merupakan gerakan sebuah benda ketika ia jatuh. Coba anda jatuhkan sebuah benda dari suatu ketinggian, dan perhatikan bagaimana ia jatuh, hitung waktu yang dibutuhkan untuk jatuh.
Bahkan, pada saat ini (dengan stopwatch misalnya) mengukur waktu jatuhnya secara tepat merupakan hal yang sulit, apalagi jika ditambah menentukan posisinya di waktu-waktu tertentu.
Galileo hidup sekitar tahun 1500 masehi, ketika belum ada alat ukur waktu yang baik, sehingga eksperimen tersebut nyaris tidak mungkin untuk dilakukan. Tapi, apa yang dilakukan Galileo? Ia menyederhanakan kasus dan mencari jalan, kreativitasnya telah membimbingnya.
Ia menyederhanakan (meniru) gerak jatuh bebas dengan menggelindingkan sebuah bola di sebuah bidang miring. Dia sadar bahwa karakteristik gerakan bola di bidang miring adalah sama dengan gerakan bola yang dijatuhkan secara bebas, dan gerakan di bidang miring lebih lambat daripada gerak jatuh bebas. Sehingga ia bisa lebih mudah mengukur waktu dan menentukan posisi bola pada waktu-waktu tertentu. Dan perlu digarisbawahi, bahwa satuan waktu yang digunakan oleh Galileo pada saat itu adalah detak jantungnya! Karena alat ukur waktu memang belum ada.
Pada akhirnya Galileo memahami bahwa benda yang mengalami gerak jatuh bebas bergerak dengan percepatan yang konstan, dan waktu selama pergerakan tidak terpengaruh oleh massa benda. Tidak peduli seberapa besar massa benda, percepatan geraknya selalu tetap, dan waktu yang dibutuhkan untuk sampai pada titik tertentu adalah sama.
Dari sini ia melakukan sebuah penemuan besar. Bahwa pada gerak jatuh bebas, waktu untuk sampai dasar tidak terpengaruh oleh massa benda. Berbeda dengan pandangan umum oleh orang-orang pada jamannya (yang diprakarsai oleh Aristoteles) bahwa benda dengan massa lebih besar akan lebih cepat sampai ke tanah daripada benda yang massanya lebih kecil.
0 komentar:
Posting Komentar