PERKEMBANGAN FISIKA KLASIK A. RESUME
Fisi Fisika ka klas klasik ik Dimu Dimula laii dari dari tahu tahun n 1800 1800an an samp sampai ai 1890 1890an an.. Pada Pada peri period odee ini ini diform diformula ulasik sikan an konsepkonsep-kon konsep sep fisika fisika yang yang mendasa mendasarr yang yang sekara sekarang ng kita kita kenal kenal dengan dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini Fisika berkembang dengan pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum dalam Mekanika Fisika Panas !istrik-Magnet dan "elombang yang masih terpakai sampai saat ini. Fisika Klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip
yang
dikembangkan
sebelum
bangkitnya teori
kuantum
biasanya
termasuk termasuk teori relati#itas khusus dan teori relati#itas umum. Pada fisika klasik pendekatan pendekatan terhadap peme$ahan persoalan pada umumnya lebih didasarkan pada dalil-dalil mekanika gerak. gerak. Disamp Disamping ing itu dalam dalam penang penanganan anan solusi solusi se$ara se$ara tegas tegas dilakuk dilakukan an perbed perbedaan aan antara antara benda partikel dan fenomena gelombang dan begitu %uga mengenai tanggapan& tidak ada pembatasan-pembatasan dalam besarnya energi 'energi dapat bertambah atau berkurang dengan besaran nilai yang tidak dibatasi dengan satuan tertentu(.
B. MATERI
Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum bangkitnya teori kuantum dari abad 1) hingga 19. *abang-$abang yang termasuk fisika klasik antara lain& mekanika klasik 'hukum gerak +e,ton dan lagrangian serta mekanika amiltonian( elektrodinamika klasik termodinamika klasik dan teori relati#itas.
1. Perkembangan Fisika Klasik Galileo
Pada a,al abad 1) "alileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan kebenaran teori fisika yang merupakan kun$i metode sains. "alileo memformulasikan dan berhasil mengu%i beberapa hasil dari dinamika mekanik terutama inersia. Pada 18) /saa$ ne,ton menerbitkan karyanya yang fenomenal mathemati$al prin$iples of natural philosophy 'prin$ipia( yang memberikan pen%elasan yang gamblang dan teori fisika yang sukses. ukum gerak +e,ton yang merupakan sumber dari mekanika klasik dan hukum gra#itasi +e,ton yang men%elaskan gaya dasar gra#itasi. Kedua teori ini sangat $o$ok dalam eksperimen. Prin$ipia %uga memasukkan beberapa teori dalam dinamika fluida. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh oseph-!ouis de !agrange. illiam 2o,an amilton dan lainnya yang men$iptakan formula prinsip dan hasil baru. ukum gra#itasi memulai bidang astrofisika yang menggambarkan fenomena astronomi menggunakan teori fisika. 3e%ak abad 18 dan seterusnya termodinamika dikembangkan oleh 2obert 4oyle *harles gay-lussa$ dkk. Pada 1)55 Daniel 4ernoulli menggunakan argument statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika memulai bidang mekanika statisti$. Pada 1)98 4en%amin 6hompson mempertun%ukkan kon#ersi ker%a mekanik ke
dalam panas. Pada 187) %ames %oule menyatakan hukum konser#asi energy dalm bentuk panas dan %uga dalam energy mekanik. 3ifat listrik dan magnetisme dipela%ari oleh Mi$hael faraday "eorge ohm dan lainnya. Pada 18 %ames *lerk Ma,ell menyatukan kedua fenomena men%adi satu teori elektromagnetisme di%elaskan oleh persamaan Ma,ell. Perkiraan dari teori ini adalah $ahaya adalah gelombang ele$tromagnet. "alileo "alilei ' 17 - 17: ( "alileo adalah seorang yang berpengetahuan luas dan sangat teliti; 4eliau dipandang sebagai 4apak Fisika lat ini terdiri dari sebuah bandul yang digantungkan pada sebuah tali yang lemas; dengan mengatur pan%ang tali yang disesuaikan dengan denyutan nadi maka frekuensi denyutan dapat ditentukan besarnya. =ntuk masa-masa berikutnya ternyata dunia fisika dan matematika lebih menarik perhatian "alileo sehingga kemudian dia meninggalkan dunia kedokteran yang semula di tekuninya. Ketika berumur : tahun "alileo men%adi profesor dalam bidang matematika di Pisa. Disini dia memulai suatu penyelidikan yang sistematis terhadap doktrin-doktrin mekanika yang dikemukan >ristoteles dengan per$obaan-per$obaan yang dia ker%akan diperoleh kesimpulan bah,a doktrin-doktrin yang ditemukan >ristoteles tidak benar. Misalnya sa%a mengenai
benda-benda %atuh >ristoteles mengemukakan ?benda yang berat %atuh lebih $epat daripada benda yang ringan@. alaupun sebenarnya berdasarkan per$obaan-per$obaan yang diker%akan berbagai penulis misalnya Philoponus dalam abad ke # %uga oleh 4enedetto #ar$hi doktrin >ristoteles tersebut sudah dipertanyakan tetapi karena dua penulis yang terakhir tersebut tidak memiliki pengaruh di masyarakat maka pertanyaan yang mereka temukan lenyap dan doktrin >ristoteles dapat diterima umum. =ntuk mengu%i kebenaran doktrin >ristoteles tersebut "alileo mengadakan eksperimen yang berbeda-beda dari atas menara Pisa yang miring. Dari per$obaan didapatkan kenyataan bah,a benda-banda yang tak sama beratnya tersebut praktis %atuh dalam ,aktu yang sama. asil per$obaan "alileo yang bertentangan dengan doktrin ristoteles ini segera mengundang masalah bagi "alileo ,alaupun sabagian orang yakin akan kesalahan >ristoteles tetapi karena pengaruhnya masih demikian besar maka "alileo terpaksa meringkuk di pen%ara. Keluar dari pen%ara "alileo meninggalkan Pisa dan pada tahun 19: men%adi profesor matematika di =ni#ersitas Padua; disini ia dapat menikmati kebebasan akademiknya selama 18 tahun. Kemasyurannya sebagai seorang penga%ar meluas ke seluruh
kenyataannya %auh lebih banyak dari pada yang dapat dilihat dengan mata telan%ang. Dari sini ia dapat men%a,ab pertanyaan-pertanyaan tentang Milky ay
2. Pekembangan Fisika Klasik Ne!on
/saa$ +e,ton '17:-1):)( lahir di oolsthrope /nggris. Dia lahir di tahun kematian "alileo. Dia bela%ar di =ni#ersitas *ambridge dan pada usia a,al :0-an ketika dia membuat tiga penemuan besarnya teori matematikanya yang sekarang dikenal dengan kalkulus teori gra#itasi dan tentang komposisi $ahaya. Karya besarnya Mathematical Principles of Natural Philosophy 'biasa disebut Principia( diterbitkan pada 18). Penemuan-penemuan
+e,ton yang terpenting adalah di bidang mekanika
pengetahuan sekitar bergeraknya sesuatu benda didasarkan pada tiga hukum fundamental. ukum pertamany adalah hukum inersia "alileo "al ileo merupakan penemu pertama hukum yang melukiskan gerak sesuatu obyek apabila tidak dipengaruhi oleh kekuatan luar. 6entu sa%a pada dasarnya semua obyek dipengaruhi oleh kekuatan luar dan persoalan yang paling penting dalam ih,al mekanik adalah bagaimana obyek bergerak dalam keadaan itu. Masalah ini dipe$ahkan oleh +e,ton dalam hukum geraknya yang kedua dan termasyhur dan dapat dianggap sebagai hukum fisika klasik yang paling utama. ukum kedua 'se$ara matematik di%abarkan dengan persamaan F B m.a atau a B FCm( menetapkan bah,a per$epatan obyek adalah sama dengan gaya netto dibagi massa benda. ukum kedua +e,ton memiliki bentuk sama seperti hukum dinamika >ristoteles v B k FC2 dengan dua perbedaan penting. Aang satu adalah bah,a gaya menghasilkan per$epatan dari pada ke$epatan sehingga dalam ketidak hadiran gaya ke$epatan tetap konstan 'hukum pertama(. Perbedaan yang lain adalah bah,a hambatan terhadap gerak adalah disebabkan oleh massa benda itu sendiri terhadap medium di mana ia bergerak. 6erhadap kedua hukum itu +e,ton menambah hukum ketiganya yang masyhur tentang gerak 'menegaskan bah,a pada tiap aksi
misalnya kekuatan fisik terdapat reaksi yang sama dengan yang bertentangan( serta yang paling termasyhur penemuannya tentang kaidah ilmiah hukum gaya berat uni#ersal. +e,ton %uga membedakan antara massa dan berat. Massa adalah sifat intrinsik suatu benda yang mengukur resistansinya terhadap per$epatan sedangkan
berat adalah
sesungguhnya suatu gaya yaitu gaya berat yang beker%a pada sebuah benda. adi berat " sebuah benda adalah " B mag di mana ag adalah per$epatan karena gra#itasi. Keempat perangkat hukum ini %ika digabungkan akan membentuk suatu kesatuan sistem yang berlaku buat seluruh makro sistem mekanika mulai dari ayunan pendulum hingga gerak planet-planet dalam orbitnya mengelilingi matahari. +e,ton tidak $uma menetapkan hukum-hukum mekanika tetapi dia sendiri %uga menggunakan alat kalkulus matematik dan menun%ukkan bah,a rumus-rumus fundamental ini dapat dipergunakan bagi peme$ahan masalah fisika. Diantara banyak prestasi +e,ton ada satu yang merupakan penemuan terbesar ialah ukum "ra#itasiE. Pada penemuan ini +e,ton menggunakan dengan baik penemuan penting sebelumnya tentang pergerakan angkasa yang dibuat oleh Kepler dan yang lainnya. +e,ton menyadari hukum sema$am ini pada pertengahan 10. Pada masa kreatif ini ia menulis hampir satu abad kemudian bah,a?3aya menarik kesimpulan bah,a kekuatan yang men%aga planet-planet pada orbitnya pasti berbanding terbalik sama dengan kuadrat dari %arak mereka dengan pusat dimana mereka bere#olusi@. Diungkapkan sebagai sebuah persamaan
di mana F gaya gra#itasi diantara dua benda bermassa m1 dan m: r adalah %arak antara pusat pusatnya dan " adalah tetapan gra#itasi . "erak sebuah planet mengelilingi matahari adalah suatu kombinasi gerak garis lurus yang ia harus miliki %ika tak ada gaya yang beker%a kepadanya dan per$epatannya karena gaya gra#itasi matahari. a. Mekanika Klasik #Mekanika Ne!onian$
Mekanika klasik menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel. Dinamika partikel demikian ditun%ukkan oleh hukum-hukum +e,ton tentang gerak terutama oleh hukum kedua +e,ton. ukum ini menyatakan 3ebuah benda yang memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga la%u perubahan ,aktu dari momentum sama dengan gaya tersebut. ukum-hukum gerak +e,ton baru memiliki arti fisis %ika hukum-hukum tersebut dia$ukan terhadap suatu kerangka a$uan tertentu yakni kerangka a$uan inersia 'suatu kerangka a$uan yang bergerak serba sama - tak mengalami per$epatan(. Prinsip 2elati#itas +e,tonian menyatakan ika hukum-hukum +e,ton berlaku dalam suatu kerangka a$uan maka hukum-hukum tersebut %uga berlaku dalam kerangka a$uan lain yang bergerak serba sama relatif terhadap kerangka a$uan pertama. Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditin%au 'idealisasi fakta fisis yang sebenarnya(. "erak partikel terhadap suatu kerangka a$uan inersia tak gayut 'independen( posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan dalam kerangka a$uan inersia ruang bersifat homogen dan isotropik. ika partikel bebas bergerak dengan ke$epatan konstan dalam suatu sistem koordinat selama inter#al ,aktu tertentu tidak mengalami perubahan ke$epatan konsekuensinya adalah ,aktu bersifat homogen. b. Elek!ro%inamika Klasik
kuliah khusus tentang elektrodinamika. al yang perlu dikemukakan di sini adalah bah,a menurut Ma,ell medan listrik dan magnet memenuhi persamaan Persamaan ini mengungkapkan bah,a medan elektromagnet merambat dalam ruang dalam bentuk gelombang dengan ke$epatan tetap #. Ma,ell adalah orang pertama yang mengungkapkan bah,a gelombang - )000>( hingga radiasi frekuensi tinggi seperti 3inar-G. Dalam ka%ian optika dipahami bah,a $ahaya memiliki berbagai sifat yang menun%ukkan bah,a konsep $ahaya sebagai gelombang tidak esensial. >kan tetapi guna men%elaskan se$ara lebih tepat mengenai ge%ala interferensi khususnya difraksi konsep $ahaya sebagai gelombang adalah mutlak. Pada prinsipnya fisika klasik berpandangan bah,a materi terdiri atas partikel dan radiasi terdiri atas gelombang. Pandangan ini men%adi a$uan dalam men%elaskan ge%ala alam. *ontohnya gaya yang dialami oleh partikel bermuatan seperti elektron dan proton dengan massa masing-masing muatan listrik satu satuan berinteraksi melalui interaksi gra#itasi 'massa( dan elektromagnetik. "eraknya dapat di%elaskan melalui ukum !orentH. >kan tetapi teori klasik tidak mampu men%elaskan bagaiman interaksi partikel ini dengan $ahaya 'radiasi(. &. Termo%inamika Klasik
6hermodinamika adalah $abang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan bentuk I bentuk energi lainnya. 6hermodimika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya . energi dan materi sangat berkaitan erat sedemikian eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingak keadaan materi tersebut. ukum pertama dari termodinamika menyatakan bah,a energi tidak dapat di$iptakan dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk men%adi bentuk yang lainnya.
ukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi se$ara kuantitatif dan tidak membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan ter%adinya proses dimana proses tersebut satu I satunya hasil dari perpindahan bersih panas dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi. Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini di kenal dengan hukum kedua termodinamika. Keterbatasan termodimika klasik. 6ermodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur Hat. =ntuk membuat analisa termodinamika klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perin$ian mengenai karakteristik I karakteristik keseluruhannya seperti tekanan #olume dan temperature yang dapat diukur se$ara lansung dan tidak menyangkut asumsi I asumsi mengenai struktur Hat. 6ermodinamika klasik tidak memperhatikan perin$ian perin$ian suatu proses tetapi membahas keadaan I keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika %umlah panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan energi sistem dan ker%a yang dilaksanakan. %elaslah bah,a analisa ini tidak memperhatikan mekanisme aliran panas maupun ,aktu yang diperlukan untuk memindahkan panas tersebut. 6ermodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat ter%adi namun termodinamika klasik tidak men%elaskan bagaimana $ara panas dapat berpindah. Kita mengenal bah,a panas dapat berpindah dengan tiga $ara yaitu konduksi kon#eksi dan radiasi.
%. Teori Rela!i'i!as Um(m
penarik tapi lebih sebagai kekuatan eksterior yang merupakan konsek,ensi dari ruang dan ,aktu atau ruang-,aktu. 2angkaian ruang-,aktu empat-dimensi yang melengkung seringkali dilukiskan seperti sebuah karet yang dimelarkan oleh benda bermasaJbintang galaksi dll. 4enda bermassa seperti matahari melengkungkan ruang-,aktu di sekelilingnya dan planet planet bergerak di sepan%ang %alur melengkungnya ruang-,aktu.
)AFTAR PUSTAKA
Fanny. :015. Tokoh-Tokoh Fisika. akarta&
