I. FISIKA
1.1 Fisika dan Peranan dalam Ilmu Pengetahuan
Fisika (Bahasa Yunani: φυσικός (physikos), "alamiah", dan φύσις (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. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos.
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. Misalnya, kimia adalah ilmu tentang molekul dan zat kimia yang dibentuknya. Sifat suatu zat kimia ditentukan oleh sifat molekul yang membentuknya, yang dapat dijelaskan oleh ilmu fisika seperti mekanika kuantum, termodinamika, dan elektromagnetika.
Fisika berkaitan erat dengan matematika. Teori fisika banyak dinyatakan dalam notasi matematis, dan matematika yang digunakan biasanya lebih rumit daripada matematika yang digunakan dalam bidang sains lainnya. Perbedaan antara fisika dan matematika adalah: fisika berkaitan dengan pemerian dunia material, sedangkan matematika berkaitan dengan pola-pola abstrak yang tak selalu berhubungan dengan dunia material. Namun, perbedaan ini tidak selalu tampak jelas.
Ada wilayah luas penelitan yang beririsan antara fisika dan matematika, yakni fisika matematis, yang mengembangkan struktur matematis bagi teori-teori fisika.
1.2 Untuk Apa Belajar Fisika?
Fisika sangat penting untuk memahami dunia kita, dunia dalam diri kita, dan dunia di luar diri kita. Ini adalah ilmu paling mendasar dan fundamental. Fisika tantangan imajinasi kita dengan konsep seperti relativitas dan teori string, dan mengarah ke penemuan besar, seperti komputer dan laser, yang mengubah hidup kita. Fisika meliputi studi tentang alam semesta dari galaksi terbesar ke terkecil partikel sub-atomik. Selain itu, ini dasar ilmu lain, termasuk kimia, oseanografi, seismologi, dan astronomi. Semua dapat dengan mudah diakses dengan gelar sarjana dalam fisika. Pentingnya fisika tidak terbatas pada "ilmu-ilmu keras" Semakin., Fisikawan yang beralih bakat mereka untuk biologi molekular, biokimia, dan biologi itu sendiri. Bahkan obat memiliki ceruk bagi fisikawan, dan karena fisikawan medis yang sulit didapat, mereka banyak permintaan. Fisika juga melandasi banyak teknologi baru. Ponsel, Internet, dan MRI hanya beberapa contoh dari perkembangan teknologi berbasis fisika yang telah merevolusi dunia kita. Fisikawan teoretis dan eksperimental Banyak bekerja sebagai insinyur, dan insinyur listrik dan mekanik banyak memiliki gelar fisika. Sebuah pendidikan fisika melengkapi seseorang untuk bekerja di banyak tempat yang berbeda dan menarik-di industri dan laboratorium pemerintah, di kampus, dan dalam korps astronot. Selain itu, lulusan fisika banyak meninggalkan lab belakang dan bekerja di surat kabar dan majalah, di pemerintahan, dan bahkan di Wall Street-tempat di mana kemampuan mereka memecahkan masalah dan kemampuan analisis adalah aset besar. Jadi-fisika menarik, relevan, dan dapat mempersiapkan Anda untuk pekerjaan besar di berbagai tempat.
1.3 Hakekat Ilmu Fisika
Fisika merupakan salah satu bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam atau dikenal dengan sains. Sains merupakan cabang pengetahuan yang berawal dari fenomena alam. Sains didefinisikan sebagai sekumpulan pengetahuan tentang obyek dan fenomena alam yang diperoleh dari hasil pemikiran dan penyelidikan ilmuwan yang dilakukan dengan keterampilan bereksperimen dengan menggunakan metode ilmiah. Definisi ini memberi pengertian bahwa sains merupakan cabang pengetahuan yang dibangun berdasarkan pengamatan dan klasifikasi data, dan biasanya disusun dan diverifikasi dalam hukum-hukum yang bersifat kuantitatif, yang melibatkan aplikasi penelaran matematis dan analisis data terhadap gejala-gejala alam. Dengan demikian, pada hakikatnya sains atau fisika merupakan ilmu pengetahuan tentang gejala alam yang dituangkan berupa fakta, konsep, prinsip dan hukum yang teruji kebenarannya dan melalui suatu rangkaian kegiatan dalam metode ilmiah.
Sains memiliki dua sisi yaitu sebagai proses dan sisi lain sebagai produk. Proses sains merupakan upaya pengumpulan dan penggunaan bukti untuk menguji dan mengembangkan gagasan. Suatu teori pada mulanya berupa gagasan imajinatif dan gagasan itu akan tetap sebagai gagasan imajinatif selama belum bisa menyajikan sejumlah bukti. Penggunaan bukti sangat pokok dalam kegiatan sains termasuk fisika.
I I. KIMIA
2.1. Kimia dan Peranannya dalam MIPA
Sejak tahun 1800, populasi manusia di muka bumi telah mengalami peningkatan sebesar lima kali lipat. Hal ini menyebabkan meningkatnya pengharapan akan nilai-nilai kehidupan. Obat-obatan, pengendalian penyakit, dan peningkatan produksi pangan menjadi hal yang sangat penting. Akibatnya, telah terjadi kemajuan yang sangat pesat dalam berbagai bidang kehidupan.
Zaman dahulu, orang mengendarai kuda, keledai, atau unta sebagai alat transportasi. Dengan ditemukannya bahan bakar dari minyak bumi, mulai ditemukan pula alat transportasi modern, seperti kendaraan bermotor dan pesawat terbang. Saat ini juga banyak ditemukan peralatan dari bahan polimer dan keramik sebagai ganti dari peralatan kayu dan logam. Bahanbahan tersebut diproduksi oleh pabrik untuk mendapatkan material dengan sifat-sifat yang berbeda dari material alami.
Semua perubahan dan penemuan tersebut tidak terlepas dari Kimia. Di SD dan SMP, Anda tentu telah mempelajari Ilmu Pengetahuan Alam yang meliputi Fisika, Biologi, dan Kimia. Kimia adalah ilmu yang mempelajari komposisi, sifat, dan perubahan zat. Proses kimia dapat ditemukan di alam ataupun di laboratorium. Ilmu Kimia berhubungan dengan banyak ilmu lain seperti Biologi, Farmasi, Geologi, dan Lingkungan. Sebagai contoh, ilmu Kimia merupakan dasar dari revolusi biologi molekular yang membahas tentang bagaimana kontrol genetik dapat terjadi pada makhluk hidup.
Ilmu Kimia merupakan cabang ilmu pengetahuan yang menjadi dasar banyak ilmu lainnya. Banyak orang salah mengerti tentang bahan kimia. Bahan kimia sering diartikan sebagai bahan yang pasti berbahaya. Padahal, semua bahan/materi di alam tersusun atas unsur-unsur kimia. Banyak penemuan baru yang dihasilkan di laboratorium oleh para ahli kimia yang dapat meningkatkan kualitas hidup manusia.Berikut ini peranan ilmu Kimia di berbagai bidang kehidupan.
1. Bidang Kesehatan
Bahan-bahan kimia sering digunakan sebagai obat-obatan. Obat dibuat berdasarkan hasil penelitian terhadap proses dan reaksi kimia bahan-bahan yang berkhasiat secara medis terhadap suatu penyakit. Hal ini dipelajari dalam cabang ilmu Kimia Farmasi. Contohnya, etanol atau alkohol digunakan dalam proses pelarutan obat dan sebagai pensteril alat-alat kedoteran.
2. Bidang Pertanian
Ilmu Kimia berperan penting dalam bidang pertanian. Petani menggunakan pupuk untuk meningkatkan kesuburan tanah dan memberi nutrisi yang diperlukan tanaman. Adapun untuk menanggulangi hama dan penyakit tanaman, digunakan pestisida. Penggunaan pupuk dan pestisida yang benar dapat meningkatkan produktivitas pertanian yang menguntungkan produsen dan konsumen.
3. Bidang Industri
Di bidang industri, ilmu Kimia seringkali sangat dibutuhkan. Mesin-mesin besar di industri membutuhkan logam yang baik dengan sifat tertentu yang sesuai dengan kondisi dan bahan-bahan yang digunakan. Semen, kayu, cat, pipa PVC, dan beton dihasilkan melalui riset yang berdasarkan ilmu Kimia. Kain sintetis yang Anda gunakan juga merupakan hasil penerapan ilmu Kimia.
4. Bidang Biologi
Proses kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup membutuhkan penjelasan Kimia. Proses pencernaan makanan, pernapasan, metabolisme, dan fotosintesis merupakan proses kimia yang dipelajari dalam Biologi. Untuk mempelajari hal tersebut diperlukan pengetahuan tentang struktur dan sifat senyawa, seperti karbohidrat, protein, lemak, enzim, dan vitamin.
5. Bidang Arkeologi
Penentuan usia fosil yang bisa dilakukan saat ini merupakan salah satu hasil penerapan ilmu Kimia. Fosil yang ditemukan dapat ditentukan usianya dengan radioisotop karbon-14. Tahukah Anda yang dimaksud radioisotop?
6. Bidang Hukum
Pemeriksaan alat bukti kriminalitas oleh tim forensik menggunakan ilmu Kimia di dalamnya. Bagian tubuh manusia seperti rambut dan darah dapat diperiksa struktur DNA-nya. Struktur DNA setiap individu akan berbeda sehingga dapat digunakan untuk identifikasi seseorang. Hal ini berguna untuk membuktikan tindak kejahatan seseorang.
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta peningkatan kualitas hidup memerlukan efektivitas dan efisiensi dalam berbagai bidang. Untuk membantu peningkatan kualitas hidup tersebut, masyarakat memerlukan segala pemenuhan kebutuhan yang semakin praktis. Dalam hal ini, peranan ilmu Kimia sangat jelas. Ilmu Kimia ikut berperan dalam memproduksi kebutuhan pangan. Ilmu Kimia juga berperan dalam industri zat warna, bahan pembersih, sabun, detergen, obat-obatan, dan sektor industri lainnya. Berperannya ilmu Kimia dalam berbagai bidang merupakan perwujudan dari hasil penelitian yang terus dilakukan oleh para peneliti untuk menghasilkan bahan atau barang yang lebih baik dan berguna.
2.2 Perkembangan Ilmu Kimia
Kimia (dari bahasa Arab كيمياء "seni transformasi" dan bahasa Yunani χημεία khemeia "alkimia") adalah ilmu yang mempelajari mengenai komposisi dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari. Kimia juga mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan tersebut pada tingkat makroskopik. Menurut kimia modern, sifat fisik materi umumnya ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada gilirannya ditentukan oleh gaya antaratom.
Laboratorium kimia
Kimia sering disebut sebagai "ilmu pusat" karena menghubungkan berbagai ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi, biologi, farmasi, kedokteran, bioinformatika, dan geologi. Koneksi ini timbul melalui berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.
Kimia berhubungan dengan interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan energi, terutama dalam hubungannya dengan hukum pertama termodinamika. Kimia tradisional melibatkan interaksi antara zat kimia dalam reaksi kimia, yang mengubah satu atau lebih zat menjadi satu atau lebih zat lain. Kadang reaksi ini digerakkan oleh pertimbangan entalpi, seperti ketika dua zat berentalpi tinggi seperti hidrogen dan oksigen elemental bereaksi membentuk air, zat dengan entalpi lebih rendah. Reaksi kimia dapat difasilitasi dengan suatu katalis, yang umumnya merupakan zat kimia lain yang terlibat dalam media reaksi tapi tidak dikonsumsi (contohnya adalah asam sulfat yang mengkatalisasi elektrolisis air) atau fenomena immaterial (seperti radiasi elektromagnet dalam reaksi fotokimia). Kimia tradisional juga menangani analisis zat kimia, baik di dalam maupun di luar suatu reaksi, seperti dalam spektroskopi.
Semua materi normal terdiri dari atom atau komponen-komponen subatom yang membentuk atom; proton, elektron, dan neutron. Atom dapat dikombinasikan untuk menghasilkan bentuk materi yang lebih kompleks seperti ion, molekul, atau kristal. Struktur dunia yang kita jalani sehari-hari dan sifat materi yang berinteraksi dengan kita ditentukan oleh sifat zat-zat kimia dan interaksi antar mereka. Baja lebih keras dari besi karena atom-atomnya terikat dalam struktur kristal yang lebih kaku. Kayu terbakar atau mengalami oksidasi cepat karena ia dapat bereaksi secara spontan dengan oksigen pada suatu reaksi kimia jika berada di atas suatu suhu tertentu.
Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, atau komposisi kimianya. Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yang memiliki energi paling rendah adalah padat, cair, gas, dan plasma. Dari keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui di luar angkasa yang berupa bintang, karena kebutuhan energinya yang teramat besar. Zat padat memiliki struktur tetap pada suhu kamar yang dapat melawan gravitasi atau gaya lemah lain yang mencoba merubahnya.
Zat cair memiliki ikatan yang terbatas, tanpa struktur, dan akan mengalir bersama gravitasi. Gas tidak memiliki ikatan dan bertindak sebagai partikel bebas. Sementara itu, plasma hanya terdiri dari ion-ion yang bergerak bebas; pasokan energi yang berlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi partikel unsur. Satu cara untuk membedakan ketiga fase pertama adalah dengan volume dan bentuknya: kasarnya, zat padat memeliki volume dan bentuk yang tetap, zat cair memiliki volume tetap tapi tanpa bentuk yang tetap, sedangkan gas tidak memiliki baik volume ataupun bentuk yang tetap.
Air yang dipanaskan akan berubah fase menjadi uap air.
Air (H2O) berbentuk cairan dalam suhu kamar karena molekul-molekulnya terikat oleh gaya antarmolekul yang disebut ikatan Hidrogen. Di sisi lain, hidrogen sulfida (H2S) berbentuk gas pada suhu kamar dan tekanan standar, karena molekul-molekulnya terikat dengan interaksi dwikutub (dipole) yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada air memiliki cukup energi untuk mempertahankan molekul air untuk tidak terpisah satu sama lain, tapi tidak untuk mengalir, yang menjadikannya berwujud cairan dalam suhu antara 0 °C sampai 100 °C pada permukaan laut. Menurunkan suhu atau energi lebih lanjut mengizinkan organisasi bentuk yang lebih erat, menghasilkan suatu zat padat, dan melepaskan energi. Peningkatan energi akan mencairkan es walaupun suhu tidak akan berubah sampai semua es cair. Peningkatan suhu air pada gilirannya akan menyebabkannya mendidih (lihat panas penguapan) sewaktu terdapat cukup energi untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul dan selanjutnya memungkinkan molekul untuk bergerak menjauhi satu sama lain.
Ilmuwan yang mempelajari kimia sering disebut kimiawan.
Sebagian besar kimiawan melakukan spesialisasi dalam satu atau lebih subdisiplin. Kimia yang diajarkan pada sekolah menengah sering disebut "kimia umum" dan ditujukan sebagai pengantar terhadap banyak konsep-konsep dasar dan untuk memberikan pelajar alat untuk melanjutkan ke subjek lanjutannya. Banyak konsep yang dipresentasikan pada tingkat ini sering dianggap tak lengkap dan tidak akurat secara teknis. Walaupun demikian, hal tersebut merupakan alat yang luar biasa. Kimiawan secara reguler menggunakan alat dan penjelasan yang sederhana dan elegan ini dalam karya mereka, karena terbukti mampu secara akurat membuat model reaktivitas kimia yang sangat bervariasi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar