DESKRIPSI KONSEP FISIKA DI ALAM SEKITAR Oleh : Muhammad Anwar Widyaiswara BDK Manado ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui gejala-gejala fisika dan konsep-konsep fisika yang terjadi di alam sekitar dan untuk mengetahui gambaran konsep-konsep fisika di alam sekitar.Dalam pembelajaran fisika bahwa dirinya tidak lagi pantas menyandang gelar sebagai pengetahuan yang populer, melainkan sebagai ilmu yang bersahabat, memberi banyak manfaat, menghibur dan menimbulkan daya imajinasi. Bahwa fisika berperan dalam hiburan yang mendidik, dapat kita saksikan melalui berbagai kuis interaktif, film, dan informasi ilmiah di televisi. Secara perlahan citra fisika sebagai bidang yang sukar mulai berubah. Lebih menarik lagi, fisika tidak lagi dianggap ilmu yang eksklusif, yang hanya menjangkau kalangan terpelajar dan peneliti. Pada saat ini, fisika mulai menjadi bagian dari pengetahuan publik. Siapa saja bisa belajar fisika, menekuninya, dan mencintainya. Kini juga dijumpai penemuan-penemuan penting bidang fisika yang banyak mempengaruhi bidang lain seperti ekonomi fisika.Pembelajaran fisika juga mampu mengilustrasi seorang guru dapat membangkitkan belajar anak didik melalui metode sederhana. Katakanlah guru hendak mengajarkan hukum inersia. Dia tidak mengawali dengan memberi penjelasan mengenai apa itu inersia, bagaimana formulanya atau menyuruh siswa untuk mencatat dengan garis tebal tentang pernyataan hukum inersia. Tapi dia melakukan sesuatu yang berbeda. Dia justru mulai dengan melakukan uji coba yang sederhana. Caranya dengan memanfaatkan apa yang ada di sekitarnya. Kebetulan di dalam kelas ada kotak kapur, kartu nama, dan uang logam. Kemudian guru itu mengambil benda-benda tersebut. Dia menaruh uang logam itu di atas kartu nama dan kartu nama itu ditaruh di atas kotak kapur.Temuan dilapangan adalah bahwa konsep fisika sangat banyak dan tidak terhingga jumlah dikatakan di dalam ala ini, semuanya produk fisika, yakni penemuan material baru, ekonomi fisika, konsep fisika di taman hiburan, fisika balet, diam seimbang, bergerak, melompat, berputar, fisika sepakbola, gerakan parabola, tendangan pisang, menyundul, dan tendangan pinalti. Key Words: Konsep Fisika, alam sekitar
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Dengan melihat gejala-gejala fisika dalam kehidupan sehari-hari, banyak di tempat-tempat
di dunia ini bahkan di lingkungan keluarga,
masyarakat banyak digunakan konsep fisika. Hanya saja semua orang belum mengenal dan mengetahui secara langsung. Namun jika dikenal dan di ketahui konsep tersebut, maka fisika akan dijadikan sebagai ajang bisnis yang lebih besar lagi. Mengapa demikian? Ini karena pengenalan konsep fisika yang lebih seksama dan pemakaian sarana dari hasil temuan konsep fisika itu lebih murah, mudah dan tidak sulit untuk didapatkan bahan bakunya. Berdasarkan hasil pengamatan bahwa selama ini pembelajaran fisika sangat sulit, susah, rumit dan membosankan, penyebabnya adalah tampilan atau transper pembelajaran fisika terhadap siswa lebih dikedepankan perhitungan matematis ketimbang mengedepankan konsep fisika, yang pasti jauh lebih menarik dan bermanfaat dalam belajar fisika. Belajar fisika bukan hanya di dalam kelas atau ruangan yang ber AC, tetapi pembelajaran fisika di mana saja, karena belajar fisika adalah belajar untuk mengenal gejala-gejala alam atau konsep-konsep fisika yang ada di alam sekitar. Dengan demikian, bahwa secara perlahan pembelajaran fisika sudah ada perubahan karena fisika tidak terbingkai
2
lagi dengan jeruji yang angker, guru yang killer. Sekarang ini akses belajar fisika semakin luas, jendela-jendela fisika semakin banyak terbuka, dan fisika semakin inklusif. Di koran-koran, majalah atau jurnal ilmiah yang populer, fisika bahkan video-video fisika sudah tersaji dengan baik dan penuh perhatian masyarakat luas. Sehingga pada kempatan ini saya tertarik untuk membahas materi ini untuk memperkenalkan konsep-konsep fisika yang ada di alam sekitar dan saya tuangkan dalam bentuk tulisan ilmiah yang sederhana ini. Tidak dapat dipungkiri, bahwa pelajaran yang paling menjadi momok
bagi siswa
adalah
Fisika.
Banyak
siswa
yang
alergi
ketika mendengar mata pelajaran Fisika. Dalam benak mereka, belajar fisika selalu berkaitan dengan rumus yang menakutkan. Di dalam kelaspun, siswa selalu diajarkan rumus yang memusingkan. Setiap siswa selalu membayangkan betapa sulitnya belajar Fisika itu. Pernahkah kita bertanya, mengapa ada orang senang mendaki gunung tinggi dan penuh bahaya? Mengapa ada orang hobi menjelajahi ganasnya gurun pasir yang tandus dan panas? Atau mengapasebagian orang gemar mengarungi buasnya samudra? Jawabannya adalah bagi mereka semuamerupakan itu hobi, kegemaran dan bisa memuaskan diri mereka. Mereka mencari kepuasan diri danmemiliki semangat yang tinggi untuk melakukan semua itu.Sekarang,
bagaimana
dengan
belajar
Fisika?
Mengapa
ada
orang yang sangat senang pelajaranFisika? Prof Yohanes Surya, orang Indonesia
yang
membuktikan
bahwa
3
belajar
Fisika itu
asyik
danmenyenangkan. Lalu bagaimana dengan kebanyakan orang (siswa) yang takut belajar Fisika? Orang yang senang belajar Fisika, karena bagi mereka pelajaran
itu
menyenangkan.
Dari
awal,
mereka
selalu
membayangkan betapa menyenangkannya belajar Fisika. Mempelajari Fisika adalah suatu petualangan yang menggairahkan dan menantang. Menjadi seorang fisikawan profesional, bahkan lebih menggairahkan. Di antara kegiatan intelektual manusia, yang paling banyak menyerap energi adalah mempelajari dunia tempat kita hidup dan mencoba membuka tabir rahasia alam. Sebagai penulis saya tertarik menulis dengan judul “ Deskripsi Konsep Fisika di Alam Sekitar”.
B. Identifikasi Masalah 1. Masih
rendah
tentang
pengetahuan
konsep
fisika
dalam
kehidupan sehari-hari 2. Belum mampu mendeskripsikan konsep-konsep fisika di alam sekitar
C. Rumusan Masalah 1. Bagaimana mengetahui gejala-gejala fisika atau konsep fisika dalam kehidupan sehari-hari? 2. Bagaimana
mendeskripsikan
kehidupan sehari-hari
4
konsep-konsep
fisika
dalam
D. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk :
Mengetahui gejala-gejala fisika atau konsep-konsep fisika dalam kehidupan sehari-hari.
Mendeskripsikan konsep-konsep fisika dalam kehiduapan sehari-hari.
E. Manfaat Penelitian Manfaat makalah ini adalah:
Manfaat bagi penulis adalah lebih mengenal gejala-gejala fisika yang ada di lingkungan sekitar.
Mengenal gejala-gejala fisika/konsep-konsep fisika pada permaian olahraga
Bagi pembaca untuk lebih memperluas wawasan
kefisikawan, dan
mengetahui bahwa setiap dari kehidupan ini adalah “produk fisika”
5
BAB II KERANGKA TEORITIK, METODOLOGI, TEMUAN DAN PEMBAHASAN
A. Kerangka Teoritik 1. Cara Asyik Belajar Fisika Di Indonesia, pembelajaran fisika tampak semakin menggairahkan. Salah satunya dipengaruhi oleh mulai adanya penerbitan buku-buku fisika populer, baik yang disajikan dalam bentuk buku bacaan maupun yang berbentuk komik atau kartun serta aplikasi fisika ke dalam dunia hiburan maupun
dunia olahraga. Penyajian fisika juga banyak yang dikemas
melalui multimedia interaktif, soft ware melalui CD (dalam bentuk program). Keberadaan media internet tentu sangat berpengaruh bagi kemajuan pembelajaran fisika. Fisika seolah-olah sedang berkata bahwa dirinya tidak lagi pantas menyandang gelar sebagai pengetahuan yang populer, melainkan sebagai ilmu yang bersahabat, memberi banyak manfaat, menghibur dan menimbulkan daya imajinasi. Bahwa fisika berperan dalam hiburan yang mendidik, dapat kita saksikan melalui berbagai kuis interaktif, film, dan informasi ilmiah di televisi. Secara perlahan citra fisika sebagai bidang yang sukar mulai berubah. Lebih menarik lagi, fisika tidak lagi dianggap ilmu yang eksklusif, yang hanya menjangkau kalangan terpelajar dan peneliti. Pada saat ini, fisika mulai menjadi bagian dari pengetahuan publik. Siapa saja bisa belajar fisika, menekuninya, dan mencintainya. Kini
6
juga dijumpai penemuan-penemuan penting bidang fisika yang banyak mempengaruhi bidang lain. Fisika saat ini sudah mulai menyentuh dunia baru yang awalnya bukan merupakan habitat fisika. Misalnya, berkembangnya cabang fisika yang disebut Phynance (singkatan dari Physics of Finance) atau lebih lazim dikenal dengan istilah ekonofisika, yang merupakan bidang fisika baru yang berkaitan dengan bidang ekonomi, khususnya penerapan prinsip fisika pada pasar modal. Phynance hanyalah satu di antara perkembangan fisika yang melampaui batas-batas normal. Itulah tepatnya yang merupakan tujuan Ilmu Fisika. Ilmu Fisika selalu berkaitan dengan kehidupan kita sehari-hari. Sebenarnya tanpa sadar, tiap orang selalu menerapkan hukum fisika. Misalnya, mengapa berjalan di tempat yang licin itu lebih sulit dibandingkan di tempat yang kasar. Di situlah Ilmu Fisika bekerja, bahwa jalan yang licin itu gaya geseknya lebih kecil dibandingkan dengan jalan yang kasar sehingga gaya penahan kaki kita lebih kecil. Makanya kita sering terpeleset ketika berjalan di jalan yang licin. Contoh lain, mengapa jalan tikungan selalu dibuat miring dengan sudut kemiringan tertentu? Itu bukan tanpa alasan. Kecepatan kendaraan di tikungan itu, berbanding lurus dengan besar sudut kemiringan tikungan. Hal itu membuat kendaraan lebih aman ketika melaju di tikungan dengan sudut kemiringan tertentu.Hal itu membuktikan, fisika selalu dekat dengan peristiwa yang kita alami. Tanpa belajar pun, sebenarnya setiap orang telah menerapkan Ilmu Fisika. Lalu bagaimana
7
agar belajar Fisika itu menyenangkan? Pertama, hilangkan anggapan bahwa Fisika itu susah. Anggapan itulah yang menghalangi seseorang untuk
belajar
Fisika lebih
dalam.
Ingat,
anggapan/pikiran
adalah
penggerak tubuh. Dengan berpikir „Fisika itu susah‟, maka otak akan bekerja mencari alasan mengapa Fisika itu susah. Akhirnya, seribu satu alasan menyatakan Fisika memang „benar-benar susah‟ dan bikin sakit kepala sehingga orang enggan „masuk‟ ke dunia Fisika. Berpikirlah positif terhadap fisika, maka akan muncul hasil yang positif. Jika kita berpikir belajar Fisika itu asyik dan menarik, maka otak kita pun akan mencari alasan
mengapa
Fisika
itu
menyenangkan
dan
mengapa
perlu mempelajarinya. Berdasar pikiran yang positif itulah, lahir minatdan semangat baru untuk belajar mencintai Fisika. Langkah kedua adalah menumbuhkan minat dengan mengatakan: “Apakah manfaatnya bagiku. ”Mengetahui secara konkret manfaat yang diperoleh setelah belajar Fisika, maka akan tumbuh dalamdiri suatu sugesti besar untuk mempelajarinya. Melalui Ilmu Fisika akan tersingkap rahasia alam, penemuan baru dan teknologi
terapan
yang
sangat
bermanfaat
bagi
kehidupan
manusia. Bahkan, Ilmu Fisika selalu berkaitan dengan berbagai disiplin ilmu lainnya. Misalnya dalam Ilmu Kedokteran juga dipakai asas fisika medik. Eksplorasi minyak bumi dan barang tambang, juga menerapkan teknologi fisika bumi atau lebih dikenal dengan sebutan Geofisika. Bidang teknik sipil mengaplikasikan konsep titik berat, keseimbangan gaya, tegangan dan daya tahan suatu material yang semuanya itu dijelaskan
8
dengan baik dan terperinci dalam Ilmu Fisika. Bahkan dalam bidang ekonomi dan bisnis sekalipun, Ilmu Fisika turut ambil bagian yaitu yang dikemas sebagai Ekonofisika. Bagaimana memprediksikan turun naiknya harga saham, atau kondisimoneter berdasarkan data sebelumnya. Nah, jika kita menguasai Ilmu Fisika tentu akan mudah mencari maupun menciptakan lapangan kerja. Langkah ketiga adalah mengatur tempat belajar dan membangun suasana yang bersahabat. Dalam hal ini, interaksi antara guru dan siswa dalam belajar Fisika. Buatlah siswa betah tinggal di kelas dan ciptakan suasana segar dalam belajar. Perlakukan siswa sebagai manusia sederajat, pahami cara berpikir siswa, tanyakan penghambat mereka belajar dan bersenang-senanglah bersama mereka. Fisika tidak selalu berkaitan dengan rumus, tetapi menggunakan logika berpikir. Bukan berartiFisika tanpa Matematika, karena Matematika adalah dasarnya. Biasanya orang Fisika selalu mempunyai logika dan pola pikir yang baik, sehingga orang yang ahli dalam bidang Fisika mampu bekerja di berbagai bidang. Memang, Fisika tidak bisa dikatakan mudah. Tetapi tidak ada alasan untuk tidak menyukai pelajaran Fisika, karena ternyata belajar Fisika itu asyik dan menyenangkan 2. Pengajaran Kontekstual-Historis Jendela fisika yang menjadi pengantar paling menentukan dalam mempelajari fisika, tidak hanya melalui buku atau sumbersumber referensi, tapi juga melalui peran guru fisika itu sendiri. Seperti kita ketahui bahwa selama ini fisika diajarkan dalam kerangka teori dan lepas dari
9
konteks. Ini menyebabkan fisika menjadi olah pikir yang melelahkan. Guru kerap kurang berhasil mengajarkan teori-teori fisika melalui pendekatan yang sederhana. Itulah akar permasalahan mengapa oleh para siswa fisika dinggap pelajaran yang sulit. Berikut ini adalah sebuah ilustrasi bagaimana seorang guru berhasil membangkitkan belajar anak didik melalui metode sederhana. Katakanlah guru hendak mengajarkan hukum inersia. Dia tidak mengawali dengan memberi penjelasan mengenai apa itu inersia, bagaimana formulanya atau menyuruh siswa untuk mencatat dengan garis tebal tentang pernyataan hukum inersia. Tapi dia melakukan sesuatu yang berbeda. Dia justru mulai dengan melakukan uji coba yang sederhana. Caranya dengan memanfaatkan apa yang ada di sekitarnya. Kebetulan di dalam kelas ada kotak kapur, kartu nama, dan uang logam. Kemudian guru itu mengambil benda-benda tersebut. Dia menaruh uang logam itu di atas kartu nama dan kartu nama itu ditaruh di atas kotak kapur. Dia meminta semua siswa mendekat untuk melihat bagaimana percobaan akan dimulai. Dia menyentil kartu nama itu dengan ujung jarinya hingga lepas dari permukaan kotak kapur. Ketika kartu nama itu lepas dari kotak kapur, uang logam tidak bergerak mengikuti kartu nama, tapi jatuh ke dalam kotak kapur. Guru kemudian bertanya, "Mengapa uang logam tidak mengikuti kartu nama, padahal uang logam itu berada di atas kartu nama, atau mengapa uang logam itu jatuh ke dalam kotak kapur, tidak ikut terlempar menyertai kartu nama?" Dari sinilah guru kemudian
10
mengajak siswa berdiskusi mengenai fenomena yang mereka lihat bersama. Setelah diskusi berlangsung dan sebagian siswa mengajukan pendapat, baru kemudian guru menerangkan konsep fisika yang berkaitan dengan percobaan tersebut. Konsep fisika yang dimaksud tidak lain adalah prinsip, inersia, yang menyebutkan bahwa benda cenderung tetap diam jika tidak diberi gaya. Dalam percobaan sederhana itu uang logam yang diam cenderung akan tetap diam (tidak ikut kartu nama). Setelah menjelaskan fenomena tersebut barulah guru menceritakan sejarah penemuan hukum inersia, siapa penemunya, dan manfaat atas penemuan itu. Sedangkan mengapa uang jatuh ke bawah, guru menjelaskan bahwa gaya (gaya gravitasi) dapat memindahkan benda. Contoh lain adalah dalam menerangkan tentang percepatan. Guru tidak memulai dengan memberi pengantar mengenai definisi percepatan, atau membuat contoh soal yang disertai dengan rumus-rumus yang berkaitan dengan percepatan melainkan dengan menghadirkan sebuah fenomena konkrit yang kemudian fenomena itu di sebut sebagai peristiwa percepatan. Mula-mula guru memanggil siswa untuk maju ke depan kelas. Ketika siswa tersebut sudah berada di depan kelas, guru kemudian menyuruh siswa tersebut berjalan ke suatu arah secara perlahan. Ketika siswa itu
11
sedang berjalan, guru mendorong punggungnya ke depan. Spontan siswa tersebut jatuh ke depan. Guru mulai menjelaskan bahwa ketika siswa itu terdesak ke depan secara mendadak dari keadaan semula, itu adalah percepatan. Dengan cara itu konsep fisika dapat dipahami dengan mudah dan menarik. Metode pengajaran yang demikian inilah yang dimaksud dengan metode pengajaran kontekstual. Setelah dipahami konsep fisika melalui praktek sederhana, guru kemudian memberi ulasan sejarah yang menyertai penemuanpenemuan penting dalam fisika. Misalnya, bagaimana gerak jatuh bebas pertama kali ditemukan. Ulasan sejarah penemuan yang dapat dijadikan dasar untuk memperkaya
penalaran
fisika
yang
diistilahkan
dengan
metode
pengajaran kontekstual-historis. Metode pengajaran kontekstual-historis ini
selain
mengajarkan
siswa
untuk
pandai
bernalar
dengan
memanfaatkan situasi yang ada di sekitarnya, juga dapat memperkaya wawasan siswa karena mereka akan tahu proses kreatif para penemu.
B. Metodologi Metodologi
merupakan
bagian
terpenting
dalam
melakukan
pengkajian. Dengan metodologi maka dapat mempermudah melakukan pengkajian terhadap materi. Ada beberapa metode dalam pengkajian tentang konsep fisika di alam sekitar, sebagaimana diuraikan dibawah ini :
12
1. Sumber Data a.
Data Primer Data primer adalah data yang diperoleh langsung dari sumbernya sebagaimana
pengkajian
ini
sumbernya
adalah
buku-buku
perpustakaan. b. Data Sekunder Data sekunder adalah data penunjang pada penelitian ini yaitu seperti gejela-gejala konsep fisika yang terjadi di alam sekitar, sehingga mempermudah melakukan analisis atau pengkajian terhadap substansi materi. 2. Teknik Pengambilan Data Teknik kepustakaan dalam rangka mencari, mendapatkan data-data dan informasi yang jelas dan akurat tentang gejala-gejala fisika dan konsep fisika di alam sekitar yang dapat membantu pengkajian ini. 3. Teknik Analisis Data a) Collectiong Date (Pengumpulan Data) Pada tahap ini melakukan pengumpulan seluruh data yang berkaitan dengan pengkajian. Terutama landasan-landasan teoritik yang berkaitan dengan konsep fisika, serta mengkaitkan dengan kondisi riil yang terjadi di alam sekitar kita.
13
b) Reduction Date (Reduksi Data) Setelah terkumpul seluruh data yang diperlukan maka selanjutnya dilakukan analisis yang sesuaikan dengan fokus pengkajiannya seperti data tentang konsep fisika. c) Display Data (Penampilan Data) Selanjutnya semua data di kategorikan dan di uraikan dalam bentuk uraian singkat, bagan, hubungan antar kategori, flowchart dan sebagainya. d) Conclusion (Kesimpulan) Dari hasil tersebut maka dilihat temuan-temuan dalam pengkajian serta pengambilan keputusan yang didukung dengan data-data yang telah dikumpulkan. 4. Defenisi Operasional Konsep fisika adalah gejala-gejala fisis yang terjadi di alam sekitar seperti pada permainan sepak bola, tari-tarian, permainan anak-anak TK, dan taman-taman hiburan. Jadi pengkajian tentang gejala dan konsep fisika yang terjadi di alam sekitar sebagaimana telah diuraikan diatas. Proses dilakukan dan dianalisis berdasarkan data yang ditemukan diperpustakaan berupa teoriteori dan kejadian tentang konsep fisika/gejala fisika yang sering terjadi di alam sekitar.
14
C. Temuan dan Pembahasan 1. Penemuan Material Baru, Semi Konduktor, Fisika Lingkungan, Teknologi Informasi, Bioteknologi, Energi Pada bagian sebelumnya, kita telah pelajari mengenai sejarah fisika dan mengenai tokoh-tokoh fisikawan Asia terkemuka. Selanjutnya mari kita pelajari mengenai aplikasi fisika pada dunia industri. Kita mulai dengan penemuan liquid crystal. Liquid crystal adalah material yang mempunyai sifat liquid (cair) dan kristal. Sifat optik liquid crystal yang mampu merubah diri menjadi lebih gelap atau lebih terang di bawah medan listrik tertentu telah menumbuhkan industri senilai lebih dari $10 billion (miliar dollar Amerika) berupa produk layar komputer laptop, televisi hemat energi, jam, disk optik yang dapat ditulis/dihapus, dan smart window (jendela yang berubah warna karena perubahan suhu). Selain liquid crystal, kita beralih ke penemuan polimer. Polimer adalah material yang susunan molekulnya panjang. Sepatu yang lentur dan tahan lama, seperti yang dilakukan oleh NIKE, adalah dengan memanfaatkan polimer. Polimer selain menjadi bahan baku pembuatan sepatu yang lentur dan tahan lama, juga telah dikembangkan untuk menjadi material yang lebih kuat dari baja tetapi lebih ringan dari alumunium. Polimer jenis ini dipakai sebagai kerangka mobil dalam industri otomotif. Terdapat pula jenis polimer yang dipakai untuk membuat engsel buatan, kulit buatan, tulang buatan, katup jantung buatan dan lebih
15
dari 5000 alat kedokteran serta berbagai produk yang menggunakan biomaterial. Perkembangan industri kedokteran yang pesat saat ini banyak dipengaruhi oleh penemuan polimer. Bagaimana dengan penemuan material komposit? Penemuan material komposit (campuran grafit-epoksi) yang ringan, tidak mudah rusak dan anti air seperti serat kaca, merupakan pendorong utama perkembangan industri alat musik (gitar, biola dsb) dan alat olah raga. Sedang penemuan komposit teflon, menjadi pemicu perkembangan industri yang produknya berupa alat rumah tangga (alat masak) dan berbagai pakaian tahan panas. Dan bagaimana jika Anda menginginkan rumah hangat dimusim dingin? Penelitian thin film telah menjawab pertanyaan itu. Penelitian thin film mampu membuat rumah lebih hangat dimusim dingin dengan memantulkan panas kembali kedalam rumah. Bahkan Thin film menjadi dasar dari pembuatan jendela "pintar" yang tahu kapan harus menyerap panas dan kapan harus memantulkannya. Penelitian di bidang Thin film telah membantu pertumbuhan industri penyemprotan/pelapisan Di samping penemuan material baru, berbagai riset fisika lainnya juga telah mendorong tumbuhnya berbagai industri misalnya riset semikonduktor, integrated circuit (IC), global positioning system (GPS), material magnetik, laser dan energi lingkungan. Penemuan semikonduktor tahun 1947 yang dilanjutkan dengan pengembangan IC dimana ribuan
16
komponen elektronik seperti dioda dan transistor dipaketkan dalam suatu tempat yang kecil sekali, telah merubah pola hidup manusia. IC yang kecil itu kini dapat ditemukan dalam pesawat telefon, radio, TV digital, kulkas, mesin ATM, microwave dan mobil. Penelitian IC dan elektronika mikro membuat komputer lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah. Kalau dulu harga komputer jutaan dollar kini hanya jutaan rupiah. Dengan adanya IC, komputer yang beratnya puluhan ton kini menjadi sangat ringan hanya beberapa kilogram. Tahun 1950 hanya ada 10 komputer, sekarang karena lebih murah dan lebih kecil, komputer sangat banyak jumlahnya. Hampir disetiap tempat kita temukan komputer. Industri komputer telah menciptakan lebih dari 2,6 juta lapangan pekerjaan dan bernilai lebih dari $ 400 billion (6,5 % dari GDP Amerika Serikat). Di dalam industri otomotif, IC dibuat agar pemakaian bahan bakar lebih irit, untuk mengontrol alat penyelamat waktu tabarakan (air bag) dan pemakaian GPS (global Position System) Global
Position
System
(GPS)
merupakan
suatu
sistem
pendeteksian benda. Dengan GPS seorang pilot pesawat pengintai bisa mengetahui secara tepat dimana lokasi pesawat musuh, seorang yang bergerak walaupun situasi gelap, seorang pengemudi dapat menemukan lokasi tempat yang ditunjukkan peta dengan tepat, seorang pemancing bisa tahu dimana lokasi mata kailnya ketika dilemparkan ke laut dan seorang pemain golf bisa tahu dimana posisi bola golf. Dengan pemakaian yang begitu luas GPS telah menjadi yang besar dan menjanjikan.
17
Dalam bidang energi dan lingkungan riset fisika telah memanfaatkan energi matahari dan energi angin. Pemakaian sel surya (solar cell) telah tumbuh lebih dari 15% pertahun sedangkan biaya pembuatannya berkurang lebih dari 90%. Efisiensi dari fotovoltaik sel juga naik lebih dari 500% sejak tahun 1978. Industri sel surya sudah berkembang dengan baik dan prospek ke depannya sangat menjanjikan. Untuk energi angin penemuan motor yang lebih efisien dan material yang lebih ringan untuk turbin telah mengurangi biaya lebih dari 90% sejak tahun 1981, membuat pemanfaatan energi angin sangat menjanjikan serta membuatnya kompetitif dengan batu bara. Pasar dari energi angin lebih dari $ 2,4 billion dan dapat menciptakan ribuan pekerjaan. Industri lain seperti industri kedokteran, banyak dipacu oleh penelitian fisika. MRI (Magnetic Resonance Imaging), PET (Positron Emission Tomography), CAT (Computer Axial Tomography) dan ultra sound telah berkembang menjadi industri yang menarik. MRI bekerja berdasarkan kelakuan atom-atom yang kontras dibawah medan magnetik. MRI mampu membuat bayangan dari struktur bagian dalam tubuh seperti otak, jantung dsb. PET yang awalnya adalah alat untuk fisika partikel, mampu mengukur aktifitas otak dan melihat jika ada kerusakan dalam otak itu. CAT (computer axial tomography) menggunakan sinar X untuk mengetahui keadaan tubuh manusia. Sedangkan ultra sound untuk melihat keadaan bayi sebelum lahir ataupun untuk mengetahui kedalaman laut. Dalam bidang kecantikanpun industri dipacu oleh penelitian fisika
18
berupa penelitian material yang mampu menahan kulit dari sengatan matahari. Dalam perkembangan ke depan ada 3 industri yang sangat penting yaitu: industri yang berkaitan dengan teknologi informasi, industri yang berkaitan dengan bioteknologi dan industri yang berkaitan dengan energi. Dalam ketiga industri ini fisika masih akan memegang peranan penting. Dalam teknologi informasi, riset fisika akan berkisar pada bagaimana membuat informasi lebih mudah diakses. Dalam hal ini riset super konduktor dan riset teknologi-nano (teknologi seukuran atom) akan sangat penting. Lebih-lebih setelah ditemukannya magnesium diborida (MgB2) pada bulan Febuari 2001 sebagi
material
yang
mempunyai
sifat
sebagai
superkonduktor
(mempunyai hambatan listrik nol) pada suhu yang cukup tinggi 38 K. Teknologi-nano berusaha menemukan jalan bagaimana agar komputer powerful. Bukan itu saja, teknologi-nano juga diharapkan dapat menjadi pembuka jalan untuk ditemukannya material-material baru bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dalam bioteknologi, penelitian akan berkisar pada pemetaan genom yang digunakan untuk pengobatan genetika, pemuliaan tanaman atau hewan serta kloning makhluk hidup. Pemetaan genom akan lebih berhasil jika menggunakan komputer yang kemampuannya ratusan kali lebih cepat dari komputer PC yang ada sakarang. Riset fisika akan membantu agar ini tercapai dalam waktu lebih cepat.
19
Dalam bidang energi riset fisika akan difokuskan pada pencarian alternatif sumber energi baru selain minyak. Pengembangan reaksi fusi terkendali, pemanfaatn tenaga matahari dan pemanfaatan tenaga angin akan menjadi riset andalan. Bagaimana dengan riset fisika partikel, riset fisika nuklir, fisika plasma, astronomi, condensed matter dan lainnva? Riset-riset ini masih akan terus berlangsung untuk menguak banyak rahasia alam. Hasil sampingan riset ini bermanfaat untuk industri misalnya penemuan world wide web (www) oleh para ahli fisika partikel di CERN tahun 1989, secara tidak sengaja telah menjadi suatu industri internet yang luar biasa besar. 2. Ekonomifisika Ekonofisika adalah suatu disiplin ilmu yang mengaplikasikan teknikteknik fisika untuk menyelesaikan problem-problem ekonomi (termasuk problem keuangan). Dalam Physics update tahun 1999 dikatakan bahwa dunia ekonomi yang sangat kompleks dengan negara-negara yang berinteraksi satu sama lain ini mirip seperti sekumpulan elektron atau molekul air yang berinteraksi satu sama lain. Jadi sangat pantas jika kita memanfaatkan pengetahuan fisika untuk menganalisa dunia ekonomi yang mempunyai data yang berlimpah itu. Pada Febuari tahun 1996, Eugene Stanley professor dari Boston University, melaporkan bahwa dengan metode fisika statistik, ia berhasil menganalisa laju pertumbuhan perusahaan-perusahaan dengan penjualan 20
$ 100.000 sampai $ 1 triliun dalam suatu fungsi matematik. Hebatnya fungsi ini ternyata juga dapat diterapkan untuk menghitung berbagai fluktuasi dalam problem ekonomi seperti fluktuasi laju pertumbuhan GDP (Gross Domestic Products) dari 152 negara antara tahun 1950-1992. Keberhasilan Stanley telah merangsang fisikawan lain untuk menerapkan berbagai konsep fisika dalam memecahkan problem ekonomi. Beberapa konsep fisika yang telah dimanfaatkan untuk memprediksi interest rate dan fluktuasi harga pasar pada berbagai bursa efek di dunia.antara lain: teori tentang gempa bumi, turbulens, fraktal, peluruhan radioaktif, rangkaian listrik, tingkat energi inti atom dan komposisi partikel-partikel elementer. Jean-Philippe Bouchaud, dari Science & Finance di Paris, dengan memanfaatkan ide dari teori fisika "string", mempresentasikan studi bunga dan hubungannya dengan lama pinjaman, dimana hasilnya dapat dimanfaatkan oleh perusahaan yang bergerak di bidang asuransi. Olsen & Associates melalui inspirasi skala Richter, membuat skala kejutan pasar yang menganalisa bahwa krisis Asia memberikan lebih banyak impak pada mata uang DM dibanding yen. Skala yang dibuat oleh Olsen ini dapat dimanfaatkan untuk melihat dampak-dampak akibat financial crashes, Marcel Ausloos dan Nicolas Vandewalle dari
the
University of Liege Belgia, juga berusaha menganalisa dan memprediksi terjadinya financial crashes dengan konsep fenomena pecahan ikatan dalam disorderet material.
21
Per Bak dari Niels Bohr Institute di Copenhagen bicara tentang dinamika uang. Menurutnya dinamika uang dapat dianggap sebagai dinamika “many body" dimana nilai uang ditentukan oleh persamaan tetapi menunjukkan simetri kontinu. 3. Ekonofisika di Masa Mendatang Baru-baru ini, Hideki Takayasu, fisikawan dari Laboratorium komputer Sony berhasil menerapkan suatu model rangkaian listrik untuk melukiskan fluktuasi pertukaran mata uang yen-dollar. Menurutnya model yang membutuhkan uang $ 5 ini dapat digunakan sama efektifnya dengan suatu workstation seharga $ 10.000, yang selama ini digunakan untuk maksud yang sama. Hasil ini akan semakin mendorong orang untuk terus melakukan riset dalam bidang ekonofisika. Di Wall Street diperoleh data bahwa masa mendatang analisa kuantitatif fluktuasi pasar akan ditentukan oleh orangorang fisika (saat ini saja lebih dari 50% analis di Wall Street adalah fisikawan, jauh lebih banyak dari jumlah para ekonom). Kebutuhan akan fisikawan dalam bidang ekonomi dan keuangan ini sudah menjadi sesuatu yang tidak terelakkan. Beragamnya presentasi di konperensi Dublin telah menunjukkan bahwa riset dalam bidang ini sangat hidup dan semakin lama semakin berkembang. Diyakini bahwa ekonofisika akan menjadi suatu penelitian yang menarik di masa mendatang. Penerapan fisika dalam ekonomi, akan
22
sama berhasilnya dengan keberhasilan penerapan fisika dalam astronomi (astrofisika), dalam biologi (biofisika) dan dalam geologi (geofisika).
4. Mengenal Konsep-konsep Fisika di Taman Hiburan Roller Coaster, Swinging Boat, Bom-bom Car, The Swing, Flying Condor Dalam usaha untuk menjelaskan bagaimana fisika itu mudah dan mengasyikan, telah mendorong untuk memberi perhatian pada konsepkonsep fisika suatu taman hiburan. Tujuannva sederahan, agar fisika yang sesungguhnya dekat dengan kehidupan sehari-hari, bisa memberi dorongan lebih pada minat belajar fisika. Dan ternyata suatu taman hiburan model Disney Land, World ataupun Dunia Fantasi sangat kaya dengan konsep fisika. Mereka dapat dijadikan laboratorium raksasa untuk mata pelajaran Fisika. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai fisika hiburan ini mari kita bedah satu persatu. Mari kita mulai dengan roller coaster. Dalam wahana wahana ini penumpang naik kendaraan yang tidak bermesin. Kendaraan ini dinaikkan ke puncak bukit pertama dengan menggunakan semacam ban berjalan (conveyor belt). Lintasan naiknya dibuat tidak terlalu curam karena kita tahu semakin curam lintasan, semakin besar daya motor penggerak ban berjalannya (biaya yang dikeluarkan lebih mahal). Puncak bukit pertama dibuat lebih tinggi dari puncak bukit selanjutnya ataupun dari tinggi loop. Tujuannya agar kendaraan mempunyai energi potensial yang cukup besar sehingga mampu melintasi seluruh lintasan dengan baik.
23
Ketika meluncur dari bukit pertama, penumpang dilepas dan jatuh bebas dipercepat. Agar efek jatuh bebas ini dapat dirasakan, lintasan luncuran dibuat berbentuk seperti sebuah parabola (lintasan benda di bawah medan gravitasi). Gerakan turun dipercepat ini membuat jantung dan alat-alat tubuh sedikit terangkat dari tempat semula (inersia). Efek inersia inilah yang memberikan sensasi-sensasi tertentu seperti semangat rasanya mau terbang, timbul rasa mual dan sebagainya. Memasuki loop, penumpang dihadapkan pada loop berbentuk seperti tetes cair. Loop tidak dibuat seperti lingkaran penuh karena pada titik terendah loop lingkaran penumpang akan mengalami bobot 6 kali bobot semula. Dengan bobot demikian besar, darah tidak mampu mengalir ke otak, mata berkunang-kunang dan orang akan pingsan. Dengan lintasan
berbentuk
tetes
cair,
bobot
maksimum
yang
dirasakan
penumpang sekitar 3,7 bobot semula. Bobot sebesar ini tidak terlalu berbahaya bagi penumpang. Dipuncak loop penumpang berada pada posisi terbalik. penumpang tidak akan jatuh karena gaya sentrifugal (arah ke atas) yang dirasakan mampu mengimbangi gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Gaya sentrifugal yang dirasakan penumpang bukan hanya pada loop saja, tetapi juga pada belokan-belokan tajam yang dibuat sepanjang lintasan. Ketika penumpang berbelok kekanan, penumpang akan terlempar ke kiri. Sebaliknya ketika berbelok ke kiri penumpang akan berbelok ke kanan. Orang akan terpental lebih keras jika berpegang erat-
24
erat pada batang pengaman, karena itu agar lebih nyaman penumpang membiarkan tangan mereka bebas sambil berteriak-teriak. Konsep fisika juga ada pada Swinging boat atau kora-kora. Kalau pada roller coaster meluncur sedangkan pada kora-kora seperti ayunan yang bergerak bolak balik seperti sebuah bandul. Di lintasan terbawah Kora-kora terdapat suatu yang mendorong Kora-kora agar selalu dapat berayun dengan sempurna. Setiap kali kora-kora berayun turun, seperti pada rollercoaster, penumpang mengalami berbagai perasaaan: ngeri, mual, hilang semangat dan sebagainya. Perasaan atau sensasi terbesar akan dirasakan oleh penumpang yang duduk di barisan belakang, karena penumpang ini akan jatuh bebas dengan percepatan maksimum. Contoh selanjutnya dari dunia hiburan adalah bom-bom car atau mobil senggol. Arena ini merupakan arena terbaik untuk belajar tumbukan. Mobil senggol bergerak dengan tenaga listrik yang diperoleh dari jala-jala listrik diatasnya. Pada tongkat penghubung mobil dengan jala-jala sering terlihat percikan listrik akibat tegangan listrik yang sangat tinggi pada jalajala ini. Percikan terlihat ketika hubungan tongkat ini dengan jala-jala terputus. Karena energi yang diperoleh tiap mobil sama, maka mobil berpenumpang ringan relatif dapat bergerak lebih cepat. Agar ketika bertumbukan, Anda merasa nyaman maka disekeliling mobil diberi ikat pinggang karet. Karet ini akan menyerap efek tumbukan.
25
Ketika mobil berpenumpang ringan ditabrak oleh mobil berpenumpang berat, penumpang yang ringan akan merasakan terlempar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan momentum. Arena The Swing atau ontang anting membawa kita mengerti konsep gaya sentrifugal. Ketika ontang-anting mulai berputar, kursi ontang-anting mulai membentuk sudut. Makin cepat putaran, makin besar gaya sentrifugal yang dirasakan kursi itu. Akibatnya sudut yang dibuat kursi terhadap garis vertikal makin besar. Namun ada keanehan, sudut yang dibuat kursi ini sama untuk semua penumpang, tidak tergantung pada berat penumpang. Berat orang memang berusaha memperkecil sudut namun gaya sentrifugal akan memperbesar sudut itu. Pengaruh kedua gaya saling menghapuskan sehingga sudut simpangan kursi sama besar untuk berbagai orang. Contoh diatas hanyalah bagian kecil dari pelajaran fisika suatu taman hiburan. Di sini kita disadarkan betapa belajar fisika ternyata sangat fleksibel, fisika dapat dipelajari dimanamana, tidak hanya bergantung pada buku-buku pelajaran sekolah. Bahkan belajar fisika dapat dilakukan sambil bermain. Maka sangatlah sayang jika laboratorium fisika yang demikian besar kurang dimanfaatkan secara maksimal. Padahal kombinasi hiburan dan laboratorium fisika raksasa dalam suatu taman hiburan merupakan suatu hal yang mampu mengubah persepsi orang tentang fisika. Setidaknya fisika tidak akan lagi dianggap sebagai suatu momok yang
26
menakutkan, tetapi malah menjadi pelajaran yang mengasyikan dan menyenangkan. 5. Fisika Balet Pada bulan April 1999 diadakan pertemuan fisika terbesar abad 20 bertempat di World Conggress Building Atlanta Amerika Serikat, Dalam pertemuan vang dihadiri lebih dari 10.000 fisikawan d ditambah 40 pemenang nobel fisika, digelar ratusan topik-topik seminar mulai dari mekanika klasik, laser, fisika nuklir hingga fisika abad 21. Di antara lautan topik ini, Physics of Dance merupakan topik yang menjadi perhatian banyak pengunjung. Dalam seminar of Dance Kenneth Laws dari Dickinson College dibantu oleh seorang penari balet Amy Kohler secara menarik memperagakan hubungan fisika dengan balet. Menurut Keneth Laws balet hanya sekedar seni. Gerakan balet yang dinamis merupakan gabungan logika dengan intuisi, persepsi analitik dengan persepsi perasaan serta pengertian holistik dengan pemikiran langkah demi langkah. Di sini peran hukum fisika sangat penting. Penarapan hukum fisika pada gerakan balet dapat menghasilkan sesuatu yang berguna, mengejutkan dan mendorong orang lebih menghargai balet.
6. Diam Seimbang Pada tarian balet terkenal “ The Nutcracket” seorang balerina (penari balet) memulai tariannya dengan berjinjit seimbang pada satu kaki dan
27
tangan terangkat ke atas. Kaki yang lain terangkat ke belakang. Karena keciInya daerah tumpuan kaki, posisi yang dikenal dengan anibesque on pointe ini menjadi salah satu posisi paling sulit dilakukan para pemula. Menurut hukum keseimbangan, posisi berdiri diatas daerah kecil (on pointe) bisa tercapai pusat berat balerina berada tepat di atas titik tumpuannya. Pada
posisi yang dipopulerkan oleh Marie Taglioni di
pertengahan abad ke-19 ini, gaya berat berada satu garis dengan titik tumpunya. Itu sebabnya gaya berat si balerina tidak mampu memberikan momen gaya untuk memutar tubuhnya. Tetapi ketika posisi pusat berat (tanda silang) balerina menyimpang dari posisi seimbang, gaya beratakan membuat balerina terpelanting dalam waktu yang relatif sangat singkat. Jika mula-mula pusat berat balerina menyimpang 1 derajat, dalam waktu 1 detik, pusat beratnya ini akan menyimpang 8 derajat. Tetapi jika posisi awalnya menyimpang 5°, dalam 1 detik pusat berat balerina menyimpang 37 derajat. Sangat berbahaya bagi si balerina. Selanjutnya
keseimbangan
lain
yang
lebih
rumit
adalah
keseimbangan ketika penari berpasangan. Pada keseimbangan ini memang pusat berat masing-masing penari tidak berada di atas titik tumpunya. Titik tumpu pada keseimbangan ini harus dibuat cukup luas agar pusat berat dapat diatur untuk tetap berada diatas titik tumpu ini. Itu sebabnya penari pria harus memijakkan kakinya (tidak berjinjit) dan membuka kedua kakinya agar lebar.
28
7. Bergerak Bagaimana penari bergerak? Apa yang menggerakannya?. Ketika seseorang hendak bergerak maju yang ia lakukan adalah menekan lantai dengan kakinya ke arah belakang. Ketika mendapat tekanan, lantai beraksi dan mendorong kaki orang itu dengan gaya yang sama besar ke depan sehingga orang bergerak maju. Semakin keras kaki kita menekan lantai, semakin cepat kita bergerak maju. Konsep yang sederhana ini merupakan konsep penting yang digunakan para penari balet untuk bergerak.
Pada Gambar seorang penari pria berdiri seimbang. Berat badannya terdistribusi merata pada kedua kakinya. Penari kemudian mengangkat kaki kirinva sedikit sehingga ia bertumpu pada kaki kanannya. Pusat berat penari sekarang tidak berada diatas titik tumpunya lagi akibatnya penari mulai jatuh ke depa dan kaki kanannya menekan lantai ke belakang. Lantai bereaksi dan mendorong kaki penari ke depan sehingga penari bergerak maju.
29
Ketika penari sedang bergerak ke depan, bisakah ia membelok atau bergerak melingkar (manege)? Menurut Newton, benda yang bergerak lurus akan membelok jika ada gaya ke samping. Darimana kita peroleh gaya ke samping itu? Penari balet tahu cara memperoleh gaya ke samping ini. Ketika penari hendak membelok ke kanan, kaki akan menekan lantai ke kiri. Lantai akan memberikan reaksi dan menekan penari ke kanan sehingga lintasannya berbelok ke kanan. Semakin keras penari menekan lantai, semakin tajam belokannya. Jika tekanan pada lantai ini berlangsung terus menerus lintasan si penari akan membentuk lingkaran. Di sini gaya dari lantai bertindak sebagai gaya sentripetal. Ketika bergerak melingkar penari akan merasakan gaya sentrifugal yang arahnya menjauhi pusat lingkaran. Untuk mengatasi gaya ini penari harus sedikit memiringkan tubuh bagian atasnya. Jika penari bergerak dengan kecepatan 4 m/s dalam suatu lingkaran berdiameter 10 meter maka ia harus memiringkan tubuhnya sekitar 18° dari garis vertikal.
8. Melompat Penari balet tahu cara melompat! Yang ia lakukan menekan kakinya pada lantai secara vertikal dengan memberi tekanan pada lantai, lantai memberikan reaksi mendorong kaki sang penari ke atas. Penari juga tahu bahwa lompatan akan lebih tinggi jika saat melompat lutut ditekuk. Disini tekukan lutut bertindak seperti pegas yang tertekan, siap untuk melontarkan benda yang diletakkan di atasnya. Semakin besar
30
tekukan lutut, semakin tinggi tubuh terlontar. Namun perlu diingat bahwa lutut yang terlalu bengkok akan mengurangi tekan kaki pada lantai. Penari biasanya tahu beberapa besar ia harus menekuk lututnya untuk mencapai ketinggian optimal. Untuk melompat setinggi 30 cm, penari biasanya menekuk lututnya sejauh 30 cm disertai gaya tekan pada lantai sebesar hampir sate kali berat badannya. Pada gerakan kombinasi (grand jete) penari melakukan gerak vertikal dan gerak mendatar secara serempak. Ketika tubuh lepas kontak dari lantai, lintasan pusat berat berbentuk suatu parabola. Untuk menambah tinggi lompatan si penari harus memberikan tambahan energi dengan lari lebih cepat. Hal yang sama dilakukan oleh para pelompat tinggi. Untuk melompat setinggi mungkin, si pelompat harus berlari secepat mungkin. Gerakan kombinasi ini sulit dilakukan tanpa latihan yang serius. Penari harus benar-benar tahu kapan waktu melompat dan berapa kecepatan yang harus ia berikan agar gerakan ini sesuai dengan irama musik yang dimainkan.
31
Seorang penari melakukan grand jete. Gerakan ini banyak membuat penonton terpukau. Penonton melihat si penari seolah-olah terbang mendatar pada ketinggian tertentu. Ilusi terbang disebabkan karena hampir separuh waktu dari waktu terbang penari berada pada ketinggian di atas 1/4 posisi puncak. Jika grand jete berlangsung selama. 0,8 detik dan tinggi maksimum 40 cm, maka selama 0,4 detik penari akan berada pada ketinggian antara 30 cm sampai 40 cm. Karena berada cukup lama di udara (sekitar puncak) maka penari akan tampak seperti terbang. Penari akan memperkuat ilusi terbang ini dengan mengangkat dan merentangkan kedua kakinya selebar mungkin serta mengerakkan beberapa anggota tubuh agak ke atas. Selesai melakukan grand jete penari mendarat pada lantai lentur dengan lutut ditekuk. Tanpa lantai lentur dan tekukan lutut yang cukup besar, penari akan cidera. Penari akan merasakan gaga sebesar 200 kali berat badannya jika ia mendarat dengan lutut tertekuk 2,5 cm pada lantai beton dari ketinggian 50 cm. Gaya sebesar ini sangat besar, bisa membuat penari cidera (kaki patah atau urat-urat putus).
9. Berputar Penari balet sangat terkenal dengan putaran di atas satu kakinya (pirouette). Ada dua jenis pirouette: en dedans berputar ke arah kaki yang menopang (berputar ke kanan dengan kaki kanan pada lantai) dan en dehors (berputar ke kiri dengan kaki kanan pada lantai). En dedans dan
32
en dehors dapat divariasi dengan menempatkan kaki yang berputar pada berbagai posisi. Pada normal piroutte sepatu kaki yang berputar menempel pada lutut kaki yang menopang sedakan pada grande pirouette kaki yang berputar berada posisi mendatar. Gerakan pirouette yang terkenal adalah foutte yaitu pirouette en dehors yang dilakukan berulangulang. Bagaimana
penari
berputar?.
Penari
berputar
dengan
menggerakkan ujung sepatu depan dan belakang ke samping berlawanan. Lantai akan memberikan reaksi dengan memberikan gaya yang berlawanan pada kedua ujung sepatu itu. Kedua gaya yang disebut kopel ini akan memutar penari.
Cara lain untuk berputar adalah dengan menggerakkan kedua kaki dalam arah berlawanan. Kopel adalah gaya dari lantai akan memutar penari. Ketika penari mulai berputar, ia dapat menaikkan kaki yang satunya pada posisi normal ataupun arabesque. Ketika penari
33
sudah berputar, penari dapat mengatur kecepatan putarnya dengan mengatur besar momen kelembamannya. Momen kelembaman merupakan kecenderungan benda untuk mempertahankan posisinya untuk tidak ikut berputar. Benda yang momen kelembamannya besar, sangat sukar berputar. Benda akan berputar lebih cepat jika. momen kelembaman diperkecil sebaliknya benda akan berputar lebih lambat jika momen kelembamannya diperbesar. Penari dengan tangan terentang dan salah satu kaki pada posisi mendatar (arabesque) mempunyai momen kelembaman hampir 4 kali lipat lebih besar dibandingkan momen kelembaman ketika penari dalam posisi normal (tangan ke bawah dan sepatu kaki yang satu menyentuh lutut kaki yang lain). Jika balerina berubah pada posisi arabesque ke posisi normal kecepatan sudutnya menjadi 4 kali lebih cepat. Ternyata balet yang kata orang lebih banyak menggunakan perasaan dapat dianalisa secara asyik dengan fisika. Sejak kapan sebenarnya orang menganalisa gerakan suatu tarian? Ribuan tahun lalu Aristotle seorang filsuf terkenal berusaha menganalisa tarian dengan menggunakan prinsip geometri. Kemudian pada tahun 1500-an, Barelli murid Galileo menganalisa gerakan tarian dengan fisika. Untuk usaha kerasnya menganalisa berbagai jenis gerak termasuk beberapa tarian, Barelli dijuluki sebagai bapak Biomekanika. Tari balet yang merupakan salah satu tarian yang muncul agak belakangan dianalisa secara detil oleh Kenneth Laws pada awal tahun 1980-an. Kenneth Laws adalah seorang 34
fisikawan yang sangat mencintai balet. Karena kecintaannya pada balet Kenneth Laws mengabdikan dirinya untuk meneliti gerakan-gerakan balet secara teliti dan mencoba menjelaskan setiap gerakan balet secara detil dengan menggunakan fisika. Menurut dia, usahanya menganalisa gerakan balet tidak sia-sia. Kini ia mampu membuat orang termasuk dirinya semakin menghargai, menikmati dan makin jatuh cinta pada tarian balet. Di Indonesia ada fisikawan-fisikawan yang begitu cintanya pada tarian jaipongan, tarian bali ataupun tarian daerah lain yang dapat mengabdikan dirinya untuk meneliti tarian-tarian khususnya tarian yang ada di Sulawesi Utara itu. Siapa tahu hasil ini dapat membuat masyarakat lokal dan internasional lebih menghargai dan lebih menikmati musik serta tarian-tarian kita yang merupakan bagian dari budaya kita. Lebih dari itu siapa tahu hasil penelitian dapat menciptakan gerakan-gerakan baru nan kompleks dan indah. Dampak yang lebih jauh lagi adalah cepat atau lambat pasti akan terbentuk suatu masyarakat ilmiah dimana fisika akan bertambah populer serta menjadi sahabat bagi banyak siswa, tidak lagi menjadi momok yang menakutkan. 10. Fisika Sepakbola Keanehan yang terjadi dilapangan sepak bola atau dalam pertandingan sepakbola dunia adalah merupakan gejala fisika atau konsep fisika yang belum terakomodir oleh para pakar fisika. Dengan demikian bahwa dalam lapangan sepakbola sudah banyak yang meneliti
35
tentang konsep fisikanya. Seperti pada pertandingan pertama Piala Dunia 2002 di Seoul antara Senegal dan Perancis. Pape Bouba Diop pemain depan Senegal secara mengagumkan dapat memanfaatkan umpan dari El Hadji Diouf. Bola yang datang begitu cepat, disonteknya sehingga penjaga gawang Perancis, Fabien Barthez tidak mampu menahan bola tersebut dan terjadilah gol pertama dalam Piala Dunia ini. Saat Diop menciptakan gol ini mungkin ia tidak berpikir tentang fisika. Namun apa yang dia lakukan erat sekali hubungannya dengan fisika. Sebut saja, ketika Diop menendang bola ke gawang, ia harus mengarahkan bola dengan kecepatan dan sudut elevasi tertentu. Kecepatan dan sudut elevasi yang terlalu besar, menyebabkan gravitasi bumi tidak mempunyai cukup waktu untuk membawa bola turun sehingga bola akan melewati mistar. Sebaliknya jika sudut elevasi dan kecepatan terlalu kecil, gravitasi bumi akan membuat bola jatuh di depan gawang. Seorang pemain sepakbola profesional adalah seperti seorang ahli fisika, ia harus mampu mengukur dengan tepat berapa besar gaya yang harus diberikan dan kemana arah bola harus ditendang agar bola dapat masuk gawang dengan cukup keras dan akurat. Sepakbola adalah permainan fisika. Dengan mengerti fisika kita bisa lebih menikmati permainan sepakbola, kita dapat mengerti dan tahu mengapa gerakan bola berbentuk parabola, bagaimana terjadnya tendangan pisang, mengapa penjaga gawang sulit menahan tendangan pinalti, bagaimana orang menyundul bola dengan lebih efektif dan masih
36
banyak lagi. Seorang pemain profesional yang diperlengkapi dengan ilmu fisika akan dapat memperbaiki skill dan kemampuannya.
11. Gerakan Parabola
Ketika dengan suatu sudut elevasi tertentu, bola
bola
ditendang
akan bergerak melengkung
seperti sebuah parabola. Gerakan ini disebabkan karena adanya gravitasi bumi. Tanpa gravitasi bumi gerakan bola akan lurus ke atas. Gravitasi bumi menarik bola ke bawah sehingga kecepatan vertikalnya makin berkurang dan berkurang. Ketika mencapai titik tertinggi kecepatan vertikalnya nol. Selanjutnya gravitasi akan membuat bola bergerak kebawah dipercepat . Bentuk parabola, tergantung pada kecepatan dan sudut elevasi yang diberikan. Untuk menendang bola sejauh mungkin, pemain sepakbola harus menendang bola dengan sudut elevasi 45°.
12. Tendangan Pisang Tahun 70-an Pele terkenal dengan tendangan pisangnya. Tahun 1998 gantian Roberto Carlos dipuja-puja karena tendangan pisangnya. Kemudian David Beckham juga terkenal karena mampu mengecoh para penjaga gawang dengan tendangan pisangnya.
37
Kita tentu masih ingat gol manis David Beckham yang meloloskan Inggris ke piala dunia. Saat itu Beckham mengambil eksekusi tendangan bebas yang dilakukan sekitar 30 meter di depan gawang. Di depan dia berdiri, pasukan Yunani membentuk pagar betis. Dengan tenang Beckham menendang bola, dan bola bergerak dengan kecepatan sekitar 128 km/jam, melambung sekitar 1 meter melewati kepala para pagar betis itu dan secara tiba-tiba bola membelok serta masuk ke gawang Yunani. Bagaimana David Beckham melakukan ini? Seorang pengamat sepakbola Keith Hanna mengatakan bahwa Beckham melakukan ini karena otaknya yang jenius dapat memproses perhitungan fisika yang kompleks secara cepat sekali. Tendangan melengkung atau tendangan pisang yang dilakukan oleh David Beckham sudah sejak lama menjadi perhatian para peneliti. Bahkan hingga kinipun peneliti dari Jepang dan Inggris masih terns menganalisa tendangan aneh ini. Gustav Magnus tahun 1852 pernah meneliti kasus sebuah bola yang bergerak sambil berputar. Anggap suatu bergerak sambil berputar (spin). Gerakan boIa menyebabkan adanya aliran udara di sekitar bola. Anggap sumbu putaran bola tegak lurus arah aliran udara.
38
Akibat adanya rotasi bola, maka aliran udara pada sisi bola yang bergerak searah dengan arah aliran udara (A) relatif lebih cepat dibandingkan aliran udara pada sisi bola yang bergerak berlawanan arah dengan aliran udara (B). Menurut Bernoulli semakin cepat udara mengalir, semakin kecil tekanannya. Akibatnya tekanan di B lebih besar dibandingkan tekanan di A. Perbedaan tekanan ini akan menimbulkan gaya yang menekan bola untuk membelok ke arah BA. Membeloknya bola ini akibat adanya perbedaan tekanan ini sering disebut efek magnus untuk menghormati Gustav Magnus. Efek magnus maksimum jika sumbu putar bola tegak lurus dengan arah aliran udara. Efek ini mengecil ketika arah sumbu putar ini makin mendekati arah aliran udara dan menjadi nol ketika arah sumbu putar ini sejajar dengan arah aliran udara. Pada tendangan bebas (free kick), bola yang bergerak dengan kecepatan 110 km dan berotasi dengan 10 putaran tiap detiknya, dapat menyimpang lebih dari 4 meter, cukup membuat penjaga gawang kebingungan. Jika kita perhatikan lebih jauh lagi, yang membuat tenndangan Beckham lebih spektakular adalah efek lengkungan tajam di akhir lintasan
39
bola. Lengkungan tajam yang tiba-tiba inilah membuat kiper-kiper terperangah karenaa bola berbelok begitu dengan tiba-tiba. Apa yang menyebabkan ini? Peneliti dari Inggris, Peter Beavrman mengatakan bahwa efek magnus akan mengecil jika kecepatan gerak bola terlalu besar atau rotasinya lebih lambat. Jadi untuk mendapat efek magnus yang besar, seorang harus membuat bola berputar sangat cepat tetapi kecepatannya tidak boleh terlalu cepat. Ketika Beckham menendang bola secara keras dengan sisi sepatunya sehingga bola dapat berotasi cepat sekali, bola melambung dan mulai membelok akibat adanya efek magnus. Gesekan bola dengan udara akan memperlambat gerakan bola (kecepatan bola berkurang). Jika rotasi bola tidak banyak berubah, maka pengurangan kecepatan dapat menyebabkan efek magnus bertambah besar, akibatnya bola melengkung lebih tajam, masuk gawang, membuat penonton terpesona dan berdecak kagum. 13. Menyundul Menyundul merupakan bagian penting dalam permainan sepakbola. Banyak gol diciptakan melalui sundulan kepala. Pada pertandingan pertamanya di piala dunia 2002, Jerman mencukur gundul Arab Saudi 8-0. Hebatnya 3 gol Jerman ini dihasilkan melalui sundulan kepala Miroslav Klose (hat-trick pertama dalam piala dunia 2002). Sundulan kepala juga telah menyelamatkan Inggris dari kekalahannya.
40
Menyundul tidak sesederhana orang bayangkan. Disini beberapa konsep fisika memegang peranan penting. Seorang dapat menyundul bola dan mengarahkan pada sasaran membutuhkan akurasi, daya dan pemanfaatan waktu yang baik, karena ini melibatkan kecepatan dari bola yang datang dan koordinasi dari kepala dan badan.
Menggambarkan menaklukan penjaga
bagaimana
Klose
gawang Arab Saudi melalui sundulannya. Kalau
dilihat bagaimana Klose menyundul dan mengarahkan bola, kemungkinan besar Klose tahu tentang hukum pemantulan (sudut datang bola sama besar dengan sudut pantulnya). Otak Klose bekerja cepat memperkirakan berapa besar gaya yang harus diberikan kepalanya pada bola dan kemana arahnya agar bola dapat mengecoh kiper AI Daeyea. Ada 2 posisi menyundul bola: 1) ditempat (berdiri atau melompat vertikal), 2) berlari sambil melompat menyambut bola. Pada posisi 2, bola akan bergerak lebih cepat karena dalam hal ini bola mendapat tambahan momentum akibat gerakan kita. Besarnya momentum yang diterima oleh bola sangat tergantung pada ke elastisan bola dan kekuatan otot tulang belakang ketika kita menyundul bola.
41
Untuk
membuat
sundulan
sekuat
mungkin,
kepala
ditarik
kebelakang sebanyak mungkin (badan melengkung), paha ditarik kebelakang dan lutut bengkok. Pada posisi ini terjadi keseimbangan aksireaksi, pemain tidak terpelanting atau terputar kepala siap memberikan sundulan kuat ke bola. Saat bola menyentuh kepala, tubuh harus setegar mungkin agar lebih banyak energi dapat diberikan ke bola (gerak otot dan urat yang tidak perlu akan menyerap energi kita dapat mengurangi energi yang diberikan pada bola) Waktu sentuh kepala dengan bola (23 milidetil) yang relatif lebih lama dibandingkan waktu sentuh kaki ketika ia menendang bola (8 detik), memungkinkan kita untuk mengarahkan bola secara akurat ke arah yang kita inginkan. Orang botak biasanya sering mendapat keuntungan menyundul bola (rambut gondrong akan menyerap sebagian bola sehingga bola yang terpantul akan berkurang kecepatannya). Tetapi bukan berarti orang gondrong tidak bisa menyundul keras. Gol pertama Argentina diciptakan dari kepala Gabriel Batistuta atau Batigol yang gondrong itu. 14. Tendangan Pinalti Kemenangan Brazil atas Turki pada pertandingan pertamanya di Piala Dunia 2002 ditentukan oleh eksekusi tendangan pinalti dilakukan pada jarak 11 m dari gawang. Rivaldo tidak menyiakan kesempatan ini, ia
42
menyontek ke sebelah kiri gawang dijaga oleh Rustu Recbar dan terjadilah goal. Tendangan pinalti yang ditembakkan ke ujung-ujung biasanya jarang gagal. Seorang pemain sepakbola profesional menendang bola dengan kecepatan sekitar 30 meter per detik (108 km/jam). Untuk mencapai ujung kanan atas dibutuhkan waktu 0,45 detik sedangkan untuk ujung kanan bawah 0,38 detik. Menurut perhitungan Sam Williamson, fisikawan yang bekerja di Center for Neural Science New York, waktu reaksi terbaik seorang penjaga gawang adalah 0,26 detik. Untuk bergerak menangkap bola, sang penjaga gawang membutuhkan waktu tambahan pengiriman sinyal dari otak ke otot. Itu sebabnya sukar bagi gawang untuk menangkap bola yang bergerak cepat itu. Untuk melatih reaksi yang cepat dan tepat dibutuhkan latihan yang panjang dan pengalaman yang cukup. Itu sebabnya para kiper atau penjaga gawang dalam piala dunia ini rata-rata lebih tua dibandingkan pemain lainnya. Tendangan pinalti berbeda dengan tendangan bebas. Pada tendangan pinalti bola tidak perlu ditendang terlalu keras. Yang penting adalah berusaha memasukkan bola ke pojok-pojok gawang atau mengecoh penjaga gawang. Memang menendang bola ke pojokpojok gawang tidak terlalu mudah. Si penendang harus memperhatikan arah angin, rotasi dan kecepatan bola. Bola yang berotasi terlalu cepat dapat menimbulkan efek magnus yang akan menyimpangkan bola. Bola
43
yang terlalu cepatpun dapat menimbulkan masalah karena dapat menimbulkan turbulens udara yang mengakibatkan bola menyimpang. Menurut penelitian, tendangan yang paling efektif adalah tendangan dengan kekuatan 75 % sampai 80 % dari kekuatan maksimum (kecepatan bola sekitar 80 km/jam). Pada kecepatan ini penjaga gawang sulit menangkap
bola
dan
kemungkinan
terjadinya
gol
lebih
besar
dibandingkan dengan tendangan dengan kekuatan penuh. Bicara sepakbola dengan fisika, sangat mengasyikan dan tak ada habisnya. Gerakan parabola, tendangan pisang, gerakan menyundul dan tendangan pinalti yang kita bahas diatas hanya sebagian dari asyiknya fisika dalam sepakbola. Di arena piala dunia 2002 kita telah menikmati lebih banyak lagi bagaimana asyiknya fisika diterapkan dalam sepakbola. Kita masih ingat bagaimana kiper Nigeria memanfaatkan hukum pemantulan untuk menepis tendangan-tendangan maut dari para pemain Argentina. Atau bagaimana Vieri menggunakan konsep keseimbangan ketika menghentikan bola dengan tubuh atau kakinya. Atau juga bagaimana Klose menggunakan konsep momentum, tumbukan dan momentum sudut yang tepat untuk menggerakan kepalanya dan menyundul bola ke gawang musuh. Atau bagaimana Hasan Sas dengan menggunakan keseimbangan yang sempurna melakukan tendangan voli yang indah dan memasukkan bola ke gawang Brazil. Itu baru sebagian. Kita masih akan disuguhkan dengan banyak atraksi-atraksi lainnya yang membuat kita terkagum-kagum. Kita juga melihat bagaimana Batistuta,
44
Zidane dan Hwang menggunakan perhitungan fisika (besar kecepatan, besar gaya dan arah) untuk memasukkan bola ke gawang lawannya. Kita juga
menyaksikan
bagaimana
Rivaldo
dan
para
eksekutor
lain
mengkombinasikan fisika dengan kecerdikan untuk menaklukan kiperkiper terbaik dunia. Dan tentu saja kita juga telah saksikan bagaimana Beckham atau Roberto Carlos memanfaatkan efek magnus dalam melakukan tendangan pisangnya. Inilah gambaran singkat bagaimana indahnya fisika dalam sepakbola.
45
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan 1. Perlu kita ketahui bersama bahwa pembelajaran fisika sekarang sudah
mengasyikkan
dituangkan
dalam
karena bentuk
dengan
pembelajaran
kontekstual
historis
yang dengan
menggunakan pendekatan yang menyenangkan dan menyentuh kepada guru sebagai peserta diklat maupun si pembelajar. 3. Pembelajaran kontekstual historis adalah konsep fisika dapat dipahami dengan mudah dan menarik berdasarkan keadaan nyata yang dialami oleh siswa, guru melalui praktek. Metode pengajaran yang demikian inilah yang dimaksud dengan metode pengajaran kontekstual. 4. Setelah dipahami konsep fisika melalui praktek sederhana, kemudian diberi ulasan sejarah yang menyertai penemuanpenemuan penting dalam fisika. Misalnya, bagaimana gerak jatuh bebas pertama kali ditemukan. Ulasan sejarah penemuan yang dapat dijadikan dasar untuk memperkaya penalaran fisika yang diistilahkan
dengan
metode
pengajaran
kontekstual-historis.
Metode pengajaran kontekstual-historis ini selain mengajarkan siswa untuk pandai bernalar dengan memanfaatkan situasi yang
46
ada di sekitarnya, juga dapat memperkaya wawasan siswa karena mereka akan tahu proses kreatif para penemu. 5. Dalam kehidupan sehari-hari baik dikeluarga, masyarakat maupun oleh para pakar fisika pada khususnya sudah banyak digunakan konsep fisika secara tidak langsung. 6. Ekonofisika adalah suatu disiplin ilmu yang mengaplikasikan teknikteknik fisika untuk menyelesaikan problem-problem ekonomi (termasuk problem keuangan) 7. Konsep fisika juga dapat ditemukan pada tarian balet dan permainan sepak bola. Sehingga untuk seluruh permainan baik itu tari balet maupun pemain sepak bola yang profesional saya katakan sudah profesional pada penggunaan konsep fisika.
B. Rekomendasi 1. Diharapkan
kritikan
yang
membangun
demi
kesempurnaan
penelitian/kajian ini, dan demi untuk membangkitkan gairah belajar fisika dan dapat disenangi oleh pelajar, guru serta masyarakat luas. 2. Kepada pembaca agar dapat memberikan kritikan yang terbaik pada penelitian ini dan disebarkan sesuai dengan pengetahuan yang dimiliki dari makalah ini.
47
REFERENSI Agus Purwanto. 2006. Fisika Kuantum. Gava MediaYogyakarta. Choi Won Seok dan Lee, 2011. The Softest Physisics in The World (terjemahan). Jakarta. PT. Bhuana Ilmu Populer Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Alih Bahasa Yuhliza Hanum. Jakarta. Erlangga. Handayani S. 2009. Fisika untuk SMA dan MA Kelas X. Jakarta: CV. Adi Perkasa. MD. Anisur Rahman, Einstein Aja Baca Qur'an (43 Keajaiban Ilmu Pengetahuan yang terkandung dalam Al-Qur'an), Balqist, Yokyakarta. Pandiangen P. 2008. Praktikum Fisika 2. Universitas Terbuka. Jakarta.
Sugiyono, 2005, Metode Penelitian Kualitatif, Bandung: Alfabeta. Sugiyono. 2006. ”Metode Penelitian Bisnis”. Bandung: Alfabeta. Sugiyono. 2007. “Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D”. Bandung: Alfabeta Sugiyono. 2008. ”Metode Penelitian Bisnis”. Bandung: Alfabeta Sumarsono J. 2009. Fisika:Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: CV. Teguh Karya. Suparno P. 2009. Kajian Kurikulum Fisika SMA/MA Berdasarkan KTSP. Universitas Sanata Darma. Yokyakarta. Supianto. 2006. Fisika untuk SMA Kelas X, PT. PHDI Aneka Gama, Jakarta. Sutrisno. 2007. Praktikum Fisika 1. Universitas Terbuka. Jakarta. Wardhana W. A. 2006. Melacak Teori Einstein Dalam Al Qur‟an (Penjelasan Ilmiah tentang Teori Einstein dalam Al Qur‟an). Pustaka Pelajar. Yogyakarta. Yohanes Surya. 2004. Prof. Dr. Fisika Untuk Semua, PT. Bina Sumber Daya MIPA. Jakarta. 48
