Ringkasan dari makalah yang
dipresentasikan oleh Dr. Sc. Freddy P. Zen dari Fisika ITB dalam rangka
Konferensi Guru Fisika Indonesia II di Sekolah Pelita Harapan, Sabtu 29 April
2000, pukul 14:00. (Diterbitkan di situs APhO)
Fisika adalah ilmu yang mempelajari
tentang ilmu alam, fenomena dan mekanisme yang terjadi di dalamnya. Jadi ilmu
ini berpijak pada realitas yang diimplementasikan melalui observasi
(pengamatan). Mari kita lihat beberapa contoh berikut . Pada abad 16, yaitu era
mekanika klasik, Newton menjelaskan dinamika benda. Menurut cerita, yang
mengilhaminya untuk mengemukakan teori tersebut, ketika ia melihat apel jatuh.
Realitasnya apel jatuh ke bumi, mengapa tidak sebaliknya? Melalui pengamatan
yang intensif Newton kemudian menyimpulkan bahwa sebuah benda diam atau
bergerak lurus beraturan dengan percepatan nol, jika tak ada gaya yang bekerja
pada benda tersebut. Selanjutnya, jika ada gaya-gaya yang bekerja padanya, maka
benda mengalami percepatan yang sebanding dengan jumlah gaya. Setiap gaya yang
ada selalu berpasangan yang disebut pasangan aksi-reaksi. Dengan hukum di atas
dan dilengkapi dengan hukum gravitasi Newton, pada saat itu orang merasa mampu
menjelaskan dan memprediksi semua gerak benda.
Dalam teori kuantum, Max Planck
mengamati bahwa grafik energi radiasi benda hitam mempunyai maksimum jika
frekuensinya ditinggikan. Hal ini bertentangan dengan teori saat itu bahwa
energi radiasi bersifat eksponensial naik jika frekuensinya bertambah besar.
Untuk mengamati perbedaan tersebut, Planck menganggap bahwa energi radiasi
dibawa dalam bentuk kuanta-kuanta, sehingga energinya bersifat diskrit, bukan
kontinu. Dengan postulat ini Planck mampu menjelaskan adanya maksimum dalam
masalah di atas. Dengan titik tolak ini orang melihat bahwa teori untuk
benda-benda kecil tak memenuhi kaidah fisika klasik yang dikembangkan
sebelumnya. Dikembangkanlah teori kuantum. Heisenberg kemudian menghitung bahwa
jika posisi diamati dengan presisi tinggi ternyata presisi pengamatan momentum
berkurang. Diceritakan bahwa dalam perhitungannya, Heisenberg menemukan suatu
bentuk perkalian yang "tak lazim", yaitu kuantitas AB tidak sama
dengan BA. Pada saat itu ia memutuskan untuk berlibur saja, supaya pikirannya
agak tenang. Dalam perjalanan ia ingat bahwa perkalian seperti itu merupakan
sifat umum matriks. Jika demikian halnya kuantitas dalam perhitungan kuantum
bersifat matriks, yang sekarang dikenal dengan operator dalam teori kuantum
(Saat ini orang memandang operator secara umum, bukan saja berbentuk matriks).
Dari uraian di atas, dapat ditarik
kesimpulan berikut. Para ilmuwan tersebut memulai dengan pengamatan atau
observasi terhadap gejala alam. Melalui ketekunan dan kesabaran yang tinggi,
mereka mengamati gejala-gejala tersebut dalam kurun waktu yang lama. Kemudian
mengabstraksikannya melalui proses induksi menjadi formula yang lebih umum.
Yang lebih penting, ada unsur kesukaan mereka pada pekerjaannya. Fakta di
negeri kita, pelajaran fisika belumlah merupakan pelajaran yang disukai. Banyak
argumentasi yang diajukan untuk menjelaskannya, di antara alasan tersebut
adalah fisika ilmu yang kering. Selain itu, masalah yang dibahas tak menyentuh
aspek kehidupan yang ada di sekelilingnya (lingkungannya). Walaupun sesuai
dengan sifatnya bahwa pelajaran fisika diberikan berulang secara spiral
(misalnya hukum Newton di tingkat Sekolah Lanjutan Pertama akan dibahas lebih
mendalam di tingkat berikutnya), tetapi tak mampu mengatasi masalah di atas.
Bahkan, kadang-kadang membuat siswa makin bosan. Untuk mengatasi hal ini, ada
beberapa pendapat dan usulan berikut. Penjelasannya dilakukan melalui
contoh-contoh masalah.
Karena ilmu fisika mempelajari
realitas dan fenomena alam, sebelum membahas suatu hukum (misalnya hukum
Newton), berilah dahulu ilustrasi dan contoh yang ada di sekitar kita untuk mendukung
observasi gejala fisika dan penerapannya. Kita ingin membuat fisika tak
membosankan. Misalkan, mengapa dalam peraturan kereta api, jika kereta
melintas, mobil, motor, sepeda, becak, sampai orang yang berjalan kakipun harus
berhenti menunggu. Apa alasan peraturan ini dibuat ? Kita bisa menjelaskan
bahwa inersia atau massa kereta api jauh lebih besar dari kendaraan itu,
sehingga untuk mengerem diperlukan gaya yang besar dan waktu yang lama
dibandingkan kendaraan tersebut. Dalam contoh Newton di atas, ketika apel
jatuh, apel ditarik bumi. reaksinya apel menarik bumi. Tetapi kenyataannya bumi
tak bergerak mendekati apel, mengapa? Kita bisa menjelaskan apa sebabnya bumi
tak bergerak mendekati apel. Untuk meningkatkan daya abstraksi dan daya tarik
siswa, dapat dilanjutkan dengan menganalisa apa yang terjadi jika seorang
astronot mencoba menarik roket yang rusak di ruang tanpa gaya. Untuk membahas
momentum dan koefisien restitusi, dapat dilakukan eksperimen kecil, misalnya
dengan mengamati tinggi pantul bola tenis di lantai semen, tanah, rumput dan
sebagainya. Siswa dapat melakukan tugas-tugas tersebut dengan asyik. Harus ada
unsur "fun", sehingga siswa tidak merasa tertekan. Sangat penting
untuk mengambil contoh yang dibahas berkaitan dengan hal-hal yang ada di
lingkungannya.
Banyak para murid sekarang menyukai
basket. Dengan menggunakan gerak peluru, kita bisa memberi tugas dan membahas
bersama-sama sudut tembakan bola sehingga masuk keranjang basket. Bisa juga
dilanjutkan dengan masalah tolak peluru, dengan menghitung kecepatan tolak dan
jarak lemparan bola serta sudut lemparannya. Hasil prediksi tersebut dapat
diamati di lapangan, cocok atau tidak. Untuk lebih akurat dapat dimasukkan
unsur gesekan udara dalam perhitungan dan analisa. Masalah paradoks saudara
kembar dan berkelana menembus waktu dapat juga dijadikan topik untuk menarik
minat dan mempertajam abstraksi siswa.
No comments:
Post a Comment