BAB 4 - Kimia dan Fisika (Tugas Matematika dan IAD)

BAB 4 KIMIA DAN FISIKA 1. MATERI 1.1 Pengertian Materi Materi didefinisikan sebagai sesuatu yang mempunyai masa dan menempati ruang. Materi dapat berwujud padat, cair, dan gas. Emas, tembaga, besi, garam, air, dan udara adalah contoh-contoh materi yang kita kenal. Materi yang berwujud padat biasanya memiliki bentuk dan volume tetap, selama tidak ada pengaruh dari luar misalnya, sebatang emas akan memiliki bentuk dan volume tetap dimanapun emas itu berada. Materi yang berupa zat cair dapat berubah-ubah bentuknya, tergantung bentuk tempatnya. Di dalam botol, air akan mengambil bentuk botol, sedangkan apabila air berada dalam gelas, maka air akan mengambil bentuk gelas. Walaupun bentuknya dapat berubah, volume zat cair tetap. Materi yang berupa gas akan mengisi seluruh ruang yang tersedia, jadi bentuk dan volume gas tidak tetap. 1.2 Sifat Materi Semua materi mempunyai sifat yang khas. Misalnya, air, gula, dan tembaga, masing-masing mempunyai seperangkat sifat atau cirri yang membedakannya dari semua zat lain dan memberinya identitas yang unik. Pada umumnya, sifat materi dapat dibagi dalam 2 macam, yaitu sifat intensif dan sifat ekstensif. Sifat intensif adalah kualitas yang bersifat khas dari tiap contoh zat, tidak peduli bentuk dan ukuran zat. Sedangkan sifat ekstentif adalah sifat yang tidak khas dari zat dan tergantung pada bentuk dan ukuran zat tersebut. Selain itu, sifat-sifat materi dapat pula digolongkan dalam sifat kimia dan sifat fisika. Sifat kimia adalah kualitas yang khas dari suatu zat yang menyebabkan zat itu berubah, baik sendirian maupun berinteraksi dengan zat lai, dan dengan berubah itu membentuk zat yang berlainan. Dengan kata lain, sifat kimia zat menyatakan interaksi antar zat-zat. Sifat kimia adalah sifat intensif, mialnya, reaksi suatu zat dengan oksigen, kelarutan dalam asam, dan sebagainya. Sifat fisika adalah karakteristik suatu zat yang membedakannya dari zat-zat lain, sehingga dapat digunakan untuk menerangkan penampilan suatu zat. Contoh sifat fisika adalah titik didih, rapatan, viskositas, warna, kilap, dan sebagainya. 1.3 Perubahan Materi Perubahan suatu materi dapat dibedakan atas : a. Perubahan Kimia, yaitu perubahan yang mengakibatkan terbentuknya zat-zat baru. Zat baru hasil perubahan kimia ini biasanya mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan perubahan energy yang besar. Contoh : - Besi berkarat : sepotong besi yang dibiarkan dalam keadaan lembab dan karena reaksi udara, beberapa waktu kemudian akan timbul karat yang merupakan materi baru hasil reaksi. - Pembakaran : sehelai kertas yang dibakar akan mengasilkan abu. b. Perubahan Fisika, yaitu perubahan yang tidak mengakibatkan terbentuknya zat baru, dan hanya mengakibatkan perubahan tasa. Pada perubahan fisika, sifat kimia zat tidak berubah dan biasanya hanya disertai dengan perubahan energi yang kecil. Contoh : - Pengauapan : air yang dipanaskan akan berubah menjadi uap air. - Pembekuan : air yang didinginkan sampai 0oC akan membeku menjadi es. Jadi perubahan materi secara fisika termasuk perubahan tingkat wujud materi, seperti menguap, membeku, melarut, menghablur, dan sebagainya. 1.4 Klasifikasi Materi Materi yang ada di sekitar kita berada dalam banyak bentuk yang berbeda-beda sehingga untuk memudahkan kita dalam mempelajarinya perlu dilakukan pengklasifikasian. Materi dapat digolongkan sebagai zat murni dan campuran. Gambar. Skema Klasifikasi Materi a. Zat murni dapat dibedakan lagi menjadi unsur dan senyawa. Unsur adalah zat-zat yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan kimia sederhana menjadi dua zat atau lebih. Contoh: emas, perak, tembaga, lutetium, promethium, dan sebagainya. Unsur biasanya dibedakan menjadi unsur logam dan non logam. Emas, tembga, dan perak adalah unsur logam, sedangkan karbon, belerang (sultfur) adalah unsur non logam. Senyawa adalah zat dengan susunan atau komposisi tertentu yang dapat diuraikan oleh proses kimia sederhana menjadi dua zat atau lebih yang berlainan. Garam dapur, natrium klorida (Nace), merupakan contoh senyawaan. Zat berbentuk kristalin putih ini dapat diuraikan menjadi logam aktif mengkilap (natrium) dan suatu gas kuning kehijauan yang bersifat racun (klor). Sifat zat yang diperoleh dengan penguraian suatu senyawa ini berbeda dengan sifat senyawanya. Dewasa ini dikenal lebih dari 106 unsur dan lebih dari 4 juta senyawa. b. Campuran adalah bahan yang mengandung dua zat berlainan atau lebih, dimana sifat masing-masing zat penyusunnya masih ada. Campuran dapat dibedakan dalam 2 macam, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Pada campuran homogen tiap bagian, komposisinya sama, tidak ada bagian yang dapat dibedakan satu dari yang lain. Contoh campuran homogeny adalah larutan gula dalam air. Pada campuran heterogen, tiap bagian, komposisinya serbaneka. Pada campuran ini terdapat bagian-bagian yang Nampak berlainan. Komponen-komponen pada campuran ini dapat memisahkan diri secara fisis karena perbedaan sifatnya. Contoh campuran heterogen adalah campuran garam dan merica. 2. PENGENALAN UNSUR DAN SISTEM PERIODIK 2.1 Unsur Unsur adalah zat murni yang dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan reaksi kimia biasa. Penulisan lambang unsur mengikuti aturan sebagai berikut: 1. Lambang unsur diambil dari singkatan nama unsur. Beberapa lambang unsur berasal dari bahasa Latin atau Yunani nama unsur tersebut. Misalnya Fe dari kata ferrum (bahasa latin) sebagai lambang unsur besi. 2. Lambang unsur ditulis dengan satu huruf kapital. 3. Untuk Unsur yang dilambangkan dengan lebih dengan satu huruf, huruf pertama lambang ditulis dengan huruf kapital dan huruf kedua/ketiga ditulis dengan huruf kecil. 4. Unsur-unsur yang memiliki nama dengan huruf pertama sama maka huruf pertama lambang unsur diambil dari huruf pertama nama unsur dan huruf kedua diambil dari huruf lain yang terdapat pada nama unsur tersebut. Misalnya, Rauntuk radium dan Rn untuk radon. Pada suhu kamar (25 C) unsur dapat berwujud Padat, Cair,dan Gas, secara umum unsur terbagi menjadi dua kelompok yaitu: - Unsur Logam: umumnya unsur logam diberi nama akhiran ium. Umumnya logam ini memiliki titik didih tinggi, mengilap, dapat dibengkokan , dan dapt menghantarkan panas atau arus listrik - Unsur Non Logam: umumnya memiliki titik didih rendah, tidak mengkilap,kadang-kadang rapuh tak dapat dibengkokkan dan sukar menghantarkan panas atau arus listrik. 2.2 Senyawa Senyawa adalah zat yang terbentuk dari penggabungan unsur-unsur dengan pembagian tertentu. Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia antara dua unsur atau lebih melalui reaksi pembentukan. Misalnya, karat besi (hematit) berupa Fe2O3 dihasilkan oleh reaksi besi (Fe) dengan oksigen (O). Senyawa dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi penguraian. Senyawa mempunyai sifat yang berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya. Senyawa hanya dapt diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi kimia. Pada kondisi yang sama, senyawa dapat memiliki wujud berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya. Sifat fisika dan kimia senyawa berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya. Misalnya reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen membentuk senyawa air yang berwujud cair. 2.3 Sistem Periodik Ahli kimia mengklasifikasikan jutaan zat ke dalam unsur, senyawa, dan campuran. Pada awalnya unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat. Selanjutnya, seiring dengan semakin banyaknya penelitian yang dilakukan oleh para ahli maka unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat dan kenaikan massa atom.  Pengertian Sistem Periodik Unsur Sistem periodik memperlihatkan pengelompokkan atau susunan unsur-unsur dengan tujuan mempermudah dalam mempelajari sifat-sifat berbagai unsur yang berubah secara periodik.  Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur Usaha-usaha untuk mengelompokkan unsur-unsur telah dimulai sejak para ahli menemukan semakin banyaknya unsur di alam. Pengelompokkan unsur-unsur ini dimaksudkan agar unsur-unsur tersebut mudah dipelajari. Beberapa ahli mengelompokkan unsur-unsur tersebut berdasarkan penelitian yang dilakukan. 1. Triade Dobereiner dan Hukum Triade Dobereiner Pada tahun 1829, Johann Dobereiner mengelompokkan unsure berdasarkan kemiripan sifat ke dalam tiga kelompok yang disebut triade. Dalam triade, sifat unsur kedua merupakan sifat antara unsur pertama dan unsur ketiga. Contohnya: suatu triade Li-Na-K terdiri dari Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K) yang mempunyai kemiripan sifat. Dia juga menemukan bahwa massa atom unsur kedua adalah rata-rata massa atom unsur pertama dan unsur ketiga. Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom. Contoh kelompok-kelompok triade: - Cl, Br dan I - Ca, Sr dan Ba - S, Se dan Te Tabel Triade 2. Hukum Oktaf Newlands Pada tahun 1865, John Newlands mengklasifikasikan unsur berdasarkan kenaikan massa atomnya. Newlands mengamati ada pengulangan secara teratur keperiodikan sifat unsur. Unsur ke-8 mempunyai sifat mirip dengan unsur ke-1. Begitu juga unsur ke-9 mirip sifatnya dengan unsur ke-2, dan seterusnya. Karena kecenderungan pengulangan selalu terjadi pada sekumpulan 8 unsur (seperti yang telah dijelaskan) maka sistem tersebut disebut Hukum Oktaf. Apabila unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom, maka unsur kesembilan mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesepuluh mirip dengan unsur kedua dan seterusnya. Karena setelah unsur kedelapan sifat-sifatnya selalu terulang, maka dinamakan hukum Oktaf. Kelemahannya adalah Hukum Oktaf Newlands hanya berlaku untuk unsur-unsur dengan massa atom yang rendah. 3. Sistem Periodik Mendelyev Sesuai dengan kegemarannya yaitu bermain kartu, ahli kimia dari Rusia, Dimitri Ivanovich Mendeleev (1869) mengumpulkan informasi sebanyak-banyaknya tentang unsur, kemudian ia menulis pada kartu-kartu. Kartu-kartu unsur tersebut disusun berdasarkan kenaikan massa atom dan kemiripan sifat. Kartu-kartu unsur yang sifatnya mirip terletak pada kolom yang sama yang kemudian disebut golongan. Sedangkan pengulangan sifat menghasilkan baris yang disebut periode. Alternatif pengelompokkan unsur-unsur lebih ditekankan pada sifat-sifat unsur tersebut daripada kenaikan massa atom relatifnya, sehingga ada tempat-tempat kosong dalam tabel periodik tersebut. Tempat kosong inilah yang oleh Mendeleev diduga akan diisi oleh unsur-unsur dengan sifat-sifat yang mirip tetapi pada waktu itu unsur tersebut belum ditemukan. Kelebihan sistem periodik Mendeleev adalah dapat meramalkan sifat unsur yang belum ditemukan pada saat itu dan telah mempunyai tempat yang kosong, penempatan gas mulia yang baru ditemukan tahun 1890–1900 tidak menyebabkan perubahan susunan sistem periodik Mendeleev, sedangkan kekurangannya yaitu adanya penempatan unsur yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom. Contoh: 127I dan 128Te. Karena sifatnya, Mendeleev terpaksa menempatkan Te lebih dulu daripada I. Kekurangan sistem periodik ini yaitu adanya empat pasal anomali, yaitu penyimpangan terhadap hukum perioditas yang disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya. Keempat anomali itu adalah: Ar dengan K, Te dengan I, Co dengan Ni dan Th dengan Pa. 4. Sistem Periodik Modern Pada tahun 1914, Henry G. Moseley menemukan bahwa urutan unsur-unsur dalam sistem periodik sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur. Sistem periodik unsur modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Moseley berhasil menemukan kesalahan dalam tabel periodik Mendeleev, yaitu ada unsur yang terbalik letaknya. Penempatan Telurium dan Iodin yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya, ternyata sesuai dengan kenaikan nomor atom. Sistem periodik modern bisa dikatakan sebagai penyempurnaan sistem periodik Mendeleev. Tabel Moseley atau yang dikenal dengan istilah Tabel Sistem Periodik Modern. Jumlah periode dalam sistem periodik ada 7 dan diberi tanda dengan angka: • Periode 1 disebut sebagai periode sangat pendek dan berisi 2 unsur. • Periode 2 disebut sebagai periode pendek dan berisi 8 unsur. • Periode 3 disebut sebagai periode pendek dan berisi 8 unsur. • Periode 4 disebut sebagai periode panjang dan berisi 18 unsur. • Periode 5 disebut sebagai periode panjang dan berisi 18 unsur. • Periode 6 disebut sebagai periode sangat panjang dan berisi 32 unsur, pada periode ini terdapat unsurLantanida yaitu unsur nomor 58 sampai nomor 71. • Periode 7 disebut sebagai periode belum lengkap karena mungkin akan bertambah lagi jumlah unsur yang menempatinya, sampai saat ini berisi 24 unsur. Pada periode ini terdapat deretan unsur yang disebutAktinida, yaitu unsur bernomor 90 sampai nomor 103 2.4 Sitem Periodik dan Hubungannya dengan Konfigurasi Elektron A. Hubungan antara Peride dengan Konfigurasi Elektron Dalam sistem periodik, perioda menunjukkan banyaknya kulit yang telah terisi elektron di dalam suatu atom. Sehingga sesuai dengan banyaknya kulit yaitu K, L, M, N, O, P, Q maka sistem periodik mempunyai 7 perioda. B. Hubungan antara Golongan dengan Konfigurasi Elektron Unsur yang terletak pada satu golongan mempunyai sifat-sifat kimia yang mirip (hampir sama). Unsur-unsur golongan A disebut golongan utama, sedangkan unsur-unsur golongan B disebut unsur transisi (peralihan), semua unsur transisi diberi simbol B kecuali untuk triade besi, paladium dan platina disebut "golongan VIII''. 3. ENERGI 3.1 Pengertian Energi Energi memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan kemajuan suatu negara. Seluruh aktivitas kehidupan manusia bisa dilakukan dengan melibatkan penggunaan energi. Pada zaman prasejarah sampai awal zaman sejarah, hanya kayu yang digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan memasak dan pemanasan. Sekitar awal abad ke-13 mulai digunakan batubara. Penemuan mesin uap yang menggunakan batubara sebagai sumber energinya pada abad ke-18 membawa perkembangan baru dalam kehidupan manusia. Mesin uap ini mampu menghasilkan energi yang cukup besar untuk menggerakkan mesin-mesin industri sehingga memacu api revolusi industri di Eropa, di mana energi mulai digunakan secara besar-besaran. Pada awal abad ke-19, muncullah minyak bumi yang berperan sebagai sumber energi untuk pemanasan dan penerangan sehingga mulai menggantikan peran batubara. Kemudian, peran minyak bumi pun mulai digantikan oleh energi listrik pada akhir abad ke-19. Energi listrik dihasilkan dari proses pengubahan energi gerak putaran generator. Pada umumnya, sumber energi yang digunakan untuk memutar generator berasal dari minyak bumi, batubara, dan gas alam. Oleh karena energi listrik ini dihasilkan dari proses pengubahan energi lain yang tersedia di alam, energi listrikdisebut juga energi sekunder. Energi listrik terus memegang peranan penting dalam kehidupan manusia sampai saat ini. Pada abad ke-20 ditemukan lagi alternatif sumber energi yang dapat dimanfaatkan oleh manusia, di antaranya energi panas bumi, nuklir, dan surya. Kata energi berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergon yang berarti “kerja”. Jadi, energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini, terutama bagi kehidupan manusia, karena segala sesuatu yang kita lakukan memerlukan energi. Energi di alam ini tersedia dalam berbagai bentuk, misalnya energi kimia, energi listrik, energi kalor, dan energi cahaya. Energi akan bermanfaat jika terjadi perubahan bentuk dari suatu bentuk energi ke bentuk lain. Sebagai contoh setrika listrik akan bermanfaat jika terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor. Energi baru dapat dirasakan manfaatnya apabila energi tersebut telah berubah bentuk. Contohnya, energi kimia dalam bahan bakar berubah menjadi energi gerak untuk memutar roda. Energi listrik berubah menjadi energi cahaya lampu, menjadi energi kalor pada setrika, rice cooker, magic jar, dan dispenser, serta menjadi energi gerak pada bor, mesin cuci, mixer, dan kipas angin. 3.2 Macam-macam Energi dan Contohnya 1. Energi Panas Energi panasa sering disebut sebagai kalor. Pemberian panas kepada suatu benda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu ataupun bahkan terkadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume benda itu sendiri. Pada waktu merebus air, energi panasa (misalnya, yang berasal dari kayu bakar atau minyak tanah) diberikan kepada air, sehingga suhu air naik. Jika pemberian energi panas diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan berubah bentuk menjadi uap air. 2. Energi Mekanik Energi mekanik dapat dibedakan atas dua pengertian yaitu : energi potensial dan energi kinetic : - Energi potensial (energi tempat) contoh energi yang tersimpan dalam air yang dibendung pada sebuah waduk yang bersifat tidak aktif. - Energi kinetik (tenaga gerak) contoh bila waduk dibendung tersebut dibuka, air akan mengalir dengan deras, sehingga energi air menjadi aktif. Biasanya energy kinetik ini digunakan untuk pembangkit listrik dengan teknologi turbin. 3. Energi Magnetik Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu dengan yang lain. Setiap magnet mempunyai dua macam kutub, yaitu kutub magnet utara dan selatan. Jika dua batang magnet kutub-¬kutubnya yang senama (u – u/s – s) saling didekatkan maka kedua magnet akan saling tolak-menolak, sebaliknya, kedua magnet akan saling tarik-menarik apabila yang saling berdekatan adalah kedua kutub tidak senama (u-s). Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk saling melakukan gerakan. kemampuan itu adalah energi yang tersim¬pan di dalam magnet dan energi inilah yang disebut sebagai Energi magnetik. Semakin besar energi magnetik yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang ditimbulkan oleh magnet itu. 4. Energi listrik Benda-benda di ala mini mengandung muatan listik yang terjadi sebagai akibat gesekan benda-benda tersebut. Saat udara kering pada beberapa benda dapat terjadi penimbunan muatan listik.. Berdasarkan teori terbaru tentang listrik, yaitu teori elektron, benda netral adalah benda yang tidak bermuatan listrik karena jumlah muatan positifnya sama dengan muatan negatif. Benda bermuatan negatif apabila ada pengurangan elektron. Alexander Volta pada th 1800, berhasil membuat sel listrik dengan menggunakan lengan-lempengan seng dan tembaga yang disusun sejajar dan disisipi kertas sebagai separator. Susuna semacam itu disebut elektroda. Eletroda yang bermuatan positif disebut anoda dan yang bermuatan negatif disebut katoda. Elektroda-elektroda tersebut dimasukkan kedalam larutan garam yang disebut elektrolit. Aliran listrik timbul karena ada perbedaan potensial dalam sel listrik. Energi listrik ditimbulkan melalui bermacam¬-macam cara. Contoh : a. Sungai, waduk atau air terjun yang memiliki energi kinetik. b. Angin yang dipakai untuk menggerakkan kincir angin. c. Accu (energi kimia. d. Uap yang dapat memutar generator listrik. e. Tenaga diesel. f. Tenaga nuklir. 5. Energi Kimia Ialah energi yang diperoleh melalui suatu proses kimia. Energi yang dimiliki ma¬nusia dapat diperoleh dari makanan yang dimakan melalui pro¬ses kimia. Jika kedua macam atom-atom karbon dan atom oksigen tersebut dapat bereaksi, akan terbentuk molekul baru yaitu karbondioksida. bergabungnya kedua atom tersebut memerlu¬kan energi. kalori tersebut dikenal sebagai energi kimia. bila kedua atom yang telah tergabung dipisahkan, maka akan mele¬paskan energi. energi yang terbebas disebut energi eksoterm pada reaksi korek api, juga dihasilkan energi panas yang melalui suatu proses kimia. 6. Energi Bunyi Ialah energi getaran, contoh : Meledaknya suatu bom menimbulkan getaran yang hebat dan energi getarannya mampu merobohkan bangunan ataupun memecahkan kaca-kaca yang tebal. 7. Energi Cahaya atau Cahaya Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak diperlu¬kan terutama oleh tumbuhan yang berhijau daun. tumbuhan itu membutuhkan energi cahaya untuk mengadakan proses foto¬sintesis. Dengan kemajuan teknologi, saat ini dapat juga digunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar laser. yang dimaksud dengan sinar laser ialah sinar pada suatu gelombang yang sama dan yang amat kuat. Sinar laser banyak sekali digunakan dan meliputi banyak bidang, misalnya dalam bidang industri besar digunakan dalam pembuatan senjata laser yang dapat menembus baja yang tebalnya 2 cm dan lain-lainnya. 8. Energi Nuklir Energi nuklir didapatkan apabila suatu atom pecah menjadi atom yang lain, dan pecahnya atom tersebut disertai pembebasan energi. Inti atom mengandung proton dan neutron yang terikat satu sama lain. Proton bermuatan positif sedangkan neutron tidak bermuatan. Disekeliling inti bergerak elektron yang bermuatan negatif. Proton dan neutron terikat kuat oleh timbunan tenaga ikat. Tenaga ikat tersebut sangat kuat sehingga untuk melepaskannya harus digunakan tenaga yang sangat besar. Enrico Fermi secara kebetulan berhasil memecah inti atom dan menghasilkan tenaga yang luar biasa besarnya dalam bentuk radiasi. Tenaga yang sangat kuat tersebut merupakan kumpulan energi yang disebut energy nuklir. 4. FISIKA 4.1 Sifat Fisika Fisika (bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), “alamiah”, dan φύσις (fýsis), “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 juga 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. 4.2 Cabang-cabang Fisika dan Hubungannya dengan Pengetahuan Lain Banyak peristiwa dalam kehidupan kita yang melibatkan ilmu Fisika baik kita sadari maupun tanpa kita sadari. Semakin kita memahami Fisika kita akan mengetahui bahwa Fisika mempunyai cakupan yang luas. Berikut adalah contoh aplikasi ilmu Fisika dalam kehidupan sehari-hari. 1. Aplikasi Gerak Lurus Beraturan Gerak Lurus Beraturan (GLB) merupakan gerak yang memiliki kecepatan yang konstan. Walaupun GLB sulit ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, karena biasanya kecepatan gerak benda selalu berubah-ubah. Misalnya ketika dirimu mengendarai sepeda motor atau mobil, laju mobil pasti selalu berubah-ubah. Ketika ada kendaraan di depan, pasti kecepatan kendaraan akan segera dikurangi. Hal ini agar kita tidak tabrakan dengan pengendara lain, terutama jika kondisi jalan yang ramai. Lain lagi jika kondisi jalan yang tikungan dan rusak. 2. Aplikasi GLBB dalam Kehidupan Sehari-hari GLBB merupakan gerak lurus berubah beraturan. Berubah beraturan maksudnya kecepatan gerak benda bertambah secara teratur atau berkurang secara teratur. Perubahan kecepatan tersebut dinamakan percepatan. Secara awam Pada kasus kendaraan beroda misalnya, ketika mulai bergerak dari keadaan diam, pengendara biasanya menekan pedal gas mobil atau menarik pedal gas motor, Pedal gas tersebut biasanya tidak ditekan atau ditarik dengan teratur sehingga walaupun kendaraan kelihatannya mulai bergerak dengan percepatan tertentu, besar percepatannya tidak tetap alias selalu berubah-ubah. Contoh GLBB dalam kehidupan sehari-hari pada gerak horisontal alias mendatar nyaris tidak ada. Contoh GLBB yang selalu kita jumpai dalam kehidupan hanya gerak jatuh bebas. Misalnya adalah buah mangga yang lezat atau buah kelapa yang jatuh dari pohonnya danJika kita pernah jatuh dari atap rumah tanpa sadar kita juga melakukan GLBB. 3. Aplikasi Gerak Vertikal dalam Kehidupan Sehari-hari Gerak vertikal terdiri dari dua jenis, yakni gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah. Benda melakukan gerak vertikal ke atas atau ke bawah jika lintasan gerak benda lurus. Kalau lintasan miring, gerakan benda tersebut termasuk gerak parabola. Aplikasi gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari misalnya ketika kita melempar sesuatu tegak lurus ke bawah (permukaan tanah), ini termasuk gerak vertikal. 4. Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Bagaimana perangkat ponsel dapat terhubung dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan? Konsep yang bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Konsep gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio, radar, atau sinar-x. 5. Aplikasi Energi (Nuklir) dalam Kehidupan Sehari-hari Teknologi dan teknik penggunaan nuklir dapat memberikan manfaat dan kontribusi yang besar untuk pembangunan ekonomi dan kesejahteraan rakyat. Misalnya, nuklir dapat digunakan di bidang pertanian, seperti pemuliaan tanaman Sorgum dan Gandum dengan melalui metode induksi mutasi dengan sinar Gamma. Di bidang kedokteran, teknik nuklir memberikan kontribusi yang tidak kalah besar, yaitu, terapi three dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT), yang dapat mengembangkan metode pembedahan dengan menggunakan radiasi pengion sebagai pisau bedahnya. Dengan teknik ini, kasus-kasus tumor ganas yang sulit dijangkau dengan pisau bedah konvensional menjadi dapat diatasi, bahkan tanpa merusak jaringan lainnya. Di bidang energi, nuklir dapat berperan sebagai penghasil energi Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). PLTN dapat menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan pembangkit. 6. Aplikasi Hukum Newton: - Hukum 1 newton : “Setiap benda akan mempertahankan keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk mengubahnya”. Contoh: jika kita dalam sebuah mobil saat mobil itu tiba-tiba maju badan kita tiba-tiba terdorong ke belakang. - Hukum 2 newton : “Perubahan dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan benda”. Contoh: ketika kita berada dalam lift - Hukum 3 newton : “Untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah”. Contoh: saat kita menekan papan tulis (aksi) maka papan tulis memberikan reaksi , bila aksi lebih besar dari pada reaksi maka papan tulis akan rusak dan sebaliknya. 5. PENGUKURAN, BESARAN DAN DIMENSI 5.1 Pengukuran Pengukuran adalah membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain sebagai patokan. Dalam pengukuran, terdapat 2 faktor utama, yaitu perbandingan dan patokan (standar). Sebagai contoh, Adi dan Budi ingin mengukur panjang meja dengan menggunakan jengkal tangan. Kita bandingkan hasil pengukuran meja menggunakan tangan Adi, dengan tangan Budi. Ternyata, hasil pengukuran meja denga tangan Adi sebesar 25 jengkal, sedangkan tangan Budi sebesar 30 jengkal. Dengan demikian, pengukuran juga dapat didefinisikan suatu proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain (sejenis) yang dipakai sebagai satuan (pembanding dalam pengukuran). Pengukuran dapat dilakukan dengan 2 cara : 1) Pengukuran Langsung Suatu pengukuran dengan menggunakan alat ukur dan langsung memberikan hasilnya. Contoh : pengukuran panjang meja. 2) Pengukuran Tidak Langsung Suatu pengukuran dengan menggunakan cara dan perhitungan terlebih dahulu, baru memberikan hasilnya. Contoh : Pengukuran Benda-Benda kuno. Setelah abad ke-17, para ilmuwan menggunakan sistem pengukuran yang pada awalnya disebut sistem pengukuran metrik. Sistem ini merupakan satuan yang dahulu dipakai dalam dunia pendidikan dan pengetahuan. Sistem metrik dikelompokkan menjadi Sistem Metrik Besaratau MKS (Meter Kilogram Second), yang pada tahun 1960 satuan ini dipergunakan dan diresmikan menjadi Sistem Internasional (SI) atau biasa disebut dengan Sistem Metrik Kecilatau CGS (Centimeter Gram Second). Sistem Metrik diusulkan menjadi SI, karena satuan-satuan dalam sistem ini dihubungkan dengan bilangan pokok 10, sehingga lebih memudahkan penggunaannya. Berikut akan adalah tabel awalan sistem metrik yang digunakan dalam SI. awalan satuan metrik dalam besaran panjang a) Sistem Internasional untuk Panjang Hasil pengukuran besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter atau kilometer. Satuan Besaran dalam sistem SI adalah Meter. Pada mulanya satu meter ditetapkan sama dengan panjang sepersepuluh juta (1/10000000) dari jarak kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Namun, batang meter standar dapat berubah dan rusak karena dipengaruhi oleh suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960 definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik. Pada Tahun 1983, Konferensi Internasional tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon. Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan. b) Sistem Internasional untuk Massa Besaran massa dalam satuan SI dinyatakan dalam satuan kilogram (Kg). Pada mulanya, para ahli mendefinisikan satu kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4oC. c) Sistem Internasional untuk Waktu Besaran waktu dinyatakan dalam satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari rata-rata sama dengan 24 jam = 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali. d) Sistem Internasional untuk Suhu Satu Kelvin adalah 1/273,16 suhu titik tripel air. e) Sistem Internasional untuk Kuat Arus Listrik Satu Ampere adalah arus tetap yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan dipisahkan sejauh satu meter dari vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 2x10^-7 N m^-1. f) Sistem Internasional untuk Intensitas Cahaya Satu candela adalah intensitas cahaya yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah tertentu yang memancarkan radiasi monokhromatik dengan frekuensi 540 x 10^12 Hz dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebut sebesar 1/683 watt per steradian. g) Sistem Internasional Jumlah Zat satu mol sama dengan jumlah zat yang mengandung satuan elementer sebanyak jumlah atom didalam 0,012 kg karbon -12. satuan elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dll. 5.2 Besaran Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dalam angka serta mempunyai nilai satuan. Sistem satuan dalam besaran fisika prinsipnya bersifat standar/baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan dapat digunakan setiap saat dengan tetap. Besaran dalam fisika dikelompokkan menjadi 2, yaitu Besaran Pokok dan Besaran Turunan. 1. Besaran Pokok Besaran Pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Berikut ini merupakan tabel Besaran pokok dalam sistem Metrik dengan satuan MKS (Meter Kilogram Second) dan CGS (Centimeter Gram Second) : N0 Besaran Pokok Satuan SI/MKKS Singkatan Satuan Sistem CGS Singkatan 1 Panjang meter m centimeter cm 2 Massa kilogram kg gram g 3 Waktu detik s detik s 4 Suhu kelvin K Kelvin k 5 Kuat arus listrik ampere A stat ampere statA 6 Intensitas cahaya candela Cd candela Cd 7 Jumlah zat kilo mol kmol mol mol 2. Besaran Turunan Besaran Turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok. Contohnya : Luas, Kecepatan, Percepatan,dll. Berikut tabel besaran turunan beserta satuannya : N0 Besaran Turunan Penjabaran dari Besaran Pokok Satuan dalam MKKS 1 Luas Panjang × Lebar m2 2 Volume Panjang × Lebar × Tinggi m3 3 Massa Jenis Massa : Volume kg/m3 4 Kecepatan Perpindahan : Waktu m/s 5 Percepatan Kecepatan : Waktu m/s2 6 Gaya Massa × Percepatan newton (N) = kg.m/s2 7 Usaha Gaya × Perpindahan joule (J) = kg.m2/s2 8 Daya Usaha : Waktu watt (W) = kg.m2/s3 9 Tekanan Gaya : Luas pascal (Pa) = N/m2 10 Momentum Massa × Kecepatan kg.m/s 5.3 Dimensi Dimensi menyatakan sifat fisis suatu besaran, atau dengan kata lain dimensi merupakan simbol dari besaran pokok. Dimensi dapat dipakai untuk mengecek rumus-rumus fisika. Rumus Fisika yang benar, harus mempunyai dimensi yang sama pada kedua ruas. Dimensi Besaran fisika diwakili dengan simbol, misalnya M, L dan T. M mewakili Massa (mass), L mewakili Panjang (Length), dan T mewakili waktu (Time). Ada 2 macam dimensi, yaitu Dimensi Primer dan Dimensi Sekunder. Dimensi Primer meliputi M (untuk satuan massa), L (untuk satuan Panjang), dan T (untuk satuan waktu). Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua besaran turunan yang dinyatakan dalam dimensi primer. Contoh Dimensi Sekunder : Dimensi Gaya = M L T^2 (kuadrat). Didalam suatu pengukuran ada dua kemungkinan yang akan terjadi yaitu mendapat angka yang terlalu kecil, atau angka yang terlalu besar. Untuk menyederhanakan permasalahan tersebut maka dalam pertemuan pada tahun 1960-1975 komite internasional menetapkan awalan pada satuan-satuan tersebut. Manfaat dimensi dalam Fisika, adalah : 1. Dapat digunakan untuk membuktikan dua besaran sama atau tidak. Apabila dua besaran sama, jika keduanya memiliki dimensi yang sama atau keduanya merupakan besaran vektor atau skalar. 2. Dapat digunakan untuk menentukan persamaan yang pasti salah atau mungkin benar. DAFTAR PUSTAKA : Harmoni, Ati. 1996. Pengantar Ilmu Alamiah Dasar (IAD). Depok: Universitas Gunadarma http://santrinitas.wordpress.com/kelas-x/sistem-periodik-unsur/ http://kemashsn.blogspot.com/2013/03/pengenalan-unsur-dan-sistem-periodik.html http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/pengertian-energi/ http://tugas2tuton.blogspot.com/2011/11/tugas3-ilmu-alamiah-dasar_25.html http://iffahufairohpsikolog.blogspot.com/2012/05/pengukuran-besaran-dan-dimensi.html http://labibahrukmana.blogspot.com/2012/05/tugas-3-iad.html