Sifat Fisika, Cabang-cabang Fisika dan hubungannya dengan pengetahuan lain

Fisika berasal dari kata Yunani yang berarti “alam”. Karena fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari benda – benda di alam, gejala – gejala, kejadian – kejadian alam serta interaksi dari benda – benda di alam tersebut. Gejala – gejala ini pada mulanya adalah apa yang dialami oleh indera kita, misalnya penglihatan, menemukan optika atau cahaya, pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, panas juga dapat dirasakan (perasaan). Demikianlah fisika didefinisikan sebagai proses benda – benda alam yang akan dapat berubah artinya benda mati. Maka disimpulkan bahwa fisika adalah ilmu pengetahuan yang tujuannya mempelajari bagian – bagian dari alam dan interaksi antara bagian tersebut.

Sifat Fisika

Sifat fisika merupakan sifat materi yang dapat dilihat secara langsung dengan indra. Sifat fisika adalah perubahan yang dialami suatu benda tanpa membentuk zat baru. Sifat fisika diantaranya adalah : wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa jenis, kekerasan, kelarutan, kekeruhan dan kekentalan.

1. Wujud Zat

Wujud zat terbagi atas zat padat, cair, dan gas.

• Zat Padat

      Zat padat mempunyai sifat bentuk dan volumenya tetap. Bentuk yang tetap dikarenakan partikel-partikel pada zat padat saling berdekatan (rapat), tersusun teratur dan mempunyai gaya tarik antar partikel yang sangat kuat. volumenya tetap dikarenakanbpartikel pada zat padat dapat bergerak dan berputar pada kedudukannya saja.

• Zat Cair

     Zat cair mempunyai sifat bentuk yang berubah-ubah dan volumenya tetap. Bentuknya yang berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat cair berdekatan tetapi renggang, tersusun teratur, dan gaya tarik antar partikel agak lemah. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat cair mudah berpindah, tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya.

• Zat Gas        

       Zat gas mempunyai sifat bentuk dan volume yang berubah-ubah. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat gas berjauhan, tersusun tidak teratur, dan gaya tarik antar partikel sangat lemah. Volumenya berubah-ubah karena partikel pada zat gas dapat bergerak bebas meninggalkan kelompoknya.  

2. Kekeruhan (Turbidity)

       Kekeruhan terjadi pada zat cair. Kekeruhan cairan disebabkan adanya partikel suspensi yang halus. Jika sinar cahaya dilewatkan pada cairan yang keruh, maka intensitasnya akan berkurang karena dihamburkan. Hal ini bergantung pada konsentrasinya. Alat untuk mengetahui intensitas cahaya pada zat cair yang keruh atau untuk mengukur tingkat kekeruhan disebut turbidimetry.

3. Kekentalan (Viskositas)

       Kekentalan adalah ukuran ketahanan zat cair untuk mengalir. Untuk mengetahui kekuatan mengalir (flow rate) zat cair, digunakan alat viskometer. Flow rate digunakan untuk menghitung indeks viskositas. Viskositas cairan terjadi karena gesekan molekul-molekul. 

      Viskositas juga sangat dipengaruhi oleh struktur molekul cairan. Jika struktur molekulnya kecil dan sederhana maka molekul tersebut dapat bergerak cepat, contohnya air. Dan sebaliknya, jika molekulnya besar dan saling bertautan, maka zat tersebut akan bergerak sangat lambat, contohnya oli. Molekul-molekul cairan yang bergerak cepat, dikatakan memiliki viskositas/kekentalan rendah, sedangkan apabila molekul cairan bergerak lambat, maka dikatakan memiliki viskositas/kekentalan yang tinggi. 

4. Titik Didih

      Titik didih merupakan suhu ketika suatu zat mendidih. Mendidih berbeda dengan menguap, Mendidih terjadi pada suhu tertentu yaitu pada titik didih, sedangkan menguap terjadi pada suhu berapa saja di bawah titik didih. Contohnya, pada saat kita menjemur pakaian, maka airnya menguap bukan mendidih, sedangkan apabila kita memanaskan air di kompor hanya pada titik suhu tertentu air tersebut dapat mendidih. titik didih berbagai zat berbeda, bergantung pada struktur dan sifat bahan. 

5. Titik Leleh

     Titik leleh merupakan suhu ketika zat padat berubah menjadi zat cair. Misalnya garam dapur jika dipanaskan akan meleleh menjadi cairan. Perubahan ini dipengaruhi oleh struktur kristal pada zat tersebut. Zat cair dan zat gas juga memiliki titik leleh, tetapi perubahannya tidak dapat diamati pada suhu kamar.

6. Kelarutan 

      Larutan merupakan campuran homogen yang terdiri dari dua komponen, yaitu pelarut dan terlarut. Pelarut merupakan zat yang melarutkan, dan biasanya jumlahnya lebih banyak, sedangkan zat terlarut adalah zat yang dilarutkan, biasanya dengan jumlah yang lebih sedikit. Kelarutan dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya sebagai berikut :

          a) Suhu

         Pada saat kita melarutkan kopi dan gula, akan lebih cepat larut dalam air panas dibandingkan dengan air dingin. Mengapa demikian? Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik partikel zat bertambah sehingga partikel pada suhu yang tinggi akan bergerak lebih cepat dibandingkan dengan suhu yang rendah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya tumbukan antara partikel zat pelarut dengan partikel zat terlarut.

          b) Volume Pelarut

        Pada saat kita melarutkan 2 sendok gula kedalam 100 mL air, dan 2 sendok gula kedalam 500 mL air, maka gula tersebut akan lebih cepat larut dalam 500 mL air, mengapa demikian?. Semakin besar volume pelarut, maka jumlah partikel pelarut akan semakin banyak. kondisi ini memungkinkan lebih banyak terjadinya tumbukan antara zat pelarut dengan zat terlarut, sehingga zat padat pada umumnya akan lebih cepat larut. 

          c) Ukuran Zat Terlarut

        Apabila kita melarutkan 2 sendok gula pasir kedalam 100 mL air, dan 1 sendok gula batu kedalam 100 mL air, mengapa yang lebih cepat larut adalah 2 sendok gula pasir?. Hal ini karena gula pasir halus memiliki ukuran partikel yang lebih kecil sehingga memiliki permukaan sentuh yang lebih luas dibandingkan gula batu. Jadi, makin kecil ukuran zat terlarut, makin besar kelarutan zat tersebut.

          d) Jenis zat terlarut

          e) Jenis Pelarut

B. Cabang-Cabang Ilmu Fisika

Cabang-Cabang ilmu fisika sangat banyak, antara lain adalah :

1. Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak. Mekanika klasik terbagi atas dua bagian, yaitu Kinematika dan Dinamika.

• Kinematika membahas bagaimana suatu objek dapat bergerak tanpa menyelidiki sebab-sebab apa yang menyebabkan suatu objek dapat bergerak
• Dinamika mempelajari bagaimana suatu objek dapat bergerak dengan menyelidiki penyebabnya.

2. Mekanika Kuantum adalah cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran atom dan subatom.

3. Mekanika Fluida adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang fluida (dapat berupa cairan dan gas) 

    Yang berkaitan dengan Listrik dan Magnet :

4. Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam satu alat seperti komputer, peralatan elektronik, semikonduktor, dan lain-lain.

5. Teknik Elektro atau Teknik Listrik adalah salah satu bidang ilmu teknik mengenai aplikasi listrik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat.

6. Elektrostatis adalah ilmu yang mempelajari tentang listrik statis

7. Elektrodinamis adalah ilmu yang mempelajari tentang listrik dinamis

8. Bioelektromagnetik adalah disiplin ilmu yang mempelajari tentang fenomena listrik, magnetik, dan elektromagnetik yang muncul pada jaringan makhluk hidup 

 9. Termodinamika adalah kajian tentang energi atau panas yang berpindah

10. Fisika Inti adalah ilmu fisika yang mengkaji atom/bagian-bagian atom

11. Fisika Gelombang adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gelombang

12. Fisika Optik (Geometri) adalah ilmu fisika yang mempelajari tentang cahaya

13. Kosmografi/Astronomi adalah ilmu yang mempelajari tentang berbintangan dan benda-benda angkasa  

14. Fisika Kedokteran (Fisika Medis) membahas bagaimana penggunaan ilmu fisika dalam bidang kedokteran (medis), diantaranya :

• Biomekanika meliputi gaya dan hukum fluida dalam tubuh
• Bioakuistik (bunyi dan efeknya pada sel hidup/ manusia)
• Biooptik (mata dan penggunaan alat optik)
• Biolistrik (sistem listrik pada sel hidup terutama pada jantung manusia)

15. Fisika Radiasi adalah ilmu fisika yang mempelajari setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. 

16.  Fisika lingkungan adalah ilmu yang mempelajari kaitan fenomena fisika dengan lingkungan. beberapa di antaranya antara lain :

• Fisika tanah dalam/Bumi
• Fisika tanah permukaan
• Fisika udara
• Hidrologi
• Fisika gempa (seismografi fisik)
• Fisika laut (oseanografi fisik)
• Meteorologi
• Fisika awan
• Fisika Atmosfer

17. Geofisika adalah perpaduan antara ilmu fisika, geografi, kimia, dan matematika. Dari segi Fisika yang dipelajari adalah :

• Ilmu gempa atau Seismologi yang mempelajari tentang gempa
• Magnet bumi
• Gravitasi termasuk pasang surut dan anomali gravitasi bumi
• Geo-Elektro (aspek listrik bumi), dll

selain yang diuraikan di atas, seiring perkembangan zaman, ilmu fisika telah menjadi bagian dari segi kehidupan misalnya :

• Ekonomifisika yang merupakan aplikasi fisika dalam bidang ekonomi
• Fisika Komputasi adalah solusi persamaan-persamaan Fisika- Matematik dengan menggunakan, dan lain-lain yang mengakibatkan Fisika itu selalu ada dalam berbagai aspek.

C. Hubungan Fisika dengan Ilmu Pengetahuan Lain

Tujuan fisika adalah agar kita mengerti bagian – bagian dasar dari benda – benda dan interaksi antara benda – benda, jadi untuk menerangkan gejala – gejala alam. Dari pernyataan ini kita ketahui bahwa fisika adalah bidang ilmu pengetahuan alam yang paling dasar. Ilmu kimia berdasarkan kepada fisika, untuk menerangkan proses – proses yang terjadi dalam benda – benda hidup. Ilmu teknik juga bersandar kepada fisika dan kimia. Fisika adalah penting untuk menunjang riset murni dmaupun terpakai. Misalnya ahli – ahli geologi dalam risetnya menggunakan metode – metode gravimetri, ekustik, listrik dan mekanika. Rumah sakit dilengkapi dengan alat – alat elektronik. Ahli – ahli astronomi memerlukan optik, spektografi dan teknik radio, demikian juga ahli – ahli meteorology, oceanologi, seismologi, memerlukan pengetahuan Fisika.

Pengukuran, Besaran dan Dimensi

Suatu hal yang selalu dilakukan oleh fisikawan adalah mengukur. Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran standar. Namun angka kesalahan tidak dapat dihindari dalam setiap pengukuran. Fisika termasuk ilmu eksakta, pengetahuan eksak yang berdasarkan pada pengukuran. Setiap pengukuran selalu mempunyai batas ketelitian disebabkan oleh : alat ukurnya sendiri dan pembacanya.

Besaran

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur. Dalam fisika besaran terbagi atas besaran dasar, besaran turunan, dan besaran pelengkap.

Besaran dasar adalah besaran yang tidak tergantung pada besar – besaran lain dan besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran – besaran dasar. Adapun besaran pelengkap adalah besaran yang diperlukan untuk membentuk besaran turunan. Besaran dasar menurut Sistem Internasional (SI) adalah :

Besaran turunan misalnya : kecepatan, gaya, kerja, kecepatan putar, frekuensi, dan lain lain. Untuk mekanika besaran dasar adalah : panjang, massa dan waktu.

Dimensi

 

Dimensi adalah cara penulisan dari besar – besaran dengan menggunakan simbol – simbol (lambang – lambang) besaran dasar.

Notasi (cara penulisan) dimensi adalah :

panjang : (l)

massa : (m)

waktu : (t)

Fungsi dimensi :

1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran

2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan

Sumber : Buku Pengantar Ilmu Alamiah Dasar (IAD)
              Harmoni, Ati. Pengantar Ilmu Alamiah Dasar (IAD). Gunadarma. Depok

              http://iffahufairohpsikolog.blogspot.com/2012/05/sifat-fisika-cabang-cabang-ilmu-fisika.html