Pengantar Laboratorium Fisika a
1.1 PENDAHULUAN
Sains adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang gejala alam. Sains berasal dari kata latin yang berarti “mengetahui”. Sains terbagi atas beberapa cabang ilmu pengetahuan. Pada awalnya sains merupakan satu kesatuan yang dikenal sebagai filosofi alam, tetapi dalam perkembangannya terdapat pengelompokan sains yang terdiri dari ilmu fisika, kimia, biologi, dan sebagainya, sehingga dalam perkembangannya kelompok sains tersebut saling mempengaruhi dan terkait satu sama lain. Nah, muncul suatu pertanyaan: bagaimana dengan kedudukan fisika dalam ilmu sains? Untuk memahami pertanyaan ini, perhatikan beberapa hal yang berkaitan dengan sains fisika secara umum sebagai berikut:
a. Pekerja yang bekerja pada bidang terapi kesehatan fisik akan dapat melakukan pekerjaannya dengan lebih efektif dan efisien jika paham tentang prinsip pusat gravitasi dan cara kerja gaya-gaya dan otot dalam tubuh manusia.
b. Seorang arsitek tentu harus paham tentang ilmu fisika yang mempelajari gaya pada struktur setimbang bangunan, agar rancangan yang dibuat lebih stabil, aman dan dapat berdiri kokoh.
Bab
1
Pendahuluan
Laboratorium Fisika
Pada bab ini mahasiswa diharapkan mampu:
1. Menjelaskan arti metode ilmiah dalam ilmu sains fisika. 2. Memahami konsep model, teori, dan hukum.
3. Menjelaskan konsep besaran fisis dan standar satuan internasional.
4. Menerapkan peranan dan pentingnya laboratorium dalam bidang sains fisika 5. Memahami pentingnya eksperimen/penelitian dalam laboratorium fisika 6. Mengetahui beberapa pihak yang terlibat sebagai pelaksana kegiatan
eksperimen (percobaan/penelitian)
Pengantar Laboratorium Fisika
c. Seorang atletik olahraga renang akan paham konsep fisika jika mempelajari tentang gaya dan gerak serta sistem kesetimbangan gaya agar ia dapat bergerak dengan cepat dan seimbang.
d. Ilmuan Luigi Galvani, berhasil membuat fenomena kelistrikan hewan pada saat mengamati hentakan kaki katak bersentuhan dengan dua logam yang tidak sejenis.
Fisika mempelajari gejala-gejala alam seperti gerak, panas, optik, gelombang, kelistrikan, fluida, benda lenting dan sebagainya. Semua gejala ini adalah bentuk dari ”energi” yang di dalamnya tediri dari materi-materi. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa fisika sangat erat keterkaitannya antara materi dengan energi. Sains fisika sebagai aktivitas kreatif bermanfaat untuk memahami fenomena alam yang terjadi. Salah satu tujuan utama mempelajari sains fisika pada umumnya adalah sebagai usaha untuk mencari keteraturan, kesetimbangan dan menentukan keserasian dalam pengamatan pada alam sekitarnya (lingkungannya). Dalam sains fisika, terdapat beberapa aspek penting dalam memandang suatu fenomena alam, yaitu:
a. Pengamatan melalui panca indera b. Perumusan teori melalui hipotesis c. Pengujian teori melalui eksperimen d. Penerimaan teori melalui analisis e. Aplikasi teori dan prediksi hasil
Dari kelima aspek di atas, maka konsep fisika sebagai ilmu pengetahuan didasarkan pada pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif yang patuh pada aturan metode ilmiah. Dalam melakukan pengamatan langsung maanusia harus memiliki daya inspirasi untuk menjelaskan peristiwa alam sehingga tercipta suatu model, teori, dan hukum. Dengan demikian fisika dapat dikatakan sebagai ilmu pengetahuan yang merupakan hasil karya kreativitas dan inovasi manusia. Dari persoalan ini, maka timbul suatu kasus pertanyaan: apa bedanya antara ilmu sains fisika dengan karya seni atau karya sastra, pada hal sama-sama hasil kreasi buatan manusia?. Hasil kreasi dalam ilmu pengetahuan perlu diuji dalam suatu uji eksperimen pengukuran untuk memperoleh data kuantitatif. Sedangkan pengakuan atas karya seni dan sastra berdasar pada kesan atau perasaan orang yang menilai terhadap hasil karya tersebut. Dari dua definisi ini, akan mengacu pada konsep metode ilmiah.
Metode ilmiah adalah suatu penggunaan cara atau teknik berpikir secara logis, sistematis, konseptual, komprehensif, radikal, koheren, konsisten dan praktis untuk memperoleh suatu bentuk (model) alam yang sesuai dengan hasil-hasil uji coba eksperimen. Berikut dijabarkan dalam bentuk skema metode ilmiah dalam dunia sains pada umumnya adalah:
Pengantar Laboratorium Fisika
Gambar 1.1: Bagan metode ilmiah ilmu sains
Fisika termasuk cabang ilmu alam (natural science) yang menjelaskan fenomena dan peristiwa alam melalui pendekatan fisis. Secara mutlak dalam mengkaji fisika memerlukan perhitungan kalkulus sebagai alat bantu. Salah satu penyebab sulitnya belajar ilmu fisika adalah karena kurangnya pemahaman dasar kalkulus. Beberapa konsep dasar matematika yang diperlukan dalam mempelajari fisika, antara lain adalah konsep dasar kalkulus (deferensial dan integral), materi geometri, aljabar, dan fungsi trigonometri.
1.2 KONSEP MODEL, TEORI DAN HUKUM 1.2.1 Model
Dalam keterampilan proses ilmiah dilakukan suatu eksperimen melalui pengamatan pada peristiwa alam. Untuk menyusun eksperimen tersebut diperlukan model dari peristiwa real. Definisi model secara konsep adalah suatu imajinasi idealisasi dan asumsi-asumsi tentang peristiwa alam yang dibuat oleh para ilmuwan untuk menjelaskan keadaan yang sesungguhnya. Tujuan pembuatan konsep model adalah memberikan gambaran pendekatan yang sebenarnya sedang terjadi panca indera mata tidak dapat melihat secara langsung (misalnya: model atom Dalton, model atom Bohr, model aliran arus dan sebagainya).
1.2.2 Teori
Teori dapat bersifat meluas dan terperinci jelas dari konsep model. Teori dapat memberikan prediksi yang dapat diuji kebenarannya secara data kuantitatif. Model dikatakan sebagai suatu teori jika ada hubungannya dengan eksperimen yang mencakup hasil yang lebih luas (misalnya: teori atom, teori gelombang cahaya, teori de Broglie dan sebagainya).Teori adalah kumpulan fakta yang terintegrasi secara sintak, mengikuti aturan tertentu yang dapat menghubungkan secara logis antar
Pengamatan fenomena alam (lingkungan)
Dugaan sementara (Hipotesis)
Uji coba eksperimen
Teori, Model dan Hukum
Peramalan (Prediksi ) Perbaiki teori
Hasil negatif Hasil positif
Jika tidak sesuai
Pengantar Laboratorium Fisika
fakta, dan dapat digunakan untuk memprediksi dan menjelaskan fenomena yang teramati. Penjelasan ini sifatnya berkembang, oleh karena itu teori bisa maju dan berkembang dalam rangka memecahkan fenomena yang ditemukan. Lahirnya dunia fisika era modern karena para ilmuwan fisika mampu menyusun ide dan gagasan berdasar fakta, eksperimen dan melahirkan teori baru. Teori ini membutuhkan pengakuan banyak orang, oleh karena itu teori itu harus melalui pengujian orang banyak. Teori ini berfungsi untuk mensistematikkan penemuan-penemuan, melahirkan hipotesis, membuat prediksi dan memberikan penjelasan yang konseptual.
1.2.3 Hukum
Konsep hukum dapat digunakan untuk memberikan penjelasan atas pertanyaan-pertanyaan yang singkat dan bersifat umum mengenai perilaku alam misalnya hukum Gravitasi Newton, hukum Kepler, hukum Snellius dan sebagainya. Apabila sifatnya lebih spesifik dan mendalam maka hukum dapat dipersempit menjadi prinsip (misalnya: prinsip Archimedes, prinsip Bernoully, dan sebagainya).
1.3 BESARAN FISIS DAN STANDAR SATUAN
Besaran didefinisikan sebagai segala sesuatu yang secara konsep memiliki harga atau nilai dan dapat diukur serta memiliki satuan yang disesuaikan. Contohnya kita menyebut usia si X 18 tahun, massa badan si Y 46 kg, atau massa kayu 5 ton. Usia dan massa merupakan dua contoh besaran yang tentunya bisa diukur, memiliki harga dan satuan. Besaran terdiri atas tiga bagian yaitu besaran pokok (derived basic), besaran turunan (derived quantities) dan besaran tambahan.
Sebelum berlaku standar satuan sistem internasional (SI), satuan-satuan pengukuran sering dinyatakan dengan perasaan dan melalui bagian tubuh manusia, contohnya jengkal, depah atau jari, hasta dan langkah kaki untuk alat atau satuan pengukuran panjang. Sebenarnya metode pengukuran ini masih sering bersifat tradisional dan sering digunakan di daerah pedalaman seluruh dunia. Namun satuan-satuan tersebut menyulitkan dalam komunikasi, karena nilainya berbeda-beda untuk setiap orang.
Dalam ranah konsep ilmiah hampir semua negara, Sistem Satuan Internasional (SSI) telah bersifat universal, digunakan dimana dan kapan saja. Sistem ini pada mulanya mengacu pada sistem centimeter, gram, sekon (CGS) kemudian berubah pada sistem meter, kilogram, sekon (MKS). Sistem satuan semacam ini disebut sistem satuan tidak baku. Untuk kebutuhan komunikasi, apalagi untuk kepentingan ilmiah, pengukuran harus menggunakan satuan baku, yaitu satuan pengukuran yang nilainya tetap dan disepakati secara internasional. Besaran-besaran pokok dan turunan teridentifikasi berdasarkan sistem satuan internasional (SI)
Pengantar Laboratorium Fisika
Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu, dan tidak diturunkan dari besaran lain. Dalam sains fisika, terdapat tujuh besaran pokok yaitu panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat.
Tabel 1.1: Besaran pokok dan satuannya dalam Sistem Internasional (SI) No Besaran Pokok Satuan Simbol Satuan Standar Satuan
1 Panjang meter m 1 meter
2 Waktu sekon s 1 sekon
3 Massa kilogram kg 1 kilogram
4 Kuat arus ampere A 1 ampere
5 Suhu kelvin K 1 kelvin
6 Jumlah zat mol mol 1 mol
7 Intensitas cahaya candela cd 1 candela
Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. Sedangkan besaran tambahan terdiri dari dua bagian yaitu sudut datar dan sudut ruang. Besaran-besaran selain dari Besaran-besaran ini merupakan Besaran-besaran turunan. Selanjutnya beberapa contoh Besaran-besaran turunan dapat ditunjukkan pada tabel 1.2 sebagai berikut antara lain:
Tabel 1.2: Contoh besaran turunan No Besaran Turunan Rumus Satuan
1 Gaya F = m.a kg.ms-2 (newton )
2 Energi potensial EP = m.g.h kg.m2.s-2 (joule)
3 Tekanan P = F/A kg.m-1.s-2 (pascal)
4 Daya P = F.v kg.m2.s-3 (watt)
5 Kalor jenis c = Q/m.t kalori/kg.0C
6 Debit aliran air Q = A.v m3.s-1
7 dan sebagainya - -
Sebagai konsekuensi dari tujuh besaran pokok, maka terdapat tujuh satuan pokok. Berikut akan diuraikan perjanjian yang digunakan untuk standar panjang, standar massa, standar waktu, standar kuat arus listrik, standar jumlah mol zat, standar suhu dan standar intensitas cahaya.
a. Standar panjang = 1 meter
Standar panjang internasional pertama kali dibuat adalah sebuah batangan yang terbuat dari campuran platina-iridium, yang disebut meter standar. Meter standar ini disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional (The International Bureau of Weights and Measures), Sevres, dekat Paris. Satu meter didefinisikan sebagai ukuran jarak antara dua goresan pada meter standar yang bersuhu 0°C. Pada akhir 200 tahun yang lalu, satuan-satuan pengukuran panjang tidak distandarkan, sehingga berbeda-beda untuk setiap tempat (negara). Ilmuan fisika pada tahun 1790, para Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis menetapkan meter sebagai Satuan Internasional (SI) panjang yang disingkat m, yang menyatakan bahwa standar 1 m sebagai sepersepuluh juta dari
Pengantar Laboratorium Fisika
86.400
1
atau
24
1
60
1
60
1
jarak khatulistiwa ke kutub utara melalui Dunkirk. Selanjutnya, dibuat balok platinum yang menunjukkan panjang ini.
Pada tahun 1960 satu meter didefenisikan sebagai 1.650.763,73 kali panjang gelombang cahaya dalam ruang hampa yang terpancar akibat transisi antara tingkat energi 2p10 dan 5d5 oleh atom kripton 86. Pada tahun 1983 satu meter telah didefenisikan kembali sebagai panjang lintasan cahaya dalam ruang vakum selama interval waktu dari 1/299.792.458 dari satu detik.
Gambar 1.2: Panjang lintasan satu meter b. Standar massa = 1 kg
Standar SI untuk massa adalah sebuah silinder platinum-irridium yang disebut kilogram standar. Standar massa ini terletak di negara Perancis kota Serves tepatnya di International Bureau of Weight and Measures. Berdasarkan konvensi internasional disepakati massa sebesar satu kilogram. Satu kilogram adalah massa silinder platinum iridium dengan tinggi 39 mm dan diameter 39 mm. Kemudian standar sekunder ini dikirim ke laboratorium standar di beberapa negara dan massa dari benda-benda lain dapat ditentukan dengan menggunakan timbangan (teknik neraca berlengan sama).
Seiring berkembangnya dunia, standar massa kedua adalah dalam skala atomik dan kategorinya bukan dalam satuan internasional. Defenisinya menyatakana massa dari atom C12 yang
berdasarkan konvensi internasional diberikan harga sebesar 12 satuan massa atom terpadu (disingkat μ; 1 μ= 1,660 x 10-27 kg). Massa atom lain dapat ditentukan secara teliti dengan
menggunakan alat ukur spektrometer massa. c. Standar waktu = 1 sekon
Pada awalnya (tahun 1889 – 1967) manusia menggunakan kejadian alam yang berulang sebagai alat ukur waktu, yaitu waktu putar bumi pada porosnya (rotasi bumi). Satu kali rotasi bumi ditetapkan 1 hari. Dari standar 1 hari inilah satu sekon didefinisikan berdasarkan hari matahari rata-rata, yaitu:
Pengantar Laboratorium Fisika
Mula-mula satu detik didefinisikan sebagai 1/86.400 dari rata-rata dalam satu hari, waktu yang didasarkan atas rotasi bumi. Kemudian pada tahun 1955 digunakan jam atomik jenis tertentu yang didasarkan atas frekuensi karakteristik isotop Cs133 di Laboratorium Boulder di Lembaga Standar
Nasional Inggris. Pada tahun 1967, detik yang didasarkan atas jam cesium diterima sebagai SI oleh Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-13. Satu detik didefinisikan sebagai 9.192.631.770 kali periode transisi Cs133 tertentu. Hasil ini meningkatkan ketelitian pengukuran waktu menjadi satu bagian dalam 1012, lebih baik sekitar 103 kali dari pada ketelitian dengan
metode astronomis.
d. Standar suhu = 1 kelvin
Suhu dapat didefinisikan sebagai ukuran derajat panas-dinginnya suatu benda. Satuan suhu menurut SI adalah kelvin (K). Angka nol pada skala kelvin (0 K) merupakan suhu terdingin yang mungkin dicapai, angka ini dikenal sebagai nol absolut. Nol absolut ini sama dengan -273,16oC, atau 273,16 derajat di bawah titik beku air. Hal ini menunjukkan bahwa skala suhu dalam kelvin untuk air, membeku pada suhu 273 K dan mendidih pada suhu 373 K. Suhu dalam skala celcius dapat diubah ke skala kelvin dengan menambahkan 273 pada skala celcius yang terbaca.
e. Standar jumlah mol zat = 1 mol
Standar satuan internasional daripada jumlah mol zat adalah mol. Defenisi satu mole adalah jumlah zat yang mengandung unsur elementer zat tersebut dalam jumlah sebanyak jumlah atom karbon dalam 0,012 kg karbon-12.
f. Standar intensitas cahaya = 1 cd
Satu kandela adalah intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540 Hz dengan intensitas sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut.
g. Standar kuat arus listrik = 1 amper
Satu ampere (disingkat A) adalah kuat arus tetap yang jika dipertahankan mengalir dalam masing-masing dua penghantar lurus sejajar dengan panjang tak hingga dan penampang lintang lingkaran yang dapat diabaikan. Dengan jarak pemisah satu meter dalam ruang hampa akan menghasilkan gaya interaksi antara kedua penghantar sebesar 2 × 10-7 N di setiap penghantar (Gambar 1.4).
Gambar 1.3: Alat termometer
Air alkohol (berwarna merah) sebagai penunjuk skala Garis skala Tabung termometer
Pengantar Laboratorium Fisika
1.4 DEFINISI, FUNGSI DAN TUJUAN LABORATORIUM FISIKA
Laboratorium fisika adalah tempat/wadah untuk membuktikan atau menguji kebenaran suatu teori fisika dengan data-data kenyataan empiris (kuantitas maupun kualitatif). Salah satu alasan mengapa dilakukan suatu perlakuan pengujian (pembuktian) terhadap suatu model atau teori di laboratorium, oleh karena peristiwa dan fenomena alam dan sekitarnya yang sukar ditemukan dan tidak bisa diamati dari dekat, dan sulit diamati karena terbatasnya waktu atau terlalu cepat bagi panca indera kita. Agar percobaan dapat dilakukan dalam suatu laboratorium, maka laboratorium itu harus dilengkapi dengan alat-alat yang memadai. Artinya alat-alat yang tersedia harus memiliki fungsi yang mendukung terlaksananya laboratorium. Yang diperlukan adalah alat-alat yang bekerja dengan baik, mengukur yang harus diukur dan penunjukan besaran yang diukurnya dapat dipercaya. Pengadaan alat-alat dalam suatu laboratorium harus disesuaikan dengan tujuan pembangunan laboratorium itu sendiri.
Standar laboratorium yang baik adalah laboratorium yang dilengkapi dengan dengan alat-alat memadai yang dapat menunjang tercapainya tujuan penggunanaannya, serta pembangunan dan pemeliharaanya murah. Fungsi utama dari laboratorium fisika adalah wadah untuk melakukan praktek atau penerapan atas teori, penelitian dan pengembangan keilmuan, sehingga menjadi unsur penting dalam kegiatan pendidikan dan penelitian, khususnya di bidang fisika. Kegiatan yang ada dalam lingkup pengelolaan laboratorium fisika meliputi praktikum, penggunaan peralatan laboratorium, penggunaan laboratorium untuk penelitian dan kerjasama penelitian atau sejenisnya.
Fungsi dan tujuan laboratorium fisika pada umumnya adalah sebagai alat bantu belajar mengajar, tempat penyelenggaraan praktikum fisika, tempat penyelenggaraan penelitian, baik penelitian mahasiswa ataupun penelitian dosen. Dan berfungsi pula sebagai sarana layanan umum, yaitu untuk masyarakat umum di luar universitas sendiri baik untuk pendidikan maupun untuk keperluan uji mutu, dan merupakan sarana untuk menunjukkan gejala fisika dengan membuat eksperimen tiruan.
Dengan terlaksananya kegiatan di laboratorium fisika maka manfaat yang dapat diambil adalah mampu melakukan eksperimen dengan menunjukkan kebenaran suatu teori fisika, dengan memahami fungsi laboratorium maka seorang peneliti akan memiliki sikap positif terhadap kerja
Gambar 1.4: Dua kawat penghantar dialiri arus
F= 2 x 10-7 N
1 m
I1
Pengantar Laboratorium Fisika
laboratorium serta pembentukan sikap keterbukaan pada peneliti. Dengan melakukan eksperimen, peneliti akan tahu bahwa segala yang mutlak itu tidak ada dalam fisika. Dari pengalamannya dalam melakukan pengukuran, peneliti tahu bahwa hasil pengukuran suatu besaran yang dilakukan beberapa kali tidaklah sama besarnya, sehingga diharapkan peneliti menjadi semakin terbuka dan bisa menghargai pendapat/penemuan orang lain.
Laboratorium dapat digolongkan beberapa bagian yaitu: a. Berdasarkan tujuan prosedural (metode) terdiri atas:
1. Laboratorium murni, yaitu khusus digunakan untuk bidang penelitian.
2. Classroom laboratory, berfungsi sebagai ruang belajar, selain melakukan penelitian biasa juga pada proses belajar mengajar misalnya metode demonstrasi, metode simulasi dan sebagainya.
3. Display laboratory, berfungsi untuk ruang pameran (gambar dan sebagainya). b. Berdasarkan tujuan ilmiah, dapat digolongkan (lihat tabel 1.3):
Berdasarkan tabel 1.3, laboratorium penelitian dan pengembangan memiliki kategori laboratororium manufaktur yaitu laboratorium untuk pembuatan bahan baku dan termasuk. Sedangkan pada laboratorium analitik termasuk laboratorium pengujian mutu. Kriteria laboratorium pengujian mutu antara lain: hasil pengujiannya akurat, akomodasi yang cukup (pengeluaran yang memadai), memiliki status hukum, sarana lengkap, personil yang cukup, peralatan uji dan pendukung lainnya lengkap, dokumen dan sistem dokumentasi lengkap, struktur organisasinya sangat jelas, pelaporannya jelas dan sistem penjaminan mutunya terjamin.
Tabel 1.3: Penggolongan laboratorium berdasarkan tujuan ilmiah
Penggolongan Laboratorium
Perbedaan mendasar dilihat dari Aktivitas Penentu proyek Akuntabilitas/
penilai Output Hasil a. Laboratorium
ilmu dasar Membuktikan teori-teori ilmiah Praktikan (orang yang melakukan penelitian) Seseorang yang memiliki keahlian di bidang ilmiah Pengertian dan pengetahuan ilmiahnya Berlaku universal (umum) b. Laboratorium
ilmu terapan Memberikan solusi (konsep) pada suatu masalah
Pencetus
masalah Pencetus masalah Ilmu konsep (penyelesaian terhadap permasalahan) Dianggap berhasil dibawah kondisi tertentu c. Laboratorium penelitian dan pengembangan Penelitian dan pengembangaan suatu produk
Satu orang/ satu badan usaha/ satu perusahaan yang mepunyai pengaruh pribadi (bersifat resmi) Konsumen
(pangsa pasar) Produk (menghasilkan barang) Pengguna, masyarakat, konsumen dengan cara membuatnya d. Laboratorium
analitik Memberikan servis terhadap laboratorium lainnya
Custumer Custumer Data Tergantung
keakuratan data (konsistensinya)
Untuk melakukan kegiatan di laboratorium, perlu diperhatikan beberapa hal yang menjadi pertanyaan dasar antara lain:
Pengantar Laboratorium Fisika
a. Bagaimana proses bekerja dalam laboratorium fisika?
Proses bekerja selalu diawali dengan persiapan yang lebih matang misalnya membuat prosedur kerja (jurnal) dan harus memahami kegiatan apa yang akan dilakukan, dalam bekerja harus sungguh-sungguh menghadapi proses dalam laboratorium.
b. Apa yang hendak dilakukan pada saat melakukan kegiatan percobaan?
Teliti, serius, konsentrasi, dan menghindari hal-hal yang dapat menggagu percobaan misalnya bercanda dalam laboratorium dan lain-lain, serta memperbanyak diskusi kelompok percobaan. c. Pada saat menghadapi kesulitan, jangan segan bertanya apabila tidak mengerti.
Catat hasil percobaan dengan seksama, dalam mencatat hasil percobaan upayakan seteliti mungkin dan sejujur mungkin (tanpa manipulasi data).
d. Apa yang harus diperhatikan pada saat bekerja?
Peneliti (praktikan) hendaknya bekerja di dalam laboratorium secara berhati-hati, harus memperhatikan hubungan aliran listrik PLN bertegangan tinggi, apakah tabung gas sudah dalam keadaan tertutup sebelum dan sesudah melakukan percobaan, hati-hati dengan api untuk menghindarkan terjadinya kebakaran, harus memakai sepatu tertutup, jas lab, dan kacamata pelindung saat melakukan percobaan. Ketika mengunakan instrumen listrik perhatikan kabel-kabel apakah telah rapi dan dalam kondisi prima, perhatikan juga kran air sesudah dan sebelum melakukan pekerjaan harus dalam keadaan tertutup.
e. Mengapa diperlukan safety di laboratorium?
Laboratorium fisika adalah suatu wadah dimana mahasiswa, dosen, peneliti dan sebagainya untuk melakukan eksperimen (penelitian/percobaan). Eksperimen yang dilakukan menggunakan berbagai instrumentasi alat ukur yang serba canggih, arus dan tegangan yang sangat tinggi, peralatan gelas dan bahkan bahan khusus misalnya kimia yang dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan bila dilakukan dengan cara yang tidak tepat. Kecelakaan itu dapat juga terjadi karena kelalaian atau kecerobohan kerja, ini dapat membuat orang tersebut cedera, dan bahkan bagi orang di sekitarnya.
f. Apa yang harus dilakukan ketika terjadi kecelakaan?
Yang harus dilakukan adalah jangan panik, informasikan ke teman anda, nyalakan alarm kecelakaan, beri pertolongan pertama, bawa kerumah sakit apabila keadaan tidak memungkinkan dan sebagainya.
1.5 PENTINGNYA EKSPERIMEN (PERCOBAAN/PENELITIAN) DALAM LABORATORIUM
Ilmu Fisika merupakan dasar dari disiplin ilmu eksakta yang didasarkan atas eksperimen sehingga hubungan antara teori dan praktek sangat erat. Untuk membuktikan teori maka dilakukan suatu eksperimen (praktikum) di laboratorium. Praktikum adalah proses kegiatan belajar mengajar
Pengantar Laboratorium Fisika
dengan cara tatap muka antara dosen (dapat dibantu asisten dan mahasiswa, yang menekankan pada aspek psikomotorik (keterampilan), kognitif (pengetahuan) dan afektif (sikap) dengan menggunakan peralatan di laboratorium yang terjadwal. Termasuk dalam katagori ini adalah asistensi dan responsi.
Tujuan diselenggarakan eksperimen (praktikum) fisika antara lain : a. Mengilustrasikan konsep dan prinsip dalam teori,
b. Membentuk karakter bersikap ilmiah, jujur dan konsisten.
c. Pengembangan keterampilan psikomotorik (skill), yakni mampu dan trampil menggunakan alat, melakukan eksperimen yang sederhana dan lebih kompleks dan melakukan pengukuran besar-besaran fisis baik secara langsung mapun tidak langsung.
d. Memperoleh pengalaman praktek fisika sebagai dasar dalam melakukan penelitian sesuai dengan bidang keilmuan.
Untuk melakukan praktikum eksperimen dibutuhkan beberapa aspek-aspek keterampilan discovery dan inquiri untuk menghasilkan suatu tujuan eksperimen antara lain yaitu melakukan pengamatan, merumuskan masalah/pertanyaan, merumuskan hipotesis, mengidentifikasi variabel, membuat definisi operasional variabel, merencanakan percobaan, melaksanakan percobaan, mengumpulkan data, penyajian dan analisis data, merumuskan kesimpulan dan merumuskan prediksi.
1.6 PELAKSANA KEGIATAN LABORATORIUM
Di dalam laboratorium ada beberapa pihak yang terlibat sebagai pelaksana kegiatan eksperimen (percobaan/penelitian) yaitu:
a. Pengguna laboratorium adalah seluruh pihak yang memakai jasa laboratorium baik dari pihak internal maupun eksternal peneliti atau orang lain yang membutuhkan.
b. Kepala laboratorium (koordinator laboratorium) adalah seorang tenaga edukatif atau fungsional yang ditugaskan menjadi pimpinan tertinggi dalam satuan organisasi laboratorium serta membawahi anggota laboratorium, pembimbing praktikum, laboran, dan asisten praktikum serta bertanggung jawab terhadap semua kegiatan di laboratorium.
c. Pembimbing praktikum adalah staf edukatif yang bertanggungjawab dalam memberikan bimbingan praktikum bagi mahasiswa selaku praktikan untuk matakuliah yang dibinanya. d. Laboran adalah staf laboratorium yang membantu pelaksanaan teknis operasional dalam
laboratorium, mempersiapkan peralatan dan bahan untuk kegiatan praktikum dan penelitian di laboratorium serta melaksanakan tugas lainnya yang diperintahkan atasan sesuai dengan kebutuhan laboratorium.
Pengantar Laboratorium Fisika
e. Asisten praktikum adalah mahasiswa yang diberi tugas oleh anggota laboratorium dan atau pembimbing praktikum untuk membantu kelancaran pelaksanaan praktikum, dan bertanggung jawab kepada pembimbing praktikum atau anggota laboratorium.
f. Koordinator asisten praktikum adalah salah seorang dari asisten praktikum yang ditunjuk untuk menjadi pemimpin asisten. Penunjukan koordinator asisten atas kesepakatan dari para asisten serta anggota laboratorium dan atau pembimbing praktikum.
g. Peserta praktikum (praktikan) adalah mahasiswa yang telah terdaftar untuk matakuliah yang bersangkutan pada semester berjalan yang ditunjukkan dengan daftar peserta praktikum prodi/jurusan/fakultas/institusi perguruan tinggi.
1.7 ATURAN UMUM LABORATORIUM
Beberapa aturan kerja di laboratorium secara umum berlaku antara lain sebagai berikut: a. Persiapkanlah hal yang perlu sebelum memasuki ruang laboratorium seperti buku kerja, jenis
percobaan, jenis bahan, jenis peralatan, dan cara membuang limbah sisa percobaan. b. Diwajibkan memakai pakaian jas laboratorium.
c. Sebelum melakukan praktikum, teori dan petunjuk praktikum harus dipahami. d. Dilarang bekerja sendirian di laboratorium, minimal ada asisten yang mengawasi. e. Dilarang bermain-main dengan peralatan laboratorium dan bahan cair.
f. Dilarang makan, minum, dan merokok di laboratorium. g. Dilarang bercanda, ribut, dan jalan-jalan di laboratorium.
h. Untuk percobaan yang menggunakan arus listrik, jangan dulu dihubungkan dengan arus jaringan PLN sebelum diperiksa dan disetujui oleh asisten pengawas.
i. Jagalah kebersihan meja praktikum, apabila meja praktikum basah segera keringkan dengan lap basah.
j. Jangan membuat keteledoran antar sesama teman.
k. Pencatatan data dalam setiap percobaan selengkap-lengkapnya. Jawablah pertanyaan pada penuntun praktikum untuk menilai kesiapan anda dalam memahami percobaan.
l. Berdiskusi adalah hal yang baik dilakukan untuk memahami lebih lanjut percobaan yang dilakukan.
m. Bila terjadi kerusakan atau kehilangan alat selama praktikum, pihak pengguna laboratorium bertanggung jawab untuk memperbaiki atau mengganti alat tersebut.
n. Setelah selesai praktikum, bersihkan kembali ruangan.
Adapun beberapa persiapan kerja di laboratorium antara lain sebagai berikut:
a. Gunakan peralatan kerja seperti kacamata pengaman untuk melindungi mata, jas laboratorium untuk melindungi pakaian dan sepatu tertutup untuk melindungi kaki.
Pengantar Laboratorium Fisika
b. Dilarang memakai perhiasan yang dapat merusak (misal karena bahan kimia dan limbah lainnya).
c. Dilarang memakai sandal atau sepatu terbuka atau sepatu berhak tinggi. d. Wanita/pria yang berambut panjang harus diikat.
e. Biasakanlah mencuci tangan dengan sabun dan air bersih terutama setelah melakukan praktikum.
f. Bila kulit terkena bahan kimia dan sejenisnya, janganlah digaruk agar tidak tersebar.
g. Bila terjadi kecelakaan yang berkaitan dengan bahan kimia dan sejenisnya, laporkan segera pada asisten atau pemimpin praktikum. Segera pergi ke dokter untuk mendapat pertolongan secepatnya.
Beberapa aturan keamanan kerja di laboratorium antara lain sebagai berikut; a. Rencanakan percobaan yang akan dilakukan sebelum memulai praktikum.
b. Gunakan perlatan kerja seperti kacamata pengaman untuk melindungi mata, jas laboratorium untuk melindungi pakaian dan sepatu tertutup untuk melindungi kaki.
c. Dilarang memakai sandal atau sepatu terbuka atau sepatu berhak tinggi. d. Hindari kontak langsung dengan aliran listrik bertegangan tinggi e. Hindari kontak langsung dengan bahan kimia dan sejenisnya. f. Hindari mengisap langsung uap bahan kimia dan sejenisnya.
g. Bila kulit terkena bahan kimia dan sejenisnya, janganlah digaruk agar tidak tersebar.
h. Pastikan kran gas tidak bocor apabila hendak mengunakan bunsen dan zat cair maupun gas lainnya.
i. Pastikan kran air dan gas selalu dalam keadaan tertutup pada sebelum dan sesudah praktikum selesai.
j. Jagalah kebersihan meja praktikum, apabila meja praktikum basah segera keringkan dengan lap basah.
Penanganan keadaan darurat terdiri dari beberapa hal antara lain: a. Terkena bahan kimia dan sejenisnya
1. Jangan panik dan tertekan.
2. Mintalah bantuan rekan anda yang berada didekat anda.
3. Bersihkan bagian yang mengalami kontak langsung tersebut (cuci bagian yang mengalami kontak langsung tersebut dengan air apabila memungkinkan).
4. Bila kulit terkena bahan Kimia, janganlah digaruk agar tidak tersebar. 5. Bawa ketempat yang cukup oksigen.
Pengantar Laboratorium Fisika b. Kebakaran
1. Jangan panik dan informasikan teman anda.
2. Ambil tabung gas CO2 apabila api masih mungkin dipadamkan.
3. Hindari menghirup asap secara langsung.
4. Tutup pintu untuk menghambat api membesar dengan cepat (jangan dikunci). 5. Pada gedung tinggi gunakan tangga darurat.
6. Hubungi pemadam kebakaran, polisi atau pihak terkait dengan kebakaran dan lain-lain. c. Gempa bumi
1. Jangan panik.
2. Sebaiknya berlindung di bagian yang kuat seperti bawah meja, kolong kasur, lemari.
3. Jauhi bangunan yang tinggi, pohon yang tinggi, tempat penyimpanan zat kimia, kaca dan sebagainya yang menggangu keadaan.
4. Perhatikan bahaya lain seperti kebakaran akibat kebocoran gas dan tersengat listrik.
d. P3K, peralatan P3K terdiri atas plester, pembalut berperekat, pembalut steril (besar, sedang dan kecil), perban gulung, perban segitiga, kain kasa, pinset, gunting, peniti dan lain-lain
Adapun penanganan limbah dapat hendak dilakukan dengan beberapa cara antara lain sebagai berikut:
a. Pembuangan limbah
Setelah selesai melakukan suatu percobaan maka limbah bahan kimia yang digunakan hendaknya dibuang pada tempat yang disediakan, jangan langsung dibuang ke pembuangan air kotor (wasbak) karena dapat menimbulkan polusi bagi lingkungan. Limbah cair yang tidak berbahaya dapat langsung dibuang tetapi harus diencerkan dengan air secukupnya.
b. Buanglah limbah sisa bahan kimia setelah selesai pengamatan. c. Buanglah limbah sesuai dengan kategori berikut:
1. Limbah cair yang tidak larut dalam air dan limbah beracun harus dikumpulkan dalam botol penampung. Botol ini harus tertutup dan diberi label yang jelas.
2. Limbah padat seperti kertas saring, lakmus, korek api, dan pecahan kaca dibuang pada tempat sampah.
3. Sabun, deterjen dan cairan tidak berbahaya dalam air dapat dibuang langsung melalui saluran air kotor dan dibilas dengan air secukupnya.
Data base bahan kimia dan sejenis B3 (berbau, berbahaya, beracun) dapat diklasifikasikan yaitu mudah menyala (flammable), amat sangat beracun (extremely toxic), pengoksidasi (oxidizing), mudah meledak (explosive), sangat mudah sekali menyala (highly flammable), sangat beracun (highly toxic), beracun (moderately toxic), berbahaya (harmful), korosif (corrosive), bersifat iritasi
Pengantar Laboratorium Fisika
(irritant), berbahaya bagi lingkungan (dangerous to the environment), karsinogenik (carcinogenic), teratogenik (teratogenic), dan mutagenik (mutagenic).
1.8 RANGKUMAN (REFLEKSI)
a. Metode ilmiah adalah suatu penggunaan cara atau teknik berpikir secara logis, sistematis, konseptual, komprehensif, radikal, koheren, konsisten dan praktis untuk memperoleh suatu bentuk (model) alam yang sesuai dengan hasil-hasil uji coba eksperimen.
b. Besaran didefinisikan sebagai segala sesuatu yang secara konsep memiliki harga/nilai dan dapat diukur serta memiliki satuan yang disesuaikan. Besaran terdiri atas tiga bagian yaitu besaran pokok, besaran turunan dan besaran tambahan.
c. Fungsi utama laboratorium fisika adalah wadah untuk melakukan praktek atau penerapan atas teori, penelitian dan pengembangan keilmuan, sehingga menjadi unsur penting dalam kegiatan pendidikan dan penelitian, khususnya di bidang fisika.
d. Praktikum adalah proses kegiatan belajar mengajar dengan cara tatap muka antara dosen (dapat dibantu asisten dan mahasiswa), yang menekankan pada aspek keterampilan (psikomotorik), pengetahuan (kognitif) dan sikap (afektif) dengan menggunakan peralatan di laboratorium yang terjadwal.
e. Beberapa pihak yang terlibat sebagai pelaksana kegiatan eksperimen (percobaan/penelitian) di laboratorium antara lain pengguna laboratorium, kepala laboratorium, pembimbing praktikum, laboran, asisten praktikum, koordinator asisten praktikum, dan peserta praktikum (praktikan). f. Setiap pengguna laboratorium hendaknya memperhatikan aturan kerja di laboratorium secara
umum, persiapan kerja di laboratorium, aturan keamanan kerja di laboratorium, penanganan keadaan darurat (terkena bahan kimia dan sejenisnya, kebakaran, gempa bumi, P3K), penanganan limbah, dan pengklasifikasian bahan kimia dan sejenis B3 (berbau, berbahaya, beracun).
EVALUASI (TUGAS)
1. Apa yang dimaksud dengan besaran, satuan, satuan baku dan satuan tidak baku? Jelaskan dengan beberapa contoh?
2. Jelaskan bagaimana hubungan antara sains fisika dengan perumusan metode ilmiah?
3. Mengapa perlakuan dalam membuktikan (menguji) suatu teori fisika harus dilakukan di laboratorium? Jelaskan menurut pendapat Anda!
4. Jelaskan beberapa penggolongan laboratorium fisika!
5. Jelaskan pentingnya eksperimen (percobaan/penelitian) fisika dalam laboratorium?
6. Hal-hal apa saja yang perlu diperhatikan sebagai pengguna laboratorium sebelum melakukan percobaan eksperimen di laboratorium? Jelaskan!
Pengantar Laboratorium Fisika
7. Bagaimana pandangan Anda tentang laboratorium fisika di tingkat Sekolah Lanjutan dan Perguruan Tinggi? Jelaskan perbedaannya?
8. Apa dasar utama dikatakan laboratorium itu berkualitas dan memiliki standar yang baik? 9. Jelaskan apa fungsi dan tujuan serta manfaat laboratorium fisika?
10.Mengapa sains fisika selalu diperlukan untuk melahirkan suatu model, teori, hukum dan azas?. Jelaskan apa maksud dari keempat bagian tersebut?
11.Menurut Anda, bagaimana kedudukan fisika dalam ilmu sains khususnya dibidang teknik, elektronika, ekonomi, dan dunia industri lain?
