SEJARAH
FISIKA
PERKEMBANGAN
FISIKA
KLASIK
Muhammad Hilal Sudarbi
Oleh :
MUHAMMAD HILAL SUDARBI (1401051028)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS NUSA CENDANA
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat
dan bimbinganNya, kami dapat menyelesaikan makalah tugas mata kuliah Sejarah Fisika
dengan judul PERKEMBANGAN FI“IKA KLA“IK ini dengan baik.
Kami sadar bahwa tersusunnya makalah ini tidak lepas dari adanya petunjuk, arahan
serta bantuan dari berbagai pihak. Makalah ini kami susun dengan penuh kesungguhan,
dengan mengerahkan segala kemampuan yang kami miliki, namun kami sadar bahwa
makalah ini masih banyak memiliki kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu dengan
segala kerendahan hati kami mohon kritik, saran, serta masukan-masukan berharga dari
semua pihak, terutama dari Ibu Dosen pembimbing mata kuliah Sejarah Fisika, teman-teman
mahasiswa FKIP Fisika UNDANA Kupang, serta pihak-pihak lain yang terkait, demi perbaikan
dan penyempurnaan makalah ini di masa mendatang.
Akhir kata, kami segenap kelompok penyusun dan pengembang makalah ini
megucapkan limpah terima kasih. Mudah-mudahan makalah ini menjadi bacaan yang
bermanfaat bagi kita semua.
Kupang, 23 Februari 2015
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………... 2
DAFTAR ISI………... 3
BAB I PENDAHULUAN... 4
A. Latar Belakang... 4
B. Rumusan Masalah... 5
C. Tujuan... 5
BAB II PEMBAHASAN………... 6
A. Fisika Periode Yunani Kuno... 6
B. Fisika Klasik... 7
C. Tokoh-tokoh Fisika Klasik... 15
BAB III PENUTUP………... 30
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika
mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu.
Fisikawan 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 pemberian 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.
Sejak jaman purbakala, orang telah mencoba untuk mengerti sifat dari benda:
mengapa objek yang tidak ditopang jatuh ke tanah, mengapa material yang berbeda
bentuk bumi dan sifat dari objek celestial seperti matahari dan bulan. Sejarah fisika dimulai
pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan Harappan menggunakan suatu benda untuk
memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus
berkembang sampai ke level sekarang. Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan
di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi,
membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat. Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi
pada sekitar tahun 1600dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan lahirnya
fisika klasik. Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900yang menandakan mulai berlangsungnya
era baru yaitu era fisika modern. Di era ini ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di
bidang ilmu pengetahuan, pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari
luasnya galaksi, sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar
persoalan
dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu. Beberapa teori
diusulkan dan banyak yang salah. Teori tersebut banyak tergantung dari istilah filosofi, dan
tidak pernah dipastikan oleh eksperimen sistematik seperti yang populer sekarang ini. Ada
pengecualian dan anakronisme : contohnya, pemikir Yunani Archimedes menurunkan
banyak deskripsi kuantitatif yang benar dari mekanik dan hidrostatik.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimanakah perkembangan fisika periode Yunani Kuno ?
2. Apakah fisika klasik itu dan bagaimanakah perkembangannya ?
3. Siapa sajakah tokoh-tokoh fisika yang ikut andil dalam abad kebangkitan fisika klasik dan
apa sajakah penemuan-penemuan mereka ?
C. TUJUAN
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar hikayat umum dan mahasiswa selaku
pembaca dan pelaku pendidikan dapat memahami sejarah perkembangan fisika, secara
khusus pada fisika klasik dan mengenali ilmuwan-ilmuwan yang berjasa dibalik
BAB II
PEMBAHASAN
A. FISIKA PERIODE YUNANI KUNO
Fisika pada zaman Yunani Kuno merupakan periode sangat penting dalam sejarah
peradaban manusia karena pada waktu ini terjadi perubahan-perubahan pola pikir manusia
dari mitosentris menjadi ilogosentris. Pola pikir mitosentris adalah pola pikir masyarakat
yang sangat mengandalkan mitos untuk menjelaskan fenomena alam, seperti gempa bumi
dan pelangi. Gempa bumi tidak dianggap fenomena alam biasa, tetapi Dewa Bumi yang
sedang menggoyakan kepalanya.
Namun, ketika filsafat diperkenalkan, fenomena alam tersebut tidak lagi dianggap
sebagai aktifitas dewa, tetapi aktifitas alam yang terjadi secara kausalitas. Perubahan pola
pikir tersebut kelihatannya sederhana, tetapi implikasinya tidak sederhana karena selama ini
alam ditakuti dan dijauhi kemudian didekati bahkan dieksploitasi. Pada zaman ini fisika
disebut sebagai filsafat alam (sekitar abad XVIII). Orang Yunani awalnya sangat percaya pada
dongeng dan takhyul, tetapi lama kelamaan, terutama setelah mereka mampu membedakan
yang riil dengan yang ilusi, mereka mampu keluar dari kungkungan mitologi dan
mendapatkan dasar pengetahuan ilmiah. Inilah titik awal manusia menggunakan rasio untuk
meneliti dan sekaligus mempertanyakan dirinya dan alam jagad raya. Karena manusia selalu
berhadapan dengan alam yang begitu luas dan penuh misteri, timbul rasa ingin mengetahui
rahasia alam itu. Lalu timbul pertanyaan dalam pikirannya; dari mana datangnya alam ini,
bagaimana kejadiannya, bagaimana kemajuaannya dan kemana tujuannya? Pertanyaan
semacam inilah yang selalu menjadi pertanyaan dikalangan filosof Yunani, sehingga tidak
heran kemudian mereka juga disebut dengan filosof alam karena perhatian yang begitu
besar pada alam. Para filosof alam ini juga disebut para filosof pra Sokrates, sedangkan
Sokrates dan setelahnya disebut para filosof pasca Sokrates yang tidak hanya mengkaji
adalah orang-orang yang senantiasa berfikir tentang alam dan begitu perhatian terhadap
alam sehingga mereka disebut filosof alam.
Filosof alam pertama yang mengkaji tentang asal-usul alam adalah Thales of Miletus
(624-546 SM), setelah itu Anaximandros (610-540 SM), Heraklitos (540-480 SM), Parmenides
(515-440 SM), Phytagoras (582-496 SM), Democritus (460-370 SM), Empedocles (490-430
SM), Plato (428-347 SM), Aristoteles (384-322 SM), dan Archimedes (287-212 SM). Thales,
yang dijuluki bapak filsafat, berpendapat bahwa asal alam adalah air. Menurut
Anaximandros substansi pertama itu bersifat kekal, tidak terbatas, dan meliputi segalanya
yang dinamakan apeiron, bukan air atau tanah. Heraklitos melihat alam semesta selalu
dalam keadaan berubah. Baginya yang mendasar dalam alam semesta adalah bukan
bahannya, melainkan aktor dan penyebabnya yaitu api. Bertolak belakang dengan
Heraklitos, Parmenides berpendapat bahwa realitas merupakan keseluruhan yang bersatu,
tidak bergerak dan tidak berubah. Phytagoras berpendapat bahwa bilangan adalah unsur
utama alam dan sekaligus menjadi ukuran. Unsur-unsur bilangan itu adalah genap dan ganjil,
terbatas dan tidak terbatas. Jasa Phytagoras sangat besar dalam pengembangan ilmu,
terutama ilmu pasti dan ilmu alam. Ilmu yang dikembangkan kemudian hari sampai hari ini
sangat bergantung pada pendekatan matematika. Democritus berpendapat bahwa bagian
terkecil dari suatu benda adalah atom, tidak dapat dibagi lagi. Empedocles berpendapat
bahwa alam ini disusun dari empat elemen utama yakin bumi, api, udara dan air. Yang
menurut Empedocles disebutnya sebagai risomata atau akar dari segala materi. Lebih dalam
Plato memperdalam gagasan tentang elemen-elemen penyusun benda. Menurutnya,
elemen-elemen pembentuk benda memiliki suatu bentuk geometris yang sangat khas yang
dikenal sebagai polihedron termasuk di dalamnya adalah kubus, tetrahedron, octahedron,
dodecahedron dan icosahedron. Aristoteles, menyatakan bahwa benda yang berat jika
dijatuhkan dengan benda yang ringan akan bergerak lebih cepat daripada benda yang
ringan. Pendapat tersebut tanpa adanya suatu percobaan terlebih dahulu sehingga ditantang
habis-habisan oleh Galileo Galilei. Selanjutnya, pada akhirnya muncullah Archimedes yang
memiliki penemuan-penemuan yang sangat menakjubkan dalam dunia fisika secara khusus
dan dunia sains secara umum. Ya, Jadi setiap filosof mempunyai pandangan berbeda
mengenai seluk beluk alam semesta. Perbedaan pandangan bukan selalu berarti negatif,
tetapi justru merupakan kekayaan khazanah keilmuan. Terbukti sebagian pandangan mereka
B. FISIKA KLASIK
Fisika klasik adalah fisika yang didasari prinsip-prinsip yang dikembangkan sebelum
bangkitnya teori kuantum, biasanya termasuk teori relativitas khusus dan teori relativitas
umum. Cabang-cabang yang termasuk fisika klasik antara lain adalah, mekanika klasik
(hukum gerak Newton, Lagrangian dan mekanika Hamiltonian), Elektrodinamika klasik
(persamaan Maxwell), termodinamika klasik dan teori Chaos klasik.
Dibandingkan dengan fisika klasik, fisika modern adalah istilah yang lebih longgar,
yang dapat merujuk hanya pada fisika kuantum atau secara umum pada fisika abad XX dan
XXI dan karenanya selalu mengikut sertakan teori kuantum dan juga dapat termasuk
relativitas.
Pada awal abad XVII, Galileo membuka penggunaan eksperimen untuk memastikan
kebenaran teori fisika, yang merupakan kunci dari metode sains. Galileo memformulasikan
dan berhasil mengetes beberapa hasil dari dinamika mekanik, terutama Hukum Inert. Pada
1687, Isaac Newton menerbitkan Filosofi Natural Prinsip Matematika, memberikan
penjelasan yang jelas dan teori fisika yang sukses: Hukum Gerak Newton, yang merupakan
sumber dari mekanika klasik; dan Hukum Gravitasi Newton, yang menjelaskan gaya dasar
gravitasi. Kedua teori ini cocok dalam eksperimen. Prinsipia juga memasukan beberapa teori
dalam dinamika fluid. Mekanika klasik dikembangkan besar-besaran oleh Joseph-Louis de
Lagrange, William Rowan Hamilton, dan lainnya, yang menciptakan formula, prinsip, dan
hasil baru. Hukum Gravitas memulai bidang astrofisika, yang menggambarkan fenomena
astronomi menggunakan teori fisika.
Sejak abad XVIII dan seterusnya, termodinamika dikembangkan oleh Robert Boyle,
Thomas Young, dan banyak lainnya. Pada 1733, Daniel Bernoulli menggunakan argumen
statistika dalam mekanika klasik untuk menurunkan hasil termodinamika, memulai bidang
mekanika statistik. Pada 1798, Benjamin Thompson mempertunjukkan konversi kerja
mekanika ke dalam panas, dan pada 1847 James Joule menyatakan hukum konservasi
energi, dalam bentuk panas dan juga dalam energi mekanika. Sifat listrik dan magnetisme
dipelajari oleh Michael Faraday, George Ohm, dan lainnya. Pada 1855, James Clerk Maxwell
persamaan Maxwell. Perkiraan dari teori ini bahwa cahaya adalah gelombang
elektromagnetik. Budaya penelitian fisika berbeda dengan ilmu lainnya karena adanya
pemisahan teori dan eksperimen.
Sejak abad XX, kebanyakan fisikawan perseorangan mengkhususkan diri meneliti
dalam fisika teoritis atau fisika eksperimental saja, dan pada abad XX, sedikit saja yang
berhasil dalam kedua bidang tersebut. Sebaliknya, hampir semua teoris dalam biologi dan
kimia juga merupakan eksperimentalis yang sukses. Teoris berusaha mengembangkan teori
yang dapat menjelaskan hasil eksperimen yang telah dicoba dan dapat memperkirakan hasil
eksperimen yang akan datang. Sementara itu, eksperimentalis menyusun dan melaksanakan
eksperimen untuk menguji perkiraan teoretis. Meskipun teori dan eksperimen
dikembangkan secara terpisah, mereka saling bergantung. Kemajuan dalam fisika biasanya
muncul ketika eksperimentalis membuat penemuan yang tak dapat dijelaskan teori yang
ada, sehingga mengharuskan dirumuskannya teori-teori baru. Tanpa eksperimen, penelitian
teoretis sering berjalan ke arah yang salah; salah satu contohnya adalah teori-M, teori
populer dalam fisika energi-tinggi, karena eksperimen untuk mengujinya belum pernah
disusun.
Meskipun fisika membahas beraneka ragam sistem, ada beberapa teori yang
digunakan secara keseluruhan dalam fisika, bukan di satu bidang saja. Setiap teori ini diyakini
benar adanya, dalam wilayah kesahihan tertentu. Contohnya, teori mekanika klasik dapat
menjelaskan pergerakan benda dengan tepat, asalkan benda ini lebih besar daripada atom
dan bergerak dengan kecepatan jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya. Teori-teori ini
masih terus diteliti; contohnya, aspek mengagumkan dari mekanika klasik yang dikenal
sebagai teori Chaos ditemukan pada abad XX, tiga abad setelah dirumuskan oleh Isaac
Newton. Namun, hanya sedikit fisikawan yang menganggap teori-teori dasar ini
menyimpang. Oleh karena itu, teori-teori tersebut digunakan sebagai dasar penelitian
menuju topik yang lebih khusus, dan semua pelaku fisika, apa pun spesialisasinya,
diharapkan memahami teori-teori tersebut.
Riset dalam fisika dibagi beberapa bidang yang mempelajari aspek yang berbeda dari
dunia materi. Fisika benda kondensi, diperkirakan sebagai bidang fisika terbesar,
mempelajari properti benda besar, seperti benda padat dan cairan yang kita temui setiap
hari, yang berasal dari properti dan interaksi mutual dari atom. Bidang fisika atomik,
menyerap dan mengeluarkan cahaya. Bidang fisika partikel, juga dikenal sebagai "fisika
energi-tinggi", mempelajari properti partikel super kecil yang jauh lebih kecil dari atom,
termasuk partikel dasar yang membentuk benda lainnya. Terakhir, bidang astrofisika
menerapkan hukum fisika
untuk menjelaskan fenomena astronomi, berkisar dari matahari dan objek lainnya dalam
tata surya ke jagad raya secara keseluruhan. Riset fisika mengalami kemajuan konstan dalam
banyak bidang, dan masih akan tetap begitu jauh di masa depan. Dalam fisika benda
kondensi, masalah teoritis tak terpecahkan terbesar adalah penjelasan superkonduktivitas
suhu-tinggi. Banyak usaha dilakukan untuk membuat spintronik dan komputer kuantum
bekerja. Dalam fisika partikel, potongan pertama dari bukti eksperimen untuk fisika di luar
model standar telah mulai menghasilkan. Yang paling terkenal adalah penunjukan bahwa
neutrino memiliki massa bukan-nol. Hasil eksperimen ini nampaknya telah menyelesaikan
masalah solar neutrino yang telah berdirilama dalam fisika matahari. Fisika neutrino besar
merupakan area riset eksperimen dan teori yang aktif. Dalam beberapa tahun ke depan,
pemercepat partikel akan mulai meneliti skala energi dalam jangkauan TeV, yang di mana
para eksperimentalis berharap untuk menemukan bukti untuk Higgs boson dan partikel
supersimetri. Para teoris juga mencoba untuk menyatukan mekanika kuantum dan
relativitas umum menjadi satu teori gravitasi kuantum, sebuah program yang telah berjalan
selama setengah abad, dan masih belum menghasilkan buah. Kandidat atas berikutnya
adalah Teori-M, teori superstring, dan gravitasi kuantum loop. Banyak fenomena
astronomikal dan kosmologikal belum dijelaskan secara memuaskan, termasuk keberadaan
sinar kosmik energi ultra-tinggi, asimetri baryon, pemercepatan alam semesta dan
percepatan putaran anomali galaksi.
Meskipun banyak kemajuan telah dibuat dalam energi-tinggi, kuantum, dan fisika
astronomikal, banyak fenomena sehari-hari lainnya, menyangkut sistem kompleks, chaos,
atau turbulens masih dimengerti sedikit saja. Masalah rumit yang sepertinya dapat
dipecahkan oleh aplikasi pandai dari dinamika dan mekanika, seperti pembentukan
tumpukan pasir, "node" dalam air "trickling", teori katastrof, atau pengurutan-sendiri dalam
koleksi heterogen yang bergetar masih tak terpecahkan. Fenomena rumit ini telah menerima
perhatian yang semakin banyak sejak 1970-an untuk beberapa alasan, tidak lain dikarenakan
kurangnya metode matematika modern dan komputer yang dapat menghitung sistem
kompleks juga telah meningkat, seperti dalam pelajaran turbulens dalam aerodinamika atau
pengamatan pola pembentukan dalam sistem biologi. Pada 1932, Horrace Lamb
meramalkan: Saya sudah tua sekarang, dan ketika saya meninggal dan pergi ke surga ada
dua hal yang saya harap dapat diterangkan. Satu adalah elektrodinamika kuantum, dan satu
lagi adalah gerakan turbulens dari fluida. Dan saya lebih optimis terhadap yang pertama.
a. Mekanika Klasik
Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai
dalam Fisika Kuantum), persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas, hidrodinamika.
Mekanika klasik di sini menggambarkan dinamika partikel atau sistem partikel.
Dinamika partikel demikian, ditunjukkan oleh hukum-hukum Newton tentang gerak,
terutama oleh hukum II Newto . Huku i i e yataka , “e uah e da ya g
memperoleh pengaruh gaya atau interaksi akan bergerak sedemikian rupa sehingga laju
peru aha waktu dari o e tu sa a de ga gaya terse ut . Sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v memiliki energi kinetik yang didefinisikan oleh :
⁄
dan momentum linear p yang didefinisikan oleh :
Apabila sebuah benda bertumbukan dengan benda lain, maka untuk menganalisis
tumbukannya dengan menerapkan kedua hukum kekekalan berikut:
total kedua partikel sebelum tumbukan sama dengan energi total kedua partikel
setelah tumbukan.
Kekekalan Momentum Linear : Momentum linear total sebuah sistem terpisah selalu konstan. Artinya, momentum linear total kedua partikel sebelum
tumbukan sama dengan momentum linear total kedua setelah tumbukan.
Karena momentum linear adalah sebuah vektor, maka penerapan hukum ini
biasanya memberikan dua buah persamaan, satu bagi komponen x dan yang
lainnya bagi komponen y. Penerapan lain dari kekekalan energi berlaku ketika
sebuah partikel bergerak dibawah pengaruh sebuah gaya luar F. Terdapat juga
energi potensial V yang sedemikian rupa sehingga untuk gerak satu dimensi
berlaku,
Prinsip Hamilton
Jika ditinjau gerak partikel yang terkendala pada suatu permukaan bidang, maka
diperlukan adanya gaya tertentu yakni gaya konstrain yang berperan mempertahankan
kontak antara partikel dengan permukaan bidang. Namun sayang, tak selamanya gaya
konstrain yang beraksi terhadap partikel dapat diketahui. Pendekatan Newtonian
memerlukan informasi gaya total yang beraksi pada partikel. Gaya total ini merupakan
keseluruhan gaya yang beraksi pada partikel, termasuk juga gaya konstrain. Oleh karena itu,
jika dalam kondisi khusus terdapat gaya yang tak dapat diketahui, maka pendekatan
Newtonian tak berlaku. Sehingga diperlukan pendekatan baru dengan meninjau kuantitas
fisis lain yang merupakan karakteristik partikel, misal energi totalnya. Pendekatan ini
dilakukan dengan menggunakan prinsip Hamilton, dimana persamaan Lagrange yakni
persamaan umum dinamika partikel dapat diturunkan dari prinsip tersebut. Energi total E
adalah jumlah energi kinetik dan potensial,
Ketika partikel bergerak, K dan V dapat berubah, tetapi E tetap konstan. Bila sebuah
benda yang bergerak dengan momentum linear p berada pada kedudukan r dari titik asal O,
maka momentum sudut I nya terhadap titik O didefinisikan :
Persamaan Lagrange
Persamaan gerak partikel yang dinyatakan oleh persamaan Lagrange dapat diperoleh
dengan meninjau energi kinetik dan energi potensial partikel tanpa perlu meninjau gaya
yang beraksi pada partikel. Energi kinetik partikel dalam koordinat kartesian adalah fungsi
dari kecepatan, energi potensial partikel yang bergerak dalam medan gaya konservatif
adalah fungsi dari posisi. Jika didefinisikan Lagrangian sebagai selisih antara energi kinetik dan
energi potensial. Dari prinsip Hamilton, dengan mensyaratkan kondisi nilai stasioner maka dapat
diturunkan persamaan Lagrange. Persamaan Lagrange merupakan persamaan gerak partikel sebagai
fungsi dari koordinat umum, kecepatan umum, dan mungkin waktu. Kegayutan Lagrangian terhadap
waktu merupakan konsekuensi dari kegayutan konstrain terhadap waktu atau dikarenakan
persamaan transformasi yang menghubungkan koordinat kartesian dan koordinat umum
mengandung fungsi waktu. Pada dasarnya, persamaan Lagrange ekiuvalen dengan persamaan gerak
Newton, jika koordinat yang digunakan adalah koordinat kartesian.
Hukum-hukum gerak Newton baru memiliki arti fisis, jika hukum-hukum tersebut
diacukan terhadap suatu kerangka acuan tertentu, yakni kerangka acuan inersia (suatu
kerangka acuan yang bergerak serba sama – tak mengalami percepatan). Prinsip Relativitas
Newto ia e yataka , Jika huku -hukum Newton berlaku dalam suatu kerangka acuan maka hukum-hukum tersebut juga berlaku dalam kerangka acuan lain yang bergerak serba
sama relatif terhadap kera gka a ua perta a . Konsep partikel bebas diperkenalkan ketika
suatu partikel bebas dari pengaruh gaya atau interaksi dari luar sistem fisis yang ditinjau
(idealisasi fakta fisis yang sebenarnya). Gerak partikel terhadap suatu kerangka acuan inersia
tak gayut (independen) posisi titik asal sistem koordinat dan tak gayut arah gerak sistem
koordinat tersebut dalam ruang. Dikatakan, dalam kerangka acuan inersia, ruang bersifat
sistem koordinat selama interval waktu tertentu tidak mengalami perubahan kecepatan,
konsekuensinya adalah waktu bersifat homogen.
b. Elektrodinamika Klasik
Persamaan Maxwell adalah himpunan empat persamaan diferensial parsial yang
mendeskripsikan sifat-sifat medan listrik dan medan magnet dan hubungannya dengan
sumber-sumbernya, muatan listrik dan arus listrik, menurut teori elektrodinamika klasik.
Keempat persamaan ini digunakan untuk menunjukkan bahwa cahaya adalah gelombang
elektromagnetik. Secara terpisah, keempat persamaan ini masing-masing disebut sebagai
Hukum Gauss, Hukum Gauss untuk magnetisme, Hukum induksi Faraday, dan Hukum
Ampere. Keempat persamaan ini dengan Hukum Lorentz merupakan kumpulan hukum
lengkap dari elektrodinamika klasik.
Hukum Gauss menerangkan bagaimana muatan listrik dapat menciptakan dan
mengubah medan listrik. Medan listrik cenderung untuk bergerak dari muatan positif ke
muatan negatif. Hukum Gauss adalah penjelasan utama mengapa muatan yang berbeda
jenis saling tarik-menarik, dan yang sama jenisnya tolak-menolak. Muatan-muatan tersebut
menciptakan medan listrik, yang ditanggapi oleh muatan lain melalui gaya listrik. Hukum
Gauss untuk magnetisme menyatakan tidak seperti listrik tidak ada partikel "kutub utara"
atau "kutub selatan". Kutub-kutub utara dan kutub-kutub selatan selalu saling berpasangan.
Hukum induksi Faraday mendeskripsikan bagaimana mengubah medan magnet
dapat menciptakan medan listrik. Ini merupakan prinsip operasi banyak generator listrik.
Gaya mekanik (seperti yang ditimbulkan oleh air pada bendungan) memutar sebuah magnet
besar, dan perubahan medan magnet ini menciptakan medan listrik yang mendorong arus
listrik yang kemudian disalurkan melalui jala-jala listrik.
Memori inti magnetik An Wang (1954) adalah penerapan Hukum Ampere. Tiap inti
magnetik merupakan satu bit. Hukum Ampere menyatakan bahwa medan magnet dapat
ditimbulkan melalui dua cara: yaitu lewat arus listrik (perumusan awal Hukum Ampere), dan
dengan mengubah medan listrik (tambahan Maxwell). Koreksi Maxwell terhadap Hukum
Ampere cukup penting: dengan demikian, hukum ini menyatakan bahwa perubahan medan
listrik dapat menimbulkan medan magnet, dan sebaliknya.
Dengan demikian, meskipun tidak ada muatan listrik atau arus listrik, masih
dan dapat menjalar terus-menerus. Keempat persamaan Maxwell ini mendeskripsikan
gelombang ini secara kuantitatif, dan lebih lanjut lagi meramalkan bahwa gelombang ini
mestilah memiliki laju tertentu yang universal. Laju ini dapat dihitung cukup dari dua
konstanta fisika yang dapat diukur (konstanta elektrik dan konstanta magnetik).
Laju yang dihitung untuk radiasi elektromagnetik tepat sama dengan laju cahaya.
Cahaya memang merupakan salah satu bentuk radiasi elektromagnetik (seperti juga sinar X,
gelombang radio dan lain-lainnya). Dengan demikian, Maxwell memadukan dua bidang yang
sebelumnya terpisah, elektromagnetisme dan optika.
c. Termodinamika Klasik
Termodinamika adalah cabang ilmu pengetahuan yang membahas antara panas dan
bentuk – bentuk energi lainnya. Michael A Saad dalam bukunya menerangkan
Termodinamika merupakan sains aksiomatik yang berkenaan dengan transformasi energi
dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Energi dan materi sangat berkaitan erat, sedemikian
eratnya sehingga perpindahan energi akan menyebabkan perubahan tingkat keadaan materi
tersebut.
Hukum pertama dari termodinamika menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan
dan tidak dapat dihilangkan namun berubah dari satu bentuk menjadi bentuk yang lainnya.
Hukum ini mengatur semua perubahan bentuk energi secara kuantitatif dan tidak
membatasi arah perubahan bentuk itu. Pada kenyataannya tidak ada kemungkinan
terjadinya proses dimana proses tersebut satu – satunya hasil dari perpindahan bersih panas
dari suatu tempat yang suhunya lebih rendah ke suatu tempat yang suhunya lebih tinggi.
Pernyataan yang mengandung kebenaran eksperimental ini dikenal dengan hukum kedua
termodinamika.
Keterbatasan Termodimika Klasik.
Termodinamika klasik menggarap keadaan sistem dari sudut pandang makroskopik
dan tidak membuat hipotesa mengenai struktur zat. Untuk membuat analisa termodinamika
klasik kita perlu menguraikan keadaan suatu sistem dengan perincian mengenai
karakteristik-karakteristik keseluruhannya seperti tekanan, volume dan temperatur yang
Termodinamika klasik tidak memperhatikan perincian-perincian suatu proses tetapi
membahas keadaan-keadaan kesetimbangan. Dari sudut pandang termodinamika jumlah
panas yang dipindahkan selama suatu proses hanyalah sama dengan beda antara perubahan
energi sistem dan kerja yang dilaksanakan. Jelaslah bahwa analisa ini tidak memperhatikan
mekanisme aliran panas maupun waktu yang diperlukan untuk memindahkan panas
tersebut.
Termodinamika klasik mampu menerangkan mengapa perpindahan panas dapat terjadi,
namun termodinamika klasik tidak menjelaskan bagaimana cara panas dapat berpindah. Kita
mengenal bahwa panas dapat berpindah dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan
radiasi.
d. Teori Keos (Chaos Theory)
Chaos Theory merupakan suatu teori yang menjelaskan perubahan yang bersifat
kompleks dan tak dapat diprediksi atau sistem-sistem dinamik yang peka terhadap kondisi
awal. Sistem keos secara matematis bersifat deterministik (sebagai lawan sifat
probabilistik), yakni mengikuti hukum-hukum yang persis, tetapi perilaku ketakberaturannya
dapat tampak seperti bersifat acak bagi pengamat awam. Perilaku keos dapat terjadi pada
berbagai sistem seperti rangkaian listrik, penyebaran penyakit campak, laser, roda bergigi
(gir) yang meleset, irama denyut jantung, aktivitas elektris otak, irama sirkulasi darah dalam
tubuh, populasi binatang, dan reaksi kimia. Lebih daripada itu, bahkan diyakini bahwa sistem
ekonomi, seperti stock exchange, dapat bersifat keos. Studi mengenai masalah keos secara
cepat berkembang dari kajian teoritis matematis ke ilmu-ilmu terapan.
Hakekat dinamika alam semesta telah mengarahkan berbagai riset ilmiah yang
ditujukan untuk menganalisis perubahan. Sampai beberapa tahun terakhir masih dipercaya
bahwa jika perilaku dinamis sebuah sistem tidak dapat diprediksi, maka hal itu dikarenakan
adanya pengaruh acak dari luar sistem. Oleh karena itu, para ilmuwan menyimpulkan bahwa
jika pengaruh-pengaruh acak tersebut dapat dihilangkan, maka perilaku semua sistem
deterministik dapat diprediksi untuk jangka panjang. Sekarang ini sudah diketahui bahwa
banyak sistem dapat menampakkan perilaku jangka panjang yang tak dapat diprediksi
Sebuah sistem sederhana sekalipun, seperti sebuah pendulum, dapat menampakkan keos.
Ketidakterprediksikannya sistem-sistem keos muncul karena kepekaan sistem-sistem
tersebut terhadap kondisi awal, seperti posisi dan kecepatan awal. Dua sistem keos identik
yang diset untuk bergerak dengan kondisi awal yang sedikit berbeda dapat secara cepat
menampakkan gerakan-gerakan yang sangat berbeda.
Ahli matematika Perancis Henri Poincaré menyimpulkan bahwa ia tidak dapat
membuktikan bahwa sistem tata surya sepenuhnya dapat diprediksi. Ia adalah ilmuwan yang
pertama kali menyatakan definisi suatu keadaan mengenai apa yang kemudian dikenal
sebagai keos (chaos): "Boleh jadi perbedaan kecil pada kondisi awal akan menghasilkan
perbedaan yang sangat besar pada fenomena akhir. Suatu kesalahan kecil yang terjadi
sebelumnya akan menghasilkan kesalahan yang sangat besar pada akhirnya. Prediksi
e jadi tidak u gki ….". De ikia tulis ya. Pe ja ara pe e ua Poi aré se ula tidak sepenuhnya dilakukan oleh kebanyakan ilmuwan sampai komputer memungkinkan mereka
untuk secara mudah memodelkan dan menggambarkan sistem keos. Namun sebelumnya
para ilmuwan dan insinyur pelopor di NASA (National Aeronautics and Space Administration)
telah menggunaan penemuan Poincaré untuk mengirim orang dan satelit ke orbit. Edward
Lorenz, seorang ahli meteorologi Amerika, di awal tahun 60-an menemukan bahwa sebuah
model cuaca yang disederhanakan yang dihasilkan oleh komputer menunjukkan kepekaan
luar biasa terhadap kondisi awal cuaca yang terukur. Ia menunjukkan secara visual adanya
struktur di dalam model cuaca keosnya yang apabila digambar secara tiga dimensi, tampak
seperti sebuah fraktal berbentuk kupu-kupu, yang sekarang dikenal sebagai strange
attractor. Lorenz menemukan kembali keos dan membuktikan bahwa ramalan cuaca jangka
panjang merupakan sesuatu yang tidak mungkin dilakukan.
Menjelang awal 1980-an, berbagai percobaan secara teratur telah menunjukkan
bahwa banyak sistem fisik dan biologi yang berperilaku secara keos. Salah satu sistem
demikian yang pertama ditemukan adalah kran air yang menetes. Pada kondisi tertentu
waktu antar tetesan air dari sebuah kran yang bocor menampakkan perilaku keos, yang
membuat peramalan jangka panjang mengenai waktu tetesan tersebut tidaklah mungkin.
Berdasarkan bukti terakhir, pengamatan Poincaré mengenai ketakteramalkannya
sistem tata surya tampaknya benar. Beberapa observasi dan simulasi komputer terhadap
gerakan Hyperionu yang berguling-guling, sebuah bulan Saturnus yang berbentuk kentang
berperilaku secara keos. Beberapa simulasi komputer yang dilakukan baru-baru ini juga
menunjukkan bahwa orbit Pluto, planet paling jauh dalam tata surya juga bersifat keos.
Para ilmuwan sedang mengembangkan berbagai aplikasi keos. Beberapa teknik
pengendalian yang sadar keos sedang digunakan untuk menstabilkan laser, memanipulasi
reaksi kimia, mengkode informasi, dan mengubah irama jantung keos menjadi irma jantung
yang teratur dan sehat.
Antara Keos dan Fraktal
Keos (chaos) merupakan bidang kajian dalam mekanika dan matematika dan
merupakan perilaku yang tampak acak atau tak terprediksi dalam sistem-sistem yang
dibangun oleh hukum-hukum deterministik. Istilah lain yang lebih akurat adalah "keos
deterministik", suatu istilah yang bersifat paradoks karena istilah tersebut menghubungkan
dua makna yang sudah dikenal dan umumnya dianggap tidak saling cocok. Istilah pertama
mengandung pengertian acak atau tak terprediksi, seperti dalam lintasan sebuah molekul di
dalam gas atau memilih sebuah individu dari sebuah populasi. Dalam analisis konvensional
kejadian acak dianggap lebih menunjukkan penampakan daripada kenyataan, yang muncul
dari pengabaian berbagai sebab. Dengan kata lain, sudah diyakini secara umum bahwa
kejadian di dunia tidak dapat diprediksi karena kekomplekanya. Pengertian kedua adalah
adanya gerakan deterministik, seperti gerakan sebuah pendulum atau planet, yang telah
diterima sejak Isaac Newton sebagai contoh sederhana keberhasilan ilmu pengetahuan di
dalam merumuskan (dalam bentuk persamaan matematis) sesuatu yang kemudian dapat
diprediksi.
C. TOKOH-TOKOH FISIKA KLASIK
a. Count Rumford
Benjamin Thompson (sering dikenal sebagai 'Count
Rumford' lahir 26 Maret 1753 – meninggal 21 Agustus 1814 pada
umur 61 tahun) adalah penemu, ilmuwan, negarawan, dan tentara
terkenal kelahiran Amerika. Benjamin Thompson dilahirkan di
Woburn Utara, Massachusetts pada tanggal 26 Maret 1753.
Thompson berumur 2 tahun. Ibunya, Ruth Simonds menikah lagi dengan Josiah Pierce pada
bulan Maret 1976. Di masa kecilnya, Benjamin Thompson memiliki keterbatasan untuk
sekolah sehingga dia lebih banyak belajar sendiri dan kemudian mendapatkan banyak
pengetahuan dari teman dan kenalannya. Pada usia 13 tahun, Benjamin Thompson mulai
melakukan beberapa pekerjaan seperti menjadi juru tulis seorang importer, pedagang bahan
kering, dan kemudian magang di Doctor John Hay of Woburn, dimana Thompson
mendapatkan banyak pengetahuan tentang ilmu medis. Bakat Thompson dalam bekerja
dengan alat mekanis dan kemampuan bahasanya yang sangat baik membuat John Fowle,
salah satu guru lulusan Harvard, membantunya untuk belajar dengan Professor John
Winthrop di Harvard. Pada tahun 1772, Thompson meninggalkan kota kelahirannya dan
mengajar di salah satu sekolah di Bradford, Massachusetts sambil mempelajari ilmu
pengetahuan pada Samuel Williams. Tidak beberapa kemudian, Thompson berpindah
mengajar di Concord, New Hampshire atas undangan dari Timothy Walker. Di sana Benjamin
Thompson hidup menumpang dan kemudian menikahi anak dari tuan rumahnya, Sarah
Walker Rolfe yang merupakan janda kaya di daerah Concord. Istrinyalah yang
memperkenalkan Thompson pada Gubernur Wentworth dari New Hampshire dan
mengangkatnya menjadi mayor di New Hampshire Militia.
Tahun 1975, Benjamin Thompson meneliti tentang gaya pada bubuk mesiu dan
membangun sistem sinyal kelautan yang baru bagi tentara Inggris. Kontribusinya yang
terbesar pada dunia Fisika adalah pemikirannya tentang teori kalor. Pada akhir abad ke-18,
teori kalori yang dipercaya adalah bahwa kalor merupakan fluida yang dapat mengalir ke
dalam tubuh ketika dipanaskan dan mengalir keluar ketika didinginkan. Saat Thompson
meneliti tentang bubuk mesiu, Benjamin Thompson menemukan adanya penyimpangan
atau anomali yang tidak dapat dijelaskan dengan teori kalori. Di dalam laporannya kepada
Royal Society yang berjudul "An Experimental Enquiry concerning the Source of Heat excited
by Friction" (1798), Benjamin Thompson mengajukan suatu teori baru yang menyatakan
bahwa kerja mekanis akan menghasilkan kalor dan kalor tersebut merupakan suatu bentuk
gerak. Teori tersebut berhasil memberikan penjelasan mengapa panas yang dihasilkan dari
gesekan peluru meriam (bubuk mesiu) tidak akan pernah habis. Peristiwa tersebut tidak
dapat dijelaskan dengan teori kalori terdahulu. Di dalam laporan tersebut terdapat
perhitungan jumlah kuantitas kalor yang diproduksi oleh energi mekanis. Teori yang
pada saat itu yang tidak yakin dengan Thompson hingga James Maxwell mengemukakan
teori kinetik kalor pada tahun 1871.
Penemuan-penemuan Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan
pakaian penahan panas, sert mengembangkan cerobong asap dan tungku perapian yang
ada.
b. Nicolas Léonard Sadi Carnot
Nicolas Léonard Sadi Carnot (lahir di Paris, 1 Juni 1796 –
meninggal di Paris, 24 Agustus 1832 pada umur 36 tahun). Carnot
menemukan dan merumuskan hukum kedua termodinamika dan
memberikan model universal atas mesin panas, sebuah mesin,
yang mengubah energi panas ke dalam bentuk energi lain,
misalnya energi kinetik (sekarang bernama siklus Carnot). Karyanya
yang paling utama adalah "Réflexions Sur La puissance Motrice du Feu" (Refleksi Daya Gerak
Api); terbit tahun 1824. Di dalamnya termuat sejumlah asas seperti siklus Carnot, mesin
panas Carnot, teorema Carnot, efisiensi termodinamika, dan lain-lain. Nicolas Sadi Carnot
meninggal akibat penyakit kolera.
Ketika Carnot mulai menulis bukunya, mesin uap telah diakui secara luas di bidang
ekonomi dan menjadi penting dalam dunia industri, tetapi belum ada studi ilmiah yang
nyata. Newcomen telah menemukan mesin uap piston yang dioperasikan pertama lebih dari
satu abad sebelumnya, pada 1712, sekitar 50 tahun setelah itu, James Watt membuat
perbaikan yang bertanggung jawab untuk meningkatkan efisiensi dan kepraktisan mesin uap.
Mesin Compound (mesin dengan lebih dari satu tahap ekspansi) sudah ditemukan. Pada
tahun 1824 prinsip konservasi energi masih kurang berkembang dan kontroversial, dan
formulasi yang tepat dari hukum pertama termodinamika masih lebih dari satu dekade,
kesetaraan mekanis panas tidak akan dirumuskan selama dua dekade. Teori umum dari
panas adalah teori kalori.
Mesin Carnot telah diuji coba, dengan cara meningkatkan tekanan uap dan
penggunaan cairan, untuk meningkatkan efisiensi mesin. Dalam tahap awal pengembangan
mesin, efisiensi mesin yang berguna itu mampu menapai peforma maksimal ketika jumlah
Dalam model ideal Carnot, kalori diangkut dari suhu panas ke suhu dingin, dan
menghasilkan energi, atau dapat diangkut kembali dengan membalik gerakan siklus, konsep
ini kemudian dikenal sebagai reversibilitas termodinamika. Kemudian Carnot mendalilkan
bahwa tidak ada kalori yang hilang. Proses yang benar-benar reversibel, mesin panas
menggunakan reversibilitas siklus adalah mesin panas yang paling efisien. Bukti untuk ini
adalah sebagai berikut: bayangkan kita memiliki dua tubuh besar, panas dan dingin. Jika kita
beberapa mesin Carnot ini yang membuat aliran panas dari panas ke dingin, jumlah Q untuk
setiap siklus, menghasilkan jumlah energi dilambangkan W. Jika kita menggunakan karya ini
untuk daya komputer lain, tapi satu yang lebih efisien daripada mesin Carnot, bisa,
menggunakan jumlah energi W setiap siklus, membuat jumlah panas, Q '> aliran Q dari
dingin ke panas tubuh. Efek bersih adalah aliran Q'-Q panas dari dingin ke panas tubuh,
sementara tidak ada pekerjaan bersih dilakukan. Ini akan melanggar hukum kedua
termodinamika dan dengan demikian tidak mungkin. Hal ini membuktikan bahwa mesin
Carnot adalah mesin panas yang paling efisien. Meskipun diformulasikan dalam bentuk
kalori, daripada entropi, ini adalah pernyataan awal dari hukum kedua termodinamika.
c. Julius Robert von Mayer
Julius Robert von Mayer (lahir di Heilbronn,
Baden-Württemberg, Jerman, 25 November 1814 – meninggal di
Heilbronn, Baden-Württemberg, Jerman, 20 Maret 1878 pada
umur 63 tahun) adalah dokter dan fisikawan Jerman yang
merupakan salah satu pemrakarsa termodinamika. Pada tahun
1841, ia mengucapkan pernyataan yang terkenal mengenai
konservasi energi : Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Selama tahun
1842, Mayer mendeskripsikan proses kimia vital yang kini disebut oksidasi sebagai
sumber utama energi untuk semua makhluk hidup.
d. James Prescott Joule
James Prescott Joule (lahir di Salford, Inggris, 24 Desember
1818 – meninggal di Greater Manchester, Inggris, 11 Oktober 1889
sebagai perumus Hukum Kekekalan Energi, yang berbunyi, Energi tidak dapat diciptakan
ataupun dimusnahkan. Ia adalah seorang ilmuwan Inggris yang berminat pada fisika.
Dengan percobaan, ia berhasil membuktkan bahwa panas (kalori) tak lain adalah suatu
bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang
menyatakan panas sebagai zat alir. Salah satu satuan energi—Joule—dinamai atasnya.
Pada tahun 1840, James menerbitkan sebuah karya ilmiah tentang panas yang
dihasilkan oleh arus listrik. Lalu pada tahun 1843, ia menerbitkan kelanjutan karya
ilmiahnya tentang bagaimana mengubah kerja menjadi panas. Ia melakukan eksperimen
menggunakan roda berpedal. Akhirnya dari situ James merumuskan konsep fisika
mengenai kesetaraan energi mekanik dan energi panas.
Empat tahun kemudian, ia berhasil merumuskan hukum kekekalan energi, yang
merupakan hukum pertama dari hukum termodinamika. Hukum itu menyatakan bahwa
energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tapi dapat berubah dari satu bentuk
energi ke bentuk energi lainnya.
Pada tahun 1847 James bertemu dengan Lord Kelvin atau William Thomson, di acara
diskusi sains. Lord Kelvin tertarik dengan penemuan-penemuan James dan karya-karya
ilmiah yang pernah dipublikasikan. Ia pun mengajak James untuk bekerja sama. Dari kerja
samanya, maka lahirlah suatu konsep fisika yang disebut Efek Thomson. Efek
Joule-Thomson lalu berkembang menjadi ilmu yang memelajari tentang sifat materi pada suhu
sangat rendah. Ilmu itu disebut Kriogenik.
e. Herman von Helmholtz
Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (lahir di Potsdam,
Kerajaan Prusia, 31 Agustus 1821 – meninggal di Charlottenburg,
Kekaisaran Jerman, 8 September 1894 pada umur 73 tahun) adalah
fisikawan Jerman yang banyak memberikan sumbangan kepada
ilmu pengetahuan modern. Ia juga dikenal akan sumbangsihnya
mengenai konservasi energi. Hermann Helmholtz adalah salah satu
dari beberapa ilmuwan untuk menguasai dua bidang ilmu: obat-obatan dan fisika. Dia
melakukan penelitian terobosan pada sistem saraf, serta fungsi mata dan telinga. Dalam
fisika, ia diakui (bersama dengan dua ilmuwan lain) sebagai penulis dari konsep konservasi
Helmholtz dilahirkan dalam sebuah keluarga miskin, ayahnya adalah seorang
instruktur filsafat dan sastra di sebuah gimnasium di kampung halamannya di Potsdam,
Jerman. Di rumah, ayahnya mengajarinya bahasa Latin, Yunani, Prancis, Italia, Ibrani, dan
Arab, serta ide-ide filosofis Immanuel Kant dan Fichte JG (yang adalah seorang teman
keluarga).
Dengan latar belakang ini, Helmholtz masuk sekolah dengan perspektif yang luas.
Meskipun ia menyatakan minat dalam ilmu, ayahnya tidak mampu untuk mengirimnya ke
universitas; sebaliknya, ia dibujuk untuk belajar kedokteran, daerah yang akan memberikan
dia dengan bantuan pemerintah. Sebagai imbalannya, Helmholtz diharapkan untuk
menggunakan keterampilan medis untuk kebaikan pemerintah - terutama di rumah sakit
tentara.
Helmholtz memasuki Friedrich Wilhelm Institute di Berlin pada tahun 1898,
menerima MD-nya empat tahun kemudian. Setelah lulus ia langsung ditugaskan untuk tugas
militer, berlatih sebagai dokter bedah untuk tentara Prusia. Setelah beberapa tahun tugas
aktif ia diberhentikan, bebas untuk mengejar karir di akademisi. Pada 1848 dia mendapatkan
posisi sebagai dosen di Berlin Academy of Arts. Hanya setahun kemudian ia ditawari guru
besar di Universitas Konigsberg, mengajar fisiologi. Selama dua puluh dua tahun berikutnya
ia pindah ke universitas di Bonn dan Heidelberg, dan selama waktu ini ia melakukan hismajor
bekerja di bidangkedokteran.
Helmholtz mulai mempelajari mata manusia, tugas itu semakin sulit karena
kurangnya peralatan medis yang tepat. Dalam rangka untuk lebih memahami fungsi mata ia
menemukan ophthalmoscope, sebuah perangkat yang digunakan untuk mengamati retina.
Diciptakan pada tahun 1851, ophthalmoscope - dalam bentuk yang sedikit dimodifikasi -
masih digunakan oleh spesialis mata modern. Helmholtz juga merancang deviceused untuk
mengukur kelengkungan mata disebut ophthalmometer. Menggunakan perangkat ini ia
mengajukan teori visi tiga warna yang pertama kali diusulkan oleh Thomas Young. Teori ini,
sekarang disebut teori Young-Helmholtz, membantu dokter mata untuk memahami sifat
buta warna dan penderitaan lainnya.
Penasaran dengan inner organ-organ indera, Helmholtz melanjutkan untuk
mempelajari telinga manusia. Menjadi pianis ahli, dia sangat peduli dengan cara telinga
lapangan dibedakan dan nada. Dia menyarankan bahwa telinga bagian dalam ini disusun
telinga untuk membedakan nada yang sama, nada, dan warna nada, suchas catatan identik
dimainkan oleh dua instrumen yang berbeda.
Pada tahun 1852 Helmholtz melakukan apa yang mungkin paling penting selama ia
bekerja sebagai dokter: pengukuran kecepatan impuls saraf. Sudah assumed that
pengukuran tersebut tidak akan pernah bisa diperoleh oleh ilmu pengetahuan, karena
speedwas terlalu besar untuk instrumen penangkap. Beberapa dokter bahkan menggunakan
ini membuktikan bahwa organisme hidup yang didukung oleh bawaan "kekuatan vital"
daripada energi. Helmholtz menyangkal ini dengan merangsang saraf otot neara pertama
katak dan kemudian lebih jauh; ketika stimulus itu jauh dari otot, itu dikontrak hanya sedikit
lebih lambat. Setelah perhitungan sederhana Helmholtz mengumumkan kecepatan impuls
dalam sistem saraf menjadi sekitar sepersepuluh kecepatan suara.
Setelah menyelesaikan banyak pekerjaan pada fisiologi sensorik yang menarik
baginya, Helmholtz menemukan dirinya bosan dengan obat-obatan. Pada tahun 1868 ia
memutuskan untuk kembali ke cinta pertamanya - ilmu fisik. Namun, itu tidak sampai 1870
bahwa kursi yang ditawarkan di Universitas telah ditolak oleh Gustav Kirchhoff. Pada saat
itu, Helmholtz telah menyelidiki terobosan penelitian pada energetika.
Konsep konservasi energi diperkenalkan oleh Julius Mayer pada tahun 1842, tapi
Helmholtz tidak menyadari pekerjaan Mayer. Helmholtz melakukan penelitian sendiri pada
energi, mendasarkan teorinya pada pengalaman sebelumnya dengan muscles.It dapat
diamati bahwa panas hewan dihasilkan oleh aksi otot, serta reaksi kimia dalam otot bekerja.
Helmholtz percaya bahwa energi ini berasal dari makanan dan makanan yang
mendapat energi dari matahari. Dia mengusulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan
secara spontan, atau bisa itu menghilang - itu digunakan atau dilepaskan sebagai panas.
Penjelasan ini jauh lebih jelas andmore rinci daripada yang ditawarkan oleh Mayer, dan
Helmholtz sering dianggap sebagai pencetus sebenarnya dari konsep konservasi energi.
Sementara ini tidak diragukan lagi warisan terbesar Helmholtz, dia juga mulai
beberapa penelitian yang kemudian diselesaikan oleh ilmuwan lain. Dia maju hipotesis
numberof pada radiasi elektromagnetik, berspekulasi bahwa itu terletak jauh intothe
rentang terlihat dari spektrum. Garis penelitian kemudian dilanjutkan, sangat berhasil, oleh
salah satu mahasiswa Helmholtz, Heinrich Hertz Rudolph, penemu gelombang radio. Teori
Helmholtz di elektrolisis juga dasar untuk pekerjaan di masa depan dilakukan oleh Svante
Helmholtz telah menjadi anak sakit-sakitan, bahkan sepanjang masa dewasanya ia
diganggu oleh sakit kepala migrain dan pusing. Pada tahun 1894, tak lama setelah tur
ceramah di Amerika Serikat, ia pingsan dan jatuh, menderita gegar otak.
f. Rudolf Julius Emanuel Clausius
Rudolf Julius Emanuel Clausius (lahir 2 Januari 1822 – 24
Agustus 1888), adalah seorang fisikawan dan matematikawan
Jerman yang dianggap sebagai salah satu pencetus konsep dasar
sains termodinamika. Ia menyempurnakan prinsip Sadi Carnot yang
dikenal sebagai Siklus Carnot. Jurnal ilmiahnya yang paling penting,
On the mechanical theory of heat, yang muncul tahun 1850, adalah
yang pertama kali menyatakan konsep dasar hukum kedua termodinamika. Tahun 1865 ia
memperkenalkan konsep entropi. Tahun 1870, ia memperkenalkan teorema virial yang
digunakan pada panas. Sebagai ahli ilmu fisika teoritis, ia juga yang meneliti fisika molekul
dan elektrik.
g. Lord kelvin
William Thomson (Lord kelvin) lahir pada 26 juni 1824 di
Belfast, dalam keluarga Dr. James Thomson, seorang guru
matematika dan rekayasa. Pada tahun 1832 ayahnya, Dr James
Thomson, menjadi guru besar matematika di Glasgow. Selanjutnya,
keluarga pindah ke kota yang jauh lebih besar dari Glasgow pada
tahun berikutnya. Dari sana, William Thomson dan
saudara-saudaranya diperkenalakan dengan pengalaman kosmopolitan yang lebih luas. Mereka
menghabiskan musim panas 1839 di London dan mengambil kursus bahasa Perancis di Paris.
Mereka menghabiskan tahun berikutnya di jerman dan Belanda, belajar bahasa Jerman dan
Belanda. Saat memulai studinya di Universitas Glasgow pada tahun 1834 William Thomson
baru berusia sepuluh tahun.
Enam tahun kemudian pada tahun 1840, Thomson memenangkan hadiah kelas
dalam astronomi dan esainya. "Esai tentang Sosok Bumi-nya menunjukkan kreativitas dan
fisika dan termodinamika. Dengan berbagai karya yang diterbitkan dalam fisika dan
termodinamika 1847, Thomson telah memperoleh reputasi sebagai ilmuwan menjanjikan.
Pada tahun 1848 Thomson mengusulkan skala temperatur absolut. Ia menduga
bahwa titik ketiadaan mutlak dari semua energi panas dapat tercapai, dimana tidak ada
panas lebih lanjut dapat hilang oleh suatu benda. Poin ini disebut nol absolut. Menurut
definisi, itu didalilkan sebagai nol pada skala suhu tubuhnya. Titik acuan kedua adalah tripel
air, kombinasi hanya suhu dan tekanan atmosfer dimana air cair, es padat, dan uap dapat
hidup berdampingan dalam satu kesetimbangan yabg stabil. Titik tripel air secara kasar
setara dengan nol derajat Celcius di (0,01 derajat celcius harus tepat). Untuk skala suhu
tubuhnya, Thomson menggunakan interval yang sama sebagai skala Celcius, yang membuat
dua skala mudah digunakan bersama-sama, Suhu suatu nol mutlak nol kelvin , atau -273,15
derajat Celcius.
Skala Kelvin (simbol : K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0
K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh
unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika
gerakan molekuler berhenti, dalam termodinamika), dan satu kelvin adalah pecahan
1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01 °C). Skala suhu Celsius kini
didefinisikan berdasarkan kelvin.
Kelvin dinamakan berdasarkan seorang fisikawan dan insinyur Inggris, William Thomson, 1st
Baron Kelvin (1824–1907). Tidak seperti derajat Fahrenheit dan derajat Celsius, kelvin tidak
berarti atau ditulis sebagai derajat.
Perkataan kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal
kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol °, berbeda dengan
Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran
sementara kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 (di
Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-10, Resolusi 3, CR 79), namanya
adalah "derajat kelvin" dan ditulis °K; kata "derajat" dibuang pada 1967 (CPGM ke-13,
Resolusi 3, CR 104).
Perhatikan bahwa simbol unit kelvin selalu menggunakan huruf besar K dan tidak
pernah dimiringkan. Tidak seperti skala suhu yang menggunakan simbol derajat, selalu ada
William Thomson mengadopsi gelar kehormatan Baron Kelvin dari Largs di Country Ayr.
William Thomson sering digambarkan sebagai Lord Kelvin.
h. Christian Doppler
Christian Doppler (1803-1853) adalah seorang
fisikawan dan matematikawan asal Austria. Doppler terkenal atas
kontribusinya dalam menyusun prinsip tentang sebuah fenomena
yang dinamakan Efek Doppler. Christian Doppler dilahirkan di
Salzburg, Austria. Karena kondisi fisiknya yang lemah, ia tidak
mampu meneruskan usaha pandai batu milik ayahnya. Doppler
mempelajari filsafat di Salzburg, serta matematika-fisika di Universitas Teknologi Vienna
(Vienna University of Technology) dan Universitas Vienna (University of Vienna). Pada tahun
1835, Doppler mendapatkan posisi akademis di sebuah perguruan tinggi yang sekarang
bernama Universitas Teknik Ceko (Czech Technical University). Selama bekerja, ia banyak
mempublikasikan makalah ilmiah, namun kurang populer dihadapan murid-muridnya karena
metode belajarnya yang dinilah keras. Ia menikah pada tahun 1836, dan dari pernikahannya,
Doppler memperoleh 5 orang anak.
Pada tahun 1842, Doppler mempublikasikan makalah ilmiah yang berjudul ((Jerman))
Über das farbige Licht der Doppelsterne (Tentang Cahaya Bewarna yang Dipancarkan oleh
Dua Buah Bintang).
Makalah tersebut dipublikasikan kepada Perhimpuan Ilmu Pengetahuan Bohemia.
Dalam makalah tersebut, dikemukakan sebuah teori bahwa terdapat perbedaan frekuensi
suara dari benda yang bergerak, ketika terdengar oleh pendengar yang bergerak dan diam.
Teori ini juga dapat menjelaskan tampilan warna pada bintang yang bergerak relatif
terhadap Bumi.
Doppler meninggalkan Praha pada tahun 1847. Pada tahun 1850, Doppler ditunjuk
sebagai ketua Istitut Fisika Eksperimental di Universitas Vienna. Salah satu muridnya ketika ia
mengajar disitu adalah Gregor Mendel, yang berkontribusi besar dalam ilmu genetika.
Franz Melde (11 Maret 1832 - 17 Maret 1901) adalah seorang
fisikawan Jerman. Percobaan Melde ini mendemonstrasikan
gelombang berdiri pada string. Percobaan Melde ini digunakan
untuk mengukur pola gelombang berdiri, untuk mengukur
kecepatan gelombang transversal, dan untuk mengetahui
pengaruh ketegangan gelombang transversal dalam sebuah senar.
Percobaan Melde adalah eksperimen ilmiah yang dilakukan Oleh fisikawan Jerman Franz
Melde pada gelombang berdiri yang dihasilkan dalam kabel tegang semula berosilasi dengan
garpu tala, kemudian disempurnakan dengan koneksi ke vibrator listrik. Penelitian ini
berusaha untuk menunjukkan bahwa gelombang mekanik mengalami gangguan fenomena.
Dalam percobaan, gelombang mekanik berwisata di arah yang berlawanan membentuk poin
bergerak, yang disebut node. Gelombang ini disebut gelombang berdiri oleh Melde sejak
posisi node dan loop (titik di mana kabel bergetar) tinggal statis.
j. August Adolf Eduard Eberhard Kundt
Kundt lahir di Schwerin di Mecklenburg. Dia mulai studi
ilmiah di Leipzig, tapi setelah pergi ke Universitas Berlin. Pada
awalnya ia mengabdikan dirinya untuk astronomi, tapi datang di
bawah pengaruh HG Magnus, ia mengalihkan perhatiannya untuk
fisika, dan lulus pada tahun 1864 dengan tesis tentang depolarisasi
cahaya.
Pada tahun 1867 ia menjadi privat dosen di Universitas Berlin, dan pada tahun
berikutnya dipilih profesor fisika di Federal Polytechnic Institute di Zurich, di mana ia adalah
guru dari Wilhelm Conrad Röntgen; kemudian, setelah satu atau dua tahun di Würzburg, ia
dipanggil pada tahun 1872 ke Strasbourg, di mana ia mengambil bagian besar dalam
organisasi universitas baru, dan sebagian besar terlibat dalam pendirian Institut Fisika.
Akhirnya pada tahun 1888 ia pergi ke Berlin sebagai pengganti Hermann von Helmholtz di
kursi fisika eksperimental dan direktur dari Berlin Institute Fisik. Dia meninggal setelah sakit
yang berkepanjangan di Israelsdorf, dekat Lübeck, pada tanggal 21 Mei 1894.
Sebagai seorang pekerja asli, Kundt terutama sukses dalam domain suara dan
cahaya. Pada tahun 1866, ia mengembangkan metode yang berharga untuk meneliti
lycopodium misalnya, ketika membersihkan lebih dari interior sebuah tabung yang dibentuk
kolom bergetar udara, cenderung untuk mengumpulkan di tumpukan pada node, jarak
antara yang demikian dapat dipastikan. Perpanjangan metode membuat kemungkinan
penentuan kecepatan suara dalam gas yang berbeda. Peralatan eksperimen ini disebut
Kundt Tube.
Pada tahun 1876 di Strasbourg bekerjasama dengan Emil Warburg, Kundt
membuktikan bahwa uap merkuri adalah gas monoatomik. Dalam terang, nama Kundt
secara luas dikenal untuk pertanyaan dalam dispersi anomali, tidak hanya dalam cairan dan
uap, tapi bahkan dalam logam, yang ia peroleh dalam film yang sangat tipis melalui proses
melelahkan pengendapan elektrolit pada kaca platinized. Dia juga melakukan berbagai
percobaan dalam magneto-optik, dan berhasil menunjukkan apa Faraday telah gagal untuk
mendeteksi, rotasi di bawah pengaruh gaya magnet dari bidang polarisasi di gas dan uap
tertentu.
Pekerjaan yang sagat menarik dilakukan oleh A Kundt pada fisiologi klorofil tanaman
dan frekuensi cahaya penyerapan (aturan Kundt), berpusat di sekitar panjang gelombang
6800A. Karya ini mungkin atau mungkin belum melengkapi kerja dan teori-teori E. Warburg.
Hal ini kemudian disempurnakan dan dikembangkan oleh R. Houston dan O. Biermacher.
k. Thomas Alva Edison
Thomas Alva Edison dilahirkan di Milan, Ohio pada tanggal 11
Februari 1847. Tahun 1854 orang tuanya pindah ke Port Huron,
Michigan. Edison pun tumbuh besar di sana. Sewaktu kecil Edison
hanya sempat mengikuti sekolah selama 3 bulan. Gurunya
memperingatkan Edison kecil bahwa ia tidak bisa belajar di sekolah
sehingga akhirnya Ibunya memutuskan untuk mengajar sendiri
Edison di rumah. Kebetulan ibunya berprofesi sebagai guru. Hal ini dilakukan karena ketika di
tidak berbakat. Meskipun tidak sekolah, Edison kecil menunjukkan sifat ingin tahu yang
mendalam dan selalu ingin mencoba. Sebelum mencapai usia sekolah dia sudah membedah
hewan-hewan, bukan untuk menyiksa hewan-hewan tersebut, tetapi murni didorong oleh
rasa ingin tahunya yang besar. Pada usia sebelas tahun Edison membangun laboratorium
kimia sederhana di ruang bawah tanah rumah ayahnya. Setahun kemudian dia berhasil
membuat sebuah telegraf yang meskipun bentuknya primitif tetapi bisa berfungsi.
Tentu saja percobaan-percobaan yang dilakukannya membutuhkan biaya yang
lumayan besar. Untuk memenuhi kebutuhannya itu, pada usia dua belas tahun Edison
bekerja sebagai penjual koran dan permen di atas kereta api yang beroperasi antara kota
Port Huron dan Detroit. Agar waktu senggangnya di kereta api tidak terbuang percuma
Edison meminta ijin kepada pihak perusahaan kereta api, Gra d Tru k Railway , u tuk
membuat laboratorium kecil di salah satu gerbong kereta api. Di sanalah ia melakukan
percobaan dan membaca literatur ketika sedang tidak bertugas.
Tahun 1861 terjadi perang saudara antara negara-negara bagian utara dan selatan.
Topik ini menjadi perhatian orang-orang. Thomas Alva Edison melihat peluang ini dan
membeli sebuah alat cetak tua seharga 12 dolar, kemudian mencetak sendiri korannya yang
di eri a a Weekly Herald . Kora i i adalah kora perta a ya g di etak di atas kereta api dan lumayan laku terjual. Oplahnya mencapai 400 sehari.
Pada masa ini Edison hampir kehilangan pendengarannya akibat kecelakaan. Tetapi
dia tidak menganggapnya sebagai cacat malah menganggapnya sebagai keuntungan karena
ia banyak memiliki waktu untuk berpikir daripada untuk mendengarkan pembicaraan
kosong.
Tahun 1868 Edison mendapat pekerjaan sebagai operator telegraf di Boston. Seluruh
waktu luangnya dihabiskan untuk melakukan percobaan-percobaan tehnik. Tahun ini pula ia
menemukan sistem interkom elektrik.
Thomas Alva Edison mendapat hak paten pertamanya untuk alat electric vote
recorder tetapi tidak ada yang tertarik membelinya sehingga ia beralih ke penemuan yang
bersifat komersial. Penemuan pertamanya yang bersifat komersial adalah pengembangan
stock ticker. Edison menjual penemuaannya ke sebuah perusahaan dan mendapat uang
sebesar 40000 dollar. Uang ini digunakan oleh Edison untuk membuka perusahaan dan
laboratorium di Menlo Park, New Jersey. Di laboratorium inilah ia menelurkan berbagai
Tahun 1877 ia menemukan phonograph. Pada tahun ini pula ia menyibukkan diri
dengan masalah yang pada waktu itu menjadi perhatian banyak peneliti: lampu pijar. Edison
menyadari betapa pentingnya sumber cahaya semacam itu bagi kehidupan umat manusia.
Oleh karena itu Edison mencurahkan seluruh tenaga dan waktunya, serta menghabiskan
uang sebanyak 40.000 dollar dalam kurun waktu dua tahun untuk percobaan membuat
lampu pijar. Persoalannya ialah bagaimana menemukan bahan yg bisa berpijar ketika dialiri
arus listrik tetapi tidak terbakar. Total ada sekitar 6000 bahan yang dicobanya. Melalui usaha
keras Edison, akhirnya pada tanggal 21 Oktober 1879 lahirlah lampu pijar listrik pertama
yang mampu menyala selama 40 jam.
Masih banyak lagi hasil penemuan Edison yang bermanfaat. Secara keseluruhan
Edison telah menghasilkan 1.039 hak paten. Penemuannya yang jarang disebutkan antara
lain : telegraf cetak, pulpen elektrik, proses penambangan magnetik, torpedo listrik, karet
sintetis, baterai alkaline, pengaduk semen, mikrofon, transmiter telepon karbon dan
proyektor gambar bergerak.
Thomas Edison juga berjasa dalam bidang perfilman. Ia menggabungkan film
fotografi yang telah dikembangkan George Eastman menjadi industri film yang menghasilkan
jutaan dolar seperti saat ini. Dia pun membuat Black Maria, suatu studio film bergerak yang
dibangun pada jalur berputar. Melewati tahun 1920-an kesehatannya kian memburuk dan
beliau meninggal dunia pada tanggal 18 Oktober 1931 pada usia 84 tahun.
l. Augustin-Jean Fresnel
Augustin-Jean Fresnel (lahir di Perancis 1788-1827), adalah
seorang insinyur Perancis dan fisikawan yang memberikan
kontribusi signifikan terhadap pembentukan teori optik gelombang.
Fresnel mempelajari perilaku cahaya baik secara teori dan
eksperimen. Dia mungkin paling dikenal sebagai penemu lensa
Fresnel, pertama kali diadopsi dalam mercusuar ketika dia menjadi
komisaris Prancis mercusuar, dan ditemukan di banyak aplikasi saat ini. Persamaan Fresnel
pada gelombang dan reflektifitas juga membentuk dasar untuk banyak aplikasi di komputer
