Perkembangan Fisika Klasik

FISIKA KLASIK

FISIKA KLASIK

Sejarah munculnya fisika klasik sudah mulai sejak abad ke 18. Pada periode ini ilmu fisik berkembang pesat terutama pada bidang mekanika yang banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. 

Pada periode ini juga terjadi pengembangan pada bidang optik.  Ditandai dengan adanya penerapan pada teori gelombang terhadap teori emisi Newton. Pada periode ini juga banyak penemuan-penemuan tentang listrik magnet. Pada periode ini juga terjadi pengembangan pada bidang optik.  Ditandai dengan adanya penerapan pada teori gelombang terhadap teori emisi Newton. Pada periode ini juga banyak penemuan-penemuan tentang listrik magnet.

Penemuan-penemuan tentang listrik magnet pada periode ini adalah  Galvani, Volta, Oersted, Biot Savart, Ampere, Faraday, Lorenz. Timbulnya fisika klasik juga ditandai dengan perkembangan sejarah atom dari  para penemu teori atom. Adapun  ahli yang berperan dalam hal ini adalah Jhon Dalton, Faraday, James Clerk Maxwel. 

Perkembangan fisika klasik di zaman Benyamin Thomson pada bidang fisika adalah terfokus pada kajian materi tentang gaya dan kalor serta fluida ( zat alir).

a. Fisika di abad ke – 18

Periode ini sangat singkat sekitar 90 tahun dari tahun 1800 -1890. Pada periode ini penerapan fisika kedalam teknologi berkembang sangat pesat. Demikian juga dalam bidang mekanika banyak diterapkan dalam kehidupan manusia sehari-hari.

Pada periode ini timbulnya fisika klasik masih diwarnai hukum-hukum gerak Newton dan transformasi Galileo, yang perlu dicatat pada periode ini adalah persamaan Hamiltonian. Persamaan Hamiltonian merupakan  bentuk baru dari persamaan gerak. Persamaan Hamiltonian ini  pada periode berikutnya sangat sesuai dengan persamaan gerak mekanika gelombang Schrodinger yang sangat berguna dalam memecahkan persoaalan teoritis dan dikenal dengan operator Hamilton.

Pada periode ini juga terjadi pengembangan pada bidang optik.  Ditandai dengan adanya penerapan pada teori gelombang terhadap teori emisi Newton. Pada periode ini juga banyak penemuan-penemuan tentang listrik magnet yang mempunyai peranan dalam kehidupan manusia sehari-hari.

Penemuan-penemuan tentang listrik magnet pada periode ini adalah :

•        Galvani ,  Pengamatannya tentang electricity.

•        Volta  :

-        Volta menemukan bahwa potensial listrik juga dapat dihasilkan dengan zat-zat anorganik.

-      Volta juga  menulis tentang baterai pertama yang dapat memberikan arus listrik yang dalam  sejarahnya dikenal dengan elemen volta (tiang volta).

-        Arus listrik timbul dari  efek hubungan dua logam yang beraliran.

•        Oersted , Bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnet.

•        Biot Savart , Bahwa ada pengaruh medan magnet dari suatu kawat yang melingkar  yang diberi arus listrik pada acuan tertentu.

•      Ampere, Menemukan besarnya kuat arus listrik dengan menggunakan alat ukur yang disebut dengan amperemeter.

•     Faraday, Menemukan adanya arus listrik induksi yang ditimbulkan dari pengaruh perubahan garis-garis gaya magnet yang masuk atau keluar dari kumparan.

•        Lorenz , Menemukan adanya gaya yang ditimbulkan dari dua kawat berarus listrik sejajar, yang terdapatdi dalam medan magnet.

b. Perkembangan sejarah atom

      Timbulnya fisika klasik juga ditandai dengan perkembangan sejarah atom dari  para penemu teori atom. Adapun  ahli yang berperan dalam hal ini adalah:

• John Dalton Yang ditemukan dalam teori atomnya. Unsur-unsur terdiri atas partikel-partikel kecil yang tak dapat dibagi lagi  yang disebut dengan atom.
• Faraday Selain dalam perkembangan listrik magnet Faraday juga berperan dalam perkembangan atom.
• James Clerk Maxwel Menemukan secara teoritis untuk hukum  ditribusi kecepatan antar molekul-molekul gas.

c. Perkembangan Fisika Klasik  zaman Benyamin Thomson  ( 1753-1814)

Benjamin Thompson (sering dikenal sebagai ‘Count Rumford’ lahir pada tanggal 26 Maret 1753  dan wafat pada tanggal  21 Agustus 1814, pada usia 61 tahun)  Benjamin Thompson adalah penemu, ilmuwan, negarawan, dan tentara terkenal kelahiran Amerika.

Di samping mengurusi masalah politik dan militer,  Benjamin Thompson juga aktif meneliti berbagai hal, terutama bidang Fisika. Sekitar 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 Benjamin Thompson meneliti tentang bubuk mesiu, Teori yang dikemukakan Thompson bertentangan dengan teori kalori yang terdahulu dan banyak orang pada saat itu yang tidak yakin dengan Benjamin Thompson hingga James Maxwell mengemukakan teori kinetik kalorpada tahun 1871.

Penemuan-penemuan Benjamin Thompson lainnya adalah kompor, oven, ketel ganda, dan pakaian penahan panas, serta mengembangkan cerobong asap dan tungku perapian.

Sumbangan Benjamin Thompson dalam sejarah perkembangan  kalor adalah sangat besar, diantaranya yaitu :

1. Meletakkan dasar teori kinetik panas modern dan energi.
2. Membantah bahwa panas itu suatu zat alir ( caloric ).
3. Menyatakan bahwa panas adalah suatu bentuk gerakan. Dan caloric itu di anggap keluar bila benda didinginkan.
4. Menemukan metode perpindahan panas (heat transfer).
5. Menyatakan bahwa dalam cairan dan gas, panas mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Zat alir panas mengalir ke atas dan yang dingin  kebawah.

d. Penelitian Thomas Young ( 1773-1829)

Thomas Young adalah seorang dokter Inggris dan ahli fisika. Pada usia empat belas ia telah berkenalan dengan orang-orang Latin, Yunani, Perancis, Italia, Ibrani, Arab dan Persia. Begitu besar perhatian dan  pengetahuannya yang luas ia dipanggil  Fenomena Muda oleh teman-temannya di Cambridge. Ia belajar kedokteran di London, Edinburgh, dan Göttingen dan mendirikan praktek medis di London. Minat awalnya dalam penelitian dan metode ilmiahnya adalah tentang lensa, dan ia adalah orang pertama yang menyadari bahwa mata memfokuskan dengan mengubah bentuk lensa. Ia menemukan penyebab astigmatisme, dan inisiator, dengan Helmoltz. Pada 1801 ia diangkat sebagai Profesor Fisika di universitas Cambrige. 

Thomas Young Terkenal dengan percobaan celah gandanya. Yaitu ditetapkan bahwa cahaya adalah gerakan gelombang, meskipun kesimpulan ini sangat ditentang oleh para ilmuwan kontemporer, yaitu cahaya adalah sel hidup di alam dari pendapat Newton dan menurut Newton pendapatnya tidak mungkin salah.

Thomas Young juga memfokuskan diri dan bekerja di tegangan permukaan, elastisitas (modulus Young, ukuran kekakuan bahan), dan memberikan salah satu definisi ilmiah energi  mula-mula sebelum berubah menjadi energi bentuk lain.

e. Pengaruh Paradigma Klasik Pada Penerapan Bidang Teknologi Khususnya Bidang Biologi Biomedis

       Adapun pengaruh dari paradigma fisika klasik tersebut dalam penerapan bidang biologi dan biomedis adalah sebagai berikut:

•        Bidang Biologi

1. Organisme hidup dipandang sebagai sebuah mesin yang terbangun atas bagian bagian yang terpisah (reduksionisme Cartesian). Giovanni Borelli (murid Galileo), menjelaskan bahwa aspek dasar aksi otot dengan pengertian mekanika.

2. Wiliam Harvey berpendapat bahwa system peredaran darah adalah fisiologi mekanistik.

3. Luigini Galvani menunjukkan bahwa transmisi impuls saraf memiliki kaitan dengan arus listrik.

4. Konsep Descartes tentang esensi neurofisiologi yaitu bahwa organism masih dianggap mesin, hanya saja lebih rumit sebab juga melibatkan fenomena kimia dan listrik.

5. Generalisasi paling kuat dalam biologi adalah semua organisme tersusun atas sel. Fungsi-fungsi biologi dipandang sebagai hasil interaksi antara balok-balok sel (reduksionis Cartesian).

6. Louis Pasteur meneliti tentang korelasi kuman dan penyakit (reduksi Cartesian)

7. Munculnya konsep determinisme genetis, yaitu sifat karakter suatu organisme ditentukan oleh unsur genetisnya.

•        Bidang biomedis

1. Pada tubuh manusia dianggap mesin yang dapat dianalisis menurut bagian-bagian penyakit.

2. Organ-organ tubuh mengalami mal fungsi maka peran dokter adalah campur tangan untuk membetulkan malfungsi tersebut.

3. Sebelum Descartes, untuk menyembuhkan penyakit maka perhatian diarahkan pada saling hubungan antara tubuh dan jiwa, konteks lingkungan dan spiritual pasien. Dan filsafat Descartes telah mengubah pandangan bahwa dokter memusatkan perhatian pada tubuh pasien saja dan mengabaikan terhadap aspek-aspek psikologis, social dan lingkungan.

f. Penelitian Thomas Young tentang Gelombang Cahaya

         Dalam penilaian Thomas Young sendiri, dari sekian banyak prestasi yang paling penting adalah menetapkan  teori gelombang cahaya  . Untuk melakukannya, ia harus mengatasi pandangan  Isaac Newton tentang “Optik”, bahwa cahaya adalah partikel. Namun demikian, pada awal abad ke-19 Thomas Young mengajukan sejumlah alasan teoritis mendukung teori gelombang cahaya, dan dia mengembangkan dua demonstrasi  untuk mendukung pandangan ini.

          Dalam sebuah makalah berjudul Percobaan dan Perhitungan Sehubungan dengan Optik Fisik, diterbitkan pada tahun 1803, Thomas Young menggambarkan suatu eksperimen di mana ia menempatkan kartu sempit dalam suatu berkas cahaya dari bukaan tunggal di sebuah jendela dan mengamati pinggiran warna dalam bayangan dan sisi kartu.  Hal ini mendukung anggapan bahwa cahaya terdiri dari gelombang.

g. Modulus Young  

Pada tahun 1807, Modulus Young yang mengaitkan stres (tekanan) yang  berhubungan strain nya (perubahan panjang sebagai rasio dari panjang asli). Modulus Young tidak tergantung pada komponen yang diperiksa, akan tetapi Modulus merujuk pada sebuah asset  material yang melekat. Modulus Young  untuk pertama kalinya, memprediksi regangan dalam subjek komponen tegangan yang diketahui. 

Sebelum kontribusi Young, yang diperlukan untuk menerapkan F Hooke  dengan hubungan kx = F ,untuk mengidentifikasi deformasi (x) dari suatu subjek tubuh untuk sebuah beban yang diketahui (F), di mana (k) konstan adalah fungsi dari kedua geometri dan material di bawah pertimbangan. Menemukan k diperlukan pengujian fisik untuk setiap komponen baru, sebagai F = hubungan kx merupakan fungsi dari kedua geometri dan material. Modulus Young hanya bergantung pada bahan, tidak geometri, sehingga memungkinkan sebuah revolusi dalam strategi rekayasa.

h. Visi Thomas Young dan Teori Warna

         Thomas Young juga telah disebut pendiri optik fisiologis . Pada 1793 ia menjelaskan modus di mana mata mengakomodasi sendiri untuk visi pada jarak yang berbeda tergantung pada perubahan kelengkungan dari lensa kristal , pada tahun 1801 ia adalah yang pertama untuk menggambarkan Silindris , kemudian dikembangkan oleh Hermann von Helmholtz , bahwa persepsi warna tergantung pada kehadiran di retina tiga jenis serabut saraf yang masing-masing untuk menanggapi, hijau dan violet lampu merah. Hal ini mewarnai pemahaman modern tentang penglihatan warna , dalam menemukan mata tertentu yang memang memiliki tiga reseptor warna yang sensitif terhadap rentang panjang gelombang yang berbeda.

Yang patut di catat dari penelitian Thomas Young adalah :

1. Thomas Young yang menghidupkan kembali teori gelombang cahaya Huygens. Thomas Young menyatakan bahwa terpecahnya berkas cahaya di bidang batas antara dua medium, menjadi berkas cahaya refraksi. Yang tidak dapat di jelaskan secara memuaskan oleh teori emisi Newton.

2. Thomas Young mengusulkan prinsip interferensi dari dua gelombang sebagai keterangan dari cincin newton dan warna dari plat-plat tipis.