Sudut Pandang (Lain) Melihat Rumus Fisika
(Muh. Syahrul Padli, Bawah Pohon Science)
Fisika adalah ilmu dengan sangat banyak rumus atau persamaan. Sering kali persamaan atau rumus menjelma monster yang menakutkan bagi beberapa orang yang belum terbiasa.
Mungkin kamu salah satunya. Dan itu tak apa-apa.
Bagi fisikawan, rumus atau persamaan adalah cerita yang dikompres (dipadatkan) kedalam simbol pendek. Itu demi kepraktisannya.
Tugas orang yang belajar Fisika adalah tahu cara mengekstrak simbol itu menjadi cerita tentang alam yang lengkap. Bukan hanya itu, bahkan dari sana para pembelajar Fisika bisa mengembangkan cerita baru yang lebih menarik.
Mungkin pengetahuan dasar ini telah disampaikan guru-guru kita dulu dengan bahasanya sendiri. Hanya kita yang lupa atau belum punya kapasitas mengolah informasi yang mereka berikan.
But it’s okay.
Bawah Pohon Science ada untuk mengingatkan lagi. Atau mungkin memberi teropong lain untuk melihat lebih dalam?
Mari kita mulai!
Fisika dibangun dari pengukuran presisi. Itulah alasannya besaran didefinisikan.
Besaran adalah jenis kuantitas yang diukur.
Panjang jalan atau lintasan (jarak tempuh), panjang meja, panjang buku dan “panjang yang lain” didefinisikan kedalam besaran panjang.
Waktu didefinisikan sebagai selang lamanya kejadian. Atau selang lamanya perubahan dari satu kondisi ke kondisi lain.
Pengukuran penting dalam Fisika untuk mendapatkan presisi dari keadaan objek. Selain itu, dengan dilakukannya pengukuran, peng-kategorian apa yang diukur kedalam konsep besaran dan dimunculkannya skala atau satuan, maka dimungkinkan seseorang melakukan prediksi.
Contoh nyatanya dalam kehidupan sehari-hari. Dalam kondisi tak macet menuju minimarket, kita tahu bahwa motor perlu satu liter bensin untuk pulang-pergi. Dengan mengisi dua liter bensin, maka kita bisa memprediksi bahwa kita bisa dua kali pulang-pergi ke minimarket.
Liter itu merupakan besaran yang berasal dari pengukuran unit volume (meskipun bukan besaran pokok dalam Standar Internasional). Satu liter sama dengan 1000 mililiter.
Liter dan mililiter ini adalah satuan. Artinya skala alat pengukur atau penunjuk informasi objek. Jika tak punya literan dengan skala literan kita bisa memakai tabung ukur skala mililiter. Atau kalau kita mau presisi setengah liter yang akan sulit dicapai dengan literan maka kita bisa pakai tabung ukur skala mililiter sampai menunjukkan 500 mililiter.
Sangat banyak fungsi dari pendefinisian besaran-besaran dan penetapan skala alat ukur dalam kehidupan. Dengan dua hal itu, kita bisa menikmati belanja online dan offline yang mensyaratkan pengukuran berat seperti buah maupun panjang seperti kain.
Baca tentang topik besaran dan satuan di sini.
Kembali ke topik!
Dengan dua besaran yakni panjang/jarak tempuh dan waktu, kita bisa menemukan besaran baru yang disebut besaran turunan bernama kecepatan.
Kok bisa?
Membingungkan kan?
Wajar. Kalau tidak bingung justru itu yang masalah. Selama Anda bingung dan terus ingin tahu maka Anda akan sampai pada pemahaman baru.
Salah satu rumus dasar dalam Fisika adalah kecepatan.
Untuk memahaminya, kita coba pakai perbandingan.
Anggaplah Anto dan Basri sedang adu cepat.
Dari informasi pengukuran kita akhirnya tahu waktu dan jarak/panjang lintasan yang dilalui Anto dan Basri.
Anto butuh waktu 60 detik untuk lari sejauh 1 km.
Basri butuh waktu 30 detik untuk lari sejauh 1 km.
Yang mana yang lebih cepat?
Basri dong. Artinya Basri butuh lebih sedikit waktu untuk menempuh 1 km dibanding Anto.
Dalam 120 detik Anto bisa lari sejauh 2 km
Dalam 120 detik Basri bisa lari sejauh 4 km
Yang mana yang lebih cepat?
Masih Basri kan? Dengan waktu tempuh yang sama, Basri bisa lari dengan jarak lebih jauh.
Karena cerita tentang Basri dan Anto terlalu panjang, maka bisa kita kompress (padatkan) kedalam sebuah persamaan singkat.
Cara merumuskannya begini.
Kita simbolkan dulu.
v sebagai kecepatan
s sebagai jarak
t sebagai waktu
Kecepatan itu berbanding terbalik dengan waktu. Artinya semakin pendek waktu yang dibutuhkan untuk menempuh suatu jarak maka semakin cepat dia. Dalam bahasa matematika
v ~ 1/t
Kecepatan itu berbanding lurus dengan jarak. Artinya semakin panjang atau semakin jauh jarak yang ditempuh dalam suatu selang waktu tertentu maka semakin cepat dia. Dalam bahasa Matematika
v ~ s
Kita bisa gabung dua kesamaan ini kedalam satu persamaan
v = s/t
Jreng jreng dapatlah persamaan kecepatan.
Selamat, Anda sudah bisa merumuskan sebuah persamaan hanya bermodal logika dan pemahaman dasar.
Jika ingin membedah persamaan, lakukan saja proses terbalik.
Kita naikkan levelnya sedikit!
Siap?
Benda yang bergerak kan hampir sebagian besarnya punya massa atau berat.
Kok dalam persamaan kecepatan tidak ada simbol massa?
Well, pertanyaan yang bagus.
Rumus kecepatan sebenarnya adalah pendekatan teoretis. Artinya pendekatan dengan mengabaikan suatu besaran dan fokus pada besaran yang diukur.
Untuk menyesuaikan dengan dunia nyata, kita butuh besaran baru yaitu momentum. Di mana momentum bisa diartikan efek dari benda yang bergerak dengan membawa massanya.
Kita misalkan p sebagai momentum.
Massa itu melekat pada objek atau bendanya. Dia melekat pada objek yang melakukan kecepatan. Masukkan saja langsung. Kenapa? Karena massa untuk kasus dunia makroskopis atau sehari-hari kebanyakan tak berubah. Mereka relatif tetap.
Jadi kalau m adalah simbol untuk massa maka momentum bisa dirumuskan
p = m v atau p = m s/t
Atau kalau mau dalam bentuk lain bisa begini:
pn = m v1 + mv2 + mv3 + … + mvn
Di mana vn artinya momentum pada selang waktu atau jarak tertentu.
Ingat yah, penjumlahan bisa dialibentukkan kedalam perkalian dan sebaliknya.
Atau kalau penjelasan di atas agak meloncat, mari kita tinjau lebih dalam.
Benda atau objek yang membawa massa bisa kita amati dari efeknya. Bola yang kita lempar ke sebuah tumpukan kaleng misalnya.
Ada dua kemungkinan ketika melempat bola ke sebuah tumpukan kaleng. Asumsikan tepat sasaran.
Mana yang lebih besar efeknya?
Anggap tumpukan kaleng diatur sedemikian rupa sehingga yang punya pengaruh hanya bola saja.
Semakin berat dan semakin cepat maka pengaruhnya lebih besar kan?
Bandingkan kalau dia ringan dan tidak cepat.
Dengan demikian, kita bisa buat ke dalam persamaan
p ~ m
p ~ v
Sehingga dua persamaan ini bisa digabung jadi lebih ringkas
p = mv
Waw, kita sudah merumuskan dua persamaan Fisika dalam satu hari berbekal pengetahuan Matematika dasar dan logika.
Lebih asyik kan?
Tapi ingat, tidak semua persamaan bisa dirumuskan murni dari besar-besaran saja atau dari logika saja. Kadang dibutuhkan eksperimen. Dari eksperimen akan muncul yang namanya konstanta dan beberapa syarat batas.
Tak usah pikirkan itu dulu. Nanti kita bahas di kesempatan lain!
Nah, kamu penasaran dengan konten Fisika yang lebih keren lagi? Kunjungi kami di sini.
