BAB 4
KIMIA DAN FISIKA
1. MATERI
1.1
Pengertian Materi
Materi
didefinisikan sebagai sesuatu yang mempunyai masa dan menempati ruang. Materi
dapat berwujud padat, cair, dan gas. Emas, tembaga, besi, garam, air, dan udara
adalah contoh-contoh materi yang kita kenal. Materi yang berwujud padat
biasanya memiliki bentuk dan volume tetap, selama tidak ada pengaruh dari luar
misalnya, sebatang emas akan memiliki bentuk dan volume tetap dimanapun emas
itu berada. Materi yang berupa zat cair dapat berubah-ubah bentuknya,
tergantung bentuk tempatnya. Di dalam botol, air akan mengambil bentuk botol,
sedangkan apabila air berada dalam gelas, maka air akan mengambil bentuk gelas.
Walaupun bentuknya dapat berubah, volume zat cair tetap. Materi yang berupa gas
akan mengisi seluruh ruang yang tersedia, jadi bentuk dan volume gas tidak
tetap.
1.2
Sifat Materi
Semua
materi mempunyai sifat yang khas. Misalnya, air, gula, dan tembaga,
masing-masing mempunyai seperangkat sifat atau cirri yang membedakannya dari
semua zat lain dan memberinya identitas yang unik. Pada umumnya, sifat materi
dapat dibagi dalam 2 macam, yaitu sifat intensif dan sifat ekstensif. Sifat
intensif adalah kualitas yang bersifat khas dari tiap contoh zat, tidak peduli
bentuk dan ukuran zat. Sedangkan sifat ekstentif adalah sifat yang tidak khas
dari zat dan tergantung pada bentuk dan ukuran zat tersebut. Selain itu,
sifat-sifat materi dapat pula digolongkan dalam sifat kimia dan sifat fisika.
Sifat kimia adalah kualitas yang khas dari suatu zat yang menyebabkan zat itu
berubah, baik sendirian maupun berinteraksi dengan zat lai, dan dengan berubah
itu membentuk zat yang berlainan. Dengan kata lain, sifat kimia zat menyatakan
interaksi antar zat-zat. Sifat kimia adalah sifat intensif, mialnya, reaksi
suatu zat dengan oksigen, kelarutan dalam asam, dan sebagainya. Sifat fisika
adalah karakteristik suatu zat yang membedakannya dari zat-zat lain, sehingga
dapat digunakan untuk menerangkan penampilan suatu zat. Contoh sifat fisika
adalah titik didih, rapatan, viskositas, warna, kilap, dan sebagainya.
1.3
Perubahan Materi
Perubahan
suatu materi dapat dibedakan atas : a. Perubahan Kimia, yaitu perubahan yang
mengakibatkan terbentuknya zat-zat baru. Zat baru hasil perubahan kimia ini
biasanya mempunyai sifat kimia yang berbeda dengan perubahan energy yang besar.
Contoh : - Besi berkarat : sepotong besi yang dibiarkan dalam keadaan lembab
dan karena reaksi udara, beberapa waktu kemudian akan timbul karat yang
merupakan materi baru hasil reaksi. - Pembakaran : sehelai kertas yang dibakar
akan mengasilkan abu. b. Perubahan Fisika, yaitu perubahan yang tidak
mengakibatkan terbentuknya zat baru, dan hanya mengakibatkan perubahan tasa.
Pada perubahan fisika, sifat kimia zat tidak berubah dan biasanya hanya
disertai dengan perubahan energi yang kecil. Contoh : - Pengauapan : air yang
dipanaskan akan berubah menjadi uap air. - Pembekuan : air yang didinginkan
sampai 0oC akan membeku menjadi es. Jadi perubahan materi secara fisika
termasuk perubahan tingkat wujud materi, seperti menguap, membeku, melarut,
menghablur, dan sebagainya.
1.4
Klasifikasi Materi
Materi
yang ada di sekitar kita berada dalam banyak bentuk yang berbeda-beda sehingga
untuk memudahkan kita dalam mempelajarinya perlu dilakukan pengklasifikasian.
Materi dapat digolongkan sebagai zat murni dan campuran. Gambar.
Skema
Klasifikasi Materi
a.
Zat murni dapat dibedakan lagi menjadi unsur dan senyawa. Unsur adalah zat-zat
yang tidak dapat diuraikan oleh perubahan kimia sederhana menjadi dua zat atau
lebih. Contoh: emas, perak, tembaga, lutetium, promethium, dan sebagainya.
Unsur biasanya dibedakan menjadi unsur logam dan non logam. Emas, tembga, dan
perak adalah unsur logam, sedangkan karbon, belerang (sultfur) adalah unsur non
logam. Senyawa adalah zat dengan susunan atau komposisi tertentu yang dapat
diuraikan oleh proses kimia sederhana menjadi dua zat atau lebih yang
berlainan. Garam dapur, natrium klorida (Nace), merupakan contoh senyawaan. Zat
berbentuk kristalin putih ini dapat diuraikan menjadi logam aktif mengkilap
(natrium) dan suatu gas kuning kehijauan yang bersifat racun (klor). Sifat zat
yang diperoleh dengan penguraian suatu senyawa ini berbeda dengan sifat
senyawanya. Dewasa ini dikenal lebih dari 106 unsur dan lebih dari 4 juta
senyawa.
b.
Campuran adalah bahan yang mengandung dua zat berlainan atau lebih, dimana
sifat masing-masing zat penyusunnya masih ada. Campuran dapat dibedakan dalam 2
macam, yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Pada campuran homogen
tiap bagian, komposisinya sama, tidak ada bagian yang dapat dibedakan satu dari
yang lain. Contoh campuran homogeny adalah larutan gula dalam air. Pada
campuran heterogen, tiap bagian, komposisinya serbaneka. Pada campuran ini
terdapat bagian-bagian yang Nampak berlainan. Komponen-komponen pada campuran
ini dapat memisahkan diri secara fisis karena perbedaan sifatnya. Contoh
campuran heterogen adalah campuran garam dan merica.
2.
PENGENALAN UNSUR DAN SISTEM PERIODIK
2.1 Unsur
Unsur
adalah zat murni yang dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih
sederhana dengan reaksi kimia biasa. Penulisan lambang unsur mengikuti aturan
sebagai berikut: 1. Lambang unsur diambil dari singkatan nama unsur. Beberapa
lambang unsur berasal dari bahasa Latin atau Yunani nama unsur tersebut.
Misalnya Fe dari kata ferrum (bahasa latin) sebagai lambang unsur besi. 2.
Lambang unsur ditulis dengan satu huruf kapital. 3. Untuk Unsur yang
dilambangkan dengan lebih dengan satu huruf, huruf pertama lambang ditulis
dengan huruf kapital dan huruf kedua/ketiga ditulis dengan huruf kecil. 4.
Unsur-unsur yang memiliki nama dengan huruf pertama sama maka huruf pertama
lambang unsur diambil dari huruf pertama nama unsur dan huruf kedua diambil
dari huruf lain yang terdapat pada nama unsur tersebut. Misalnya, Rauntuk
radium dan Rn untuk radon. Pada suhu kamar (25 C) unsur dapat berwujud Padat,
Cair,dan Gas, secara umum unsur terbagi menjadi dua kelompok yaitu: - Unsur
Logam: umumnya unsur logam diberi nama akhiran ium. Umumnya logam ini memiliki
titik didih tinggi, mengilap, dapat dibengkokan , dan dapt menghantarkan panas
atau arus listrik - Unsur Non Logam: umumnya memiliki titik didih rendah, tidak
mengkilap,kadang-kadang rapuh tak dapat dibengkokkan dan sukar menghantarkan
panas atau arus listrik.
2.2
Senyawa
Senyawa
adalah zat yang terbentuk dari penggabungan unsur-unsur dengan pembagian
tertentu. Senyawa dihasilkan dari reaksi kimia antara dua unsur atau lebih
melalui reaksi pembentukan. Misalnya, karat besi (hematit) berupa Fe2O3
dihasilkan oleh reaksi besi (Fe) dengan oksigen (O). Senyawa dapat diuraikan
menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi penguraian. Senyawa mempunyai
sifat yang berbeda dengan unsur-unsur pembentuknya. Senyawa hanya dapt
diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui reaksi kimia. Pada kondisi
yang sama, senyawa dapat memiliki wujud berbeda dengan unsur-unsur
pembentuknya. Sifat fisika dan kimia senyawa berbeda dengan unsur-unsur
pembentuknya. Misalnya reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen membentuk
senyawa air yang berwujud cair.
2.3
Sistem Periodik
Ahli
kimia mengklasifikasikan jutaan zat ke dalam unsur, senyawa, dan campuran. Pada
awalnya unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat. Selanjutnya,
seiring dengan semakin banyaknya penelitian yang dilakukan oleh para ahli maka
unsur-unsur dikelompokkan berdasarkan kemiripan sifat dan kenaikan massa atom. Ø
Pengertian Sistem Periodik Unsur Sistem periodik memperlihatkan pengelompokkan
atau susunan unsur-unsur dengan tujuan mempermudah dalam mempelajari
sifat-sifat berbagai unsur yang berubah secara periodik. Ø
Sejarah Perkembangan Sistem Periodik Unsur Usaha-usaha untuk mengelompokkan
unsur-unsur telah dimulai sejak para ahli menemukan semakin banyaknya unsur di
alam. Pengelompokkan unsur-unsur ini dimaksudkan agar unsur-unsur tersebut
mudah dipelajari. Beberapa ahli mengelompokkan unsur-unsur tersebut berdasarkan
penelitian yang dilakukan.
1.
Triade Dobereiner dan Hukum Triade Dobereiner Pada tahun 1829, Johann
Dobereiner mengelompokkan unsure berdasarkan kemiripan sifat ke dalam tiga
kelompok yang disebut triade. Dalam triade, sifat unsur kedua merupakan sifat
antara unsur pertama dan unsur ketiga. Contohnya: suatu triade Li-Na-K terdiri
dari Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K) yang mempunyai kemiripan sifat. Dia
juga menemukan bahwa massa atom unsur kedua adalah rata-rata massa atom unsur
pertama dan unsur ketiga. Dobereiner menemukan adanya beberapa kelompok tiga
unsur yang memiliki kemiripan sifat, yang ada hubungannya dengan massa atom.
Contoh kelompok-kelompok triade: - Cl, Br dan I - Ca, Sr dan Ba - S, Se dan Te
Tabel Triade
2.
Hukum Oktaf Newlands Pada tahun 1865, John Newlands mengklasifikasikan unsur
berdasarkan kenaikan massa atomnya. Newlands mengamati ada pengulangan secara
teratur keperiodikan sifat unsur. Unsur ke-8 mempunyai sifat mirip dengan unsur
ke-1. Begitu juga unsur ke-9 mirip sifatnya dengan unsur ke-2, dan seterusnya.
Karena kecenderungan pengulangan selalu terjadi pada sekumpulan 8 unsur
(seperti yang telah dijelaskan) maka sistem tersebut disebut Hukum Oktaf.
Apabila unsur disusun berdasarkan kenaikan massa atom, maka unsur kesembilan
mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan unsur pertama, unsur kesepuluh mirip
dengan unsur kedua dan seterusnya. Karena setelah unsur kedelapan
sifat-sifatnya selalu terulang, maka dinamakan hukum Oktaf. Kelemahannya adalah
Hukum Oktaf Newlands hanya berlaku untuk unsur-unsur dengan massa atom yang
rendah.
3.
Sistem Periodik Mendelyev Sesuai dengan kegemarannya yaitu bermain kartu, ahli
kimia dari Rusia, Dimitri Ivanovich Mendeleev (1869) mengumpulkan informasi
sebanyak-banyaknya tentang unsur, kemudian ia menulis pada kartu-kartu.
Kartu-kartu unsur tersebut disusun berdasarkan kenaikan massa atom dan
kemiripan sifat. Kartu-kartu unsur yang sifatnya mirip terletak pada kolom yang
sama yang kemudian disebut golongan. Sedangkan pengulangan sifat menghasilkan
baris yang disebut periode. Alternatif pengelompokkan unsur-unsur lebih
ditekankan pada sifat-sifat unsur tersebut daripada kenaikan massa atom
relatifnya, sehingga ada tempat-tempat kosong dalam tabel periodik tersebut.
Tempat kosong inilah yang oleh Mendeleev diduga akan diisi oleh unsur-unsur
dengan sifat-sifat yang mirip tetapi pada waktu itu unsur tersebut belum
ditemukan. Kelebihan sistem periodik Mendeleev adalah dapat meramalkan sifat
unsur yang belum ditemukan pada saat itu dan telah mempunyai tempat yang
kosong, penempatan gas mulia yang baru ditemukan tahun 1890–1900 tidak
menyebabkan perubahan susunan sistem periodik Mendeleev, sedangkan
kekurangannya yaitu adanya penempatan unsur yang tidak sesuai dengan kenaikan
massa atom. Contoh: 127I dan 128Te. Karena sifatnya, Mendeleev terpaksa
menempatkan Te lebih dulu daripada I. Kekurangan sistem periodik ini yaitu
adanya empat pasal anomali, yaitu penyimpangan terhadap hukum perioditas yang
disusun berdasarkan kenaikan massa atomnya. Keempat anomali itu adalah: Ar
dengan K, Te dengan I, Co dengan Ni dan Th dengan Pa.
4.
Sistem Periodik Modern Pada tahun 1914, Henry G. Moseley menemukan bahwa urutan
unsur-unsur dalam sistem periodik sesuai dengan kenaikan nomor atom unsur.
Sistem periodik unsur modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan
kemiripan sifat. Moseley berhasil menemukan kesalahan dalam tabel periodik
Mendeleev, yaitu ada unsur yang terbalik letaknya. Penempatan Telurium dan
Iodin yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya, ternyata sesuai
dengan kenaikan nomor atom. Sistem periodik modern bisa dikatakan sebagai
penyempurnaan sistem periodik Mendeleev. Tabel Moseley atau yang dikenal dengan
istilah Tabel Sistem Periodik Modern.
Jumlah periode dalam sistem periodik ada 7 dan
diberi tanda dengan angka:
•
Periode 1 disebut sebagai periode sangat pendek dan berisi 2 unsur.
•
Periode 2 disebut sebagai periode pendek dan berisi 8 unsur.
•
Periode 3 disebut sebagai periode pendek dan berisi 8 unsur.
•
Periode 4 disebut sebagai periode panjang dan berisi 18 unsur.
•
Periode 5 disebut sebagai periode panjang dan berisi 18 unsur.
•
Periode 6 disebut sebagai periode sangat panjang dan berisi 32 unsur, pada
periode ini terdapat unsurLantanida yaitu unsur nomor 58 sampai nomor 71.
•
Periode 7 disebut sebagai periode belum lengkap karena mungkin akan bertambah
lagi jumlah unsur yang menempatinya, sampai saat ini berisi 24 unsur. Pada
periode ini terdapat deretan unsur yang disebut Aktinida, yaitu unsur bernomor
90 sampai nomor 103 2.4 Sitem Periodik dan Hubungannya dengan Konfigurasi
Elektron A. Hubungan antara Peride dengan Konfigurasi Elektron Dalam sistem
periodik, perioda menunjukkan banyaknya kulit yang telah terisi elektron di
dalam suatu atom. Sehingga sesuai dengan banyaknya kulit yaitu K, L, M, N, O,
P, Q maka sistem periodik mempunyai 7 perioda. B. Hubungan antara Golongan
dengan Konfigurasi Elektron Unsur yang terletak pada satu golongan mempunyai
sifat-sifat kimia yang mirip (hampir sama). Unsur-unsur golongan A disebut
golongan utama, sedangkan unsur-unsur golongan B disebut unsur transisi
(peralihan), semua unsur transisi diberi simbol B kecuali untuk triade besi,
paladium dan platina disebut "golongan VIII''.
3.
ENERGI
3.1
Pengertian Energi
Energi
memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan kemajuan suatu
negara. Seluruh aktivitas kehidupan manusia bisa dilakukan dengan melibatkan
penggunaan energi. Pada zaman prasejarah sampai awal zaman sejarah, hanya kayu
yang digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan memasak dan pemanasan.
Sekitar awal abad ke-13 mulai digunakan batubara. Penemuan mesin uap yang
menggunakan batubara sebagai sumber energinya pada abad ke-18 membawa
perkembangan baru dalam kehidupan manusia. Mesin uap ini mampu menghasilkan
energi yang cukup besar untuk menggerakkan mesin-mesin industri sehingga memacu
api revolusi industri di Eropa, di mana energi mulai digunakan secara
besar-besaran. Pada awal abad ke-19, muncullah minyak bumi yang berperan
sebagai sumber energi untuk pemanasan dan penerangan sehingga mulai
menggantikan peran batubara. Kemudian, peran minyak bumi pun mulai digantikan
oleh energi listrik pada akhir abad ke-19. Energi listrik dihasilkan dari
proses pengubahan energi gerak putaran generator. Pada umumnya, sumber energi
yang digunakan untuk memutar generator berasal dari minyak bumi, batubara, dan
gas alam. Oleh karena energi listrik ini dihasilkan dari proses pengubahan energi
lain yang tersedia di alam, energi listrikdisebut juga energi sekunder. Energi
listrik terus memegang peranan penting dalam kehidupan manusia sampai saat ini.
Pada abad ke-20 ditemukan lagi alternatif sumber energi yang dapat dimanfaatkan
oleh manusia, di antaranya energi panas bumi, nuklir, dan surya. Kata energi
berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergon yang berarti “kerja”. Jadi, energi
didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Energi
merupakan sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini, terutama
bagi kehidupan manusia, karena segala sesuatu yang kita lakukan memerlukan
energi. Energi di alam ini tersedia dalam berbagai bentuk, misalnya energi
kimia, energi listrik, energi kalor, dan energi cahaya. Energi akan bermanfaat
jika terjadi perubahan bentuk dari suatu bentuk energi ke bentuk lain. Sebagai
contoh setrika listrik akan bermanfaat jika terjadi perubahan energi listrik
menjadi energi kalor. Energi baru dapat dirasakan manfaatnya apabila energi
tersebut telah berubah bentuk. Contohnya, energi kimia dalam bahan bakar
berubah menjadi energi gerak untuk memutar roda. Energi listrik berubah menjadi
energi cahaya lampu, menjadi energi kalor pada setrika, rice cooker, magic jar,
dan dispenser, serta menjadi energi gerak pada bor, mesin cuci, mixer, dan
kipas angin.
3.2
Macam-macam Energi dan Contohnya
1.
Energi Panas
Energi
panasa sering disebut sebagai kalor. Pemberian panas kepada suatu benda dapat
menyebabkan kenaikan suhu benda itu ataupun bahkan terkadang dapat menyebabkan
perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume benda itu sendiri.
Pada waktu merebus air, energi panasa (misalnya, yang berasal dari kayu bakar
atau minyak tanah) diberikan kepada air, sehingga suhu air naik. Jika pemberian
energi panas diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan
menguap dan berubah bentuk menjadi uap air.
2.
Energi Mekanik Energi mekanik dapat dibedakan atas dua pengertian yaitu :
energi potensial dan energi kinetic : - Energi potensial (energi tempat) contoh
energi yang tersimpan dalam air yang dibendung pada sebuah waduk yang bersifat
tidak aktif. - Energi kinetik (tenaga gerak) contoh bila waduk dibendung
tersebut dibuka, air akan mengalir dengan deras, sehingga energi air menjadi
aktif. Biasanya energy kinetik ini digunakan untuk pembangkit listrik dengan
teknologi turbin.
3.
Energi Magnetik Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang
timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu
dengan yang lain. Setiap magnet mempunyai dua macam kutub, yaitu kutub magnet
utara dan selatan. Jika dua batang magnet kutub-¬kutubnya yang senama (u – u/s
– s) saling didekatkan maka kedua magnet akan saling tolak-menolak, sebaliknya,
kedua magnet akan saling tarik-menarik apabila yang saling berdekatan adalah
kedua kutub tidak senama (u-s). Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk
saling melakukan gerakan. kemampuan itu adalah energi yang tersim¬pan di dalam
magnet dan energi inilah yang disebut sebagai Energi magnetik. Semakin besar
energi magnetik yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang
ditimbulkan oleh magnet itu.
4.
Energi listrik Benda-benda di ala mini mengandung muatan listik yang terjadi
sebagai akibat gesekan benda-benda tersebut. Saat udara kering pada beberapa
benda dapat terjadi penimbunan muatan listik.. Berdasarkan teori terbaru
tentang listrik, yaitu teori elektron, benda netral adalah benda yang tidak
bermuatan listrik karena jumlah muatan positifnya sama dengan muatan negatif.
Benda bermuatan negatif apabila ada pengurangan elektron. Alexander Volta pada
th 1800, berhasil membuat sel listrik dengan menggunakan lengan-lempengan seng
dan tembaga yang disusun sejajar dan disisipi kertas sebagai separator. Susuna
semacam itu disebut elektroda. Eletroda yang bermuatan positif disebut anoda
dan yang bermuatan negatif disebut katoda. Elektroda-elektroda tersebut
dimasukkan kedalam larutan garam yang disebut elektrolit. Aliran listrik timbul
karena ada perbedaan potensial dalam sel listrik. Energi listrik ditimbulkan
melalui bermacam¬-macam cara. Contoh :
a.
Sungai, waduk atau air terjun yang memiliki energi kinetik.
b.
Angin yang dipakai untuk menggerakkan kincir angin.
c.
Accu (energi kimia).
d.
Uap yang dapat memutar generator listrik.
e.
Tenaga diesel.
f.
Tenaga nuklir.
5.
Energi Kimia Ialah energi yang diperoleh melalui suatu proses kimia. Energi
yang dimiliki ma¬nusia dapat diperoleh dari makanan yang dimakan melalui
pro¬ses kimia. Jika kedua macam atom-atom karbon dan atom oksigen tersebut
dapat bereaksi, akan terbentuk molekul baru yaitu karbondioksida. bergabungnya
kedua atom tersebut memerlu¬kan energi. kalori tersebut dikenal sebagai energi
kimia. bila kedua atom yang telah tergabung dipisahkan, maka akan mele¬paskan
energi. energi yang terbebas disebut energi eksoterm pada reaksi korek api,
juga dihasilkan energi panas yang melalui suatu proses kimia.
6.
Energi Bunyi Ialah energi getaran, contoh : Meledaknya suatu bom menimbulkan
getaran yang hebat dan energi getarannya mampu merobohkan bangunan ataupun
memecahkan kaca-kaca yang tebal.
7.
Energi Cahaya atau Cahaya Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak
diperlu¬kan terutama oleh tumbuhan yang berhijau daun. tumbuhan itu membutuhkan
energi cahaya untuk mengadakan proses foto¬sintesis. Dengan kemajuan teknologi,
saat ini dapat juga digunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar
laser. yang dimaksud dengan sinar laser ialah sinar pada suatu gelombang yang
sama dan yang amat kuat. Sinar laser banyak sekali digunakan dan meliputi
banyak bidang, misalnya dalam bidang industri besar digunakan dalam pembuatan
senjata laser yang dapat menembus baja yang tebalnya 2 cm dan lain-lainnya.
8.
Energi Nuklir Energi nuklir didapatkan apabila suatu atom pecah menjadi atom
yang lain, dan pecahnya atom tersebut disertai pembebasan energi. Inti atom
mengandung proton dan neutron yang terikat satu sama lain. Proton bermuatan
positif sedangkan neutron tidak bermuatan. Disekeliling inti bergerak elektron
yang bermuatan negatif. Proton dan neutron terikat kuat oleh timbunan tenaga
ikat. Tenaga ikat tersebut sangat kuat sehingga untuk melepaskannya harus
digunakan tenaga yang sangat besar. Enrico Fermi secara kebetulan berhasil
memecah inti atom dan menghasilkan tenaga yang luar biasa besarnya dalam bentuk
radiasi. Tenaga yang sangat kuat tersebut merupakan kumpulan energi yang
disebut energy nuklir.
4.
FISIKA
4.1
Sifat Fisika
Fisika
(bahasa Yunani: φυσικός (fysikós), “alamiah”, dan φύσις (fýsis), “alam”) adalah
sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari
gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para
fisikawan atau ahli fisika 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 pemerian 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.
4.2
Cabang-cabang Fisika dan Hubungannya dengan Pengetahuan Lain.
Banyak
peristiwa dalam kehidupan kita yang melibatkan ilmu Fisika baik kita sadari
maupun tanpa kita sadari. Semakin kita memahami Fisika kita akan mengetahui
bahwa Fisika mempunyai cakupan yang luas. Berikut adalah contoh aplikasi ilmu
Fisika dalam kehidupan sehari-hari.
1.
Aplikasi Gerak Lurus Beraturan Gerak Lurus Beraturan (GLB) merupakan gerak yang
memiliki kecepatan yang konstan. Walaupun GLB sulit ditemukan dalam kehidupan
sehari-hari, karena biasanya kecepatan gerak benda selalu berubah-ubah. Misalnya
ketika dirimu mengendarai sepeda motor atau mobil, laju mobil pasti selalu
berubah-ubah. Ketika ada kendaraan di depan, pasti kecepatan kendaraan akan
segera dikurangi. Hal ini agar kita tidak tabrakan dengan pengendara lain,
terutama jika kondisi jalan yang ramai. Lain lagi jika kondisi jalan yang
tikungan dan rusak.
2.
Aplikasi GLBB dalam Kehidupan Sehari-hari GLBB merupakan gerak lurus berubah
beraturan. Berubah beraturan maksudnya kecepatan gerak benda bertambah secara
teratur atau berkurang secara teratur. Perubahan kecepatan tersebut dinamakan
percepatan. Secara awam Pada kasus kendaraan beroda misalnya, ketika mulai
bergerak dari keadaan diam, pengendara biasanya menekan pedal gas mobil atau
menarik pedal gas motor, Pedal gas tersebut biasanya tidak ditekan atau ditarik
dengan teratur sehingga walaupun kendaraan kelihatannya mulai bergerak dengan
percepatan tertentu, besar percepatannya tidak tetap alias selalu berubah-ubah.
Contoh GLBB dalam kehidupan sehari-hari pada gerak horisontal alias mendatar
nyaris tidak ada. Contoh GLBB yang selalu kita jumpai dalam kehidupan hanya
gerak jatuh bebas. Misalnya adalah buah mangga yang lezat atau buah kelapa yang
jatuh dari pohonnya danJika kita pernah jatuh dari atap rumah tanpa sadar kita
juga melakukan GLBB.
3.
Aplikasi Gerak Vertikal dalam Kehidupan Sehari-hari Gerak vertikal terdiri dari
dua jenis, yakni gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah. Benda
melakukan gerak vertikal ke atas atau ke bawah jika lintasan gerak benda lurus.
Kalau lintasan miring, gerakan benda tersebut termasuk gerak parabola. Aplikasi
gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari misalnya ketika kita melempar
sesuatu tegak lurus ke bawah (permukaan tanah), ini termasuk gerak vertikal.
4.
Aplikasi Gelombang Elektromagnetik Bagaimana perangkat ponsel dapat terhubung
dengan perangkat ponsel yang lain padahal mereka saling berjauhan? Konsep yang
bisa menjelaskan fenomena ini adalah konsep gelombang elektromagnetik. Konsep
gelombang elektromagnetik ternyata sangat luas tidak hanya berkaitan dengan TV
atau ponsel saja, melainkan banyak aplikasi lain yang bisa sering kita temukan
sehari-hari di sekitar kita. Aplikasi tersebut meliputi microwave, radio,
radar, atau sinar-x.
5.
Aplikasi Energi (Nuklir) dalam Kehidupan Sehari-hari Teknologi dan teknik
penggunaan nuklir dapat memberikan manfaat dan kontribusi yang besar untuk
pembangunan ekonomi dan kesejahteraan rakyat. Misalnya, nuklir dapat digunakan
di bidang pertanian, seperti pemuliaan tanaman Sorgum dan Gandum dengan melalui
metode induksi mutasi dengan sinar Gamma. Di bidang kedokteran, teknik nuklir
memberikan kontribusi yang tidak kalah besar, yaitu, terapi three dimensional
conformal radiotherapy (3D-CRT), yang dapat mengembangkan metode pembedahan
dengan menggunakan radiasi pengion sebagai pisau bedahnya. Dengan teknik ini,
kasus-kasus tumor ganas yang sulit dijangkau dengan pisau bedah konvensional
menjadi dapat diatasi, bahkan tanpa merusak jaringan lainnya. Di bidang energi,
nuklir dapat berperan sebagai penghasil energi Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir
(PLTN). PLTN dapat menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan
pembangkit.
6.
Aplikasi Hukum Newton: - Hukum 1 newton : “Setiap benda akan mempertahankan
keadaan diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali ada gaya yang bekerja untuk
mengubahnya”. Contoh: jika kita dalam sebuah mobil saat mobil itu tiba-tiba
maju badan kita tiba-tiba terdorong ke belakang. - Hukum 2 newton : “Perubahan
dari gerak selalu berbanding lurus terhadap gaya yang dihasilkan / bekerja, dan
memiliki arah yang sama dengan garis normal dari titik singgung gaya dan
benda”. Contoh: ketika kita berada dalam lift - Hukum 3 newton : “Untuk setiap
aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah: atau gaya dari dua
benda pada satu sama lain selalu sama besar dan berlawanan arah”. Contoh: saat
kita menekan papan tulis (aksi) maka papan tulis memberikan reaksi , bila aksi
lebih besar dari pada reaksi maka papan tulis akan rusak dan sebaliknya.
5.
PENGUKURAN, BESARAN DAN DIMENSI
5.1
Pengukuran Pengukuran adalah membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain
sebagai patokan.
Dalam
pengukuran, terdapat 2 faktor utama, yaitu perbandingan dan patokan (standar).
Sebagai contoh, Adi dan Budi ingin mengukur panjang meja dengan menggunakan
jengkal tangan. Kita bandingkan hasil pengukuran meja menggunakan tangan Adi,
dengan tangan Budi. Ternyata, hasil pengukuran meja denga tangan Adi sebesar 25
jengkal, sedangkan tangan Budi sebesar 30 jengkal. Dengan demikian, pengukuran
juga dapat didefinisikan suatu proses membandingkan suatu besaran dengan
besaran lain (sejenis) yang dipakai sebagai satuan (pembanding dalam
pengukuran). Pengukuran dapat dilakukan dengan 2 cara : 1) Pengukuran Langsung
Suatu pengukuran dengan menggunakan alat ukur dan langsung memberikan hasilnya.
Contoh : pengukuran panjang meja. 2) Pengukuran Tidak Langsung Suatu pengukuran
dengan menggunakan cara dan perhitungan terlebih dahulu, baru memberikan
hasilnya. Contoh : Pengukuran Benda-Benda kuno. Setelah abad ke-17, para
ilmuwan menggunakan sistem pengukuran yang pada awalnya disebut sistem
pengukuran metrik. Sistem ini merupakan satuan yang dahulu dipakai dalam dunia
pendidikan dan pengetahuan. Sistem metrik dikelompokkan menjadi Sistem Metrik
Besaratau MKS (Meter Kilogram Second), yang pada tahun 1960 satuan ini
dipergunakan dan diresmikan menjadi Sistem Internasional (SI) atau biasa
disebut dengan Sistem Metrik Kecilatau CGS (Centimeter Gram Second). Sistem
Metrik diusulkan menjadi SI, karena satuan-satuan dalam sistem ini dihubungkan
dengan bilangan pokok 10, sehingga lebih memudahkan penggunaannya. Berikut akan
adalah tabel awalan sistem metrik yang digunakan dalam SI. awalan satuan metrik
dalam besaran panjang a) Sistem Internasional untuk Panjang Hasil pengukuran
besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter
atau kilometer. Satuan Besaran dalam sistem SI adalah Meter. Pada mulanya satu
meter ditetapkan sama dengan panjang sepersepuluh juta (1/10000000) dari jarak
kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter
standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak
dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Namun, batang meter standar dapat
berubah dan rusak karena dipengaruhi oleh suhu, serta menimbulkan kesulitan
dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960
definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72
kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86
dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik. Pada Tahun 1983, Konferensi
Internasional tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter
merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon.
Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan. b)
Sistem Internasional untuk Massa Besaran massa dalam satuan SI dinyatakan dalam
satuan kilogram (Kg). Pada mulanya, para ahli mendefinisikan satu kilogram
sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium
yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih
baik, massa satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada
suhu 4oC. c) Sistem Internasional untuk Waktu Besaran waktu dinyatakan dalam
satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas
dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan
sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari rata-rata sama dengan 24
jam = 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap
dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru.
Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk
melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali. d) Sistem Internasional untuk Suhu
Satu Kelvin adalah 1/273,16 suhu titik tripel air. e) Sistem Internasional
untuk Kuat Arus Listrik Satu Ampere adalah arus tetap yang dipertahankan untuk
tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga
dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan dipisahkan sejauh satu meter
dari vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 2x10^-7 N m^-1. f) Sistem
Internasional untuk Intensitas Cahaya Satu candela adalah intensitas cahaya
yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah
tertentu yang memancarkan radiasi monokhromatik dengan frekuensi 540 x 10^12 Hz
dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebut sebesar 1/683 watt per
steradian. g) Sistem Internasional Jumlah Zat satu mol sama dengan jumlah zat
yang mengandung satuan elementer sebanyak jumlah atom didalam 0,012 kg karbon
-12. satuan elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dll. 5.2
Besaran Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dalam angka
serta mempunyai nilai satuan. Sistem satuan dalam besaran fisika prinsipnya
bersifat standar/baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan dapat
digunakan setiap saat dengan tetap. Besaran dalam fisika dikelompokkan menjadi
2, yaitu Besaran Pokok dan Besaran Turunan. 1. Besaran Pokok Besaran Pokok
adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Berikut ini merupakan
tabel Besaran pokok dalam sistem Metrik dengan satuan MKS (Meter Kilogram
Second) dan CGS (Centimeter Gram Second) : N0 Besaran Pokok Satuan SI/MKKS
Singkatan Satuan Sistem CGS Singkatan 1 Panjang meter m centimeter cm 2 Massa
kilogram kg gram g 3 Waktu detik s detik s 4 Suhu kelvin K Kelvin k 5 Kuat arus
listrik ampere A stat ampere statA 6 Intensitas cahaya candela Cd candela Cd 7
Jumlah zat kilo mol kmol mol mol 2. Besaran Turunan Besaran Turunan merupakan
besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok. Contohnya : Luas,
Kecepatan, Percepatan,dll. Berikut tabel besaran turunan beserta satuannya : N0
Besaran Turunan Penjabaran dari Besaran Pokok Satuan dalam MKKS 1 Luas Panjang
× Lebar m2 2 Volume Panjang × Lebar × Tinggi m3 3 Massa Jenis Massa : Volume
kg/m3 4 Kecepatan Perpindahan : Waktu m/s 5 Percepatan Kecepatan : Waktu m/s2 6
Gaya Massa × Percepatan newton (N) = kg.m/s2 7 Usaha Gaya × Perpindahan joule
(J) = kg.m2/s2 8 Daya Usaha : Waktu watt (W) = kg.m2/s3 9 Tekanan Gaya : Luas
pascal (Pa) = N/m2 10 Momentum Massa × Kecepatan kg.m/s 5.3 Dimensi Dimensi
menyatakan sifat fisis suatu besaran, atau dengan kata lain dimensi merupakan
simbol dari besaran pokok. Dimensi dapat dipakai untuk mengecek rumus-rumus
fisika. Rumus Fisika yang benar, harus mempunyai dimensi yang sama pada kedua
ruas. Dimensi Besaran fisika diwakili dengan simbol, misalnya M, L dan T. M
mewakili Massa (mass), L mewakili Panjang (Length), dan T mewakili waktu
(Time). Ada 2 macam dimensi, yaitu Dimensi Primer dan Dimensi Sekunder. Dimensi
Primer meliputi M (untuk satuan massa), L (untuk satuan Panjang), dan T (untuk
satuan waktu). Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua besaran turunan yang
dinyatakan dalam dimensi primer. Contoh Dimensi Sekunder : Dimensi Gaya = M L
T^2 (kuadrat). Didalam suatu pengukuran ada dua kemungkinan yang akan terjadi
yaitu mendapat angka yang terlalu kecil, atau angka yang terlalu besar. Untuk
menyederhanakan permasalahan tersebut maka dalam pertemuan pada tahun 1960-1975
komite internasional menetapkan awalan pada satuan-satuan tersebut. Manfaat
dimensi dalam Fisika, adalah :
1.
Dapat digunakan untuk membuktikan dua besaran sama atau tidak. Apabila dua
besaran sama, jika keduanya memiliki dimensi yang sama atau keduanya merupakan
besaran vektor atau skalar.
2.
Dapat digunakan untuk menentukan persamaan yang pasti salah atau mungkin benar.
BAB 5
EKOLOGI dan
Dampak Perkembangan IPTEK terhadap Kehidupan Manusia
1.
PERKEMBANGAN IPTEK
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (iptek)
yang cukup pesat sekarang ini sudah menjadi realita sehari-hari bahkan
merupakan tuntutan masyarakat yang tidak dapat ditawar lagi. Tujuan utama
perkembangan iptek adalah perubahan kehidupan masa depan manusia yang lebih
baik, mudah, murah, cepat dan aman. Perkembangan iptek, terutama teknologi
informasi (information technology) seperti internet sangat menunjang setiap
orang mencapai tujuan hidupnya dalam waktu singkat, baik legal maupun illegal
dengan menghalalkan segala cara karena ingin memperoleh keuntungan secara“potong
kompas”. Dampak buruk dari perkembangan “Dunia Maya”ini tidak
dapat dihindarkan dalam kehidupan masyarakat moderen saat ini dan masa depan.
2.
TINGKATAN TEKNOLOGI BERDASARKAN PENERAPANNYA:
- Teknologi Tinggi ( Hi – tech ). Suatu
jenis teknologi mutakhir yang dikembangkan dari hasil penerapan ilmu
pengetahuan terbaru. Contoh : computer, laser, bioteknologi, satelit
komunikasi dan sebagainya. Cirri – cirri teknologi ini adalah padat modal,
didukung rasilitas riset dan pengembangannya, biaya perawatan tinggi,
ketrampilan operatornya tinggi dan masyarakat penggunanya ilmiah.
- Teknologi Madya. Suatu jenis teknologi yang
dapat dikembangkan dan didukung masyarakat yang lebih sederahan dan dapat
digunakan dengan biaya dan kegunaan yang paling menguntungkan. Ciri
teknologi madya adalah tidak memerlukan modal yang terlalu besar dan tidak
memerlukan pengetahuan baru, karena telah bersifat rutin. Penerapan teknologi
maday ini bersifat setengah padat modal da padat karya, unsur – unsur yang
mendukung industrinya biasanya dapat diperoleh di dalam negeri dan
keterampilan pekerjanya tidak terlalu tinggi.
- Teknologi Tepat Guna.
Teknologi ini dicirikan dengan skala modal kecil, peralatan yang digunakan
sederhana dan pelaksanaannya bersifat padat karya. Biasanya dilakukan di
negara – negara berkembang, karena dapat membantu perekonomian pedesaan,
mengurangi urbanisasi dan menciptakan tradisi teknologi dari tingkat
paling sederhana.
3.
PEMENUHAN KEBUTUHAN PRIMER DAN SEKUNDER
3.1 Kebutuhan
Primer
Disebut juga kebutuhan alamiah, karena kebutuhan ini
berkaitan erat dengan kodrat kita sebagai manusia. Kebutuhan primer adalah
kebutuhan yang mutlak dan harus dipenuhi untuk kelangsungan hidup manusia.
Kebutuhan ini disebut juga kebutuhan pokok. Seandainya kebutuhan primer
tidak terpenuhi, maka kelangsungan hidup manusia akan terganggu. Contoh :
makan, minum, dll.
3.2 Kebutuhan
Sekunder
Kebutuhan sekunder merupakan jenis kebutuhan yang
diperlukan setelah semua kebutuhan primer/pokok telah terpenuhi dengan baik.
Kebutuhan sekunder bersifat penunjang bagi kebutuhan primer. Contohnya antara
lain : Radio, perabotan rumah tangga, tas, alat tulis, dll
4.
PERANAN IPTEK TERHADAP EKONOMI, SOSIAL DAN BUDAYA
BIDANG EKONOMI
4.1 Dampak positif :
- Pertumbuhan Ekonomi yang Semakin Tinggi
- Terjadinya Industrialisasi
- Produktifitas dunia industri semakin meningkat.
- Persaingan dalam dunia kerja, akan menuntut
pekerja untuk selalu menambah skill dan pengetahuan yang dimiliki. Mampu
menjadikan produk kedokteran menjadi komoditri
4.2 Dampak negatif:
- Terbukanya pasar bebas, memungkinkan produk luar
negeri masuk dengan mudahnya. Dengan banyaknya produk luar negeri yang
masuk dan dengan harga yang lebih murah, dapat mengurangi rasa kecintaan
kita terhadap produk dalam negeri.
- Terjadinya pengangguran bagi individu yang tidak
memiliki skill dan kualifikasi sesuai dengan yang
dibutuhkan
- Sifat konsumtif sebagai akibat kompetisi yang
ketat pada era globalisasi akan melahirkan generasi yang secara moral
mengalami kemerosotan. Misalnya : konsumtif, boros dan memiliki jalan
pintas yang bermental “instant”.
- Apabila tidak update dengan IPTEK yang semakin
maju, kita akan dipermainkan oleh orang-orang yang tidak bertanggung jawab
yang sangat ahli dibidangnya (misalnya : hacker)
5.
BIDANG SOSIAL
Kehidupan sosial dipengaruhi oleh kemajuan teknologi.
Kebutuhan manusia akan pangan sangat dipengaruhi oleh kemajuan teknologi dalam
bidang pertanian. Sedangkan kebutuhan akan komunikasi dipengaruhi oleh teknologinya,
seperti media cetak, media elektronik selain untuk berkomunikasi, juga dapat
memperluas wawasan.
6.
BIDANG BUDAYA
Tergantung pada diri masyarakatnya sendiri. Masyarakat
harus selektif dan dapat bersifat kritis terhadap perkembangan IPTEK yang
semakin pesat. Hendaknya kita menggunakan teknologi tersebut seperlu dan
sepentingnya kita saja, jangan karena teknologi, semua menjadi terlupakan, baik
itu waktu, kewajiban beribadah, sosialisasi di masyarakat sekitar, dll
