3 Hakikat Ilmu Fisika dan Penerapannya

KOMPAS.com – Fisika adalah salah satu cabang ilmu pengetahuan alam yang sifatnya fundamental bagi teknologi. Ilmu fisika juga memiliki makna utama atau hakikat yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. 

Hal tersebut membuat ilmu fisika mendasari berbagai teknologi modern manusia bersamaan dengan perkembangan peradaban.Misalnya kelistrikan dan perangkat elektronik yang digunakan dalam berbagai bidang kehidupan manusia.

Dilansir dari Lumen Learning, fisika adalah ilmu alam yang mempelajari materi serta geraknya melalui ruang dan waktu, bersama dengan konsep terkait energi dan gaya. Lebih luasnya fisika mempelajari alam, mencakup bagaimana alam semesta berperilaku dan interaksi yang terjadi di dalamnya.

Hakikat ilmu fisika

Ilmu fisika memiliki hakikat yang mengikat sebagai dasar ilmunya. E. L. Chiapetta dan T. R. Koballa dalam buku Science Instruction in the Middle and Secondary Schools (1994) menyebutkan terdapat tiga hakikat ilmu fisika, yakni: 

Hakikat ilmu fisika sebagai kumpulan pengetahuan (a body of knowledge)

Fisika sebagai kumpulan pengetahuan mempelajari peristiwa alam dan interaksi yang terjadi antar alam dan manusia secara ilmiah. Hasil pembelajaran dan interaksi tersebut kemudian dikumpulkan menjadi suatu produk ilmu pengatahuan.

Kumpulan ilmu pengetahuan tersebut terdiri dar fakta, konsep, prinsip, hukum, teori, dan juga model ilmiah. Kumpulan ilmu pengatahuan tersebut kemudian digunakan untuk kebutuhan manusia.

Contoh penerapan fisika sebagai produk adalah studi tentang massa materi yang menghasilkan hukum kekekalan massa sebagai produknya.

Hukum kekekalan massa tersebut kemudian digunakan untuk berbagai teknologi seperti pembangkit listrik, alat otomotif, dan juga berbagai reaksi kimia untuk pembuatan materi juga obat-obatan.

Hakikat ilmu fisika sebagai sikap (a way of thinking)

Fisika sebagai sikap ilmiah atau a way of thinking merupakan cara berpikir dalam menghadapi berbagai masalah. E. L. Chiapetta dan T. R. Koballa dalam buku Science Instruction in the Middle and Secondary Schools (1994) menyebutkan sikap yang terbentuk adalah keyakinan, rasa ingin tahu, imajinasi, penalaran, dan juga pemahaman diri.

Sikap ilmiah perlu digunakan sebagai kerangka berpikir dalam menghadapi suatu permasalahan ilmiah. Fisika sebagai sikap mengajarkan seseorang untuk berpikir secara obyektif, tekun, faktual, jujur dan juga bertanggung jawab.

Dilansir dari Physics LibreTexts, fisika sebagai sikap merupakan kunci untuk menjadi fisikawan yang efektif untuk memahami bagaimana penerapan suatu teori dan pengembangan model ilmiah untuk menggambarkan suatu fenomena.

Fisika sebagai sikap menuntut rasa ingin tahu dan juga imajinasi untuk mengembangkan pengetahuan baru namun tetap dilandasi penalaran ilmiah. Misalnya konsepsi relativitas waktu yang dikemukakan Einstein dianggap hal yang imajinatif pada masanya.

Namun, Einstein dengan kepercayan dan ketekunan dapat membuktikan bahwa relativitas waktu benar adanya.

Penerapan fisika sebagai sikap adalah pemecahan dan pencarian solusi suatu masalah ilmiah. Namun juga dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari dalam pencarian fakta suatu peristiwa kehidupan agar tidak terpengaruh gosip dan berita bohong.

Hakikat ilmu fisika sebagai proses (a way of investigating)

Hakikat ketiga ilmu fisika adalah fisika sebagai proses atau a way of investigating. Ilmu fisika mengajarkan proses berupa langkah-langkah yang harus diambil dalam suatu penelitian ilmiah.

Mundiarto dalam buku berjudul Kapita Selekta Pendidikan Fisika (2002) menyebutkan bahwa langkah-langkah tersebut disebut sebagai keterampilan proses sains yang mencakup observasi, pengukuran, inferensi, manipulasi variabel, perumusan hipotesis, penyususnan grafik dan tabel data, juga mendefinisikan operasional dalam melaksanakan eksperimen.

Penerapan fisika sebagai proses dapat terlihat jelas dalam pembuatan makalah, jurnal, skripsi, tesis, dan juga disertasi yang menggunakan metode ilmiah.

Penerapan ilmu fisika

Fisika mempelajari dasar-dasar perilaku alam semesta dan interaksi di dalamnya. Sehingga penerapan fisika ada dalam setiap aspek kehidupan. Berikut adalah contoh penerapan ilmu fisika dalam berbagai bidang:

Bidang energi

Fisika adalah dasar dari teknologi penggunaan energi oleh manusia. Hukum kekekalan energi memegang peran penting dalam konversi suatu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain.

Hukum tersebut membantu teknologi pembangkit listrik berbagai sumber daya, konsep metabolisme makhluk hidup, dan juga penggunaan bahan bakar.

Bidang medis

Penerapan fisika dalam bidang medis memegang peren penting pada proses diagnosa penyakit. Fisika mempelajari pergerakan dan perubahan energi pada foton dan bagaimana Ia menghasilkan radiasi yang diberi nama sinar X.

Sinar X kemudian digunakan di bidang medis untuk CT Scan, melihat tulang dan organ tubuh manusia untuk memeriksa kerusakan, keberadaan kanker, tumor, dan benda asing ke dalam tubuh.

Selain CT Scan, berbagai instrument medis juga berkembang dari ilmu fisika misalnya MRI (magnetic resonance imaging), elektrokardiogram, alat kemoterapi, hingga robot operasi sistem saraf untuk menghindari kelumpuhan otak.

Bidang elektronika

Fisika mempelajari elektronika seperti arus listrik tinggi, arus listrik rendah, rekayasa komponen listrik, cara penyimpanan daya, sinyal dan pengolahan sinyal, dan juga cara mengoperasikan dan merekayasa berbagai perangkat elektronik.

Semua ilmu tersebut diterapkan dalam pembuatan berbagai alat elektronik seperti ponsel, microwave, kulkas, pendingin ruangan, laptop, komputer, pengisi daya, baterai litium, televisi, mesin otomatis, robot, dan juga alat-alat otomotif.

Bidang transportasi

Dalam ilmu fisika terdapat hukum massa jenis, bahwa benda dengan massa jenis lebih ringan akan mengapung dalam benda dengan massa jenis lebih berat. Hukum tersebut melandasi pembuatan balon udara dan juga kapal laut.

Dalam ilmu fisika juga terdapat hukum bernauli yang mempelajari mekanika gerak fluida. Menurut hukum bernauli, sayap pesawat dibuat melengkung di bagian atasnya memungkinkan udara bergerak cepat.

Sedangkan sayap bawah pesawat memiliki permukaan datar sehingga udara bergerak lebih lambat. Hal tersebut menghasilkan tekanan udara lebih besar di bagian bawah sayap dan menciptakan daya angkat sehingga pesawat bisa mengudara.