Perkembangan Fisika Klasik Dari Mekanika Sampai Ke Fisika Termal

Dalam arti luas, fisika merupakan ilmu yang mempelajari tentang alam. Fisika mempelajari materi ruang dan waktu, atau juga bisa dikatakan gejala-gejala alam. Fisika terus berkembang, dari fisika klasik ke fisika modern. Fisika klasik tentu saja mempunyai pemahanan yang sempit, daripada fisika modern. Lalu, bagaimana sebenarnya perjalanan perkembangan fisika klasik, mari kita bahas bersama.

Perkembangan Fisika Klasik

Perkembangan fisika klasik ditandai dengan munculnya nama-nama seperti Newton yang membahas tiga hukum geraknya yang terkenal. Selain itu juga ada nama-nama seperti Kepler, Joule, Carnot yang turut andil bagian dalam perkembangan fisika klasik.

Fisika klasik sendiri terdiri dari Mekanika, Termodinamika, Optika, Elektromagnetika, dan mekanika atom. Sir Isaac Newton (1642-1727) adalah orang yang sangat berjasa dalam pengembangan Mekanika. Tiga buah hokum newton menjadi landasan semua mekanika sampai tahun 1900, karena model atau hukum Newton tersebut bersifat lebih umum dibandingkan hokum-hukum dan konsep-konsep fundamental yang digunakan Euclid dalam geometrinya.

Oleh sebab itu, hukum Newton tentang Mekanika itu sangat ideal untuk semua teori-teori fisika termasuk termodinamika, optik, dan elektromagnetika. Sebagian  besar cabang-cabang Fisika selama beratus tahun setelah kematian Newton hanya sibuk mengaplikasikan ketiga hukum Newton untuk menjelaskan berbagai fenomena fisis.

Sejarah Singkat Perkembangan Mekanika

Salah satu persoalan fundamental dan paling menarik perhatian manusia sejak dahulu kala adalah gerak benda-benda langit seperti bintang, planet, dan bulan. Dengan demikian, salah satu proses yang sangat menarik dalam sejarah ilmu pengetahuan adalah evolusi pemahaman manusia terhadap gerak planet dan benda-benda angkasa lainnya (Alonso and Finn, 1980). Orang Yunani mempercayai bahwa bumi merupakan pusat geometri alma semesta sehingga benda-benda langit bergerak mengorbit bumi. Anggapan bahwa bumi sebagai pusat alam semesta berlangsung hingga abad ke-16.

Pada abad ke-16, Nicolaus Copernicus (1473-1543) berusaha menjelaskan gerak planet secara sederhana. Copernicus mengusulkan bahwa matahari merupakan pusat benda-benda planet yang sudah dikenal waktu itu yakni planet Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus serta bulan yang mengorbit bumi. Kemudian Johannes Kepler (1571-1630) menemukan hokum gerak planet yang kemudian dikenal sebagai Hukum Kepler.

Sir Isac Newton (1642-1727) menunjukkan bahwa seluruh alam semesta mengikuti hokum alam yang sama sebagaimana dituliskannya dalam buku berjudul Philosophie Naturalis Principia Mathematica pada tahun 1687. Newton menggunakan asumsi bahwa dua benda yang slaing tarik-menarik dengan gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda dan sebanding dengan massanya.

Newton juga membuktikan bahwa hukum-hukum mekanika yang digunakan untuk menentukan benda jatuh di bumi juga dapat menjelaskan gerakan periodis planet-planet. Newton tidak hanya mempelajari mekanika, tetapi juga optika, dan juga menemukan kalkulus bersama matematikawan Jerman bernama Gottfried Wilhelm Leibnitz (1646-1716). Newton juga menulis buku-buku teologi.

3 Hukum Newton

Newton merumuskan hukum-hukum mekanika yang berlaku tidak hanya dalam fisika tetapi juga untuk ilmu-ilmu yang lain. Ada tiga buah hokum Newton tentang mekanika, yaitu;

1.    Setiap benda yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan jika tidak ada gaya yang mempengaruhinya.

2.    Gaya yang bekerja pada sebuah beda sama dengan perubahan momentum terhadap perubahan waktu.

3.    Ketika dua buah partikel berinteraksi, gaya pada salah satu partikel itu sama dan berlawanan arah dengan gaya pada partikel yang lain.

Seluruh persoalan dalam mekanika klasik dapat dijelaskan dan dijabarkan dengan menggunakan hokum-hukum Newton tersebut.

Sejarah Singkat Perkembangan Fisika Termal

Penemuan mesin uap praktis oleh Thomas Newcowen (1663 - 1729) memacu keinginan ilmuan untuk mempelajari panas atau kalor, yang merupakan suatu kontribusi besar terhadap resolusi industry yang dimulai di Inggris pada pertengahan abad ke-18. Insinyur Perancis bernama Sadi Carnot (1796 – 1832) meletakkan dasar-dasar pemahaman terhadap cara kerja mesin yang kemudian terkenal dengan sebutan siklus Carnot.

Joseph Black (1728 – 1799) seorang professor medis di Universitas Glasgow memulai mengukur panas secara kuantitatif, yaitu kapasitas panas relatif berbagai bahan terhadap air. Count Rumford (1753 – 1814) mengatakan bahwa panas dapat ditimbulkan oleh gesekan sehingga panas bukan lah substansi material sebagaimana dianggap sebelumnnya. James Prescott Joule (1818 – 1889) dengan memutar pedal kincir di dalam air dan kemudian mengukur kenaikan suhu air menemukan ekuivalensi (kesetaraan) antara kerja dan panas.

Joule juga menunjukkan bahwa panas yang dihasilkan arus listrik I pada kawat penghantar R adalah I²R yang sekarang dikenal sebagai hokum Joule. Hasil pekerjaan kuantitatif joule tentang konversi energi menjadi landasan untuk perumusan hokum Termodinamika Pertama, yang berbunyi : “Perubahan energi suatu sistem sama dengan jumlah panas yang diberikan ke dalam sistem di tambah dengan kerja mekanis yang dilakukan pada sistem tersebut”.

Hukum termodinamika pertama tersebut sudah dikemukakan seaca eksplisit oleh fisikawan Jerman Rudolph Clausisus dan fisikawan Inggris Wiliam Thomas Kevin pada tahun  1851. Clausius juga menunjukkan bahwa mesin panas hanya dapat mengubah sebagian dari panas menjadi kerja. Berdasarkan fakta tersebut kemudian dikembangkan konsep entropi. Entropi didefinisikan sebagai jumlah panas yang diberikan dibagi dengan suhu. Clausius juga menunjukkan bahwa entropi selalu naik pada setiap proses yang terjadi secara spontan di alam yang kemudian dikenal sebagai hokum Termodinamika Kedua. Sebagaimana ketiga hukum Newton dalam mekanika, hokum termodinamika menjadi landasan yang dijadikan untuk memahami fisika termal.

Itu tadi sedikit artikel tentang Perkembangan Fisika Klasik Dari Mekanika Sampai Ke Fisika Termal lengkap dengan para tokohnya. Semoga dapat bermanfaat. Sekian dan sampai jumpa pada artikel selanjutnya. Terimakasih atas kunjuangannya dan jangan lupa untuk di share.

Sumber : Damanik, Asan. 2009. Pendidikan Sebagai Pembentukan Watak Bangsa Sebuah Refleksi Konsteptual-Kritis dari Sudut Pandang Fisika. Yogyakarta : Penerbit Universitas Sanata Dharma.