Hakikat Fisika

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 HAKIKAT FISIKA DAN METODE ILMIAH MAPEL FISIKA KELAS X PENYUSUN Saroji SMAN 3 Semarang @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 2

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 PENDAHULUAN A. Identitas Modul Mata Pelajaran : Fisika Kelas : X Alokasi Waktu : 3 x 45 Menit Judul Modul : Hakikat Fisika dan Metode Ilmiah B. Kompetensi Dasar 3. 1 Menjelaskan hakikat ilmu Fisika dan perannya dalam kehidupan, metode ilmiah, dan keselamatan kerja di laboratorium 4.1 Membuat prosedur kerja ilmiah dan keselamatan kerja misalnya pada pengukuran kalor C. Deskripsi Singkat Materi Peserta didik yang hebat, generasi masa depan “Indonesia Maju”. Semoga kalian selalu sehat, tetap semangat, dan tidak mudah mengeluh dalam menghadapi kesulitan. Yakinlah bahwa kesulitan yang kalian hadapi akan semakin memperkuat diri kalian untuk menjadi genenerasi yang lebih unggul. Selamat berjumpa di modul pembelajaran Fisika. Pada bagian awal modul ini membahas apa itu hakikat IPA dan apa itu hakikat Fisika, ruang lingkup fisika, cabang-cabang fisika dan peranannya dalam kehidupn sehari-hari. Kemudian dilanjutkan membahas tentang metode ilmiah yang mengupas tengtang langka- langkah metode ilmiah yang merupakan cara para ilmuan menenmukan produk fisika diantaranya teori, konsep, prinsip, rumus, postulat, dan hukum. Pada bagian selanjutnya akan dibahas tentang metode ilmiah dan keselamatan kerja di laboratorium dan hal-hal yang perlu diperhatikan saat berada di laboratorium. Pada bagian akhir modul inni akan membahan penerapan fisika pada berbagai bidang dalam kehidupan sehari diantaranya pada bidang teknologi informasi, industri, kedokteran, transportasi, dan pertanian. D. Petunjuk Penggunaan Modul Agar modul dapat digunakan secara maksimal maka kalian diharapkan melakukan langkah- langkah sebagai berikut: 1. Pelajari dan pahami peta materi yang disajikan dalam setiap modul 2. Pelajari dan pahami tujuan yang tercantum dalam setiap kegiatan pembelajaran 3. Pelajari uraian materi secara sistematis dan mendalam dalam setiap kegiatan pembelajaran. 4. Lakukan uji kompetensi di setiap akhir kegiatan pembelajaran untuk mengetahui tingkat penguasaan materi. 5. Diskusikan dengan guru atau teman jika mengalami kesulitan dalam pemahaman materi. Lanjutkan pada modul berikutnya jika sudah mencapai ketuntasan yang diharapkan. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 6

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 E. Materi Pembelajaran Modul ini hanya terdiri dari satu kegiatan pembelajaran dan di dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi. Materi pembelajarannya terdiri dari hakikat fisika, penerapan fisika dalan kehidupan sehari-hari, dan keselamatan kerja kerja. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 7

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 KEGIATAN PEMBELAJARAN Hakikat Fisika, Metode Ilmiah, dan Keselamatan Kerja A. Tujuan Pembelajaran Setelah kegiatan pembelajaran ini diharapkan kalian memahami hakikat fisika, langkah-langkah metode ilmiah, penerapan fisika dalam kehidupan sehari-hari, dan pentingnya keselamatan kerja di laboratorium B. Uraian Materi 1. Hakikat Fisika Sains adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari gejala alam melalui pengamatan, eksperimen, dan analisis. Sains pada hakikatnya merupakan sebuah kumpulan pengetahuan (“a body of knowledge”), cara atau jalan berpikir (“a way of thinking”), dan cara untuk penyelidikan (“a way of investigating”)”. Istilah lain yang juga digunakan untuk menyatakan hakekat IPA adalah IPA sebagai produk untuk pengganti pernyataan IPA sebagai sebuah kumpulan pengetahuan (“a body of knowledge”), IPA sebagai sikap untuk pengganti pernyataan IPA sebagai cara atau jalan berpikir (“a way of thinking”), dan IPA sebagai proses untuk pengganti pernyataan IPA sebagai cara untuk penyelidikan (“a way of investigating”). Karena fisika merupakan bagian dari IPA atau sains, maka sampai pada tahap ini kita dapat menyamakan persepsi bahwa hakikat fisika adalah sama dengan hakekat IPA atau sains, hakikat fisika adalah sebagai produk (“a body of knowledge”), fisika sebagai sikap (“a way of thinking”), dan fisika sebagai proses (“a way of investigating”). Gambar 1. Hakikat Fisika @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 8

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 a. Fisika sebagai Produk Produk yang dimaksud dalam fisika adalah kumpulan pengetahuan yang dapat berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, rumus, teori dan model. Pernahkah kalian melihat pelangi seperti pada gambar di bawah ini? Gambar 2. Fenomena Pelangi (sumber: Kompas.com) Menurut kalian, pelangi kategori produk fisika yang mana? Untuk mengetahui jawabannya yuks kita pelajari bersama. Fakta Fakta ilmiah adalah deskripsi akurat tentang apa yang teramati, atau pernyataan objektif yang dapat dikonfirmasikan kebenarannya (empiric) tentang sesuatu yang benar-benar ada atau peristiwa yang benar-benar terjadi. Contoh: • Magnet menarik benda-benda tertentu. • Butiran zat cair air yang jatuh di udara berbentuk bulat. • Pelangi terdiri atas beberapa warna. Konsep Konsep sains adalah rumusan akal atau gagasan umum tentang objek atau kejadian yang didasarkan pada sifat-sifat objek atau kejadian tersebut. Contoh: • Kutub magnet adalah bagian pada magnet yang memiliki kekuatan paling tinggi. • Jarak adalah panjang lintsan yang dilalui benda ketika bergerak . Prinsip Prinsip sains adalah rumusan atau generalisasi hubungan fakta dengan konsep. Prinsip lebih bersifat analitik, bukan sekedar empirik. Contoh: • Udara yang dipanaskan memuai. Ini adalah contoh prinsip sains yang menghubungkan konsep udara, panas, dan pemuaian. • Air selalu mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah. Ada konsep air, mengalir, serta tinggi dan rendah. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 9

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 Hukum Hukum adalah prinsip-prinsip khusus yang diterima secara meluas setelah melalui pengujian berulang. Contoh: • Energi tak dapat diciptakan atau dimusnahkan melainkan hanya dapat dialihbentukkan (hukum kekekalan energi). • Benda yang dicelupkan ke dalam air akan menerima gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat air yang dipindahkan oleh benda tadi (hukum Archimedes). Teori Teori ilmiah adalah penjelasan umum atau model imaginatif tentang hubungan antara fakta, konsep, dan prinsip-prinsip. Teori ilmiah berguna untuk memudahkan memahami, memprediksi, atau mengendalikan fenomena alam. Contoh: • Teori Big bang: Alam semesta, galaksi dan bintang serta tatasurya terbentuk melalui peristiwa dentuman besar. • Teori pemanasan global: “Akibat atmosfer dipenuhi oleh gas-gas pemerangkap panas, maka suhu atmosfer bumi mengalami peningkatan. • Teori atom: Atom terdiri atas inti (proton dan neutron) yang dikelilingi oleh electron yang bergerak pada orbit tertentu. Rumus Rumus adalah pernyataan matematis dari suatu fakta, konsep, prinsip, hukum, dan teori. Dalam rumus kita dapat melihat saling keterkaitan antara konsep-konsep dan variable- variabel. Pada umumnya prinsip dan hukum dapat dinyatakan secara matematis. Model Model adalah sebuah presentasi yang dibuat untuk sesuatu yang tidak dapat dilihat. Model sangat berguna untuk membantu memahami suatu fenomena alam, juga berguna untuk membantu memahami suatu teori. Contoh: • Model atom Bohr membantu untuk memahami teori atom. b. Fisika sebagai Proses Fisika sebagai proses ilmiah berkaitan dengan cara kerja para ilmuwan untuk memperoleh pengetahuan-pengetahuan yang menyusun fisika. Dalam hal ini pengetahuan-pengetahuan yang dalam fisika tersebut diperoleh melalui suatu cara penyelidikan (a way of investigating) terhadap suatu fenomena, seorang ilmuwan dituntut melakukan sejumlah proses sains secara terampil. Adapun proses sains yang harus dilakukan oleh seorang ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah tersebut meliputi: 1. Mengamati (observasi), yaitu melakukan kegiatan yang melibatkan panca indera (melihat, mendengar, merasakan, meraba, mencium) terhadap suatu benda atu fenomena alam yang diselidiki. 2. Menggolongkan (mengklasifikasikan), yaitu memilah berbagai benda atau fenomena alam berdasarkan persamaan sifat atau karakteristik nya sehingga diperoleh kumpulan sejenis dari benda atau fenomena alam yang diselidiki 3. Melakukan pengukuran, yaitu membandingkan besaran-besaran tertentu dari suatu benda atau fenomena alam dengan besaran lain (sejenis) yang ditetapkan sebagai satuan. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 10

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 4. Mengajukan pertanyaan, yaitu membuat pertanyaan-pertanyaan terkait benda atau fenomena alam yang diselidiki dan mengidentifikasi pertanyaan-pertanyaan yang mungkin dapatdijawab melalui penyelidikan ilmiah. 5. Merumuskan hipotesis, yaitu menjelaskan pengamatan dalam terminologi konsep dan prinsip serta menggunakan penjelasan untuk membuat prediksi fenomena yang diamati 6. Merencanakan dan melakukan penyelidikan (percobaan), yaitu membuat rancangan kerja ilmiah untuk memperoleh sejumlah data dan kemudian melakukan kerja ilmiah sesuai rancangan tersebut. 7. Menginterpretasi dan menafsirkan data atau informasi, yaitu melakukan analisis data, melakukan generalisasi, menarik kesimpulan, serta membuat prediksi berdasarkan pola atau acuan tertentu. 8. Mengkomunikasikan, yaitu menyampaikan hasil percobaan atau penyelidikan dengan menggunakan cara dan media yang tepat. c. Fisika sebagai Sikap Setiap langkah dalam proses membutuhkan sikap ilmiah yang baik, antara lain rasa ingin tahu, rasa percaya, kreatif, teliti, objektif, jujur, terbuka, mau bekerja sama, dan mau mendengarkan pendapat orang lain. 2. Cabang-Cabang Ilmu Fisika Ruang lingkup kajian fisika sangatlah luas. Luasnya ruang lingkup kajian fisikaini kemudian melahirkan cabang-cabang fisika dengan kajian yang lebih spesifik. Secara umum fisika terbagi atas fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik adalah cabang- cabang fisika yang lahir dan dikembangkan sebelum abad ke-20. Sementara itu, fisika modern adalah cabang-cabang fisika yang lahir dan dikembangkan setelah abad ke-20. Beberapa contoh cabang fisika klasik dan fisika modern dapan kalian lihat pada Tabel 1.1 KATEGORI CABANG FISIKA DESKRIPSI Mekanika Mempelajari tentang gerak benda Bunyi Mempelajari sumber dan karakteristik bunyi Termodinamika Mempelajari tentang kalor Fisika Klasik Listrik Magnet Mempelajari tentang gejala kelistrikan dan kemagnetan Optika Cabang fisika tentang karakteristik cahaya Fisika Suhu Berkaitan tentang berbagai Rendah fenomene yang terjadi pada suhu yang sangat rendah (mendekati 0K) Fisika Kuantum Berkaiatan tentang materi dan Fisika radiasi elektromagnetik serta Kuantum interaksi antar keduanya berdasarkan teori kuantum Fisika Zat Padat Berkaitan tentang sifat-sifat fisis zat padat Fisika Zat Berkaitan tentangsifat-sifat fisis Terkodensasi zat yang terkondensasi @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 11

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 Fisika Inti Berkaitan tentang struktur, sifat, dan reaksi atom beserta penerapannya Fisika Berkaitan tentang keadaan benda Relativistik dalam ruang dan waktu menurut teori relativitas Einstein Fisika Plasma Berkaitan tentang gas-gas yang terionisasi Tabel 1.1 Cabang-cabang Fisika Fisika merupakan ilmu yang bersifat fundamental, yaitu ilmu pengetahuan yang menjadi dasar dan memiliki banyak kontribusi bagi ilmu pengetahuan lainnya, seperti kimia, biologi, kosmologi dan geologi. Selain itu luasnya cakupan atau lingkup kajian ilmu fisika juga berkontribusi pada lahirnya ilmu pengetahuan baru yang merupakan gabungan antara ilmu fisika dengan disiplin ilmu lainnya. Beberapa ilmu pengetahuan tersebut antara lain: ▪ Astrofisika, yaitu ilmu tentang sifat-sifat dan interaksi-interaksi benda-benda langit yang terdapat dalam ilmu astronomi ▪ Biofisika, yaitu ilmu tentang interaksi-interaksi fisis pada proses-proses biologi ▪ Fisika kimia, yaitu ilmu tentang hubungan-hubungan fisis yang terdapat dalam ilmu kimia ▪ Ekonofisika, yaitu ilmu tentang proses dan hubungan-hubungan fisis dalam ilmu ekonomi ▪ Geofisika, yaitu ilmu tentang hubungan fisis yang terdapat di planet bumi ▪ Fisika medis, yaitu ilmu tentang penerapan fisika dalam bidang kedokteran(medis) pada prose pencegahan, diagnosi, dan pengobatan penyakit. 3. Metode Ilmiah Metode ilmiah adalah prosedur dalam mendapatkan pengetahuan yang disebut ilmu. Jadi, ilmu adalah pengetahuan yang didapatkan lewat metode ilmiah. Syarat-syarat yang harus dipenuhi suatu pengetahuan dapat disebut ilmu dan dikatakan ilmiah adalah sebagai berikut: 1. Objektik, artinya pengetahuan sesuai dengan objeknya atau didukung fakta empiris. 2. Metodik, artinya pengetahuan itu diperoleh dengan menggunakan cara-cara tertentu yang teratur dan terkontrol. 3. Sistematik, pengetahuan itu disusun dalam suatu sistem yang satu sama lain saling berkaitan dan saling menjelaskan sehingga seluruhnya merupakan satu kesatuan yang utuh. 4. Berlaku umum, artinya pengetahuan itu tidak hanya diamati oleh seseorang atau beberapa orang saja, tetapi semua orang dengan cara eksperimen yang sama akan memeproleh hasil yang sama pula. Langkah-langkah Metode Ilmiah Alur berfikir yang tercakup dalam metode ilmiah dapat dijabarkan dalam langkah- langkah yang mencerminkan tahap-tahap dalam kegiatan ilmiah yang disebut langkah- langkah operasional metode ilmiah, yaitu sebagai berikut: 1) Melakukan Pengamatan atau Observasi Langkah awal yang harus dilalukan dalam sebuah penelitian adalah melakukan pengamatan atau observasi untuk menemukan masalah melalui pengamatan kuantitatif atau kualitatif. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 12

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 Contoh: Air sebagai zat cair merupakan salah satu sumber pemanfaatan energi untuk pembangkit listrik yang karakteristknya perlu diketahui agar tepat guna. 2) Merumuskan Masalah Masalah merupakan pertanyaan apa, siapa, kapan, di mana, mengapa, atau bagaimana tentang objek yang diteliti yang jelas batas-batasnya serta dapat diidentifikasikan faktor-faktor yang terkait di dalamnya. Contoh: Bagaimana hubungan antara suhu zat cair dengan lama pemanasan zat cair tersebut 3) Mengumpulkan Data atau Informasi Informasi atau data dapat diperoleh dari literatur, buku atauinformasi yang ada di internet yang sesuai dan mendukung teori dalam penelitian. Contoh: Zat cair dapat menyerap kalor secara spesifik bergantung dari jenis dan susunan partikelnya. 4) Membuat Hipotesis Hipotesis merupakan jawaban sementara atau dugaan sementara tentang masalah yang diselidiki. Jika setelah diuji hipotesis tidak diterima, kita harus mengubah hipotesis tersebut sehingga dapat ditarik kesimpulan. Beberapa hal yang perlu kalian perhatikan saat menyusun hipotesisi adalah: • Gunakan pengalaman atau pengamatan lalu sebagai dasar hipotesis • Rumuskan hipotesis sebelum memulai proyek eksperimen Contoh: Semakin lama dilakukan pemanasan, semakin tinggi kenaikan suhu dari zat cair 5) Melakukan percobaan atau Eksperimen Percobaan atau eksperimen dilakukan untuk menguji kebenaran hipotesis. Percobaan biasanya dilakukan berulang kali sehingga dapat ditarik kesimpulan. Ada tiga jenis variabel yang perlu diperhatikan pada suatu percobaan yang meliputi: • Variabel bebas, yaitu variabel yang dapat diubah bebas • Variabel terikat, yaitu variabel yang diteliti dan perubahannya bergantung pada variabel bebas. • Variabel kontrol, yaitu variabel yang selama percobaan dipertahankan tetap. Ketika melakukan eksperimen kalian harus memperhatikan hal-hal berikut: 1. Usahakan hanya satu variabel bebas selama eksperimen 2. Pertahankan kondisi yang tetap pada variabel-variabel yang diasumsikan konstan 3. Lakukan eksperimen berulang kali untuk memvariasi hasil. 4. Catat hasil eksperimen secara lengkap dan seksama. 6) Menganalisis Data Analisis data merupakan pekerjaan yang cukup rumit. Data dapat disajikan di dalam tabel, matriks, atau grafik. Data yang diperoleh dapat dianalisis secara statistik dan nonstatistik. Tampilan data dapat berupa grafik batang, pie, histogram, gambar, maupun skema. 7) Menarik Kesimpulan @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 13

Modul Fisika Kelas X KD 3.1 Kesimpulan merupakan penilaian apakah dalam sebuah hipotesis yang diajukan dapat diterima atau ditolak. Apabaila dalam proses pengujian terdapat fakta yang cukup mendukung hipotesis, maka hipotesis itu diterima. Sebaliknya, jika dalam proses pengujian tidak terdapat cukup fakta yang mendukung hipotesis, maka hipotesis itu ditolak. Hipotesis yang diterima kemudian dianggap menjadi bagian dari pengetahuan ilmiah sebab telah memenuhi syarat keilmuan, yakni mempunyai kerangka penjelasan yang konsisten dengan pengetahuan ilmiah sebelumnya dan telah teruji kebenarannya. Pengertian kebenaran disini harus ditafsirkan secara pragmatis. Artinya, bahwa sampai saat ini belum terdapat fakta yang menyatakan sebaliknya. 4. Keselamatan Kerja di Laboratorium Dalam melakukan penelitian atau praktikum Fisika, kita terkadang diharuskan bekerja di laboratorium. Laboratorium merupakan ruangan yang memiliki risiko yang cukup besar. Keselamatan semua pihak merupakan tanggung jawab semua pengguna laboratorium. Namun, banyak pekerja yang meremehkan risiko kerja, sehingga tidak menggunakan alat-alat pengaman walaupun sudah tersedia Dilaboratorium banyak terdapat bahan kimia yang merupakan bahan mudah meledak, mudah terbakar, beracun, dll. Selain itu terdapat juga benda mudah pecah dan menggunakan listrik. Maka dari itu, kita harus sangat berhati-hati dalam menggunakan laboratorium. Banyak hal yang perlu kita ketahui dan perhatikan demi menjaga keselamatan diri saat bekerja di laboratorium, diantaranya: a. Laboratorium yang Baik Ruangan laboratorium yang memenuhi standar adalah salah satu faktor untuk menghindari kecelakaan kerja. Syarat tersebut meliputi kondisi ruangan, susunan ruangan, kelengkapan peralatan keselamatan, nomor telepon penting (pemadam kebakaran, petugas medis), dll. Ruangan laboratorium yang memiliki sistem ventilasi yang baik. Proses keluar masuk udara yang stabil. Sirkulasi udara segar yang masuk ke dalam ruangan. Keduanya harus diperhatikan dengan baik. Semakin baik sirkulasi udara, maka kondisi laboratorium juga akan sehat. Seperti halnya rumah, sirkulasi udara berada pada posisi utama dan tidak dapat dikesampingkan begitu saja. Ruangan laboratorium harus ditata dengan rapi. Penempatan bahan kimia dan peralatan percobaan harus ditata dengan rapi supaya memudahkan untuk mencarinya. Bila perlu, berikan denah dan panduan penempatan bahan kimia di raknya supaya semakin memudahkan untuk mencari bahan kimia tertentu. Alat keselamatan kerja harus selalu tersedia dan dalam kondisi yang baik. Terutama kotak P3K dan alat pemadam api. Berikan juga nomor telepon penting seperti pemadam kebakaran dan petugas medis supaya saat terjadi kecelakaan yang cukup parah dapat ditangani dengan segera. Berikan juga lembaran tentang cara penggunaan alat pemadam api dan tata tertib laboratorium. Laboratorium harus memiliki jalur evakuasi yang baik. Laboratorium setidaknya memiliki dua pintu keluar dengan jarak yang cukup jauh. Bahan kimia yang berbahaya harus ditempatkan di rak khusus dan pisahkan dua bahan kimia yang dapat menimbulkan ledakan bila bereaksi. b. Tata Tertib Keselamatan Kerja Aturan umum dalam tata tertib keselamatan kerja adalah sebagai berikut: 1. Dilarang mengambil atau membawa keluar alat-alat serta bahan dalam laboratorium tanpa seizin petugas laboratorium. 2. Orang yang tidak berkepentingan dilarang masuk ke laboratorium. Hal ini untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan. @2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 14