A. Hakikat Fisika
Fisika merupakan salah satu cabang ilmu alam yang mempelajari tentang gejala dan sifat sifat fisik suatu benda. Fisika mempelajari tentang sifat dasar dari benda, seperti gerak, gaya, energi, zat, panas, bunyi, cahaya, serta struktur atom. Fisika adalah dasar dari ilmu alam. Fisika merupakan ilmu eksperimental. Fakta yang ditemukan oleh para ilmuwan tidak mutlak benar. Ketika disajikan sebuah fakta, para ilmuwan akan mencoba membuktikan kebenaran fakta tersebut. Jika terbukti benar, fakta itu akan diakui dan digunakan sebagai fakta ilmiah. Namun, jika terbukti tidak benar, fakta tersebut akan ditinggalkan dan hasil temuan terbaru itulah yang digunakan sebagai fakta ilmiah.
1. Fisika sebagai Produk Ilmiah (A Body Knowledge)
Manusia dalam pemenuhan kebutuhan hidupnya terjadi interaksi antara manusia dan lingkungannya. Interaksi tersebut memberikan pembelajaran sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan dengan melakukan berbagai penelitian. Setelah dilakukan penelitian, muncul berbagai teori yang dikumpulkan dan disusun secara sistematis menjadi kumpulan pengetahuan.
Produk yang dimaksud dalam fisika adalah kumpulan pengetahuan yang dapat berupa fakta, konsep, prinsip, hukum, rumus, teori, dan model suatu peristiwa.
2. Fisika sebagai Proses (A Way of Investigating)
Semua jenis produk dihasilkan setelah kita mempelajari gejala alara yang melibatkan materi, energi dan interaksinya melalui serangkaian proses. Gambaran umum Fisika sebagai proses adalah bagaimana cara ilmuwan bekerja dalam kegiatan ilmiah atau bagaimana cara mereka melakukan penelitian sampai menemukan suatu fakta.
Proses tersebut meliputi langkah-langkah pengamatan, perumusan masalah, penyusunan hipotesis, eksperimen, analisis data, dan penarikan kesimpulan.
3. Fisika sebagai Sikap (A Way of Thinking)
Melalui pemikiran dan rasa keingintahuan, manusia melakukan kegiatan ilmiah melalui pengamatan, pengukuran, penyelidikan, dan percobaan untuk mendaparkan hasil atau tujuan. Seseorang harus memiliki sikap objektif, rasa ingin tahu, percaya diri, jujur, dan terbuka dalam melakukan kegiatan ilmiah.
B. Ruang Lingkup Fisika
1. Mekanika Klasik
Mekanika klasik merupakan cabang dasar Fisika yang membahas mengenai gerak benda dan gaya yang bekerja pada benda. Mekanika klasik disebut juga mekanika Newton, karena berhubungan dengan hukum-hukum gerak yang dirumuskan oleh Newton. Mekanika klasik terbagi ke dalam tiga sub lainnya, yaitu statika yang membahas tentang benda diam, kinematika yang membahas tentang benda bergerak, serta dinamika yang membahas tentang gaya yang bekerja pada suatu benda.
2. Termodinamika
Termodinamika merupakan cabang dasar Fisika yang membahas tentang kalor dan suhu serta hubungannya dengan usaha dan energi. Termodinamika juga membahas tentang perpindahan kalor dalam suatu sistem. Perpindahan kalor terjadi dari temperatur tinggi ke temperatur rendah hingga tercapai keadaan setimbang.
3. Elektromagnetisme
Elektromagnetisme merupakan cabang dasar Fisika yang membahas tentang medan listrik dan medan magnet serta hubungan keduanya. Elektromagnetisme juga didenifisikan sebagai cabang Fisika yang membahas tentang gava elektromagnetik.
4. Mekanika Kuantum
Mekanika kuantum merupakan cabang dasar Fisika yang menggantikan mekanika klasik dalam pembahasan pada tataran atom dan subatom. Mekanika kuantum adalah bagian dari teori medan kuantum dan Fisika kuantum yang bersama dengan relativitas umum termasuk dalam Fisika modern. Ilmu ini mempelajari sifat zar dan interaksinnya dengan energi pada skala atom dan partikel sub atom.
Penelitian Fisika sekarang ini secara garis besar dibagi dalam beberapa bidang, yaitu Fisika Partikel, Fisika Zat Terkondensasi, Fisika Atomik, Molekuler, dan Optik, Astrofisika, serta Fisika terapan.
a. Fisika Partikel
Fisika partikel mempelajari tentang unsur-unsur dasar dari zat dan energi serta interaksi antar keduanya. Fisika partikel juga disebut "Fisika energi tinggi" karena banyak partikel-partikel dasar terjadi secara alami melalui proses tumbukan yang berenergi tinggi.
b. Fisika Zat Terkondensasi
Fisika zat terkondensasi adalah bidang Fisika yang berhubungan dengan sifat-sifat Fisika makroskopik dari suatu zat. Fisika zat terkondensasi merupakan bidang terbesar dalam Fisika masa kini. Bidang ini mempelajari tentang fase-fase zat yang muncul ketika jumlah partikel dalam suatu sistem sangat besar dan interaksi antarpartikel sangat kuat.
c. Fisika Atomik, Molekuler, dan Optik
Mempelajari tentang interaksi antarzat maupun antarzat dan cahaya dalam skala atomik dan molekuler. Fisika atomik mempelajari kulit elektron dan inti dari suatu atom. Contohnya adalah reaksi fusi dan fisi.
d. Astrofisika
Astrofisika merupakan penerapan dari teori-teori dan metode fisika untuk mempelajari struktur bintang, evolusi bintang, asal usul tata surya, dan berbagai masalah terkait kosmologi.
C. Metode Ilmiah
1. Metode Merencanakan Penelitian Ilmiah dalam Bidang Fisika
Penelitian dimulai dengan merumuskan masalah. Masalah merupakan sesuatu yang akan diteliti dan dipecahkan. Masalah penelitian biasanya berupa pertanyaan ilmiah yang sifatnya terbuka. Pertanyaan ilmiah juga harus dijawab melalui percobaan.
a. Merumuskan Tujuan Penelitian
Tujuan harus berupa pernyataan tentang apa yang akan di lakukan dan ingin di dapatkan. Agar lebih mudah merumuskan tujuan penelitian, kita harus menggunakan pengetahuan awal yang dimiliki dan membuat pertanyaan sebanyak mungkin mengenai masalah penelitian yang dipilih.
b. Menetapkan Bentuk Penelitian
c. Menetapkan Variabel Penelitian
Ada dua jenis variabel yang digunakan, yaitu variabel bebas dan terikat. Variabel bebas adalah variabel yang sengaja diubah-ubah. Adapun variabel terikat merupakan variabel yang sedang diteliti dan besarnya perubahan bergantung pada variabel bebas. Ada juga variabel tambahan yaitu variabel kontrol. Berikut contoh rencana penelitian.
d. Menyusun Hipotesis
Anggapan dasar adalah sesuatu yang diyakini kebenarannya oleh peneliti sebagai tempat berpijak. Contohnya penelitian tentang prestasi belajar siswa. Kita mempunyai anggapan dasar bahwa semua siswa memiliki prestasi belajar yang berbeda-beda atau tidak seragam, Jika seragam berarti bukan variabel yang perlu diteliti.
Hipotesis adalah kebenaran sementara yang diyakini dan ditentukan oleh peneliti yang masih harus dibuktikan, dites, atau diuji kebenarannya. Namun, perlu diperhatikan bahwa tidak semua penelitian memerlukan hipotesis.
e. Menetapkan Instrumen yang Digunakan
Hipotesis yang telah disusun dapat kita prediksi alat dan bahan apa saja yang dibutuhkan untuk menunjang tercapainya tujuan penelitian. Setelah mengetahui variabel, kita dapat menentukan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk mendukung percobaan yang sesuai dengan tujuan penelitian. Berdasarkan tujuan penelitian dapat ditetapkan instrumen mana yang sesuai agar diperoleh data yang konkret. Instrumen ini didapatkan dengan memprediksi hubungan antara variabel dan tujuan penelitian tersebut.
f. Menentukan Prosedur Kerja dan Cara Mengumpulkan Data
Prosedur kerja dapat kita buat dengan menentukan poin penting dalam melakukan penelitian. Prosedur kerja merupakan penjabaran langkah-langkah apa saja yang akan dilakukan dalam penelitian dalam menghasilkan suatu data.
g.Cara Memperoleh Data
Data dapat diperoleh dengan cara pengamatan, percobaan, atau gabungan keduanya. Untuk memperoleh hasil yang maksimal perlu dilakukan pengulangan dalam percobaan. Hasil pengulangan tersebut menghasilkan suatu data mentah.
h. Cara Menganalisis Data
Setelah diperoleh data hasil percobaan, data tersebut dianalisis dengan cara mengaitkan data hasil percobaan dengan teori yang dikumpulkan sebelumnya sebagai acuan yang sesuai.