Medan Magnet

Area di sekeliling magnet dimana gaya magnet masih terasa atau berpengaruh pada benda-benda bahan magnet disebut dengan medan magnet (magnetic field). Medan magnet bersifat tiga dimensi. Jika ada suatu benda bahan magnet atau magnet lain diletakkan di suatu titik (misal titik A) dalam medan magnet, maka besarnya gaya magnet yang dirasakan (diterima) oleh benda tersebut dinamakan intensitas medan magnet pada titik A.

Semakin jauh letak suatu titik dari magnet maka semakin kecil intensitas medan magnetnya. Artinya, semakin lemah gaya magnet mempengaruhi suatu benda di titik tersebut. Bagaimana gambaran dari gaya magnet yang bekerja pada medan magnet? Dengan menggunakan serbuk besi kita dapat melihat bagaimana garis-garis terbentuk sesuai dengan jalur dari gaya magnet yang bekerja. Garis-garis di dalam medan magnet yang menunjukkan bagaimana arah gaya magnet disebut dengan garis-garis gaya magnet.

Garis gaya magnet pada serbuk besi di sekitar magnet 

(Sumber: https://fisikazone.com)

Garis-garis gaya magnet digambarkan sebagai garis yang menghubungkan kutub utara dan kutub selatan magnet. Jika digambarkan dengan menggunakan gambar dua dimensi maka garis gaya magnet dari sebuah magnet batang adalah sebagai berikut:

Arah Garis Gaya Magnet

(Sumber: https:sumberbelajar.belajar.kemikbud.go.id)

Jika kita mengamati bagaimana struktur dari garis gaya magnet maka garis gaya magnet memiliki karakter sebagai barikut:

1. Garis gaya magnet merupaka sebuah kurva tertutup, dimana kedua ujungnya menempel pada kedua kutub magnet.
2. Arah garis gaya magnet yaitu dari kutub utara magnet menuju kutub selatan magnet.
3. Adapun garis gaya magnet di dalam magnet itu sendiri adalah dari kutub selatan magnet menuju kutub utara magnet.
4. Tidak ada garis gaya magnet yang saling  berpotongan.

Teori Molekular Magnet

Magnet memiliki sifat-sifat khusus seperti menarik benda-benda lain yang mengandung bahan magnet dan memiliki dua kutub yaitu kutup utara magnet dan kutub selatan magnet. Selain itu dengan perlakuan tertentu maka benda-benda yang berbahan magnet dapat juga menjadi sebuah magnet.

Tentu kita bertanya-tanya, apa sebenarnya yang terjadi di dalam magnet sehingga ia memiliki sifat-sifat khusus tersebut?

Untuk menjawab tersebut seorang Ilmuwan bernama James Ewing menyusun suatu penjelasan yang diberi nama teori molekular magnet. Dalam teori tersebut Ewing menjelaskan sebenarnya bagaimana asal mula terbentuknya magnet dan kenapa magnet memiliki sifat-sifat seperti yang telah kita pelajari sebelumnya. 

Berdasarkan teori molekular magnet, kita dapat membayangkan bahwa magnet tersusun atas substansi (magnet-magnet super kecil) yang berperilaku seperti halnya juga sebuah magnet besar. Masing-masing satuan substansi magnet tersebut oleh ewing diberi nama magnet molekular. Masing-masing magnet molekular tersebut juga memiliki kutub utara dan kutub selatan.

Pada besi atau baja yang belum menjadi magnet, susunan dari magnet-magnet molekular di dalamnya akan saling menetralkan. Susunannya dapat dilihat pada Gambar 1. Struktur tersebut membuat masing-masing magnet molekular saling menghambat daya magnet yang lain sehingga akhirnya medan magnet pada besi tersebut menjadi nol.

Gambar 1. Susunan Magnet-magnet Molekular pada Besi Bukan Magnet

Ketika besi mengalami proses magnetisasi (dibuat menjadi magnet) maka masing-masing magnet molekular penyusunnya akan mengalami perubahan arah. Secara teratur semua akan menghadap utara dan selatan seperti pada Gambar 2. Sehingga secara keseluruhan besi akan menjadi magnet dengan kutub utara magnet yang ditunjuk oleh kutub utara semua magnet molekular di dalamnya, dan demikian sebaliknya.

Gambar 2. Struktur Magnet Molekular pada Proses Magnetisasi

Dengan penjelasan tersebut kita menjadi paham mengapa sebuah magnet yang dipotong, masing-masing bagiannya tetap memiliki dua kutub. Hal tersebut karena mulai dari substansi terkecil magnet (magnet molekular) telah memiliki kutub utara dan selatan. Kalian dapat melakukan praktik magnetisasi kemudian coba beri penjelasan mengenai apa yang terjadi pada magnet dan besi yang dibuat percobaan dengan menggunakan teori molekular James Ewing.

Kompas dan Magnet Bumi

Kalian tentu pernah melihat sebuah alat yang disebut kompas. Kalaupun tidak secara langsung mungkin melihatnya di televisi atau internet, atau di buku pelajaran. Kompas adalah alat yang bagian paling penting di dalamnya berupa sebuah jarum yang dapat berputar bebas. Jarum tersebut merupakan sebuah magnet yang kuat dan tahan lama.

Kemana pun kita membawa sebuah kompas, maka jarum di dalamnya akan selalu menunjukkan arah utara dan selatan. Itulah fungsi kompas, sebagai penunjuk arah. Para petualang atau tentara yang melewati hutan-hutan, nahkoda kapal yang berada di tengah samudera, menggunakan kompas untuk menuntun perjalanan mereka agar tidak salah arah. Pada zaman dahulu sebelum kompas ada, orang-orang menggunakan petunjuk letak matahari dan  bayangan sebagai penunjuk arah. Namun hal tersebut akan menjadi masalah jika ternyata cuaca sedang mendung sehingga matahari tidak terlihat.

Mengapa jarum magnet kompas selalu menunjukarah utara dan selatan?

Hal tersebut dikarenakan bumi yang kita tempati ini ternyata juga bersifat sebagai sebuah magnet raksasa. Sebagai sebuah magnet tentu saja bumi juga memiliki kutub utara dan kutub selatan. Kutub utara magnet bumi terletak di kutub selatan bumi, sedangkan kutub selatan magnet bumi terletak di kutub utara. 

Seperti yang telah kita pelajari (lihat artikel sebelumnya) pada materi tentang sifat magnet, maka semua magnet yang ada di permukaan bumi apabila dapat diatur agar bebas bergerak (misalnya digantung atau seperti pada magnet jarum di dalam kompas) akan melalu mengarah ke utara dan selatan. Kutub utara jarum kompas akan ditarik oleh kutub selatan magnet bumi, sebaliknya kutub selatan jarum kompas akan ditarik oleh kutub utara magnet bumi.

Penjelasan tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah artikel ini.

Pada gambar tersebut titik hijau merupakan kutub selatan magnet bumi (terletak di kawasan kutub utara bumi). Karena merupakan kutub selatan magnet maka ia akan menarik kutub utara jarum kompas (yang berwarna merah pada gambar jarum kompas). Demikian berlaku sebaliknya.

Fenomena bumi sebagai sebuah magnet raksasa pertama kali ditemukan oleh saintis Inggris bernama William Gilbert pada tahun 1600. Lebih lanjut para ahli juga mempelajari bahwa sifat magnet bumi yang memiliki medan magnet di sekelilingnya membuat angin matahari dibelokkan sehingga tidak menerjang atmosfer bumi. Planet lain (misalnya mars) yang tidak memiliki kekuatan medan magnet yang kuat akhirnya selalu terkena angin matahari dan atmosfernya menjadi kehilangan oksigen dalam jumlah yang besar.

(Sumber : https://i.ytimg.com/vi/8VIqsIEwbRI/maxresdefault.jpg)

Sifat Magnet

Kalian semua tentu tahu magnet. Juga pernah melihat dan mengamati "keajaiban" yang dimiliki olehnya. Magnet adalah benda padat dengan karakter logam yang dapat menarik benda-benda lain. Benda-benda yang dapat ditarik oleh magnet disebut dengan benda berbahan magnet. benda-benda berbahan magnet tersebut dengan perlakuan tertentu dapat juga menjadi magnet. 

Magnet yang diperoleh langsung di alam, misalnya di pertambangan, disebut dengan magnet alami. Sedangkan magnet yang dibuat dari benda-benda berbahan magnet disebut dengan magnet buatan. 

(https://pixabay.com)

Magnet dikenal manusia kira-kira sejak tahun 600 sebelum masehi. Saat itu orang-orang Yunani Kuno telah mengetahui adanya biji-biji besi tertentu yang dapat menarik besi-besi lain. Biji besi yang memiliki kekuatan menarik itu ditemukan di kawasan Magnesia. Oleh karena itu disebut dengan istilah magnet. Orang Inggris menyebutnya lodestone yang artinya batu penunjuk jalan, karena kemampuan magnet untuk menunjukkan arah utara dan selatan. Sifat ini membuat magnet digunakan untuk membuat kompas yang sangat bermanfaat bagi orang-orang dalam perjalanan, terutama di kawasan yang tidak ada tanda-tanda penunjuk arah misalnya di tengah laut atau hutan.

Dalam perkembangan ilmu pengetahuan manusia, magnet benar-benar membawa keajaiban. Melalui karakter magnet itulah akhirnya manusia dapat mempelajari fenomena elektromagnet, dan akhirnya dapat memproduksi listrik sebagai energi yang dapat menggerakkan berbagai alat yang mempermudah pekerjaan manusia. 

Kali ini kita akan membahas mengenai sifat apa saja yang dimiliki oleh sebuah magnet. 

1. Menarik benda lain. Magnet dapat menarik benda-benda lain yang memiliki bahan magnet seperti besi, nikel dan kobalt. Benda-benda yang tidak dapat ditarik magnet disebut bahan non-magnet. Ujung-ujung magnet lebih kuat menarik benda daripada bagian tengahnya. Bagian yang paling kuat disebut dengan kutub magnet. Magnet memiliki dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. 
2. Menunjuk Arah Utara dan Selatan. Kedua kutub magnet, sesuai dengan namanya (kutub utara dan kutub selatan), akan selalu menunjuk ke arah utara dan selatan. Walaupun diubah, namun magnet akan kembali menunjuk ke arah utara dan selatan. Untuh dapat menunjukkan arah, magnet harus dalam posisi bebas bergerak dan seimbang. Misalnya jarum magnet yang mengapung di suatu cairah atau magnet batang yang ditali benang kemudian digantung dengan posisi berimbang.
3. Menarik atau Menolak Magnet lain. Keanehan dari kedua kutub magnet adalah adanya gaya tarik dan gaya tolak. Apabila dua magnet didekatkan maka yang terjadi adalah dua kemungkinan, terjadi saling menarik atau justru saling menolak. Apabila yang berdekatan adalah dua kutub yang sama (sama-sama utara atau selatan) maka akan terjadi saling menolak. Sedangkan bila yang berdekatan adalah dua kutub yang berbeda (selatan dengan utara) maka yang terjadi adalah saling manarik dengan kuat.
4. Memiliki Sepasang Kutub. Semua magnet, apapun bentuknya, pasti memiliki dua kutub magnet yaitu kutub utara dan kutub selatan. Ketika sebuah magnet dipecah menjadi dua, maka masing-masing pecahannya akan memiliki kutub utara dan kutub selatan. Jadi, tidak mungkin memisahkan kedua kutub tersebut. menjadi dua magnet yang terpisah.

Itulah empat sifat dasar magnet yang dapat kalian amati dan coba-coba secara langsung. Cobalah lakukan aktivitas pada magnet yang dapat menunjukkan keempat sifat tersebut di atas. Selamat mencoba.

Bacaan Lanjutan:

1. Ball, L. et. al. (2021). Supersimple Physics. DK 
2. Thrisna Knowledge System. (2018). Pearson IIT Series, Physics (7th ed.). Pearson

Hidrostatika

Hidrostatika adalah cabang fisika yang mempelajari fenomena fisik pada perairan yang diam atau stabil. Hidro berarti air sedangkan statika berasal dari kata statis yang artinya diam. 

Zat cair memiliki massa yang berbeda jika penyusunnya berbeda jenis. Ibaratnya sebongkah besi dan sebongkah batu yang memiliki massa yang berbeda, maka demikian pula air dan minyak memiliki massa yang berbeda. Massa jenis zat cair dalam fisika disimbolkan dengan rho (p).

Rho suatu zat cair merupakan massa cair setiap satu meter kubik volum cairan. Oleh karena itu jika belum mengetahui rho suatu zat cair kita dapat mencarinya dengan membagi nilai massa dengan nilai volum zat cair tersebut.

rho = massa / volum

Ketika anda berenang misalnya di dalam air bendungan, semakin ke dalam tentu merasakan tekanannya semakin besar. Kondisi ini berkaitan dengan satu besaran fisik dalam hidrostatika yaitu tekanan hidrostatik yang dilambangkan dengan Ph. Hal yang mempengaruhi tekanan ini adalah kedalaman dan massa jenis zat cair, dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ph = rho × g × h

Dimana Ph adalah tekanan hidrostatik (satuan pascal), rho adalah massa jenis zat cair (satuan Kg/m^3), g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s^2), dan h adalah kedalaman (satuan m).

Tekanan pada benda-beda di dalam zat cair dengan demikian adalah sama untuk kedalaman yang sama. 

Selain tekanan di dalam air, fenomena lain yang kita dapat lihat adalah adanya benda-benda yang mengapung, melayang atau tenggelam di air. Hal tersebut diteliti oleh ilmuwan Yunani kuno Archimedes dan berkaitan dengan gaya tekan ke atas yang diberikan air pada benda-benda. Gaya tekan ke atas tersebut diberi nama gaya archimedes (Fa) dengan satuan N. Gaya yang diberikan oleh zat cair adalah sebanding dengan volume benda yang masuk atau tercelup ke dalam air. Rumusannya sebagai berikut:

Fa = rho x g x v

Jika massa jenis benda lebih besar dari gaya archimedes maka benda akan tenggelam. Sebaliknya, jika massa jenis benda lebih kecil dari gaya archimedes zat cair maka benda tersebut akan mengapung. 

Coba kalian pelajari pada benda-benda di sekitar kalian. Selamat mencoba.

Aliran-Aliran dalam Pendidikan Modern

Pendidikan dijalankan oleh masyarakat berdasar konsep-konsep mengenai bagaimana seharusnya pendidikan itu berlangsung. Konsep dibuat oleh manusia (terutama ahli) berdasarkan pengalaman panjang masyarakat ketika mendidik generasi muda.

Terdapat konsep atau hasil pemikiran mengenai pendidikan yang mimiliki pengaruh kuat pada masyarakat dan banyak dipegang sebagai landasan untuk menjalankan pendidikan. Pemikiran ini disebut dengan aliran pendidikan. Satu aliran seringkali tidak hanya merupakan hasil dari satu tokoh melainkan akumulasi pemikiran beberapa tokoh yang saling menyempurnakan.

Pembahasan mengenai aliran pendidikan biasanya dibagi menjadi dua batasan waktu, yaitu masa klasik dan masa modern (yaitu masa dimana ilmu pengetahuan telah berkembang dan menjadi salah satu faktor dominan dalam kehidupan manusia, kira-kira sejak abad 18).

Dalam artikel ini kita akan membahas aliran-aliran pendidikan di masa modern.

1. Aliran Progresivisme

Aliran progresivisme berpandangan bahwa pendidikan harus disesuaikan dengan karakter dasar manusia dan tidak memaksa (kehendak guru). Dalam aliran ini anak harus dibiarkan aktif agar semua potensinya berkembang. Belajar tidak hanya berisi materi-materi yang harus dihafal. Selain itu konten pembelajaran harusnya berkembang menyesuaikan diri dengan perkembangan dan kebutuhan zaman. Tokoh besar dalam aliran ini adalah John Dewey.

2. Aliran Esensialisme

Dalam aliran esensialisme pendidikan dipandang sebagai suatu proses untuk mengajarkan hal-hal yang bersifat esensial (inti) bagi kehidupan anak. Sedangkan berbagai pengetahuan dan keterampilan lain nantinya dapat mereka pelajari secara mandiri baik melalui pengalaman hidup, pekerjaan maupun lembaga sosial. Hal-hal esensial tersebut haruslah berasal dari pengalaman panjang masyarakat dan terbukti sangat dibutuhkan oleh manusia untuk dapat menjalankan perannya sebagai makhuk individual maupun makhluk sosial. Tokoh aliran esensialisme misalnya William C Bagley.

3. Aliran Konstruksionisme

Aliran ini berpandangan bahwa proses pendidikan seharusnya menyadarkan anak pada kondisi sosial, ekonomi, politik dan budaya dari masyarakatnya. Mereka juga harus dibekali dengan berbagai pengetahuan dan keterampilan yang diperlukan untuk mengatasi permasalahan-permasalahan masyarakat pada bidang-bidang tersebut di atas. Intinya, pendidikan harus dapat menghasilkan perbaikan kondisi masyarakat, yaitu melalui para lukusannya. Tokoh dalam aliran ini adalah George Count.

4. Aliran Perennialisme

Alirab perennialisme berpandangan bahwa ada hal-hal yang bersifat abadi (tidak berubah) yang tetap dibutuhkan oleh setiap manusia untuk menjalankan kehidupannya. Misalnya nilai ketuhanan serta bagaimana implementasinya dalam kehidupan manusia. Nilai-nilai yang tidak berubah itulah yang seharusnya diajarkan dan ditanamkan kepada anak sebelum mereka nantinya akan bertemu dengan perubahan di masyarakat yang bersifat dinamis. Pada aliran ini, pengetahuan serta keterampilan yang berguna bagi siswa misalnya untuk bekerja atau beradaptasi dengan kehidupan masyarakat adalah pendidikan tambahan. Adapun pendidikan utama yang bersifat perenial (abadi atau tidak berubah dengan berkembangan zaman) harus mendapat prioritas. Aliran ini sebenarnya telah berkembang sejak era klasik, namun tetap kuat hingga saat ini. Tokoh utama aliran ini adalah Plato dan Aristoteles.

Untuk mendalami aliran-aliran dalam pendidikan kalian dapat membaca buku-buku filsafat pendidikan. Kita tidak harus terpaku pada satu aliran saja, tapi bisa mengambil berbagai aspek positif dari aliran-aliran tersebut. Bahkan jika kalian benar-benar serius mendalami dunia pendidikan kalian bisa menghasilkan pandangan kalian sendiri tentang bagaimana seharusnya pendidikan itu dijalankan.

Kelistrikan di Dalam Atom

Listrik telah menjadi sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan manusia saat ini. Banyak teknologi yang dibuat oleh para ahli dalam rangka mempermudah hidup kita, digerakkan oleh listrik. Dalam artikel ini kita akan membahas sebenarnya apa listrik itu.

Listrik tidak bisa dilihat oleh mata, karena peristiwanya terjadi di dalam atom dan antar atom. Sedangkan atom sendiri kita tidak sanggup melihatnya. Sebagai analogi untuk memahami kecilnya atom, kita dapat melihat gelembung air sabun yang kulitnya sangat tipis sehingga mudah hancur bahkan hanya dengan ditiup.

Ternyata di dalam kulit gelembung air sabun yang super tipis tersebut terdapat molekul-molekul yang tak terhitung jumlahnya. Di dalam molekul itulah terdapat atom-atom.

Semua benda di alam tersusun atas atom-atom, termasuk diri kita sendiri atau manusia. Dengan demikian peristiwa kelistrikan dapat terjadi pada semua benda. 

Atom tersusun atas tiga jenis partikel (bagian) utama yaitu dua jenis partikel inti yaitu proton dan neutron dan satu jenis partikel kulit yaitu elektron. Proton bermuatan positif, neutron bermuatan netral sedangkan elektron bermuatan negatif.

Proton dan neutron sangatlah berat jika dibandingkan dengan elektron. Satu elektron massanya 1.836 kali massa elektron. Karena sangat ringan itulah maka elektrok bisa bergerak dan berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Dan peristiwa perpindahan elektron inilah yang kita rasakan sebagai arus listrik. Listrik dalam bahasa inggris adalah electricity, berasal dari kata electron.

Mudah atau sulitnya elektron berpindah sebenarnya dipengaruhi oleh jenis bahan yang disusun oleh atom-atom. Pada bahan konduktor elektron mudah lepas dan berpindah ke atom lain, sedangkan pada bahan isulator elektron-elektron seperti melekat kuat di dalam aton sehingga sulit berpindah.

Itulah mengapa alat-alat listrik menggunakan bahan konduktor untuk mengalirkan listrik. Sedangkan pada bagian pengaman dibuat dari bahan isolator. Misalnya pada kabel, bagian dalamnya terbuat dari bahan tembaga yang bersifat konduktor untuk mengalirkan listrik, sedangkan pembungkus kabel terbuat dari plastik atau karet yang bersifat isolator sebagai pengaman. Dengan demikian kita tidak akan tersengat listrik ketika menyentuh kabel-kabel tersebut.

Peristiwa apa saja yang dapat membuat elektron berpindah atau menyebabkan adanya aliran listrik. Kalian sudah mempelajarinya. Yaitu gesekan, konduksi dan induksi. Pada peristiwa induksi elektromagnet manusia akhirnya dapat memproduksi listrik untuk kebutuhan sehari-hari. Untuk memahami hal tersebut kita akan membahasnya dalam uraian mengenai elektromagnet.

Hukum Ohm

Elektron dapat mengalir melalui sebuah penghantar yang bersifat konduktor. Pada suatu rangkaian listrik, elektron yang mengalir itu disebut dengan arus listrik. Arus listrik dapat mengalir di kabel-kabel dan alat listrik dalam suatu rangkaian apabila terdapat sebuah sumber listrik, misalnya sebuah baterai, aki atau generator. Suatu tekanan pada sumber listrik yang mendorong elektron untuk mengalir dari kutub negatif ke kutub positif disebut dengan tegangan listrik.

Berdasarkan penjelasan di atas, dapat diketahui bahwa besarnya arus listrik ditentukan oleh seberapa besar tegangan listrik yang dikandung oleh suatu sumber listrik. Namun ternyata tidak hanya tegangan, ada sesuatu yang lain yang juga mempengaruhi besarnya arus listrik.

Hal juga mempengaruhi besarnya arus listrik yang mengaliri rangkaian listrik adalah nilai tahanan listrik atau resistansi, yang disimbolkan dengan huruf R. Apa sebenarnya tahanan listrik tersebut? Jadi, bahan konduktor yang digunakan untuk mengalirkan elektron pada rangkaian listrik ternyata tidak benar-benar 100% persen menghantarkan listrik. Masing-masing bahan masih memiliki sifat untuk menahan aliran listrik itu dengan kekuatan tertentu. Kekuatan untuk menahan atau menghambat arus listrik pada bahan tertentu disebut dengan tahanan listrik atau resistansi.

Dengan demikian kuat arus listrik tergantung pada berapa besar tegangan listriknya, yang kemudian dibagi oleh nilai tahanan listrik pada rangkaian tersebut. Fenomena tersebut diteliti oleh seorang ilmuwan dari Jerman bernama Georg Simon Ohm pada tahun 1827, sehingga dikenal dengan sebutan Hukum Ohm.

Hukum Ohm dapat ditulis dengan rumus matematika sebagai berikut:

I = V/R

Masing-masing besaran listrik tersebut dapat dijelaskan dengan menggunakan tabel berikut:

Dengan menggunakan prinsip pada Hukum Ohm di atas kalian dapat mengetahui nilai tahanan listrik dengan menggunakan nilai tegangan dan arus yang mengalir. Demikian juga nilai arus dapat dihitung jika kita telah mengetahui nilai tegangan listrik dan tahanan listriknya.

Sebagai contoh arus listrik yang mengalir di suatu rangkaian sebesar 0,5 A, menggunakan dua baterai 1,5 volt yang disusun seri. Berapa nilai resistansinya? (coba kalian hitung) 

Dalam dunia elektronika, perusahaan listrik telah membuat suatu elemen kelistrikan yang disebut resistor yang berfungsi untuk memberikan tahanan pada nilai tertentu pada suatu rangkaian listrik. Kalian tentu pernah melihat resistor seperti pada gambar berikut.

(Sumber gambar : https://upload.wikimedia.org/)

Usaha dan Pesawat Sederhana

Dalam kehidupan sehari-hari kata usaha biasanya diberikan untuk semua aktivitas dalam rangka menyelesaikan sebuah permasalahan. Usaha juga diberikan untuk aktivitas yang dapat mendatangkan uang, misalnya badan usaha. Saat ini kita sedang membahas fisika, maka usaha memiliki makna khusus yang telah disepakati oleh para ahli.

Usaha diberikan pada suatu gaya yang dapat menyebabkan perpindahan suatu benda. Misalnya anda mendorong bangku sehingga bergeser sejauh satu meter. Dikatakan anda telah melakukan usaha. Tapi jika gaya dorong tersebut tidak membuat meja berpindah (misalnya karena terlalu berat), maka usahanya bernilai nol dan anda dikatakan belum melakukan usaha. Itulah usaha dalam pembahasan fisika, intinya gaya harus dapat memindahkan suatu benda.

Selain itu, untuk dikatakan sebagai suatu usaha maka arah perpindahan harus sama dengan arah gaya. Jika arah perpindahan tidak sama dengan arah gaya maka usaha tersebut pasti tidak dilakukan oleh gaya itu, tetapi oleh gaya lain yang belum kita perhitungkan.

Karena itulah usaha (dalam bahasa inggris work) dapat dirumuskan sebagai berikut:

W = F x S

Dimana W adalah usaha dengan satuan Joule, F adalah gaya dengan satuan Newton dan S adalah perpindahan dengan satuan meter.

(Gambar : https://1.bp.blogspot.com)

Dalam kehidupan sehari-hari manusia seringkali menggunakan alat yang dapat membantu mereka untuk melakukan suatu pekerjaan. Dengan alat tersebut (yang disebut dengan pesawat atau mesin) usaha dapat dilakukan dengan lebih menghemat gaya yang harus dikeluarkan oleh seseorang. 

Saat ini dengan perkembangan ilmu pengetahuan manusia telah banyak membuat pesawat atau mesin yang canggih, mulai dari mesin kendaraan hingga mesin industri. Namun kita hanya akan membahas pesawat sederhana, yang telah dipakai oleh manusia sejak zaman kuno karena alat-alat tersebut bahannya telah banyak tersedia di alam dan mudah sekali dibuat.

1. Bidang Miring

Adalah pesawat sederhana yang digunakan untuk memindahkan barang ke tempat yang lebih tinggi. Misalnya seorang menggunakan papan sebagai bidang miring untuk memindahkan barang ke atas truk, seperti pada gambar.

2. Baji

Adalah pesawat sederhana dengan bentuk mirip dengan bidang miring namun dengan ukuran yang kecil dan mudah dibawa kemana-mana. Fungsi utamanya adalah untuk memisah atau memotong barang. Sebagai contoh adalah kapak, pisau dan pasak. Gaya diberikan pada bagian yang tumbul sehingga bagian  yang lancip atau tajam akan dapat memisahkan, menembus atau memotong benda.

3. Pengungkit

Pengungkit adalah pesawat sederhana yang berfungsi juga untuk memindahkan barang namun dengan prinsip memanfaatkan titik tumpu pada pesawat sehingga gaya yang diperlukan menjadi lebih sedikit dari biasanya.

Terdapat tiga bagian pada pengungkit yang harus diperhatikan. Yang pertama adalah lengan kuasa, yaitu bagian pada pengungkit dimana gaya diberikan. Kedua adalah lengan beban yaitu bagian pada pengungkit sebagai tempat beban yang harus dipindah dan yang ketiga adalah titik tumpu, yaitu bagian pada pesawat dimana lengan kuasa bertumpu ketika bekerja.

(Sumber Gambar: https://belajarmandiriyuk.com)

Prokariota, Dunia Organisme Satu Sel

Dunia yang kita lihat sehari-hari telah begitu ramai. Terdapat berbagai jenis makhluk hidup yang masing-masing telah kita kenal namanya sejak kecil seperti gajah, sapi, kambing, kucing, tikus, pohon mangga, jamur dan masih banyak lagi. Tapi sebenarnya, ada jauh lebih banyak organisme yang hidup di sekitar kita yang tak sanggup kita lihat karena begitu kecil. Walaupun berada di sekitar kita kita namun mereka seperti memiliki dunia lain. 

Para ahli biologi menyebut organisme yang cuma terdiri atas satu sel (organisme uniseluler) itu dengan nama prokariota. Prokariota terdapat hampir di semua tempat, di daratan, perairan hingga di dalam tubuh kita (dan organisme multi seluler lainnya). Bahkan di tempat-tempat yang ekstrim seperti di kawah gunung berapi yang sangat panas terdapat organisme-organisme super kecil tersebut. Bakteri adalah contoh dari prokariota.

Ukuran tubuh yang super kecil karena hanya terdiri atas satu sel tersebut membuat kemampuan berkembang biak organisme prokariota berlangsung sangat cepat. Kebanyakan mereka berkembang biak dengan cara membelah diri (bereplikasi). Sel prokariota tidak memiliki organ-organ sel (organel) yang kompleks seperti pada organisme multiseluler. Selain dilindungi oleh membran sel banyak prokariota yang juga dilindungi oleh  kapsul di bagian luarnya. Kapsul tersebut dapat menghindarkan diri mereka dari kerusakan dan dehidrasi.

Sel tetap diatur oleh DNA yang terdapat di dalam kromosom berbentuk sirkular yang disebut gonofor. Kromosom tersebut terletak di area inti walaupun sel prokariota tidak memiliki organ inti sel yang terpisah dari cairan dalam sel (sitoplasma). 

Tahukah kalian bahwa prokariota merupakan organisme pertama yang ada di muka bumi? Menurut para ahli, bakteri telah ada di permukaan bumi sejak 4,3 milyar tahun silam. Saat itu kondisi bumi masih ekstrim. Hingga saat ini bakteri merupakan organisme yang terbanyak menempati bumi. Prokariota terdiri atas dua jenis kelompok organisme yaitu bakteri dan archaea (arkea). Untuk jenis arkea memiliki kemampuan hidup di tempat yang sangat ekstrim misalnya sangat panas, berkadar garam tinggi, hingga sangat asam. Mereka memperoleh energi dengan dua cara yaitu dengan fotosintesis (memanfaatkan cahaya matahari) dan kemosintesis (menguraikan senyawa tertentu).

Apakah kalian tertarik untuk mempelajari prokariota lebih jauh lagi? Ayo jadilah saintis.

Bacaan Lebih Lanjut

Reece, J.B., Taylor, M.R., Simon, E.J., Dickey, J.L., Hogan, K. (2016). Campbell Biology, Concepts and Connections (8th ed.). Essex CM20 2JE: Pearson Education Limited.

Ciri-ciri Kehidupan

Bumi adalah planet istimewa karena di permukaannya terdapat banyak sekali makhluk hidup. Mulai dari pegunungan yang sangat tinggi hingga di kedalaman lautan, terdapat aneka jenis spesies yang bentuk dan sifatnya sesuai dengan tempat hidupnya. Terdapat berjuta-juta jenis (spesies) makhluk hidup di muka bumi. Maha Agung Allah Sang Maha Pencipta. Belum lagi kalau kita juga menghitung spesies yang telah punah. Para peneliti fosil banyak sekali menemukan jejak-jejak kehidupan yang pernah mendiami muka bumi di masa lampau.

Bagaimana para ahli menentukan apakah sesuatu digolongkan ke dalam makhluk hidup atau bukan? Tentunya terdapat ciri-ciri yang dapat diamati oleh semua orang, termasuk kalian semua, baik secara langsung atau dengan menggunakan peralatan khusus. 

Minimal terdapat enam ciri obyek digolongkan ke dalam makhluk hidup. Berikut ke enam ciri tersebut.

1. Memiliki keteraturan pada struktur dan keberadaannya. Jika kita amati bagaimana susunan daun atau bunga yang ada pada aneka tanaman maka akan kita temui aturan-aturan tertentu pada susunan tersebut. Apalagi jika kita mengamati mereka di bawah mikroskop. Kita akan menjadi sangat terkejut melihat bagaimana keteraturan struktur sel dan bahkan bagian-bagian sel yang menjadi penyusun tubuh semua makhluk hidup. Susunan yang teratur itu ada karena mendukung fungsi-fungsi tertentu.
2. Berkembang biar (reproduksi). Setiap spesies dapat berkembang biak, baik secara kawin maupun tak kawin dalam rangka mempertahankan keberadaan jenisnya dari generasi ke generasi. Pohon pisang akan menumbuhkan tunas-tunas pisang baru, demikian pula ayam akan menetaskan telur-telur sehingga muncul anak-anak ayam yang segera akan tumbuh melanjutkan kehidupan induknya.
3. Tumbuh dan berkembang. Setelah lahir atau muncul dari proses reproduksi induk, makhluk hidup akan mengalami pertumbuhan (yaitu pertambahan ukuran tubuh dan perbanyakan sel) dan perkembangan (fungsionalisasi bagian-bagian tubuh) sehingga dari anakan yang masih kecil akan muncul individu yang mirip dengan induknya yang telah mandiri. Proses pertumbuhan dan perkembangan setiap jenis makhluk hidup telah diatur dalam program genetik yang terdapat di dalam DNA dan RNA mereka.
4. Pemrosesan Energi. Makhluk hidup membutuhkan energi untuk menjalankan semua proses kehidupannya. Energi tersebut diperoleh dari lingkungan, baik dengan cara makan maupun menyerap energi dari makhluk hidup lain, atau bahkan dari bangkai dan sisa-sisa tubuh makhluk hidup lain. Tumbuhan dapat memanfaatkan energi dari cahaya matahari.
5. Pengaturan diri. Setiap makhluk hidup memiliki mekanisme pengaturan dalam diri yang membuat kondisi internal tubuh mereka dapat terjaga stabil. Misalnya suhu tubuh kita selalu dijaga oleh suatu mekanisme kerja tubuh sehingga tetap berada pada suhu sekitar 37 derajat celcius. Makhluk hidup lain memiliki kisaran suhu tubuh yang berbeda-beda.
6. Respon terhadap lingkungan. Makhluk hidup selalu aktiv dan berespon terhadap berbagai perubahan yang berlangsung di lingkungan sekitarnya. Kondisi lingkungan yang berbeda-beda menghasilkan respon yang juga berbeda. Misalnya tumbuhan di pantai memiliki organ tubuh khusus yang  memungkinkan mereka menyesuaikan diri dengan kondisi laut misalnya akar nafas. Jika hujan turun tentu kalian akan segera berlari mencari tempat berteduh. Demikian pula dengan seekor rusa yang dikejar harimau akan segera melarikan diri secepat mungkin.

Bacaan Lebih Lanjut:

Reece, J.B., Taylor, M.R., Simon, E.J., Dickey, J.L., Hogan, K. (2016). Campbell Biology, Concepts and Connections (8th ed.). Essex CM20 2JE: Pearson Education Limited.