Soal dan Jawaban UAS Mata Kuliah Sejarah Fisika

Next, soal dan jawaban UAS Mata Kuliah Sejarah Fisika, nggak nyatet tanggalnya, ini adalah salah satu mata kuliah di semester II. Maaf atas kesalahan soal dan jawaban. Silahkan dikoreksi lagi ^_^

1. Jelaskan sejarah perkembangan besaran pokok (salah satu). 

Jawab: 

· Satuan Waktu (s) 

Pada awalnya istilah second dalam bahasa inggris dikenal sebagai “second minute” ( menit kedua), yang berarti bagian kecil dari satu jam. Bagian yang pertama dikenal sebagai “prime minute” (menit perdana) yang sama dengan menit seperti yang dikenal sekarang. Besarnya pembagian ini terpaku pada 1/60, yaitu ada 60 menit di dalam satu jam dan ada 60 detik di dalam satu menit. Hal ini mungkin disebabkan oleh pengaruh orang-orang Babylonia yang menggunakan hitungan sistem berdasarkan sexagesimal (basis 60). Istilah jam sendiri sudah ditemukan oleh orang-orang Mesir dalam putaran bumi sebagai 1/24 dari mean hari matahari. Ini membuat detik sebagai 1/86.400 dari mean hari matahari. 

Pada tahun 1956, International Committee for Weights and Measures (CIPM), dibawah mandat yang diberikan oleh General Conference on Weights ang Measures (CGPM) ke sepuluh di tahun 1954, menjabarkan detik dalam periode putaran bumi disekeliling matahari di saat epoch, karena pada saat itu telah disadari bahwa putaran bumi di sumbunya tidak cukup seragam untuk digunakan sebagai standar waktu. Gerakan bumi itu digambarkan di Newcomb’s Table of the Sun (daftar matahari Newcomb), yang mana memberikan rumusan untuk gerakan matahari pada epoch di tahun 1900 berdasarkan observasi astronomi dibuat selama abad ke-18 dan 19. Dengan demikian detik didefinisikan sebagai 1/31.556.925,9747 bagian dari tahun matahari di tanggal 0 Januari 1900 jam 12 waktu ephemeris. Definisi ini diratifikasi oleh General Conference on Weights and Measures ke-11 di tahun 1960. 

Referensi tahun 1900, bukan berarti ini adalah epoch dari mean hari matahari yang berisikan 86.400 detik. Melainkan ini adalah epoch dari tahun tropis yang berisi 31.556.925,9747 detik dari Waktu Ephemeris. Waktu Ephemeris (Ephemeris Time-ET) telah didefinisikan sebagai ukuran waktu yang memberikan posisi obyek angkasa yang terlihat sesuai dengan teori gerakan dinamis Newton. Dengan dibuatnya jam atom, maka ditentukanlah penggunaan jam atom sebagai dasar pendefinisian dari detik, bukan lagi dengan putaran bumi. 

Dari hasil kerja beberapa tahun, dua astronomer di United States Naval Observatory (USNO) dan dua astronomer di National Physical Laboratory (Teddington, England) menentukan hubungan dari hyperfine transition frequency atom caesium dan detik ephemeris. Dengan menggunakan metode pengukuran common-view, berdasarkan sinyal yang diterima dari stasiun radio WWV. Mereka menentukan bahwa gerakan orbital bulan disekeliling bumi, yang darimana gerakan jelas matahri bisa diterka, di dalam satuan waktu jam atom. Sebagai hasilnya, di tahun 1967, General Conference on Weights and Measures mendefinisikan detik dari waktu atom dalam International System of Units (SI) sebagai durasi sepanjang 9.192.631.770 periode dari radiasi sehubungan dengan transisi antara dua hyperfine level dari ground state dari atom caesium-113. 

Ground state didefinisikan di ketidak-adaan (nol) medan magnet. Detik yang didefinisikan tersebut adalah sama dengan detik ephemeris. Definisi detik yang selanjutnya adalah disempurnakan di pertemuan BIPM untuk menyertakan kalimat. Definisi ini mengacu pada atom caesium yang diam pada temperatur 0 K. dalam prakteknya ini berarti bahwa realisasi detik dengan ketepatan tinggi harus mengkompensasi efek dari radiasi sekelilingnya untuk mencoba mengextrapolasikan ke harga detik seperti yang disebutkan diatas. 

2. Bintang mana yang paling terang diatara semua bintang? dan yang paling paling redup? Mengapa bintang berkedip di malam hari sedangkan planet tidak? 

Jawab: 

Magnitude adalah kecerahan sebuah bintang yang diungkapkan oleh nomor. Jumlah yang lebih kecil, lebih cerah bintang. Besarnya visual Sirius -1,44, lebih rendah daripada bintang lainnya. Ini adalah 3,5 kali lebih terang dari Arcturus di Bootes, bintang paling terang berikutnya yang mudah terlihat dari belahan bumi utara. Terdapat bintang terang dalam hal energi aktual dan keluaran cahaya, tetapi mereka lebih jauh dan karenanya dimmer. Oleh karena itu, Sirius menjadi bintang paling terang di langit malam, yang berwarna biru-putih meskipun tidak bersinar banyak dan dapat terlihat berubah warna. Biasanya, satu-satunya objek yang lebih cemerlang dari Sirius di langit bumi adalah Matahari, Bulan, Venus, Jupiter, Mars dan Merkurius.

Salah satu bintang paling terang di galaksi ini disebut Bintang Pistol (tetapi debu menyembunyikannya dari pandangan). Dari Bumi, Matahari adalah bintang paling terang. Tapi itu bukan pertanyaan bintang paling terang di alam semesta ini tentu tidak Matahari, juga bukan Sirius. Spica misalnya, mempunyai massa 10 kali massa Matahari, sehingga memiliki luminositas lebih besar. Tetapi, tahun cahaya dari Bumi memisahkan Spica mengurangi ke bintang paling terang ke-15 di langit waktu malam. Dan bintang Pistol hanya salah satu bintang paling terang di Galaksi Bima Sakti. Masalahnya mengacu pada entitas alam semesta yang luas. Dengan demikian akan sulit mendapatkan jawaban dengan akurasi yang tepat. Bintang paling masif yang dikenal di alam semesta adalah R136a1, biru hiper-raksasa yang tidak hanya bintang paling massif diketahui pada 256 massa Matahari. Bersinar di 8.700.000 kali luminositas Matahari dan merupakan anggota dari R136, sekelompok bintang super di sekitar pusat nebula tarantula di awan Magellan, sebuah galaksi satelit dari cara Sakti. 

Jauh di kegelapan langit di antara kilau cahaya bintang terdapat objek ruang angkasa yang tersembunyi. Itulah bintang kerdil cokelat (brown dwarf) atau bintang gagal yang cahayanya begitu redup dan ringan untuk disebut bintang namun terlalu besar dan panas dikatakan planet. Dua objek terakhir yang ditemukan memancarkan cahaya dengan kekuatan hanya sepersejuta kali cahaya Matahari. Kedua objek yang diketahui merupakan kembar itu tercatat sebagai bintang kerdil paling redup sejauh ini. 

Dua bintang kembar yang diberi nama 2MASS J09393548-2448279 atau pendeknya 2M 0939 itu ditemukan dalam Two Micron All-Sky Survey yang dilakukan NASA di kontelasi Antlia. Saat mendeteksi pertama kali tahun 1999, objek yang berada 17 tahun cahaya dari Bumi dikira objek tunggal namun setelah diamati lebih intensif menggunakan teleskop ruang angkasa Spitzer diketahui kembar. Ukurannya masing-masing antara 30-40 kali Planet Jupiter dan suhu permukaannya antara 240-360 derajat Celcius atau beberapa ratus lebih panas dari Planet Jupiter. 

Bintang kerdil cokelat adalah salah satu keunikan alam semesta. Meski disebut cokelat, warnanya sebenarnya terus berubah-ubah. Hanya dengan mata telanjang melalui teleskop, objek ini kelihatan kemerahan. Karena tersamar dan sulit terdeteksi, bintang kerdil cokelat baru pertama kali disadari keberadannya tahun 1995. Sesudah itu ratusan lebih telah ditemukan dan masih banyak yang diperkirakan bakal terungkap dalam pengamatan-pengamatan di masa mendatang.

Jika malam hari tiba,bintang-bintang bertaburan indah tampak berkedip. Bintang memancarkan energinya relatif konstan/stabil setiap saat. Jadi, perubahan yang terjadi tidak berasal dari bintangnya. Penyebab utama bintang terlihat berkedip adalah karena bumi memiliki atmosfer. Banyaknya lapisan udara dengan temperatur yang berbeda-beda di atmosfer, menyebabkan lapisan-lapisan udara tersebut bergerak-gerak, sehingga menimbulkan turbulensi. 

Turbulensi bentuknya sama seperti ombak atau gelombang di laut dan kolam renang. Jadi, untuk mendapatkan gambaran seperti apa yang terjadi di atmosfer, bayangkan sebuah kolam renang yang permukaannya tidak tenang. Sebuah koin yang terletak diam di dasar kolam renang akan tampak bergerak-gerak, jika kita lihat dari atas permukaan air. Gerak semu ini terjadi, karena adanya refraksi/pembiasan.

Menurut ilmu fisika, ketika berkas cahaya melewati dua medium yang indeks biasnya berbeda, cahaya tersebut akan dibiaskan/dibelokkan. Untuk kasus koin di kolam renang, cahaya yang dipantulkan koin melewati dua medium yang indeks biasnya berbeda, yaitu air dan udara, sebelum jatuh di mata. Dan karena permukaan air yang tidak tenang, posisi koin yang sebenarnya tetap pun akan tampak berpindah-pindah. 

Hal yang sama terjadi pada cahaya bintang yang melewati atmosfer bumi. Ketika memasuki atmosfer bumi, cahaya bintang akan dibelokkan oleh lapisan udara yang bergerak-gerak. Akibatnya posisi bintang akan berpindah-pindah. Tetapi, karena perubahan posisinya sangat kecil untuk dideteksi mata, maka kita akan melihatnya sebagai kedipan. Gambar dari APOD berikut menunjukkan, seperti apa perubahan posisi yang dimaksud. 

Bintang, sebesar apapun ukurannya dan sedekat apapun jaraknya, akan tampak sebagai sebuah titik cahaya, jika diamati dari bumi, bahkan dengan teleskop terbaik yang dimiliki manusia. Sedangkan planet yang memiliki ukuran yang jauh lebih kecil daripada bintang, akan tampak lebih besar dari bumi, karena jaraknya yang jauh lebih dekat. Dengan teleskop kecil saja, kita akan dapat melihat planet sebagai sebuah piringan, bukan sebagai sebuah titik cahaya. 

Ukuran piringan ini cukup besar, sehingga turbulensi atmosfer tidak memberikan pengaruh yang nyata pada berkas cahaya planet. Oleh karena itu, jika diihat dari permukaan bumi, planet tampak tidak berkedip. Kecuali pada kondisi atmosfer yang turbulensinya sangat kuat, atau saat planet berada di dekat horison, planet akan tampak berkedip juga. Karena pada saat planet berada di dekat horison (sesaat setelah terbit atau sebelum tenggelam), berkas cahayanya harus melewati atmosfer yang lebih tebal. 

Jadi, penyebab bintang tampak berkedip adalah atmosfer bumi. Jika ingin mengamati bintang dengan gangguan atmosfer paling sedikit, maka bisa menunggu hingga bintang tersebut berada dekat meridian. Atau jika ingin melihat bintang tidak berkedip sama sekali, pengamat dapat pergi ke luar angkasa, atau bulan, atau planet yang tidak memiliki atmosfer. 

3. Buatlah glossarium dan peta konsep untuk seluruh pokok bahasan. 

Jawab: (terlampir) 

4. Susunlah perkembangan mekanika 1, listrik magnet, astronomi, dan semi konduksi dari penerima hadiah nobel fisika. 

Jawab: (terlampir)