sains dan metode ilmiah - student centered elearning ... · adalah fisika, kimia, ... menjelang...

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

MPKTB Sains dan Metode Ilmiah Penyusun: Efta Yudiarsah Nora Hariadi Cuk Imawan Depok, Februari 2011


Materi Metode Ilmiah Satuan dan Besaran Kesimpulan Daftar Pustaka

Metode Ilmiah



Pendahuluan Anda mungkin tersentak kalau pada suatu waktu ditanya seseorang (adik, nenek, atau keponakan) dengan pertanyaan, apakah sains itu? Mungkin hal pertama yang terlintas di fikiran Anda adalah fisika, kimia, atau biologi. Memang benar cabang-cabang ilmu ini adalah bagian sains, tetapi cabang-cabang ini bukanlah sains itu sendiri.


Pendahuluan Ada kemungkinan lain? Mungkin Anda akan berpendapat, sains adalah matematika. Ilmu matematika memang sangat berguna dalam dalam sains, tetapi ilmu ini bukanlah sains itu sendiri. Jadi, apakah sains itu?

Pendahuluan Secara singkat Sains adalah suatu proses untuk menghasilkan pengetahuan empirik melalui pengamatan fenomena alam



Pendahuluan Sains merupakan hasil usaha manusia untuk memuaskan hasrat ingin tahunya tentang bagaimana prinsip kerja alam ini, suatu kumpulan pengetahuan yang terorganisir yang menjelaskan keteraturan di alam dan penyebab keteraturan tersebut. Sains juga merupakan aktifitas yang terus-menerus yang menggambarkan usaha kolektif, penemuan, dan kebijaksanaan manusia.


Pendahuluan Sejarah panjang umat manusia telah mengantarkan pada penemuan beragam macam pengetahuan tentang alam ini, sehingga generasi sekarang tinggal mempelajari pengetahuan tadi. Sebagai contoh pengetahuan tentang mengapa benda yang jatuh di dekat permukaan bumi selalu menuju ke bawah, ingat kisah Newton dan buah apel, yang dirumuskan dalam apa yang dikenal dengan Hukum Gravitasi Newton.


Pendahuluan Ataupun pengetahuan tentang penyusun atom, yang sejak zaman Yunani kuno, dianggap sebagai sesuatu yang tidak terbagi lagi. Atom dari bahasa Yunani, a berarti tidak dan tomos berarti terbagi. Dahulu dikenal empat jenis atom penyusun materi, air, api, udara, dan tanah. Di awal abad 20, diketahui bahwa ada berbagai macam atom. Semua tersusun dari inti (bermuatan positif) yang dikelilingi oleh elektron (bermuatan negatif). Inti atom tersusun dari proton (bermuatan positif) dan netron (tidak bermuatan) kecuali inti atom hidrogen yang tersusun dari satu proton saja.


Pendahuluan Walaupun telah banyak pengetahuan yang diperoleh, masih banyak peristiwa alam yang belum dapat difahami manusia. Apa yang menyebabkan manusia dapat mengembangkan pengetahuannya dalam menjelaskan fenomena alam? Jawaban dari pertanyaan tadi adalah “keingintahuan atau hasrat ingin tahu”. Hasrat ingin tahu ini diejawantahkan dalam bentuk pertanyaan menggunakan kata tanya seperti mengapa, bagaimana, apakah, ataupun di mana. Hasrat ingin tahu ini merupakan element yang sangat penting dalam pengembangan sains.


Pendahuluan Elemen sains yang tidak terlalu nyata namun sangat penting adalah: Hasrat ingin tahu ilmuwan itu sendiri pada saat mencari jawaban atau pada saat berusaha mendapatkan pengetahuan yang benar dari permasalahan yang dihadapinya. Hasrat ingin tahu ini masih sangat diperlukan karena walaupun telah banyak fenomena alam yang dapat dijelaskan, masih jauh lebih banyak fenomena alam yang belum diketahui.


Pendahuluan Seperti kata Sir Issac Newton, yang kurang lebihnya Saya bagaikan anak kecil di tepi pantai yang gembira mendapatkan sebuah kerang, padahal lautan ilmu pentahuan terbentang luas di hadapan.


Definisi Metode Ilmiah Setelah adanya hasrat ingin tahu, apa yang dilakukan oleh manusia, biasanya disebut ilmuwan atau sainstis, dalam memuaskan keingintahuannya? Bagaimana cara ilmuwan memuaskan rasa ingin tahunya? Dalam proses mencari jawaban atas pertanyaan-pertanyaan yang ada, ilmuwan melakukan langkah-langkah tertentu. Langkah – langkah yang dilakukan imuwan ini disebut metode ilmiah. Langkah-langkah yang dilakukan satu ilmuwan mungkin berbeda dengan yang lain.

Definisi Metode Ilmiah Karena itu, sebenarnya tidak hanya ada satu metode ilmiah di dalam sains. Walaupun demikian, terdapat banyak kesamaan langkah saat ilmuwan melakukan kegiatannya. Sekarang marilah kita definisikan metode ilmiah itu.



Definisi Metode Ilmiah Metode ilmiah adalah cara untuk menyelidiki fenomena, untuk mendapatkan pengetahuan baru, atau memperbaiki dan menggabungkan penyelidikan dengan pengetahuan sebelumnya. Metode ilmiah adalah cara bertanya dan menjawab pertanyaan sains dengan melakukan observasi dan eksperimen. Metode ilmiah adalah pendekatan yang sistematik untuk menjawab pertanyan-pertanyaan.


Definisi Metode Ilmiah Langkah-langkah yang dilakukan seorang ilmuan saat bekerja dapat diringkas sebagai berikut Mengamati dan mengajukan pertanyaan Membuat hipotesis Merancang pengujian hipotesis Melakukan pengujian hipotesis

Menarik kesimpulan dan menginformasikan

hasil yang diperoleh pada masyarakat sains.


Pengamatan Langkah pertama yang dilakukan dalam proses ilmiah adalah mengamati fenomena. Pengamatan ini bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang suatu fenomena. Informasi dapat diperoleh melalui pengamatan langsung (pengukuran, survei, percobaan) dan/atau mempelajari laporan-laporan pengamatan yang telah dilakukan oleh orang lain. Laporan-laporan itu bisa dipelajari dari buku, koran, majalah, dll dengan memanfaatkan perpustakaan ataupun internet. Khusus untuk kegiatan ilmiah, laporan-laporan tersebut haruslah laporan ilmiah yang banyak terdapat di buku dan jurnal ilmiah.


Pengamatan Dalam pengamatan lima indra (perasa, pendengar, pencium, penglihat, dan pengecap) yang dimiliki manusia mempunyai peran yang sangat besar. Proses pengamatan dapat dilakukan dengan membandingkan, yaitu mengamati bagaimana beberapa benda mempunyai perbedaan dan persamaan. Untuk melihat perubahan, urutkan objek berdasarkan perubahan yang ingin dilihat, waktu misalnya.


Pengamatan Untuk melihat kesamaan beberapa objek, lakukan proses klasifikasi (memasukkan objek yang mempunyai sifat yang sama dalam satu grup). Proses selanjutnya dari pengamatan ini adalah menarik kesimpulan dari apa yang telah diamati. Dalam menarik kesimpulan ini, anda harus menggunakan semua pengetahuan yang dimiliki untuk membuat suatu tebakan/dugaan yang baik tentang mengapa suatu fenomena terjadi.


Pengamatan Sekarang marilah kita gunakan langkah-langkah pengamatan pada fenomena yang biasa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Mari mulai dengan pertanyaan, siapakah yang tidak pernah terserang flu? Tampaknya semua orang pernah terserang flu. Biasanya penyakit ini menyerang mahasiswa di saat-saat sibuk seperti menjelang ujian, saat tenggat penyerahan tugas kuliah, dll. Hal yang akan kita bahas adalah “Bagaimana agar cepat sembuh dari penyakit flu?”.


Pengamatan Saat seseorang terserang flu, banyak pertanyaan muncul. Satu pertanyaan yang kerap muncul adalah bagaimana agar cepat sembuh? Untuk menjawab pertanyaan ini, sipenderita mulai melakukan pengamatan. Ia kumpulkan semua informasi tentang bagaimana menindak penyakit ini. Informasi dikumpulkan mungkin dari nenek, bibi, paman, tetangga, teman, dll. Banyak saran yang mungkin diperoleh, antara lain, minum air jeruk panas, makan vitamin C, banyak makan buah-buahan, dlll.


Mengajukan hipotesis Dari informasi yang diperoleh saat pengamatan, dibuatlah hipotesis yang merupakan jawaban dari pertanyaan yang muncul saat pengamatan. hipotesis adalah suatu dugaan cerdas mengenai bagaimana sesuatu terjadi. hipotesis ditarik melalui proses penalaran induktif. Penalaran induktif, kesimpulan bersifat umum ditarik dari banyak informasi khusus (di bab selanjutnya anda akan mempelajari metode penalaran ini).

Mengajukan hipotesis Dari informasi yang diperoleh, dapat diajukan hipotesis, sebagai contoh (kasus flu tadi): Asupan vitamin C mempercepat penyembuhan penyakit flu.



Pengujian hipotesis hipotesis ilmiah harus dapat diuji berdasarkan pengamatan yang terukur. hipotesis harus juga dinyatakan sedemikian hingga satu atau serangkaian pengamatan untuk membuktikan hipotesis ini salah dapat dirancang. Contoh bukan hipotesis ilmiah. Penyakit flu cepat sembuh karena kehendak Tuhan. (bagaimana mengukur kehendak Tuhan?) Posisi bintang dilangit mempengaruhi kesembuhan penderita penyakit flu.

Pengujian hipotesis Pengujian hipotesis dilakukan melalui proses penalaran deduktif (deduksi). Pada penalaran ini suatu prinsip umum digunakan untuk memprediksi hasil pengamatan. Penalaran deduktif dapat dinyatakan dalam bentuk:


“Jika [Saya melakukan ini] ____ maka [ini] akan terjadi.”


Pengujian hipotesis Untuk hipotesis yang telah kita buat sebelumnya dapat dilakukan uji sebagai berikut “Jika asupan vitamin C dapat mempercepat penyembuhan penyakit flu maka pasien yang diberi vitamin C akan lebih cepat sembuh dibandingkan dengan pasien yang tidak diberi vitamin C.”


Pengujian hipotesis Untuk menguji apakah hipotesis yang telah dibuat sungguh-sungguh menghasilkan perkiraan yang diinginkan, perlu dirancang suatu percobaan/eksperimen. Eksperimen/percobaan merupakan suatu keadaan terbatas yang dirancang untuk menguji satu hipotesis tertentu.


Pengujian hipotesis Harus diingat pula bahwa tidak semua hipotesis ilmiah dapat diuji dengan percobaan. Hipotesis- hipotesis tersebut dapat diuji melalui pengamatan-pengamatan di alam. Sebagai contoh Sebagai contoh: Tabrakan komet dengan bumi menyebabkan kepunahan dinosaurus.


Pengujian hipotesis Dalam pengujian hipotesis, pengaruh faktor- faktor yang tidak diinginkan, tetapi dapat mempengaruhi hasil percobaan, harus dibuat sekecil mungkin. Faktor-faktor tersebut dapat berasal dari -Rancangan eksperimen -Peralatan yang digunakan -Pelaku eksperimen


Pengujian hipotesis Eksperimen harus didisain agar hasil yang akan diamati merupakan akibat dari satu sebab atau satu perlakuan. Karena itu, hal-hal lain yang dapat mempengaruhi hasil eksperimen harus dihilangkan/diminimalisir. Peralatan yang digunakan haruslah peralatan standar dan telah ditera sebelum dipakai. Hal yang sangat penting adalah pelaku eksperimen yang terlatih dan tidak mempunyai kepentingan tertentu dengan hasil eksperimen.


Pengujian hipotesis hipotesis kita yang berhubungan dengan flu, dapat diuji dengan melakukan eksperimen berupa pemberian vitamin C pada sekelompok penderita penyakit flu. Sebagai pembanding, diperlukan satu kelompok penderita lagi yang tidak diberikan vitamin C. Kelompok ini disebut kelompok kontrol. Sebagai contoh: Perbedaan hasil pengamatan akan memperlihatkan pengaruh pemberian vitamin C.


Pengujian hipotesis Selama pengujian hipotesis, ilmuwan mengumpulkan banyak informasi. Informasi- informasi ini disebut data. Data ini dapat berupa angka yang menyatakan besaran yang dapat diukur. Data numerik ini biasa disebut data kuantitatif. Data jenis ini diperoleh melalui proses pengukuran.


Pengujian hipotesis Selain data kuantitatif, ilmuwan dapat juga mengumpulkan data kualitatif. Data jenis ini diperoleh melalui pengamatan. Contoh data kualitatif adalah spesies suatu tumbuhan, ciri-ciri seekor hewan, dll. Data:

Kuantitatif Kualititatif

Pengukuran Pengamatan


Penarikan Kesimpulan Dari hasil eksperimen ilmuwan dapat menarik suatu kesimpulan tentang hipotesis. Kesimpulan yang diperoleh adalah apakah hasil eksperimen mendukung atau menolak hipotesis.


Penarikan Kesimpulan Apabila hipotesis yang dibuat didukung oleh eksperimen, hal ini belum membuktikan bahwa hipotesis tersebut benar. hipotesis tadi perlu diuji dengan banyak eksperimen. Sehingga, setelah banyak eksperimen mendukung hipotesis yang telah dibuat, barulah dapat disimpulkan bahwa tanpa keraguan yang beralasan hipotesis tersebut adalah benar.

Penarikan Kesimpulan Apabila hipotesis yang dibuat tidak didukung oleh eksperimen. Peneliti harus jujur dan lapang dada menerima kenyataan. Pelajari lagi masalah tersebut kemudian buat hipotesis baru dan lakukan pengujian lagi.

buat ATA 2010/2011

Eksperimen tidak mendukung hipotesis hipotesis baru dan uji lagi Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia


Berbagi Pengetahuan Ternyata hipotesis kita tentang vitamin C dan penyembuhan flu Asupan vitamin C mempercepat penyembuhan penyakit flu. tidak didukung oleh eksperimen. (Silakan cari lebih lanjut informasi tentang hubungan vitamin C dan penyembuhan flu)


Berbagi Pengetahuan Pada keadaan hipotesis didukung ataupun tidak oleh eksperimen, hasil penelitian dapat dilaporkan pada komunitas ilmiah sebagai pengetahuan baru Laporkan/beritahukan hasil penelitian pada komunitas ilmiah Komunikasikan Pengetahuan Anda

Mengajukan pertanyaan

Mengamati Fenomena

LANGKAH-LANGKAH METODE ILMIAH

Eksperimen mendukung hipotesis

Pikirkan! Amati Lagi Eksperimen Tidak Mendukung hipotesis ATA 2010/2011

Membuat hipotesis Menguji hipotesis Menarik Kesimpulan Berbagi Pengetahuan dengan Komunitas Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia


Sistem Kompleks dan Metode Ilmiah Untuk sistem sederhana, metode ilmiah terbukti berdaya guna dalam menyelesaikan masalah sains. Tetapi apakah metode ini dapat dipakai seperti sedia kala saat mempelajari sistem kompleks, seperti pada sains lingkungan. Ternyata untuk sistem kompleks metode saintifik tidak dapat digunakan apa adanya. Hal ini dapat disebabkan antara lain oleh masalah yang dibahas luas dan/atau rentang waktu pengamatan harus lama.


Sistem Kompleks dan Metode Ilmiah Karena itu, pendekatan baru yang mempertahankan hal mendasar di metode ilmiah, kemampuan untuk membuktikan bahwa suatu pernyatan salah, menjadi sangat diperlukan. Perlu pendekatan baru. Kemampuan untuk membuktikan suatu pernyataan (hipotesis) salah tetap dipertahankan.


Sistem Kompleks dan Metode Ilmiah Sebagai contoh di sains lingkungan, pendekatan baru yang telah digunakan di antaranya catatan sejarah dan pengamatan bencana dan gangguan di jaman ini. Pendekatan baru antara lain catatan sejarah dan pengamatan kejadian (bencana dan gangguan) di jaman ini


Bukti Sejarah Catatan sejarah yang digunakan antara lain; Sejarah tertulis. Sebagai contoh, pengaruh letusan Merapi terhadap lingkungan dipelajari dari sejarah letusan Merapi. Lingkar Tahun Pohon. Peristiwa yang terjadi disuatu hutan, misalkan kekeringan atau kebakaran, mungkin diteliti dari lingkar tahun pohon.


Bukti Sejarah Catatan sejarah lain yang dapat digunakan adalah catatan terpendam, fosil dan benda terpendam lainnya. Fosil dan benda terpendam ini jika diteliti menggunakan metode penanggalan karbon maka waktu suatu peristiwa terjadi dapat diperkirakan. Misal, dengan mengamati sisa-sisa pohon yang tertimbun dibawah abu vulkanik di sekitar Merapi, waktu letusan yang mengubur sisa-sisa pohon tadi dapat diperkirakan.


Bencana dan Gangguan Terkini: Eksperimen Dalam sains lingkungan, ilmuwan sangat sulit untuk melakukan eksperimen. Karena itu, bencana dan gejala alam terkini digunakan sebagai suatu kesempatan untuk mengambil data. Sebagai contoh, mempelajari pengaruh letusan gunung Bromo pada lingkungan sekitar, dapat dilakukan dengan mengamati letusan Bromo terkini. Letusan inilah eksperimen yang diamati, karena kita tidak dapat membuat sendiri eksperimen seperti ini.


Sistem dan Umpan Balik Pada bidang sains yang kompleks pemahaman tentang sistem yang dibahas dan interaksi antarbagian adalah sangat penting. Tetapi tahukah Anda apakah sistem itu? Walaupun kita telah memakai istilah sistem berkali-kali, sekarang marilah kita definisikan Sistem adalah suatu himpunan banyak komponen yang bertindak bersama sesuai fungsinya masing-masing sebagai satu kesatuan.

Sistem dan Umpan Balik Jika ada elemen di dalam sistem, maka tentu saja ada elemen di luar sistem. Elemen di luar sistem ini dikenal dengan lingkungan. Lingkungan dan sistem membentuk jagad raya


Contoh sistem: sungai, danau, sebotol air, dll. Batas antara sistem dan lingkungan dapat berupa batas nyata ataupun khayal.

Sistem + Lingkungan jagad raya

Sistem dan Umpan Balik Berdasarkan interaksi antara sistem dengan lingkungan, sistem diklasisfikasikan sebagai Sistem Terbuka; jika energi dan/atau materi dapat keluar atau memasuki sistem.


Contoh: Danau air dapat keluar/masuk sungai. Sebagai contoh yang lain: Kota merupakan

orang dapat sistem yang terbuka keluar/masuk kota.

Sistem dan Umpan Balik Sistem Tertutup; jika materi tidak dapat keluar atau memasuki sistem.

Contoh: Akuarium yang tertutup rapat materi


tidak dapat keluar/masuk akuarium, tetapi energi masih dapat. Planet Bumi dapat juga dipandang sebagai sistem tertutup (untuk kepentingan praktis), karena materi yang keluar/memasuki bumi sangat sedikit.

Sistem dan Umpan Balik Sistem Terisolasi; jika materi dan energi tidak dapat keluar atau memasuki sistem.

Contoh: Termos air yang tertutup termos dibuat agar jumlah air di dalam termos tetap dan air tersebut tetap panas.



Sistem dan Umpan Balik Keadaan sistem tidak selalu tetap. Secara keseluruhan keadaan sistem mungkin tampak tetap, tetapi bagian-bagian sistem dapat berubah. Perubahan satu bagian sistem dapat mempengaruhi bagian yang lain dan akhirnya dapat juga mempengaruhi sistem secara keseluruhan. Perubahan bagian sistem yang mempengaruhi bagian yang lain sehingga bagian kedua ini juga mempengaruhi bagian pertama dikenal dengan istilah umpan balik.


Sistem dan Umpan Balik Dengan kata lain, umpan balik terjadi: jika luaran (materi/energi yang meninggalkan sistem) suatu sistem berfungsi juga sebagai masukan (materi/energi yang memasuki sistem) sehingga sistem mengalami perubahan lebih lanjut. Sebagai contoh: pengaturan temperatur tubuh manusia. Saat Anda di luar di siang hari yang panas, peningkatan temperatur mempengaruhi sensor penerima di kulit Anda (masukan). Jika Anda tetap berjemur, tubuhmu memberikan reaksi fisiologis. Keringat akan keluar melalui lubang kulit yang membuka. Temperatur tubuh Anda pun turun.


Sistem dan Umpan Balik Dalam contoh tadi: peningkatan temperatur ditanggapi dengan tindakan sehingga temperatur turun. Ini adalah contoh umpan balik negatif. Umpan balik negatif merupakan pengaturan mandiri atau penyetabil sistem, biasanya mempertahankan sistem dalam keadaan yang relatif tetap. Selain umpan balik negatif ada juga umpan balik positif. Umpan balik positif ditandai dengan suata keluaran menyebabkan peningkatan keluaran berikutnya. Contoh. Api yang membakar hutan. Api akan mengeringkan pohon-pohon yang basah. Pohon kering mudah terbakar. Semakin banyak pohon kering, api pun semakin besar. Umpan balik positif bersifat pembuat tidak stabil.


Sistem dan Umpan Balik Suatu sistem diyatakan stabil apabila sistem tetap di keadaannya kecuali diganggu dan setelah diganggu sistem kembali ke keadaan semula. Sistem dengan umpan balik negatif menjadi stabil. Sistem dengan umpan balik positif menjadi tidak stabil.

ATA 2010/2011

masukan luaran sama dengan Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia

Perubahan dan Keseimbangan Sistem Perubahan bersih yang terjadi pada suatu sistem tergantung pada perbandingan masukan dan luaran sistem tersebut. Jika masukan suatu sistem sama dengan luarannya, maka sistem ini disebut dalam keadaan tunak (steady). Contoh: Keadaan danau saat jumlah air yang masuk sama dengan air yang keluar disebut keadaan tunak. Sistem berada dalam keseimbangan dinamik. sistem tetap

ATA 2010/2011

masukan luaran Kurang dari Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia

Perubahan dan Keseimbangan Sistem Jika masukan suatu sistem kurang dari luarannya, maka ukuran sistem mengecil. Contoh: Keadaan danau dimusim kemarau saat jumlah air yang masuk kurang dari air yang keluar. Dalam waktu yang lama danau dapat menjadi kering. Sistem mengecil

ATA 2010/2011

masukan luaran lebih dari Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia

Perubahan dan Keseimbangan Sistem Jika masukan suatu sistem lebih dari luarannya, maka ukuran sistem membesar. Contoh: Keadaan danau di musim hujan saat jumlah air yang masuk lebih dari air yang keluar. Dalam waktu yang lama danau dapat meluap (saat meluap danau dalam keadaan tunak). Sistem membesar


Sains dan Pengambilan Keputusan Adakah hubungan antara sains dan pengambilan keputusan. Seperti halnya metode ilmiah, proses pengambilan keputusan yang rasional dapat dinyatakan dalam tahapan: Merumuskan pernyataan yang jelas tentang hal yang akan diputuskan. Mengumpulkan informasi ilmiah yang berhubungan dengan hal tersebut. Buat daftar pilihan aksi. Perkirakan konsekuensi positif dan negatif dari setiap pilihan aksi dan probabilitas setiap konsekuensi akan terjadi. Pertimbangkan setiap pilihan dan pilih solusi terbaik.


Sains dan Pengambilan Keputusan Pada proses pengambilan keputusan tadi banyak asumsi penyederhanaan yang tidak dijumpai dalam kehidupan nyata. Dalam kehidupan nyata, sangatlah sulit untuk mengantisipasi semua konsekuensi dari setiap pilihan aksi. Selain itu, kita sering dihadapkan dengan konsekuensi yang tidak terduga. Tambahan pula, informasi saintifik yang tersedia kadang tidak lengkap atau masih dalam kontroversi. Terkadang masalah emosi dan konflik kepentingan juga mempersulit pengambilan keputusan.


Sains dan Pengambilan Keputusan Untuk aspek yang berhubungan dengan masalah sains, seperti informasi yang kurang lengkap atau masih dalam kontroversi dapat diatasi dengan memulai dari semua data ilmiah yang relevan beserta ketidakpastiannya. Di saat ahli-ahli masih dalam perdebatan tentang interpretasi data-data tadi, jika mungkin ambil konsensus atau pertimbangkan sekumpulan perkiraan berdasarkan interpretasi-interpretasi tadi. Efek masing-masing perkiraan harus diidentifikasi dan setiap resiko yang berhubungan dengan perkiraan tadi harus dianalisis terhadap keuntungan yang mungkin diperoleh. Pada akhirnya, pengambil keputusan di negara bukanlah ilmuwan, melainkan politisi yang hanyalah orang kebanyakan. Karena itu, pendidikan sains pada orang-orang di pemerintahan dan bisnis, juga semua rakyat, merupakan suatu hal yang sangat penting.


Latihan Metode Ilmiah Kerjakanlah salah satu dari latihan ini. Buatlah langkah- langkah penyelesaian masalah sesuai dengan metode ilmiah. Langkah-langkah ini harus melibatkan beberapa hipotesis (minimal 3). Anda harus berangkat kuliah di pagi hari mengendarai mobil. Saat

Anda menstarter mobil tersebut, ternyata mobil tidak hidup. Pukul 20:00, Anda sedang mencoba menyelesaikan pekerjaan rumah

yang harus dikumpulkan keesokan hari tepat pukul 8:00. Ternyata,

dari daftar acuan diketahui bahwa beberapa materi terdapat di satu

buku, tetapi buku yang sangat penting ini tidak ada pada Anda. Anda harus menelpon orang tua menggunakan cellphone dan nomor Anda. Ternyata cellphone Anda tidak menyala. Anda mencoba menyalakannya dan ternyata tidak berhasil.

Satuan dan Besaran



Persoalan Ukuran Dalam kehidupan sehari-hari, Anda mungkin pernah menjumpai iklan seperti ini. Sebagian orang mungkin akan mengerutkan dahi membaca iklan ini.


Persoalan Ukuran Apa artinya pernyataan “Lima menit dari Kampus UI”? Kita mungkin dapat bersepakat bahwa pembuat pernyataan ini ingin memberitahukan pada pembaca bahwa ITC Depok berada tidak jauh dari UI. Tetapi kita mungkin sulit untuk bersepakat tentang jarak ITC Depok ke UI, karena akan timbul pertanyaan Apa yang terjadi jika lima menit tadi ditempuh dengan jalan kaki, naik motor, naik angkot, atau saat jalanan sedang macet berat (maklum kota Depok)? Jadi pernyataan “Lima menit dari Kampus UI” meninggalkan tanda tanya besar.

5 menit !?...?


Persoalan Ukuran Saat berakhir pekan, biasanya orang mencari tempat yang tenang untuk beristirahat. Misalkan Anda dan teman-teman berencana pergi ke satu vila bernama “Vila Ultimate” yang terletak di atas buki). Anggota rombongan yang belum pernah mengunjungi Vila dengan pemandangan yang indah ini, bertanya seberapa jauhkah vila tersebut berada dari kota tempat rombongan tinggal? Berapa jauh vila di atas bukit itu?


Persoalan Ukuran Anggota rombongan yang pernah mengunjungi vila tersebut menjawab perlu berjalan kaki setengah hari. Ada teman yang mengatakan, perjalanan ini akan menghabiskan dua puntung rokok. Seorang teman yang lain memperkirakan bahwa sebelum sore rombongan telah tiba. Sepertinya pertanyaan telah terjawab, tetapi masih ada masalah!! Jawaban-jawaban tadi kurang jelas.

Jadi, perlu suatu kesepakatan tentang pengukuran

“Jarak”.


Persoalan Ukuran Ingat kasus penawaran satu pulau Indonesia di daerah Indonesia Bagian Timur? Selain keindahan dan letak pulau yang ditawarkan, calon pembeli tentu ingin mengetahui ukuran pulau tersebut, mungkin luas atau keliling pulau.

Berapa luas pulaunya? Bayangkan hal yang terjadi apabila konsumen diberi informasi -Diperlukan waktu seharian untuk mengelilingi pulau -Cukup dengan 10.000 langkah kaki untuk menyusuri pantai -Jarak dari satu tepi ke tepi yang lain adalah 7.000 jengkal


Persoalan Ukuran Lagi-lagi Ada Masalah!! Hal-hal yang menjadi pertanyaan antara lain adalah • Apakah akan sama jauh bila kita berjalan atau berlari seharian? • Apakah langkah kaki Budi sama dengan Ibud? • Samakah panjang jengkal saya dan Anda?

Informasi yang diberikan kurang jelas. Bagaimana agar menjadi jelas dan setiap orang akan mendapatkan kesimpulan yang sama?

Perlu kesepakatan tentang pengukuran “Jarak”.


Persoalan Ukuran Permasalahan dengan ukuran ini bukan hanya tentang ukuran jarak, tetapi juga tentang ukuran isi, waktu, dll. Sebagai contoh: Anda mendengar seseorang meminta “satu cangkir kopi”. Apabila Anda tidak mengerti konteks permintaan ini, Anda mungkin bertanya, cangkir ukuran apa? Contoh yang lain adalah pernyataan “Budi telah berada di kamar selama sepeminuman teh”. Apakah waktu yang diperlukan Budi dan Ibud untuk minum teh akan sama?


Persoalan Ukuran Ketidakjelasan dalam penentuan patokan ukuran dapat menimbulkan pertengkaran/keributan, karena itu perlu kesepakatan tentang patokan ukuran suatu hal. Sekarang marilah kita bahas tentang patokan ukuran jarak. Jarak biasa diukur berdasarkan panjang, karena itu patokan pertama yang akan dibahas adalah patokan ukuran panjang Di masyarakat masih ada sebagian yang mengukur panjang dalam satuan tombak, hasta, dll. Jadi, sampai sekarang pun, satuan pengukuran masih beragam.


Persoalan Ukuran Anggaplah disepakati bahwa satuan pengukuran di masa lalu adalah hasta. 1 hasta adalah jarak dari siku hingga ujung jari tengah. Yang menjadi pertanyaan adalah tangan siapakah yang akan digunakan sebagai patokan. Tangan raja tentunya, raja yang berkuasa. Tetapi setiap kerajaan mempunyai raja masing-masing. Artinya ada sekian banyak patokan untuk ukuran hasta. Saat transportasi semakin lancar, masyarakat dari kerajaan berbeda mulai berinteraksi. Banyaknya patokan ukuran ini tentu menimbulkan masalah. Jadi perlu patokan yang sama.


Persoalan Ukuran Persoalan ukuran ini juga dijumpai di sains. Data-data kuantitatif yang diperoleh dari eksperimen perlu dinyatakan dengan istilah tertentu. Saat ini, penyelidikan tentang suatu fenomena alam dilalukan oleh banyak ilmuwan di banyak negara. Karena itu, agar setiap ilmuwan, tidak peduli asalnya, dapat memahami hasil pengukuran imuwan yang lain, disepakatilah satuan dalam standar internasional. Satuan ukuran panjang yang diterima secara internasional adalah meter disingkat m.


Standar Ukuran & Satuan Ukuran Standar Ukuran PANJANG • METER digunakan untuk satuan panjang pertama kali saat terjadi Revolusi Perancis oleh Napolen • 1 meter didefinisikan sebagai 1 per 10.000.000 jarak antara Kutub Utara dan kota Paris (tempat Guillotine) • 1889 Standar ukuran meter dibuat dari batang berbahan campuran Platinum- Iridium ketika diukur pada titik leleh es. Batang ini disimpan di ruangan yang dikontrol temperaturnya pada the Bureau International des Poids et Mesures di Sevres, Perancis. • 30 batang standar sekunder kemudian dibuat dengan bahan yang sama • 1960, meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya oranye yang dipancarkan oleh isotop Kripton-86. • 1983, meter didefinisikan sebagai: “Jarak yang ditempuh oleh cahaya ketika merambat di ruangan

vakum selama interval waktu 1/299.792.458 detik”


Ukuran standar Panjang Ukuran Standar Panjang Panjang diukur dalam satuan dasar meter 1 METER: “Jarak yang ditempuh oleh cahaya ketika merambat di ruangan vakum selama interval waktu 1/299.792.458 detik” Beberapa negara, sebagai contoh Amerika Serikat dan Kanada, masih menggunakan ukuran panjang yang lain selain meter. Beberapa Konversi 1 in = 2,54 cm 1 mil = 1,609344 km 1 kaki = 0,3048 m

Singkatan Ilmiah Pada bagian terdahulu kita menggunakan satuan cm dan km. singkatan cm berati centimeter dan km berarti kilometer. Singkatan-singkatan yang lain

Sebutan Singkatan Nilai Sebutan Singkatan Nilai


yotta

zetta

exa

peta

tera

giga

mega

kilo

hecto

deka

Y

Z

E

P

T

G

M

k

h

da

1024

1021

1018

1015

1012

109

106

103

102

101

deci

centi

mili

mikro

nano

pico

femto

atto

zepto

yocto

d

c

m

n

p

f

a

z

y

10-1

10-2

10-3

10-6

10-9

10-12

10-15

10-18

10-21

10-24


Singkatan Ilmiah Penggabungan singkatan-singkatan ini dengan satuan dasar menghasilkan satuan baru. Sebagai contoh 1 km = 1 kilometer = 103 m 1 nm = 1 nanometer = 10-9 m 1 m = 1 mikrometer = 10-6 m Pada daftar singkatan dan contoh-contoh di atas kita telah menggunakan notasi saintifik (10x). Notasi ini digunakan untuk menyatakan bilangan yang sangat besar maupun sangat kecil. Sebagai contoh 103 = 1000 dan 10-6 = 1/1000000

10 m 10 m

10 m

10 m

10 m

Notasi Saintifik

Diperlukan cara penulisan yang praktis

Batu Kristal 1/100 m

Penyusun Materi dan Ukurannya

Kristal: Molekul/ atom yang tersusun secara teratur 2

9 10


Molekul 1/1.000.000.000 m Atom 1/10.000.000.000 m

Inti Atom 1/100.000.000.000.000 m

Proton 1/1.000.000.000.000.000 m Quark, elektron < 1/1.000.000.000.000.000.000 m

Molekul: Atom-atom yang saling berikatan Atom: Terdiri dari elektron- elektro yang mengelilingi Inti Atom

Inti Atom: Terdiri dari Proton dan Neutron

10 m 14

15 18

Proton: Terdiri dari Quark Quark


Ukuran Benda di Alam Kita

dan Alat ukur untuk melihatnya Sel darah merah

Bakteri Anthrax Virus H5N1- Flu Burung


Ukuran Standar Waktu Satu besaran yang sering digunakan di kehidupan dan juga bidang mekanika adalah waktu Ingat contoh: Budi telah berada di kamar selama sepeminuman teh. Lamanya minum teh bukanlah ukuran standar waktu. Ukuran dasar waktu adalah detik menggunakan standar Jam Atom (Atomic Clock) dengan definisi 1 DETIK: “waktu yang diperlukan untuk 9.192.631.770 kali osilasi pada transisi level energi tertentu dari atom Cesium-133”


Ukuran Standar Waktu Anda mungkin biasa menggunakan ukuran tahun, bulan, ataupun hari untuk menunjukkan lamanya waktu berlalu. Satuan waktu dapat diubah dari satu jenis ke jenis yang lain. Sebagai contoh 1 hari = 24 jam 1 jam = 60 menit 1 menit = 60 detik = 60 s Satu tahun sekitar 365,5 hari sedangkan jumlah hari dalam satu bulan bervariasi dari 29, 30, dan 31 hari.


Ukuran Standar Massa Satu besaran yang sering digunakan adalah besaran yang menyatakan ukuran massa. Massa benda diukur dalam satuan kilogram. Ukuran Standar Massa 1 KILOGRAM: “massa dari benda berbahan campuran Platinum-Iridium yang disimpan di the Bureau International des Poids et Mesures di Sevres, Perancis” Harus diingat di sini satuan kilogram dalam dunia saintifik berbeda dengan satuan kilogram yang biasa dipakai sehari-hari. Dalam dunia saintifik, kilogram menyatakan massa. Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari kilogram merupakan ukuran besaran yang dalam dunia saintifik dikenal sebagai gaya (Force).


Ukuran Standar Massa Massa juga sering diukur menggunakan singkatan ilmiah Sebagai contoh 1 kilogram = 1 kg = 1000 gram= 103 g. 1 miligram = 1 mg = 10-3 g. 1 mikrogram = 1 g = 10-6 g. Beberapa negara, Inggris dan Amerika masih menggunakan satuan tersendiri untuk massa (Pound disingkat Lb). Konversi satuan tersebut adalah 1 pound = 1 Lb = 0,45 kg.

Standar Ukuran Satuan Ukuran

Panjang meter (m)

Waktu detik (s)

Massa kilogram (kg)

Temperatur kelvin (K)

Arus Listrik amper (A)

Intensitas cahaya kandela (cd)

Jumlah substans mol (mol)

Sistem Internasional (SI) Berikut adalah satuan standar besaran dasar dalam sains terutama Fisika



Besaran-besaran yang Lain Dari besaran-besaran dasar tadi dapat diturunkan besaran- besaran baru yang disebut besaran turunan Sebagai contoh 1 liter = 1 dm3 = 1000 m3

1 mil/jam = 1,609344 km/jam 36 km/jam = 600 m/menit = 10 m/s 1 cc = 1 cm3 = 10-6 m3

Laju aliran benda cair (air, minyak, darah, dll): 1 cc/s = 1 cm3/s= 10-6 m3/s Pemakaian energi listrik: 1 kwh = 1 x 103 wh = 3600 x 103 ws= 3,6 x 106 J 1 J = 1 joule = 1 kg m2/s2 merupakan satuan energi.


Besaran-besaran yang Lain Dalam SI satuan energi adalah joule disingkat J. Satuan energi yang lain masih tetap dipakai. Sebagai contoh 1 cal = 1 calorie = 4,186 J 1 Btu = 1 British Thermal Unit = 1 055,05585 J Satuan yang lain????


Ketidakpastian Dalam pengukuran, hasil yang diperoleh tidaklah pasti, jadi ada ketidakpastian dalam setiap hasil pengukuran. Ketidakpastian bersumber dari alam yang selalu mengalami perubahan. Ketidakpastian juga muncul karena setiap pengukuran mempunyai kesalahan. Ketidakpastian pengukuran dan kesalahan-kesalahan lain yang terjadi dalam pengukuran disebut kesalahan eksperimen. Kesalahan-kesalahan yang terjadi secara konsisten, kesalahan yang terjadi karena kesalahan kalibrasi alat sebagai contoh, disebut kesalahan sistematis. Ilmuwan selalu menyertakan ketidakpastian pengukurannya dalam laporan yang ia buat.


Ketidakpastian Dalam kehidupan sehari-hari Anda mungkin sering mendengar istilah presisi dan akurasi. Apakah arti kedua istilah tadi? Apakah mereka sama? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tadi marilah kita perhatikan kasus berikut ini? Dewi menjumpai sepotong kayu . Dewi ingin mengetahui panjang kayu tersebut. Kemudian ia mengambil alat ukur panjang berskala terkecil milimeter dan mulai melakukan pengukuran. Tidak lama kemudian temannya, Ewid, datang dan juga ingin mengukur kayu tadi. Ewid menggunakan alat ukurnya yang mempunyai skala terkecil centimeter. Pengukuran manakah yang lebih presisi dan yang mana lebih akurat?


Ketidakpastian Pada kasus Dewi dan Ewid ini, secara saintifik, Pengukuran yang dilakukan Dewi tentu lebih presisi. Ia dapat melakukan pengukuran berulang-ulang dengan selisih pengukuran dalam rentang milimeter (sepersepuluh centimeter). Bagaimana halnya dengan akurasi? Kita misalkan di kayu tadi tertulis 120 cm yang menyatakan panjang kayu. Pengukuran Dewi memberikan angka 120,4 cm. Sementara Ewid menyatakan hasilnya 120 cm. Pada contoh di atas, walaupun alat ukur Ewid kurang presisi, hasil yang ia peroleh lebih akurat dari hasil pengukuran Dewi.


Ketidakpastian Jadi Akurasi menyatakan seberapa dekat hasil pengukuran yang diperoleh relatif terhadap hasil pengukuran yang telah diterima oleh orang banyak. Semakin dekat hasil pengukuran pada acuan yang telah diterima orang banyak, semakin akuratlah pengukuran tadi. Presisi menunjukkan seberapa baik pengukuran yang telah dilakukan. Presisi berarti derajat kepastian hasil pengukuran. Semakin presisi suatu pengukuran maka hasil yang diperoleh menjadi semakin mendekati pasti.

Kesimpulan dan Saran



Kesimpulan Kita telah mendiskusikan topik Sains dan Metode Ilmiah. Pada pembahasan tentang metode ilmiah, telah didiskusikan secara ringkas langkah-langkah yang dilakukan oleh ilmuwan saat ia bekerja. Penerapan metode ilmiah pada kasus sistem komplek juga telah didiskusikan, begitu pula dengan hubungan antara sains dan pengambilan keputusan. Pada bagian akhir dibahas hal-hal yang berhubungan dengan pengukuran, mulai dari besaran, satuan hingga presisi dan akurasi.


Saran Karena topik-topik yang dibahas pada bagian ini sangat penting dalam memahami fenomena alam dan informasi tentang sains, mahasiswa disarankan untuk mempelajari secara lebih mendalam di buku acuan yang digunakan saat penyusunan presentasi ini. Informasi tentang buku-buku ini tertera di daftar pustaka.

Daftar Pustaka



Daftar Pustaka Belk, C., dan Borden, V., Biology: Science for Life, Pearson Benjamin Cummings, 2Ed, 2008. Botkin, D. B., dan Keller, E. A., Environmental Science: Earth as a Living Planet, John Wiley & Sons, Inc, 7Ed, 2010. Cunningham, W. P. dan Cunningham, M. A., Principles of Environmental Science, Mc Graw Hill, 5Ed, 2008. Hewitt, P. G., Suchocki, J., dan Hewitt, L. A., Conceptual Physical Science, Pearson Addison Wesley, 4Ed, 2008. Giancoli, D. G., Physics for Scientists & Engineers, Pearson Prentice Hall, 4Ed, 2008. Keylon, C., How Scientist Work, www.graves.k12.ky.us/powerpoints/elementary/lowckeylon.ppt, Jum’at, 26 Nopember 2010. Thornton, S. T. dan Rex, A. , Modern Physics for Scientists and Engineers, Thomson Brooks/Cole, 4Ed, 2006.

Sekian


sains dan metode ilmiah - student centered elearning ... · adalah fisika, kimia, ... menjelang...

Documents