ILMU ALAMIAH DASAR (IAD)

Tujuan Instruksional Umum (T.I.U)

Agar mahasiswa mengenal dan memahami konsep-konsep dasar ilmu pengetahuan alam sebagai salah satu pengetahuan ilmiah yang penting dan konsep berpikir yang ilmiah dalam menjabarkan fenomena alam semesta.
Manusia dan keunikannya; perkembangan alam pikiran manusia; sejarah ilmu alamiah; keterbatasan ilmu alamiah; materi dan energi; alam semesta dan tata surya; biosfer dan makhluk hidup; manusia dan lingkungannya; peranan dan dampak ilmu alamiah dan teknologi; ilmu alamiah dan teknologi masa depan.

 Jasin, M. 2000. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta:
PT. Raja Grafindo Persada.
 Jasin, M., Ibrahim, H. M. Hidayat, M. T. 2003.
Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta: PT. Raja
Grafindo Persada.
 Purnama, H. 2003. Ilmu Alamiah Dasar.
Jakarta: Rineka Cipta.
 Ilmu Alamiah = IPA/Ilmu Kealaman
 Dalam istilah lain: Natural Science (Science)
 Sains
 I.A. : mengkaji tentang fenomena dalam
alam semesta sehingga terbentuk konsep
dan prinsip.
 IAD (Basic Natural Science):
 mengkaji konsep dan prinsip dasar yang
esensial.
Ciri-ciri Manusia:
 Organ tubuh yang kompleks, terutama otak
 Metabolisme
 Tanggapan terhadap rangsangan
 Potensi berkembang
 Tumbuh dan berkembang
 Berinteraksi dengan lingkungannya
 Bergerak
 Memiliki rasa ketuhanan/Ilahiah (secara fithrahnya)
 Fithrah Tauhid
 Surat Ar-Ruum 30: “…(tetaplah atas) fithrah Allah yang telah menciptakan manusia menurut fithrah itu. Tidak ada perubahan pada fithrah Allah…”
 Fithrah Duniawi
 Surat Ali „Imran 14:”…kecenderungan kepada perempuan (atau lelaki), anak lelaki (dan perempuan) serta harta yang banyak…”
 Hewan: Instinct; Asimov (1972): idle curiosity.
 Manusia: Akal budi
 Tidak tetap/berkembang.
 tidak pernah puas
 Apa; bagaimana; mengapa; dst.

Perkembangan Alam Pikiran Manusia

Manusia menggunakan pengamatan dan pengalaman.
Dengan menggunakan (+) logika muncullah pengetahuan baru.
Kombinasi pengalaman dan kepercayaan disebut mitos.
Ceritera-ceritera mitos disebut legenda.
Perubahan fundamental: Lahirnya Ilmu pengetahuan dan metode pemecahan masalah secara ilmiah (Scientific Method).
Puncak pemikiran mitos adalah pada zaman Babilonia.
Mereka berpendapat alam semesta sebagai ruang ½ bola ; bumi sebagai lantainya; dan langit dengan bintang-bintang sebagai atap.
Mereka juga telah mengenal ekliptika sebagai bidang matahari; menetapkan perhitungan satu kali edar matahari kembali ke tempat semula: 365,25 hari.
Pengetahuan seperti itu disebut Pseudo Science (sains palsu).
Masa selanjutnya: para tokoh mulai menggunakan kemampuan berpikir (logika/rasio) dengan perlengkapan pengamatan yang lebih baik.

Tokoh-Tokoh Yunani Dengan Berbagai Pemikirannya
 Anaximander:
- Langit dan segala isinya beredar mengelilingi bumi.
- Membuat jam matahari.
 Anaximenes:
- Unsur dasar pembentukan semua benda adalah air.
- Bila air merenggang menjadi api, bila memadat menjadi tanah.
- Inilah pendapat pertama tentang transmutasi unsur.
 Pythagoras:
- Unsur dasar benda: tanah, air, udara, dan api.
- Penemu dalil Pythagoras: c 2= a2+ b2
-Jumlah sudut segitiga adalah 180o.
-Bumi adalah bulat dan berputar.
 Demokritos:
- Penemu istilah atom (atomos)
 Aristoteles:
- Membuat intisari ajaran sebelumnya.
- Adanya zat tunggal yang disebut hule.
- Tidak ada ruang hampa.
- Bila ruang tidak ada terisi benda maka akan diisi oleh sesuatu yang immaterial, yaitu ether.
- Logika sebagai landasan mencari kebenaran.
- Menyusun klasifikasi hewan.
 Ptolomeus:
- Bumi sebagai pusat sistem tata surya (geosentris).
- Bumi berbentuk bulat, diam seimbang, dan tanpa tiang penyangga.
 Ibnu Sina (Avecenna):
- Ahli dalam bidang pengobatan; kedokteran.

Sejarah Lahirnya Ilmu Alamiyah
 Akumulasi pengalaman membentuk pengetahuan, yakni kumpulan fakta-fakta.
 Mewariskan pengetahuan kepada generasi selanjutnya.
 Pertambahan pengetahuan didorong oleh:
- Dorongan untuk memuaskan diri: bersifat teoritis; memenuhi kuriositas; memahami alam semesta.
- Dorongan praktis: meningkatkan taraf hidup manusia.
 Dorongan untuk memuaskan diri menuju Ilmu Pengetahuan murni (Pure Science).
 Dorongan praktis menjadi Ilmu Pengetahuan Terapan (Applied Science).
 Kriteria Ilmiah:

- Teratur.
- Sistematis.
- Berobjek.
- Bermetode.
- Bersifat Universal.

 Kebenaran dalam I.A. terletak pada metode ilmiah.
 Pemecahan masalah tanpa (tidak dapat dilakukan) penerapan metode ilmiah bersifat tidak ilmiah.

 Prosedur (metode) Ilmiah:

 Penginderaan: yang tidak dapat diindera tidak dapat diselidiki oleh I.A. Akan tetapi, unsur penginderaan yang tak langsung yang dapat dilihat korelasinya (efek) dapat dikaji melalui alat tertentu. Misal: gaya magnet, inti atom, pikiran, memori, dll.

Penginderaan perlu pengulangan karena penginderaan yang tepat adalah sulit. Atau bisa juga dengan menggunakan alat bantu. Misal: suhu dengan termometer.

 Masalah atau Problema:

- Merumuskan masalah.

- Mengapa, bagaimana terjadinya, dst.

- Pertanyaan di atas hendaknya relevan dan dapat diuji dan menggunakan teknik/metode yang akurat. Pertanyaan,”Mengapa alam ini ada?”, tidak relevan dan tidak dapat diuji I.A.

 Hipotesis: Dugaan sementara.

 Pembuktian: butuh data atau fakta.

 Fakta atau data diperoleh melalui eksperimen (penelitian).

 Bila data tidak mendukung hipotesis, maka disusun hipotesis baru (kesimpulan penelitian).

 Keadaan yang ideal untuk membuktikan hipotesis adalah dengan melakukan pengujian dengan eksperimen.

 Eksperimen: Pada tahap ini I.A. dan non I.A. dapat dipisahkan secara sempurna.

 Ilmuwan mementingkan “bukti”, bukan hanya berdasarkan penginderaan. Bukti diperoleh melalui eksperimen.

 Eksperimen yang baik harus memiliki rancangan yang maksimal, sehingga semua faktor dapat dikendalikan. Contoh: beberapa jenis serangga tertarik pada suatu jenis lampu.

 Teori: Berdasarkan pembuktian dengan eksperimen disusun sebuah teori. Hasil berupa teori ini dapat dimanfaatkan dalam berbagai aspek kehidupan. Misal: lampu pengusir serangga, lampu penangkap nyamuk, dll.

 Kesimpulan:
I.A. memiliki 3 komponen, yaitu: produk, proses dan sikap. Produk: konsep, teori, dan hukum. Proses: keterampilan untuk menemukan produk, seperti keterampilan pengamatan dan eksperimen. Sikap: teliti dan jujur.

 Bidang Ilmu Alamiah
- Yang menentukan bidang I.A adalah metode yang dapat diterapkan.
- Non I.A.: Metode tidak dapat diterapkan.
Example: Apa bukti tuhan ada?
 Tujuan Ilmu Alamiah
- Sebagian orang mengatakan bahwa tujuan I.A adalah menemukan fakta atau kebenaran.

- Arti kebenaran ada 2:
1. Kebenaran Mutlak. Contoh: jumlah sudut segitiga adalah 180o
2. Kebenaran sementara. Contoh: rambut adalah hitam.
- Sesuatu yang mutlak berarti telah berakhir. Contoh: Allah (Tuhan).
- I.A. bersifat sementara dan metode ilmiah tidak dapat menentukan sesuatu secara mutlak. Contoh: sifat bumi yang bulat, IQ, EQ, dst.
- Kebenaran sementara adalah teori. Teori: hanya sekedar berbicara dan bersifat spekulasi.

 Ilmu Alamiah dan Nilai
- Metode ilmiah tidak dapat menilai moral suatu keputusan (hasil penelitian).
- Manusialah yang menilai baik atau buruk.
Contoh: Moral energi nuklir.
Contoh: Nilai kemanusiaan tidak dapat dinilai
oleh I.A. Contoh: cinta, keindahan, kejahatan, kebahagiaan, dll. Akan tetapi pengaruhnya bisa diteliti.
- Jadi, tidak semua hal bersifat ilmiah.
 Yang bersifat ilmiah hanya sesuatu yang dapat dibuktikan secara empiris melalui metode ilmiah.
 Setiap ilmuwan harus konsisten terhadap metode ilmiah. Boleh menggunakan filsafati, namun sifatnya empiris.

 Beberapa aliran filsafat:
 Vitalisme.
- Adanya kekuatan di luar alam yang berperan dalam mengatur alam semesta.
- Kekuatan itu bisa disebut Tuhan, Yang Maha Kuasa atau gaya vital atau elan vital.
- Kekuatan itu membimbing dan menentukan tingkah laku atom, planet, dan makhluk hidup.
- Pada makhluk hidup elan vital disebut ruh.
- Aliran ini tidak sesuai dengan I.A.? Karena tidak dapat dianalisis secara ekperimental berdasar metode ilmiah.

 Mekanisme.

- Sejumlah hukum alam sebagai pengatur semua gerakan di alam semesta. Mis: Hukum fisika dan kimia.
- Gejala pada makhluk hidup terjadi hanya berdasar peristiwa fisika-kimia saja.
- Pandangan mekanisme menyamakan gejala pada makhluk hidup dengan gejala benda tidak hidup sehingga tak ada perbedaan hakiki.
- Mengarahkan manusia pada konsep materialisme, selanjutnya ateisme.

 Agnotisme.

- Melepaskan diri dari 2 aliran sebelumnya.
- Tidak peduli bahwa ada atau tidaknya Sang Pencipta.
- Hanya mempelajari gejala-gejala alam saja.

MATERI DAN ENERGI
Materi: sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang.
 Wujud materi:

Zat padat: memiliki bentuk dan volume yang tetap,selama tidak ada pengaruh dari luar. Contoh: emas, besi, dll.
Zat gas: bentuk yang berubah-ubah sesuai dengan bentuk ruang yang ditempatinya.
Zat gas: mengisi seluruh ruang yang tersedia. Tidak tetap bentuk maupun volume.

Massa dan Berat

Massa dan berat tidaklah identik.
Massa adalah jumlah materi yang ada pada suatu benda. Massa suatu benda tetap di segala tempat.
Berat adalah gaya gravitasi bumi terhadap benda itu dan bergantung pada letak bumi dari pusat bumi.

Energi: suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau kegiatan.
 Tanpa energi, dunia dan isinya akan diam. Contoh pada manusia: kegiatan otot membutuhkan makanan.
Contoh pada peralatan: mobil membutuhkan BBM.
 SDA dibedakan menjadi 2:

Yang dapat diperbaharui (renewable) atau hampir tidak dapat habis. Contoh: angin, sinar matahari, air, dll.
Yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable) atau akan habis. Contoh: minyak bumi dan batubara.

 Jenis Energi.
 Energi Mekanik.
adalah hasil penggabungan (jumlah) energi potensial dan
energi kinetik.
 Energi potensial disebut juga energi diam.
 Energi kinetik disebut juga tenaga gerak.
Contoh: air.
 Energi mekanik (energi potensialnya saja) air dalam waduk dipengaruhi oleh ketinggian.
 Semakin tinggi kecepatan benda akan semakin besar energi kinetiknya.
 Energi panas
 Disebut juga kalor.
 Pembedaan istilah panas, kalor, dan suhu.
 Panas: salah satu bentuk energi.
 Kalor: energi panas yang berpindah.
 Suhu: derajat panas suatu benda.
 Contoh: saat merebus air.

 Energi Magnetik
 Energi magnetik dapat dipahami melalui gejala yang timbul saat kutub magnet didekatkan.
 Ada 2 macam kutub magnet: kutub magnet utara dan kutub magnet selatan.
 Jika 2 kutub senama (u-u/s-s) berdekatan akan tolak menolak.
 Jika 2 kutub tidak senama (u-s) berdekatan akan tarik menarik.
 Kedua kutub memiliki kemampuan untuk saling melakukan gerakan.
 Kemampuan itu tersimpan dalam magnet.
 Energi itu dinamakan energi magnetik.
 Makin besar energi magnetik suatu magnet, makin besar gaya yang ditimbulkan.

 Energi Listrik
Energi listrik dibangkitkan dengan berbagai cara, misal:
- air yang memiliki energi kinetik.
- angin untuk menggerakkan kincir.
- dengan accu/baterai (energi kimia).
- dengan tenaga uap yang memutar generator listrik.
- tenaga diesel.
- tenaga nuklir.

 Energi Kimia
 Adalah energi yang diperoleh dari proses kimia. Contoh: energi yang dimiliki manusia.
 Bila dua atom yang telah tergabung dipisahkan maka akan melepaskan energi.
 Energi yang terbebas disebut energi eksoterm. Contoh: reaksi pada korek api.
 Energi eksoterm: berlangsungnya reaksi kimia disertai pembebasan kalori yang disebut energi kimia.

 Energi Nuklir
 Analoginya adalah sebuah arloji tenaga pegas. Jika pegas (per) dilepas secara tiba-tiba/spontan, maka energi yang tersimpan akan keluar dengan sangat kuat. Akibatnya, arloji dapat rusak.
Namun jika disalurkan melalui gir dan roda-roda dan mekanisme halus lainnya, energi pegas itu akan memberikan manfaat bagi kerja arloji itu.

 Energi Cahaya atau cahaya.
 Energi cahaya matahari diperlukan oleh tumbuhan klorofil.
 Sinar laser.
 Adalah sinar pada satu gelombang yang sama dan amat kuat.
 Aplikasi pada bidang kesehatan:
- Untuk memusnahkan jenis penyakit tertentu. Mis: batu ginjal.
- Akupuntur laser. Keuntungan: efisiensi waktu.
- Meester (Hongaria): menemukan sinar laser (pesawat laser gas) yang lemah membantu proses penyembuhan luka.

 Energi Matahari.
 Energi yang paling besar dan paling murah.
 Matahari memancarkan energinya dalam bentuk gelombang-gelombang radiasi.
 Energi yang dipancarkan tidak kurang dari 3,8 x 10 pangkat 33 erg.
 Bumi hanya menerima sedikit sekali.
 Manfaat energi matahari: penggerak satelit buatan, kompor matahari,
penyulingan air, listrik tenaga surya, dll.

 Alam Semesta
- Salah satu isi alam semesta adalah bintang-bintang.
- Bintang-bintang beredar mengikuti suatu pusat yang berupa kabut gas pijar yang sangat besar.
- Kelompok bintang yang dekat satu sama lainnya disebut cluster.
- Gumpalan-gumpalan kabut gas pijar yang lebih kecil dari pusatnya disebut nebula.
- Keseluruhan itu disebut galaksi.
- Matahari adalah salah satu bagian dari ribuan galaksi di alam semesta.
- Galaksi yang menjadi induk bumi adalah Bhima Sakti.

 Galaksi adalah kumpulan bintang-bintang yang berjumlah 10 pangkat 11 atau 100 milyard.
 Matahari adalah bagian dari galaksi yang menjadi pusat tata surya.
 Bentuk galaksi:
 Menyerupai lensa cembung yang pipih atau cakram.
 Garis tengahnya 100 tahun cahaya, tebalnya 10 tahun cahaya.
 1 detik cahaya menempuh jarak 300.000 km.
 Jarak bumi ke matahari adalah 8 1/3 menit cahaya atau 500 detik cahaya = 150 juta km/149 juta km.
 Jarak bumi ke matahari tersebut menjadi standar satuan jarak astronomi atau Astronomical Unit (AU).
 Jarak bumi dan bulan adalah 1,28 detik cahaya = 384.000 km.
 Untuk mengelilingi bumi diperlukan waktu cahaya sebanyak 1/8 detik.
 Jarak antara matahari dan pusat galaksi adalah 30 tahun cahaya.

 Susunan Tata Surya
 Clausius Ptolomeus: geosentris.
 Bertahan selama 14 abad.
 Saat itu dikenal 5 planet, yaitu Merkurius, Venus, Mars, Yupiter, dan Saturnus.
 Merkurius dan Venus disebut planet dalam.
 Mars, Yupiter, dan Saturnus disebut planet luar.
 Nicolas Kopernikus (Polandia): Heliosentris.
 Setelah itu, ditemukan planet lebih banyak, seperti Uranus, Neptunus, dan Pluto.
 Sampai saat ini diketahui 10 planet, termasuk bumi dan asteorida atau planetoida.
 Benda lain yang mengelilingi matahari adalah satelit, komet, meteor, debu dan gas antar planet.
 Suatu sistem dimana benda langit beredar mengelilingi matahari—sebagai pusat—disebut sistem tata surya.
 Peredaran planet mengelilingi matahari disebut gerak revolusi.
 Peredaran planet mengelilingi sumbunya disebut rotasi. Akibatnya, siang dan malam.
 Dilihat dari selatan, gerak revolusi dan rotasi bersifat arah jarum jam dan berlawanan dengan arah jarum jam.
 Waktu untuk satu putaran revolusi disebut kala revolusi.
 Waktu untuk satu putaran rotasi disebut kala rotasi.

 Kesimpulan tentang sistem tata surya:
 Matahari adalah anggota tata surya yang paling besar, yaitu 167 kali dari garis tengah bumi (12.640 km).
 Jupiter adalah planet terbesar (10,84 x 1 garis tengah bumi), sedangkan merkurius planet terkecil (0,4 x 1 garis tengah bumi).
 Makin jauh planet dari matahari, makin besar kala revolusinya.
 Sepintas lalu tidak ada kaitan antara kala rotasi dengan massa, garis tengah, massa jenis dan jaraknya terhadap matahari.

Matahari

Terdiri dari inti dan 3 lapisan kulit, yaitu fotosfer, chromosfer, dan corona.
Suhu inti matahari mencapai jutaan derajat C dan tekanannya mencapai ratusan juta atmosfer.
Suhu kulit fotosfer ± 6000 oC.
J.R. Meyer: panas matahari berasal dari meteor yang berjatuhan dengan kecepatan tinggi pada permukaan matahari.
H. Helmholz: panas matahari berasal dari menyusutnya bola gas.
Dr. Bothe: panas itu berasal dari reaksi nuklir yang disebut reaksi hidrogen helium sintesis.
Matahari sangat penting karena:
Sumber energi atau sinar panas.
Mengontrol stabilitas peredaran bumi dan planet lain.
Mempelajari matahari berarti mempelajari bintang-bintang lain.

Merkurius

Planet terkecil dan terdekat dari matahari.
Albedo: 7 % cahaya matahari dipantulkan, 93 % cahaya matahari diserap.
Garis tengahnya 4500 km dan tidak memiliki satelit.
Bagian yang menghadap matahari sangat panas, sedangkan bagian yang tidak menghadap matahari sangat dingin sekali.
Tidak ada air dan udara.
Rotasi dalam waktu 58,6 hari.
Revolusi selama 88 hari.

Planet Venus

Albedo: 0,8:0,2.
Terdekat kedua dari matahari.
Atmosfernya (mungkin) terjadi dari karbondioksida, tetapi tidak mengandung uap air dan oksigen.
Tanpa satelit.
Dikenal dengan bintang kejora.
Besarnya bergaris tengah 12.320 km.
Rotasinya ± 247 hari.
Revolusinya 225 hari.

Planet Bumi

Bergaris tengah 12.640 km.
Jarak bumi dan matahari adalah 150 juta km/149 juta km.
Rotasinya adalah 24 jam.
Revolusinya adalah 365,25 hari.
Memiliki atmosfer dan satelit yang disebut bulan.
Arah rotasi dan revolusi bumi sama, yaitu dari Barat ke Timur. Irian Jaya lebih dulu tampak matahari daripada UIN Suska.
Kala rotasi 360o selama 24 jam. Berarti 10 ditempuh selama 4 sekon.
Bulan: satelit yang mengelilingi bumi.
Jarak bulan dan bumi: 384.000 km.
Diameter bulan: 3456 km.

Planet Mars

Berwarna kemerah-merahan.
Permukaannya berubah-ubah dalam sepanjang tahun. Kadang hijau, biru, dan sawo matang.
Perubahan warna permukaan disebabkan oleh angin pasir.
Punya 2 satelit, yaitu phobus dan daimus.
Jarak Mars dan Matahari adalah 226,48 juta km.
Garis tengah adalah 6272 km.
Revolusi Mars adalah 1,9 tahun (687 hari).
Kala rotasinya adalah 24,6 jam (24 jam 37 menit).
Tidak ada oksigen dan hampir tidak ada air.

Planet Jupiter