Makalah Galileo dan Fisika Baru

GALILEO DAN FISIKA BARU

Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Toscana pada tanggal 15 Februari 1564 sebagai anak laki-laki pertama dari Vincenzo Galilei seorang metematikawan dan kritikus musisi terkenal asal Florence dan Giulia Ammannati. Sebagai seorang matematikawan, ayahnya berharap Galileo menjadi seorang dokter karena gaji dokter sangat besar dibandingkan dengan matematikawan. Ia dididik sejak massa kecil oleh kedua orang tuanya. Dia menerima pendidikan pertamanya di sebuah biara di dekat Florence, dan di tahun 1581, dia masuk University of Pisa untuk belajar kedokteran sesuai dengan keinginan ayahnya. Saat di University of Pisa, Galileo mengikuti pelajaran geometri dan setelah itu meninggalkan kuliah kedokterannya tetapi karena bosan dengan ilmu kedokteran ia mempelajari matematika pada seorang guru di istana Tuscana, yakni Ostillo Ricci.

Namun, pada umur 21 tahun dia tidak dapat menyelesaikan kuliahnya karena kekurangan biaya. Dia kembali ke Florence pada tahun 1585 untuk mempelajari karya Euclid dan Archimedes. Tetapi untungnya ketika ia keluar dari perkuliahannya ia ditawari sebagai pengajar di sana dan pada tahun 1589 ia mengajar matematika. Setelah itu pindah ke Universitas Padua untuk mengajar geometri, mekanika, dan astronomi sampai tahun 1610. Pada massa itu ia telah mendalami sains dan membuat berbagai penemuan. Pada tahun 1612, Galileo pergi ke Roma dan bergabung dengan Accademia dei Lincei untuk mengamati bintik matahari. Di tahun 1612 juga, muncul penolakan terhadap teori Nicolaus Copernicus oleh para ilmuan tetapi teori ini didukung oleh Galileo. Sekitar tahun 1609 Galileo menyatakan kepercayaannya bahwa Copernicus berada di pihak yang benar, tetapi waktu itu dia tidak tahu cara membuktikannya.

Pada tahun 1614, dari Santa Maria Novella, Tommaso Caccini mengecam pendapat Galileo tentang pergerakan bumi, anggapan bahwa teori ini sesat dan berbahaya. Galileo pergi ke Roma untuk mempertahankan dirinya. Pada tahun 1616, Kardinal Roberto Bellarmino menyerahkan pemberitahuan yang melarangnya mendukung maupun mengajarkan teori Copernicus. Baru sesudah Paus meninggal tahun 1623, dia digantikan oleh orang yang mengagumi Galileo. Tahun berikutnya, Paus baru ini –Urban VIII– memberi pertanda walau samar-samar bahwa larangan buat Galileo tidak lagi dipaksakan.Galileo menulis Saggiatore di tahun 1622, yang kemudian diterbitkan pada tahun 1623. Pada tahun 1624, ia mengembangkan salah satu mikrosop awal. Pada tahun 1630, ia kembali ke Roma untuk membuat izin mencetak buku Dialogo Sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialog tentang Dua Sistem Penting Dunia) buku ini merupakan peragaan hebat hal-hal yang menyangkut dukungan terhadap teori Copernicus dan buku ini diterbitkan tahun 1632 di Flourence dengan ijin sensor khusus dari gereja.

Meskipun begitu, penguasa-penguasa gereja menanggapi dengan sikap berang tatkala buku terbit dan Galileo langsung diseret ke muka Pengadilan Agama di Roma dengan tuduhan melanggar larangan tahun 1616. Dia dituduh telah melecehkan agama, dan dinyatakan bersalah serta diminta untuk mengakui kesalahannya. Pada masa-masa sulit itu, Galileo diduga membuat pernyataannya yang terkenal: "Dan masih terus berputar", yang merujuk pada doktrin Copernican tentang rotasi bumi pada porosnya. Akhirnya dia dijatuhkan vonis bahwa Galileo harus ditahan di Sienna. Galileo, dapat dianggap orang yang taat beragama. Lepas dari hukuman yang dijatuhkan terhadap dirinya dan pengakuannya, dia tidak menolak baik agama maupun gereja. Yang ditolaknya hanyalah percobaan pembesar-pembesar gereja untuk menekan usaha penyelidikan ilmu pengetahuannya. Generasi berikutnya amat beralasan mengagumi Galileo sebagai lambang pemberontak terhadap dogma dan terhadap kekuasaan otoriter yang mencoba membelenggu kemerdekaan berfikir. Arti pentingnya yang lebih menonjol lagi adalah peranan yang dimainkannya dalam hal meletakkan dasar-dasar metode ilmu pengetahuan modern

Banyak pembesar-pembesar gereja tidak senang dengan keputusan menghukum seorang sarjana kenamaan. Bahkan dibawah hukum gereja saat itu, kasus Galileo dipertanyakan dan dia cuma dijatuhi hukuman yang lebih ringan. Meskipun hukuman atas Galileo adalah hukuman penjara, Paus mengumumkan perintah untuk memberikan Galileo hukuman penjara rumah di rumahnya di dekat Florence. Aturannya dia tidak boleh menerima tamu, tetapi pada kenyataannya tidak seperti itu. Meskipun ia dilarang untuk menerbitkan lagi karya-karyanya, dia mengabdikan diri pada pergerakan dan lintasan-lintasan parabolic, sampai pada teori-teori yang kemudian disempurnakan, dan memberikan suatu dampak yang penting dalam penggunaan meriam. Hukuman lain terhadapnya hanyalah suatu permintaarn agar dia secara terbuka mencabut kembali pendapatnya bahwa bumi berputar mengelilingi matahari.Di bulan Desember 1633, ia diperbolehkan pensiun ke Vilanya di Arciteri. Buku terakhirnya, Discorsi e dimostrazino matematiche, intorno a due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada tahun 1638. Di saat itu Galileo hampir buta total.

 Setelah galileo merasakan penyelidikan yang sangat ketat ditahun 1632, dia menjadi hati-hati dalam risetnya atau setidaknya dalam publikasinya, kedalam topik-topik yang bebas dari implikasi teologis. Dia kembali menekuni bidang studi awalnya, yaitu mekanika. Bukunya yang berjudul “Dialoghi delle Nouve Scienze” diselesaikannya tahun 1636 dan dicetak dua tahun kemudian. Di bulan Desember 1633, ia diperbolehkan pensiun ke Vilanya di Arciteri. Buku terakhirnya, Discorsi e dimostrazino matematiche, intorno a due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada tahun 1638. Di saat itu Galileo hampir buta total.

Pada awal karirnya, Galileo telah mulai gencar melakukan serangan pada ide-ide Aristotelian yang kemudian dilanjutkannya seumur hidupnya. Disebuah menara miring di Pisa pada tahun 1590, Galileo melakukan demonstrasi paling teaterikal dalam sejarah dunia sains. Dengan menggabungkan ide-ide dari pemikiran lama, dia mengusulkan untuk mendemonstrasikan kesalahan doktrin Aristotelian yang menyatakan kecepatan benda yang jatuh sebanding dengan beratnya. Galileo menjatuhkan dua buah meriam dengan berat masing-masing setengah pon dan seratus pon dari atap menara. Tak perlu diragukan lagi, kedua meriam itu mencapai tanah secara bersamaan. Sayangnya, hanya sedikit orang yang senang dengan apa yang ditunjukan Galileo, selebihnya menganggap Galileo melakukan sihir.

Percobaan yang dilakukan Galileo dimenara miring itu menunjukan bahwa kecepatan benda yang jatuh tidak bergantung pada beratnya, asalkan beratnya cukup untuk melawan hambatan atmosfer. Percobaan-percobaan selanjutnya mengarahkan kita pada hukum-hukum yang berkaitan dengan kecepatan benda jatuh yang dipercepat. Percobaan lainya, dimana bola-bola meriam tadi dibuat menggelinding dibidang miring. Hal ini menguatkan observasi bahwa gaya tarik gravitasi memberikan kecepatan pada benda yang jatuh, yang sebanding dengan panjang lintasan jatuhnya, tanpa memperdulikan lintasan itu berupa garis lurus atau miring.

Studi ini diasosiasikan dengan proyektil. Sebagai contoh, sebuah peluru ditembakkan. Peluru ini akan bergerak dalam sebuah garis horizontal yang lurus sampai gaya yang mendorongnya habis, lalu kemudian peluru akan jatuh ketanah dalam suatu garis vertical yang tegak lurus terhadap lintasan awalnya. Galileo berfikir bahwa peluru itu mulai jatuh sesaat setelah ditembakkan dan melintang membentuk arah parabola. Berdasarkan pemikirannya ini, sebuah peluru akan jatuh menghantam tanah bersamaan dengan sebuah peluru yang ditembakkan secara horizontal. Sebagaimana proyektil itu mengikuti lintasan parabola, hambatan udara adalah faktor yang tidak dapat dihitung Galileo secara akurat, dan menyalahi realisasi idenya. Ide pentingnya adalah : sejenis gaya, misalnya gaya gravitasi yang bekerja pada sebuah benda yang tak disokong benda lain apapun disaat yang sama akan dikerjai oleh sebuah gaya translasi.

Kepercayaan bahwa bumi ini berotasi membuat suatu gambaran penting bahwa semua benda yang ada dipermukaan bumi ambil bagian dari gerak-geraknya yang bervariasi dan cukup bebas antara satu dengan yang lain. Jika bumi ini berotasi, maka sebongkah batu yang dijatuhkan dari atas sebuah menara tidak akan jatuh dikaki menara, karena gerak bumi akan membuat menara menjauh dari posisi asalnya ketika batu itu sedang dalam lintasannya. Ini siap diobservasi, sebagai contoh : batu yang dijatuhkan dari sebuah kereta yang bergerak tidak akan menghantam tanah secara langsung ketitik dimana batu itu dijatuhkan, tetapi batu itu ambil bagian dari gerak maju kereta. Pendek kata, percobaan sehari-hari memberikan kita ilustrasi dari apa yang mungkin merupakan gerak gabungan, yang membuat semuanya terlihat masuk akal. Jika bumi bergerak, benda yang ada dipermukaannya akan ambil bagian terhadap gerak itu dengan sebuah cara yang tidak bercampur dengan pergerakan lain yang mungkin mereka lakukan.

Kesulitan terbesarnya adalah benda-benda yang bergerak itu diperkirakan dengan cara yang salah. Karena gaya harus diaplikasikan pada sebuah benda agar benda itu dapat brgerak, maka diasumsikan bahwa gaya yang sama harus terus-menerus diaplikasikan untuk membuat benda-benda itu tetap bergerak. Sebagai contoh, ketika sebuah batu dilemparkan dari tangan, gaya langsung diaplikasikan ketika batu itu meninggalkan tangan. Walaupun demikian, batu itu terbang pada jarak tertentu dan kemudian jatuh ke tanah. Aristotelian memperoleh kesimpulan bahwa gerakan tangan telah memberikan gerak dorongan pada udara dan gerakan dorongan ini tidak dijelaskan. Mungkin saja, riak air yang perlahan lenyap memberikan penjelasan secara analogi mengenai implus yang lenyap secara berangsur-angsur yang mendorong batu itu.

Semua ini tentu hanyalah kesalahan penentuan sudut pandang. Seperti semua orang ketahui saat ini, udara memperlambat gerak batu, menyebabkan gravitasi mampu menariknya kebumi lebih cepat daripada yang seharusnya terjadi. Seandainya hambatan udara dan gaya tarik gravitasi tidak ada, maka batu yang terlemparkan dari tangan tadi akan melayang dalam suatu garis lurus dengan kecepatan yang tidak akan pernah berubah. Namun faktanya, seperti yang dinyatakan dalam hukum gerak pertama, sangat sulit untuk dimengerti. Langkah pertama yang penting dalam hal ini mungkin di implikasikan dalam penelitian Galileo tentang benda yang jatuh. Penelitian ini, seperti yang kita ketahui, mendemonstrasikan bahwa benda yang beratnya setengah pon dan seratus pon jatuh dengan kecepatan yang sama. Bagaimana pun, permasalahanya terletak pada benda tertentu, misalnya bulu, yang tidak jatuh dengan kecepatan rata-rata seperti halnya pada benda yang lebih berat. Anomali ini, menuntut penjelasan, dan penjelasannya adalah benda yang relatif ringan dihambat oleh udara. Saat ide bahwa udara dapat melakukan aksi, sebagaimana sebuah gaya akan muncul, dipahami, para penyelidik prinsip-prinsip mekanika telah memasuki perjalanan yang baru dan menjanjikan.

Galileo tidak dapat menunjukan pengaruh hambatan udara. Dia tidak dapat meletakkan sehelai bulu dan sebuah koin dalam suatu ruang hampa udara dan membuktikan hukum kedua benda itu akan jatuh dengan kecepatan yang sama, karena pada massanya pompa udara belum ditemukan. Seorang Italiaan yang hebat telah mengerti benar bahwa ide hambatan udara memainkan peranan yang amat penting berkaitan dengan gerak benda jatuh dan benda yang diproyeksikan. Sebagaimana yang dinyatakan Descrates dalam bukunya “principia philosophiae” yang diterbitkan pada tahun 1644, benda apapun yang bergerak sepanjang garis lurus kecepatannya akan selalu tetep. Sebaliknya benda tidak bergerak akan tetap diam walaupun dikerjai oleh beberapa gaya.

Eksperimen Galileo yang lebih mendalam yang berkaitan dengan subjek sebelumnya, dibuat dengan mengukur kecepatan bola yang berputar diatas bidang miring dengan sudut-sudut yang bervariasi. Dia menemukan bahwasanya kecepatan bola itu berbanding dengan tinggi dimana bola itu dijatuhkan dan tidak berkaitan dengan kemiringannya. Ekperimen-eksperimen itu dibuat juga dengan sebuah bola yang menggelinding diatas sebuah papan yang melengkung, lengkungan itu mewakili ukursn luas lingkaran. Eksperimen-eksperimen ini mengarahkan kita pada pembelajaran tentang gerak kurva liniear dari sebuah benda yang digantungkan dengan seutas tali dengan kata lain sebuah pendulum.

Galileo menemukan, sebagai contoh : bahwa sebuah pendulum dengan panjang tertentu melakukan osilasi dengan frekuensi yang sama walaupun lengkungannya dibuat sangat bervariasi. Dia juga menemukan bahwa osilasi rata-rata untuk pendulum dengan panjang tali yang berbeda-beda akan berbeda pula dan didasarkan pada hukum yang sederhana. Agar sebuah pendulum berosilasi setengah kali dari kecepatan semula maka panjang pendulum dijadikan empat kali semula. Dengan kata lain, osilasi rata-rata pendulum variasi dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Disini kemudian ada sebuah hubungan sederhana antara gerak benda berayun dengan hubungan yang ditemukan Keppler tentang gerak relatif planet-planet.

Galileo lebih jauh mengamati bahwa pendulumnya dapat dikonstruksikan dengan berat berapa pun yang dapat mengatasi hambatan udara dan tidak ada suatu bahan atau benda apapun yang dapat mempengaruhi waktu osilasi, hal ini hanya ditentukan oleh panjang tali. Dikarenakan sebuah pendulum dengan panjang tertentu berosilasi dengan kecepatan yang tetap, maka waktu dapat diukur. Hal inilah yang memungkinkan Huygens untuk merancang jam pendulum.

Sebagai hasil teoritis dari studi terhadap benda yang berputar dan berosilasi, dikembangkanlah apa yang biasanya disebut hukum gerak ketiga, yaitu pada benda yang bergerak dengan sebuah efek yang sebanding dengan efek yang dikerjakannya pada benda yang sama dalam keadaan diam.

Penemuan-Penemuan Galileo-Galilei

1. Prinsip Pendulum

Saat ia menjadi mahasiswa, ia meneliti sebuah lampu gantung yang bergoyang, dan memerhatikan bahwa waktu yang diperlukan lampu itu untuk menyelesaikan ayunannya adalah tetap sama, bahkan bila kecepatan ayunan lampu itu bertambah dengan cepat. Dia kemudian melakukan percobaan terhadap benda-benda tertentu dan mendapati bahwa benda-benda itu juga mengalami hal yang sama, hal ini mengingatkan dia pada prinsip pendulum. Dari penemuan ini, ia dapat menemukan suatu alat untuk mengukur waktu, yang menurut para dokter dapat digunakan untuk mengukur denyut nadi pasien. Christian Huygens kemudian mengambil prinsip ayunan pendulum itu untuk membuat jam pendulum.

2. Keseimbangan Hidrostatik

Galileo tidak meneruskan pendidikanya sampai akhir dikarenakan masalah keuangan. Lalu dia kembali ke Florence pada tahun 1585 untuk mempelajari karya Euclid dan Archimedes. Dia memperluas karya Archimedes tentang hidrostatik dengan menciptakan keseimbangan hidrostatik, suatu alat yang dirancang untuk mengukur berat jenis benda. Tahun berikutnya, ia menerbitkan suatu tulisan yang menjelaskan penemuan barunya, yang menentukan gravitasi tertentu benda dengan memasukkannya ke dalam air. Dengan keseimbangan hidrostatik, Galileo mendapatkan reputasi sebagai ilmuwan di Itali.

3. Pengamatan Kualitatif ke Kuantitatif

Sumbangan yang sangat penting dari Galileo bagi perkembangan ilmu pengetahuan adalah metodologi ilmu pengetahuan. Galileo menetapkan fenomena dan melakukan pengamatan secara kuantitatif. Penetapan yang cermat terhadap perhitungan secara kuantitatif sejak saat itu menjadi dasar penyelidikan ilmu pengetahuan hingga saat ini.

4. Bidang Mekanika

Sumbangan Galileo pada bidang ini mengacu pada pernyataan Aristoteles seorang filsuf Yunani yang memiliki pengaruh besar yakni benda yang lebih berat akan jatuh lebih cepat dibanding dengan benda yang lebih ringan. Tidak seperti kaum cerdik dan pandai lainnya yang menelan begitu saja pernyataan Aristoteles, Galileo memutuskan untuk membuktikannya terlebih dahulu. Melalui beberapa eksperimen dia berkesimpulan bahwa pendapat Aristoteles tidak benar. Menurut Galileo berdasarkan eksperimennya bahwa baik benda berat maupun ringan akan jatuh dengan kecepatan yang sama kecuali sampai pada batas mereka berkurang kecepatannya akibat adanya gesekan udara. Kebiasaan Galileo melakukan percobaan melempar benda dari menara Pissa dilakukannya tanpa sadar. Berdasarkan hal tersebut, Galileo mengambil langkah lebih lanjut. Dengan hati-hati dia mengukur jarak jatuhnya benda pada saat yang telah ditentukan dan mendapatkan bukti bahwa jarak yang dilalui oleh benda yang jatuh adalah berbanding lurus dengan jumlah detik kuadrat jatuhnya benda. Penemuan ini memiliki arti penting tersendiri. Bahkan lebih penting lagi Galileo berkemampuan menghimpun hasil penemuannya dengan formula matematik. Penggunaan yang luas formula matematik dan metode matematik merupakan sifat penting dari ilmu pengetahuan modern.

5. Penemuan Termometer

Tahun 1593, Galileo menemukan salah satu alat ukur yang dapat digunakan dalam ilmu pengetahuan, yaitu termometer. Termometer temuan Galileo ini terdiri dari sebuah gelembung udara yang bisa membesar atau mengecil karena perubahan temperatur dan hal ini bisa menyebabkan level air naik atau turun. Meskipun alat ini tidak akurat karena tidak menghitung perubahan tekanan udara, alat ini merupakan pelopor perkembangan alat-alat canggih.

silahkan di download link dibawah ini untuk mendapatkan isi yang lebih lengkap
Makalah Galileo dan Fisika Baru