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 wacana fenomena dalam
alam semesta sehingga terbentuk konsep
dan prinsip.
 IAD (Basic Natural Science):
 mengkaji konsep dan prinsip dasar yang
esensial.
Ciri-ciri Manusia:
 Organ badan 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 membuat insan berdasarkan fithrah itu. Tidak ada perubahan pada fithrah Allah…”
 Fithrah Duniawi
 Surat Ali „Imran 14:”…kecenderungan kepada wanita (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

1. Manusia memakai pengamatan dan pengalaman.
2. Dengan  menggunakan  (+)  logika  muncullah  pengetahuan baru.
3. Kombinasi pengalaman dan kepercayaan disebut mitos.
4. Ceritera-ceritera mitos disebut legenda.
5. Perubahan  fundamental:  Lahirnya  Ilmu  pengetahuan  dan metode pemecahan dilema secara ilmiah (Scientific Method).
6. Puncak pemikiran mitos ialah pada zaman Babilonia.
7. Mereka  berpendapat  alam  semesta  sebagai  ruang  ½  bola  ; bumi  sebagai  lantainya;  dan  langit  dengan  bintang-bintang sebagai atap.
8. Mereka  juga  telah  mengenal  ekliptika  sebagai  bidang matahari;  menetapkan  perhitungan  satu  kali  edar  matahari kembali ke daerah semula: 365,25 hari.
9. Pengetahuan menyerupai itu disebut Pseudo Science (sains palsu).
10. Masa  selanjutnya:  para  tokoh  mulai  memakai 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 ialah air.
- Bila air merenggang menjadi api, bila memadat menjadi tanah.
- Inilah pendapat pertama wacana transmutasi unsur.
 Pythagoras:  
- Unsur dasar benda: tanah, air,   udara, dan api.
- Penemu dalil Pythagoras: c 2= a2+ b2
-Jumlah sudut segitiga ialah 180o.
-Bumi ialah bundar dan berputar.
 Demokritos:  
- Penemu istilah atom (atomos)
 Aristoteles:  
- Membuat intisari fatwa 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 pembagian terstruktur mengenai hewan.
 Ptolomeus:  
- Bumi sebagai sentra sistem tata surya (geosentris).
- Bumi berbentuk bulat, membisu 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 simpel menjadi Ilmu Pengetahuan Terapan (Applied Science).
 Kriteria Ilmiah:

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

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

 Prosedur (metode) Ilmiah:

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

Penginderaan perlu pengulangan lantaran penginderaan yang tepat ialah sulit. Atau bisa juga dengan memakai alat  bantu. Misal: suhu dengan termometer.

 Masalah atau Problema: 

- Merumuskan masalah.

- Mengapa, bagaimana terjadinya, dst.

- Pertanyaan di atas hendaknya relevan dan sanggup diuji dan memakai teknik/metode yang akurat. Pertanyaan,”Mengapa alam ini ada?”, tidak relevan dan tidak sanggup 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 gres (kesimpulan penelitian).

 Keadaan yang ideal untuk mengambarkan hipotesis ialah dengan melaksanakan pengujian dengan eksperimen.

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

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

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

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

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

 Bidang Ilmu Alamiah
- Yang memilih bidang I.A ialah metode yang sanggup diterapkan.
- Non I.A.: Metode tidak sanggup diterapkan.
Example: Apa bukti yang kuasa ada?
 Tujuan Ilmu Alamiah
- Sebagian orang menyampaikan bahwa tujuan I.A ialah menemukan fakta atau kebenaran.

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

 Ilmu Alamiah dan Nilai
- Metode ilmiah tidak sanggup menilai moral suatu keputusan (hasil penelitian).
- Manusialah yang menilai baik atau buruk.
Contoh: Moral energi nuklir.
Contoh: Nilai kemanusiaan tidak sanggup 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 sanggup dibuktikan secara empiris melalui metode ilmiah.
 Setiap ilmuwan harus konsisten terhadap metode ilmiah. Boleh memakai 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 memilih tingkah laris atom, planet, dan makhluk hidup.
- Pada makhluk hidup elan vital disebut ruh.
- Aliran ini tidak sesuai dengan I.A.? Karena tidak sanggup dianalisis secara ekperimental berdasar metode ilmiah.

 Mekanisme.

• - Sejumlah aturan alam sebagai pengatur semua gerakan di alam semesta. Mis: Hukum fisika dan kimia.
• - Gejala pada makhluk hidup terjadi hanya berdasar kejadian fisika-kimia saja.
• - Pandangan prosedur menyamakan tanda-tanda pada makhluk hidup dengan tanda-tanda benda tidak hidup sehingga tak ada perbedaan hakiki.
• - Mengarahkan insan 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: mempunyai bentuk dan volume yang tetap,selama tidak ada imbas 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 ialah jumlah materi yang ada pada suatu benda. Massa suatu benda tetap di segala tempat.
• Berat ialah gaya gravitasi bumi terhadap benda itu dan bergantung pada letak bumi dari sentra bumi.

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

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

 Jenis Energi.
 Energi Mekanik.
ialah 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: ketika merebus air.

 Energi Magnetik
 Energi magnetik sanggup dipahami melalui tanda-tanda yang timbul ketika 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 mempunyai kemampuan untuk saling melaksanakan 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 banyak sekali cara, misal:
- air yang mempunyai 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 ialah sebuah arloji tenaga pegas. Jika pegas (per) dilepas secara tiba-tiba/spontan, maka energi yang tersimpan akan keluar dengan sangat kuat. Akibatnya, arloji sanggup rusak.
Namun kalau disalurkan melalui gir dan roda-roda dan prosedur halus lainnya, energi pegas itu akan menawarkan manfaat bagi kerja arloji itu.

 Energi Cahaya atau cahaya.
 Energi cahaya matahari diharapkan 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: kerikil 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 mendapatkan sedikit sekali.
 Manfaat energi matahari: penggagas satelit buatan, kompor matahari,
penyulingan air, listrik tenaga surya, dll.

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

 Galaksi ialah kumpulan bintang-bintang yang berjumlah 10 pangkat 11 atau 100 milyard.
 Matahari ialah penggalan dari galaksi yang menjadi sentra 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 ialah 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 ialah 1,28 detik cahaya = 384.000 km.
 Untuk mengelilingi bumi diharapkan waktu cahaya sebanyak 1/8 detik.
 Jarak antara matahari dan sentra galaksi ialah 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, menyerupai Uranus, Neptunus, dan Pluto.
 Sampai ketika ini diketahui 10 planet, termasuk bumi dan asteorida atau planetoida.
 Benda lain yang mengelilingi matahari ialah 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 wacana sistem tata surya:
 Matahari ialah anggota tata surya yang paling besar, yaitu 167 kali dari garis tengah bumi (12.640 km).
 Jupiter ialah 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 kemudian 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 mempunyai satelit.
• Bagian yang menghadap matahari sangat panas, sedangkan penggalan yang tidak menghadap matahari  sangat hambar 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 ialah 150 juta km/149 juta km.
• Rotasinya ialah 24 jam.
• Revolusinya ialah 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 ialah 226,48 juta km.
• Garis tengah ialah 6272 km.
• Revolusi Mars ialah 1,9 tahun (687 hari).
• Kala rotasinya ialah 24,6 jam (24 jam 37 menit).
• Tidak ada oksigen dan hampir tidak ada air.

Planet Jupiter

• Albedonya ialah 0,44:0,56.
• Jumlah satelit kurang lebih 14, namun yang sanggup dipastikan ialah 12.
• Diameter Jupiter ialah 138.560 km.
• Rotasinya ialah 9,9 jam.
• Revolusinya ialah 11,9 hari.
• Massanya 318 kali massa bumi.

Planet Saturnus

• Planet ini diisi oleh gas metana dan amoniak.
• Suhunya rata-rata 103 oC
• Memiliki 10 satelit, yang terbesar dinamakan Titan (besarnya 2 kali bulan).
• Diameternya 118.400 km.
• Kala rotasinya ialah 10,4 jam.
• Memiliki cincin raksasa.
• Massanya ialah 94,1 massa bumi.
• Jarak ke matahari ialah 9,5 AU.

Planet Uranus

• Ditemukan oleh Herschel. 
• Rotasinya berbeda dengan planet yang lain, yaitu dari timur ke barat.
• Jarak ke matahari ialah 2860 juta km.
• Revolusinya ialah 84 tahun.
• Rotasinya ialah 10 jam 47 detik.
• Diameternya ialah 3,72 kali diameter bumi.
• Massanya ialah 0,9 dari massa bumi.

Planet Neptunus

• Memiliki 2 satelit, salah satunya disebut triton.
• Ditemukan pada tahun 1846.
• Satelit triton beredar berlawanan arah dengan gerak rotasi Neptunus.
• Jarak ke matahari ialah 4470 juta km.
• Kala Revolusinya ialah 164,8 tahun.
• Kala rotasinya ialah 15,7 jam.
• Diameternya ialah 3,38 kali diameter bumi.
• Massanya ialah 30,1 kali massa bumi.