Perkenalkan! Saya Kurniawan. Dalam tulisan kali ini saya akan sedikit berbagi kepada para sahabat tentang hal-hal yang diperlukan untuk menghadapi olimpiade Fisika. Tulisan ini ditulis berdasarkan pengalaman saya berkiprah di dunia olimpiade Fisika baik sebagai peserta atau pembina. Tentu saja setiap orang mempunyai kiat-kiat sukses masing-masing sehingga akan sangat mungkin apabila ada bagian dari tulisan ini yang tidak sejalan dengan pemikiran para sahabat. Sama sekali tidak ada paksaan untuk melakukan apa yang ada di tulisan ini. Silakan diambil apa yang menurut para sahabat baik dan tinggalkan yang kurang baik.
Fisika.... Jika mendengar satu kata ini, apa yang terpikirkan di benak kalian? Sulit, Susah, Rumit, Pusing, Masalah, Sangat Sulit? Mungkin sebagian besar dari para pembaca berpikir demikian. Namun, percaya atau tidak, ada orang-orang yang ketika mendengar kata "Fisika" akan berkobar-kobar semangat dalam dirinya, ada rasa senang dan bahagia dalam hatinya, atau bahkan ada yang merasa Fisika adalah hidupnya. Apakah kalian termasuk golongan yang pertama atau kedua??
Sebelum kita membahas olimpiade Fisika, mari kiat berkenalan terlebih dahulu dengan Fisika itu sendiri. Fisika memiliki cakupan ilmu yang sangat luas, memiliki "rahasia-rahasia" tentang berbagai fenomena di alam ini. Secara umum cabang ilmu fisika dibagi menjadi: Mekanika, Fluida, Termodinamika, Optika, Getaran dan Gelombang, Listrik-Magnet, dan Fisika Modern. Para sahabat bisa gambaran-gambaran apa saja yang dipelajari dalam Fisika melalui video ini: The Map of Physics.
Cabang mana saja yang perlu dipelajari di olimpiade Fisika? Para sahabat bisa melihatnya di silabus berikut ini: Silabus Fisika. Singkatnya, tes di Olimpiade Fisika dibagi menjadi dua yaitu: teori dan praktikum. Teori diujikan di tingkat kota/kabupaten, provinsi dan nasional sedangkan praktikum diujikan di tingkat nasional. Materi yang diujikan pada kategori teori adalah Mekanika (OSK, OSP, dan OSN), Listrik-Magnet (OSN), dan Termodinamika (OSN). Jika dibandingkan dengan cabang ilmu Fisika secara keseluruhan, cakupan materi di Olimpiade Fisika relatif lebih sedikit, jauh lebih sedikit. Bidang ini cocok untuk kalian yang "malas" membaca atau menghafal banyak-banyak. Tapi bagi yang suka membaca, bidang ini sangat cocok untuk kalian. Hehe...
Sekarang, kita akan masuk pada pembahasan utama kita, apa yang diperlukan untuk menghadapi Olimpiade Fisika?
Untuk bisa mengerjakan soal-soal olimpiade Fisika, tentu saja dibutuhkan pengetahuan dasar tentang teori-teori yang mendasarinya. Seperti yang telah dijelaskan di atas, materi olimpiade Fisika untuk tingkat kota/kabupaten hanya meliputi mekanika saja. Dasar-dasar mekanika bisa kalian pelajari melalui buku-buku SMA, wikipedia, buku teks/ebook perkuliahan Fisika Dasar, atau sumber yang lainnya.
Pemahaman Kasus-Kasus Fisika dan Imajinasi
Biasanya soal-soal olimpiade Fisika berupa cerita yang agak panjang. Adalah penting untuk kalian kemampuan memahami cerita yang ada pada soal olimpiade. Biasanya siswa-siswi kesulitan untuk mengerjakan soal-soal Fisika atau Olimpiade Fisika adalah karena tidak mengerti apa yang dimaksud di soal. Sejauh ini, cara terbaik yang saya ketahui supaya memudahkan dalam memahami cerita di soal adalah dengan membaca pelan-pelan dan runtut, mencatat apa yang diketahui di soal, dan mengidentifikasi apa yang diperintahkan oleh soal.
Imajinasi sangat penting dalam rangka untuk memahami soal-soal olimpiade Fisika. Einstein pernah mengatakan,"Knowledge will lead you from A to B, but Imagination will lead you from A to anywhere you want". Imajinasi sangat penting untuk menampilkan kasus-kasus Fisika di dalam pikiran kalian. Melalui imajinasi kalian bisa lebih mudah memahami cerita yang ada pada soal-soal olimpiade Fisika. Untuk melatih imajinasi kalian, biasakan ketika kalian memahami cerita pada soal-soal olimpiade Fisika, sketsakan imajinasi kalian tentang itu ke dalam gambar atau sketsa.
Penerapan Formula dan Logika
Setelah kalian paham kasus yang terjadi pada soal, hal selanjutnya yang sangat penting adalah menerapkan rumus-rumus atau persamaan-persamaan atau hukum-hukum Fisika untuk kasus tersebut ke dalam persamaan matematika. Misalnya: kasus bola dilempar vertikal ke atas, kalian sudah paham bahwa kasus yang kalian hadapi tersebut adalah kasus GLBB yang diperlambat, maka tuliskanlah persamaan gerak GLBB yang sesuai untuk kasus tersebut.
Tidak semua rumus atau persamaan ada di buku materi, di sini lah Logika berperan penting. Akan saya beri contoh singkat penerapan logika. Misalkan dua benda yang dihubungkan dengan tali yang tidak mulur diletakkan di atas lantai. Benda yang depan ditarik ke depan sehingga percepatannya $a$, berapa percepatan benda belakang? Jawabannya dapat kalian peroleh menggunakan logika. Karena tali tidak mulur, maka ketika benda depan bergeser sejauh $\Delta x$, benda belakang juga akan bergeser sejauh $\Delta x$ juga. Demikian juga percepatannya, ketika benda depan bergerak dengan percepatan $a$, maka benda belakang juga akan bergerak dengan percepatan $a$ searah dengan benda depan. Contoh lain, misal dua bola dilempar ke atas dengan kecepatan masing-masing $v_1$ dan $v_2$, di mana kedua bola saling bertemu? Tidak lain dan tidak bukan, kedua bola akan bertemu ketika posisi keduanya sama atau secara matematis dapat dinyatakan dengan $y_1 = y_2$
Buat kalian yang merasa masih lemah di bagian ini (sebagaimana saya dahulu :v), tidak perlu merasa minder karena bagian ini bisa diasah dengan latihan. Ok,,, :)
Matematika
The last but not least, yaitu kemampuan operasi matematika. Tidak bisa dipungkiri bahwa untuk menyelesaikan persamaan-persamaan yang dihasilkan dari kasus-kasus Fisika diperlukan kemampuan operasi matematika seperti: perkalian-pembagian-penjumlahan-pengurangan, mencari akar persamaan kuadrat, trigonometri, logaritma, diferensial, integral, dsb. Semakin banyak operasi matematika yang kalian kuasai, semakin memudahkan kalian menemukan jawaban pada soal-soal olimpiade Fisika. :)
Mari kita simak contoh soal berikut:
Seekor cheetah sedang
mengintai seekor rusa yang berjarak $L$ darinya. Setelah sadar bahwa ia sedang diintai, si rusa mulai lari menjauhi
cheetah dengan percepatan $a$.
Sementara itu, cheetah, yang melihat buruannya hendak kabur, mulai berlari
mengejar rusa dengan percepatan $2a$.
Setelah bergerak selama $T$, kecepatan
cheetah menjadi konstan sementara rusa tetap dengan percepatannya semula.
Tentukan nilai $L$ paling kecil agar rusa bisa lolos
dari kejaran cheetah!
Pembahasan:
Pemahaman Kasus Fisika: Kasus di atas adalah seekor cheetah yang mengejar seekor rusa. Keduanya mengalami gerak lurus (GLBB lalu GLB untuk cheetah dan GLBB untuk rusa). Persamaan Umum GLBB:
\[v = konstan\] \[x = x_0 + vt \]
Pemahaman Kasus Fisika: Kasus di atas adalah seekor cheetah yang mengejar seekor rusa. Keduanya mengalami gerak lurus (GLBB lalu GLB untuk cheetah dan GLBB untuk rusa). Persamaan Umum GLBB:
\[v = v_0 + at\] \[x = x_0 + v_0t + \frac{1}{2} at^2 \]
Persamaan Umum GLB:\[v = konstan\] \[x = x_0 + vt \]
Imajinasi (skema):
Penerapan Formula:
Tinjau cheetah:
Untuk $0 < t \leq T$,
\[v_{cheetah} = 2at\] \[x_{cheetah} = \frac{1}{2} 2at^2 \]
Untuk $t \geq T$,
Penerapan Formula:
Tinjau cheetah:
Untuk $0 < t \leq T$,
\[v_{cheetah} = 2at\] \[x_{cheetah} = \frac{1}{2} 2at^2 \]
Untuk $t \geq T$,
\[v_{cheetah} = 2aT\] \[x_{cheetah} = aT^2 + 2aT(t-T)\]
Tinjau rusa:
Untuk $t \geq 0$
\[v_{rusa} = at\] \[x_{rusa} = L + \frac{1}{2} at^2 \]
Penerapan Logika:
Matematika:
Untuk $0 < t \leq T$,
$$x_{cheetah} < x_{rusa}$$$$\frac{1}{2} 2at^2 < L + \frac{1}{2} at^2$$$$t < \sqrt{\frac{2L}{a}} $$
Cek kecepatan cheetah dan rusa pada $t = \sqrt{\frac{2L}{a}} $ \[v_{cheetah} = \sqrt{8La} \] \[v_{rusa} = \sqrt{2La} \] diperoleh, \[v_{cheetah} > v_{rusa} \] Kesimpulan: tidak memenuhi syarat 1.
Untuk $t \geq T$,
Untuk $t \geq 0$
\[v_{rusa} = at\] \[x_{rusa} = L + \frac{1}{2} at^2 \]
Penerapan Logika:
Syarat supaya cheetah tidak bisa mengejar rusa adalah saat di mana posisi cheetah selalu di belakang rusa. Secara matematis bisa ditulis: \[x_{cheetah} < x_{rusa}\] dan pada saat $x_{cheetah} = x_{rusa}$, \[v_{cheetah} \leq v_{rusa}\]
Jadi,
Syarat 1: $v_{cheetah} \leq v_{rusa}$
Syarat 2: $x_{cheetah} < x_{rusa}$
Syarat 1: $v_{cheetah} \leq v_{rusa}$
Syarat 2: $x_{cheetah} < x_{rusa}$
Matematika:
Untuk $0 < t \leq T$,
$$x_{cheetah} < x_{rusa}$$$$\frac{1}{2} 2at^2 < L + \frac{1}{2} at^2$$$$t < \sqrt{\frac{2L}{a}} $$
Cek kecepatan cheetah dan rusa pada $t = \sqrt{\frac{2L}{a}} $ \[v_{cheetah} = \sqrt{8La} \] \[v_{rusa} = \sqrt{2La} \] diperoleh, \[v_{cheetah} > v_{rusa} \] Kesimpulan: tidak memenuhi syarat 1.
Untuk $t \geq T$,
Menggunakan syarat 1, \[v_{cheetah} \leq v_{rusa}\] \[2aT \leq at\] \[t \geq 2T\] Menggunakan syarat 2, \[x_{cheetah} < x_{rusa}\] \[aT^2 + 2aT(t-T) < L + \frac{1}{2}at^2\] dengan memasukkan nilai $t = 2T$, maka \[3aT^2 < L + 2aT^2\] \[L > aT^2\] Dapat disimpulkan bahwa agar cheetah tidak bisa mengejar rusa, maka nilai minimum $L = aT^2$.
Selesai...
Memang langkah-langkah operasi matematika di atas sebagian saya lompati langsung menuju hasil akhir yang diinginkan... Masih bingung? (sama, wkwk) Jika kalian masih bingung atau kesulitan untuk memahami contoh di atas, tak perlu terburu-buru. You still have plenty of time to study and practice more... No need to rush, enjoy your "adventure"....
Salam,
Kurniawan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar