Bab 1 Pendahuluan 1-1 Definisi Model adalah representasi suatu masalah dalam bentuk yang lebih sederhana agar mudah dikerjakan dan diaplikasikan 1-2 Pengertian-pengertian 1. "Ia mempunyai hobi bermain dengan pesawat model " (Benda kecil dengan sifat seperti sesungguhnya) 2. "Gadis itu bekerja sebagai foto model" (Meragakan sesuatu agar menarik untuk ditiru atau dibeli) 3. " Model pakaian itu sudah kuno" (Mewakili sifat / karakteristik) 1-3 Perlunya Model a. Atom (bagian terkecil suatu unsur) Mempunyai kriteria Mengandung muatan positif dan negative Berukuran sangat kecil jejari sekitar 10-10 meter Dari sifat ini muncul 1
1. Model Atom Thomson 2. Model Atom Rutherford b) Masalah lalu lintas : kemacetan, kekacauan, kemungkinan terjadinya kecelakaan dari sifat ini : Model Arus Listrik c) Kesalahan dalam membuat model. Ilustrasi enam orang buta "melihat" gajah Orang ke-1: Memegang paha Gajah, gajah itu seperti pohon Orang ke-2: Memegang perut Gajah, gajah itu seperti tembok 2
Orang ke-3: Memegang belalai Gajah, gajah itu seperti ular Orang ke-4 Memegang ekor Gajah, gajah itu seperti cambuk Orang ke-5: Memegang kuping Gajah, gajah itu seperti kipas Orang ke-6: Memegang gading Gajah, gajah itu seperti golok/ tombak Kesimpulan; Membuat model harus dengan data yang sahih, akurat, dapat dipercaya dan berasal dari banyak sumber (yang mendukung maupun yang menolak hipotesa). 1-4 Jenis-Jenis Model a) Model ikonik, memberikan visualisasi, peragaan dari masalah yang ditinjau. Bersifat 2 atau 3 dimensi. Misalnya foto, maket dan grafik b) Model analog, model yang dikembangkan berdasarkan kemiripan fenomena yang diperlihatkan oleh model. Misalnya Lalu lintas= arus listrik c) Model simbolik atau model matematika, diturunkan berdasarkan fenomena alam yang diamati, ataupun dari hipotesa yang diberikan. Misal pengisian reservoir dengan debit aliran yang tetap. Dengan menganggap debit air yang keluar tetap dan tidak ada kebocoran. Tinggi air setelah t satuan waktu akan mengikuti; q y y0 t A Dengan; 3
y tinggi air pada saat t L y0 tinggi air pada saat t0 L 3 1 q debit air L T 2 A=luas penampang L 1-5 Kegunaan model 1. Untuk berfikir, melakukan analisis Contoh : membayangkan planet dan bintang menempel di bola langit untuk analisis terhadap lintasan benda langit. Bola langit untuk menjelaskan posisi benda langit misalnya waktu terbit dan terbenam, kapan dia lewat meridian pengamat dan sebagainya. Elemen orbit untuk menjelaskan lintasan dan evolusinya bila mengalami gangguan dari alam sekitarnya. Misalnya gaya gravitasi benda ke tiga, induksi medan magnetic, tekanan radiasi, hambatan udara dan lain-lain. 4
Keuntungan bagi saintis 1. Lebih mudah membayangkan masalah 2. Memindahkan masalah ke atas kertas atau computer 2. Untuk berkomunikasi Menggantikan/memperkuat komunikasi oral yang hambar dan membuat ngantuk. Menjelaskan dengan detil sehingga bisa dimengerti oleh pemerhati Model ikonik populasi NEAs sampai Desember 2011. Peragaan dalam bentuk quantitatif (prosentase) bisa cocok untuk waktu yang lama dibandingkan bentuk kualitatif (jumlah riil) Kombinasi model ikonik dan simbolik. Asteroid bergerak dalam gaya sentral Matahari (body-1), orbitnya berubah akibat gaya ganggu yang dialami oleh asteroid (body-i) dari Jupiter (body-2). 3. Untuk melakukan prediksi Contoh : jumlah asteroid di masa datang dapat diperkirakan sejak sekarang (panel kiri). Strategi penggunaan energy masa depan(panel kanan) 5
Prediksi jumlah asteroid dimasa mendatang. Jumlah yang besar akan makin sedikit, karena saling bertumbukan, sedangkan yang kecil akan bertambah banyak. Prediksi penggunaan energi masa depan yang masih tersisa. Energi fosil (oil, coal dan gas) akan digeser oleh energi terbarukan seperti energi nuklir, biomas, solar energi, wind dll 4. Untuk Kontrol 1-6 Contoh a) gedung harus dibangun sesuai dengan model, yaitu denah, tampak samping, gambar detail, jaringan kabel-kabel listrik, telepon, dan saluran air. b) jaringan transportasi massal, bus, kereta pesawat dan lain-lain 6
7
1-7 Untuk berlatih/simulasi Model Tata Surya Teori Nebular Ikonik vs Simbolik Astronomer percaya bahwa Tata Surya dibentuk dari awan gas antar bintang dan debu sekitar 4,6 milyar tahun lalu. Gambar dibawah memperlihatkan tahapan-tahapan pada phase pembentukan. Susunlah peringkat gambar yang mendemonstrasikan proses pembentukan tersebut 8
Figure (a). Matahari menjadi panas dan menggeser gas dari bagian dalam, meninggalkan serpihan elemen berat yang bergerak dalam orbitnya Figure (d). Protomatahari mulai bersinar, dengan piringan berbentuk cakram gas dan debu yang mengelilinginya Figure (b) Planet telah memadat dalam orbitnya Figure (e). Protomatahari terbentuk di pusat dan awan berputar semakin cepat Figure (c) Gumukan awan, perlahan-lahan berotasi, awan mulai mengkerut akibat gravitasinya sendiri Figure (f). Planet-planet telah terbentuk dan mengorbit Matahari Studi Kasus Model Simbolik Safronov mengatakan asal muasal planet batuan (rocky) bermula dari tumbukan benda langit planetesimal yang beraglomorasi menjadi planet terrestrial. Pertanyaannya berapakah 9
jumlah planetesimal berdiameter 100-km yang dibutuhkan agar dapat membentuk planet seukuran Venus, bulat mendekati bola, dibangun oleh batuan (rocky) sehingga densitinya mencapai 3500 kg/m3 Penyelesaian Massa planet Mp M p 4 V 3 3 Misal massa Venus, M =4,87 10 24 kg Jumlah planetesimal yang dibutuhkan N 3 3 18 3500 kg/m 50 km 2 10 kg M 3 10 NM p M N M p 6 Jadi perlu 3 juta planetesimal untuk membentuk Mars dari planet berdiameter 100 km b). Astronom melakukan kajian statistic elemen orbit untuk menguji peluang tumbukan asteroid 10
1-8 Dalam praktek Yang harus dicari adalah model harus sama dengan realita, namun dalam peraktek hanya dapat didekati dengan tingkat kepercayaan tertentu. 1-9 Ringkasan a) Pentingnya model, untuk berlatih, berfikir, prediksi, kontrol dan simulasi (BBPKS) b) Model matematika banyak digunakan dalam sains dan teknologi c) Model mempunyai kegunaan yang berbeda d) Model menentukan sahihnya suatu penelitian e) Model harus generic f) Dari hal khusus dikembangkan untuk hal yang umum (induktif) atau dari hal umum dikembangkan untuk hal yang khusus (deduktif) 11
1-10 Proses Pembuatan Model Sistim Nyata Validasi konseptual Model Konseptual: komponen systeminteraksi antar computer dan parameter masukan Verifikasi Model Kalibrasi dan validasi Model Operasional, Computer code 12
1-11 Proses kalibrasi model (Proses iterative) Model Awal Revisi-1 Bandingkan dengan realita Revisi-2 Sistim Nyata Revisi-n Bandingkan revisi-n dengan realita 13