Kalkulus Vektor

rusydi-course-2015-fit303-1-cover

Pengalaman mengajar kuliah Listrik dan Magnet tahun 2007 — 2010 menunjukkan bahwa lebih baik menghabiskan waktu dan tenaga lebih banyak untuk membahas vektor kalkulus.

Medan elektrostatik, medan elektrodinamik, dan teori elektrodinamika bakalan lebih mudah kita pahami kalau dari awal kita sudah mengerti kalkulus vektor.

Parameter mengerti kalkulus vektor untuk keperluan kuliah ini ada dua, yaitu:

  1. Kita mengerti secara geometris teorema fundamental kalkulus untuk operasi gradien, operasi divergensi, dan operasi curl.
  2. Kita mengerti argumen teorema Helmholtz yang menjadi dasar dari teori medan vektor.

Itu saja. Continue reading “Kalkulus Vektor”

Silabus kuliah Listrik dan Magnet 2015

Taut berikut adalah silabus kuliah Listrik dan Magnet yang saya ajar di Fisika Universitas Airlangga untuk tahun ajaran 2015/2016.

rusydi-course-2015-fit303-syllabus.zip

File ini dikunci dengan kata sandi:

Continue reading “Silabus kuliah Listrik dan Magnet 2015”

Pengantar kuliah Listrik dan Magnet 2015

rusydi-course-2015-fit303-0-cover

Jika ada bagian fisika yang menggetarkan jiwa saya, itu adalah teori elektrodinamika.

Gara-gara elektrodinamika inilah saya memutuskan untuk berhenti di dunia industri dan kembali ke bangku kuliah.

Saat itu seorang teman memberikan hadiah ulang tahun ke-24 untuk saya sebuah buku berjudul “Surely You Are Joking, Mr. Feynman”, sebuah buku biografi tidak resmi dari Richard Feynman, genius fisika paling cool sedunia.

Buku “Surely You Are Joking, Mr. Feynman” mengantarkan saya pada buku fisika dasar dari kuliah Feynman di Caltech, “Feynman Lecture on Physics“. Inilah pertama kali saya membaca buku fisika yang aneh, tidak biasanya, selama hidup saya saat itu. Bayangkan, bab pertama buku ini adalah tentang teori atom.

Setelah itu, saya pun membeli sejumlah buku-buku lain hasil karya pemikiran Feynman. Buku Feynman yang paling fundamental bagi saya adalah QED: The Strange Theory of Light and Matter. Buku ini berdasarkan teks kuliah umum Feynman di University of Auckland, Selandia Baru, dengan audien bukan ilmuwan. Penjelasannya menakjubkan, menggetarkan jiwa.

Feynman adalah orang yang memberi sentuhan terakhir pada teori elektrodinamika, menjadi sebuah teori dalam ranah kuantum dan menjadi satu-satunya teori yang paling utuh kita pahami sebagai manusia.

Di Fisika Unair, teori elektrodinamika diajarkan dalam mata kuliah Listrik dan Magnet. Mata kuliah ini berbeban empat sks dan tersedia bagi mereka yang sudah memasuki semester 5.

Pada pertemuan pertama, saya memperkenalkan posisi teori elektrodinamika di antara teori-teori fisika yang lain. Misi pada pertemuan ini hanya satu, memberi tahu peserta kuliah bahwa nyaris semua fenomena dalam kehidupan sehari-hari kita terjadi karena elektron dan cahaya dan dapat dijelaskan oleh teori elektrodinamika.

Bagi para peserta kuliah Listrik dan Magnet 2015: selamat datang di kelas yang akan membahas satu-satunya teori buatan manusia yang paling sempurna saat ini.

Slide presentasi pertemuan pertama dapat diunduh dari taut berikut ini.

Continue reading “Pengantar kuliah Listrik dan Magnet 2015”

10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)

Halo halo… Mari kita lanjutkan lagi saduran dari artikel berita di majalah Physics World dan berita BBC tentang  10 terobosan terpenting fisika dalam kurun waktu 2014.

Kali ini kita bahas peringkat 7 s.d. 10. Peringkat sebelumnya dibahas di Bagian 3 (peringkat 6), di Bagian 2 (peringkat 5 dan 4) , dan di Bagian 1 (peringkat 3, 2, dan 1).

Peringkat 7: Menyimpan data di dalam hologram magnetik

Rekayasa magnetik atom sudah lama dipakai dalam proses penyimpanan data. Pita kaset dan hard disk komputer menggunakan teknik ini. (CD tidak bekerja dengan prinsip magnetik, tapi dengan prinsip mekanik – ini beda cerita.)

Sifat magnetik sebuah material diberikan oleh spin elektron dari atom-atom penyusun material tersebut.

Spin elektron memiliki orientasi (arah). Jika atom-atom penyusun material tersebut memiliki orientasi spin yang sama, maka material tersebut memiliki sifat magnetik yang kuat – atau disebut juga feromagnetik. Besi adalah contoh material yang bersifat feromagnetik.

Data disimpan dengan cara menyusun orientasi spin-spin elektron ini.

Hadiah Nobel Fisika 2007 terkait dengan riset dibidang rekayasa sifat mangetik material ini yang hasil risetnya digunakan sebagai sensor pembaca perubahan sifat magnetik (sensor medan magnet). Sensor ini digunakan untuk membaca data dari hard disk.

Bagaimana kaitannya dengan hologram sebagai penyimpan data?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 4)”

10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 2)

Mari kita lanjutkan…

Ingat, artikel ini adalah saduran, bukan terjemahan, dari artikel berita di majalah Physics World dan berita BBC.

Peringkat 1 s.d. 3 dibahas di Bagian 1. Peringkat 4 dan 5 dibahas di sini.

Peringkat 4: Eksperimen reaksi fusi untuk PLTN mencapai tahap penting

Pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) yang dipakai sekarang ini berdasarkan reaksi fisi nuklir (apa itu fisi telah dijelaskan pada Peringkat 3 di Bagian 1). Namun, efisiensi PLTN akan jauh lebih baik jika berdasarkan reaksi fusi nuklir. Tidak hanya efisiensi yang sangat tinggi, secara teoretis reaksi fusi nuklir juga ramah lingkungan.

Reaksi fusi nuklir paling sederhana adalah reaksi deuterium  dengan tritium membentuk helium (He). Deuterium adalah hidrogen dengan inti terdiri dari satu proton dan satu neutron (2H).  Inti hidrogen biasa hanya terdiri dari satu proton. Oleh sebab itu deuterium disebut juga dengan hidrogen berat. Sedangkan tritium adalah hidrogen dengan inti terdiri dari satu proton dan dua neutron (3H).

Reaksi fusi deuterium—tritium ini diilustrasikan oleh gambar berikut ini.

Deutrium (massa = 2 ) dan tritium (massa = 3) berfusi membentuk Helium (massa = 4,98) dan neutron (mass dapat diabaikan). Selisih massa, 0,02, menjadi energi dengan persamaan E = mc^2.

Deuterium dan tritium harus dikondisikan supaya reaksi fusi nuklir ini terjadi. Salah satu cara pengkondisian adalah meletakkan Deuterium dan tritium pada temperatur 40 juta Kelvin. Jelas ini sesuatu yang sulit dilakukan di meja eksperimen.

Meskipun secara teori reaksi fusi nuklir ini dapat dikatakan tuntas, namun perkembangan eksperimennya relatif lambat.

Lantas, adakah cara lain?

Continue reading “10 Terobosan Terpenting Fisika 2014 (Bagian 2)”