Pendahuluan Fisika Komputasi

Pengertian Fisika

            Fisika merupakan ilmu yang mempelajari konsep dan hukum untuk memahami alam. Hukum-hukum fisika adalah hasil pemikiran manusia yang memiliki keterbatasan. Maka dari itu, hukum fisika tidak kebal terhadap perubahan. 

            Asal kata Fisika adalah dari bahasa Yunani yang berarti “alam”. Fisika merupakan ilmu pengetahuan  yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda di alam. Gejala-gejala ini pada mulanya merupakan apa yang dialami dan dirasakan oleh indra kita, misalnya penglihatan menemukan optika atau cahaya, pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, dan indra peraba yang dapat merasakan panas. Menurut Mirza (2007 : 5) Fisika merupakan ilmu yang mempelajari benda – benda serta fenomena dan keadaan yang terkait dengan benda – benda tersebut. Fisika bersifat dasar karena berkaitan dengan struktur dan perilaku benda, dan juga berhubungan dengan penemuan dan pemahaman mendasar hukum yang menggerakkan materi, ruang dan waktu.

Apa alasan kita perlu mempelajari fisika? fisika menjadi ilmu pengetahuan yang paling mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda, khususnya benda mati. Dari sejarah kita tau bahwa fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena bermula dengan pengamatan-pengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain. Bidang ilmu ini sudah dimulai berabad-abad yang lalu, dan berkembang pada zaman Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum mengenai benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari gerak pada umumnya, termasuk gerak planet-planet pada sistem tata surya. Bidang fisika secara garis besar terbagi atas dua kelompok, yaitu fisika klasik dan fisika modern. Fisika klasik bersumber pada gejala-gejala yang ditangkap oleh indra. Fisika klasik meliputi mekanika, listrik magnet, panas, bunyi, optika, dan gelombang yang menjadi perbatasan antara fisika klasik dan fisika modern. Fisika modern berkembang sejak abad ke-20, sejak penemuan teori relativitas Einstein dan radio aktivitas oleh keluarga Curie.

Komputasi

            Komputasi (computation) merupakan bagian integral sains modern dengan kemampuan untuk meng-eksploitasi ‘kekuatan’ komputer secara efektif di dalam aktivitas ilmuan. Dilihat dari aspek proses, komputasi merupakan kegiatan mendapatkan penyelesaian atau solusi atas persoalan yang dinyatakan dalam model matematis.

Teknik komputasi merupakan seperangkat ilmu tentang alat (biasanya sebuah komputer), metode (yang disebut algoritma) dan teori (bukti matematis bahwa komputasi memberi hasil yang benar) yang diperlukan untuk melaksanakan komputasi tersebut. Sementara itu dalam melakukan kegiatan komputasi untuk menyelesaikan suatu persoalan, seorang teknisi harus memperhatikan interaksi dari alat (komputer yang digunakan), metode (yaitu program yang dimiliki), dan sifat unik dari soal yang dihadapi, karena dalam praktik soal-soal memiliki tingkat kesulitan yang berbeda-beda:  ada soal yang relatif sangat mudah, ada yang sulit, tetapi juga ada soal yang sangat sulit.

Dengan kata lain, komputasi merupakan cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu alogaritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas atau kapur dan batu tulis atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. tetapi sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.

Secara umum ilmu komputasi merpakan bidang ilmu yang sangat memperhatikan penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmiah. Contoh nya biasanya berupa simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu. Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science) yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan. dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembangan, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

 

Jadi, Apa itu Fisika Komputasi?

Fisika Komputasi adalah ilmu yang mempelajari dan mengimplementasikan algoritma numerikal untuk menyelesaikan masalah fisika dengan bantuan komputer. Bidang lain yang termasuk kedalam pembahasan fisika komputasi adalah simulasi dari teori fisika. Fsika komputasi juga sering disebut sebagai cabang ketiga dari fisika(fisika teori, fisika eksperimental, dan fisika komputasi).

Evaluasi dan visualisasi dari kumpulan data yang sangat besar yang didapat dari simulasi numerical ataupun data eksperimen(contoh nya peta di geofisika) juga merupakan bagian dari fisika komputasi.

Perlunya Fisika Komputasi

Fisika Komputasi mempunyai peran penting di bidang bidang berikut:

• Komputasi dinamika fluida/ computational Fluid Dynamics(CFD) : menyelesaikan dan menganalisa masalah masalah terkait dengan aliran fluida

• Transisi fase klasik/Classical Phasae Transition : percolation, Fenomena kritis

• Fisika benda padat/solid state physics(Quantum Mechanics)

• Fisika Partikel/High Energy Physics : Lattice Quantum Chromodynamics

• Astrofisika : simulasi benda angkasa seperti bintang bintang, galaksi, dll

• dll

Fisika adalah salah satu ilmu pengetahuan yang menjelaskan berbagai fenomena dan perilaku alam. Dalam mempelajari alam, para fisikawan melakukan proses dasar yaitu pemodelan. Proses tersebut meliputi pembuatan, analisis dan evaluasi suatu model yang banyak digunakan para fisikawan adalah model matematika. Model matematika yang digunakan dalam fisika diungkapkan menggunakan bahasa matematika. Rumus – rumus matematika yang melukiskan hukum – hukum alam pada hakikatnya adalah cara fisikawan untuk melukiskan fenomena dalam bentuk sederhana secara kuantitatif.

Ada beberapa permasalahan Fisika yang tidak bisa diselesaikan secara analitik (menggunakan solusi eksak), hal itu diakibatkan karena sulitnya masalah yang akan diselesaikan sehingga rumus rumus Fisika yang sudah kita ketahui tidak  bisa digunakan lagi.

Dari  hal di atas dibutuhkan suatu cara untuk menyelesaikan permasalahan ini, yaitu suatu cara yang memiliki ketelitian dan akurasi yang tepat waktu pengerjaan yang singkat, yaitu dengan metoda komputasi melalui metoda numerik. Dengan metoda numerik ini persoalan yang tidak dapat diselesaikan secara eksak dapat diselesaikan dengan hasil yang mendekati atau menghampiri solusi sejatinya.