Arkib Fizik HH: Arus ulang-alik (Peringkat Matrikulasi)

Berikut adalah beberapa soalan arus ulang alik (alternating current) yang saya jawab sewaktu peringkat Matrikulasi. Ini hanyalah salah satu set soalan yang dibuat sebelum menjelang PSPM (Peperiksaan Semester Program Matrikulasi) 2020/2021.

Pautan muat turun pdf : https://drive.google.com/file/d/1DYdftEmQ4NkEN9onCZc-Kpo6Fe5ESYgm/view

Antara fenomena unik dalam dunia kuantum

Apabila anda membaca majalah ataupun artikel berkenaan sains fizik terutamanya bidang fizik moden, pasti kebanyakkan topik adalah berkenaan idea fizik yang menarik dan pelik (tetapi klise) untuk menarik minat pembaca umum seperti kita. Misalnya, jirim yang boleh wujud dalam keadaan tenaga, gelombang yang bertindak sebagai kebarangkalian, sifat kedualan cahaya ataupun kewujudan trans-dimensi pada skala tetangsi? Banyak lagi sebenarnya idea fizik yang pelik dan aneh belum aku terokai lagi. Aku akan kongsi sedikit beberapa idea fizik yang menarik minat aku,

Kedualan zarah-gelombang (Wave Particle Duality)

Teori cahaya sebagai zarah mula diperkenalkan oleh Isaac Newton dalam karyanya "Opticks". Pada abad ke-19, Thomas Young pula membuktikan sifat cahaya seperti gelombang melalui eksperimen dwicelah (Double-slit experiement). Dengan bermulanya mekanik kuantum yang dipelopori oleh Max Planck, telah membuktikan bahawa cahaya terdiri daripada kedua-duanya (zarah dan gelombang). Namun ia bergantung kepada pemerhatian manusia, cahaya boleh menjadi gelombang dan kadangkala boleh menjadi zarah. Apa yang menarik, tanpa pemerhatian manusia cahaya boleh menjadi kedua-duanya. Dua dekad kemudian, ahli fizik mula menyedari bahawa semua zarah berkelakuan seperti gelombang dan zarah juga mampu berkelakuan seperti gelombang. Hal ini telah dibuktikan melalui eksperimen dwicelah elektron.

Kebarangkalian Kuantum & Masalah Pengukuran (Quantum Probability & Measurement Problem)

Menurut mekanik kuantum, gelombang ini bukan gelombang fizikal sebenar, tetapi gelombang kebarangkalian ataupun sebagai fungsi gelombang. Ia adalah kebarangkalian kedudukan bagi setiap individu foton itu berada. Fungsi gelombang ditakrifkan secara matematik melalui persamaan Schrödinger yang mengambarkan kebarangkalian zarah ditemui pada kedudukan tertentu. Apabila pengukuran dibuat, kita akan mempunyai hasil pengukuran yang tepat. Namun masalah dalam pengukuran kuantum ialah teori itu tidak dapat menerangkan sepenuhnya bagaimana tindakan memerhatikan itu menyebabkan berlakunya keruntuhan fungsi gelombang (wave function collapse). Percubaan untuk menyelesaikan persoalan ini telah membawa kepada beberapa tafsiran kuantum. Antaranya yang paling popular adalah tafsiran Copenhagen (Copenhagen Interpretation).

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg (Heisenberg Uncertainty Principle)

Ahli fizik Werner Heisenberg membangunkan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg yang mengatakan bahawa apabila keadaan fizikal sistem kuantum diukur terdapat had asas kepada jumlah ketepatan yang boleh dicapai. Misalnya lebih tepat kau mengukur momentum zarah semakin kurang tepat ukuran kau terhadap kedudukannya. Maka, kedudukan dan momentum zarah tidak dapat disukat dengan tepat dalam satu masa. Dalam tafsiran Copenhagen yang dipelopori oleh Werner Heisenberg dan Niels Bohr, menyatakan bahawa ia bukan hanya berlaku kerana ralat pengukuran ataupun had teknologi, tetapi ia disebabkan had fizikalnya yang sebenar.

Kekusutan Kuantum & Ketidaksetempat (Quantum Entanglement & Nonlocality)

Dalam teori kuantum, apabila seketul zarah mereput menjadi dua zarah, ia adalah dua zarah yang fungsi gelombangnya bergantung antara satu sama lain. Bermakna keadaan satu zarah berkaitan secara langsung dengan keadaan zarah lain yang berada di tempat lain. Inilah fenomena yang dipanggil sebagai kekusutan kuantum. Suatu zarah itu berkusut dengan suatu zarah yang lain. Pengukuran keadaan kuantum terhadap satu zarah menentukan keadaan kuantum yang mungkin bagi zarah lain. Apa yang menarik, kekusutan ini tidak bergantung pada lokasi zarah di ruang masa. Walaupun kau memisahkan zarah terkusut dalam jarak yang jauh diantara satu sama lain, menganggu satu zarah yang terkusut masih dapat mempengaruhi perubahan zarah satu lagi.

Terbitan Petua Sinus

Jikalau entri sebelum ini terbitan bagi petua kosinus, maka ini pula adalah terbitan bagi petua sinus. Kita tahu bahawa jumlah sudut bagi pelbagai jenis segitiga adalah bersamaan dengan 180 darjah dan jumlah tersebut tidak akan berubah. Jika kita diberikan dua sudut segitiga, maka dengan mudahnya kita tolak dua sudut itu dengan 180 darjah untuk mendapatkan satu lagi sudut segitiga. Tetapi bagaimana jika kita ingin mencari satu sudut itu apabila maklumat yang diberi hanya satu sudut dan dua panjang sisi segitiga? Isu yang lebih kurang juga seperti bagaimana hendak mencari satu panjang sisi apabila yang diberi dua sudut dan satu sisi?

Terbitan teorem al-Kashi (Petua kosinus)

Dalam trigonometri, petua kosinus juga dikenali sebagai formula kosinus, hukum kosinus, atau teorem al-Kashi. Petua kosinus ini adalah berkaitan dengan hubungan diantara panjang sisi segitiga dengan kosinus salah satu sudutnya. Teorem ini muncul apabila timbul isu yang berbunyi, "jika kita hanya diberi tiga sisi segitiga bagaimana kita mampu mencari semua sudut tersebut?".

Bagaimana membentuk naluri berteknologi (Technology Instinct)

Bijak dalam akademik tidak menjaminkan kita bijak dalam mengadaptasikan teknologi. Perkembangan jaringan internet ini membawa kepada "internet of things". Maka teknologi semakin berkembang dengan pesat. Hampir setiap individu kini mempunyai telefon bimbit, dan bandaraya berteknologi seperti Cyberjaya menjadi idaman atau "role model" bagi bandaraya siber pada masa akan datang. Teknologi itu sendiri memudahkan kerja manusia namun ia juga mampu mengancam dan memberi mudarat kepada kita jika kita tidak mempunyai naluri dalam menggunakan teknologi.

Generasi kini iaitu generasi Z lebih mudah beradaptasi dengan teknologi, mereka tidak terkial-kial untuk teroka perkara baru dalam penggunaan teknologi kini. Mereka tidak perlu membaca buku manual untuk memahami penggunaan asasnya. Tunjuk itu dan tunjuk ini sudah cukup untuk mereka beradaptasi dan meneroka sendiri, sedikit demi sedikit untuk mencapai titik penguasaan. Berbeza dengan generasi terdahulu, mereka pernah melalui zaman tanpa teknologi dan internet. Malah pada waktu itu revolusi industri tidak lagi mencapai IR 4.0. Perkara asing yang hadir dalam hidup mereka seperti teknologi kini mereka akan lebih berhati-hati dan lebih meneliti kaedah untuk mahir dalam teknologi yang digunakan.

Ada juga diantara mereka lebih rela menggunakan cara lama dan memenatkan daripada beradaptasi dengan teknologi yang lebih memudahkan kerja. Misalnya, PETRONAS ada membangunkan aplikasi "Setel". Aplikasi tersebut membolehkan orang ramai membayar urus niaga petrol mereka di beberapa stesen minyak PETRONAS yang mengambil bahagian. Bermakna anda tidak perlu lagi pergi kaunter secara manual untuk membayar duit minyak ataupun apa sahaja urus niaga di PETRONAS, semuanya di hujung jari sahaja.

Kehadiran mata wang kripto, NFT, forex atas talian dan pelbagai lagi telah membawa kita kepada ekonomi digital yang tidaklah terlalu terkenal pada suatu masa dahulu. Namun, ramai mengatakan bahawa ia adalah cara mudah untuk membuat duit dan tidak memerlukan tenaga yang banyak. Kebenaran ini terbukti apabila manusia mula menonjolkan hasil yang mereka perolehi daripada perlombongan ekonomi digital ini. Namun mengapa orang yang pakar dalam bidang teknologi kebanyakkannya tidak terlalu terikat pada perkara seperti ini? Terdapat beberapa etika (etiquette) yang perlu kita fahami sebelum mendalami dunia tanpa sempadan ini. Paling tidak rasminya adalah "Trust no one". Tidak mempercayai sesiapa adalah etika yang paling baik untuk kita lebih selamat (secure) dan berhati-hati dalam mengadaptasikan internet. Ia adalah naluri (instinct) yang tidak semua orang ada.

Memang sudah ada orang yang membuat duit secara dalam talian tetapi sampai bilakah ia mampu bertahan dan melindungi kita daripada sebarang risiko? Bagaimanakah algoritma dan konsepnya suatu teknologi itu? Kita hanya bekerja disebalik persoalan yang mengaburkan tujuan dan tindakan. Banyak hal dalam penggunaan teknologi kita sekarang hanya melibatkan interaksi antara mukanya (interface) sahaja, terus mendapatkan keluarannya tanpa mengetahui bagaimana prosesnya. Namun, jika hanya kita memahami bagaimana sesuatu itu berfungsi serta meleyapkan kegusaran kita dalam menggunakan teknologi tersebut maka itu adalah lebih baik. Sebab itu saya merasakan, kita tidak seharusnya begitu berselesa dengan teknologi internet sehingga kita mengabaikan etika dan keselamatan kita. Kita lebih nampak keluaran (output) dan inputnya berbanding proses yang ia alami (process). Maka, kebarangkalian untuk berlaku tipu muslihat terhadap kita itu ada.

Jika kita mempelajari pembelajaran sains komputer ini secara formal, kita akan sedar bahawa apa yang membezakannya dengan pembelajarana tidak formal, adalah etika. Jika kita menggunakan teknologi pengkomputeran dengan baik, maka ia akan memberi manfaat yang sangat besar terhadap diri kita.

- hh

Horace dan Carpe diem

 

"Carpe diem, quam minimum credula postero." - Horace.

Itulah syairnya yang popular disebut-sebut hingga kini. "Carpe diem" ialah frasa Latin yang bermaksud rebut hari itu manakala "quam minimum credula postero." bermaksud meletakkan sedikit kepercayaan pada hari esok (masa depan). Pepatah ini digunakan untuk menggalakkan seseorang untuk memanfaatkan masa kini dengan lebih baik daripada memikirkan masa depan. Frasa moden YOLO (Anda Hanya Hidup Sekali) boleh dianggap sebagai versi baharu carpe diem.

Baru tahu bezanya Kelinci dan Arnab

Jarang sebenarnya saya hendak berkongsi perihal haiwan dalam entri blog. Tetapi apa yang saya nak kongsi ini berkenaan satu haiwan bersusur keluarga Leporidae. Jika saya hendak melayari internet, saya kebiasaannya akan menggunakan pelayar web Edge. Selalunya pelayar ini akan paparkan latar belakang bergenre alam semula jadi ketika kita hendak membuka Tab baharu. Namun ada satu Tab ini memaparkan satu gambar berlatarkan haiwan seakan arnab yang menyorok disebalik lalang. Kemudian saya legarkan tetikus pada info gambar tersebut, ternyata yang disebalik lalang itu bukan arnab tetapi kelinci (Hale)! Kemudian, saya terfikir yang selama ini ada beza rupanya kelinci dengan arnab. Bahkan saya tidak perasan pun akan perbezaannya yang ketara. Jika anda perasan, kelinci ini lebih besar berbanding arnab biasa dengan kaki belakang dan telinga yang lebih panjang dengan tanda hitam pada telinganya. Apa yang saya kurang berkenan dengan kelinci ini adalah matanya yang menyeramkan.

Kalau bulu arnab ini kekal warna yang sama sepanjang tahun, kelinci ini pula bezanya bertukar warna daripada coklat atau kelabu pada musim panas kepada putih pada musim sejuk.

Makanan kelinci & arnab

Arnab dan kelinci juga cenderung memakan makanan yang berbeza. Walaupun arnab lebih suka rumput dan sayur-sayuran yang lebih lembut (seperti lobak merah misalnya), kelinci ini lebih suka makan kulit kayu (Bark) dan ranting (Twigs) yang lebih keras.

Cara mereka mengatasi ancaman bahaya

Arnab boleh dijinakkan dan dipelihara sebagai haiwan peliharaan; kelinci akan tetap liar. Ini mencerminkan tingkah laku mereka di hutan liar. Tabiat hidup mereka yang berbeza menjadikan arnab dan kelinci ini mempunyai tindak balas terhadap ancaman bahaya secara berbeza. Arnab lebih suka bersembunyi di bawah tanah. Kelinci pula menggunakan kaki belakangnya yang lebih panjang dan lebih kuat untuk lari daripada bahaya.

- hh