BAB 1 PENGANTAR PEMROGRAMAN KOMPUTER
BAB 1
PENGANTAR
PEMROGRAMAN KOMPUTER
Seringkali materi fisika dianggap sebagai suatu hal
yang susah dipahami. Dalam hal ini seorang pengajar harus
mampu menjelaskan materi dengan baik dan tidak
membosankan sehingga mampu menarik untuk dipelajari
dan dipahami.
Pada umumnya, user menggunakan perangkat lunak
(software) setelah melihat sekilas kemampuan bahasa
pemrograman dalam memvisualisasikan data numerik
(angka). Sebagai ilustrasi dalam fisika, misalnya visualisasi
program sederhana yang memperlihatkan grafik sinusoidal
fungsi trigonometri dari sudut 00 sampai 3600.
Berbagai macam media yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi dengan pengguna (user). Pengajar sebagai
sumber utama harus memberikan stimulus atau respon
kepada user agar mampu memahami dengan baik. Akan
tetapi disamping pengajar, masih ada lagi berbagai macam
media lainnya seperti benda-benda, demonstrasi, model,
gambar-gambar, film, televisi, komputer dan sebagainya.
Kemajuan teknologi dewasa ini telah berpengaruh besar
terhadap pengembangan proses pembelajaran terutama
terhadap perkembangan media pembelajaran berbasis
komputer.
Pemanfaatan kemajuan teknologi dalam pembelajaran
fisika adalah hal yang harus dilakukan oleh para pendidik.
Komputer sebagai salah satu media elektronik yang dapat
dimanfaatkan untuk pembelajaran fisika di kelas dan
dimanapun berada. Program-program (software) yang
dijalankan oleh komputer dapat digunakan untuk kegiatan
1
proses belajar mengajar. Salah satu program yang mudah
namun sangat membantu dalam proses pengajaran adalah
program MATLAB (Matlab Laboratory).
MATLAB adalah sebuah bahasa pemrograman dengan
kemampuan tinggi untuk komputasi
teknis yang
menggabungkan komputasi, visualisasi, dan pemrograman
dalam satu kesatuan dan mudah digunakan dalam berbagai
masalah dan penyelesaiannya diekspresikan melalui notasi
numerik yang sudah dikenal. Aplikasi MATLAB meliputi
matematika dan komputasi,
pengembangan algoritma,
akuisisi data, pemodelan, simulasi dan prototype, grafik
saintifik dan engineerin, dan perluasan pemakaian seperti
graphical user interface (GUI).
Oleh karena itu, akan dirancang suatu bahasa
pemrograman
sebagai
aplikasi
MATLAB
untuk
memvisualisasikan konsep dan permasalahan fisika yang
ada. Salah satu tujuan mempelajari bahasa pemrograman ini
adalah mampu memvisualisasikan bahasa pemrograman
visual basic dalam bentuk numerik dan string dan
menampilkan aplikasi simulasi (visualisasi) berdasarkan
konsep permasalahan fisika sesuai kebutuhan user.
Dalam pengantar ini, penulis merancang satu bagian
topik dalam pengajaran Fisika komputasi berbasis
pemrograman. Fisika komputasi adalah suatu gabungan
antara fisika, komputer sains dan matematika terapan untuk
memberikan solusi pada “kejadian dan masalah yang
kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan
simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.
Pemahaman fisika pada teori, eksperimen dan komputasi
haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan
visualizasi atau pemodelan yang tepat untuk memahami
masalah fisika.
2
Untuk melakukan perkerjaan seperti evaluasi integral,
penyelesaian
persamaan
diferensial,
penyelesaian
persamaan simultan, memplot suatu fungsi/data, membuat
pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar
persamaan dan bekerja dengan bilangan kompleks
merupakan tujuan penerapan fisika komputasi.
Menurut pakar ahli Fisika Komputasi dari Universitas
Sumatera Utara oleh Muhammad Zarlis menyatakan bahwa
disiplin ilmu Fisika Komputasi yang menggabungkan ilmu
fisika, analisis numerik dan pemrogaman komputer, telah
memudahkan dalam mengolah data-data eksperimen yang
besar dan tidak linier. Pakar ini lebih menekankan lagi
bahwa dalam Fisika Komputasi eksperimen simulasi, model
matematis yang non-linear, dan nonsimetri dapat
diselesaikan melalui bantuan metode numerik dalam bentuk
program komputer. Dengan demikian, keberadaan fisika
eksperimen, fisika teori dan fisika komputasi adalah saling
mendukung dalam penelitian dan pengembangan bidang
ilmu fisika.
Fisika Komputasi merupakan satu bagian integral dari
perkembangan masalah atau gejala-gejala fisika dan
berkemampuan
untuk
mengantisipasinya
dengan
menggunakan perangkat komputer. Penerapan komputer
dalam bidang ilmu fisika banyak terlihat pada pemecahan
masalah-masalah analitik yang kompleks dan pekerjaanpekerjaan numerikal untuk menyelesaikan secara interaktif.
Lebih jauh dijelaskan bahwa komputer adalah hasil produk
teknologi tinggi yang akhir-akhir ini telah banyak dijumpai,
dipakai, dan dimanfaatkan pada berbagai bidang kegiatan di
laboratorium fisika baik di perguruan tinggi negeri maupun
swasta.
Pemakaian komputer ini lebih meningkat lagi setelah
diproduksinya berbagai jenis komputer yang harganya
3
relatif lebih murah. Pengalaman di lapangan menunjukkan
bahwa pemakaian komputer di laboratorium-laboratorium
masih terbatas untuk pengetikan atau pengolahan data
tertentu, dengan kata lain pemakaian komputer sebagai alat
yang serbaguna belum maksimal. Bila dilihat dari tenaga
akademis, masih banyak dijumpai tenaga pengajar yang
masih engan dalam menggunakan komputer, sedangkan
komputer adalah sebagai alat bantu utama pengembangan
fisika komputasi yang harus diikuti basis perkembangannya
serta teknologinya.
Bahasa
pemrograman
sebagai
media
untuk
berinteraksi antara manusia dengan komputer dewasa ini
dibuat agar semakin mudah dan cepat. Sebagai contoh,
dapat dilihat dari perkembangan bahasa pemrograman
Pascal, yang telah memunculkan varian baru hingga akhir
menjadi Delphi, demikian pula dengan Basic dengan visual
Basic-nya serta C dengan C++Buildernya. Pada akhirnya
semua bahasa pemrograman akan semakin memanjakan
pemakainya dengan penambahan fungsi-fungsi baru yang
sangat mudah digunakan bahkan oleh pemakai tingkat
pemula sekalipun.
Dalam metode fisika komputasi yang digunakan
bahasa pemrograman adalah pemrograman MATLAB
(Matriks Laboratory). Pemrograman ini muncul di dunia yang
cenderung digunakan oleh bahasa yang telah mapan.
Logikanya, sebagai pemain baru tentu saja MATLAB akan
sukar mendapat hati dari pemakai (programmer). Namun
MATLAB hadir tidak dengan fungsi dan karakteristik yang
ditawarkan bahasa pemrograman lain (yang biasanya
hampir seragam). MATLAB dikembangkan sebagai bahasa
pemrograman sekaligus alat visualisasi, yang menawarkan
banyak kemampuan untuk menyelesaikan berbagai kasus
yang berhubungan langsung dengan disiplin keilmuan
4
matematika, seperti bidang fisika, rekayasa teknik, statistika,
komputasi dan modeling.
Pemrograman MATLAB adalah bahasa pemrograman
level tinggi (dapat diketahui bahwa dalam dunia
pemrograman semakin tinggi level bahasa semakin mudah
cara menggunakannya) yang dikhususkan untuk komputasi
teknis. Bahasa ini mengintegrasikan kemampuan komputasi,
visualisasi, dan pemrograman dalam sebuah lingkungan
yang tunggal dan mudah digunakan. MATLAB memberikan
sistem interaktif yang menggunakan konsep array/matrik
sebagai standar variabel elemennya tanpa membutuhkan
pen-deklarasi-an array seperti pada bahasa lainnya.
Kehadiran MATLAB memberikan jawaban sekaligus
tantangan, yang menyediakan beberapa pilihan untuk
dipelajari,
mempelajari
metoda
visualisasi
saja,
pemrograman saja atau kedua-duanya. Kemudahan yang
ditawarkan sama sekali bukan tandingan bahasa
pemrograman yang lain, karena bahasa pemrograman yang
lain memang tidak menawarkan kemudahan serupa.
MATLAB memang dihadirkan bagi orang-orang yang tidak
ingin disibukkan dengan rumitnya sintak dan alur logika
pemrograman, sementara pada saat yang sama
membutuhkan hasil komputasi dan visualisasi yang
maksimal untuk mendukung pekerjaannya. selain itu,
matlab juga memberikan keuntungan bagi pemrogramerdeveloper program yaitu untuk menjadi program
pembanding yang sangat handal, hal tersebut dapat
dilakukan karena kekayaannya akan fungsi matematika,
fisika, statistik, dan visualisasi.
5
6
PENGANTAR
PEMROGRAMAN KOMPUTER
Seringkali materi fisika dianggap sebagai suatu hal
yang susah dipahami. Dalam hal ini seorang pengajar harus
mampu menjelaskan materi dengan baik dan tidak
membosankan sehingga mampu menarik untuk dipelajari
dan dipahami.
Pada umumnya, user menggunakan perangkat lunak
(software) setelah melihat sekilas kemampuan bahasa
pemrograman dalam memvisualisasikan data numerik
(angka). Sebagai ilustrasi dalam fisika, misalnya visualisasi
program sederhana yang memperlihatkan grafik sinusoidal
fungsi trigonometri dari sudut 00 sampai 3600.
Berbagai macam media yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi dengan pengguna (user). Pengajar sebagai
sumber utama harus memberikan stimulus atau respon
kepada user agar mampu memahami dengan baik. Akan
tetapi disamping pengajar, masih ada lagi berbagai macam
media lainnya seperti benda-benda, demonstrasi, model,
gambar-gambar, film, televisi, komputer dan sebagainya.
Kemajuan teknologi dewasa ini telah berpengaruh besar
terhadap pengembangan proses pembelajaran terutama
terhadap perkembangan media pembelajaran berbasis
komputer.
Pemanfaatan kemajuan teknologi dalam pembelajaran
fisika adalah hal yang harus dilakukan oleh para pendidik.
Komputer sebagai salah satu media elektronik yang dapat
dimanfaatkan untuk pembelajaran fisika di kelas dan
dimanapun berada. Program-program (software) yang
dijalankan oleh komputer dapat digunakan untuk kegiatan
1
proses belajar mengajar. Salah satu program yang mudah
namun sangat membantu dalam proses pengajaran adalah
program MATLAB (Matlab Laboratory).
MATLAB adalah sebuah bahasa pemrograman dengan
kemampuan tinggi untuk komputasi
teknis yang
menggabungkan komputasi, visualisasi, dan pemrograman
dalam satu kesatuan dan mudah digunakan dalam berbagai
masalah dan penyelesaiannya diekspresikan melalui notasi
numerik yang sudah dikenal. Aplikasi MATLAB meliputi
matematika dan komputasi,
pengembangan algoritma,
akuisisi data, pemodelan, simulasi dan prototype, grafik
saintifik dan engineerin, dan perluasan pemakaian seperti
graphical user interface (GUI).
Oleh karena itu, akan dirancang suatu bahasa
pemrograman
sebagai
aplikasi
MATLAB
untuk
memvisualisasikan konsep dan permasalahan fisika yang
ada. Salah satu tujuan mempelajari bahasa pemrograman ini
adalah mampu memvisualisasikan bahasa pemrograman
visual basic dalam bentuk numerik dan string dan
menampilkan aplikasi simulasi (visualisasi) berdasarkan
konsep permasalahan fisika sesuai kebutuhan user.
Dalam pengantar ini, penulis merancang satu bagian
topik dalam pengajaran Fisika komputasi berbasis
pemrograman. Fisika komputasi adalah suatu gabungan
antara fisika, komputer sains dan matematika terapan untuk
memberikan solusi pada “kejadian dan masalah yang
kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan
simulasi juga penggunaan algoritma yang tepat.
Pemahaman fisika pada teori, eksperimen dan komputasi
haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan
visualizasi atau pemodelan yang tepat untuk memahami
masalah fisika.
2
Untuk melakukan perkerjaan seperti evaluasi integral,
penyelesaian
persamaan
diferensial,
penyelesaian
persamaan simultan, memplot suatu fungsi/data, membuat
pengembangan suatu seri fungsi, menemukan akar
persamaan dan bekerja dengan bilangan kompleks
merupakan tujuan penerapan fisika komputasi.
Menurut pakar ahli Fisika Komputasi dari Universitas
Sumatera Utara oleh Muhammad Zarlis menyatakan bahwa
disiplin ilmu Fisika Komputasi yang menggabungkan ilmu
fisika, analisis numerik dan pemrogaman komputer, telah
memudahkan dalam mengolah data-data eksperimen yang
besar dan tidak linier. Pakar ini lebih menekankan lagi
bahwa dalam Fisika Komputasi eksperimen simulasi, model
matematis yang non-linear, dan nonsimetri dapat
diselesaikan melalui bantuan metode numerik dalam bentuk
program komputer. Dengan demikian, keberadaan fisika
eksperimen, fisika teori dan fisika komputasi adalah saling
mendukung dalam penelitian dan pengembangan bidang
ilmu fisika.
Fisika Komputasi merupakan satu bagian integral dari
perkembangan masalah atau gejala-gejala fisika dan
berkemampuan
untuk
mengantisipasinya
dengan
menggunakan perangkat komputer. Penerapan komputer
dalam bidang ilmu fisika banyak terlihat pada pemecahan
masalah-masalah analitik yang kompleks dan pekerjaanpekerjaan numerikal untuk menyelesaikan secara interaktif.
Lebih jauh dijelaskan bahwa komputer adalah hasil produk
teknologi tinggi yang akhir-akhir ini telah banyak dijumpai,
dipakai, dan dimanfaatkan pada berbagai bidang kegiatan di
laboratorium fisika baik di perguruan tinggi negeri maupun
swasta.
Pemakaian komputer ini lebih meningkat lagi setelah
diproduksinya berbagai jenis komputer yang harganya
3
relatif lebih murah. Pengalaman di lapangan menunjukkan
bahwa pemakaian komputer di laboratorium-laboratorium
masih terbatas untuk pengetikan atau pengolahan data
tertentu, dengan kata lain pemakaian komputer sebagai alat
yang serbaguna belum maksimal. Bila dilihat dari tenaga
akademis, masih banyak dijumpai tenaga pengajar yang
masih engan dalam menggunakan komputer, sedangkan
komputer adalah sebagai alat bantu utama pengembangan
fisika komputasi yang harus diikuti basis perkembangannya
serta teknologinya.
Bahasa
pemrograman
sebagai
media
untuk
berinteraksi antara manusia dengan komputer dewasa ini
dibuat agar semakin mudah dan cepat. Sebagai contoh,
dapat dilihat dari perkembangan bahasa pemrograman
Pascal, yang telah memunculkan varian baru hingga akhir
menjadi Delphi, demikian pula dengan Basic dengan visual
Basic-nya serta C dengan C++Buildernya. Pada akhirnya
semua bahasa pemrograman akan semakin memanjakan
pemakainya dengan penambahan fungsi-fungsi baru yang
sangat mudah digunakan bahkan oleh pemakai tingkat
pemula sekalipun.
Dalam metode fisika komputasi yang digunakan
bahasa pemrograman adalah pemrograman MATLAB
(Matriks Laboratory). Pemrograman ini muncul di dunia yang
cenderung digunakan oleh bahasa yang telah mapan.
Logikanya, sebagai pemain baru tentu saja MATLAB akan
sukar mendapat hati dari pemakai (programmer). Namun
MATLAB hadir tidak dengan fungsi dan karakteristik yang
ditawarkan bahasa pemrograman lain (yang biasanya
hampir seragam). MATLAB dikembangkan sebagai bahasa
pemrograman sekaligus alat visualisasi, yang menawarkan
banyak kemampuan untuk menyelesaikan berbagai kasus
yang berhubungan langsung dengan disiplin keilmuan
4
matematika, seperti bidang fisika, rekayasa teknik, statistika,
komputasi dan modeling.
Pemrograman MATLAB adalah bahasa pemrograman
level tinggi (dapat diketahui bahwa dalam dunia
pemrograman semakin tinggi level bahasa semakin mudah
cara menggunakannya) yang dikhususkan untuk komputasi
teknis. Bahasa ini mengintegrasikan kemampuan komputasi,
visualisasi, dan pemrograman dalam sebuah lingkungan
yang tunggal dan mudah digunakan. MATLAB memberikan
sistem interaktif yang menggunakan konsep array/matrik
sebagai standar variabel elemennya tanpa membutuhkan
pen-deklarasi-an array seperti pada bahasa lainnya.
Kehadiran MATLAB memberikan jawaban sekaligus
tantangan, yang menyediakan beberapa pilihan untuk
dipelajari,
mempelajari
metoda
visualisasi
saja,
pemrograman saja atau kedua-duanya. Kemudahan yang
ditawarkan sama sekali bukan tandingan bahasa
pemrograman yang lain, karena bahasa pemrograman yang
lain memang tidak menawarkan kemudahan serupa.
MATLAB memang dihadirkan bagi orang-orang yang tidak
ingin disibukkan dengan rumitnya sintak dan alur logika
pemrograman, sementara pada saat yang sama
membutuhkan hasil komputasi dan visualisasi yang
maksimal untuk mendukung pekerjaannya. selain itu,
matlab juga memberikan keuntungan bagi pemrogramerdeveloper program yaitu untuk menjadi program
pembanding yang sangat handal, hal tersebut dapat
dilakukan karena kekayaannya akan fungsi matematika,
fisika, statistik, dan visualisasi.
5
6