Besaran dan Satuan
Dalam dunia fisika kita mengukur setiap besaran dalam satuannya masing-masing. Dengan cara membandingkan besaran tersebut dengan suatu standar (untuk memahami maksud kalimat tersebut, bayangkan kamu mengukur besara panjang suatu meja dan kamu mendapatkan panjangnya lima jengkal. Itu artinya kamu membandingkan besaran panjang meja dengan panjang jengkal kamu dan tentunya jengkal kamu adalah standarnya).
| No | Besaran | Satuan | Lambang Satuan |
| 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. | panjang massa waktu suhu kuat arus intensitas cahaya jumlah zat | meter kilogram sekon kelvin ampere kandela mol | m kg s K A cd mol |
Sedangkan satuan adalah nama/istilah yang diberikan untuk mengukur besaran tersebut, sebagai contoh, second (s) untuk waktu. Setiap besaran dalam fisika memiliki satuannya masing-masing. Berdasarkan satuan inilah besaran dapat dikelompokkan dalam dua bagian.
Besaran Pokok
Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu (kesepakatan para fisikawan dahulu). Terdapat tujuh besaran pokok dalam fisika. Berikut adalah tabel nama-nama besaran pokok tersebut beserta satuan dan definisinya.
| No. | Besaran Pokok | Satuan | Definisi |
| 1 | Panjang (l) | meter (m) | 1 meter ialah panjang lintasan yang ditempuh oleh cahaya pada ruang vakum dalam selang waktu 1/299 792 458 second |
| 2 | Massa (m) | kilogram (kg) | 1 kilogram ialah massa sebuah silinder platinum-iridium yang memiliki tinggi dan diameter 3.9 cm |
| 3 | Waktu (t) | second (s) | 1 second ialah selang waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9 192 631 770 |
| 4 | Temperatur (T) | kelvin (K) | 0 kelvin ialah 0 absolut (kondisi dalam termodinamika dimana partikel-partikel penyusun materi berhenti bergerak) 1 kelvin ialah pecahan 1/273.16 dari temperatur termodinamika triple point air |
| 5 | Kuat Arus (I) | ampere (A) | 1 ampere ialah arus yang mengalir pada dua penghantar lurus paralel pada ruang vakum dengan jarak pisah 1 meter dengan panjang masing-masing penghantar tak hingga dan luas penampang diabaikan yang akan menghasilkan gaya tarik-menarik sebesar 2 x 10-7 N/m |
| 6 | Intensitas (In) | candela (cd) | 1 candela ialah intensitas cahaya pada arah tertentu dari suatu sumber yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 x 1012Hz dan mempunyai intensitas radian pada arah 1/683 watt per steradian. |
| 7 | Jumlah Zat (n) | mol | 1 mol ialah jumlah zat penyusun suatu unsur sebanyak jumlah atom pada 0.012 kg atom Carbon-12. |
Besaran Turunan
Besaran Turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran-besaran pokok penyusunnya. Besaran turunan jumlahnya sangat banyak, berikut beberapa contohnya.
| No. | Contoh Besaran Turunan | Satuan |
| 1 | Luas (A) | m2 |
| 2 | Kecepatan (v) | m/s1 |
| 3 | Percepatan (a) | m/s2 |
| 4 | Massa jenis (ρ) | kg/m3 |
| 5 | Gaya (F) | N |
| 6 | Tekanan (P) | Pa |
Ini berarti:
- Luas diturunkan dari besaran panjang, yaitu panjang dikali panjang.
- Kecepatan diturunkan dari besaran panjang dan waktu, yaitu panjang/jarak dibagi waktu.
- Percepatan diturunkan dari besaran panjang dan waktu, yaitu jarak/panjang dibagi dengan waktu pangkat dua.
- Massa jenis diturunkan dari besaran massa dan panjang, yaitu massa dibagi dengan panjang pangkat tiga (volume)
- Gaya diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu, yaitu massa dikali (panjang dibagi waktu pangkat dua).
- Tekanan diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu, yaitu massa dibagi dengan (massa dikali waktu pangkat dua).
Dimensi Besaran Pokok dan Besaran Turunan
Dalam topik ini kita juga mengenal istilah dimensi, yang merupakan penggambaran suatu besaran turunan dalam besaran-besaran pokok penyusunnya. Dengan begitu besaran pokok memiliki dimensi yang paling dasar.
| No. | Besaran Pokok | Dimensi |
| 1 | Panjang (l) | L |
| 2 | Massa (m) | M |
| 3 | Waktu (t) | T |
| 4 | Temperatur (T) | Ө |
| 5 | Kuat Arus (I) | I |
| 6 | Intensitas (In) | J |
| 7 | Jumlah Zat (n) | N |
Sebagai contoh kecepatan (v) yang merupakan hasil bagi antara perpindahan (s) terhadap selang waktu (t). Maka dimensi kecepatan dapat dicari dengan cara sebagai berikut:
![dim v = \frac{dim s}{dim t} = \frac{[L]}{[T]} = [L][T]^{-1}](https://s0.wp.com/latex.php?latex=dim+v+%3D+%5Cfrac%7Bdim+s%7D%7Bdim+t%7D+%3D+%5Cfrac%7B%5BL%5D%7D%7B%5BT%5D%7D+%3D+%5BL%5D%5BT%5D%5E%7B-1%7D&bg=f9f9f9&fg=000000&s=0 "dim v = \frac{dim s}{dim t} = \frac{[L]}{[T]} = [L][T]^{-1}")
Contoh berikutnya percepatan (a) yang merupakan hasil bagi beda kecepatan (v) terhadap selang waktu (t):
![dim a = \frac{dim v}{dim t} = \frac{[L][T]^{-1}}{[T]} = [L][T]^{-2}](https://s0.wp.com/latex.php?latex=dim+a+%3D+%5Cfrac%7Bdim+v%7D%7Bdim+t%7D+%3D+%5Cfrac%7B%5BL%5D%5BT%5D%5E%7B-1%7D%7D%7B%5BT%5D%7D+%3D+%5BL%5D%5BT%5D%5E%7B-2%7D&bg=f9f9f9&fg=000000&s=0 "dim a = \frac{dim v}{dim t} = \frac{[L][T]^{-1}}{[T]} = [L][T]^{-2}")
Dimensi juga dapat digunakan untuk mengecek kebenaran suatu persamaan. Berikut adalah contohnya.
Buktikan secara dimensional bahwa hasil perkalian Gaya dan selang waktu ialah perubahan momentum!
Penyelesaian:
Terbukti.
Selain itu dimensi juga dapat digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran dari besaran-besaran yang mempengaruhinya.
Pengukuran Besaran Fisika
Peranan pengukuran dalam kehidupan sehari-hari sangat penting. Seorang tukang jahit pakaian mengukur panjang kain untuk dipotong sesuai dengan pola pakaian yang akan dibuat dengan menggunakan meteran pita. Penjual daging menimbang massa daging sesuai kebutuhan pembelinya dengan menggunakan timbangan duduk.
Seorang petani tradisional mungkin melakukan pengukuran panjang dan lebar sawahnya menggunakan satuan bata, dan tentunya alat ukur yang digunakan adalah sebuah batu bata. Tetapi seorang insinyur sipil mengukur lebar jalan menggunakan alat meteran kelos untuk mendapatkan satuan meter.
Ketika kita mengukur panjang meja dengan penggaris, misalnya didapat panjang meja 100 cm, maka panjang meja merupakan besaran, 100 merupakan hasil dari pengukuran sedangkan cm adalah satuannya.
Beberapa aspek pengukuran yang harus diperhatikan yaitu ketepatan (akurasi), kalibrasi alat, ketelitian (presisi), dan kepekaan (sensitivitas). Dengan aspek-aspek pengukuran tersebut diharapkan mendapatkan hasil pengukuran yang akurat dan benar.
Berikut ini akan kita bahas pengukuran besaran-besaran fisika, meliputi panjang, dan massa.
1. Pengukuran Panjang
Alat ukur yang digunakan untuk mengukur panjang benda haruslah
sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.
a. Pengukuran Panjang dengan Mistar
Penggaris atau mistar berbagai macam jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1 meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm.
Posisi mata harus melihat tegak lurus terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.
b. Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong
Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting jangka sorong yaitu
1. rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm
2. rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.
c. Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil.
Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm. Berikut ini gambar bagian-bagian dari mikrometer.
2. Pengukuran Massa Benda
Timbangan digunakan untuk mengukur massa benda. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang digunakan. Dalam dunia pendidikan sering digunakan neraca O’Hauss tiga lengan atau dua lengan. Perhatikan beberapa alat ukur berat berikut ini.
Bagian-bagian dari neraca O’Hauss tiga lengan adalah sebagai berikut:
• Lengan depan memiliki skala 0—10 g, dengan tiap skala bernilai 1 g.
• Lengan tengah berskala mulai 0—500 g, tiap skala sebesar 100 g.
• Lengan belakang dengan skala bernilai 10 sampai 100 g, tiap skala 10 g.
Besaran Skalar dan Vektor
Selain dapat dibedakan berdasarkan satuannya menjadi besaran pokok dan besaran turunan, besaran juga dapat dibedakan berdasarkan arahnya.
Ya, berdasarkan arahnya besaran dibedakan menjadi 2 yaitu besaran skalar dan besaran vektor. Apakah besaran skalar dan besaran vektor itu? Apa yang membedakan keduanya? Seperti apa contoh besaran vektor dan besaran skalar itu? Untuk tahu jawabannya, silakan simak pembahasan berikut ini!
Ya, berdasarkan arahnya besaran dibedakan menjadi 2 yaitu besaran skalar dan besaran vektor. Apakah besaran skalar dan besaran vektor itu? Apa yang membedakan keduanya? Seperti apa contoh besaran vektor dan besaran skalar itu? Untuk tahu jawabannya, silakan simak pembahasan berikut ini!
Besaran Skalar
Besaran skalar adalah besaran yang memiliki nilai tapi tidak memiliki arah. Artinya, nilai besaran ini tidak ditentukan dari arahnya. Contoh besaran skalar misalnya adalah massa, panjang, waktu, kelajuan, suhu, luas, jarak, volume, kerapatan muatan, arus listrik, potensial listrik.
a. Massa
a. Massa
Massa adalah besaran yang menyatakan kelembaman suatu benda. Massa termasuk contoh besaran skalar karena nilainya tidak ditentukan oleh arah. Dalam penulisannya, besaran ini cukup dituliskan nilai dan satuannya.
b. Volume
Volume juga termasuk contoh besaran skalar. Dalam penulisannya, volume cukup dijabarkan nilai dan satuannya. Satuan volume sendiri adalah satuan panjang pangkat 3, seperti m3, cm3, hektare, dm3 dan lain sebagainya.
c. Luas
Selain massa dan volume, luas juga termasuk contoh besaran skalar. Luas adalah besaran yang menyatakan ukuran hamparan suatu bidang datar. Luas diketahui dengan mengalikan ukuran panjang dan lebar suatu wilayah. Oleh karenanya, luas memiliki satuan panjang pangkat 2.
b. Volume
Volume juga termasuk contoh besaran skalar. Dalam penulisannya, volume cukup dijabarkan nilai dan satuannya. Satuan volume sendiri adalah satuan panjang pangkat 3, seperti m3, cm3, hektare, dm3 dan lain sebagainya.
c. Luas
Selain massa dan volume, luas juga termasuk contoh besaran skalar. Luas adalah besaran yang menyatakan ukuran hamparan suatu bidang datar. Luas diketahui dengan mengalikan ukuran panjang dan lebar suatu wilayah. Oleh karenanya, luas memiliki satuan panjang pangkat 2.
Besaran Vektor
Besaran vektor adalah besaran yang memiliki nilai dan memiliki arah. Artinya, nilai dari besaran tersebut ditentukan oleh arah. Contoh besaran vektor misalnya kecepatan, percepatan (m/s*2), gaya (N), impuls, momentum, medan magnet, medan listrik, perpindahan, dan tekanan (Pa).
a. Kecepatan
Kecepatan termasuk contoh besaran vektor. Alasannya adalah nilai besaran ini sangat ditentukan kemana arah gerakan benda yang mengalami kecepatan. Dalam penulisannya, kecepatan dituliskan secara lengkap mulai dari nilai, satuan, serta arahnya.
b. Gaya
Gaya adalah besaran yang diperoleh dari hasil kali massa suatu benda yang bergerak dengan percepatan gerakannya. Gaya memiliki satuan N atau Newton, namun ia juga bisa dituliskan dengan satuan kg.m/s2. Gaya termasuk contoh besaran vektor karena nilainya dipengaruhi ke arah mana gaya tersebut bergerak.
c.Tekanan
Tekanan adalah besaran yang menyatakan gaya yang bekerja dalam satu satuan luas. Tekanan juga termasuk contoh besaran vektor. Alasannya adalah karena tekanan dapat bergerak ke segala arah, sehingga perlu diketahui ke arah mana gaya pada tekanan tersebut bergerak. Tekanan kerap dinyatakan dalam satuan pascal atau Pa untuk menghormati Blaise Pascal, seorang ilmuan fisika yang telah banyak menyumbangkan ilmunya dalam kemajuan teknologi fluida.
a. Kecepatan
Kecepatan termasuk contoh besaran vektor. Alasannya adalah nilai besaran ini sangat ditentukan kemana arah gerakan benda yang mengalami kecepatan. Dalam penulisannya, kecepatan dituliskan secara lengkap mulai dari nilai, satuan, serta arahnya.
b. Gaya
Gaya adalah besaran yang diperoleh dari hasil kali massa suatu benda yang bergerak dengan percepatan gerakannya. Gaya memiliki satuan N atau Newton, namun ia juga bisa dituliskan dengan satuan kg.m/s2. Gaya termasuk contoh besaran vektor karena nilainya dipengaruhi ke arah mana gaya tersebut bergerak.
c.Tekanan
Tekanan adalah besaran yang menyatakan gaya yang bekerja dalam satu satuan luas. Tekanan juga termasuk contoh besaran vektor. Alasannya adalah karena tekanan dapat bergerak ke segala arah, sehingga perlu diketahui ke arah mana gaya pada tekanan tersebut bergerak. Tekanan kerap dinyatakan dalam satuan pascal atau Pa untuk menghormati Blaise Pascal, seorang ilmuan fisika yang telah banyak menyumbangkan ilmunya dalam kemajuan teknologi fluida.
Tabel Contoh Besaran Vektor dan Besaran Skalar
Perbedaan Besaran Vektor dan Besaran Skalar
Dari penjabaran dan penjelasan di atas, kita dapat menyimpulkan adanya beberapa perbedaan antara besaran vektor dan besaran skalar. Perbedaan-perbedaan tersebut di antaranya:
- Besaran vektor nilainya ditentukan oleh arah, sedangkan besaran skalar nilainya tidak ditentukan oleh arah.
- Besaran vektor ditulis dengan kelengkapan nilai, satuan, dan arahnya, sementara besaran skalar ditulis dengan kelengkapan nilai dan satuannya saja.
No comments:
Post a Comment