Fisika Dasar

Pengertian BesaranBesaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur

yang memiliki nilai dan satuan.Besaran menyatakan sifat dari benda. Sifat ini

dinyatakan dalam angka melalui hasil pengukuran.Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran

dengan satuan yang dijadikan sebagai patokan. Dalam fisika pengukuran merupakan sesuatu yang

sangat vital. Suatu pengamatan terhadap besaran fisis harus melalui pengukuran. Pengukuran-pengukuran yang sangat teliti diperlukan dalam fisika, agar gejala-gejala peristiwa yang akan terjadi dapat diprediksi dengan kuat.

Pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara:1. Secara Langsung Yaitu ketika hasil pembacaan skala pada alat

ukur, langsung menyatakan nilai besaran yang diukur, tanpa menggunakan rumus untuk menghitung nilai yang diinginkan.

2. Secara tidak langsung Yaitu dalam pengukuran memerlukan

penghitungan tambahan untuk mendapatkan nilai besaran yang diukur.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, faktor yang harus diperhatikan antara lain :

- alat ukur yang dipakai - aturan angka penting - posisi mata pengukuran (paralax)

Beberapa istilah dalam pengukuran:1. Ketelitian (accuracy) adalah suatu ukuran yang menyatakan tingkat

pendekatan dari nilai yang diukur terhadap nilai benar X0

2. Kepekaan adalah ukuran minimal yang masih dapat dideteksi

(dikenal) oleh instrumen, misal galvanometer memiliki kepekaan yang lebih besar daripada Amperemeter/ Voltmeter

3. Ketepatan (precision) adalah suatu ukuran kemampuan untuk

mendapatkan hasil pengukuran yang sama. Presisi berkaitan dengan perlakuan dalam proses pengukuran, penyimpangan hasil ukuran dan jumlah angka desimal yang dicantumkan dalam hasil pengukuran.

Besaran Fisika

Konseptual

Matematis

Besaran Pokok

Besaran Turunan

Besaran Skalar

Besaran Vektor

: besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran

: Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok

: hanya memiliki nilai

: memiliki nilai dan arah

BESARAN DAN SATUANBESARAN DAN SATUAN

Besaran :

Sesuatu yang dapat diukur dinyatakan dengan angka (kuantitatif) Contoh : panjang, massa, waktu, suhu, dll.

Mengukur :

Membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

contoh : panjang jalan 10 km

Besaran Fisika baru terdefenisi jika : ada nilainya (besarnya) ada satuannya

nilai

satuan

1.4

Satuan : Ukuran dari suatu besaran ditetapkan sebagai satuan. Contoh :

Sistem satuan : ada 2 macam 1. Sistem Metrik : a. mks (meter, kilogram, sekon)

b. cgs (centimeter, gram, sekon)2. Sistem Non metrik (sistem British)

Sistem Internasional (SI) Sistem satuan mks yang telah disempurnakan yang paling

banyak dipakai sekarang ini. Dalam SI :Ada 7 besaran pokok berdimensi dan 2 besaran pokok tak berdimensi

meter, kilometer satuan panjang detik, menit, jam satuan waktu gram, kilogram satuan massa dll.

1.5

Besaran fisis terdiri dari:Besaran pokok Besaran pokok adalah besaran yang

satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain.

Besaran turunan Besaran turunan adalah besaran yang

satuannya diturunkan dari besaran pokok atau besaran yang didapat dari penggabungan besaran-besaran pokok.

ALAT UKUR BESARAN

Mistar : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,5 mm.

angka sorong : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,1 mm.

Mikrometer : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01 mm. 

Neraca : untuk mengukur massa suatu benda.Stop Watch : untuk mengukur waktu

mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.Termometer : untuk mengukur suhu.Amperemeter : untuk mengukur kuat arus

listrik (multimeter)

Alat Ukur Besaran TurunanSpeedometer : untuk mengukur kelajuanDinamometer : untuk mengukur besarnya

gaya.Higrometer : untuk mengukur kelembaban

udara.Ohm meter : untuk mengukur tahanan

( hambatan ) listrikBarometer : untuk mengukur tekanan udara

luardsb

Besaran pokok dalam Sistem Internasional

NamaSimbol dalam rumus

Simbol dimens

iSatuan SI

Simbol satuan

Panjang l, x, r, dll. L Meter m

Waktu t TDetik (sekon)

s

Massa m M Kilogram kg

Arus listrik I, I I Ampere A

Suhu T θ Kelvin K

Jumlah molekul

n N Mol mol

Intensitas cahaya

Iv J Candela Cd

Keterangan dari macam-macam besaran pokok :1. Panjang Satuan panjang adalah "meter". Definisi baru satuan "meter"  "satu meter adalah jarak yang

ditempuh cahaya (dalam vakum) dalam selang waktu 1/299 792 458 sekon

2. Massa Massa zat merupakan kuantitas yang terkandung dalam suatu zat

Satuan massa adalah "kilogram" (disingkat kg) Definisi  adalah massa sebuah kilogram standar yang disimpan di

lembaga Timbangan dan Ukuran Internasional (CGPM ke-1, 1899)3. Waktu Satuan waktu adalah "sekon" (disingkat s) (detik) Definisi  adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom sesium-133

untuk melakukan getaran sebanyak 9 192 631 770 kali dalam transisi antara dua tingkat energi di tingkat energi dasarnya (CGPM ke-13; 1967)

4. Kuat arus listrik Satuan kuat arus listrik adalah "ampere" (disingkat A) Definisi  adalah kuat arus tetap yang jika dialirkan melalui dua buah

kawat yang sejajar dan sangat panjang, dengan tebal yang dapat diabaikan dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, menghasilkan gaya 2 X 10-7 newton pada setiap meter kawat.

5. Suhu Satuan suhu adalah "kelvin" (disingkat K) Definisi  adalah 1/273,16 kali suhu termodinamika

titik tripel air (CGPM ke-13, 1967). Dengan demikian, suhu termodinamika titik tripel air adalah 273,16 K. Titik tripel air adalah suhu dimana air murni berada dalam keadaan seimbang dengan es dan uap jenuhnya.

6. Jumlah molekul Satuan jumlah molekul adalah "mol".7. Intensitas Cahaya Satuan intensitas cahaya adalah "kandela" (disingkat

cd). Definisi  adalah intensitas cahaya suatu sumber

cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540 X 1012 hertz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut (CGPM ke-16, 1979)

Besaran TurunanContoh :

Kecepatan pergeseran yang dilakukan persatuan waktu satuan : meter per sekon (ms-1)

Percepatan perubahan kecepatan per satuan waktu satuan : meter per sekon kuadrat (ms-2)

Gaya massa kali percepatan satuan : newton (N) = kg m s-2

Dimensi Cara besaran itu tersusun oleh besaran pokok.

1. Untuk membuktikan dua besaran sama atau tidak2. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran3. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan

- Metode penjabaran dimensi :

1. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri2. Setiap suku berdimensi sama

- Guna Dimensi :

DimensiDimensi menyatakan esensi dari suatu besaran

fisika yang tidak bergantung pada satuan yang digunakan. Jarak antara dua tempat dapat dinyatakan dalam meter,

mil, langkah,dll. Apapun satuannya jarak pada dasarnya adalah “panjang”.

Besaran Pokok

SimbolDimensi

Massa M

Panjang L

Waktu T

Arus listrik I

Besaran Pokok

SimbolDimensi

Suhu

Jumlah Zat N

Intensitas J

Suatu besaran dapat dijumlahkan Suatu besaran dapat dijumlahkan atau dikurangkan apabila memiliki atau dikurangkan apabila memiliki dimensi yang sama.dimensi yang sama.

Setiap suku dalam persamaan fisika Setiap suku dalam persamaan fisika harus memiliki dimensi yang sama.harus memiliki dimensi yang sama.

Besaran Turunan dan Dimensi

NO Besaran Pokok   Rumus   Dimensi

1 Luas panjang x lebar [L]2  

2 Volume panjang x lebar x tinggi [L]3  

3 Massa Jenis [M] [L]-3 

4 Kecepatan 

[L] [T]-1  

5 Percepatan  [L] [T]-2

6 Gaya massa x percepatan [M] [L] [T]-2 

7 Usaha dan Energi gaya x perpindahan [M] [L]2 [T]-2  

8 Impuls dan Momentum gaya x waktu [M] [L] [T]-1 

 massa volume

 perpindahan

waktukecepatan waktu

SISTEM SATUAN INTERNASIONALSistem satuan internasional telah disepakati

pada tahun 1960 oleh Konferensi Umum Kesebelas mengenai berat dan ukuran, dengan nama Sistem international (SI).

Faktor Awalan Simbol

1018 exa- E

1015 peta- P

1012 tera- T

109 giga- G

106 mega- M

103 kilo- k

102 hekto- h

101 deka- da

Faktor Awalan Simbol

10-1 desi- d

10-2 senti- c

10-3 mili- m

10-6 mikro-

10-9 nano- n

10-12 piko- p

10-15 femto- f

10-18 ato- a

1. Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran turunan berikut :

a. Gayab. Berat Jenisc. Tekanand. Usahae. Daya

Jawab :

b. Berat Jenis = = =

= MLT-2 (L-3) = ML-2T-2 satuan kgm-2

berat volume

Gaya Volume

MLT -2

L3a. Gaya = massa x percepatan= M x LT -2

= MLT -2 satuan kgms-2

c. Tekanan = = = MLT -2 satuan kgm-1s-1

gaya luas

MLT -2

L2

d. Usaha = gaya x jarak = MLT -2 x L = ML 2 T -2 satuan kgm-2s-2

e. Daya = = = ML 2 T -1 satuan kgm-2s-1 usaha waktu

ML 2 T -2

T

Contoh SoalContoh Soal

2. Buktikan besaran-besaran berikut adalah identik :

a. Energi Potensial dan Energi Kinetik b. Usaha/Energi dan Kalor

Jawab :

a. Energi Potensial : Ep = mgh Energi potensial = massa x gravitasi x tinggi

= M x LT-2 x L = ML2T-2

Energi Kinetik : Ek = ½ mv2 Energi Kinetik = ½ x massa x kecepatan2

= M x (LT-1) 2 = ML2T-2

Keduanya (Ep dan Ek) mempunyai dimensi yang sama keduanya identik

b. Usaha = ML2T-2

Energi = ML2T-2

Kalor = 0.24 x energi = ML2T-2

Ketiganya memiliki dimensi yang sama identik

Besaran Vektor dan Besaran SkalarBesaran Vektor adalah besaran yang selain

mempunyai besar juga mempunyai arah. Contoh perpindahan, gaya, kecepatan dan percepatan.

Besaran Skalar adalah besaran yg hanya mempunyai besar, tetapi tidak mempunyai arah. Contoh panjang, massa, waktu, volume dan tekanan.

Con’tBesaran-besaran seperti massa, jarak, waktu

dan volum, termasuk besaran skalar, yakni besaran yang hanya memiliki besar atau nilai saja tetapi tidak memiliki arah.

Sedangkan besaran seperti perpindahan, kecepatan, percepatan dan gaya termasuk besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki besar (atau nilai) dan juga memiliki arah.

Bagaimana membedakan besaran skalar dan vektor ?Jika saya mengatakan massa sebuah batu

adalah 400 gram, pernyataan ini sudah cukup bagi anda untuk mengetahui semua hal tentang massa batu. Anda tidak membutuhkan arah untuk mengetahui massa batu. Demikian juga dengan besaran waktu, suhu, volume, massa jenis, usaha, kuat arus listrik, tekanan, daya dll.

Ada beberapa besaran fisika yang tidak dapat dinyatakan dengan nilai atau besarnya saja. Misalnya ketika saya mengatakan bahwa seorang anak berpindah sejauh 10 meter, maka pernyataan ini belum cukup. Anda mungkin bertanya, ia berpindah ke mana ? apakah ke arah utara, selatan, timur atau barat ? Demikian juga apabila anda mengatakan bahwa anda mendorong meja dengan gaya sebesar 100 N. Kemana arah dorongan anda ?

Besaran yang demikian disebut besaran vektor, di mana memerlukan pernjelasan mengenai besar dan arahnya. Contoh besaran vektor adalah perpindahan, percepatan, impuls, momentum dll. Selengkapnya akan anda pelajari pada pokok bahasan yang berkaitan dengan besaran tersebut.

Bagaimana Menyatakan Suatu Vektor ?Sebagai contoh, pada gambar di bawah

dilukiskan suatu vektor gaya (F) yang besarnya 40 N (N = Newton, satuan gaya) dan berarah 30o utara dari timur atau 30o terhadap sumbu x positif. Besar vektor F = 40 N dilukiskan dengan panjang anak panah 4 cm. Ini berarti skala yang dipilih adalah 1 cm = 10 N atau 4 cm = 40 N.

Notasi IlmiahPengukuran dalam fisika terbentang mulai dari

ukuran partikel yang sangat kecil, seperti massa elektron, sampai dengan ukuran yang sangat besar, sangat besar, seperti massa bumi. Penulisan hasil pengukuran benda sangat besar, misalnya massa bumi kira-kira 6 000 000 000 000 000 000 000 000 kg atau hasil pengukuran partikel sangat kecil, misalnya massa sebuah elektron kira-kira 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kg memerlukan tempat yang lebar dan sering salah dalam penulisannya. Untuk mengatasi masalah tersebut, kita dapat menggunakan notasi ilmiah atau notasi baku.

Dalam notasi ilmiah, hasil pengukuran dinyatakan sebagai:a, . . . . x 10n

di mana:a adalah bilangan asli mulai dari 1 sampai dengan 9n disebut eksponen dan merupakan bilangan bulatDalam persamaan tersebut,a, . . . . disebut bilangan penting10n disebut orde besar

Angka PentingAngka penting adalah semua angka yang

diperoleh dari hasil pengukuran, yang terdiri dari angka eksak dan satu angka terakhir yang ditaksir (atau diragukan).

Bila kita mengukur panjang suatu benda dengan mistar berskala mm dan melaporkan hasilnya dalam 4 angka penting, yaitu 114,5 mm.

Jika panjang benda tersebut kita ukur dengan jangka sorong maka hasilnya dilaporkan dalam 5 angka penting, misalnya 114,40 mm, dan jika diukur dengan mikrometer sekrup maka hasilnya dilaporkan dalam 6 angka penting, misalnya 113,390 mm.

Ini menunjukkan bahwa banyak angka penting yang dilaporkan sebagai hasil pengukuran mencerminkan ketelitian suatu pengukuran. Makin banyak angka penting yang dapat dilaporkan, makin teliti pengukuran tersebut. Tentu saja pengukuran panjang dengan mikrometer sekrup lebih teliti dari jangka sorong dan mistar.

Pada hasil pengukuran mistar tadi dinyatakan dalam bilangan penting yang mengandung 4 angka penting : 114,5 mm. Tiga angka pertama, yaitu: 1, 1, dan 4 adalah angka eksak karena dapat dibaca pada skala, sedang satu angka terakhir, yaitu 5 adalah angka taksiran karena angka ini tidak bisa dibaca pada skala, tetapi hanya ditaksir.

Aturan-aturan angka penting:Semua angka bukan nol adalah angka pentingAngka nol yang terletak di antara dua angka

bukan nol termasuk angka pentingSemua angka nol yang terletak pada deretan akhir

dari angka-angka yang ditulis di belakang koma desimal termasuk angka penting

Angka-angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik desimal adalah bukan angka penting

Bilangan-bilangan puluhan, ratusan, ribuan, dan seterusnya yang memiliki angka-angka nol pada deretan akhir harus dituliskan dalam notasi ilmiah agar jelas apakah angka-angka nol tersebut adalah angka penting atau bukan

Bilangan penting diperoleh dari kegiatan mengukur, sedangkan bilangan eksak diperoleh dari kegiatan membilang. Hasil perkalian atau pembagian antara bilangan penting dengan bilangan eksak hanya boleh memiliki angka penting sebanyak bilangan pentingnya. Angka lebih kecil dari sama dengan 4 ditiadakan dalam pembulatan, sehingga angka sebelumnya tidak berubah. Angka lebih besar sama dengan 5 dibulatkan ke atas, sehingga angka sebelumnya bertambah dengan satu.

Banyak angka penting dalam hasil perkalian atau pembagian bilangan-bilangan penting sama dengan banyak angka penting dari bilangan penting yang memiliki angka penting paling sedikit. Hasil penjumlahan atau pengurangan bilangan-bilangan penting hanya boleh mengandung satu angka taksiran.

Hasil memangkatkan atau menarik akar suatu bilangan penting hanya boleh memiliki angka penting sebanyak angka penting dari bilangan penting yang dipangkatkan atau ditarik akarnya.

Selesai