Fisika Dasar

MATERI BESARAN DAN SATUAN

A.Pengertian BesaranBesaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur atau dihitung,dinyatakan dengan angka dan

mempunyai satuanDari pengertian ini dapat diartikan bahwa sesuatu itu dapat dikatakan sebagai besaran harus

mempunyai 3 syarat yaitu

1. dapat diukur atau dihitung2. dapat dinyatakan dengan angka-angka atau mempunyai nilai3. mempunyai satuan

Bila ada satu saja dari syarat tersebut diatas tidak dipenuhi maka sesuatu itu tidak dapat dikatakansebagai besaran.

Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu :

1. Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh daripengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa. Massa merupakanbesaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca.

2. Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidakdiperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisikaadalah Jumlah.

1.Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2 :

1. Besaran Pokok adalah besaran yang ditentukan lebih dulu berdasarkan kesepatan para ahlifisika. Besaran pokok yang paling umum ada 7 macam yaitu Panjang (m), Massa (kg), Waktu(s), Suhu (K), Kuat Arus Listrik (A), Intensitas Cahaya (cd), dan Jumlah Zat (mol). Besaranpokok mempunyai ciri khusus antara lain diperoleh dari pengukuran langsung, mempunyaisatu satuan (tidak satuan ganda), dan ditetapkan terlebih dahulu.

2. Besaran Turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Besaran ini ada banyakmacamnya sebagai contoh gaya (N) diturunkan dari besaran pokok massa, panjang danwaktu. Volume (meter kubik) diturunkan dari besaran pokok panjang, dan lain-lain. Besaranturunan mempunyai ciri khusus antara lain : diperoleh dari pengukuran langsung dan tidaklangsung, mempunyai satuan lebih dari satu dan diturunkan dari besaran pokok.

Saat membahas bab Besaran dan Satuan maka kita tidak akan lepas dari satu kegiatan yaitupengukuran. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenisyang ditetapkan sebagai satuan.

B.Pengertian SatuanSatuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran

mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuanyang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itupada hakekatnya adalah sama. Sebagai contoh Gaya (F) mempunyai satuan Newton dan Berat (w)mempunyai satuan Newton. Besaran ini kelihatannya berbeda tetapi sesungguhnya besaran ini samayaitu besaran turunan gaya.

Fisika Dasar

1.Besaran berdasarkan arah dapat dibedakan menjadi 2 macam1.Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah sebagai contoh besaran

kecepatan, percepatan dan lain-lain.2.Besaran sekalar adalah besaranyang mempunyai nilai saja sebagai contoh kelajuan, perlajuan

dan lain-lain.

A. Besaran Pokok (Base Quantities)Besaran yang digunakan dalam fisika dibedakan menjadi dua, yaitu besaran pokok (Base

Quantities) dan besaran turunan (Derived Quantities). Besaran pokok adalah besaran adalah besaranyang satuannya didefinisikan terlebih dahulu dan tidak dapat dijabarkan dari besaran lain. Besaranpokok (base Quantities) ada tujuh buah. Ketujuh besaran pokok tersebut dapat kamu lihat pada tabelberikut ini,

NO Besaran Satuan Lambang satuan

1 Panjang Meter M2 Massa Kilogram Kg3 Waktu Sekon S4 Suhu Kelvin K5 Kuat arus Ampere A6 Intensitas cahya Candela Cd7 Jumlah jat Mol mol

1. Standar dan Alat Ukur PanjangPanjang adalah jarak antara dua titik di dalam ruang. Menurut satuan SI, besaran panjang

dinyatakan dalam meter. Satu meter sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruanghampa selama 1/299.792.458 sekon. Besaran panjang diukur dengan menggunakan mistar , stikmeter(meteran gulung), jangka sorong, dan mikrometer skrup. Adapun ketelitian dari masing masing alattersebut adalah sebagai berikut : Mistar (ruler) memiliki ketelitian 1 mm

stikmeter (measuring tape) memiliki ketelitian 1 mm Jangka sorong (Vernier Calipers) ketelitiannya 0,1 mm Mikrometer Skrup (micrometer screw gauge) ketelitiannya 0,01 mm

2.Standar dan Alat Ukur MassaMassa suatu benda adalah banyak zat yang dikandung benda tersebut. Menurut satuan SI,

satuan massa adalah kilogram (kg). Dalam kehidupan sehari hari, kita sering menggunakan istilahberat. Misalnya, berat badan Budi 55 kg. Menurut fisika ungkapan tersebut tidak tepat, karena 55 kgadalah massa badan Budi. Berat dalam fisika memiliki pengertian yang berbeda dengan berat dalamkehidupan sehari hari. Menurut fisika, berat adalah gaya yang dialami oleh suatu benda yangmempunyai massa yang diakibatkan karena adanya gaya tarik bumi. Sesuai dengan pengertian ini,maka berat suatu benda di tempat tempat yang berlainan mungkin berbeda beda tergantung besarnyagaya grafitasi di tempat tersebut.

Satu kilogram didefinisikan sebagai massa dari suatu silinder yang dibuat dari campuranplatina-iridium yang disebut kiligram standar, yang disimpan di Lembaga berat dan ukuranInternasional di Paris, Perancis. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran massa adalahneraca. Terdapat beberapa jenis neraca, antara lain neraca duduk, neraca elektronik, dan neracalengan.

Fisika Dasar

3. standar dan alat ukut waktuSatuan standar untuk waktu adalah seko atau detik. Satu sekon didefinisikan sebagai selang

waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali.Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran waktu antara lain arloji dan stopwatch.

4. standar dan alat ukur suhuSuhu merupakan derajat panas dinginnya suatu benda. Satuan standar untuk suhu adalah

Kelvin. Satuan lain yang sering digunakan di Indonesia adalah derajat Celcius, sedangkan di Amerikadan Inggris pada umumnya menggunakan derajat fahrenheit. Alat untuk mengukur suhu adalahtermometer. Untuk mengetahui lebih jauh tentang suhu, akan dibahas lebih rinci pada artikelberikutnya.

B. Besaran Turunan (Derived Quantities)Besaran turunan adalah besaran yang satuan satuannya diturunkan dari satuan-satuan besaran

pokok. Jumlah besaran turunan sangat banyak, semakin berkembangnya ilmu fisika, dimungkinkanakan muncul lagi besaran turunan yang baru. Contoh besaran turunan yang sekarang dikenal dapatkamu lihat pada tabel berikut ini.

NO Besaran Satuan satuan

1 luas Meterpersegi M2 volume meterkubik Kg3 kecepatan meterpersekon S4 gaya newton K5 masa kilogrampermeterkubik A6 daya watt Cd7 usaha joule mol

1.Pengertian PengukuranFisika sebagai induk mekanika-mekanika fluida-hidrolik-alat berat memerlukan pengukuran-

pengukuran yang sangat teliti agar gejala yang dipelajari dapat dijelaskan (dan bisa diramalkan)dengan akurat. Sebenarnya pengukuran tidak hanya mutlak bagi fisika, tetapi juga bagi bidang-bidangilmu lain termasuk aplikasi dari ilmu tersebut. Dengan kata lain, tidak ada teori, prinsip, maupunhukum dalam ilmu pengetahuan alam yang dapat diterima kecuali jika disertai dengan hasi l-hasilpengukuran yang akurat.Apakah yang dimaksud dengan pengukuran ? Untuk mengetahui haltersebut, perhatikan uraian berikut : misalnya anda bersama teman anda melakukan pengukuranpanjang meja dengan jengkal tangan. Hasil pengukuran yang dilakukan menggunakan satuanjengkal. Misalnya, jika menggunakan jengkal tangan anda, maka hasilnya panjang meja itusama dengan 25 jengkal tangan. Akan tetapi jika menggunakan satuan jengkal tangan teman andamaka panjang meja itu sama dengan 23 jengkal tangan. Perbedaan hasil ini menunjukkan bahwa hasilpengukuran itu tergantung pada satuan yang digunakan. Dengan demikian pengukuran didefinisikansebagai suatu proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain (sejenis) yang dipakaisebagai satuan. Satuan adalah pembanding di dalampengukuran. Pada kegiatan diatas, yaitu mengukur panjang meja yang dinyatakan dengan angka,maka panjang merupakan besaran. Jadi segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan denganangka atau nilai disebut besaran. Misalnya panjang meja itu 100 sentimeter, maka panjangmerupakan besaran dengan 100 sebagai nilai dan sentimeter sebagai satuan, atau massa meja itu 20kilogram, maka massa merupakan besaran dengan 20 sebagai nilai dan kilogram sebagai satuan.Besaran adalah `sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka atau nilai dan memilikisatuan.Satuan adalah pembanding didalam pengukuran.

Fisika Dasar

Pengukuran adalah membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang dianggapsebagai patokan. Jadi dalam pengukuran terdapat dua faktor utama yaitu perbandingan dan patokan(standar).

2.Besaran Pokok dan Satuan Standar

1. Besaran Pokok Besaran-besaran dalam fisika dapat dikelompokkan menjadi duamacam,yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yangsatuannya didefinisikan atau ditetapkan terlebih dahulu, yang berdiri sendiri, dan tidaktergantung pada besaran lain. Para ahli merumuskan tujuh macam besaran pokok, sepertiyang ditunjukkan pada Tabel Besaran Pokok dan Satuannya.

2. Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran.Sebuah besaran tidak hanya memiliki satu satuan saja. Besaran panjang ada yangmenggunakan satuan inci, kaki, mil, dan sebagainya. Untuk massa dapat menggunakansatuan ton, kilogram, gram, dan sebagainya. Adanya berbagai macam satuan untuk besaranyang sama akan menimbulkan kesulitan. Harus dilakukan penyesuaian-penyesuaian tertentuuntuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakatuntuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar SistemInternasional, disebut Systeme Internationale Unites (SI).Satuan Internasional adalah satuanyang diakui penggunaannya secarainternasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindarikesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yangdigunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Metre Kilogram Second(MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan PengukuranTahun 1948, tiga satuan yaitunewton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram,sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yangmengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dandetik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter Gram Second (CGS). Satuan dibedakanmenjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidaksama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telahditetapkan sama di setiap tempat.

a. Satuan Standar PanjangSatuan besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m). Ketika sistem metrik

diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujurbumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelid ikan awal geod esik menunjukkan ketidakpastianstandar ini, sehingga batang platina-iridium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris,Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah. Para ahlimenetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan. Pada tahun 1960 ditetapkan bahwasatu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yangdipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisibaru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalamruang hampa selamaselang waktu 1/299.792.458 sekon.

Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalandengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan. Singkatan sistemmetriksnya dapat dilihat pada Tabel Singkatan Sistem Metriks Satuan berikut:

Fisika Dasar

#.CONTOH Alat Ukur Panjang

1. Mistar (Penggaris)

Mistar adalah ala ukur panjang dengan ketelitian sampai 0,1 cm atau 1 mm. Pada pembacaanskala, kedudukan mata pengamat harus tegak lurus dengan skala mistar yang di baca.

Gambar Penggaris

Fisika Dasar

2. Jangka SorongJangka sorong dipakai untuk mengukur suatu benda dengan panjang yang kurang dari 1mm.

Skala terkecil atau tingkat ketelitian pengukurannya sampai dengan 0,01 cm atau 0,1 mm.Umumnya, jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang suatu benda, diameter bola, ebal uanglogam, dan diameter bagian dalam tabung.Jangka sorong memiliki dua skala pembacaan, yaitu:a). Skala Utama/tetap, yang terdapat pada rahang tetap jangka sorong.b). Skala Nonius, yaitu skala yang terdapat pada rahang sorong yang dapa bergeser/digerakan.

Gambar Jangka sorong

3. Mikrometer SekrupMikrometer sekrup merupakan alat ukur panjang dengan ingkat ketelitian terkecil yaiu 0,01

mm atau 0,001 cm.Skala terkecil (skala nonius) pada mikrometer sekrup terdapat pada rahang geser, sedangkan skalautama terdapat pada rahang tetap.Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur diameter benda bundar dan plat yang sangat tipis.

Gambar Micrometer sekrup

Fisika Dasar

b. Satuan Standar MassaSatuan standar untuk massa adalah kilogram (kg). Satu kilogram standar adalah massa sebuah

silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis. Silinder platinairidium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati massa 1liter air murni pada suhu 4C.

#.CONTOH Alat Ukur MassaAlat ukur yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda adalah neraca. Berdasarkan

cara kerjanya dan keelitiannya neraca dibedakan menjadi tiga, yaitu:1. Neraca digital, yaitu neraca yang bekerja dengan sistem elektronik. Tingkat ketelitiannya

hingga 0,001g.

Gambar Neraca Digital

2. Neraca OHauss, yaitu neraca dengan tingkat ketelitian hingga 0.01 g.

Gambar Neraca Ohauss

3. Neraca sama lengan, yaitu neraca dengan tingkat ketelitian mencapai 1 mg atau 0,001 g.

Fisika Dasar

c. Satuan Standar WaktuSatuan SI waktu adalah sekon (s). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan

1/86400 rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu initernyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagaipatokan.Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkanatom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

#.CONTOH Alat Ukur WaktuSatuan internasional untuk waktu adalah detik atau sekon. Satu sekon standar adalah waktu

yang dibuuhkan oleh atom Cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.Alat yang digunakan untuk mengukur waktu, antara lain jam matahari, jam dinding, arloji

(dengan ketelitian 1 sekon), dan stopwatch (ketelitian 0,1 sekon).

gambar Arloji

Gambar Stopwacth

d. Satuan Standar Arus ListrikSatuan standar arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap,

yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang takterhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalamvakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar

.

Fisika Dasar

e. Satuan Standar SuhuSuhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan standar suhu adalah kelvin (K), yang

didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,161dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat terdapat keseimbanganantara uap, cair, dan padat suatu bahan. Titik tripel air adalah 273,16 K dan 611, 2 Pa. Jikadibandingkan dengan skala termometer Celsius, dinyatakan sebagai berikut:

f. Satuan Standar Intensitas CahayaIntensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan

intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi Hz danmemiliki intensitas pancaran 1/683 watt per steradian pada arah tertentu.

g. Satuan Standar Jumlah ZatSatuan SI untuk jumlah zat adalah mol. Satu mol setara dengan jumlah zat yang

mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam kg karbon-12. Partikel elementermerupakan unsur fundamental yang membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupaatom, molekul, elektron, dan lain-lain.

3. Satuan Tidak Standar dan Konversi SatuanTelevisi di rumah berukuran 14 inci. Truk itu mengangkut 500 ton beras. Inci dan ton

merupakan contoh satuan tidak standar masing-masing untuk besaran panjang dan besaran massa.Satuan tidak standar seperti ini perlu dikonversi ke satuan standar sehingga satuannya konsisten.Konversi satuan dilakukan dengan menyisipkan faktor konversi yang cocok yang membuat satuanlain ditiadakan, kecuali satuan yang kita kehendaki. Faktor konversi merupakan perbandingan duasatuan besaran sehingga sama dengan satu. Berikut ini beberapa contoh konversi satuan untuk besaranpanjang, massa, dan waktu.

Fisika Dasar

ANGKA PENTINGAngka Penting : Semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran dengan alat ukur, terdiri dari

:

Angka pasti Angka taksiran

Aturan :a. Penjumlahan / PenguranganDitulis berdasarkan desimal paling sedikitContoh :2,74818,41- +11,1581 > 11,16

b. Perkalian / PembagianDitulis berdasarkan angka penting paling sedikitContoh :4,756110000047564756 +523,160 -> 520