Besaran dan Satuan

Fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari dan menyelidiki komponen-komponen materi dan interaksi antar komponen tersebut.

Contoh : - Bagaimana energi mempengaruhi materi.

               - Bagaimana mengubah bentuk energi yang satu ke bentuk yang lain.

Materi adalah segala sesuatu yang menempati dan mengisi ruang.

Energi adalah berbagai bentuk ukuran kemampuan dari suatu sistem untuk melakukan kerja.

Ilmu fisika secara umum dibagi menjadi : mekanika, panas, bunyi, optika listrik dan magnit, dan fisika modern.

Langkah-langkah atau tahap-tahap dalam penyelidikan :

1.      Mengemukakan anggapan-anggapan atau dugaan-dugaan.

2.      Menyusun suatu hipotesa.

3.      Melakukan suatu eksperimen.

4.      Jika dalam eksperimen dapat diterima kebenarannya maka dapat dikukuhkan sebagai HUKUM.

Dalam fisika langkah-langkah maupun tahapan-tahapan diatas diperlukan teknik-teknik pengukuran yang harus dikembangkan.

Untuk dapat memecahkan masalah, maka diperlukan suatu sistem standar yang dapat diterima oleh berbagai kalangan yang mempelajari dan mengembangkan ilmu fisika.

 

SATUAN DAN PENGUKURAN.

*  Besaran Pokok Dalam Fisika.

Dalam sistem Internasional ( SI ) terdapat : 7 buah besaran dasar berdimensi dan 2 buah buah tambahan yang tidak berdimensi.

BESARAN DASAR	SATUAN SI
	Nama			Lambang	Rumus Dimensi
1.      Panjang	Meter			m	L
2.      Massa	Kilogram			kg	M
3.      Waktu	Sekon			s	T
4.      Arus listrik	Ampere			A	I
5.      Suhu termodinamika	Kelvin			K	q
6.      Jumlah zat	Mola			mol	N
7.      Intensitas cahaya	Kandela			cd	J
BESARAN TAMBAHAN		SATUAN SI
1.      Sudut datar		radian	rad
2.      Sudut ruang		steradian	sr

 

 

BESARAN JABARAN	SATUAN SI
1.      Energi	Joule	J
2.      Gaya	newton	N
3.      Daya	Watt	W
4.      Tekanan	pascal	Pa
5.      Frekwensi	Hertz	Hz
6.      Beda Potensial	Volt	V
7.      Muatan listrik	coulomb	C
8.      Fluks magnit	weber	Wb
9.      Tahanan listrik	Farad	F
10.  Induksi magnetic	Tesla	T
11.  Induktansi	Henry	Hb
12.  Fluks cahaya	lumen	Lm
13.  Kuat penerangan	Lux	Lx

 

* Sistem Satuan

Sistem satuan metrik, dibedakan atas :

 - statis

 - dinamis

Sistem statis :

·         statis besar

- satuan panjang          :  meter

- satuan gaya               :  kg gaya

- satuan massa             :  smsb

 

·         statis kecil

- satuan panjang          :  cm   

- satuan gaya               :  gram gaya

- satuan massa             :  smsk

 

Sistem dinamis :

Sistem Satuan	Dinamis Besar	Dinamis Kecil
1.      Panjang	meter	cm
2.      Massa	kg	gr
3.      Waktu	sec	sec
4.      Gaya	newton	dyne
5.      Usaha	N.m = joule	dyne.cm = erg
6.      Daya	joule/sec	erg/sec

 

Sistem dinamis besar biasa kita sebut “M K S” atau “sistem praktis” atau “sistem Giorgie”

Sistem dinamis kecil biasa kita sebut “C G S” atau “sistem Gauss”.

 

SISTEM SATUAN BRITANIA ( BRITISH SYSTEM )

Sistem Satuan	British
1.      Panjang	foot ( kaki )
2.      Massa	slug
3.      Waktu	sec
4.      Gaya	pound ( lb )
5.      Usaha	ft.lb
6.      Daya	ft.lb/sec

 

* Awalan Yang Digunakan Dalam S.I.

AWALAN	SIMBOL	FAKTOR
Kilo	K	10 3
Mega	M	10 6
Giga	G	10 9
Tera	T	10 12
milli	m	10 -3
mikro	m	10 -6
nano	n	10 -9
piko	p	10 -12
femco	f	10 -15
ato	a	10 -18

 

* Dimensi

Jika dalam suatu pengukuran benda A.

A = 127 cm = 1270 milimeter = 1,27 x 10⁶ mikron

Nilai besaran A adalah 127 apabila dinyatakan dalam cm,

Nilai besaran A adalah 1270 apabila dinyatakan dalam mm,

Nilai besaran A adalah 1,27 apabila dinyatakan dalam meter dan seterusnya.

Jadi satuan yang dipakai menentukan besar-kecilnya bilangan yang dilaporkan.

Mengapa satuan cm dapat di ganti dengan m, mm, atau mikron ?

Jawabannya, karena keempat satuan itu sama dimensinya, yakni berdimensi panjang.

Ada dua macam dimensi yaitu :

- Dimensi Primer

- Dimensi Sekunder

·         Dimensi Primer yaitu :

M : untuk satuaan massa.

L : untuk satuan panjang.

T : untuk satuan waktu.

·         Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua besaran yang dinyatakan dalam massa, panjang dan waktu.

contoh : - Dimensi gaya : M L T^-2

              - Dimensi percepatan : L T^-2

Catatan : Semua besaran fisis dalam mekanika dapat dinyatakan dengan tiga besaran pokok ( Dimensi Primer ) yaitu panjang, massa dan waktu.

Kegunaan dimensi :

Untuk Checking persamaan-persamaan fisika, dimana dalam setiap persamaan dimensi ruas kiri harus sama dengan dimensi ruas kanan.

 

Contoh :

1.      P = F . V

daya = gaya x kecepatan.

M L² T^-3 = ( M L T^-2 ) ( L T^-1 )

M L^-2 T^-3 = M L² T^-3

2.      F = m . a

gaya = massa x percepatan

M L T^-2 = ( M ) ( L T^-2 )

M L T^-2 = M L T^-2

 

PENETAPAN SATUAN SEBAGAI BERIKUT :

1.      Satu meter adalah 1.650.763,73 kali panjang gelombang cahaya merah jingga yang dipancarkan isotop krypton 86.

2.      Satu kilogram adalah massa sebuah silinder platina iridium yang aslinya disimpan di Biro Internasional tenyang berat dan ukuran di Serves, Perancis.

3.      Satu sekon adalah 9.192.631.770 kali perioda getaran pancaran yang dikeluarkan atom Cesium 133.

4.      Satu Ampere adalah Jumlah muatan listrik satu coulomb ( 1 coulomb =                6,25.10¹⁸ elektron ) yang melewati suatu penampang dalam 1 detik.

5.      Suhu titik lebur es pada 76 cm Hg adal : T = 273,15⁰ K, Suhu titik didih air pada 76 cm Hg adalh : T = 373,15⁰ K.

6.      Satuan Kandela adalah benda hitam seluas 1 m² yang bersuhu Hk lebur platina              ( 1773 C ) akan memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya sebesar 6 x 105 kandela.

7.      Satu mol zat terdiri atas 6,025 x 10²³ buah partikel. ( 6,025 x 10²³ disebut dengan bilangan avogadro ).

 

* Bilangan Eksak : Bilangan yang diperoleh dari pekerjaan membilang.

* Bilangan Tidak Eksak : Bilangan yang diperoleh dari pekerjaan mengukur.

MACAM-MACAM ALAT UKUR.

1.      Mistar

2.      Jangka Sorong

3.      Mikrometer sekrup

4.      Neraca ( timbangan )

5.      Stop watch

6.      Dinamo meter

7.      Termometer

8.      Higrometer

9.      Ampermeter

10.  Ohm meter

11.  Volt meter

12.  Barometer

13.  Manometer

14.  Hidrometer

15.  Kalorimeter

 

ANGKA - ANGKA PENTING.

 “ Semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran disebut ANGKA PENTING, terdiri atas angka-angka pasti dan angka-angka terakhir yang ditaksir ( Angka taksiran ).

Hasil pengukuran dalam fisika tidak pernah eksak, selalu terjadi kesalahan pada waktu mengukurnya. Kesalahan ini dapat diperkecil dengan menggunakan alat ukur yang lebih teliti.

 

 

1.      Semua angka yang bukan nol adalah angka penting.

Contoh : 14,256 ( 5 angka penting ).

2.      Semua angka nol yang terletak di antara angka-angka bukan nol adalah angka penting. Contoh : 7000,2003 ( 9 angka penting ).

3.      Semua angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir, tetapi terletak di depan tanda desimal adalah angka penting.

Contoh : 70000, ( 5 angka penting).                      

4.      Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir dan di belakang tanda desimal adalah angka penting.

Contoh : 23,50000 ( 7 angka penting ).

5.      Angka nol yang terletak di belakang angka bukan nol yang terakhir dan tidak dengan tanda desimal adalah angka tidak penting.

Contoh : 3500000 ( 2 angka penting ).

6.      Angka nol yang terletak di depan angka bukan nol yang pertama adalah angka tidak penting.

Contoh : 0,0000352 ( 3 angka penting ).

Ketentuan - Ketentuan Pada Operasi Angka Penting :

1.      Hasil operasi penjumlahan dan pengurangan dengan angka-angka penting hanya boleh terdapat SATU ANGKA TAKSIRAN saja.

Contoh :  2,34       angka 4 taksiran

               0,345  +  angka 5 taksiran

               2,685      angka 8 dan 5 ( dua angka terakhir ) taksiran.

               maka ditulis : 2,69

( Untuk penambahan/pengurangan perhatikan angka dibelakang koma yang paling sedikit).

               13,46        angka 6 taksiran

                 2,2347 - angka 7 taksiran

               11,2253   angka 2, 5 dan 3 ( tiga angka terakhir ) taksiran

                                maka dituli : 11,23

2.      Angka penting pada hasil perkalian dan pembagian, sama banyaknya dengan angka penting yang paling sedikit.

Contoh :   8,141         ( empat angka penting )

                0,22        x  ( dua angka penting )

                1,79102     

                Penulisannya : 1,79102 ditulis 1,8 ( dua angka penting )

                1,432          ( empat angka penting )

                2,68  :         ( tiga angka penting )

                0,53432

                Penulisannya : 0,53432 di tulis 0,534 ( tiga angka penting )

3.      Untuk angka 5 atau lebih dibulatkan ke atas, sedangkan angka kurang dari 5 dihilangkan.

NOTASI ILMIAH = BENTUK BAKU.

Untuk mempermudah penulisan bilangan-bilangan yang besar dan kecil digunakan Notasi Ilmiah atau Cara Baku.

                                       p . 10 ⁿ

dimana : 1,   p,   10 ( angka-angka penting )

              10ⁿ disebut orde

                     n bilangan bulat positif atau negatif

contoh :  - Massa bumi            =  5,98 . 10 ²⁴

              - Massa elektron        =  9,1 . 10 ^-31

              - 0,00000435             =  4,35 . 10 ^-6

              - 345000000              =  3,45 . 10 ⁸

1.      Mistar :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,5 mm.
2.      Jangka sorong :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian       0,1 mm.
3.      Mikrometer :	untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01mm.
4.      Neraca :	untuk mengukur massa suatu benda.
5.      Stop Watch :	untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.
6.      Dinamometer :	untuk mengukur besarnya gaya.
7.      Termometer :	untuk mengukur suhu.
8.      Higrometer :	untuk mengukur kelembaban udara.
9.      Ampermeter :	untuk mengukur kuat arus listrik.
10.  Ohm meter :	untuk mengukur tahanan ( hambatan ) listrik
11.  Volt meter :	untuk mengukur tegangan listrik.
12.  Barometer :	untuk mengukur tekanan udara luar.
13.  Hidrometer :	untuk mengukur berat jenis larutan.
14.  Manometer :	untuk mengukur tekanan udara tertutup.
15.  Kalorimeter :	untuk mengukur besarnya kalor jenis zat.

 

LATIHAN SOAL

 

1.      Sebutkanlah alat-alat ukur yang kamu ketahui dan carilah kegunaan serta batas ketelitiaan pengukuran ( jika ada ).

 

2.      Carilah Dimensinya :

1. Kecepatan ( v = jarak tiap satuan waktu )
2. Percepatan ( a = kecepatan tiap satuan waktu )
3. Gaya ( F = massa x percepatan )
4. Usaha ( W = Gaya x jarak perpindahan )
5. Daya ( P = Usaha tiap satuan luas )
6. Tekanan ( P = Gaya tiap satuan luas )
7. Momen Inersia ( I = massa x jarak kuadrat )
8. Inpuls ( Inpuls = gaya x waktu )
9. Momentum ( M = Massa x kecepatan )
10. Energi kinetik ( Ek = 1/2 m v² )
11. Energi Potensial ( Ep = m g h )
12. Jika diketahui bahwa :

F = G .

F = Gaya;  G = Konstanta  grafitasi;  m = massa;  R = jarak.

Carilah : Dimensi konstanta grafitasi.

13. Percepatan grafitasi ( g = Gaya berat : massa ) 
14. Jika diketahui bahwa :

P.V = n R . T

P = tekanan;  V = volume;  n menyatakan jumlah mol;

T = suhu dalam Kelvin ( ⁰K );  R = tetapan gas

Carilah : Dimensi R

 

3.      Sebutkan berapa banyak angka-angka penting pada angka-angka di bawah ini.

a.        2,7001 b.       0,0231 c.        1,200

d.      2,9 e.       150,27 f.       2500,0

g.      0,00005 h.      2,3.10-7 i.        200000,3

 

 

 

4.    Rubahlah satuan-satuan di bawah ini, ditulis dalam bentuk baku.

1. 27,5 m³ = ...................................... cm³
2. 0,5.10^-4 kg = ...................................... mg
3. 10 m/det = ...................................... km/jam
4. 72 km/jam =  ...................................... m/det
5. 2,7 newton = ...................................... dyne
6. 5,8 joule = ...................................... erg
7. 0,2.10^-2 g/cm³ = ...................................... kg/m³
8. 3.10⁵ kg/m³ = ...................................... g/cm³
9. 2,5.10³ N/m² = ...................................... dyne/cm²
10. 7,9 dyne/cm³ = ...................................... N/m³
11. 0,7 . 10^-8 m = ...................................... mikro
12. 1000 kilo joule = ........................... mikro joule = ........................... Giga Joule

 

5.   Bulatkan dalam dua angka penting.

1. 9,8546
2. 0,000749
3. 6,3336
4. 78,98654

   6.   Hitunglah dengan penulisan angka penting.

1. 2,731 + 8,65 = .................................
2. 567,4 - 387,67 = ................................
3. 32,6 + 43,76 - 32,456 = ................................
4. 43,54 : 2,3 = ................................
5. 2,731 x 0,52 =................................
6. 21,2 x 2,537 =................................
7. 57800 : 1133 = ................................
8. 4,876 + 435,5467 + 43,5 = ................................
9. 3,4 + 435,5467 + 43,5 =................................
10. 1,32 x 1,235 + 6,77 =................................