BAB 1 : Besaran Dan Satuan

Posted by : Unknown Rabu, 24 September 2014

BAB 1

MATERI FISIKA KELAS X SEMESTER 1

BAB 1

“BESARAN DAN SATUAN”

A.Besaran

· Besaran Pokok dan Besaran Turunan

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 besaran yang satuannya didefinisikan terlebih dahulu dan tidak dapat dijabarkan dari besaran lain. Besaran pokok (base Quantities) ada tujuh buah. Ketujuh besaran pokok tersebut dapat kamu lihat pada tabel berikut ini,

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

1. Standar dan Alat Ukur Panjang
Panjang 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 ruang hampa 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 alat tersebut 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 Massa
Massa suatu benda adalah banyak zat yang dikandung benda tersebut. Menurut satuan SI, satuan massa adalah kilogram (kg). Dalam kehidupan sehari hari, kita sering menggunakan istilah berat. Misalnya, berat badan Budi 55 kg. Menurut fisika ungkapan tersebut tidak tepat, karena 55 kg adalah massa badan Budi. Berat dalam fisika memiliki pengertian yang berbeda dengan berat dalam kehidupan sehari hari. Menurut fisika, berat adalah gaya yang dialami oleh suatu benda yang mempunyai 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 besarnya gaya grafitasi di tempat tersebut.
Satu kilogram didefinisikan sebagai massa dari suatu silinder yang dibuat dari campuran platina-iridium yang disebut kiligram standar, yang disimpan di Lembaga berat dan ukuran Internasional di Paris, Perancis. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran massa adalah neraca. Terdapat beberapa jenis neraca, antara lain neraca duduk, neraca elektronik, dan neraca lengan.
3. Standar dan Alat Ukur Waktu
Satuan 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 Suhu
Suhu merupakan derajat panas dinginnya suatu benda. Satuan standar untuk suhu adalah Kelvin. Satuan lain yang sering digunakan di Indonesia adalah derajat Celcius, sedangkan di Amerika dan Inggris pada umumnya menggunakan derajat fahrenheit. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Untuk mengetahui lebih jauh tentang suhu, akan dibahas lebih rinci pada artikel berikutnya.

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, dimungkinkan akan muncul lagi besaran turunan yang baru. Contoh besaran turunan yang sekarang dikenal dapat kamu lihat pada tabel berikut ini.

No.	Besaran	Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	luas volume kecepatan gaya massa jenis daya usaha	meter persegi meter kubik meter per sekon newton kilogram per meter kubik watt joule

Alat Ukur Besaran Turunan
Pada pembahasan alat ukur sebelumnya, seluruhnya termasuk alat ukur besaran pokok. Bagaimanakan mengukur besaran turunan? Saat ini banyak besaran turunan yang dapat diukur secara langsung, artinya sudah ada alat ukurnya. Misalnya, tekanan udara diukur dengan barometer, gaya diukur dengan dinanometer. dan volume air diukur dengan gelas ukur. Sementara itu untuk mengukur luas atau volume suatu benda yang bentuknya beraturan kita dapat menggunakan rumus matematika. Ayo buka lagi pelajaran Matematika SD yang sudah kamu pelajari. Lalu bagaimana jika benda yang akan kita ukur bentuknya tidak beraturan, misalnya saja batu? untuk mengukurnya kita dapat menggunakan gelas ukur. Oke deh sampai disini dulu ya pembahasannya, Selamat belajar, SUKSES !

Pengertian Satuan

Satuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuan yang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah sama. Sebagai contoh Gaya (F) mempunyai satuan Newton dan Berat (w) mempunyai satuan Newton. Besaran ini kelihatannya berbeda tetapi sesungguhnya besaran ini sama yaitu besaran turunan gaya. Untuk melihat berbagai rumus dalam bab besaran dan satuan silakan klik Besaran berdasarkan arah dapat dibedakan menjadi 2 macam

Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah sebagai contoh besaran kecepatan, percepatan dan lain-lain.
Besaran sekalar adalah besaranyang mempunyai nilai saja sebagai contoh kelajuan, perlajuan dan lain-lain.

Pengukuran

Untuk mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan yang disertai dengan pengukuran. Anda mengukur lebar meja belajar dengan menggunakan meteran, dan mendapatkan bahwa panjang meja adalah 1,5 meter. Dalam pengukuran di atas Anda telah mengambil meter sebagai satuan panjang.

Kenyataan dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukan pengukuran terhadap besaran tertentu menggunakan alat ukur yang telah ditetapkan. Misalnya, kita menggunakan mistar untuk mengukur panjang.

Pengukuran sebenarnya merupakan proses pembandingan nilai besaran yang belum diketahui dengan nilai standar yang sudah ditetapkan.

ALAT UKUR BESARAN

Alat Ukur Besaran Pokok

a. Panjang ( Mistar, Jangka Sorong & Mikrometer Sekrup)

b. Massa ( Neraca )

c. Waktu ( Stopwatch, Arloji )

d. Kuat Arus Listrik ( Amperemeter )

e. Jumlah Zat ( Pengukuran Tdk Langsung)

f. Intensitas Cahaya ( Lightmeter )

1. ALAT UKUR PANJANG DAN KETELITIANNYA

a. Mistar

Pada mistar 30 cm terdapat dua gores/strip pendek berdekatan yang merupakan skala terkecil dengan jarak 1mm atau 0,1 cm. Ketelitian mistar tersebut adalah setengah dari skala terkecilnya.

Jadi ketelitian atau ketidakpastian mistar adalah (½ x 1 mm ) = 0,5 mm atau 0,05 cm

Contoh pengukuran dengan mistar Klik Disini !!

b. Jangka Sorong

Jangka sorong terdiri atas dua rahang, yang pertama adalah rahang tetap yang tertera skala utama dimana 10 skala utama panjangnya 1 cm. Kedua rahang geser dimana skala nonius berada. 10 skala nonius panjangnya 0,9 cm sehingga beda panjang skala utama dan nonius adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.

Jadi skala terkecil pada jangka sorong 0,1 mm atau 0,01 sm sehingga ketelitiannya adalah ( ½ x 0,1 mm ) = 0,05 mm atau 0,005 cm.

c. Mikrometer Sekrup

Skala utama micrometer sekrup pada selubung kecil dan skala nonius pada selubung luar yang berputar maju dan mundur. 1 putaran lengkap skala utama maju/mundur 0,5 mm karena selubung luar terdiri 50 skala maka 1 skala selubung luar = 0,5 mm/50 = 0,01 mm sebagai skala terkecilnya.

Jadi ketelitian atau ketidakpastian micrometer sekrup adalah ( ½ x 0,01 mm ) = 0,005 mm atau 0,0005 cm

Contoh pengukuran dengan Jangka Sorong & Mikrometer SekrupKlik JK&MS 1, JK&MS2 dan JK&MS3

2. ALAT UKUR WAKTU DAN KETELITIANNYA

Alat ukur waktu yang umum digunakan adalah stopwatch. Pada stopwatch analog jarak antara dua gores panjang yang ada angkanya adalah 2 sekon. Jarak itu dibagi atas 20 skala. Dengan demikian, skala terkecil adalah 2/20 sekon = 0,1 sekon.

Jadi ketelitian stopwatch tersebut ( ½ x 0,1 sekon ) = 0,05 sekon

Alat Ukur Besaran Turunan

Speedometer : mengukur kelajuan
Dinamometer : mengukur besarnya gaya.
Higrometer : mengukur kelembaban udara.
Ohm meter : mengukur tahanan ( hambatan ) listrik
Volt meter : mengukur tegangan listrik.
AVOmeter : mengukur kuat arus, tegangan dan hambatan listrik
Barometer : mengukur tekanan udara luar.
Hidrometer : mengukur berat jenis larutan.
Manometer : mengukur tekanan udara tertutup.
Kalorimeter : mengukur besarnya kalor jenis zat.

B. Besaran dan Satuan

Dalam ilmu fisika dikenal istilah “Besaran” dan “Satuan“, kedua istilah dalam bidang fisika tersebut dapat diartikan sebagai berikut. Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur, mempunyai nilai yang dapat dinyatakan dengan angka dan memiliki satuan tertentu. Satuan adalah pernyataan yang menjelaskan arti dari suatu besaran. Pada bab ini akan dijelaskan besaran pokok dan besaran turunan, sedangkan besaran skalardan besaran vektor akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

Besaran Pokok, Besaran Turunan Dan Satuannya

Besaran pokok merupakan besaran yang dipandang berdiri sendiri dan tidak diturunkan dari besaran lain. Sampai saat ini ditetapkan 7 besaran pokok sebagai berikut :

Tabel Besaran Pokok Dan Satuannya

Besaran Pokok	Satuan
Panjang Massa Waktu Suhu Kuat Arus Listrik Kuat Cahaya Jumlah Zat	kilometer, meter, sentimeter kilogram , gram , ton tahun, hari, sekon , menit fahrenheit , kelvin , celcius ampere kandela mol

Besaran turunan ialah besaran yang diturunkan dan diperoleh dari besaran-besaran pokok. Misalkan luas didefinisikan sebagai hasilkali dua besaran panjang (yaitu panjang kali lebar). Jika satuan panjang dan lebar masing-masing adalah meter, maka besaran luas adalah besaran turunan yang mempunyai satuan meter x meter atau m2. Contoh yang lain adalah besaran kecepatan yang diperoleh dari hasil bagi jarak dengan waktu. Jarak merupakan besaran panjang yang mempunyai satuan meter, sedangkan waktu mempunyai satuansekon. Maka besaran kecepatan merupakan besaran turunan dari besaran pokok panjang dibagi besaran pokok waktu, sehingga satuannya meter/sekon atau m/s. Berikut ini adalah beberapa contoh besaran turunanbeserta satuannya.

Tabel Besaran Turunan Dan Satuannya

Besaran Turunan	Rumus	Satuan
Volume Massa Jenis Percepatan Gaya Usaha & Energi Daya Tekanan Muatan Listrik	panjang x lebar x tinggi massa/volume kecepatan/waktu massa x percepatan gaya x perpindahan usaha/waktu gaya/luas kuat arus x waktu	m3, cm3, liter kg/m3 m/s2 kg.m/s2, newton kg.m2/s2, joule kg.m2/s3, watt kg/(m.s2), pascal A.s, coulomb

Sistem Satuan

Sistem satuan yang biasa digunakan pada besaran pokok dan besaran turunan asalah sistem Satuan Internasional (SI) atau biasa dikenal sebagai sistem metrik yaitu meter, kilogram dan sekon yang disingkat MKS. Selain sistem metrik yang lain adalah CGS (centimeter, gram, sekon). Adapula British Engineering System yang biasa disebut sebagai sistem FPS (foot, pound, sekon).

Tabel Satuan Internasional (SI)

Besaran		SI
Besaran Pokok	Panjang Massa Waktu Suhu Kuat Arus Listrik Kuat Cahaya	meter kilogram sekon kelvin ampere kandela
Besaran Turunan	Jumlah Zat Luas Kecepatan Volume Massa Jenis Percepatan Gaya	mol m2 m/s m3 kg/m3 m/s2 kg.m/s2, N

Pada sistem metrik, satuan yang lebih besar dan lebih kecil didefinisikan dalam kelipatan 10 dari satuan standar. Jadi 1 kilometer (km) adalah 1000 m atau 103m, 1 centimeter (cm) adalah 1/100 m atau 10-2 m dan seterusnya. Awalan “centi”, “kilo”, “mili”, dan yang lainnya dapat diterapkan tidak hanya pada satuan panjang, tetapi juga satuan volume, massa, atau metrik lainnya. Misalnya saja 1 centiliter (cL) adalah 1/1000 liter dan 1 kilogram adalah 1000 gram. Tabel 4 menunjukkan awalan-awalan metrik yang sering digunakan dalam berbagai satuan.

DIMENSI :

Definisi Dimensi adalah cara untuk menyusun suatu besaran yang susunannya berdasarkan besaran pokok dengan menggunakan lambang / huruf tertentu yang ditempatkan dalam kurung siku.

Dimensi dari besaran pokok dapat anda lihat pada tabel besaran 1-1. Dengan mengetahui satuan yang dimilik dari suatu besaran, anda dapat menentukan rumus dimensi besaran turunan lainnya.

Contoh : Dimensi dari besaran pokok panjang dengan satuan meter adalah [L], dimensi dari besaran pokok Massa dengan satuan kg adalah [M]. Untuk menuliskan dimensi dari besaran turunan dapat anda lihat sebagai berikut :

Massa jenis ((ρ) memiliki satuan kg/m³ dengan dimensi = [M]/[L]³ ditulis [M][L]¯³
Kecepatan (v) adalah perubahan posisi benda (perpindahan) tiap satuan waktu mempunyai satuan m/s dengan dimensi = L/T ditulis LT¯¹
Percepatan (a) adalah perubahan kecepatan tiap satuan waktu, mempunyai satuan m/s² dengan dimensi = L/T² ditulis LT¯²

ANGKA PENTING :

Dalam kegiatan mengukur dengan menggunakan alat ukur seperti jangka sorong misalnya, anda tentu akan memperoleh hasil pengukuran berupa angka-angka. Sebagai contoh, saat anda mengukur diameter tabung, anda mempeoleh angka 3,24 cm. Maka angka 3 dan 2 merupakan angka pasti dan angka 4 merupakan angka taksiran sesuai ketelitian alat ukur.Angka pasti atau eksak merupakan angka hasil pengukuran yang tidak diragukan nilainya. Angka taksiran merupakan angka hasil pengukuran yang masih diragukan nilainya. Semua angka hasil pengukuran merupakan Angka Penting. Jadi Angka penting terdiri dari angka pasti yang terbaca pada skala alat ukur dan angka taksiran ( perkiraan) yang sesuai dengan tingkat ketelitian alat ukur yang digunakan. Oleh karena itu, jumlah angka penting hasil pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan Mistar, jangka Sorong dan Mikrometer Sekrup tentunya akan berbeda, sesuai dengan tingkat ketelitian masing-masing alat ukur tersebut.

Aturan menentukan jumlah Angka Penting

1. Semua angka bukan nol adalah angka penting. Contoh : hasil pengukuran panjang pensil adalah 21,4 cm. maka jumlah angka pentingnya memiliki 3 angka penting

2. Semua angka nol yang terletak diantara bukan angka nol, adalah angka penting. Contoh : Hasil menimbang sebuah mangga, adalah 507,09 gram. Jumlah angka pentingnya adalah 5 angka penting.

Notasi Ilmiah atau bentuk baku ini digunakan untuk menuliskan bilangan yang sangat besar. atau bilangan yang sangat dekat dengan nol. Tepatnya yaitu diantara 0 dan 1 atau diantara 0 dan –1. Tujuannya yaitu agar penulisan angka tersebut lebih ringkas. Bagaimana kita mau menuliskan angka yang sangat panjang. misalnya 1230000000000 dan 0.0000000827.

Penulisan notasi ilmiah atau bentuk baku ini dilambangkan dengan a x 10ⁿ. dengan a lebih besar atau sama dengan 1 dan kurang dari 10. Dan n adalah bilangan bulat. Semua bilangan real bisa dituliskan dalam bentuk baku. Misalnya saja angka 2. Jika kita tuliskan ke dalam bentuk baku menjadi 2 x 10⁰. Karena 10⁰ = 1, maka 2 x 1 = 2.

Beberapa konsep yang perlu diperhatikan dalam menuliskan bentuk baku ini adalah

Jika bilangan tersebut sangat besar, maka yang harus kita lakukan adalah menghitung jumlah digit pada bilangan yang sangat besar tersebut, kemudian kita kurangi 1 dan hasilnya kita tuliskan sebagai n. dan bilangan a diperoleh dari bilangan yang sangat besar tersebut kita ambil digit depannya dan kita beri koma disamping digit terdepan. Misalnya menuliskan bilangan 14240000000000000000 dalam bentuk baku.

Kita hitung jumlah digit yang ada pada bilangan tersebut. kita dapatkan ada 20 digit. Sehingga kita tuliskan n = 19. Dan a adalah angka depannya yang diberi tanda koma. Yaitu 1,424. Sehingga, bentuk bakunya kita dapatkan

14240000000000000000 = 1,424 x 10¹⁹.

Contoh yang lainnya :

87120000000 = 8,712 x 10¹⁰.

90000000000000000 = 9 x 10¹⁶.

453000000000000 = 4,53 x 10¹⁴.

536500000000000 = 5,365 x 10¹⁴.

10230000000000 = 1,023 x 10¹³.

Jika bilangan tersebut sangat kecil (diantara 0 dan 1 atau diantara -1 dan 0), maka yang harus kita lakukan adalah menggeser tanda koma ke kanan sampai pada bilangan bukan nol yang terdekat. Banyaknya pergeseran adalah sama dengan n dikalikan dengan negative 1. Langsung saja perhatikan contoh berikut ini :

0,0000025 = a x 10ⁿ

Pertama, kita geser tanda koma tersebut kea rah kanan sampai bertemu dengan angka tak nol yang terdekat.

0,0000025 (angka semula)

00,000025 (pergeseran pertama)

000,00025 (pergeseran kedua)

0000,0025 (pergeseran ketiga)

00000,025 (pergeseran keempat)

000000,25 (pergeseran kelima)

0000002,5 (pergeseran keenam)

Sehingga didapatkan n = -6. Dan a = 2,5. Dalam bentuk baku dapat dituliskan 2,5 x 10^-6.

Contoh yang lain :

0,0301 = 3,01 x 10^-2

0,000000102 = 1,02 x 10^-7

0,009279 = 9,279x 10^-3

0,0000000000012 = 1,2 x 10^-12

Notasi pangkat ini biasanya digunakan untuk mengukur jarak-jarak pada ruang angkasa yang jaraknya sangat jauh. Atau juga digunakan dalam sebuah ukuran mikroba yang sangat kecil.