Besaran dan Satuan

BAB I

BESARAN DAN SATUAN

Tujuan Kegiatan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan mampu:

1.       Menjelaskan definisi besaran

2.       Menyebutkan macam-macam besaran

3.        Menjelaskan sistem satuan

4.        Menjelaskan penetapan satuan

5.       Menjelaskan dimensi

6.        Menyebutkan macam-macam alat ukur

1.1  Besaran

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka. 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. Besaran ada 2 macam, yaitu :

1.1.1  Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya didefinisikan atau ditetapkan terlebih dahulu, yang  berdiri sendiri, dan tidak tergantung pada besaran lain. Para ahli merumuskan tujuh macam besaran pokok, seperti yang ditunjukkan pada tabel.

Besaran Pokok	Simbol Besaran	Satuan	Simbol Satuan	Dimensi
Panjang	L	Meter	M	L
Massa	M	Kilogram	Kg	M
Waktu	T	Sekon	S	T
Kuat Arus Listrik	I	Ampere	A	I
Suhu	T	Kelvin	K	Ѳ
Jumlah Zat	N	Mol	Mol	J
Intensitas Cahaya	IV	Kandela	Cd	N

Tabel 1.1  tabel besaran pokok

1.1.2  Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang dapat diturunkan atau didefinisikan dari besaran pokok. Satuan besaran turunan disesuaikan dengan satuan besaran pokoknya. Salah satu contoh besaran turunan yang sederhana ialah luas. Luas merupakan hasil kali dua besaran panjang, yaitu panjang dan lebar. Oleh karena itu, luas merupakan turunan dari besaran panjang.

Luas  = Panjang (m) x  Panjang(m)           = m2

                                                                                                                           (1.1)

Besaran turunan yang lain misalnya volume. Volume merupakan kombinasi tiga besaran panjang, yaitu panjang, lebar, dan tinggi. Volume juga merupakan turunan dari besaran panjang. Adapun massa jenis merupakan kombinasi besaran massa dan besaran volume. Selain itu, massa jenis merupakan turunan dari besaran pokok massa dan panjang.

1.2  Sistem Satuan

            Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Kalian harus melakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme Internationale d’Unites (SI).

            Satuan Internasional adalah satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Metre – Kilogram – Second (MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan Pengukuran Tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, 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 yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter – Gram – Second (CGS).
Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat.

1.2.1        Satuan Standar Panjang

Satuan besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m). Ketika sistem metrik diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelidikan awal geodesik menunjukkan ketidakpastian standar ini, sehingga batang platinairidium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris, Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah.Para ahli menetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan. Pada tahun 1960 ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisi baru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 299.792.458 1sekon. Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalan dengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan.

1.2.2        Satuan Standar Masa

Satuan 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 platina iridium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4 ^oC.

1.2.3        Satuan Standar Waktu

Satuan SI waktu adalah sekon (s). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan 1/86.400 rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu ini ternyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagai patokan. Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

1.2.4        Satuan Standar Arus Listrik

Satuan standar arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar 2 × 10–7 Nm–1.

1.2.5        Satuan Standar Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan standar suhu adalah kelvin (K), yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,16dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat terdapat keseimbangan antara uap, cair, dan padat suatu bahan. Titik tripel air adalah 273,16 K dan 611,2 Pa. Jika dibandingkan dengan skala thermometer Celcius, dinyatakan sebagai berikut :

                                        T = 273,16o + tc

1.2.6        Satuan Standar Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran 1/683watt per steradian pada arah tertentu.

1.2.7        Satuan Standar Jumlah Zat

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol. Satu mol setara dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam 1,2 10-2 kg karbon-12. Partikel elementer merupakan unsur fundamental yang membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupa atom, molekul, elektron, dan lain-lain.

1.3  Penetapan Satuan

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

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

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

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

e.      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.

f.        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.

g.      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.

1.4  Dimensi

Dimensi suatu besaran menggambarkan bagaimana suatu besaran tersusun dari besaran pokok.

Besaran Pokok	Dimensi
Panjang	L
Massa	M
Waktu	T
Kuat Arus Listrik	I
Suhu	Ѳ
Jumlah Zat	J
Intensitas Cahaya	N

Tabel 1.2  besaran pokok dan dimensi

Untuk mengetahui dimensi pada besaran turunan, dapat kita ketahui dari dimensi – dimensi diatas. Misalnya :

a.      Luas = panjang x lebar                                                                                 (1.2)

         = L x L

         = L²

b.      F  =  m . a                                                                                                     (1.3)

gaya    = massa x percepatan

                  = ( M ) ( L T^-2 )

            = M L T^-2

1.5  Macam-macam Alat Ukur

a.      Mistar

Mistar digunakan untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas keteliatian 0,5 mm.

b.      Jangka Sorong

Jangka Sorong digunakan untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,1 mm.

c.       Mikrometer sekrup

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

d.      Neraca ( timbangan )

Neraca ( timbangan ) digunakan untuk mengukur massa suatu benda.

e.      Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.

f.        Dinamometer

Dinamometer digunakan mengukur besarnya gaya.

g.      Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu.

h.      Higrometer

Higrometer digunakan untuk mengukur kelembaban suatu udara.

i.        Ampermeter

Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus.

j.        Ohm meter

Ohmmeter digunakan untuk mengukur tahanan (hambatan) listrik.

k.       Volt meter

Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik.

l.        Barometer

Barometer digunakan untuk mengukur tegangan udara luar.

m.    Manometer

Manometer digunakan untuk mengukur tegangan udara tertutup.

n.      Hidrometer

Hidrometer digunakan untuk mengukur berat jenis larutan.

o.      Kalorimeter

Kalorimeter digunakan untuk mengukur besarnya kalor jenis suatu zat.

1.6  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. Ketentuan angka penting adalah sebagai berikut :

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 ).

Latihan Soal

Jawablah pertanyaan dibawah ini  dengan benar !

1.      Apa yang anda ketahui tentang besaran ?

2.      Apa yang dimaksud besaran pokok ?

3.      Apa yang dimaksud besaran turunan ?

4.      Sebutkan 5 contoh besaran pokok !

5.      Sebutkan 5 contoh besaran turunan !

6.      Apa kegunaan dari Hidrometer dan Higrometer ?

7.      Tulislah dimensi dari gaya !

8.      Tulislah dimensi dari daya !

9.      Berapa angka penting pada “303,004”?

10.  Berapa angka penting pada “303000”?