pengukuran

BAHAN AJAR

Mata Pelajaran            : Fisika

Kelas / Semester        : X / 1

Standar Kompetensi   : 1. Menerapkan konsep besaran Fisika dan pengukurannya

Kompetensi dasar      : 1.1 Membedakan besaran pokok dan besaran turunan beserta    satuannya

1.2. Melakukan penjumlahan vektor

 

A.  BESARAN DAN SATUAN

Fisika adalah ilmu yang mempelajari kejadian-kejadian alam serta interaksi antara benda-benda, atau materi-materi di alam ini sehinggga sangat erat kaitannya dengan besaran, angka-angka, dan pengukuran.

Besaran adalah sesuatu yang memiliki nilai. Besaran dapat dinyatakan dengan angka-angka yang diperoleh melalui percobaan, pengamatan, dan pengkuran. Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan hasilnya dapat dinyatakan dengan angka-angka. Besaran ada dua macam yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

a.    Besaran Pokok

Pada konferensi umum mengenai berat dan ukuran ke 14 tahun 1971, berdasarkan hasil pertemuan panitia internasional menentapkan tujuh besaran  sebagai dasar dan menjadi sistem satuan Internasional yang disingkat SI. Kata -kata SI berasal dari bahasa perancis “Le Sisteme International d’unites. Ketujuh besaran dasar tadi kemudian kita kenal dengan besaran pokok. Besaran pokok adalah besaran dasar yang terbentuk sesuai sistem pengukuran dasar. Tujuh besaran pokok beserta simbol dan satuannya dapat dilihat pada tabel berikut ini :

No	Besaran Pokok		Satuan SI
	Nama Besaran	Simbol Besaran	Nama Satuan	Simbol Satuan
1 2 3 4 5 6 7	Panjang Massa Waktu Kuat Arus Listrik Suhu Intensitas Cahaya Jumlah Zat	L m t i T J N	Meter Kilogram Sekon Ampere Kelvin Candela mole	m kg s A K cd mol

Selain tujuh besaran pokok seperti dalam tabel, ada dua besaran tambahan yaitu :

1.   sudut bidang (datar) memiliki satuan radian (rad)

2.   sudut ruang memiliki satuan steradian (sr)

b.    Sistem Standar Satuan

Satuan standar adalah satuan dari besaran-besaran yang disepakati memiliki ukuran sama dengan sat atau satu satuan.

Besaran pokok dibagi menjadi 7 macam, yaitu panjang, massa, waktu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, suhu, dan jumlah zat

v  Standar Satuan Panjang

Satuan panjang adalah meter, yaitu jarak antara dua goresan pada meter standar sehinggga jarak dari kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris adalah 10.000.000 meter. Meter standar adalah sebuah batang yang terbuat dari campuran platina Iridium. Sudah sejak lama diketahui bahwa laju cahaa dalam vakum adalah tetapan c dengan nilai 299.792.458 m/s, dengan ketelitian sama dengan ketelitian c, yaitu 4:10⁹ (lebih teliti dari pada menggunakan loncatan listrik oleh atom-atom Kr-86, dengan ketelitian 1:10⁸). Karena alasan inilah ahli metrologi sepakat untuk membuang defenisi yang berhubungan dengan pancaran atom kripton, dan menggantikannya dengan meter yang berhubungan dengan tetapan c dan sekon. Definisi baru satuan meter menjadi : “ satu meter adalah jarak yang ditempuh cahaya (dalam vakum) dalam selang waktu   sekon’’.

Mengukur panjang suatu benda dapat dengan menggunakan berbgai jenis alat antara lain mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup.

v  Satandar satuan Massa

Satuan massa adalah Kilogram, yaitu massa sebuah kilogram standar yang disimpan di lembaga timbangan dan ukuran Internasional. Dengan teknik pemgukuran modern, prototype ini dapat diproduksi ulang dengan ketelitian 1:10⁸. Ketelitian yang dicapai dengan cara menimbang ini masih lebih baik daripada ketelitian dengan cara penentuan massa menggunakan spektrografi massa. Massa standar sama dengan massa 1 liter air murni yang suhunya 4⁰C.

v  Standar Satuan Waktu

Satuan waktu adalah sekon. 1 sekon (s) adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali dalam transisi antara dua tingkat energi di tingkat energi dasarnya. Sekon yang di atomkan ini dapat ditentukan dan diproduksi ulang dengan ketelitian 1:10¹².

v  Standar satuan Kuat arus Listrik

Satuan kuat arus listrik adalah ampere. Satu ampere (A) adalah kuat arus tetap yang jika dialirkan melaui dua buah kawat yang sejajar dan sangat panjang, dengan tebal yang dapat diabaikan dan diletakan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, menghasilkan gaya 2.10^-7Newton pada setiap meter kawat. Ketelitian yang diperoleh dari percobaan adalah 1:10⁶.

v  Standar Intensitas cahaya

Satuan intensitas cahaya adalah candela (cd). Kandela adalah intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatif pda frekuensi 540.10¹² Hertz dengan intensitas radiasi sebesar  watt per sterradian dalam arah tersebut.

v  Standar satuan suhu

Satuan suhu termodinamika adalah Kelvin. Satu Kelvin (K) adalah  kali suhu termodinamika titik tripel air. 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.

v  Standar satuan jumlah zat

Satuan jumlah zat adalah mole. Satu mole (mol) adalah jumlah zat yang mengandung unsur elementer zat tersebut dalam jumlah sebanyak jumlah atom karbon dalam 0.012 kg karbon-12 (C-12).

c.    Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. Satuan dari besaran turunan tergantung pada satuan besaran pokok. Berikut ini adalah beberapa contoh besaran turunan :

No	Besaran turunan		Satuan SI
	Nama Besaran	Simbol Besaran	Nama Satuan	Simbol Satuan
1 2 3 4 5 6 7	Kecepatan Percepatan Massa jenis Energi Tekanan daya Luas	V a ρ E p P A	Meter/sekon Meter/sekon2 Kilogram/meter3 Joule Pascal Watt Meter2	m/s m/s2 kg/m3 J Pa W m2

d.    Konversi satuan

Sistem satuan Internasional sering disebut sistem metrik. Oleh karena itu satuan internasional dapat diubah-ubah dari satuan satu ke satuan yang lain, hal  ini dikenal dengan istilah Konversi Satuan. Konversi satuan mutlak diperlukan dalam penulisan – penulisann hasil pengukuran yang sangat besar atau sangat kecil. Satu contoh sederhana, apabila kita akan menyatakan atau menuliskan 0,000001 m maka akan lebih mudah jika menuliskannya menjadi 1 mm karena dengan mengkonversikan  1 m = 10⁶ mm.   Selain konversi satuan  penulisan bilangan awalan bisa dilakuakan notasi ilmiah. Notasi ilmiah adalah cara penulisan bilangan yang sangat besar atau kecil dengan menggunakan faaktor pengali atau awalan. Hal ini pernah disampaikan pada konferensi umum tentang berat dan ukuran ke 14  tahun 1971. berikut ini adalah faaktor pengali atau awalan pada penulisan ilmiah  :

Tabel Faktor pengali atau awalan dalam SI

Faktor	Awalan	Simbol	Faktor	Awalan	Simbol
101 102 103 106 109 1012 1015 1018	Deka Hekto Kilo Mega Giga Tera Peta Eksa	da h K M G T P E	10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18	Desi Senti Milli Mikro Nano Piko Femto Atto	D c m m n p f a

Contoh:

1 ton   = 1000 kg

1 kg     = 1000 gram

1 km    = 1000 m

1 jam   = 3600 sekon

1 inci    =2,54 cm

1 mil     =1.609 m

e.    Dimensi

Dimensi dapat didefenisikan sebagai suatu besaran yang menunjukan cara besaran itu tersusun dari besaran-besaran pokok. Dimensi besaran pokok dinyatakan dalam huruf (ditulis huruf besar) dan diberi kurung persegi.

Contoh tabel dimensi besaran pokok

No	Besaran Pokok		Dimensi
	Nama Besaran	Simbol Besaran	Nama Satuan	Dimensi
1 2 3 4 5 6 7	Panjang Massa Waktu Kuat Arus Listrik Suhu Intensitas Cahaya Jumlah Zat	l m t i T J N	Meter Kilogram Sekon Ampere Kelvin Candela mole	[ L ] [ M ] [ T ] [ I ] [ Θ ] [ J ] [ N ]

Dimensi suatu besaran turunan ditentukan oleh rumus besaran turunan tersebut jika dinyatakan dalam besaran pokok. Berikut ini merupakan contoh dimensi besaran turunan:

Contoh tabel dimensi besaran pokok

No	Besaran turunan		Dimensi
	Nama Besaran	Simbol Besaran	Nama Satuan	Dimensi
1 2 3 4 5 6 7	Kecepatan Percepatan Massa jenis Energi Tekanan daya Luas	v a ρ E p P A	Meter/sekon Meter/sekon2 Kilogram/meter3 Joule Pascal Watt Meter2	[ L ] [ T ]-1 [ L ] [ T ]-2 [ M ] [ L ]-3 [ M ] [ L ]2 [ T ]-2 [ M ] [ L ]1 [ T ]-2 [ M ] [ L ]2 [ T ]-3 [ L ]2

Berikut ini manfaat menggunakan dimensi.

a.   Dapat digunakan untuk membuktikan dua besaran fisis setara atau tidak. Dua besaran fisis hanya setara jika keduanya memiliki dimensi yang sama dan keduanya termasuk besaran skalar atau keduanya termasuk besaran vektor.

b.   Dapat digunakan untuk menentukan persamaan yang pasti salah atau mungkin benar

Dapat digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran fisis jika kesebandingan besaran fisi tersebut dengan besaran-besaran fisis lainnya diketahui.