Pada pelajaran fisika di SMP kelas 7 salah satu materi fisika yang dipelajari adalah tentang besaran dan pengukuran. sangat penting untuk memahami materi fisika ini karna dalam ilmu fisika selalu berkaitan dengan besaran dan pengukuran ini. materi ini dibuat berdasarkan apa yang saya pahami selama belajar fisika dan diambil dari berbagai sumber yang relevan. selamat menikmati...
a. Besaran pokok
b. Besaran turunan
Ø Konversi satuan
Perhatikan
bahwa 1 km = 1000 m dan 1 jam = 3600 sekon
Ø Aturan angka baku
Besaran
Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan
dengan angka. Di dalam fisika besaran terbagi menjadi dua yakni besaran pokok
dan besaran turunan.
a. Besaran pokok
Adalah besaran dasar sebagai patokan dan bukan merupakan hasil turunan dari
besaran lainnya
No
|
Besaran
Pokok
|
Satuan
|
Alat
ukur
|
1.
|
Panjang
|
meter (m)
|
Penggaris, jangka sorong, mikrometersekrup
|
2.
|
Massa
|
kilogram (kg)
|
Timbangan dan Neraca lengan
|
3.
|
Waktu
|
sekon (s)
|
Arloji, jam dinding, stopwatch
|
4.
|
Suhu
|
kelvin (K)
|
Termometer
|
5.
|
Kuat Arus
|
ampere (A)
|
Amperemeter
|
6.
|
Intensitas cahaya
|
candela (Cd)
|
Luxmeter
|
7.
|
Jumlah molekul
|
Mol
|
-
|
Berdasarkan tabel tersebut, dapat kita lihat
bahwa besaran pokok memiliki ciri yang paling mudah terlihat yaitu satuan dari
besaran pokok hanya satu jenis. Besaran ini merupakan besaran dasar yang sudah
disepakati oleh para ahli sebelumnya dan sebagai besaran yang dapat membentuk
besaran lain (besaran turunan).
·
Panjang
Metre is the unit of distance. It is the distance
travelled by light in a vacuum in a time of 1/299 792 458 seconds. (Meter adalah satuan jarak. Satu
meter adalah jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa dalam waktu
1/299 792 458 detik)
Besaran panjang merupakan salah satu besaran
pokok yang unik karena besaran panjang dalam penerapannya memiliki banyak nama
antara lain panjang, tinggi, lebar, kedalaman, jarak, ketinggian dan
perpindahan. Persamaan dari semua nama itu adalah sama-sama memiliki satuan
mater
·
Massa
kilogram is the unit of mass. It is the mass of a
certain quantity of a platinum-iridium alloy kept at the Bureau Internasional
des poids et Mesures in France.( kilogram adalah satuan massa. Satu kilogram adalah massa dari jumlah
tertentu dari campuran platinum-iridium yang disimpan di Bureau Internasional
des poids et Mesures di Perancis)
pada tanggal 20 Mei 2019 definisi satu kilogram
ini di perbaharui lagi karena massa platinum-iridium yang sebelumnya digunakan
mengalami penyusutan, sehingga para ilmuwan sepakat untuk memperbaiki
pengukuran satu kilogram ini. Standart ukuran terbaru satu kilogram menurut Bureau Internasional des poids et Mesures (BIPM) The kilogram, symbol kg, is the SI
unit of mass. It is defined by taking the fixed numerical value of the Planck
constant h to be 6.626 070 15 x 10–34 when expressed in the unit J
s, which is equal to kg m2.s–1, where the metre and the
second are defined in terms of c and Δνcs (Kilogram, simbol kg,
adalah satuan massa SI. Ini didefinisikan dengan mengambil nilai numerik tetap
dari konstanta Planck h menjadi 6.626 070 15 x 10-34 ketika
dinyatakan dalam unit Js, yang sama dengan kg m2.s–1, di
mana meter dan yang kedua didefinisikan dalam hal c dan ΔνCs)s
Dalam kebiasaan sehari-hari ketika kita diminta
mengisi data diri salah satu yang ditulis adalah berat badan = ..... kg.
Menurut konsep besaran hal tersebut tidak tepat karena kilogram adalah satuan
untuk massa, sedangkan berat merupakan besaran turunan yang memiliki satuan
newton. Hal ini sudah berlangsung sangat lama dalam kebiasaan masyarakat di
sekitar kita, oleh karena itu hati-hati dalam penulisannya terutama ketika
sedang berada dalam kegiatan pembelajaran, penelitian, ataupun seminar dan
kegiatan keilmuan lainnya.
·
Waktu
Second (s) is the unit of time. A second is the
duration of 9 129631770 full oscillations of the electromagnetic radiation
emitted in a transition between the two hyperfine energi levels in the ground
state of a cesium-133 atom.( sekon adalah satuan waktu. Satu sekon adalah durasi 9 129631770 osilasi
penuh dari radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dalam transisi antara dua
tingkat energi hyperfine dalam keadaan dasar atom cesium-133.)
Satuan sekon ini sering juga disebut dengan detik
·
Suhu
Kelvin (K) is the
unit of temperature. It is 1/273,16 of the thermodynamic temperature of triple
point of water. (Kelvin (K) adalah satuan suhu. Satu kelvin adalah 1 / 273,16 dari suhu
termodinamika dari titik tripel air). Karena
·
Kuat arus
Ampere is unit of electric current. It is defined
as that current which, when flowing in two parallel conductors a m apart, produces
a force of 2 x 107 N on a length of a m of the conductors. (Ampere adalah satuan arus
listrik. Didefinisikan sebagai arus yang, ketika mengalir dalam dua konduktor
paralel yang terpisah m, menghasilkan gaya 2 x 107 N pada panjang m
dari konduktor)
·
Intensitas cahaya
Candela (cd) is a unit of luminous intensity. It
is the intensity of a source of frequency 5,40 x 1014 Hz emitting
1/683 W per steradian. (Candela (cd) adalah satuan intensitas cahaya. Ini adalah intensitas
sumber frekuensi 5,40 x 1014 Hz yang memancarkan 1/683 W per
steradian)
·
Jumlah molekul
Mole (mol). One mol of a substance contains as many particles as
there are atoms in 12g of carbon-12. This special number of particles is called
avogadro’s number andi s approximately 6,02 x 1023(Mol (mol). Satu mol zat
mengandung partikel sebanyak ada atom dalam 12g karbon-12. Jumlah partikel
khusus ini disebut nomor avogadro dan sekitar 6,02 x 1023)
b. Besaran turunan
Adalah besaran yang diturunkan (bisa dikali atau dibagi) dari dua atau
lebih besaran pokok :
Salah satu ciri utama yang membedakan antara besaran pokok dan besaran
turunan adalah satuannya. Jika pada besaran pokok memiliki satu satuan untuk
besaran turunan memiliki lebih dari satu satuan. Akan tetapi ada beberapa
besaran turunan yang satuannya diringkas menjadi satu satuan baru misalnya
Newton (N) yang sebenarnya adalah kg.m/s2. Berikut contoh besaran
satuan
Besaran
|
Satuan
(SI)
|
Singkatan
satuan
|
Kecepatan
|
m/s
|
|
Percepatan
|
m/s2
|
|
Gaya
|
kg.m/s2
|
Newton (N)
|
Usaha
|
kg.m2/s2
|
Joule (J)
|
Daya
|
kg.m2/s3
|
Watt
|
Tekanan
|
kg /m.s2
|
Pascal (Pa)
|
Energi kinetik
|
kg.m2/s2
|
Joule (J)
|
Energi potensial
|
kg.m2/s2
|
Joule (J)
|
Massa jenis
|
kg/m3
|
|
Berat jenis
|
kg /m3.s2
|
|
Percepatan gravitasi
|
m/s2
|
|
Tegangan listrik
|
kg.m2/s3.A
|
Volt
|
Tips :
Dengan melihat satuan dari besaran turunan, kita bisa mendapatkan beberapa
informasi antara lain
·
Besaran-besaran pokok yang menyusun besaran turunan
tersebut
Contoh :
Gaya memiliki satuan kg.m/s2. Sehingga besaran pokok yang
menyusun besaran gaya ini adalah massa (kg), panjang (m), dan waktu (t)
·
Beberapa (tidak semuanya) satuan besaran turunan
menunjukkan rumus dari besaran itu
Contoh :
Gaya (F) memiliki satuan kg.m/s2, sehingga dapat kita ketahui
rumus untuk gaya adalah massa (kg) dikali dengan percepatan (m/s2) (F
= m.a).\
Satuan
Ø Satuan adalah sesuatu yang digunakan untuk pembanding dalam
pengukuran (biasanya terletak di belakang sebagai penunjuk besaran yang dimaksud)
Ex :
1.
5 kg ~ tulisan Kg terletak di belakang angka 5
menunjukkan bahwa besarannya adalah massa
2.
10 m ~ tulisan m terletak di belakang angka 10
menunjukkan bahwa besarannya adalah besaran panjang
Satuan dibedakan menjadi dua yakni satuan baku dan satuan tak baku
1.
Satuan baku
Satuan baku adalah satuan yang apabila digunakan oleh siapapun akan
memperoleh hasil yang sama, seperti : meter, kilogram, kelvin, sekon, dst.
Syarat suatu satuan disebut dengan satuan baku adalah
·
Bersifat tetap
·
Berlaku internaasional
·
Mudah ditiru (diperbanyak)
2.
Satuan tak baku
Satuan tak baku adalah satuan yang apabila digunakan oleh orang yang
berbeda akan memperoleh hasil yang berbeda, seperti : jengkal, depa, langkah, tombak,
dst.
Berdasarkan Sistem satuan internasional (SI) adalah sistem satuan yang
berlaku secara internasional
Sistem satuan ini ada 2 macam :
1.
Sistem MKS (meter, kilogram, sekon)
2.
Sistem CGS (centimeter, gram, sekon)
No.
|
Besaran
|
Satuan Internasional
|
||
MKS
|
CGS
|
|||
1.
|
Panjang
|
meter (m)
|
centimeter (cm)
|
|
2.
|
Massa
|
kilogram (kg)
|
gram (g)
|
|
3.
|
Waktu
|
sekon (s)
|
sekon (s)
|
|
4.
|
Gaya
|
Newton (N)
|
Dyne
|
|
5.
|
Usaha
|
Joule (J)
|
Erg
|
|
6.
|
Kecepatan
|
m/s
|
cm/s
|
|
7.
|
Massa jenis
|
kg/m2
|
g/cm2
|
|
8.
|
Percepatan
|
m/s2
|
cm/s2
|
|
9.
|
Muatan
|
coulomb
|
Stat coulomb
|
|
Ø Konversi satuan
Konversi satuan merupakan merubah satu besaran dengan satuan tertentu
menjadi satuan lainnya (besarannya tetap hanya satuannya yang berubah)
Ex :
·
1 m = 100 cm = 102 cm
·
1 m = 106 µm = 109 nm = 1010 Å
·
1 inchi = 2,45 cm
·
1 jam = 60 menit = 3600 detik
·
1 joule = 0,24 kal
·
1 Newton = 105 dyne
Untuk beberapa satuan pada besaran pokok,
biasanya kita mengenal aturan kilo, hekto, deka, dst. sebenarnya aturan
tersebut juga berlaku untuk semua satuan tinggal kita ganti “nama belakangnya”
mengikuti satuannya. Perhatikan tabel berikut:
Awalan
|
Massa
|
Panjang
|
Usaha
|
Massa
|
Pengali
|
kilo
|
kilogram (kg)
|
kilometer (km)
|
kilojoule (kj)
|
kilogram (kg)
|
103
|
hekto
|
hektogram (hg)
|
hektometer (hm)
|
hektojoule (hj)
|
hektogram (hg)
|
102
|
deka
|
dekagram (dag)
|
dekameter (dam)
|
dekajoule (daj)
|
dekagram (dag)
|
101
|
....
|
Gram
|
meter
|
joule
|
gram
|
100
|
desi
|
desigram (dg)
|
desimeter (dm)
|
desijoule (dj)
|
desigram (dg)
|
10-1
|
centi
|
centigram (cg)
|
centimeter (cm)
|
centijoule (cj)
|
centigram (cg)
|
10-2
|
mili
|
miligram(mg)
|
milimeter (mm)
|
milijoule (mj)
|
miligram(mg)
|
10-3
|
Sebenarnya awalan dari sebuah (prefix) lebih dari yang
terdapat pada tabel di atas, lebih lengkapnya perhatikan tabel prefix berikut
ini
Pengali
|
Prefix
|
Simbol
|
Pengali
|
Prefix
|
Simbol
|
10-18
|
atto-
|
A
|
101
|
deka-
|
da
|
10-15
|
femto-
|
F
|
102
|
hekto-
|
h
|
10-12
|
pico-
|
p
|
103
|
kilo-
|
k
|
10-9
|
nano-
|
n
|
106
|
mega-
|
M
|
10-6
|
micro-
|
µ
|
109
|
giga-
|
G
|
10-3
|
mili-
|
m
|
1012
|
tera-
|
T
|
10-2
|
centi-
|
c
|
1015
|
peta-
|
P
|
10-1
|
desi-
|
d
|
1018
|
exa-
|
E
|
Untuk mengkonversi besaran yang memiliki lebih dari satu
satuan (besaran turunan) dapat dilakukan dengan cara mengkonversi masing-masing
satuan penyusunnya (perhatikan juga susunan satuannya). contoh:
·
Mengkonversi satuan kecepatan dari km/jam menjadi m/s
·
Mengkonversi satuan massa jenis dari g/cm3
menjadi kg/m3
Ø Aturan angka baku
Dalam kajian ilmiah terkadang kita harus menuliskan angka yang sangat besar
atau sangat kecil, hal ini tentunya akan membawa kesulitan tersendiri bagi yang
menulis maupun yang membaca. Oleh karena itu dibuatlah sebuah aturan tentang
cara-cara penulisan bilangan tersebut dalam aturan bentuk baku untuk
mempermudah dalam penulisan angka-angka.
Penulisan angka dalam bentuk baku mengandung dua bagian penting yakni
bilangan dasar dan bilangan sepuluh pangkat, sehingga sering disebut juga
perkalian bilangan 10 pangkat.
a x 10n
“a” merupakan bilangan dasar yang nilainya harus antara nol sampai satu (
0 < a < 1 )
“n” merupakan pangkat dari bilangan sepuluh sebagai pengali dari “a”
sehingga nilai asal bilangan tersebut tidak berubah.
Tips :
Untuk mempermudah menentukan nilai “n” perhatikan aturan berikut:
1.
Jika tanda koma bergeser ke sebelah kiri sebanyak “x”,
maka nilai “n” akan bertambah sebesar “x”. Perhatikan beberapa contoh berikut!
·
12000 = 1,2 x 104 (tanda koma bergeser ke kiri
sebanyak 4)
·
2030 x 10-7 = 2,03 x 10-5 (tanda
koma bergeser ke kiri sebanyak 2)
·
5109,3 x 105 = 5,1093 x 108 (tanda
koma bergeser ke kiri sebanyak 3)
2. Jika tanda koma bergeser ke sebelah kanan sebanyak “x”,
maka nilai “n” akan berkurang sebesar “x”. Perhatikan beberapa contoh berikut
·
0,0000045 = 4,5 x 10-6 (tanda koma bergeser ke
kanan sebanyak 6)
·
0,028 x 108 = 2,8 x 106 (tanda koma
bergeser ke kanan sebanyak 2)
·
0,98 x 10-2 = 9,8 x 10-3 (tanda
koma bergeser ke kanan sebanyak 1)
Operasi matematika untuk bilangan berpangkat adalah sebagai berikut:
1.
Penjumlahan dan pengurangan
Untuk penjumlahan dan pengurangan dapat dilakukan apabila bilangan pokok
dan pangkatnya sama (dalam hal ini adalah 10n), contohnya seperti di
bawah ini
·
2 . 103 + 4 . 103 = 4 . 103
·
23 . 105 - 4 . 105 = 19 . 105
·
6 . 103 + 4 . 102 = - (tidak bisa
karna pangkatnya berbeda)
2.
Perkalian dan pembagian
Untuk perkalian dan pembagian dapat dilakukan jika bilangan pokoknya sama
(dalam hal ini 10). Ketika dilakukan perkalian maka pangkatnya ditambah dan
ketika dilakukan pembagian pangkatnya dikurangi. Contohnya seperti di bawah
ini.
·
6 . 103 x 4 . 103 = 24 . 106
·
2 . 10-2 x 4 . 107 = 8 . 105
·
64 . 10-9 : 8 . 102 = 8 . 10-11
Pengukuran
Pengukuran adalah
membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis sebagai acuannya.
“besaran lain” yang dimaksudkan disini adalah alat ukurnya (berfungsi untuk
menentukan nilai besaran yang diukur). Berikut penjelasan tentang pengukuran
pada beberapa besaran.
1.
Alat ukur panjang
Penggaris (memiliki taraf ketelitian 0,5 mm)
Dalam mengukur menggunakan penggaris, perlu diperhatikan skala yang
ditunjukkan kedua ujung benda yang diukur (biasanya mulai dari nol). Karna
hasil pengukurannya merupakan selisih kedua skala yang ditunjukkan kedua ujung
benda tersebut. Contohnya
Tentukan hasil pengukuran panjang menggunakan penggaris berikut ini
Berdasarkan gambar, perhatikan bahwa pengukuran lidi tidak dimulai dari skala
0 pada penggaris akan tetapi dimulai dari skala 12,9 cm sampai skala 16,8 cm.
dengan demikian panjang dari lidi tersebut adalah :
12,9 – 16,8 = 4,1 cm
Jangka sorong (memiliki taraf ketelitian 0,1 mm)
Cara membacanya :
a. Melihat angka yang ditunjukkan pada skala utama (
perhatikan skala terakhir yang terlihat pada skala utama )
b. Mencari garis yang berhimpit antara skala nonius dan
skala utama (dikalikan ketelitian sebesar 0,1 mm)
c. Jumlahkan keduanya
Contoh soal:
Tentukan hasil pengukuran panjang benda menggunakan
jangka sorong berikut ini
Gambar jangka sorong memiliki dua skala yakni skala utama
(yang atas) dan skala nonius (yang bawah). Perhatikan gambar di bawah ini
·
Skala utama (kotak warna merah) : 5,6 cm
·
Skala nonius (kotak warna orange) : 6 x 0,01 = 0,06 cm
·
Hasil pengukuran = 5,6 + 0,06 = 5,66 cm
Mikrometer sekrup (memiliki taraf ketelitian
(0,01mm)
Cara membacanya :
a.
Melihat angka yang ditunjukkan pada skala utama
( perhatikan skala terakhir yang terlihat pada skala utama )
b.
Mencari garis yang berhimpit antara skala nonius dan
skala utama (dikalikan ketelitian sebesar 0,01 mm)
c.
Jumlahkan keduanya
Contoh soal
Tentukan hasil pengukuran menggunakan mikrometer berikut
ini
Sama halnya pada jangka sorong, mikrometer sekrup juga memiliki
dua skala yakni skala utama dan skala nonius (skala putar). Untuk mengetahui
nilai masing-masing skala, perhatikan gambar berikut:
·
Skala utama (kotak merah) : 7 mm
·
Skala nonius (kotak orange) : 37 x 0,01 = 0,37 mm
·
Hasil pengukuran : 7 + 0,37 = 7,37 mm
2.
Alat ukur massa
Alat ukur massa antara lain, timbangan, neraca ohaus (neraca lengan). Dalam
penggunaan neraca lengan perlu diperhatikan jumlah lengan dan skala pada neraca
tersebut. Contoh
Gambar neraca
di atas terdapat 3 lengan (kadang juga ada yang 4 lengan), hasil pengukuran dari
neraca tersebut adalah
Hasil = 300 + 70
+ 5,4 = 375,4 gram
3.
Alat ukur waktu
Alat ukur waktu adalah jam, arloji, maupun stopwatch. Untuk menentukan
hasil pengukuran menggunakan stopwtach analog perlu diperhatikan skala yang
ditunjukkan oleh jarum detik dan jarum menitnya
4.
Alat ukur volume
Alat ukur volume untuk benda tak beraturan bentuknya adalah gelas ukur
Pengukuran volume dilakukan dengan memperhatikan bentuk dari benda yang
ingin diketahui volumenya. Untuk benda dengan bentuk teratur seperti: kubus,
balok, bola, tabung, dkk dapat digunakan rumus matematis mencari volume sesuai
dengan bentuknya. Sedangkan, untuk benda-benda yang memiliki bentuk tidak
teratur dapat menggunakan gelas ukur guna mencari volume benda tersebut.
Berikut contoh pengukuran volume dengan menggunakan gelas ukur
Berdasarkan gambar di atas, maka dapat diketahui volume benda tersebut adalah:
Volume = 34 – 28 = 6 ml
Sumber :
Halliday, D.
dan Resnick, R., 2008, Fundamental of Physics 8th edition, John Wiley and sons,
Inc.,
Tsokos, K, A. 2014, Physics for the IB
Diploma Sixth Edition, Cambrige University press’s
Pujiyanta, Dasihanto. P, Sutantao. P dan Arahim, Z. 2009. Ilmu pengetahuan
alam kelas VII SMP/MTs. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
thankyou so much
BalasHapusYour welcome...
Hapus