Besaran Fisika dan Satuan - IPA Kelas 7
Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Hal ini disebabkan di dalam fisika mengandung prinsip-prinsip dasar mengenai gejala-gejala alam yang ada di sekitar kita. Fenomena dan gejala-gejala alam tersebut meliputi besaran-besaran fisika di antaranya: gerak, cahaya, kalor, listrik, dan energi.
Penerapan besaran-besaran fisika dalam aktivitas kegiatan sehari-hari senantiasa berkaitan dengan pengamatan dan pengu-kuran. Sebagai contoh, informasi kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot berguna untuk mengoperasikan pesawat yang dikendalikannya. Besarnya suhu badan kita merupakan informasi untuk mengetahui apakah badan kita sehat atau tidak. Sepatu dan pakaian yang kita gunakan mempunyai ukuran tertentu.
Melihat betapa pentingnya pengukuran besaran fisika, maka di dalam bab ini akan dipelajari pengertian besaran fisika, pengukuran besaran fisika yang meliputi massa, panjang, waktu, dan suhu serta konversi satuannya.
Besaran Fisika dan Satuan
1. Pengertian Besaran Fisika, Besaran Pokok, dan Besaran Turunan
Berapakah tinggi dan berat badanmu? Tentu saja kamu dapat mengukur secara langsung tinggi badanmu dengan alat ukur meteran pita, misalnya 165 cm. Bagaimana dengan berat badanmu? Di dalam pembicaraan kita sehari-hari yang dimaksud dengan berat badan adalah massa, sedangkan dalam fisika pengertian berat dan massa berbeda. Berat badan dapat kita tentukan dengan menggunakan alat timbangan berat badan. Misalnya, setelah ditimbang berat badanmu 50 kg atau dalam fisika bermassa 50 kg. Tinggi atau panjang dan massa adalah sesuatu yang dapat kita ukur dan dapat kita nyatakan dengan angka dan satuan. Panjang dan massa merupakan besaran fisika. Jadi, besaran fisika adalah ukuran fisis suatu benda yang dinyatakan secara kuantitas.
Selain besaran fisika juga terdapat besaran-besaran yang bukan besaran fisika, misalnya perasaan sedih, gembira, dan lelah. Karena perasaan tidak dapat diukur dan tidak dapat dinyatakan dengan angka dan satuan, maka perasaan bukan besaran fisika.
Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Adapun, besaran turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok.
Sistem satuan besaran fisika pada prinsipnya bersifat standar atau baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan mudah digunakan setiap saat dengan tepat. Sistem satuan standar ditetapkan pada tahun 1960 melalui pertemuan para ilmuwan di Sevres, Paris. Sistem satuan yang digunakan dalam dunia pendidikan dan pengetahuan dinamakan sistem metrik, yang dikelompokkan menjadi sistem metrik besar atau MKS (Meter Kilogram Second) yang disebut sistem internasional atau disingkat SI dan sistem metrik kecil atau CGS (Centimeter Gram Second).
Besaran pokok dan besaran turunan beserta dengan satuannya dapat dilihat dalam Tabel 1 dan Tabel 2 berikut.
Tabel 1. Satuan Besaran Pokok dalam Sistem Metrik
| No. | Besaran Pokok | Satuan SI / MKS | Singkatan | Satuan Sistem CGS | Singkatan |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Panjang | meter | m | centimeter | cm |
| 2 | Massa | kilogram | kg | gram | g |
| 3 | Waktu | detik | s | detik | s |
| 4 | Suhu | kelvin | K | kelvin | K |
| 5 | Kuat arus listrik | ampere | A | stat ampere | statA |
| 6 | Intensitas cahaya | candela | Cd | candela | Cd |
| 7 | Jumlah zat | kilo mol | kmol | mol | mol |
Selain tujuh besaran pokok di atas, terdapat dua besaran pokok tambahan, yaitu sudut bidang datar dengan satuan radian (rad) dan sudut ruang dengan satuan steradian (sr).
Tabel 2. Beberapa Besaran Turunan beserta Satuannya
| No. | Besaran Turunan | Penjabaran dari Besaran Pokok | Satuan Sistem MKS |
|---|---|---|---|
| 1 | Luas | Panjang × Lebar | m2 |
| 2 | Volume | Panjang × Lebar × Tinggi | m3 |
| 3 | Massa Jenis | Massa : Volume | kg/m3 |
| 4 | Kecepatan | Perpindahan : Waktu | m/s |
| 5 | Percepatan | Kecepatan : Waktu | m/s2 |
| 6 | Gaya | Massa × Percepatan | newton (N) = kg.m/s2 |
| 7 | Usaha | Gaya × Perpindahan | joule (J) = kg.m2/s2 |
| 8 | Daya | Usaha : Waktu | watt (W) = kg.m2/s3 |
| 9 | Tekanan | Gaya : Luas | pascal (Pa) = N/m2 |
| 10 | Momentum | Massa × Kecepatan | kg.m/s |
Satuan Sistem Internasional (SI) digunakan di seluruh negara dan berguna untuk perkembangan ilmu pengetahuan dan perdagangan antarnegara. Kamu dapat membayangkan betapa kacaunya per-dagangan apabila tidak ada satuan standar, misalnya satu kilogram dan satu meter kubik.
Satuan Internasional untuk Panjang
Hasil pengukuran besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter, atau kilometer. Satuan besaran panjang dalam SI adalah meter. Pada mulanya satu meter ditetapkan
sama dengan panjang sepersepuluh juta 1/10000000 dari jarak kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Meter standar ini disimpan di International Bureau of Weights and Measure di Sevres, dekat Paris.
Batang meter standar dapat berubah dan rusak karena dipengaruhi suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960 definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik.
Pada tahun 1983, Konferensi Internasional tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon. Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan.
Satuan Internasional untuk Massa
Besaran massa dalam SI dinyatakan dalam satuan kilogram (kg). Pada mulanya para ahli mendefinisikan satu kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa standar satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4ºC.
Satuan Internasional untuk Waktu
Besaran waktu dinyatakan dalam satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari rata-rata sama dengan 24 jam = 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali.
2. Mengonversi Satuan Panjang, Massa, dan Waktu
Setiap besaran memiliki satuan yang sesuai. Penggunaan satuan suatu besaran harus tepat, sebab apabila tidak sesuai akan berkesan janggal bahkan lucu. Misalnya seseorang mengatakan tinggi badannya 150ºC, orang lain yang mendengar mungkin akan tersenyum karena hal itu salah. Demikian pula dengan pernyataan bahwa suhu badan orang yang sehat biasanya 36 meter, terdengar janggal.
Hasil suatu pengukuran belum tentu dinyatakan dalam satuan yang sesuai dengan keinginan kita atau yang kita perlukan. Contohnya panjang meja 1,5 m, sedangkan kita memerlukan dalam satuan cm, satuan gram dinyatakan dalam kilogram, dari satuan milisekon menjadi sekon. Untuk mengonversi atau mengubah dari suatu satuan ke satuan yang lainnya diperlukan tangga konversi. Gambar berikut menunjukkan tangga konversi panjang, massa, dan waktu, beserta dengan langkah-langkah penggunaannya.
 |
| Tangga Konversi Panjang |
3. Awalan Satuan dan Sistem Satuan di Luar Sistem Metrik
Di samping satuan sistem metrik, juga dikenal satuan lainnya yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya liter, inci, yard, feet, mil, ton, dan ons. Satuan-satuan tersebut dapat dikonversi atau diubah ke dalam satuan sistem metrik dengan patokan yang ditentukan. Konversi besaran panjang menggunakan acuan sebagai berikut:
1 mil = 1760 yard
(1 yard adalah jarak pundak sampai ujung jari tangan orang dewasa).
1 yard = 3 feet
(1 feet adalah jarak tumit sampai ujung jari kaki orang dewasa).
1 feet = 12 inci
(1 inci adalah lebar maksimal ibu jari tangan orang dewasa).
1 inci = 2,54 cm
1 cm = 0,01 m
Satuan mil, yard, feet, inci tersebut dinamakan satuan sistem Inggris. Untuk besaran massa berlaku juga sistem konversi dari satuan sehari-hari maupun sistem Inggris ke dalam sistem SI.
Contohnya sebagai berikut.
•1 ton = 1000 kg
•1 kuintal = 100 kg
•1 slug = 14,59 kg
•1 pon (lb) = 0,4536 kg
•1 ons (oz) = 0,02835 kg
Satuan waktu dalam kehidupan sehari-hari dapat dikonversi ke dalam sistem SI yaitu detik atau sekon. Contohnya sebagai berikut.
•1 tahun = 3,156 x 107 detik
•1 hari = 8,640 x 104 detik
•1 jam = 3600 detik
•1 menit = 60 detik
Di dalam sistem metrik juga dikenal sistem awalan dari sistem MKS baik ke sistem makro maupun ke sistem mikro. Perhatikan Tabel berikut ini:
Awalan Satuan Sistem Metrik Besaran Panjang
| Sistem | Awalan Satuan | Lambang | Konversi |
|---|---|---|---|
| Konversi Makro | Eksa | E | 1018 |
| Peta | P | 1015 | |
| Tera | T | 1012 | |
| Giga | G | 109 | |
| Mega | M | 106 | |
| kilo | k | 103 | |
| hekto | h | 102 | |
| deka | da | 101 | |
| MKS | meter | 1 | |
| Konversi Mikro | centi | c | 10-2 |
| mili | m | 10-3 | |
| mikro | μ | 10-6 | |
| nano | n | 10-9 | |
| piko | p | 10-12 | |
| femto | f | 10-15 | |
| atto | a | 10-18 |
Penelitian jagad mikro dengan konversi sistem mikro banyak berkembang dalam bidang teknolgi dewasa ini, contohnya teknologi nano yang menyelidiki jagad renik seperti sel, virus, bakteriofage, dan DNA. Adapun penelitian jagad makro menggunakan konversi sistem makro karena objek penelitiannya mencakup wilayah lain dari jagad raya, yaitu objek alam semesta di luar bumi.
4. Mengonversi Satuan Besaran Turunan
Besaran turunan memiliki satuan yang dijabarkan dari satuan besaran-besaran pokok yang mendefinisikan besaran turunan tersebut. Oleh karena itu, seringkali dijumpai satuan besaran turunan dapat berkembang lebih dari satu macam karena penjabarannya dari definisi yang berbeda. Sebagai contoh, satuan percepatan dapat ditulis dengan m/s2 dapat juga ditulis dengan N/kg. Satuan besaran turunan dapat juga dikonversi. Perhatikan beberapa contoh di bawah ini!
•1 dyne = 10-5 newton
•1 erg = 10-7 joule
•1 kalori = 0,24 joule
•1 kWh = 3,6 x 106 joule
•1 liter = 10-3m3 = 1 dm3
•1 ml = 1 cm3 = 1 cc
•1 atm = 1,013 x 105 pascal
•1 gauss = 10-4 tesla
Contoh Soal dan Pembahasan Besaran Fisika dan Satuan - IPA Kelas 7 silahkan klik DISINI
(ref: IPA Terpadu Departemen Pendidikan Nasional 2008)
Get notifications from this blog