Assalamualaikum sobat, Belajar Ilmu fisika Sangat dianjurkan untuk era modern seperti saat ini, karena umumnya perkembangan teknologi informasi , dan elektronika,dan ilmu pengetahuan lainnya tak lepas dari pengaruh adanya ilmu fisika.
Hal tersebut karena, didalam ilmu fisika terdapat prinsip prinsip dasar dari gejala gejala alam yang sering kita jumpai di lingkungan sekitar kita, Adapun gejala gejala alam fisika tersebut dapat berupa ; gerak, listrik, kalor, cahaya, dan energi.
Adapun penerapan ilmu fisika sering berkaitan dengan pengamatan dan pengukuran. Seperti halnya informasi mengenai kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot, sangat diperlukan agar pilot tersebut dapat mengendalikan pesawatnya dengan baik. Hal lainnya yang sering kita jumpai yakni, pengukuran suhu badan yang dapat menentukan apakah kita sehat atau tidak. dan pemilihan ukuran tertentu saat kita membeli pakaian atau sepatu.
Mengingat betapa pentingnya pengukuran dalam ilmu fisika, maka pada kesempatan kali ini kita akan belajar mengenal besaran fisika dan satuannya.
A. Besaran Fisika Dan Satuan
1. Apakah Pengertian dari Besaran Fisika, Besaran Pokok, dan Besaran Turunan Itu?
Jika ditanya, Berapakah Tinggi dan berat badan sobat? Tentunya sobat dapat langsung mengukur tinggi badan sobat dengan menggunakan
alat ukur seperti meteran pita, misalnya didapati ukuran 150 cm. lalu bagaimana dengan ukuran berat badan sobat? Dalam Pembicaraan yang kita lakukan sehari hari, yang disebut sebagai berat badan ialah massa, namun pengertian dari berat dan massa dalam ilmu fisika memiliki perbedaan. Berat badan sobat , dapat diketahui dengan menggunakan timbangan berat badan. Misalnya setelah ditimbang diketahui berat sobat 55 kg atau dalam fisika bermassa 55kg. Tinggi atau panjang, dan massa merupakan sesuatu yang dapat kita ukur dan dapat ditentukan dengan menggunakan angka dan satuan. Panjang dan juga massa tergolong dalam besaran fisika, Sehingga dapat kita ambil kesimpulan bahwa;
“Besaran Fisika yaitu ukuran suatu benda yang dapat dinyatakan secara kuantitatis”.
selain besaran fisika, ada juga besaran lain yang bukan merupakan besaran fisika seperti; perasaan gembira, sedih, lelah ,bangga, dan kasih sayang. Karena perasaan tidak bisa dinyatakan dengan menggunakan angka dan satuan, maka perasaan bukanlah besaran fisika.
Besaran fisika dapat dikelompokkan menjadi 2 besaran, yakni besaran pokok dan besaran turunan.
adapun pengertian dari besaran pokok yaitu besaran yang telah ditetapkan terlebih dahulu, sedangkan besaran turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran besaran pokok.
Besaran fisika pada dasarnya memiliki sistem satuan yang bersifat standar atau baku yakni bersifat tetap, berlaku secara universal, serta mudah untuk digunakan setiap saat dengan tepat. Sistem Satuan Yang bersifat standar tersebut, telah ditetapkan semenjak tahun 1960 melalui pertemuan para ilmuan yang diadakan di sevres, Paris. Dalam dunia pendidikan dan pengetahuan, sistem satuan yang digunakan dinamai dengan sistem metrik, kemudian sistem ini dikelompokkan kembali menjadi sistem metrik besar atau MKS ( Meter, Kilogram, Second) yang dikenal dengan sebutan sistem internasional atau disingkat SI, dan Sistem Metrik Kecil atau CGS ( Centi, Gram, Second).
Berikut ini tabel besaran pokok dan satuannya;
Selain ketujuh besaran pokok seperti pada tabel diatas, masih ada tambahan 2 besaran pokok lagi , yakni sudut bidang datar dengan satuan radian (rad) dan sudut ruang dengan satuan steradian (sr).
Berikut ini tabel besaran turunan dan satuannya;
Volume Air dalam Bak mandi merupakan contoh dari besaran turunan
Satuan (SI) atau Sistem Internasional dipakai diseluruh negara dan sangat bermanfaat dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan perdagangan antar negara. Coba sobat bayangkan, Alangkah kacaunya perdagangan jika tidak ada satuan standar, semisal 1 kilogram dan 1 meter kubik.
a. Satuan Internasional Untuk Panjang
Hasil dari pengukuran besaran panjang, pada umumnya dinyatakan dalam satuan kilometer, meter, sentimeter ataupun milimeter. Untuk Besaran panjang, dalam SI (sistem internasional) yaitu meter. Awal ditetapkannya satu meter standar memiliki besar yang sama dengan panjang dari sepersepuluh juta (1/10000000) yang diambil dari jarak kutub utara ke khatulistiwa melewati paris, Lalu kemudian dibuatlah suatu batang meter standar yang terbuat dari campuran platina – iridium. Pada batang meter standar ini Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang pada saat bersuhu 0º C. Meter standar ini kemudian disimpan di International Bureau of Weights and Measure
di Sevres, dekat Paris.
Batang meter standar, bisa mengalami perubahan dan rusak akibat pengaruh suhu, serta dapat menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian saat pengukuran. Oleh sebab itu di tahun 1960 definisi satu meter dirubah dan didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali dari panjang gelombang sinar jingga yang dihasilkan oleh pancaran atom gas krypton-86 didalam ruangan hampa pada suatu lucutan listrik.
Gambar batang meter standar yang terbuat dari campuran bahan platina – iridium
Kemudia ditahun 1983 diadakanlah konfrensi internasional mengenai timbangan dan ukuran, dan diputuskanlah bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh oleh suatu cahaya pada saat selang waktu 1/299792458 sekon. Digunakannya kecepatan cahaya ini sebab dianggap nilainya akan selalu konstan.
b. Satuan Nasional Untuk Massa
Satuan Internasional untuk besaran massa dinyatakan dengan satuan kilogram (kg). Pada mulanya Para ahli menentukan 1 kilogram standar sebagai massa sebuah silinder yang dibuat dari bahan campuran platina – iridium yang disimpan di sevres, dekat paris, Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik massa 1 kg didefinisikan sebagai massa satu liter air murni di suhu 4º C.
Gambar Kilogram standar yang terbuat dari campuran bahan platina – iridium
c. Satuan Internasional Untuk Waktu
Besarnya waktu dalam Satuan Internasional (SI) dinyatakan dalam satuan detik atau sekon. Pada awal penetapan satuan waktu, dinyatakan berdasarkan waktu rotasi bumi pada porosnya, yakni 1 hari. 1 detiknya dinyatakan dengan 1/26400 kali satu hari rata rata , rata rata dalam 1 hari = 24 jam x 60 x 60 = 86400 detik. Karena tidak tetapnya 1 hari matahari dari satu waktu ke waktu, maka di tahun 1956 satu detik didefinisikan kembali oleh para ahli dengan selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk , melakukan getaran sejumlah 9192631770 kali.
Gambar jam atom
2. Mengkonversi Satuan panjang, Massa dan Waktu
Setiap Besaran Mempunyai satuan yang sesuai , penggunaan satuan untuk suatu besaran haruslah tepat, karena jika tidak sesuai akan menimbulkan kesan aneh atau bahkan lucu. Sebagai contoh seseorang yang mengatakan tinggi badannya 165 º C, akibatnya orang yang mendengarnya akan menjadi tertawa karena hal tersebut salah, demikian halnya juga dengan pernyataan orang yang mengatakan suhu badannya 32 meter, terdengar sangat janggal bukan?
Hasil pengukuran yang dihasilkan belum tentu juga sesuai dengan yang kita perlukan dan inginkan , semisal panjang meja 2 meter, sedangkan yang kita perlukan dalam satuan cm, satuan kilogram dinyatakan dalam gram, satu jam dinyatakan dalam detik. Untuk itu. dibutuhkanlah tangga konversi untuk mengkonversikan suatu satuan ke satuan yang lainnya.
Berikut ini ditampilkan gambar tangga konversi panjang, massa dan waktu secara berurutan, beserta contohnya;
Gambar Tangga Konversi Panjang
contoh Soal 1
Nyatakanlah jarak 4000 m kedalam satuan;
a). km
b). cm
Pembahasan
Langkah Langkah Untuk Menyelesaikan persoalan diatas.
- Amatilah posisi konversi satuan yang akan ditanyakan, apakah posisinya diatas atau dibawah satuan yang diketahui
- Apabila posisinya berada diatas, maka dibagi dengan 10n dan jika posisinya berada di bawah maka di kalikan 10n
- Nilai n disini merupakan jumlah tangga diatas, atas dibawah satuan yang diketahui
penyelesaian;
a). 4000 m = ….km
satuan km berada 3 tangga diatas satuan m, maka
4000 m = 4000/103 km
4000 m = 4000/1000 km
4000 m = 4 km
b). 4000 m = ….cm
satuan cm berada 2 tangga dibawah satuan m, maka
4000 m = 4000 x 102 cm
4000 m = 4000 x 100 cm
4000 m = 400000 cm
4000 m = 4 x 105 cm
contoh soal 2
Konversikanlah 200 cm2 Kedalam satuan;
a). m2
b). mm2
penyelesaian;
a). 200 cm2 = …m2
Karena satuan m2 berada 2 tangga diatas satuan cm2, (n = 2 →102n →104), maka
200 cm2 = 200/104 m2
200 cm2 = 200/10000 m2
200 cm2 = 0,02 m2
200 cm2 = 2 x 10-2 m2
b). 200 cm2 = …mm2
Karena satuan mm2 berada 2 tangga dibawah satuan cm2, (n = 1 →102n →102), maka
200 cm2 = 200 x 102 m2
200 cm2 = 200 x 100 m2
200 cm2 = 20000 m2
200 cm2 = 2 x 104 m2
Gambar tangga konversi massa
contoh soal
Nyatakanlah 40000 g kedalam satuan
a). kg
b). mg
penyelesaian;
perhatikanlah tangga konversi massa diatas
a). 40000 g = …kg
karena posisi g berada 3 tangga dibawah satuan kg maka
40000 g = 40000/103 kg
40000 g = 40000/1000 kg
40000 g = 40 kg
b). 40000 g = …mg
karena posisi g berada 3 tangga diatas satuan mg maka
40000 g = 40000 x 103 kg
40000 g = 4 x 107 kg
gambar tangga konversi waktu
contoh soal;
Nyatakanlah waktu 40 sekon kedalam satuan
a). das
b). ms
penyelesaian;
a). 40 sekon = …das
posisi satuan sekon (s) berada 1 tangga dibawah satuan das, maka
40 sekon = 40/101das
40 sekon = 40/10 das
40 sekon = 4 das
b). a). 40 sekon = …ms
posisi satuan sekon (s) berada 3 tangga diatas satuan ms, maka
40 sekon = 40 x 103 ms
40 sekon = 40 x 1000 ms
40 sekon = 40000 ms
40 sekon = 4 x 104 ms
3. Awalan Dari satuan dan Sistem satuan Diluar Sistem Metrik
Selain Satuan sistem Metrik, dalam kehidupan sehari hari kita sering juga kita jumpai satuan lain semisal; inci, feet, mil, liter, dan ons. Satuan satuan tersebut dapat dikonversikan kedalam satuan metrik dengan menggunakan suatu patokan yang telah ditentukan.
Untuk Konversi satuan panjang telah digunakan acuan sebagai berikut;
- 1 mil = 1760 yard (jarak 1 yard yaitu jarak pundak sampai ujung jari tangan orang dewasa)
- 1 yard = 3 feet (jarak 1 feet yaitu jarak antara tumit sampai ujung kaki orang dewasa)
- 1 feet = 12 inci (jarak 1 inci yaitu lebar maksimal ibu jari tangan orang dewasa)
- 1 inci = 2,54 cm
- 1 cm = 0,01 m
Satuan diatas (mil, yard, feet, inci) tersebut dinamakan dengan satuan sistem inggris.
Untuk Konversi satuan massa juga telah digunakan sistem konversi satuan sehari hari maupun inggris kedalam SI, Yaitu sebagai berikut;
- 1 ton = 1000 kg
- 1 ons (oz) = 0,02835 kg
- 1 kuintal = 100 kg
- 1 pon (lb) = 0,4536 kg
- 1 slug = 14,59 kg
Satuan dalam kehidupan kita sehari hari yang dapat dikonversikan kedalam SI yaitu sekon (detik), contohnya;
- 1 tahun = 3,156 x 107 detik
- 1 hari = 8,640 x 104 detik
- 1 jam = 3600 detik
- 1 menit = 60 detik
sistem awalan dari MKS juga dikenal didalam Sistem metrik baik itu ke sistem makro maupun ke sistem mikro.
sebagaimana gambar tabel Awalan sistem Metrik Besaran Panjang berikut;
Akhir Akhir ini penelitian mengenai jagad makro, marak menggunakan konversi sistem makro dan sangat banyak dikembangkan khususnya dalam bidang teknologi nano yang Mempelajari jagad renik semisal; virus, sel, bakteriofage dan juga DNA. Penelitian jagat makro banyak digunakannya konversi sistem makro, hal tersebut karena objek penelitiannya sudah meliputi wilayah lain dari jagad raya yaitu objek alam semesta di luar bumi.
4. Mengkonversikan Satuan Besaran Turunan
Besaran Turunan dapat didefinisikan sebagai besaran yang mempunyai satuan Yang dijabarkan dari satuan besaran pokok. Oleh sebab itulah kita sering menemukan satuan besaran turunan yang dapat berkembang lebih dari satu macam karena dijabarkan dari definisi yang berbeda, Contohnya; satuan dari percepatan dituliskan dengan m/s2
dan bisa juga dituliskan dengan N/kg. Satuan dari besaran turunan juga dapat dikonversikan berikut ini contohnya;
- 1 dyne = 10-5 newton
- 1 erg = 10-7 joule
- 1 kalori = 0,24 joule
- 1 kWh = 3,6 x 106 joule
- 1 liter = 10-3 m3 = 1 dm3
- 1 ml = 1 cm3 = 1 cc
- 1 atm = 1,013 x 105 pascal
- 1 gauss = 10-4 tesla