Pelajaran , Modul Fisika

Posted: January 18, 2013 in Pelajaran

 

PENGUKURAN BESARAN DAN PENERAPAN SATUAN

 129275176 (1)

 

Materi Pembelajaran

 

  1. A.  Pengertian Besaran dan Satuan

Besaran adalah segala sesuatu yang mempunyai nilai (dapat di ukur) dan dapat dinyatakan dengan angka. Satuan adalah ukuran pembanding yang telah di perjanjikan terlebih dahulu. Ada dua macam sistem satuan yang sering di gunakan dalam fisika dan ilmu teknik,yaitu sistem metric dan sistem Inggris. Sistem metric dibagi dalam dua bagian,yaitu sistem MKS (Meter Kilogram Sekon) dan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon).

  1. B.  Jenis – Jenis Besaran

1.Besaran Skalar dan Besaran Vektor

Besaran Skalar adalah besaran yang mempunyai besar atau nilai saja.

Contoh : massa,panjang,waktu,suhu,dan lain-lain.

Besaran Vektor adalah besaran yang memiliki besar dan arah.

Contoh : gaya,perpindahan,kecepatan,momentum,dan lain-lain.

2.Besaran Pokok dan Besaran Turunan

Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran-besaran yang satuannya telah di tetapkan terlebih dahulu untuk digunakan sebagai dasar dalam menentukan satuan-satuan pada besaran-besaran lain.Dalam Satuan Sistem Internasional (SI) terdapat tujuh buah besaran pokok dan dua buah besaran tambahan seperti terlihat pada table di bawah ini :

 

 

No.

Nama Besaran Pokok

Satuan

Lambang Satuan

1

Panjang

Meter

m

2

Massa

Kilogram

kg

3

Waktu

Sekon (detik)

s (det)

4

Arus Listrik

Ampere

A

5

Suhu

Kelvin

K

6

Intensitas cahaya

Kandela

Cd

7

Jumlah zat

Mole

mol

 

Sedangkan dua besaran tambahan adalah sebagi berikut :

No.

Nama Besaran Tambahan

Satuan

Lambang Satuan

1.

Sudut datar

radian (radial)

rad

2.

Sudut ruang

steradian

Sr

 

Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran-besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.Beberapa contoh besaran turunan yang diturunkan dari besaran-besaran pokok dapat dilihat pada table di bawah ini :

No.

Besaran

Simbol Besaran

Satuan

Lambang Satuan

Bentuk satuan lain dalam SI

1.

Gaya

F

Newton

N

kg.m.sˉ² atau kg.m/s²

2.

Tekanan

P

Pascal

Pa

N.mˉ² atau N/m²

3.

Usaha

W

Joule

J

N.m atau kg.m²/s²

4.

Daya

P

Watt

W

J.sˉ¹ atau J/s

5.

Tegangan listrik

V

Volt

V

W.Aˉ¹ atau W/A

6.

Muatan listrik

Q

Coulomb

C

A.s (ampere sekon)

7.

Kapasitas listrik

C

Farad

F

C.Vˉ¹ atau C/V

8.

Tahanan listrik

R

ohm

Ω

V.Aˉ¹ atau V/A

9.

Fluks magnetik

Φ

weber

Wb

V.s (volt sekon)

10.

Medan magnet

E

tesla

T

W.b.mˉ² atau Wb/m²

 

  1. C.  Konversi Satuan

Konversi satuan adalah sistem pengubahan satuan dan satuan-satuan imperial (Sistem Inggris) ke dalam satuan-satuan metrik.Dalam melakukan konversi satuan,ada faktor pengali yang sering diperlukan untuk menuliskan harga-harga besaran satuan yang sangat besar atau yang sangat kecil.Dalam SI,faktor pengali tersebut antara lain :

No.

Faktor Pengali

Nama Awalan

Simbol

1.

10ˉ18

Atto

a

2.

10ˉ15

Femto

f

3.

10ˉ12

Piko

p

4.

10ˉ9

Nano

n

5.

10ˉ6

Mikro

m

6.

10ˉ3

Milli

m

7.

103

Kilo

K

8.

106

Mega

M

9.

109

Giga

G

10.

1012

Tera

T

11.

1015

Peta

P

12.

1018

Exa

E

13.

10-1

Desi

d

14.

10-2

Centi

C

15.

101

Deka

da

16.

102

Hekto

h

 

Contoh konversi satuan untuk beberapa besaran :

1.Faktor konversi untuk satuan panjang :

a. 1 inchi (in) = 2,54 cm = 25,4 mm

b. 1 feet (ft) = 1 kaki = 12 inci = 0,3048 m

c. 1 yard (yd) = 3 feet = 36 inci = 0,9144 m

d. 1 mile (mil) = 5280 kaki = 1,609 km

2.Faktor konversi untuk satuan massa :

a. 1 kg = 1000 gram

b. 1 ton = 1000 kg

c. 1 pound (lb) = 0,4536 kg

3.Faktor konversi untuk satuan waktu :

a. 1 menit = 60 detik

b. 1 jam = 60 menit

c. 1 hari = 24 jam

4.Faktor konversi untuk satuan kecepatan :

a. 1 meter/sekon (1m/s) = 100 cm/s = 3,281 ft/s

b. 1 mil/jam = 1,47 ft/s = 0,447 m/s

5.Faktor konversi untuk satuan gaya :

a. 1 pound = 1 lb = 4,448 N

b. 1 N = 0,2248 lb = 105 dyne

6.faktor konversi untuk satuan tekanan :

a. 1 bar = 105 N/m2 =14,50 lb/inci2

b. 1 atm = 760 mmHg = 76 cm Hg

c. 1 atm = 1,013 x 105 N/m2

7.Faktor kinversi untuk satuan energi :

a. 1 joule (1 J) = 107 erg

b. 1 kalori = 1 kal = 4,186 J

8.Faktor konversi untuk satuan daya :

a. 1 tenaga kuda (HP) = 0,746 kW

b. 1 watt(W) = 1 Joule/s

 

 

 

CONTOH SOAL !!!

Aryo ingin mengetahui luas permukaan sebuah lembaran kertas.Karena luas permukaan tidak dapat diukur secara langsung,maka Aryo kemudian mengukur panjang dan lebar dari permukaan kertas yang dia pegang.Data hasil pengukuran tersebut adalah :

Panjang = 12 inchi

Lebar = 5 inchi

Jika diketahui 1 inchi = 2,54 x 10-2 m,maka hitunglah luas permukaan kertas yang dimiliki Aryo dan nyatakan dalam satuan SI (m2)!

PENYELESAIAN :

Diketahui :

1 inchi              = 2,54 x 10-2 m

Panjang      = 12 inchi

Lebar        = 5 inchi

Ditanyakan : Luas (A) = . . . ?

Jawab :

Panjang      = 12 inchi                

              = 12 x 2,54 x 10-2 m    = 3,048 x 10-1 m        

Lebar        = 5 inchi                        

              = 5 x 2,54 x 10-2 m     = 1,27 x 10-1 m

Luas (A)     = p x ℓ

              = 3,048 x 10-1 m x 1,27 x 10-1 m

              = 3,87096 x 10-2 m2 = 3,87 x 10-2 m

 

 

D.Dimensi Besaran

Dimensi besaran adalah cara penyusunan suatu besaran dari besaran-besaran pokok.

Dimensi besaran pokok adalah sebagai berikut :

No.

Besaran Pokok

Lambang Satuan

Lambang Dimensi

1

Panjang

m

L

2

Massa

kg

M

3

Waktu

s (det)

T

4

Arus listrik

A

I

5

Suhu

K

Θ

6

Intensitas cahaya

cd

J

7

Jumlah zat

mol

N

 

Fungsi dimensi besaran :

  1. 1.  Membuktikan dua besaran setara (dua besran dikatakan setara jika keduanya memiliki dimensi besaran yang sama).
  2. 2.  Menentukan persamaan salah atau mungkin benar (persamaan dikatakan mungkin benar jika kedua ruas dalam persamaan tersebut memiliki dimensi yang sama dan dikatakan salah jika kedua ruas memiliki dimensi besaran yang berbeda).
  3. 3.  Menganalisis dimensi untuk menentukan dimensi konstanta (dimensi suatu konstanta dapat diketahui dengan memperhatikan dimensi beberapa besaran yang menyusunnya).

CONTOH SOAL !!!

Percepatan (a) merupakan perubahan kecepatan (v) tiap sekon (t).Tentukan dimensi besaran dan percepatan !

PENYELESAIAN :

Diketahui :

a = v/t

Satuan kecepatan (v) adalah meter per sekon (m/s)

Satuan waktu (t) adalah sekon (s)

Ditanyakan : dimensi a = . . . ?

Jawab :

a = v/t = m/s/s = m/s2 = m.s-2 = L.T-2

 

 

 

TUGAS MANDIRI

Jawablah dengan benar pertanyaan-pertanyaan di bawah ini !

  1. 1.  Konversikan satuan berikut :
    1. a.   300 mm= …… m3                   c. 0,4 GW       = …… W
    2. b.  200 pF   = …… F                    d. 108 km/jam  = …… m/s

Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. 2.  Hera menggunakan jangka sorong untuk mengetahui volume sebuah balokk yang terbuat dari bahan plastic tipis.Karena volume balok tidak dapat diukur secara langsung,maka Hera mengukur panjang,lebar,,dan tinggi balok tersebut dan data hasil penggukurannya adalah sebagai berikut :
    1. a.   Panjang = 20 cm             b. Lebar = 10 cm            c. Tinggi = 15 cm

       Hitunglah volume kotak tersebut dan nyatakan dalam satuan SI (m3)!

       Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. 3.  Daya adalah usaha yang dihasilkan tiap satuan waktu,satuannya adalah Joule/sekon atau Watt.Tentukan dimensi daya !

Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. 4.  Energi kinetic merupakann energi yang dimiliki benda karena kecepatan geraknya (Ek = ½.m.v2).Sedangkan energi potensial merupakan energi yang dimiliki benda karena kedudukannya dari permukaan tanah (Ep = m.g.h ).Buktikan bahwa kedua besran tersebut memiliki dimensi yang sama !

Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

  1. 5.  Persamaan umum gas ideal dinyatakan dengan persamaan P.V = n.R.T ,dimana P =tekanan gas (N/m2),V = volume gas (m3),n = Jumlah/banyaknya mol gas (mol),T = suhu mutlak gas (K) dan R = konstanta umum gas yang nilainya selalu tetap yaitu 8,31 J/mol.K.Tentukan dimensi R !

Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

E.Pengukuran dan Ketidakpastian

Pengukuran merupakan suatu aktivitas untuk membandingkan sesuatu yang diukur dengan sesuatu lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi ketidakpastian dalam pengukuran adalah sebagai berikut.

  1. 1.  KESALAHAN UMUM

Disebabkan oleh keterbatasan kemampuan pengamat,misalnya kurang keterampilan dalam menggunakan alat ukur dan kekeliruan dalam membaca skala yang kecil.

 

  1. 2.  KESALAHAN SISTEMIK

Disebabkan oleh kesalahan instrument atau alat ukur antara lain :

–      Kesalahan kalibrasi            – Kesalahan arah pandang pembaca skala

–      Kesalahan tititk nol           – Kondisi lingkungan yang kurang mendukung

–      Kesalahan komponen lain

 

  1. 3.  KESALAHAN ACAK

Disebabkan oleh fluktuasi-fluktuasi halus sebagai akibat adanya gerak brown molekul-molekul udara,tegangan listrik PLN,dan lain-lain.

Beberapa contoh alat ukur,antara lain :

 

 

 

 

 

No.

Besaran

Alat Ukur

1.

Panjang

Mistar,meteram gulung,jangka sorong,dan micrometer sekrup

2.

Massa

Timbangan atau neraca lengan,neraca elektrik

3.

Waktu

Stopwatch,arloji

4.

Suhu

Termometer

5.

Kecepatan

Velocitymeter

6.

Kelajuan

Speedometer

7.

Gaya

Neraca pegas

 

F.Jangka Sorong

Jangka sorong memiliki ketelitian 0,01 cm atau 0,1 mm.

Alat ukur ini tepat digunakan untuk mengukur tebal benda,diameter luar benda,diameter dalam benda,dan kedalaman suatu benda.

Cara membaca hasil pengukuran dengan jangka sorong :

  • Perhatikan angka pada skala utama yang berdekatan dengan angka 0 “nol” pada nonius.
  • Perhatikan garis pada nonius yang tepat berimpit (lurus) dengan garis pada skala utama.

 

G.Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,001 cm atau 0,01 mm.

Alat ini tepat digunakan untuk mengukur ketebalan suatu lembaran benda yang tipis.

Cara membaca hasil pengukuran dengan micrometer sekrup :

  • Perhatikan angka pada skala utama yang berdekatan dengan selubung atau skala nonius.
  • Perhatikan garis mendatar pada selubung atau skala nonius yang tepat berimpit dengan garis mendatar pada skala utama.

 

H.Notasi Ilmiah

Notasi ilmiah atau notasi baku digunakan untuk menuliskan angka hasil pengukuran supaya lebih efisien.Dalam notasi ilmiah,hasil pengukuran dinyatakan dengan :

“ a x 10n

 

 

Dimana :

a      = Bilangan asli kurang dari 10 (a<10)

n      = Eksponen atau pangkat/orde (merupakan bilangan bulat)

 

CONTOH SOAL !!!

1.Sebuah kapasitor memiliki kapasitas (C) sebesar 0,000000084 Farad.Nyatakan angka tersebut dalam notasi ilmiah !

Penyelesaian :

0,000000084 F

Koma decimal dipindahkan ke kanan sampai membentuk angka atau bilangan asli kurang dari 10 (koma desimal dipindahkan antara angka 8 dan 4)

000000008,4 F

Ketika dipindahkan menuju angka 8,4 koma desimal melewati 8 angka ke kanan.

Sehingga jika dituliskan dalam notasi ilmiah,maka angka tersebut menjadi :

0,000000084 F = 8,4 x 10-8 F

2.Jarak sebuah benda langit dari permukaan bumi adalah 150.000.000.000 km.Nyatakan angka tersebut dalam notasi ilmiah !

Penyelesaian :

150.000.000.000, km

Koma desimal dipindahkan ke kiri sampai membentuk angka atau bilangan asli kurang dari 10 (koma desimal dipindahkan diantara angka 1 dan 5)

1,50.000.000.000 km

Ketika dipindahkan menuju angka 1,5,koma decimal melewati 11 angka ke kiri.

Sehingga jika dituliskan dalam notasi ilmiah,maka angka tersebut menjadi :

150.000.000.000 km = 1,5 x 1011 km

 

 

I.Angka Penting

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran.Angka penting terdiri atas angka pasti atau eksak dan satu angka taksiran (angka paling akhir).

Angka eksak adalah angka yang terbaca secara langsung pada skala suatu alat ukur.

Angka taksiran adalah angka perkiraan (tidak terbaca secara tepat pada skala).

 

 

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s