PENGUKURAN BESARAN DAN PENERAPAN SATUAN
Materi Pembelajaran
- 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).
- 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 |
- 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 = 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. Membuktikan dua besaran setara (dua besran dikatakan setara jika keduanya memiliki dimensi besaran yang sama).
- 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. 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. Konversikan satuan berikut :
- a. 300 mm3 = …… m3 c. 0,4 GW = …… W
- b. 200 pF = …… F d. 108 km/jam = …… m/s
Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- 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 :
- a. Panjang = 20 cm b. Lebar = 10 cm c. Tinggi = 15 cm
Hitunglah volume kotak tersebut dan nyatakan dalam satuan SI (m3)!
Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- 3. Daya adalah usaha yang dihasilkan tiap satuan waktu,satuannya adalah Joule/sekon atau Watt.Tentukan dimensi daya !
Jawab : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- 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 : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- 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. KESALAHAN UMUM
Disebabkan oleh keterbatasan kemampuan pengamat,misalnya kurang keterampilan dalam menggunakan alat ukur dan kekeliruan dalam membaca skala yang kecil.
- 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
- 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).