Besaran Pokok Serta Turunan Satuan Pada Ilmu Fisika

Advertisement
Continue Reading Below

Pengukuran besaran fisika dapat mencakup berbagai besaran seperti panjang, waktu, temperatur, kuat arus listrik, kecepatan, percepatan,gaya, dan masih banyak besaran fisika yang lainnya. Misalnya, apabila kita ingin mengukur lebar sebuah meja kita menggunakan alat ukur mistar atau penggaris yang memiliki skala tertentu. Hasil ukur lebar meja yang kita ukur adalah berupa angka yang terbaca pada mistar.

Dalam hal ini, besaran fisika yang diukur adalah besaran panjang. Secara umum, besaran fisika adalah sesuatu yang dapat dinyatakan keberadaannya dengan suatu angka atau nilai, Pengukuran adalah proses mengukur suatu besaran, yaitu membandingkan nilai besaran yang sedang kita ukur dengan besaran lain sejenis yang dipakai sebagai acuan. Dalam hal pengukuran lebar meja di atas kita membandingkan lebar meja dengan panjang (besaran sejenis) mistar sebagai acuan.

Contoh lainnya adalah kita semua tentu sudah tahu bahwa mobil Formula 1 bergerak jauh lebih cepat daripada kuda. Tetapi berapa kali lebih cepatkah? Kita tidak dapat menjawab sebelum mendapat informasi kecepatan mobil Formula 1 dan kecepatan lari kuda. Jika diinformasikan bahwa kecepatan mobil F1 adalah 250 km/jam dan kecepatan lari kuda adalah 50 km/jam kita langsung dapat menjawab bahwa mobil Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat daripada kuda.

Besaran Pokok Dan Turunan Beserta Satuan Pada Ilmu Fisika

Pertanyaannya sekarang adalah adakah sesuatu yang bukan besaran? Sesuatu yang dapat diwakili dengan angka adalah sesuatu yang dapat diukur dengan alat ukur. Kecantikan, kesenangan, misalnya apakah dapat diukur dengan alat? Tampaknya kecantikan bagi seseorang belum tentu sama cantiknya bagi orang lain. Jadi, kecantikan itu sendiri sangat relatif dan tidak dapat diukur eksak. Jadi, kecantikan jika dilihat dari definisinya bukanlah besaran fisika. Demikian juga manakala kita mengukur maka acuan ukuran yang digunakan juga dapat berbeda. Misalnya, mengukur panjang meja dengan mistar menunjukkan hasil 140 cm. Sebaliknya, apabila acuan kita adalah jengkal maka panjang meja itu kita katakan misalnya 8 jengkal. Tentu saja makna jengkal di sini menjadi tidak sama bagi semua orang. Jadi, kita perlu mendefinisikan apa yang disebut satuan sebagai ukuran terkecil seperti apa nilai besaran fisika itu dinyatakan. Jadi, panjang meja jika kita nyatakan dalam satuan cm, misalnya disebutkan 140 cm. Karena itu, kita perlu membakukan satuan yang digunakan supaya dapat diterima oleh semua orang di manapun berada. Artinya, apabila kita menyatakan panjang meja adalah 140 cm maka orang lain yang kita beritahu akan mengerti makna dari 140 cm tersebut.

Dari penjelasan di atas kita jadi tahu bahwa besaran fisika sangat penting. Besaran fisika adalah sifat benda atau gejala alam yang dapat diukur. Panjang, massa, lama waktu pertandingan bola, suhu udara, kekerasan benda, kecepatan mobil, terang cahaya, energi yang tersimpan dalam bensin, arus listrik yang mengalir dalam kabel, tegangan listrik PLN, daya listrik lampu ruangan, dan massa jenis air adalah contoh sifat-sifat benda yang dapat dikur. Maka semuanya merupakan besaran fisika.

BESARAN POKOK

Kita sudah mengetahui bahwa dalam fisika kita memerlukan satuan standar untuk menyatakan nilai suatu besaran supaya dapat dimengerti oleh semua kalangan. Jadi, kita harus menggunakan satuan internasional yang definisinya disetujui oleh sebuah komite saintis internasional.

Untuk menyatakan satuan standar dalam fisika dapat dinyatakan dengan dua cara sistem satuan, yaitu sebagai berikut.

  1. Satuan mks (meter, kilogram, dan sekon) atau dikenal sebagai sistem metrik.
  2. Satuan cgs (centimeter, gram, dan sekon) atau dikenal sebagai sistem gaussian.

Satuan mks ini sering digunakan dalam fisika, sedangkan satuan cgs lebih sering digunakan dalam kimia meskipun ini tidak mutlak. Namun, kedua sistem satuan ini banyak digunakan secara internasional.

Sistem satuan lainnya adalah sistem satuan British yang populer digunakan beberapa negara seperti di Amerika Serikat, Inggris, Myanmar, dan Liberia. Pada satuan British, besaran panjang dinyatakan dalam feet (ft), gaya dalam pound, massa dalam slug, dan waktu dalam sekon (s).

Sistem mks menggunakan satuan meter untuk panjang, kilogram untuk massa benda, dan sekon untuk waktu, sistem cgs menggunakan satuan sentimeter untuk panjang, gram untuk massa, dan sekon untuk waktu. Pilihan sistem mana yang akan digunakan dalam hal ini tidak ada keharusan, namun sistem mks adalah sistem satuan yang banyak digunakan secara luas.

Perhatikan bahwa meskipun antara sistem mks dan cgs sangat mirip, namun dalam kajian listrik-magnet pada elektrodinamika, persamaan-persamaan yang digunakan di kedua sistem tersebut bentuknya cukup berbeda. Tentu saja antara ketiga sistem satuan ada konversi satu sama lain. Bisa dilihat contohnya dibawah ini:

  • 1 kg (mks) = 1000 gr (cgs) = 1/14,59 slug (British).
  • 1 m (mks) = 100 cm (cgs) = 3,281 ft (British).

Untuk sistem mks, sejak tahun 1960 melalui konferensi internasional untuk berat dan ukuran, telah memasukkan satuan ampere (A) sebagai satuan dasar (pokok) sehingga menjadi sistem mksa (meter-kilogram-sekon-ampere). Sistem satuan internasional, SI (sisteme international menurut bahasa Perancis) adalah versi modern dari sistem metrik melalui konvensi internasional. Dengan sistem SI ini maka ada tujuh besaran pokok dan cukup banyak besaran lain yang dapat diturunkan dari besaran pokok yang disebut besaran turunan. Nama besaran, simbol besaran, satuan, simbol satuan, dan dimensi ketujuh besaran pokok tersebut dapat dinyatakan seperti pada tabel berikut ini.

Tabel 1
Besaran Pokok dalam Fisika

Besaran pokok

Simbol besaran

Satuan

Simbol satuan

Dimensi

panjang

l

meter

m

[L]

massa

m

kilogram

kg

[M]

waktu

t

sekon

s

[T]

suhu

T

kelvin

K

[Q]

kuat arus listrik

i

ampere

A

[I]

intensitas cahaya

I

candela

cd

[J]

jumlah zat

n

mole

mol

[N]

 

Pemberian simbol besaran dan satuan di atas sifatnya adalah konvensi internasional yang disepakati. Pada setiap Besaran Pokoknya terdapat penggunaannya masing-masing, antara lain adalah:

  1. Panjang digunakan untuk Mengukur panjang benda.
  2. Massa digunakan untuk Mengukur massa atau kandungan materi benda.
  3. Waktu digunakan untuk Mengukur selang waktu dua peristiwa atau kejadian.
  4. Kuat Arus Listrik digunakan untuk Mengukur arus listrik atau aliran muatan listrik dari satu tempat ke tempat lain.
  5. Suhu digunakan untuk Mengukur seberapa panas suatu benda.
  6. Intensitas Cahaya digunakan untuk Mengukur seberapa terang cahaya yang jatuh pada benda.
  7. Jumlah Zat digunakan untuk Mengukur jumlah partikel yang terkandung dalam benda.

Sebenarnya kita boleh memilih simbol yang lain sejauh definisinya konsisten dengan sebuah simbol dan satuan yang digunakan. Simbol besaran fisika yang sering digunakan adalah berdasarkan huruf Yunani seperti tabel berikut ini.

Tabel 2
Huruf-huruf Yunani dan Simbol Besaran Fisika

Huruf Yunani

Simbol
(Huruf kecil)

Simbol
(Huruf besar)

alpha

α

Α

beta

β

Β

chi

χ

Χ

delta

δ

Δ

epsilon

ε

Ε

eta

η

Η

gamma

γ

Γ

iota

ι

Ι

kappa

κ

Κ

lambda

λ

Λ

mu

μ

Μ

nu

ν

Ν

omega

ω

Ω

omicron

ο

Ο

phi

φ

Φ

pi

π

Π

psi

ψ

Ψ

rho

ρ

Ρ

sigma

σ

Σ

tao

τ

Τ

theta

θ

Θ

upsilon

υ

Υ

xi

ξ

Ξ

zeta

ζ

Ζ

BESARAN TURUNAN

Besaran turunan adalah besaran fisika yang terdiri dari dua atau lebih besaran yang dapat diturunkan dari beberapa besaran pokok. Misalnya, besaran turunan kecepatan merupakan hasil bagi antara jarak dan waktu. Besaran turunan lain yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya percepatan, gaya, usaha, daya, momentum. Tabel berikut ini merupakan besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok.

Tabel 3
Beberapa Besaran Turunan yang Diturunkan dari Besaran Pokok

Besaran Turunan

Satuan Turunan

Nama

Simbol

Nama

Simbol

luas

A

meter kuadrat

m2

volume

V

meter kubik

m3

kecepatan

v

meter per detik

m/s

percepatan

a

meter per detik kuadrat

m/s2

momentum

p

kilogram meter per detik

kg m/s

gaya

F

kilogram meter per detik kuadrat

kg m/s2

Usaha/energi

W/E

kilogram meter kuadrat per detik kuadrat

kg m2/s2

bilangan gelombang

k

per meter

m-1

frekuensi

f

hertz

Hz

berat jenis

kilogram per meter kubik

kg/m3

rapat arus listrik

J

ampere per meter kuadrat

A/m2

kuat medan magnet

H

ampere per meter

A/m

daya

P

kilogram meter kuadrat per detik pangkat tiga

kg m2/s3

Contoh:

Tentukanlah satuan dari besaran turunan berikut ini.

  • Gaya
  • Energi potensial
  • Massa jenis zat cair
  • Tekanan
  • Momentum
  • Kecepatan

Penyelesaian:

  1. Satuan dari gaya adalah:
F

= m . a
= kg m/s2

  1. Satuan dari energi potensial adalah:

Ep = m.g.h = kg. m/s2 . m = kg m2/s2.

  1. Satuan dari massa jenis zat cair adalah:

r = m/V = kg/m3.

  1. Satuan dari tekanan adalah:

P = F/A = (kg m/s2)/m2 = kg m3/s2.

  1. Satuan dari momentum adalah: P = m.v = kg m/s.
  2. Satuan dari kecepatan adalah: v = s/t = m/s

Selain Besaran di atas, ada juga besaran turunan yang diberi nama khusus, seperti pada tabel berikut ini.

Tabel 4
Besaran Turunan dan Satuannya dengan Nama Khusus

BesaraTurunan

Simbol

Satuan Turunan

Nama

Simbol

Satuan (SI)

Satuan dalam Besaran Pokok

Beda potensial listrik

V

volt

V

W/A

kg·m2· s-3·A-1

Energi, usaha

E , W

joule

J

N·m

kg·m2· s-2

Fluks magnet

F

weber

Wb

V·s

kg·m2· s-2·A-1

Frekuensi

f

hertz

Hz

s-1

Gaya

F

newton

N

kg·m· s-2

Hambatan listrik

R

ohm

W

V/A

kg·m2· s-3·A-2

Induktansi diri

L

henry

H

Wb/A

kg·m2· s-2·A-2

Kapasitansi

C

farad

F

C/V

kg-1·m-2· s4·A2

Muatan listrik

Q

coulomb

C

s·A

Rapat fluks magnet

B

tesla

T

Wb/m2

kg·s-2·A-1

Sudut bidang

q

radian

rad

m·m-1

Sudut ruang

W

steradian

sr

m2·m-2

Tekanan

P

pascal

Pa

N/m2

kg·m-1· s-2

Telah dijelaskan juga bahwa ada beberapa sistem satuan, yaitu mks, cgs, dan British. Tabel dibawah ini adalah besaran fisika dan satuannya dalam sistem satuan yang berbeda.

Tabel 5
Perbedaan Satuan Turunan dalam CGS dan SI

Besaran

Satuan Dalam CGS

Simbol

Satuan dalam SI

Simbol

Arus listrik

biot

Bi

10 amperes

A

Bilangan gelombang

kayser

k

100 per meter

m1

Energi Panas

calorie

cal

4,1868 joule

J

Fluks magnet

line

li

10-8 weber

Wb

Gaya

dyne

dyn

10-5 newton

N

Illuminasion

phot

ph

104 lux

lx

Intensitas

lambert

Lb

3183,099 candelas per meter kuadrat

cd·m2

Kuat medan magnet

oersted

Oe

79,577 472 ampere per meter

A·m1

Momen dipol listrik

debye

D

3,33564 x 10-30 coulomb meter

m

Momen dipol magnet

emu

emu

0,001 ampere meter kuadrat

A·m2

Muatan listrik

franklin

Fr

3,3356 x 10-10 coulomb

C

Percepatan

galileo

Gal

0,01 meter per detik kuadrat

m·s2

Permeabilitas

darcy

darcy

0,98692 x 10-12 meter kuadrat

m2

Rapat fluks magnet

gauss

G

10-4 tesla

T

Tekanan

barye

ba

0,1 pascal

Pa

Usaha

erg

erg

10-7 joule

J

Viskositas dinamik

poise

P

0,1 pascal second

Pa·s

 

Demikian pembelajaran untuk Besaran Pokok dan Besaran Turunan beserta Satuannya. Semoga bisa membantu teman-teman yang sedang belajar Besaran ilmu Fisika. Terimakasih

Advertisement
Continue Reading Below