Besaran dan Satuan

Pengertian Besaran dan Satuan                  

Pengertian Besaran

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur atau dihitung, dinyatakan dengan angka dan mempunyai satuan.
Dari pengertian ini dapat diartikan bahwa sesuatu itu dapat dikatakan sebagai besaran harus mempunyai 3 syarat yaitu

1. dapat diukur atau dihitung
2. dapat dinyatakan dengan angka-angka atau mempunyai nilai
3. mempunyai satuan

Bila ada satu saja dari syarat tersebut diatas tidak dipenuhi maka sesuatu itu tidak dapat dikatakan sebagai besaran.

Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu :

1. Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca.
2. Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah.

Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2

1. Besaran Pokok adalah besaran yang ditentukan lebih dulu berdasarkan kesepatan para ahli fisika. Besaran pokok yang paling umum ada 7 macam yaitu Panjang (m), Massa (kg), Waktu (s), Suhu (K), Kuat Arus Listrik (A), Intensitas Cahaya (cd), dan Jumlah Zat (mol). Besaran pokok mempunyai ciri khusus antara lain diperoleh dari pengukuran langsung, mempunyai satu satuan (tidak satuan ganda), dan ditetapkan terlebih dahulu.
2. Besaran Turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Besaran ini ada banyak macamnya sebagai contoh gaya (N) diturunkan dari besaran pokok massa, panjang dan waktu. Volume (meter kubik) diturunkan dari besaran pokok panjang, dan lain-lain. Besaran turunan mempunyai ciri khusus antara lain : diperoleh dari pengukuran langsung dan tidak langsung, mempunyai satuan lebih dari satu dan diturunkan dari besaran pokok.

Saat membahas bab Besaran dan Satuan maka kita tidak akan lepas dari satu kegiatan yaitu pengukuran. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Pengertian Satuan

Satuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuan yang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah sama. Sebagai contoh Gaya (F) mempunyai satuan Newton dan Berat (w) mempunyai satuan Newton. Besaran ini kelihatannya berbeda tetapi sesungguhnya besaran ini sama yaitu besaran turunan gaya. Untuk melihat berbagai rumus dalam bab besaran dan satuan silakan klik http://alljabbar.files.wordpress.com/2008/03/01-besaran-dan-satuan.pdf

Besaran berdasarkan arah dapat dibedakan menjadi 2 macam

1. Besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah sebagai contoh besaran kecepatan, percepatan dan lain-lain.
2. Besaran sekalar adalah besaranyang mempunyai nilai saja sebagai contoh kelajuan, perlajuan dan lain-lain.

Besaran Pokok dan Besaran Turunan

A. Besaran Pokok (Base Quantities)

Besaran yang digunakan dalam fisika dibedakan menjadi dua, yaitu besaran pokok (Base Quantities) dan besaran turunan (Derived Quantities). Besaran pokok adalah besaran adalah besaran yang satuannya didefinisikan terlebih dahulu dan tidak dapat dijabarkan dari besaran lain. Besaran pokok (base Quantities) ada tujuh buah. Ketujuh besaran pokok tersebut dapat kamu lihat pada tabel berikut ini,

No	Besaran	Satuan	Lambang Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	panjang massa waktu suhu kuat arus intensitas cahaya jumlah zat	meter kilogram sekon kelvin ampere kandela mol	m kg s K A cd mol

1.  Standar dan Alat Ukur Panjang
Panjang adalah jarak antara dua titik di dalam ruang. Menurut satuan SI, besaran panjang dinyatakan dalam meter. Satu meter sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299.792.458 sekon. Besaran panjang diukur dengan menggunakan mistar , stikmeter (meteran gulung), jangka sorong, dan mikrometer skrup. Adapun ketelitian dari masing masing alat tersebut adalah sebagai berikut :

• Mistar (ruler)  memiliki ketelitian 1 mm
• stikmeter (measuring tape) memiliki ketelitian 1 mm
• Jangka sorong (Vernier Calipers) ketelitiannya 0,1 mm
• Mikrometer Skrup (micrometer screw gauge) ketelitiannya 0,01 mm

2.  Standar dan Alat Ukur Massa
Massa suatu benda adalah banyak zat yang dikandung benda tersebut. Menurut satuan SI, satuan massa adalah kilogram (kg). Dalam kehidupan sehari hari, kita sering menggunakan istilah berat. Misalnya, berat badan Budi 55 kg. Menurut fisika ungkapan tersebut tidak tepat, karena 55 kg adalah massa badan Budi. Berat dalam fisika memiliki pengertian yang berbeda dengan berat dalam kehidupan sehari hari. Menurut fisika, berat adalah gaya yang dialami oleh suatu benda yang mempunyai massa yang diakibatkan karena adanya gaya tarik bumi. Sesuai dengan pengertian ini, maka berat suatu benda di tempat tempat yang berlainan mungkin berbeda beda tergantung besarnya gaya grafitasi di tempat tersebut.
Satu kilogram didefinisikan sebagai massa dari suatu silinder yang dibuat dari campuran platina-iridium yang disebut kiligram standar, yang disimpan di Lembaga berat dan ukuran Internasional di Paris, Perancis. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran massa adalah neraca. Terdapat beberapa jenis neraca, antara lain neraca duduk, neraca elektronik, dan neraca lengan.
3.  Standar dan Alat Ukur Waktu
Satuan standar untuk waktu adalah seko atau detik. Satu sekon didefinisikan sebagai selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran waktu antara lain arloji dan  stopwatch.
4.  Standar dan Alat Ukur Suhu
Suhu merupakan derajat panas dinginnya suatu benda. Satuan standar untuk suhu adalah Kelvin. Satuan lain yang sering digunakan di Indonesia adalah derajat Celcius, sedangkan di Amerika dan Inggris pada umumnya menggunakan derajat fahrenheit. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Untuk mengetahui lebih jauh tentang suhu, akan dibahas lebih rinci pada artikel berikutnya.

B. Besaran Turunan (Derived Quantities)

Besaran turunan adalah besaran yang satuan satuannya diturunkan dari satuan-satuan besaran pokok. Jumlah besaran turunan sangat banyak, semakin berkembangnya ilmu fisika, dimungkinkan akan muncul lagi besaran turunan yang baru. Contoh besaran turunan yang sekarang dikenal dapat kamu lihat pada tabel berikut ini.

No.	Besaran	Satuan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	luas volume kecepatan gaya massa jenis daya usaha	meter persegi meter kubik meter per sekon newton kilogram per meter kubik watt joule

Alat Ukur Besaran Turunan
Pada pembahasan alat ukur sebelumnya, seluruhnya termasuk alat ukur besaran pokok. Bagaimanakan mengukur besaran turunan? Saat ini banyak besaran turunan yang dapat diukur secara langsung, artinya sudah ada alat ukurnya. Misalnya, tekanan udara diukur dengan barometer, gaya diukur dengan dinanometer. dan volume air diukur dengan gelas ukur. Sementara itu untuk mengukur luas atau volume suatu benda yang bentuknya beraturan kita dapat menggunakan rumus matematika

Pengertian Pengukuran

Fisika sebagai induk mekanika-mekanika fluida-hidrolik-alat berat memerlukan pengukuran-pengukuran yang sangat teliti agar gejala yang dipelajari dapat dijelaskan (dan bisa diramalkan) dengan akurat. Sebenarnya pengukuran tidak hanya mutlak bagi fisika, tetapi juga bagi bidang-bidang ilmu lain termasuk aplikasi dari ilmu tersebut. Dengan kata lain, tidak  ada teori, prinsip, maupun  hukum dalam ilmu pengetahuan alam yang dapat diterima kecuali jika disertai dengan hasi l-hasil pengukuran yang akurat.
 

Apakah yang dimaksud dengan pengukuran ?  Untuk mengetahui hal tersebut, perhatikan uraian berikut : misalnya anda bersama teman anda melakukan pengukuran panjang meja dengan jengkal tangan.  Hasil pengukuran yang dilakukan  menggunakan satuan jengkal. Misalnya, jika menggunakan jengkal tangan anda, maka hasilnya panjang meja itu sama
dengan 25 jengkal tangan.  Akan tetapi jika menggunakan satuan jengkal tangan teman anda maka panjang meja itu sama dengan 23 jengkal tangan. Perbedaan hasil ini menunjukkan bahwa hasil pengukuran itu tergantung pada satuan yang digunakan.  Dengan demikian pengukuran didefinisikan sebagai suatu proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain (sejenis) yang dipakai sebagai satuan. Satuan adalah pembanding di dalam
pengukuran.

Pada kegiatan diatas,  yaitu mengukur panjang meja yang dinyatakan dengan angka, maka panjang merupakan besaran. Jadi segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka atau nilai disebut besaran. Misalnya panjang meja itu 100 sentimeter, maka  panjang merupakan besaran dengan  100 sebagai  nilai dan  sentimeter sebagai  satuan, atau massa meja itu 20 kilogram, maka massa merupakan besaran dengan 20 sebagai nilai dan kilogram sebagai satuan.  Besaran adalah  `sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka atau nilai dan memiliki satuan. Satuan adalah pembanding di dalam pengukuran.

 Pengukuran adalah membandingkan sesuatu  dengan sesuatu  yang lain yang dianggap sebagai patokan.  Jadi dalam pengukuran terdapat dua faktor utama yaitu perbandingan dan patokan (standar). Di kelas 1 SMP kita telah mempelajari pokok bahasan pengukuran. Disini kita hanya akan mengulangi sebagian saja, untuk menyegarkan pemahaman kita tentang
apa-apa saja yang terdapat dalam pengukuran.

Besaran Pokok dan Satuan Standar

1. Besaran Pokok
Besaran-besaran  dalam fisika dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.  Besaran pokok  adalah besaran yang satuannya didefinisikan atau ditetapkan terlebih dahulu, yang berdiri sendiri, dan tidak tergantung pada besaran lain. Para ahli merumuskan tujuh macam besaran pokok, seperti yang ditunjukkan pada Tabel Besaran Pokok dan Satuannya.
2. Satuan Standar (Satuan Sistem Internasional: SI)
Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Sebuah besaran tidak hanya memiliki satu satuan saja. Besaran panjang ada yang menggunakan satuan inci, kaki, mil, dan sebagainya. Untuk massa dapat menggunakan satuan ton, kilogram, gram, dan sebagainya. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Harus dilakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme Internationale Unites (SI).
Satuan Internasional adalah satuan yang  diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Metre Kilogram Second  (MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan Pengukuran Tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan    watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter Gram Second (CGS). Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat.

A. Satuan Standar Panjang
Satuan besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m). Ketika sistem metrik diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelid ikan awal geod esik menunjukkan ketidakpastian standar ini, sehingga batang platina-iridium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris, Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah. Para ahli menetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan. Pada tahun 1960 ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisi baru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 1/299.792.458 sekon.

Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalan dengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan. Singkatan sistem metriksnya dapat dilihat pada Tabel Singkatan Sistem Metriks Satuan berikut:

 

B. Satuan Standar Massa

Satuan standar untuk massa adalah kilogram (kg). Satu kilogram standar adalah massa sebuah silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis. Silinder platina iridium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4°C.

C. Satuan Standar Waktu

Satuan SI waktu adalah sekon (s). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan 1/86400  rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu ini ternyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagai patokan.Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

D. Satuan Standar Arus Listrik

Satuan standar arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang  dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam  vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar

.

.

E. Satuan Standar Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan standar suhu adalah kelvin (K), yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,16 1dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat terdapat keseimbangan antara uap, cair, dan padat suatu bahan. Titik tripel air adalah  273,16 K dan 611, 2 Pa. Jika dibandingkan dengan skala termometer Celsius, dinyatakan sebagai berikut:

F. Satuan Standar Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi Hz dan memiliki intensitas pancaran 1/683 watt per steradian pada arah tertentu.

G. Satuan Standar Jumlah Zat

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol. Satu mol setara   dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam kg karbon-12. Partikel elementer merupakan unsur fundamental yang membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupa atom, molekul, elektron, dan lain-lain.

3. Satuan Tidak Standar dan Konversi Satuan

Televisi di rumah berukuran 14 inci. Truk itu mengangkut 500 ton beras. Inci dan ton merupakan contoh satuan tidak standar masing-masing untuk besaran panjang dan besaran massa. Satuan tidak standar seperti ini perlu dikonversi ke satuan standar sehingga satuannya konsisten. Konversi satuan dilakukan dengan menyisipkan faktor konversi yang cocok yang membuat satuan lain ditiadakan, kecuali satuan yang kita kehendaki. Faktor konversi merupakan perbandingan dua satuan besaran sehingga sama dengan satu. Berikut ini beberapa contoh konversi satuan untuk besaran panjang, massa, dan waktu.