BESARAN DAN SATUAN

Besaran Pokok dan Besaran Turunan

Pada subbab sebelumnya kamu telah melakukan kegiatan pengukuran, yaitu kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan besaran lain sejenis yang dipakai sebagai satuan. Besaran yang dapat diukur dan memiliki satuan disebut besaran fisika, contoh: panjang, massa, dan waktu; sedangkan yang tidak dapat diukur dan tidak memiliki satuan tidak termasuk besaran fisika, misalnya: sedih, cinta, dan kesetiaan. Besaran fisika, yang selanjutnya disebut besaran dibedakan menjadi dua, besaran pokok dan besaran turunan.

Berdasar hasil Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971, Sistem Internasional disusun mengacu pada tujuh besaran dasar di bawah ini:

Tujuh besaran dasar pada Tabel 1.2 disebut besaran pokok, yaitu besaran yang satuannya didefinisikan sendiri berdasarkan hasil konferensi Internasional mengenai berat dan ukuran. Sedangkan besaran-besaran lain yang diturunkan dari besaran pokok, misalnya: volume, massa jenis, kecepatan, gaya, usaha dan masih banyak lagi disebut besaran turunan.

Pada bagian selanjutnya, kamu akan melakukan kegiatan dan diskusi tentang empat besaran pokok yaitu: panjang, massa, waktu, suhu dan satu besaran turunan yaitu volume. Besaran-besaran tersebut selalu kita temui dalam kehidupan.

Panjang

Dalam kehidupan sehari-hari kata panjang dipergunakan untuk beragam keperluan, contoh: panjang umur berkaitan dengan waktu hidup yang lama, panjang novel dalam dunia sastra menyatakan jumlah halaman atau jumlah kata. Dalam sains, panjang menyatakan jarak antara dua titik, misalnya; panjang sisi segitiga adalah jarak antara dua titik sudut segitiga. Untuk mengetahui panjang sesuatu, apakah kita harus mengukurnya? Dapatkah panjang sesuatu diketahui hanya dengan melihatnya? Untuk menjawab pertanyaan di atas, lakukan kegiatan Lab Mini 1.1.

Panjang menggunakan satuan dasar SI meter (m). Satu meter standar (baku) sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299792458 sekon. Untuk keperluan sehari-hari, telah dibuat alat-alat pengukur panjang tiruan dari meter standar, seperti terlihat pada Gambar 1.3.

Selain meter, panjang juga dinyatakan dalam satuansatuan yang lebih besar atau lebih kecil dari meter dengan cara menambahkan awalan-awalan seperti tercantum dalam Tabel 1.1. Berdasar tabel tersebut

1 kilometer (km) = 1000 meter (m)

1 sentimeter (cm) = 1/100 meter (m) atau 0,01 m

dan sebaliknya, diperoleh:

1 m = 1/1000 km = 0,001 km

1 m = 100 cm = 1000 mm

Memilih satuan

Satuan pengukuran yang dipilih seharusnya sesuai dengan ukuran benda yang diukur. Benda kecil dinyatakan dengan ukuran kecil, benda yang lebih besar juga harus dinyatakan dalam ukuran yang lebih besar, sehingga tidak menyulitkan dalam komunikasi. Gambar 1.4 menunjukkan pemilihan satuan yang tepat untuk menyatakan jarak antar gigi-gigi tepi perangko dan diameter kancing baju, masingmasing sekitar 1 mm dan 1 cm. Tentu akan lebih menyulitkan seandainya jarak antar gigi-gigi tepi perangko dinyatakan sebagai 0,1 cm atau 0,01 m. Dengan maksud yang sama, lebar buku umumnya dinyatakan dalam sentimeter, tetapi lebar ruang kelas dinyatakan dalam meter.

Misalkan, panjang suatu benda dinyatakan dalam meter, kemudian kamu ingin mengubahnya ke sentimeter, bagaimana caranya? 

Dari Tabel 1.1 diketahui, 1 m = 100 cm. Angka 100 menyatakan perbandingan antara meter dan sentimeter, disebut rasio. Selanjutnya, untuk mengubah dari meter ke sentimeter, tinggal mengalikan dengan rasio dan untuk mengubah dari sentimeter ke meter, tinggal membagi dengan rasio.

Contoh : 3 m = 3 x 100 cm = 300 cm 20 cm = 20 : 100 m = 0,2 m

Dari uraian di atas ada dua hal yang harus diterapkan dalam kegiatan mengubah satuan: (i) menemukan rasio antara dua satuan yang hendak diubah, dengan membandingkan satuan yang besar dengan yang kecil, (ii) pengubahan dari satuan besar ke kecil, tinggal mengalikan dengan rasio, sedangkan pengubahan dari kecil ke besar tinggal membagi dengan rasio.

Massa

Terdapat dua buah kantong plastik dengan ukuran sama. Kantong pertama diisi penuh dengan kapas, kantong kedua diisi penuh dengan pasir. Meskipun ukuran kedua kantong tersebut sama, tetapi bila kamu angkat, kamu akan merasakan adanya perbedaan.

Setiap benda tersusun dari materi. Jumlah materi yang terkandung dalam suatu benda disebut massa benda. Pada contoh di atas, massa sekantong pasir lebih besar dibandingkan massa sekantong kapas, dan biasanya dikatakan pasir lebih berat dari kapas. Sesungguhnya massa tidak sama dengan berat, meskipun dalam kehidupan sehari-hari sering tertukar dalam penggunaannya. Massa suatu benda ditentukan oleh kandungan materinya dan tidak mengalami perubahan meskipun kedudukannya berubah. Sedangkan berat sangat bergantung pada kedudukan di mana benda tersebut berada.

Melalui siaran televisi, mungkin kamu pernah melihat seorang astronot di ruang angkasa tubuhnya melayanglayang. Mengapa? Seorang astronot saat berada di ruang angkasa, massanya tetap tetapi beratnya menjadi berubah karena pengaruh gravitasi. Di daerah tanpa gravitasi, tubuh astronot menjadi tanpa bobot, sehingga melayang-layang.

Dalam Sistem Internasional, massa menggunakan satuan dasar kilogram (kg), sedangkan berat menggunakan satuan newton (N). Satu kilogram standar (baku) sama dengan massa sebuah silinder yang terbuat dari campuran platinum-iridium sebagaimana ditunjukkan Gambar 1.5. yang disimpan di Sevres, Paris, Perancis.

Massa suatu benda diukur dengan neraca lengan (Gambar 1.6), sedangkan berat diukur dengan neraca pegas (Gambar 1.7). Neraca lengan dan neraca pegas termasuk jenis neraca mekanik. Sekarang, sudah banyak digunakan jenis neraca lain yang lebih teliti, yaitu neraca elektronik.

Untuk berlatih mengukur massa lakukan kegiatan Lab Mini 1.2.

Selain kilogram (kg), massa benda juga dinyatakan dalam satuan-satuan lain, misalnya: gram (g) dan miligram (mg) untuk massa-massa yang kecil; ton (t) dan kuintal (kw) untuk massa yang besar.

1 ton = 10 kw = 1000 kg

1 kg = 1000 g

1 g = 1000 mg

Waktu

Cobalah kamu renungkan, apa yang terjadi seandainya dalam kehidupan kita sehari-hari tidak ada ukuran waktu yang disepakati bersama, seperti jam, hari, tanggal, bulan dan tahun? Apakah kamu bisa mengetahui usiamu dengan pasti? Apakah kamu bisa tepat pergi ke sekolah, kapan masuk, kapan pulang, kapan ujian, kapan kenaikan kelas dan kapan lulusnya?

Waktu adalah selang antara dua kejadian atau dua peristiwa. Misalnya, waktu siang adalah sejak matahari terbit hingga matahari tenggelam, waktu hidup adalah sejak dilahirkan hingga meninggal. Dalam kehidupan seharihari waktu dapat diukur dengan jam tangan atau stopwatch seperti terlihat pada Gambar 1.8.

Satuan dasar SI untuk waktu adalah sekon (s). Satu sekon standar (baku) adalah waktu yang dibutuhkan oleh atom Cesium untuk bergetar 9.192.631.770 kali. Berdasar jam atom ini, dalam selang 300 tahun hasil pengukuran waktu tidak akan bergeser lebih dari satu sekon.

Untuk peristiwa-peristiwa yang selang terjadinya cukup lama, waktu dinyatakan dalam satuan-satuan yang lebih besar, misalnya: menit, jam, hari, bulan, tahun, abad dan lain-lain.

1 hari = 24 jam

1 jam = 60 menit

1 menit = 60 sekon

Sedangkan, untuk kejadian-kejadian yang cepat sekali bisa digunakan satuan milisekon (ms) dan mikrosekon (ms).

Suhu

Suhu atau temperatur merupakan salah satu besaran pokok yang sering kita jumpai dalam kehidupan seharihari. Pada siang hari kita merasa panas, sebaliknya pada malam hari terasa dingin. Api terasa panas, sedangkan es terasa dingin. Suatu benda dikatakan panas berarti benda tersebut bersuhu tinggi, demikian juga sebaliknya, benda dikatakan dingin berarti benda tersebut bersuhu rendah. Jadi suhu menyatakan ukuran tingkat atau derajat panas atau dinginnya suatu benda. Pada umumnya, tangan atau kulit kita dapat membedakan benda panas dan dingin, tetapi dapatkah tangan atau kulit digunakan sebagai alat ukur suhu? Untuk menjawab pertanyaan ini lakukan kegiatan Lab Mini 1.4.

Alat ukur suhu yang sering digunakan adalah termometer. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa kaca berongga sempit dan panjang, disebut pipa kapiler, yang di dalamnya berisi zat cair, biasanya alkohol atau raksa (merkuri), sedangkan bagian atas cairan adalah ruang yang hampa udara.

Agar pengukuran suhu dengan menggunakan termometer dapat diketahui nilainya, maka pada dinding kaca termometer diberi skala. Tidak semua termometer menggunakan skala yang sama. Antara lain dikenal skala celcius (C) dan fahrenheit (F). Perbandingan skala Celcius dan Fahrenheit terlihat pada Gambar 1.9.

Volume

Kaleng besar dan kaleng kecil bila dipergunakan untuk menampung air, kemampuannya tentu berbeda. Kaleng yang besar pasti dapat menampung air lebih banyak. Hal di atas terkait dengan besarnya ruangan yang terisi oleh materi, biasanya disebut volume. Suatu benda bila volumenya lebih besar, dapat menampung materi lebih banyak dibanding benda lain yang volumenya lebih kecil.

Volume merupakan besaran turunan, yang disusun oleh besaran pokok panjang. Volume benda padat yang bentuknya teratur, misalnya balok, seperti yang ditunjukkan Gambar 1.10 dapat ditentukan dengan mengukur terlebih dulu panjang, lebar dan tingginya kemudian mengalikannya. Bila kamu mengukur panjang, lebar, dan tinggi balok menggunakan satuan sentimeter (cm), maka volume balok yang kamu peroleh dalam satuan sentimeter kubik (cm3). Sedangkan bila panjang, lebar, dan tinggi diukur dalam satuan meter, maka volume yang kamu peroleh bersatuan meter kubik (m3).

Bagaimanakah cara menentukan volume suatu zat cair?

Zat cair tidak memiliki bentuk yang tetap. Bentuk zat cair selalu mengikuti wadahnya, oleh karena itu bila zat cair dituangkan ke dalam gelas ukur, seperti ditunjukkan Gambar 1.11(a) dan (b), ruang gelas ukur yang terisi zat cair sama dengan volume zat cair tersebut.

Volume zat cair biasanya dinyatakan dalam satuan liter (l) atau mililiter (ml). Satu liter sama dengan volume satu desimeter kubik (dm3).

Gambar 1.12 memperlihatkan kubus yang sisi-sisinya 1 dm. 

Volume kubus tersebut = 1 dm x 1 dm x 1 dm = 1 dm3 .

Volume 1 dm3 sama dengan volume satu liter. Liter bukanlah satuan SI, tetapi sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Satuan SI untuk volume adalah meter kubik (m3).

Sehingga diperoleh:

1 liter = 1 dm3

Karena 1 dm = 0,1 m, maka

1 liter = 0,001 m3 atau 1/1000 m3

Bila kamu ingin mengubah satuan liter menjadi sentimeter kubik (cm3), caranya seperti saat kamu mengubah satuan-satuan panjang

sumber: BSE IPA Wasis

Share this post