Materi Besaran Dan Satuan – Fisika Dasar

Kita semua tentu sudah tahu bahwa kendaraan beroda empat Formula 1 bergerak jauh lebih cepat daripada kuda. Tetapi berapa kali lebih cepatkah? Kita tidak sanggup menjawab sebelum mendapat gosip kecepatan kendaraan beroda empat Formula 1 dan kecepatan lari kuda. Jika diinformasikan bahwa kecepatan kendaraan beroda empat F1 yakni 250 km/jam dan kecepatan lari kuda yakni 50 km/jam kita eksklusif sanggup menjawab bahwa kendaraan beroda empat Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat daripada kuda.  

Ilustrasi: Mobil Formula 1

Pada Asian Games ke-16 di Guanzhou, lifter China Li Ping memecahkan dua rekor dunia angkat besi putri 53 kg, yaitu rekor snatch dan rekor total angkatan. Ia memecahkah rekor snatch lifter Korea Utara, Ri Song Hui, yang dibentuk tahun 2002. Ia juga memecahkan rekor angkatan total yang dibentuk lifter China lainnya Qiu Hongxia, yang diciptakan tahun 2006. Bagaimana kita sanggup tahu bahwa Li Ping telah membuat rekor dunia baru? Jawabannya yakni alasannya yakni beban yang berhasil diangkat para atlit tersebut dicatat nilainya. Rekor dunia snatch yang dibentuk Ri Song Hui yakni 102 kg. Ketika Li Ping berhasil mengangkat snatch 103 kg maka kita eksklusif menyampaikan bahwa Li Ping membuat rekor dunia gres untuk snatch. Rekor dunia angkatan total yang dibentuk Qiu Hongxia yakni 226 kg. Dan ketika Li Ping berhasil melaksanakan angkatan total 230 kg maka kita eksklusif setuju bahwa Li Ping telah membuat rekor dunia baru.

Travis Pastrana membuat rekor dunia gres lompat jauh dengan kendaraan beroda empat rely memakai kendaraan beroda empat Subaru. Ia memecahkan rekor sebelumnya yang dibentuk tahun 2006. Bagaimana kita sanggup simpulkan bahwa Pastrana telah membuat rekor dunia baru? Jawabannya alasannya yakni jarak lompatan sebelumnya dan jarak lompatan Pastrana diukur. Jauh rekor lompatan sebelumnya yakni 171 kaki dan jauh lompatan Pastrana yakni 274 kaki.

Para peneliti di Helsinki University of Technology, Finlandia membuat rekor dunia gres untuk pencapaian suhu terendah. Bagaimana kita sanggup tahu bahwa mereka berhasil membuat rekor dunia baru? Jawabanya alasannya yakni nilai suhu pada rekor sebelumnya dicatat. Berkat pengukuran nilai suhu yang mereka capai, peneliti dari Finlandia mengetahui bahwa mereka telah membuat rekor baru. Rekor sebelumnya untuk pencapaian suhu terendah yakni 0,00000000028 K (280 piko Kelvin (pK)) yang dicapai tahun 1993. Dari hasil percobaan tanpa kenal mengalah selama 9 tahun, para peneliti dari Finlandia berhasil mendingikan logam rhodium hingga suhu 0,0000000001 (100 pK). Percobaan dilakukan melalui tiga tahap pendinginan. Tahap pertama mendinginkan hingga 3 mili kelvin, tahap kedua mendinginkan hingga 50 mikro kelvin, dan tahap ketiga medinginkan hingga piko kelvin hingga tercapai rekor dunia tersebut.

Kecepatan Formula 1 atau kuda, massa yang diangkat lifter, jauh lompatan kendaraan beroda empat Pastrana, dan suhu yang dicapai peneliti Finlandia yakni pola besaran Fisika. Besaran-besaran tersebut gres mempunyai makna kalau nilainya diberikan. Dengan adanya nilai maka semua orang akan mempunyai kesimpulan yang sama. Sebagai contoh, dengan adanya nilai kecepatan kendaraan beroda empat Formula 1 sebesar 250 km/jam dan kecepatan kuda 50 km/jam maka semua orang di dunia mempunyai kesimpulan yang sama bahwa kendaraan beroda empat Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat dari kuda. Jika hanya disebutkan bahwa kendaraan beroda empat Formula 1 lebih cepat dari kuda maka orang yang berbeda akan memili kesimpulan yang berbeda. Apakah dua kali lebih cepat, tiga kali lebih cepat, sepuluh kali lebih cepat, atau lainnya.

1. Besaran Fisika

Dari klarifikasi di atas kita jadi tahu bahwa besaran fisika sangat penting. Besaran fisika yakni sifat benda atau tanda-tanda alam yang sanggup diukur. Panjang, massa, usang 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 yakni pola sifat-sifat benda yang sanggup dikur. Maka semuanya merupakan besaran fisika.  

Jika didaftar, jumlah besaran fisika yang ada ketika ini sangat banyak. Namun, dari besaran yang banyak tersebut, ternyata satu besaran sanggup diperoleh dari besaran-besaran fisika yang lainya. Contohnya, besaran massa jenis sanggup diperoleh dari besaran massa dan volum. Massa jenis yakni hasil bagi massa dengan volum. Besaran gaya sanggup diperoleh dari besaran massa dan percepatan, di mana gaya yakni hasil perkalian massa dan percepatan. Besaran volum sanggup diperoleh dari pengukuran tiga besaran panjang (panjang, lebar, dan tinggi).

Karena adanya hubungan antar besaran-besaran tersebut, tentulah ada sekelompok besaran fisika saja yang lebih fundamental dan semua besaran fisika lainnya (yang sangat banyak tersebut) sanggup diturunkan dari besaran dalam kelompok tersebut. Kelompok besaran yang fundamental inilah yang harus ditentukan. Kelompok besaran ini selanjutknya dinamakan besaran pokok. Berdasarkan sejumlah pertemuan para mahir fisika seluruh dunia, risikonya ditetapkan tujuh besaran pokok dalam fisika. Tujuh besaran tersebut tampak dalam Tabel berikut.

Tabel - Tujuh besaran pokok dalam fisika

Mengapa besaran pokok hanya tujuh? Mengapa yang ada di Tabel diatas yang ditetapkan sebagai besaran pokok? Penetapan ini didasarkan atas diskusi dan perdebatan yang usang antar mahir fisika populer di seluruh dunia. Beberapa alasan pemilihan tersebut di antaranya :

a) Tujuh besaran tersebut merupakan jumlah paling sedikit yang masih memungkinkan besaran-besaran lain sanggup diturunkan. Jika kurang dari tujuh maka ada besaran lain yang tidak sanggup diperoleh dari besaran pokok.

b) Tujuh besaran yang ada dalam Tabel diatas sanggup diukur dengan ketelitian sangat tinggi. Karena besaran pokok akan menurunkan besaran lain maka besaran-besaran tersebut harus sanggup ditentukan dengan sangat teliti.

c) Besaran massa, pajang, dan waktu telah mempunyai sejarah penggunaan yang sangat usang dalam mekanika. Maka dalam penentuan besaran pokok, ketiga besaran tersebut dimasukkan.

Semua besaran fisika selain tujuh besaran pokok dalam Tabel diatas dinamakan besaran turunan. Semua besaran turunan merupakan kombinasi dari besaran-besaran pokok. Karena jumlah besaran fisika sangat banyak maka boleh dikatakan bahwa hampir semua besaran fisika merupakan besaran turunan. Besaran pokok hanyalah himpunan yang sangat kecil daripada himpunan besar besaran fisika menyerupai diilustrasikan pada Gambar berikut.

Gambar 1 - Ilustrasi cakupan besaran pokok dan sebsaran turunan. Hampir semua besaran fisika yakni besaran turunan alasannya yakni besaran pokok hanya ada tujuh.

Beberapa pola besaran turunan yang sudah sering kita dengar atau kita gunakan yakni luas (kombinasi dua buah besaran pokok panjang), massa jenis (kombinasi besaran pokok massa dan besaran turunan volum) sedangkan besaran turunan volum merupakan kombinasi tiga besaran pokok panjang, dan kecepatan merupakan kombinasi besaran pokok panjang dan besaran pokok waktu.

2. Pengukuran dan Satuan

Bagaimana para peneliti Finlandia mengatahui bahwa mereka telah mencapai suhu 100 pK? Bagaimana wasit mengetahui bahwa Li Ping telah mengangkat barbell 230 kg? Bagaimana juri mengetahui bahwa Pastrana telah melopmat dengan kendaraan beroda empat sepanjang 274 kaki? Pastilah, semuanya diketahui sehabis dilakukan pengukuran.

Jadi, nilai besaran-besaran fisika hanya sanggup diketahui sehabis dilakukan pengukuran. Lalu, apakah pengukuran itu? Apa yang kalian lakukan ketika melaksanakan pengukuran? Tentu kalian mengambil alat ukur yang sesuai. Kemudian kalian membandingkan nilai yang tertera pada alat ukur dengan besaran fisik benda. Inilah yang dinamakan pengukuran.

Ketika angka nol pada penggaris berimpit dengan ujung kiri buku dan angka 5,5 inchi berimpit dengan ujung kanan buku maka kita simpulkan lebar buku yakni 5,5 inci. Ketika beras ditempatkan di atas neraca dan neraca memperlihatkan pembacaan 1,5 kg maka kita simpulkan bahwa massa beras yakni 1,5 kg, Ketika jarum speedometer kendaraan beroda empat memperlihatkan angka 145 km/jam maka kita simpulkan bahwa laju kendaraan beroda empat ketika itu yakni 145 km/jam. Guru meminta tiga siswa mengukur panjang meja. Siswa pertama melaporkan 1,5. Siswa kedua melaporkan 150. Siswa ketiga melaporkan 1.500.

Siapakah yang benar? Belum tahu, alasannya yakni dalam laporan tiga siswa ada gosip yang hilang, yaitu satuan yang digunakan. Kalau siswa pertama melaporkan 1,5 m, siswa kedua melaporkan 150 cm, dan siswa ketiga melaporkan 1.500 mm maka hasil pengukuran mereka bertiga persis sama. Dan orang lain yang tidak ikut mengukur akan memberi kesimpulan yang sama ihwal panjang meja.

Tampak bahwa satuan sangat penting dalam fisika. Hasil pengukuran tanpa satuan hanya membingungkan orang. Hasil pengukuran yang disertai satuan akan ditafsirkan sama oleh siapa pun dan di mana pun. Jika kalian melaksanakan pengukuran besaran fisika, kalian wajib menyertakan satuan yang sesuai.

Ketika kaidah ilmiah belum dibangun, masyarakat bergotong-royong telah melaksanakan pengukuran. Namun satuan pengukuran yang mereka gunakan umumnya tidak baku. Mereka memakai satuan jengkal, hasta, depa, yang sanggup berbeda antara satu orang dengan orang lainnya. Panjang benda yang kalian ukur dengan jengkal tentu memperlihatkan nilai yang berbeda kalau diukur dengan jengkal guru. Untuk meja yang sama, mungkin kalian mendapat 10 jengkal, sedangkan guru hanya mendapat 8 jengkal. Hasil pengukuran dengan besaran tidak baku tidak sanggup dipakai untuk komunikasi antar peneliti, tidak sanggup dipakai dalam penelitian ilmiah, dan tidak sanggup dipakai dalam pembangunan industri.

Nilai pengukuran akan mempunyai kegunaan kalau dilakukan dalam satuan baku. Satuan baku adalah satuan yang diterima secara umum dan terdefinisi dengan niscaya nilainya. Contoh satuan baku untuk pengukuran panjang yakni meter, sentimeter, millimeter, kilometer, kaki, inci, mil, dan sebagainya. Semua orang di dunia mempunyai penafsiran yang sama ihwal panjang satu meter, satu millimeter, satu inci, satu kaki, dan sebagainya. Apabila dilaporkan panjang benda yakni 1,4 meter maka semua orang akan mempunyai kesimpulan yang sama.

Gambar 2 - Jengkal merupakan alat ukur yang tidak baku. Orang berbeda mempunyai panjang jengkal berbeda sehingga hasil pengukuran yang dilaporkan berbeda.

3. Satuan Sistem Internasional

Tampak dari Gambar 3, bahwa satuan panjang yang baku juga bermacam-macam. Ukuran ketinggian jelajah peawat biasanya memakai satuan kaki. Ukuran layar TV atau komputer biasanya memakai satuan inci. Ketinggian bangunan ada yang memakai satuan meter ada yang memakai satuan kaki. Satuan kaki, inci, dan meter yakni satuan panjang yang baku alasannya yakni berapa panjangnya telah terdefinisi dengan jelas.  

Gambar 3 - Pesawat Garuda ini sedang terbang pada ketinggian 35.000 kaki diukur dari permukaan laut. Berapa meterkah ketinggian pesawat Garuda? Layar TV LCD mempunyai ukuran 42 inci. Berapa meterkah ukuran layar tersebut? Burj Dubai ini merupakan salah satu banguan tertinggi di dunia ketika ini dengan ketinggian 555,3 meter.

Namun tidak semua orang erat dengan majemuk satuan baku tersebut. Kita di Indonesia lebih gampang memakai satuan meter daripada kaki dan inci. Negara lain mungkin lebih sering memakai satuan kaki atau inci. Untuk menyeragamkan penggunaan satuan di seluruh dunia, pada Konferensi Umum Berat dan Pengukuran ke-14 tahun 1971 ditetapkan satuan internasional untuk tujuh besaran pokok. Satuan tersebut selanjutnya dinamakan satuan SI (Le Systeme Internationale). Satuan SI untuk tujuh besaran pokok tampak pada Tabel Tujuh besaran pokok dalam fisika diatas.

Cabang fisika yang paling awal berkembang yakni mekanika. Di dalam mekanika, besaran fisika yang dipakai hanayalah panjang, massa, dan waktu. Satuan SI untuk ketiga besaran terebut yakni meter, kilogram, dan sekon. Kelompok tiga satuan ini diberi nama khusus yaiu satuan MKS (M = meter, K = kilogram, dan S = second).

Satuan lain yang digunanakan untuk tiga besaran dalam mekanika yakni centimeter untuk panjang, gram untuk massa, dan second untuk waktu. Ketiga satuan tersebut juga diberi naka khusus yaitu satuan CGS (C = centimeter, G = gram, dan S = second). Kaitan antara satuan MKS dan CGS sangat mudah, yaitu 1 meter = 100 centimeter dan 1 kilogram = 1 000 gram.

4. Penetapan Nilai Satuan SI untuk Besaran Pokok

Setelah para mahir memutuskan satuan SI untuk besaran-besaran pokok, yang harus dilakukan selanjutnya yakni memilih nilai untuk tiap satuan tersebut. Berapa nilai satu kilogram tersebut? Berapa panjangkah satu meter? Berapa lamakah satu sekon? Penetapan ini pun ditentukan dalam Konferensi Umum Berat dan Ukuran para mahir seluruh dunia. Khusus untuk satuan massa, panjang, dan waktu, nilai satuan yang telah ditetapkan hingga ketika ini sanggup Anda lihat pada tautan beikut.

MateriPenetapan Nilai Satuan SI untuk Besaran Pokok – Fisika Dasar

Demikianlah bahan Fisika ihwal Besaran dan Satuan ini saya sampaikan, agar bermanfaat.

Bagikan Artikel ini