Besaran dan Satuan

FISIKA DASAR

Besaran dan Satuan

1.1. Besaran Fisika

Dalam ilmu fisika yang dimaksud dengan besaran adalah sesuatu yang dapat di ukur dan dinyatakan dalam sebuah nilai dengan satuan-satuan yang telah ditetapkan.

Selain itu besaran juga merupakan sebuah pernyataan yang menyatakan bahwa suatu hal memiliki ukuran dan memiliki satuan yang akan diketahui ukurannya.

Dari pengertian diatas dapat disimpulkan bahwa sesuatu itu bisa dikatakan sebagai besaran apabila mempunyai 3 syarat, yaitu: Dapat diukur atau dihitung, dapat dinyatakan dengan angka dan mempunyai nilai satuan. Jika salah satu syarat tersebut tidak terpenuhi, maka sesuatu itu tidak bisa dikatakan sebagai besaran.

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 diukur. Maka semuanya merupakan besaran fisika.

Jika didaftar, jumlah besaran fisika yang ada saat ini sangat banyak.Namun, dari besaran yang banyak tersebut, ternyata satu besaran dapat diperoleh dari besaran-besaran fisika yang lainya.  Contohnya,

·         Besaran massa jenis dapat diperoleh dari besaran massa dan volume. Massa jenis adalah hasil bagi massa dengan volume.

·         Besaran gaya dapat diperoleh dari besaran massa dan percepatan, di mana gaya adalah hasil perkalian massa dan percepatan.

·         Besaran volum dapat 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 mendasar dan semua besaran fisika lainnya (yang sangat banyak tersebut) dapat diturunkan dari besaran dalam kelompok tersebut. Kelompok besaran yang mendasar inilah yang harus ditentukan. Kelompok besaran ini selanjutnya dinamakan BESARAN POKOK. Berdasarkan sejumlah pertemuan para ahli fisika seluruh dunia, akhirnya ditetapkan tujuh besaran pokok dalam fisika. Tujuh besaran tersebut tampak dalam Tabel 1.1

Tabel   1. Tujuh besaran pokok

Besaran	Kegunaan
Panjang	Mengukur panjang benda
Massa	Mengukur kandungan materi suatu benda
Waktu	Mengukur selang waktu dua peristiwa atau kejadian
Kuat  Arus	Mengukur aliran muatan listrik
Temperatur	Mengukur panas suatu benda
Intensitas Cahaya	Mengukur seberapa terang cahaya yang jatuh pada benda
Jumlah zat	Mengukur jumlah partikel yang terkandung dalam benda

Semua besaran fisika selain tujuh besaran pokok dalam Tabel 1.1 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. Contohnya: gaya diturunkan dari besaran pokok massa, panjang dan waktu. Ciri khusus dari besaran turunan adalah bisa diukur secara langsung atau tidak langsung, mempunyai satuan lebih dari satu dan dan bisa diturunkan oleh besaran pokok.

1.2. Pengukuran dan Satuan

Nilai besaran-besaran fisika hanya dapat diketahui setelah dilakukan pengukuran. Lalu, apakah pengukuran itu? Apa yang kalian lakukan ketika melakukan 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. Jadi Pengukuran adalah membandingkan nilai suatu besaran yang diukur menggunakan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan standar.

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 melakukan pengukuran besaran fisika, kalian wajib menyertakan satuan yang sesuai. Nilai pengukuran akan berguna jika dilakukan dalam satuan baku. Satuan baku adalah satuan yang diterima secara umum dan terdefinisi dengan

pasti nilainya. Contoh satuan baku untuk pengukuran panjang adalah meter, sentimeter, millimeter, kilometer, kaki, inci, mil, dan sebagainya. Semua orang di dunia memiliki penafsiran yang sama tentang panjang satu meter, satu millimeter, satu inci, satu kaki, dan sebagainya. Apabila dilaporkan panjang benda adalah 1,4 meter maka semua orang akan memiliki kesimpulan yang sama.

1.3. Satuan Sistem Internasional

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 1.2.

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

Satuan lain yang digunakan untuk tiga besaran dalam mekanika adalah centimeter untuk panjang, gram untuk massa, dan second untuk waktu. Ketiga satuan tersebut juga diberi nama 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 = 1000 gram.

Tabel 1.2 Satuan SI untuk besaran pokok

Besaran Pokok	Satuan SI	Simbol
Panjang	Meter	m
Massa	Kilogram	kg
Waktu	Detik	s
Kuat Arus Listrik	Ampere	A
Suhu	Kelvin	K
Intensitas Cahaya	Kandela	Cd
Jumlah Zat	mol	mol

Setelah para ahli menetapkan satuan SI untuk besaran-besaran pokok, yang harus dilakukan selanjutnya adalah menentukan nilai untuk tiap satuan tersebut. Berapa nilai satu kilogram tersebut? Berapa panjangkah satu meter? Berapa lamakah satu detik? Penetapan ini pun ditentukan dalam Konferensi Umum Berat dan Ukuran para ahli seluruh dunia. Khusus untuk satuan massa, panjang, dan waktu, nilai satuan yang telah ditetapkan hingga saat ini sebagai berikut.

Satuan Panjang

Mula-mula satu meter didefinisikan berdasarkan keliling bumi. Ditetapkan bahwa keliling garis bujur bumi yang melalui kota Paris, Prancis ditetapkan memiliki panjang 40.000.000 m (Gambar 1.4 kiri atas). Jadi panjang satu meter sama dengan 1/40.000.000 keliling garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Definisi ini menjadi tidak memadai ketika perkembangan

ilmu pengetahuan dan teknologi menuntut pengukuran yang makin akurat. Tidak mungkin pengukuran yang akurat diperoleh dari satuan standar yang tidak akurat.

Pada akhir abad ke-19, panjang satu meter didefinisikan ulang. Panjang satu meter ditetapkan sama dengan jarak dua goresan pada batang campuran logam platina dan iridium yang tersimpan di International Bureau of Weight and Measures di kota Sevres, Prancis. Logam tersebut disimpan pada kondisi yang dikontrol secara ketat utuk menghindari perubahan dimensi akibat perubahan kondisi lingkungan seperti suhu, kelembaban udara, tekanan udara, intensitas cahaya, reaksi kimia, dan sebagainya.

Setelah laju cahaya dapat diukur dengan sangat teliti, pada Konferensi Umum Tentang Berat dan Pengukuran ke -17 tahun 1983, panjang satu meter didefinisikan ulang sebagai jarak tempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299.792.458 detik (Gambar 1.4 bawah). Ini berarti pula bahwa selama satu detik cahaya merambat dalam ruang hampa sepanjang 299.792.458 meter.

Satuan Massa

Masa standar satu kilogram adalah massa silinder logam yang terbuat dari campuran logam platina dan iridium. Massa standar ini disimpan dalam kondisi yang dikontrol secara ketat di International Bureau of Weights and Measures di kota Sevres, Prancis. Sejak awal penetapan hingga saat ini, definisi massa standar tidak pernah berubah.

Satuan Waktu

Pada Konferensi Umum tentang Berat dan Pengukuran ke-13 tahun 1967 telah ditetapkan bahwa standar waktu satu detik didasarkan pada frekuensi gelombang yang dipancarkan atom. Atom Cesium dengan nomor atom 133 (Cesium-133) dipilih sebagai atom standar karena frekuensi gelombang yang dipancarkan dapat dihasilkan dengan mudah dan dapat

diukur dengan ketelitian sangat tinggi. Cahaya yang dipancarkan atom Cesium-133 berosilasi sebanyak 9.192.631.770 kali dalam satu detik. Dengan demikian, satu detik didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133 untuk

berosilasi sebanyak 9.192.631.770 kali. Untuk memproduksi waktu standar tersebut maka dibuat jam yang didasarkan getaran gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133. Jam

tersebut dinamakan jam atom. Contoh jam atom pertama tersimpan di NIST, Amerika. Jam atom menghasilkan ketelitian yang sangat tinggi. Kesalahan yang terjadi kurang dari 1 detik dalam waktu 30.000 tahun.

Referensi :

1. Mikrajuddin Abdullah. Fisika Dasar 1. Institut Teknologi Bandung

2. Halliday and Resnick. Fisika. Erlangga. Jakarta