Besaran dan Satuan

Besaran dan Satuan
1.     Besaran-Besaran Fisika Dalam Kehidupan Sehari-hari
Panggillah tiga orang temanmu, sebut saja A, B, dan C, kemudian bariskan di depanmu. Lalu, amati ketiga temanmu itu dan tentukan siapakah yang paling tinggi ?Berapa tinggi badan masing-masing?
Pertanyaan di atas dapat dijawab setelah kamu melakukan pengukuran. Berdasarkan              pengukuran, kamu dapat menyebutkan C lebih tinggi dari pada B, sedangkan A lebih rendah dari pada B. Dengan demikian, tinggi badan B terletak di antara C dan A. Lalu, apakah istilah mengukur itu ?

  Mengukur adalah membandingkan antara nilai besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang digunakan sebagai satuan.

Di dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, mengukur diartikan sebagai kegiatan  menghitung ukuran (panjang, besar, luas, tinggi, dan sebagainya) dengan alat tertentu atau  menilai mutu sesuatu dengan cara membandingkan, menguji, mencoba, mengira, dan sebagainya. Misalnya, pengukuran terhadap tiga temanmu diatas.
Melalui alat ukur, kamu dapat mengukur tinggi badan C sebagai yang paling tinggi, yaitu 155 cm, sedangkan A paling rendah, yaitu 150 cm, dan B menengah yang terletak diantara A dan C, yakni 153 cm. Berdasarkan contoh diatas, dapat kita simpulkan bahwa:

    Segala sesuatu yang dapat diukur pada umumnya memiliki satuan.

Panjang, massa, dan waktu termasuk besaran, karena dapat diukur dan dinyatakan dengan angka. Meskipun demikian, ada  juga besaran yang tidak memiliki satuan. Misalnya, massa jenis (dipelajari pada bab 2) dan indeks bias (dipelajari di kelas 2).
Panjang meja belajar 130 cm, massa gula pasir 60 kg, dan waktu yang ditempuh  untuk pergi kesekolah selama 30 menit adalah contoh-contoh besaran panjang, massa dan waktu.
Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa panjang adalah besaran, 130 adalah nilai besaran , dan sentimeter (cm) adalah satuannya. Demikian pula, massa adalah besaran, 60 adalah nilai besaran, dan kilogram (kg) adalah satuannya. Begitu pula dengan 30 menit. Waktu adalah besaran, 30 adalah nilai besaran, serta menit adalah satuan waktu.
Untuk memperkaya pengetahuan, carilah beberapa besaran lain yang kamu ketahui dalam kehidupan sehari-hari. Masukkanlah besaran-besaran yang kamu ketahui itu ke dalam tabel di bawah ini disertai  dengan satuannya.

Tabel 1.1 Besaran dan Satuan
   
No.
1.
2.
3.
4.
5.
Nama Besaran
Panjang
   
   
   
   
Satuan
Kilometer
   
   
   
   

2.        Besaran Pokok dan Turunan
Dari sekian banyak besaran yang telah kamu ketahui, besaran-besaran dalam fisika dikelompokkan ke dalam dua jenis besaran, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Yang dimaksud dengan besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu. Contoh besaran pokok pada fisika bidang mekanika adalah panjang, massa, dan waktu, sedangkan dalam bidang lain adalah perbedaan suhu (untuk panas), intensitas (untuk cahaya), dan muatan (untuk magnet).
Secara umum besaran pokok  ada 7 buah, yaitu :
1.    panjang    5.    massa
2.    waktu    6.    Suhu
3.    kuat arus listrik    7.    intensitas cahaya
4.    jumlah zat

Jenis besaran lain dalam besaran fisika adalah besaran turunan. Yang dimaksud dengan besaran turunan adalah besaran yang dibentuk dari besaran-besaran pokok. Contoh besaran yang dapat diturunkan dari besaran pokok adalah luas, volume, kecepatan, percepatan dan sebagainya.  Satuan untuk besaran-besaran turunan dibentuk pula dari satuan-satuan besaran pokok. Misalnya :
a.    Luas    =  panjang   x   lebar  (satuannya m2 atau cm2)
b.   Volume =  panjang   x   lebar   x   tinggi  (satuannya m3 atau cm3)
     
                                                Jarak
c.    Kecepatan   =  
                              Waktu (satuannya km/jam atau m/ detik)
                                                 Kecepatan
d.    Percepatan  = 
                    Waktu (satuannya  m/detik2  atau cm / detik2 )

3.      Sistem  Satuan Internasional dan Konversinya
Dari tabel 1.1 dapat kita lihat bahwa satuan besaran dapat ditetapkan secara sembarang. Misalnya panjang meja dapat ditetapkan dengan satuan jengkal, panjang pinsil, atau panjang penggaris. Massa benda dapat dinyatakan dalam satuan dacin, kuintal,dan lain-lain. Penggunaan macam-macam satuan  untuk sebuah besaran tentunya akan menimbulkan kesukaran. Oleh karena itu untuk  menyatakan satuan sebuah besaran diperlukan satuan yang dapat diakui oleh semua orang di semua tempat.
Pada tahun 1960, ukuran standar atau baku mengenai satuan-satuan baru diresmikan         secara Internasional, yang kemudian dikenal dengan sebutan sistem  Satuan  Internasional (SI). Sistem Satuan Internasional (SI) ini menggunakan satuan dasar meter, kilogram, dan sekon (detik).

a.     Satuan  Pokok Panjang ( Meter)
 Meter berasal dari bahasa Yunani, yaitu metron, artinya ukuran, yang sekarang menjadi satuan panjang dan dilambangkan dengan m. Penggunaan meter pertama kali dilakukan oleh pemerintah Francis pada tahun 1790, tidak lama setelah revolusi Perancis terjadi. Ketika itu, pemerintah Perancis menetapkan bahwa seperempat puluh  juta bagian dari  panjang keliling bumi sebagai ukuran baku. Ukuran baku pertama ini terbuat dari bahan platina dan pada tahun 1875 dunia internasional mengakui  ukuran tersebut
Menurut satuan ini, satu meter adalah jarak antara dua garis yang terukir dengan emas pada ke dua  ujungnya.Batang platina ini diam,bila angkanya  menunjukkan nol derajat celcius. Batang ini disebut meter standar yang kini masih tersimpan di Institute de Poids et Measures di Sevres, Paris, Perancis.
  Setelah beberapa  waktu lamanya,ketentuan meter standar yang baru didefinisikan   sebagai 1.650.763,73. Panjang garis oranye dalam suatu spektrum yang dihasilkan oleh isotop kripton memiliki massa atom 86.
Dari meter standar yang telah ditetapkan itu, satuan panjang lainnya dapat diturunkan, misalnya sebagai berikut.
1 dam         =    10 meter
1 desimeter      =     0,l meter  =  10-1 m
1 sentimeter     =     0,01 meter  =  10-2 m
1 milimeter      =     0,001 meter  =  10-3 m
Bila satuan di atas dihubungkan dengan satuan yang berlaku di Inggris menjadi:
1 inci          =      2,54 cm
 l kaki         =     12 inci  =  30,48cm
1 yard         =     3 kaki  =  91,44 cm
     
b.       Meter Persegi
Satuan untuk  luas adalah meter persegi, yaitu luas suatu persegi yang panjang sisinya 1 meter. Jadi luas = sisi x sisi. Bila disederhanakan dalam rumus matematika bentuknya  menjadi:

     L    =  1 m   x   1 m   =   1 m2


1 km2       =    1000.000 m2  = 106 m2
1 dm2       =    0,01 m2  = 10 -2 m2
1 cm2     =    0,0001 m2  = 10~4 m2
1 mm2      =    0,000001 m2  = 10-6 m2

c. .    Meter Kubik
 Meter kubik adalah ukuran volume (isi) yang dihitung dengan mengalikan panjang, lebar dan tinggi, serta diberi tanda pangkat tiga. Misalnya, volume sebuah kubus yang mempunyai panjang satu meter, maka perhitungan volume kubus tersebut adalah:

   Volume  =  panjang  x  panjang  x panjang

V    =     l  m     x   l  m   x   l  m
V    =    l   m 3
Di dalam laboratorium, volume diukur dalam cm3 atau milimeter kubik. Nilai 1 liter = 1000 ml = 1000 cc. Dengan demikian, satu liter adalah volume sebuah kubus yang panjang rusuknya  10 cm.
n    1 dm3      =      0,001 m3            = 10-3 m3
n    1 cm3       =      0,00001 m3          = 10-6 m3
n    1 mm3     =      0,000.000.001 m3 = 10 -9 m3

d.    Volume
Volume adalah isi atau besarnya benda di dalam ruang. Untuk mengukur volume benda yang bentuknya beraturan  dapat ditentukan dengan perhitungan matematika.
Misalnya:
a.    Volume balok     =   panjang   x  lebar  x  tinggi
b.    Volume silinder   =   luas dasar   x   tinggi
c.   
d.   

Untuk mengukur volume zat cair dapat menggunakan neraca gelas (gelas pengukur), sedangkan proses pengukuran volume gas atau larutan disebut volumetri. Volume zat cair  yang berada dalam gelas pengukur itu dapat dibaca, yaitu dalam satuan sentimeter kubik (cm3).
Untuk benda padat yang bentuknya tak beraturan dan volumenya tidak begitu besar, dapat digunakan neraca gelas  (gelas ukur) yang berisi zat cair. Melalui alat ini, tambahan volume yang terjadi dapat dibaca pada skala neraca gelas. Hasilnya, sama dengan volume banda padat yang dimasukkan ke dalam zat cair tersebut.
Volume benda padat yang berukuran besar dan bentuknya tidak beraturan dapat diukur dengan menggunakan tabung berpancuran dan neraca gelas. Caranya, tabung berpancuran diisi air hingga memancar keluar dari sela-sela pipa A.
Bila air tidak keluar lagi, masukkan benda tersebut ke dalam tabung. Air yang didesak  keluar dari tabung akan ditampung oleh neraca gelas. Dengan cara demikian, volume  tabung dapat dibaca dan hasilnya sama dengan volume benda padat yang dimasukkan  ke dalam tabung.

e.     Satuan Pokok Waktu
Sistem Satuan Internasional untuk waktu adalah detik atau sekon. Satu detik sama dengan hari perputaran matahari rata -rata. Sedangkan satu hari matahari rata- rata  =  24   x   60   x   60 detik atau 86.400 detik.
Menurut ukuran standar waktu yang baru dihitung berdasarkan waktu yang diperlukan  oleh atom Cesium bermassa 133 untuk melakukan getaran 9.192.631.770 kali.
Konversi satuan-satuan waktu terhadap satuan dalam SI, adalah sebagai berikut.
1  menit     =     60 sekon
1  jam      =     60 menit = 3600 sekon
1  hari     =     24 jam = 86. 400 sekon
     
f.   Satuan  Pokok  Massa
Menurut pengertian ilmu fisika, massa adalah ukuran banyaknya zat yang dikandung oleh suatu benda. Massa sebuah benda selalu mempunyai nilai yang tetap, sedangkan berat suatu benda tidak, karena gaya gravitasi bumi tidak tetap. Oleh karena itu, semakin tinggi letak suatu benda dari bumi, berat benda itu akan semakin berkurang. Sebaliknya, semakin mendekati kutub, berat benda tersebut akan semakin besar.  Selisih berat benda akan semakin berkurang bila letaknya semakin mendekati khatulistiwa.  
Setiap benda yang ada di bulan memiliki berat kira-kira 1/6  kali berat benda di bumi. Padahal, benda memiliki massa yang tetap. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa berat benda tidak selalu dapat digunakan untuk mengukur massa benda tersebut.
Menurut sistem Satuan  Internasional, satuan massa adalah kilogram (kg). Satuan kilogram batasannya sama dengan massa sebuah silinder  platina iridium, yang dikenal sebagai kilogram standar asli. Platina iridium hingga kini di simpan di Institute de Poids et Mesures di Sevres, Paris, Perancis. Satu liter air murni bersuhu empat derajat Celcius dan mempunyai massa 1 kilogram.
Selama berabad-abad, pengertian massa selalu berubah-ubah. Pada mulanya, Sir Isaac Newton (1642-1727) menguraikan istilah itu untuk menunjukkan jumlah suatu benda Satuan massa lain yang biasa digunakan adalah gram (gr), miligram (mg), sentigram (cg), desigram (dg), kilogram (kg), dan ton :
1 kilogram    =    1000 gram      =    10 3 gram
1 miligram    =    0,001gram      =     10 -3 gram
1 sentigram    =    0,01 gram       =     10-2 gram
1 desigram    =    0,1 gram         =     10 -1gram
1 meter ton    =    100.000 kg     =     10 5 kg
1 ton                 =     1.000 kg      =    103 kg
Massa matahari     =     1, 987 x 1030  kg
Massa bumi        =   5,980 x 1024 kg
Massa bulan        =   7,343 x 1022 kg
Massa elektron    =   9,1 x 10-31 kg
Massa proton        =  1,67 x 10-27 kg