SMA Kelas 10 : Besaran dan Satuan

A. Definisi Fisika dan Manfaatnya

Fisika adalah sains atau ilmu alam yang mempelajari materi beserta gerak dan perilakunya dalam lingkup ruang dan waktu, bersamaan dengan konsep yang berkaitan seperti energi dan gaya. Sebagai salah satu ilmu sains paling dasar, tujuan utama fisika adalah memahami bagaimana alam semesta berkerja.

Mengapa kita perlu mempelajari Fisika? Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda, khususnya benda mati. Menurut sejarah, fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatanpengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain. Bidang ilmu ini telah dimulai berabad-abad yang lalu, dan berkembang pada zaman Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum mengenai benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari gerak pada umumnya, termasuk gerak planet-planet pada sistem tata surya.

B. Besaran dan Satuan Fisika

Dalam ilmu fisika dikenal istilah “Besaran” dan “Satuan“, kedua istilah dalam bidang fisika tersebut dapat diartikan sebagai berikut. Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur, mempunyai nilai yang dapat dinyatakan dengan angka dan memiliki satuan tertentu. Satuan adalah pernyataan yang menjelaskan arti dari suatu besaran. Pada bab ini akan dijelaskan besaran pokok dan besaran turunan.

a. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang dipandang berdiri sendiri dan tidak diturunkan dari besaran lain. Besaran pokok sampai saat hanya berjumlah 7.

b. Besaran Turunan

Besaran turunan ialah besaran yang diturunkan dan diperoleh dari besaran-besaran pokok.

salah satu contoh besaran turunan yang sederhana ialah luas. Luas merupakan hasil kali dua besaran panjang, yaitu panjang dan lebar. Oleh karena itu, luas merupakan turunan dari besaran panjang.

Luas = panjang x lebar
Luas = besaran panjang x besaran panjang

Satuan luas = meter x meter
Satuan luas = meter persegi (m²)

Berikut contoh dari besaran turunan :

c. Sistem Satuan

Sistem satuan yang biasa digunakan pada besaran pokok dan besaran turunan adalah sistem Satuan Internasional (SI) atau biasa dikenal sebagai sistem metrik yaitu meter, kilogram dan sekon yang disingkat MKS. Selain sistem metrik yang lain adalah CGS (centimeter, gram, sekon). Adapula British Engineering System yang biasa disebut sebagai sistem FPS (foot, pound, sekon).

C. Dimensi

Dimensi adalah bentuk penulisan suatu besaran menggunakan lambang besaran-besaran pokok. Penulisan lambang besaran pokok tersebut diapit oleh kurung siku, Berikut ini tabel lambang dimensi untuk besaran-besaran pokok dan turunan :

D. Aturan Angka Penting

a. Pengertian angka penting

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, meliputi angka pasti dan angka taksiran. Penulisan angka penting menunjukkan ketelitian suatu hasil pengukuran.

b. Aturan angka penting

Dalam menulis angka penting, terdapat beberapa aturan yang perlu diperhatikan, yaitu sebagai berikut.

• Semua angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 2,34 memiliki tiga angka penting, 65,765 memiliki lima angka penting.
• Semua angka nol yang terletak di antara angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 3,009 memiliki empat angka penting, 70,6 memiliki tiga angka penting.
• Angka nol yang terletak di sebelah kanan angka bukan nol merupakan angka penting, contohnya 3.000 memiliki empat angka penting, 1,230 memiliki empat angka penting.
• Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik di kiri maupun di kanan koma bukan termasuk angka penting, contohnya 0,1 memiliki satu angka penting, 0,005 memiliki 1 angka penting, 0,0567 memiliki tiga angka penting.
• Semua angka sebelum faktor pengali pada notasi ilmiah merupakan angka penting.

c. Operasi angka penting

• Operasi penjumlahan dan pengurangan

Tidak ada aturan khusus pada operasi penjumlahan dan pengurangan, hanya saja pembulatan untuk bilangan desimal mengikuti angka taksiran paling sedikit. Contohnya adalah sebagai berikut. 

Untuk pembulatan, jika angka terakhir lebih besar dari lima, bulatkan ke atas. Jika angka terakhir lebih kecil dari lima, bulatkan ke bawah. Jika tepat lima, lihat angka sebelumnya, misal angka sebelumnya ganjil bulatkan ke atas dan sebaliknya. Contoh:

• Operasi perkalian dan pembagian

Jika menggunakan aturan angka penting, hasil perkalian antara dua bilangan atau lebih menghasilkan bilangan yang jumlah angka pentingnya sama dengan angka penting paling sedikit. Contohnya sebagai berikut. Angka Penting biasa disingkat (AP).

• Aturan Pembulatan
  • Angka hasil perhitungan lebih dari lima, angkat dibulatkan ke atas. Contoh 3,237 dibulatkan menjadi 3,24.
  • Angka hasil perhitungan kurang dari lima, angka dibulatkan ke bawah. Contoh 4,232 dibulatkan menjadi 4,23.
  • Angka hasil perhitungan tepat = 5, dibulatkan ke atas jika angka sebelumnya ganjil, contohnya 3,215 dibulatkan menjadi 3,22. Dan dibulatkan ke bawah jika angka sebelumnya genap, contohnya 4,165 menjadi 4,16.

d. Notasi Ilmiah

Biasanya kita dihadapkan pada bilangan ratusan, ribuan, ratusan ribu, mungkin masih mudah untuk dimengerti nama bilangannya, ya. Bagaimana jika dihadapkan pada bilangan seperti 0,0000000000001 atau 40.000.000.000.000? Sungguh bilangan yang sulit untuk ditentukan jumlahnya secara langsung. 

Hal yang harus dipahami bahwa di dalam Fisika, besaran-besaran hasil pengukuran tidak hanya berupa puluhan, ribuan, atau ratusan ribu, tetapi juga skala makro dan mikro, contohnya saja massa Bumi atau massa elektron. Untuk menulis massa elektron yang tidak terlihat oleh mata telanjang tentulah sangat sulit karena ukurannya sangat kecil. 

Oleh karena itu kita butuh notasi ilmiah, Notasi ilmiah ini bisa mempermudah dalam menentukan suatu nilai besaran yang terlalu besar atau terlalu kecil. Penulisannya adalah sebagai berikut. 

a x 10ⁿ

Keterangan:

a = bilangan satuan, besarnya antara 1-10 dan boleh berupa desimal

n = ordo atau pangkat.

Contoh soal tentang notasi ilmiah adalah sebagai berikut.

1) Tentukan bilangan 120.000.000 dalam bentuk notasi ilmiah!

120.000.000 = 1,2 x 10⁸

2) Tentukan bilangan 0,0000000997 dalam bentuk notasi ilmiah!

0,0000000997 = 9,97 x 10^-8

E. Pengukuran

Pengukuran merupakan proses membandingkan suatu besaran yang diukur menggunakan besaran lain yang sudah ditentukan skala dan satuannya. Hasil pengukuran tunggal biasa ditulis sebagai berikut. 

x = xo ± ∆x

Keterangan:

x = nilai besaran yang diukur;

xo = hasil pengukuran yang terbaca; dan

∆x = ketidakpastian pengukuran = 1/2 skala terkecil alat ukur.

a. Pengukuran Panjang

• Penggaris, mengukur panjang benda denagn skala terkecil 1 mm atau 0,1 cm. ketelitian atau ketidakpastian 0,5 mm atau 0,05 cm.

Hasil pengukurannya = 3,1 – 0,3 = 2,8 cm

Penulisan hasil ukur = (2,8 ± 0,05) cm

• Jangka sorong, mengukur panjang benda maksimum 10 cm. Skala terkecil 0,1 mm atau 0,01 cm. Ketelitian atau ketidakpastian 0,05 mm atau 0,005 cm.

Berdasarkan gambar di atas:

Skala utama = 0,3 m

Skala nonius = 3 × 0,01 = 0,03 cm

Hasil pembacaan alat = skala utama + skala nonius

                = 0,3 + 0,03 = 0,33 cm

• Mikrometer Sekrup, mengukur panjang benda 25 mm. Skala terkecil 0,01 mm atau 0,0001 cm. Ketelitian atau ketidakpastian 0,005 mm atau 0,0005 cm.

Skala utama = 3,5 mm

Skala nonius = (12 × 0,01) = 0,12 mm

Hasil pembacaan alat = skala utama + skala nonius 

     = 3,5 + 0,12 = 3,62 mm

b. Pengukuran Massa

Massa merupakan salah satu besaran pokok yang bisa diukur menggunakan timbangan atau neraca. Neraca yang biasa digunakan pada skala laboratorium adalah neraca O’Hauss tiga lengan. Neraca tersebut memiliki tiga lengan dengan rincian sebagai berikut.

• Lengan belakang memiliki skala 0 – 500 gram.
• Lengan tengah memiliki skala 0 – 100 gram.
• Lengan depan memiliki skala 0 – 10 gram.

Perhatikan contoh berikut.

Hasil pengukuran massa di atas adalah 400 gram + 70 gram + 9,4 gram = 479,4 gram.

c. Pengukuran Waktu

Alat yang biasa digunakan untuk mengukur waktu adalah stopwatch. Perhatikan contoh berikut.

Hasil pengukuran waktu menggunakan stopwatch di atas adalah 2 menit + 12 sekon.

Yuk uji kemampuanmu hanya di Event dan Olimpiade Nasional dari www.beelajar.com
Dapatkan berbagai PROMO, Voucher, dan Beasiswa menarik loh.