Besaran Fisika dan Pengukuran

Besaran Fisika dan Pengukuran

A. Besaran

        Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur, serta dapat dinyatakan dengan angka dan memiliki satuan. Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu  

1. Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca.
2. Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah.

Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.
1. Besaran Pokok adalah besaran yang ditentukan lebih dulu berdasarkan kesepatan para ahli fisika. Besaran pokok yang paling umum ada 7 macam. Selain itu, terdapat dua besaran tambahan yang tidak memiliki dimensi, yakni sudut datar dan sudut ruang (tiga dimensi).

2. Besaran Turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Besaran ini ada banyak macamnya.

 

Selain itu, berdasarkan ada tidaknya arah, besaran juga dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran skalar dan besaran vektor


1. Besaran skalar yaitu  besaran  yang  mempunyai  besar  dan  satuan  saja  tanpa memiliki arah. Contoh : pangjang, massa, waktu
2. Besaran vektor yaitu  besaran  yang  memiliki  besar  (nilai),  satuan  dan  arah.
Contoh : kecepatan, gaya, perpindahan,dll. 

a. Penulisan dan Penggambaran Vektor

Sebuah vektor dalam buku cetakan biasanya dinyatakan dalam lambang huruf besar yang dicetak tebal (bold), misal: A, B, atau R. Untuk tulisan tangan sebuah vektor dilambangkan dengan sebuah huruf kecil yang diberi tanda anak panah di atasnya, misalnya: . Sebuah vektor juga dapat dilambangkan dengan dua huruf dan tanda anak panah di atasnya, misalnya . Pada penulisan nilai atau besar vektor, untuk buku cetakan biasanya menggunakan huruf besar miring (italic), seperti A, B, atau R, sedangkan tulisan tangan dinyatakan dengan sebuah huruf besar dengan anak panah di atasnya beserta tanda harga mutlak, seperti:||
Sebuah vektor digambarkan dengan anak panah yang terdiri atas pangkal dan ujung. Panjang anak panah menyatakan besar vektor, sedangkan arah anak panah menyatakan arah vektor (dari pangkal ke ujung).
Perhatikan Gambar berikut!



                      (a) Vektor C, (b) Vektor gaya F

Pada Gambar (a) menunjukkan sebuah vektor C dengan titik tangkap (pangkal) A, ujungnya di titik B, arahnya dari A ke B, dan besar vektor diwakili panjang anak panah. Sedangkan Gambar (b), merupakan vektor yang menyatakan  sebuah gaya F sebesar 3 N dan memiliki arah ke kiri. Dua buah vektor dikatakan sama apabila besar dan arahnya sama. Sebuah vektor dikatakan negatif apabila mempunyai arah yang berlawanan dengan vektor yang dijadikan acuan.

b. Resultan Vektor

Beberapa vektor dapat dijumlahkan menjadi sebuah vektor  yang disebut resultan vektor. Resultan vektor dapat diperoleh dengan beberapa metode, yaitu metode segitiga, metode jajargenjang, poligon, dan analitis.

1. Model Segitiga

Untuk mengetahui jumlah dua buah vektor, Anda dapat menggunakan metode segitiga. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Lukislah vektor pertama sesuai dengan nilai dan arahnya, misalnya A!
2) Lukislah vektor kedua, misalnya B, sesuai nilai dan arahnya dengan titik tangkapnya berimpit pada ujung vektor pertama!
3) Hubungkan titik tangkap vektor pertama (A) dengan ujung vektor
kedua (B)!
Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut!

                                                           Gambar Penjumlahan Vektor
 
Selisih dua buah vektor dapat diketahui dengan cara seperti penjumlahan vektor. Misalnya, selisih dua buah vektor A dan B adalah C, juga dapat dinyatakan C = A – B atau C = A + (-B). Hal ini menunjukan
bahwa selisih antara vektor A dan B adalah hasil penjumlahan vektor A dan -B, dengan  -B  adalah vektor yang berlawanan arah dengan B  tetapi nilainya sama dengan B. Perhatikan gambar berikut!

                                                               
B. Satuan

       Satuan  adalah  suatu  pembanding  dalam  pengukuran atau membandingkan besaran dengan yang lain yang dipakai oleh patokan. Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Kalian harus melakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme Internationale d’Unites (SI).
      Satuan Internasional adalah satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Metre – Kilogram – Second (MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan Pengukuran Tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

      Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter – Gram – Second (CGS).
Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat.

C. Dimensi
Dimensi suatu besaran adalah cara besaran tersebut tersusun atas besaran-besaran pokoknya. Pada sistem Satuan Internasional (SI), ada tujuh besaran pokok yang berdimensi. Dimensi dari suatu besaran dinyatakan dengan lambang huruf tertentu.
 

D. Angka Penting
Angka penting adalah angka yang didapat dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti
dan angka taksiran. Nilai setiap hasil pengukuran merupakan angka penting. Seperti keterangan di atas angka penting terdiri dari dua bagian. Pertama angka pasti yaitu angka yang ditunjukkan pada skala alat ukur dengan nilai yang ada. Kedua angka taksiran yaitu angka hasil pengukuran yang diperoleh dengan memperkirakan nilainya. Nilai ini muncul karena yang terukur terletak diantara skala terkecil alat ukur. Dalam setiap pengukuran hanya diperbolehkan memberikan satu angka taksiran.

Semua angka-angka hasil pengukuran adalah bagian dari angka penting. Namun, tidak semua angka hasil pengukuran merupakan angka penting. Berikut ini merupakan aturan penulisan nilai dari hasil pengukuran.

1. Semua angka bukan nol merupakan angka penting. Jadi, 548 memiliki 3 angka penting dan 1,871 memiliki 4 angka penting.
2. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol termasuk angka penting. Jadi, 2,022 memiliki 4 angka penting.
3. Angka nol yang terletak di sebelah kanan tanda koma dan angka bukan nol termasuk angka penting. Misalnya 4,500, memiliki 3 angka penting.
4. Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik yang terletak di sebelah kiri maupun di sebelah kanan koma desimal, bukan angka penting. Jadi, 0,63 memiliki 2 angka penting dan 0,008 memiliki 1 angka penting.
   
   1.      Penjumlahan dan Pengurangan
   Oprasi penjumlahan dan pengurangan angka-angka penting, hasilnya hanya boleh mengandung satu angka taksiran ( angka yang diragukan ).
   Contoh :
   a.      Jumlahkan 363,219 kg, 6,43 kg dan 16,5 kg
   363,219     à 9 angka taksiran
   6,43            à 3 angka taksiran
   16,5           à 5 angka taksiran    +
   386,149    à dibulatkan 386,1 karena hanya boleh mengandung satu angka taksiran
   b.      Jumlahkan 4,74 x 10¹⁴ kg dan 6,950 x 10³ kg
   4,74 x 10⁴  = 4,74 x 10⁴                  à4 angka taksiran
   6,950 x 10³ = 6,950 x 10³      +       à 0 angka taksiran
        
        54,350 x 10³ = dibulatkan 54,4 x 10³ ,karena hanya boleh mengandung satu angka dan d
   alam notasi ilmiah di tulis 5,44 x 10⁴
   
   c.       Kurangi 578,39 m dengan 312 m
   578,39    à 9 angka taksiran
   312   -     à 2 angka taksiran
                        266,39  = 266 m karena hanya boleh mengandung satu angka
   taksiran
   
   d.      Kurangi 5,4 x 10² m dengan 165 m
   540 m     à 4 angka taksiran
   165         à 5 angka taksiran
   375         = 280 karena hanya boleh mengandung saatu angka taksiran
   Agar jelas banyak angka pentingya, maka ditulis dalam bentuk notasi ilmiah 2,8 x 10² m
   
   a.      Hasil pengukuran Tuggal pada Mistar
   Skala terkecil pada mistar adalah 1 mm, oleh karena itu ketidakpastian pada sebuah mistar adalah :
   Sebagai contoh hasil dapat dilihat pada gambar 1.1. jika kita perhatikan bahwa hasil pengukuran adalah 1,4 cm lebih. Angka kelebihan itu kita taksirkan 1. Maka hasil pengukuran panjang sebuah benda kita laporkan :
   Panjang  I = x  +  x
   = (1,41 + 0,05) cm
   
   
   
   Oleh karena ketidakpastian mengandung 2 angka dibelakang koma, maka hasil pengukurannya kita laporkan dalam dua desimal.
            Dengan demikian nilai besaran fisis setelah diadakan pengukuran satu kali xₒ dapat sekitar 1,36 cm ; antara 1,46. Secara statistik ditulis : 1,36 < xₒ < 1,46