Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Materi Besaran dan Satuan – Fisika Dasar





Kita
semua tentu sudah tahu bahwa mobil Formula 1 bergerak jauh lebih
cepat daripada kuda. Tetapi berapa kali lebih cepatkah? Kita tidak
dapat menjawab sebelum mendapat informasi kecepatan mobil Formula 1
dan kecepatan lari kuda. Jika diinformasikan bahwa kecepatan mobil F1
adalah 250 km/jam dan kecepatan lari kuda adalah 50 km/jam kita
langsung dapat menjawab bahwa mobil 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 dibuat tahun 2002. Ia juga memecahkan rekor angkatan
total yang dibuat lifter China lainnya Qiu Hongxia, yang diciptakan
tahun 2006. Bagaimana kita bisa tahu bahwa Li Ping telah menciptakan
rekor dunia baru? Jawabannya adalah karena beban yang berhasil
diangkat para atlit tersebut dicatat nilainya. Rekor dunia snatch
yang dibuat Ri Song Hui adalah 102 kg. Ketika Li Ping berhasil
mengangkat snatch 103 kg maka kita langsung mengatakan bahwa Li Ping
menciptakan rekor dunia baru untuk snatch. Rekor dunia angkatan total
yang dibuat Qiu Hongxia adalah 226 kg. Dan ketika Li Ping berhasil
melakukan angkatan total 230 kg maka kita langsung sepakat bahwa Li
Ping telah menciptakan rekor dunia baru.




Travis
Pastrana menciptakan rekor dunia baru lompat jauh dengan mobil rely
menggunakan mobil Subaru. Ia memecahkan rekor sebelumnya yang dibuat
tahun 2006. Bagaimana kita bisa simpulkan bahwa Pastrana telah
menciptakan rekor dunia baru? Jawabannya karena jarak lompatan
sebelumnya dan jarak lompatan Pastrana diukur. Jauh rekor lompatan
sebelumnya adalah 171 kaki dan jauh lompatan Pastrana adalah 274
kaki.




Para
peneliti di Helsinki University of Technology, Finlandia menciptakan
rekor dunia baru untuk pencapaian suhu terendah. Bagaimana kita bisa
tahu bahwa mereka berhasil membuat rekor dunia baru? Jawabanya karena
nilai suhu pada rekor sebelumnya dicatat. Berkat pengukuran nilai
suhu yang mereka capai, peneliti dari Finlandia mengetahui bahwa
mereka telah menciptakan rekor baru. Rekor sebelumnya untuk
pencapaian suhu terendah adalah 0,00000000028 K (280 piko Kelvin
(pK)) yang dicapai tahun 1993. Dari hasil percobaan tanpa kenal
menyerah 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 mobil
Pastrana, dan suhu yang dicapai peneliti Finlandia adalah contoh
besaran Fisika. Besaran-besaran tersebut baru memiliki makna jika
nilainya diberikan. Dengan adanya nilai maka semua orang akan
memiliki kesimpulan yang sama. Sebagai contoh, dengan adanya nilai
kecepatan mobil Formula 1 sebesar 250 km/jam dan kecepatan kuda 50
km/jam maka semua orang di dunia memiliki kesimpulan yang sama bahwa
mobil Formula 1 bergerak lima kali lebih cepat dari kuda. Jika hanya
disebutkan bahwa mobil 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
penjelasan di atas kita jadi tahu bahwa besaran fisika sangat
penting. Besaran fisika adalah sifat benda atau gejala alam yang
dapat diukur. 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 dikur. 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 volum. Massa jenis
adalah hasil bagi massa dengan volum. 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 selanjutknya
dinamakan besaran pokok. Berdasarkan sejumlah pertemuan para ahli
fisika seluruh dunia, akhirnya ditetapkan tujuh besaran pokok dalam
fisika. Tujuh besaran tersebut tampak dalam Tabel berikut.



Tujuh besaran pokok dalam fisika



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 lama antar ahli fisika terkenal di
seluruh dunia. Beberapa alasan pemilihan tersebut di antaranya :



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



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



c)
Besaran massa, pajang, dan waktu telah memiliki sejarah penggunaan
yang sangat lama 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 seperti
diilustrasikan pada Gambar berikut.




Ilustrasi cakupan besaran pokok dan sebsaran turunan. Hampir semua besaran fisika adalah besaran turunan karena besaran pokok hanya ada tujuh



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




Beberapa
contoh besaran turunan yang sudah sering kita dengar atau kita
gunakan adalah 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 mobil sepanjang 274 kaki? Pastilah, semuanya
diketahui setelah dilakukan pengukuran.




Jadi,
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.





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 adalah 5,5 inci. Ketika beras ditempatkan di atas neraca dan
neraca menunjukkan pembacaan 1,5 kg maka kita simpulkan bahwa massa
beras adalah 1,5 kg, Ketika jarum speedometer mobil menunjukkan angka
145 km/jam maka kita simpulkan bahwa laju mobil saat itu adalah 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, karena dalam laporan tiga siswa ada informasi
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 tentang 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 melakukan pengukuran besaran fisika, kalian wajib menyertakan
satuan yang sesuai.




Ketika
kaidah ilmiah belum dibangun, masyarakat sebenarnya telah melakukan
pengukuran. Namun satuan pengukuran yang mereka gunakan umumnya tidak
baku. Mereka menggunakan satuan jengkal, hasta, depa, yang bisa
berbeda antara satu orang dengan orang lainnya. Panjang benda yang
kalian ukur dengan jengkal tentu memberikan nilai yang berbeda jika
diukur dengan jengkal guru. Untuk meja yang sama, mungkin kalian
mendapatkan 10 jengkal, sedangkan guru hanya mendapatkan 8 jengkal.
Hasil pengukuran dengan besaran tidak baku tidak dapat digunakan
untuk komunikasi antar peneliti, tidak dapat digunakan dalam
penelitian ilmiah, dan tidak dapat digunakan dalam pembangunan
industri.




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.





Jengkal merupakan alat ukur yang tidak baku. Orang berbeda memiliki panjang jengkal berbeda sehingga hasil pengukuran yang dilaporkan berbeda.



Gambar
2 - Jengkal merupakan alat ukur yang tidak baku. Orang berbeda
memiliki 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 menggunakan satuan kaki.
Ukuran layar TV atau komputer biasanya menggunakan satuan inci.
Ketinggian bangunan ada yang menggunakan satuan meter ada yang
menggunakan satuan kaki. Satuan kaki, inci, dan meter adalah satuan
panjang yang baku karena berapa panjangnya telah terdefinisi dengan
jelas.  





Satuan Sistem Internasional





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





Namun
tidak semua orang akrab dengan bermacam-macam satuan baku tersebut.
Kita di Indonesia lebih mudah menggunakan satuan meter daripada kaki
dan inci. Negara lain mungkin lebih sering menggunakan 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 adalah mekanika. Di dalam
mekanika, besaran fisika yang digunakan hanayalah panjang, massa, dan
waktu. Satuan SI untuk ketiga besaran terebut adalah 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 adalah
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 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 sekon? 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 dapat Anda lihat pada tautan beikut.








Demikianlah materi Fisika tentang Besaran dan Satuan ini saya sampaikan, semoga bermanfaat.