Fisika Dasar
Pengertian Besaran Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur yang
memiliki nilai dan satuan. Besaran menyatakan sifat dari benda. Sifat ini dinyatakan dalam angka melalui hasil pengukuran. Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan satuan yang dijadikan sebagai patokan. Dalam fisika pengukuran merupakan sesuatu yang sangat vital. Suatu pengamatan terhadap besaran fisis harus melalui pengukuran. Pengukuran-pengukuran yang sangat teliti diperlukan dalam fisika, agar gejalagejala peristiwa yang akan terjadi dapat diprediksi dengan kuat.
Pengukuran dapat dilakukan dengan dua cara:1. Secara Langsung Yaitu ketika hasil pembacaan skala pada alat ukur, langsung menyatakan nilai besaran yang diukur, tanpa menggunakan rumus untuk menghitung nilai yang diinginkan. 2. Secara tidak langsung Yaitu dalam pengukuran memerlukan penghitungan tambahan untuk mendapatkan nilai besaran yang diukur. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, faktor yang harus diperhatikan antara lain : - alat ukur yang dipakai - aturan angka penting - posisi mata pengukuran (paralax)
Beberapa istilah dalam pengukuran:1. Ketelitian (accuracy) adalah suatu ukuran yang menyatakan tingkat pendekatan dari nilai yang diukur terhadap nilai benar X0 2. Kepekaan adalah ukuran minimal yang masih dapat dideteksi (dikenal) oleh instrumen, misal galvanometer memiliki kepekaan yang lebih besar daripada Amperemeter / Voltmeter 3. Ketepatan (precision) adalah suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang sama. 4. Presisi berkaitan dengan perlakuan dalam proses pengukuran, penyimpangan hasil ukuran dan jumlah angka desimal yang dicantumkan dalam hasil pengukuran. 5. Akurasi yaitu seberapa dekat hasil suatu pengukuran dengan nilai yang sesungguhnya.
ALAT UKUR BESARANBesaran Pokok Panjang Massa Waktu Suhu Alat Ukur Mistar, Jangka sorong, mikrometer sekrup Neraca (timbangan) Stop Watch Termometer
Kuat ArusJumlah molekul
AmperemeteTidak diukur secara langsung *
Intensitas Cahaya Light meter
Mistar : untuk mengukur suatu panjang benda
mempunyai batas ketelitian 0,5 mm. angka sorong : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,1 mm. Mikrometer : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01 mm. Neraca : untuk mengukur massa suatu benda. Stop Watch : untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik. Termometer : untuk mengukur suhu. Amperemeter : untuk mengukur kuat arus listrik (multimeter)
Alat Ukur Besaran Turunan Speedometer : untuk mengukur kelajuan
Dinamometer : untuk mengukur besarnya gaya. Higrometer : untuk mengukur kelembaban udara. Ohm meter : untuk mengukur tahanan ( hambatan )
listrik Barometer : untuk mengukur tekanan udara luar dsb
Besaran fisis terdiri dari: Besaran pokok
Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Besaran turunan Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok atau besaran yang didapat dari penggabungan besaran-besaran pokok.
Besaran pokok dalam Sistem InternasionalNama Panjang Waktu Massa Arus listrik Suhu Jumlah molekul Intensitas cahaya Simbol dalam Simbol rumus dimensi l, x, r, dll. t m I, i T n Iv L T M I N J Satuan SI meter detik (sekon) kilogram ampere kelvin Mol Candela Simbol satuan m s kg A K mol Cd
Keterangan dari macam-macam besaran pokok :1. Panjang Satuan panjang adalah "meter". Definisi baru satuan "meter" "satu meter adalah jarak yang ditempuh cahaya (dalam vakum) dalam selang waktu 1/299 792 458 sekon. 2. Massa Massa zat merupakan kuantitas yang terkandung dalam suatu zat Satuan massa adalah "kilogram" (disingkat kg) Definisi adalah massa sebuah kilogram standar yang disimpan di lembaga Timbangan dan Ukuran Internasional (CGPM ke-1, 1899) 3. Waktu Satuan waktu adalah "sekon" (disingkat s) (detik) Definisi adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom sesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9 192 631 770 kali dalam transisi antara dua tingkat energi di tingkat energi dasarnya (CGPM ke-13; 1967) 4. Kuat arus listrik Satuan kuat arus listrik adalah "ampere" (disingkat A) Definisi adalah kuat arus tetap yang jika dialirkan melalui dua buah kawat yang sejajar dan sangat panjang, dengan tebal yang dapat diabaikan dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, menghasilkan gaya 2 X 10-7 newton pada setiap meter kawat.
5. Suhu Satuan suhu adalah "kelvin" (disingkat K) Definisi adalah 1/273,16 kali suhu termodinamika titik tripel air (CGPM ke-13, 1967). Dengan demikian, suhu termodinamika titik tripel air adalah 273,16 K. Titik tripel air adalah suhu dimana air murni berada dalam keadaan seimbang dengan es dan uap jenuhnya. 6. Jumlah molekul Satuan jumlah molekul adalah "mol". 7. Intensitas Cahaya Satuan intensitas cahaya adalah "kandela" (disingkat cd). Definisi adalah intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540 X 1012 hertz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut (CGPM ke-16, 1979)
Besaran turunan Contoh besaran turunan adalah Berat, Luas, Volume,
Kecepatan, Percepatan, Massa Jenis, Berat jenis, Gaya, Usaha, Daya, Tekanan, Energi Kinetik, Energi Potensial, Momentum, Impuls, Momen inersia, dll.
Besaran Turunan LuasVolume Kecepatan Percepatan Massa Jenis Gaya Usaha dan energi Daya Tekanan
Lambang LV (volume) v (velocity) A (acceleration) (rho) w (weight) W P (power) P (pressure)
Satuan dan Singkatan Meter kuadrat (m2)Meter kubik (m3) Meter per sekon (m/s) Meter per sekon kuadrat (m/s2) Kg/m3 Kg m/s2 = Newton (N) Kg m2/s2 = joule (J) Kg m2/s3 = watt (W) Kg/m s2 = Pascal (Pa)
SISTEM SATUAN INTERNASIONAL Sistem satuan internasional telah disepakati pada
tahun 1960 oleh Konferensi Umum Kesebelas mengenai berat dan ukuran, dengan nama Sistem international (SI). Sistem satuan internasional menggunakan satuan dasar meter, kilogram, dan sekon, atau biasa disebut sistem MKS dan satuan yang lain yang biasa dipakai dalam fisika adalah centimeter, gram sekon atau sistem CGS
Dimensi Kegunaan menentukan dimensi adalah :
Untuk mengungkapkan adanya kesetaraan atau kesamaan antara dua besaran yg sejenis Untuk menentukan tepat atau tidak tepatnya suatu persamaan yg menyatakan hubungan antara berbagai besaran fisika. Contoh dimensi dari beberapa besaran turunan yaitu 1. volume, mempunyai dimensi (L3) 2. kecepatan, mempunyai dimensi (L) (T)-1 3. massa jenis, mempunyai dimensi (M) (L)-3 4. gaya, mempunyai dimensi (M) (L) (T)-2
Contoh Soal : menentukan dimensi suatu besaran Tentukan dimensi dari besaran-besaran berikut ini :
(a) volum, (b) massa jenis, (c) percepatan, (d) usaha (a) Persamaan Volum adalah hasil kali panjang, lebar dan tinggi di mana ketiganya memiliki dimensi panjang, yakni [L]. Dengan demikian, Dimensi Volum
(b) Persamaan Massa Jenis adalah hasil bagi massa
dan volum. Massa memiliki dimensi [M] dan volum memiliki dimensi [L]3. Dengan demikian Dimensi massa jenis :
(c) Persamaan Percepatan adalah hasil bagi Kecepatan (besaran
turunan) dengan Waktu, di mana Kecepatan adalah hasil bagi Perpindahan dengan Waktu. Oleh karena itu, kita terlebih dahulu menentukan dimensi Kecepatan, kemudian dimensi Percepatan.
(d) Persamaan Usaha adalah hasil kali Gaya (besaran Turunan)
dan Perpindahan (dimensi = [L]), sedang Gaya adalah hasil kali massa (dimensi = [M]) dengan percepatan (besaran turunan). Karena itu kita tentukan dahulu dimensi Percepatan (lihat (c)), kemudian dimensi Gaya dan terakhir dimensi Usaha.
Besaran Vektor dan Besaran Skalar Besaran Vektor adalah besaran yang selain
mempunyai besar juga mempunyai arah. Contoh perpindahan, gaya, kecepatan dan percepatan. Besaran Skalar adalah besaran yg hanya mempunyai besar, tetapi tidak mempunyai arah. Contoh panjang, massa, waktu, volume dan tekanan.
Cont Besaran-besaran seperti massa, jarak, waktu dan
volum, termasuk besaran skalar, yakni besaran yang hanya memiliki besar atau nilai saja tetapi tidak memiliki arah. Sedangkan besaran seperti perpindahan, kecepatan, percepatan dan gaya termasuk besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki besar (atau nilai) dan juga memiliki arah.
Bagaimana membedakan besaran skalar dan vektor ? Jika saya mengatakan massa sebuah batu adalah 400
gram, pernyataan ini sudah cukup bagi anda untuk mengetahui semua hal tentang massa batu. Anda tidak membutuhkan arah untuk mengetahui massa batu. Demikian juga dengan besaran waktu, suhu, volume, massa jenis, usaha, kuat arus listrik, tekanan, daya dll.
Ada beberapa besaran fisika yang tidak dapat
dinyatakan dengan nilai atau besarnya saja. Misalnya ketika saya mengatakan bahwa seorang anak berpindah sejauh 10 meter, maka pernyataan ini belum cukup. Anda mungkin bertanya, ia berpindah ke mana ? apakah ke arah utara, selatan, timur atau barat ? Demikian juga apabila anda mengatakan bahwa anda mendorong meja dengan gaya sebesar 100 N. Kemana arah dorongan anda ? nah, besaran yang demikian disebut besaran vektor, di mana memerlukan pernjelasan mengenai besar dan arahnya. Contoh besaran vektor adalah perpindahan, percepatan, impuls, momentum dll. Selengkapnya akan anda pelajari pada pokok bahasan yang berkaitan dengan besaran tersebut.
Bagaimana Menyatakan Suatu Vektor ? Sebagai contoh, pada gambar di bawah dilukiskan suatu vektor gaya (F) yang besarnya 40 N (N = Newton, satuan gaya) dan berarah 30o utara dari timur atau 30o terhadap sumbu x positif. Besar vektor F = 40 N dilukiskan dengan panjang anak panah 4 cm. Ini berarti skala yang dipilih adalah 1 cm = 10 N atau 4 cm = 40 N.
Latihan soal1. 2. 3. 4. 5. 6.
Apakah pengertian besaran? Sebutkan 6 besaran pokok dan satuannya! Sebutkan perbedaan satuan MKS dan satuan SI pada besaran pokok! Sebutkan 5 contoh besaran turunan! Apakah perbedaan antara besaran vektor dan skalar ? Manakah dari besaran-besaran berikut ini yang termasuk besaran vektor ? jelaskan alasannya
massa berat jarak perpindahan volume luas volume
7. Manakah dari besaran-besaran berikut ini yang termasuk besaran skalar ? jelaskan alasannya energi potensial
periode energi kinetik gaya gesekan kelajuan kecepatan percepatan gaya usaha
8. Bagaimana ketentuan menulis suatu besaran vektor dan vektor ?
Selesai
