Besaran Fisika dan Pengukuran (Bag. 2)

Rabu, 11 Januari 2012

Pada postingan sebelumnya telah kita uraikan tentang besaran pokok dengan sangat jelas. Karena ada besaran pokok, maka pasti ada besaran turunan. Nah!!! Berikut diuraikan besaran turunan bersama dengan dimensi.

1.            Besaran Turunan

Selain besaran pokok dan satuan standar seperti table 1.1, dikenal juga besaran dan satuan turunan, perhatikan table 1.3!

          Tabel 1.3 Besaran Turunan, Lambang, Satuan dan Simbol

No	Besaran Turunan	Lambang	Satuan	Simbol
1	Kecepatan	v	meter/sekon	m/s=ms-1
2	Percepatan	a	meter/sekon2	m/s2=ms-2
3	Gaya	F	newton	N
4	Luas	L	meter2	m2
5	Volume	V	meter-3	m3
6	Massa Jenis	ρ	kilogram/meter3	kg/m3=kgm-3
7	Tekanan	P	pascal	Pa
8	Usaha	W	joule	J

2.      Dimensi

Pada umumnya besaran mempunyai dimensi, yang dimaksud dengan dimensi suatu besaran adalah bagaimana cara besaran tersebut disusun dari besaran pokok. Dimensi besaran pokok dinyatakan dengan lambing berupa huruf besar dan biasanya diberi kurung persegi, seperti terlihat dalam table 1.4. Dimensi besaran turunan diperoleh dengan jalan menurunkan atau menjabarkan dari dimensi besaran pokok. Tabel 1.5 menumjukkan beberapa contoh dimensi turunan.

            Tabel1.4 Dimensi Besaran Pokok

No	Nama Besaran Pokok	Lambang Dimensi
1	Panjang	[L]
2	Massa	[M]
3	Waktu	[T]
4	Kuat Arus Listrik	[I]
5	Suhu	[θ]
6	Intensitas Cahaya	[J]
7	Jumlah Zat	[N]

          Tabel 1.5 Dimensi Besaran Turunan

No	Nama Besaran Turunan	Lambang Dimensi
1	Kecepatan	[L] [T]-1
2	Percepatan	[L] [T]-2
3	Gaya	[M] [L] [T]-2
4	Luas	[L]2
5	Volume	[L]3
6	Massa jenis	[M] [L]-3
7	Tekanan	[M] [L]-1 [T]-2
8	Usaha dan sebagainya	[M] [L]2 [T]-2

           

Pada table 1.5, kecepatan mempunyai satuan meter per sekon atau ms^-1. Meter adalah besaran panjang yang mempunyai dimensi [L], sedangkan sekon besaran waktu mempunyai dimensi [T]. Oleh karena itu, kecepatan mempunyai dimensi [L] [T]^-1.

Analisis Dimensional

Dengan diketahuinya dimensi dari suatu besaran maka kita dapat menentukan hubungan kesetaraan antara dua besaran yang berbeda. Contoh penggunaan analisis dimensional antara lain sebagai berikut.

a.  Untuk mengungkapkan adanya hubungan kesetaraan antara dua besaran yang seperti tampak berbeda.  

      Misalnya: Energi kinetic (E_k)

dengan usaha (W) = F×S.
Dimensi energi kinetik dapat diturunkan dari:

      Dimensi           E_k   = dimensi besaran massa× (dimensi besaran kecepatan)²

                                    = [M]×{[L] [T]^-1}²

                                    = [M]×[L]² [T]^-2

                                    = [M] [L]² [T]^-2

      Sedangkan dimensi usaha dapat diturunkan dari

                       W  = gaya×perpindahan

                            = massa×percepatan×perpindahan

      Dimensi    W = dimensi besaran massa×dimensi besaran percepatan × dimensi besaran panjang

                           =  [M]×[L] [T]^-2×[L]

                           =  [M] [L]² [T]^-2

    Dengan demikian terlihat bahwa dimensi E_k sama dengan dimensi W. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ada kesetaraan antara energy kinetic dengan usaha. Karena satuan energy kinetic adalah joule maka satuan usaha juga joule. Jika dua besaran dapat dijumlahkan maka kedua besaran mempunyai dimensi sama.

b.  Dengan menggunakan analisis dimensi, memudahkan untuk menentukan kebenaran   suatu persamaan.

     Misalkan, persamaan s = v t, dimana s = perpindahan, v = kecepatan, dan t = waktu. Benarkah persamaan itu? Tentu, untuk menjawab pertanyaan ini kita harus menentukan dimensinya sebagai berikut.

S        =            perpindahan, merupakan besara panjang dan mempunyai dimensi [L]

v         =           kecepatan, mempunyai dimensi [L] [T]^-1

t          =           waktu, mempunyai dimensi [T]

Dimensi v t             = [L] [T]^-1×[T]

                              = [L]

Persamaan di atas menunjukkan dimensi v t sama dengan dimensi s.

Jadi, persamaan s = v t adalah benar.

Read Post | komentar

Besaran Fisika dan Pengukuran (Bag. 1)

Sabtu, 24 Desember 2011

Pembentuk utama fisika adalah besaran-besaran fisika yang dipakai untuk menyatakan hukum-hukum fisika. Untuk mendapatkan bentuk besaran, pengukuran eksperimental yang teliti diperlukan, meskipun pemikiran kreatif juga memainkan peranan. Pengukuran suatu besaran dibuat relative terhadap suatu standar atau satuan tertentu, dan datuan ini harus dinyatakan bersama dengan nilai numeric besaran. Misalnya, kita dapat mengukur panjang, satuan panjang seperti inci, kaki, kilometer, atau mil. Tidak mempunyai arti sama sekali dengan menyatakan panjang suatu bendaa tertentu adalah 16,8. Satuan haruslah diberikan agar jelas, 16,8 meter sangat berbeda dengan 16,8 inci atau 16,8 kilometer.

1.      Besaran Pokok

Dalam kegiatan laboratorium tidaklah mungkin dihindarkan kegiatan-kegiatan pengamatan dan pengukuran. Selain mempergunakan alat-alat ukur perlu diketahui besaran apa yang akan diukur, sehingga hasil pengamatan ini menghasilkan data-data fisis. Data-data ini berupa bilangan dengan satuan-satuan yang akan membandingkan data tersebut dengan satuan baku (satuan standar). Satuan standar ini adalah satuan-satuan yang diakui secara internasional. Sedangkan besaran-besaran yang diukur diturunkan dari besaran pokok. Perhatikan besaran-bersaran pokok pada table 1.1!

Tabel 1.1 Besaran Pokok, Lambang, Satuan, dan Simbol

No.	Besaran Pokok	Lambang	Satuan Baku	Simbol
1	Panjang	l	meter	m
2	Massa	m	kilogram	kg
3	Waktu	t	sekon	s
4	Arus Listrik	i	ampere	A
5	Suhu	T	kelvin	K
6	Jumlah Zat	N	mol	mol
7	Intensitas Cahaya	I	candela	cd

Besaranyang lebih besar atau kesil diukur dengan kelipatan sepuluh dari satuan dasar ini, dengan menambahkan awalan sebagaimana yang diperlihatkan pada table 1.2!

Tabel 1.2 Awalan Satuan, Simbol, adan Arti (dalam meter)

No.	Awalan	Simbol	Arti
1	Tera	T	1012
2	Giga	G	109
3	Mega	M
4	Kilo	k	103
5	Hecto	h	102
6	Deca	da	103
7	Deci	d	10-1
8	Centi	c	10-2
9	Mili	m	10-3
10	Mikro	µ	10-6
11	Nano	n	10-9
12	Piko	p	10-12

Terdapat suatu kebiasaan dalam fisika yang dikenal dengan penulisan ilmiah untuk menyatakan nilai besaran dalam bentuk a×10ⁿ. Renungkan, mengapa para ilmuwan lebih suka menuliskan dalam bentuk penulisan ilmiah? Dalam hal ini a merupakan bilangan -10 < a < a 10 dan n bilangan bulat positif atau negatif. Misalnya:

a.       1380000 dituis 1,38×10⁶.

b.      0,00067 ditulis 6,7×10^-4.

Standarisasi satuan selalu diperbarui mengingat kebutuhan tingkat ketelitian dan cara penentuannya. Standarisasi yang baru diantaranya adalah:

• 1 meter          :   1650763,73λ-Kr
• λ Kr⁸⁶           :  panjang gelombang spectrum krypton dalam ruang hampa  yang dikenal dalam  spektroskopi dengan notasi 2p¹⁰-5d⁵
• 1 ampere       :  arus listrik yang mengalir mealui dua buah kawat sejajar yang amat panjang dan     berjarak 1 meter di dalam hampa memberikan hampa sebesar: 

                                                                                      ;

          π₀ = permeabilitas hampa udara   

                                                                       

• 1 sekon          :  waktu yang diperlukan atom cesium 133 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770. Frekuensi karakteristik dari Isotop Cesium (Cs-133) inilah yang mendasari jam atomic yang dipakai oleh IBWm
• 1 kelvin          :  dari suhu titik triple air, yaitu suatu kondisi yang hanya memiliki satu suhu dan tekanan di mana air, es, dan uap air berada dalam satu titik keseimbangan.­­­­
• 1 mol              :  banyaknya zat yang mempunyai massa sebesar berat atomnya
• 1 candela        :  seperenambelas dari intensitas cahaya yang dihasilkan dari 1 cm²radiasi benda hitam yang pijar pada suatu platina membeku = 2046 K
• 1 kilogram       :  massa dari tabung platina iridium yang disimpan di International Bureau of Weights     and Measures. Bakuan kedua adalah massa atom c-12 sebagai 12 satuan massa atom.

***

Read Post | komentar (3)