Pengukuran Berulang Pengukuran Tunggal dan Pengukuran Berulang

Pengukuran, Besaran, dan Satuan 11

2. Satuan

Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan dalam ilmu Fisika dan ilmu teknik, yakni sistem metrik dan sistem Inggris. Satuan yang akan dibahas dalam materi ini adalah sistem metrik saja. Sistem metrik kali pertama digunakan di negara Prancis yang dibagi menjadi dua bagian, yakni sistem MKS meter - kilogram - sekon dan CGS centimeter - gram - sekon. Akan tetapi, satuan internasional menetapkan sistem MKS sebagai satuan yang dipakai untuk tujuh besaran pokok.

a. Penetapan Satuan Panjang

Kali pertama, satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua goresan yang terdapat pada kedua ujung batang platina-iridium pada suhu 0°C yang disimpan di Sevres dekat Paris. Batang ini disebut meter standar. Meskipun telah disimpan pada tempat yang aman dari pengaruh fisik dan kimia, meter standar ini akhirnya mengalami perubahan panjang walaupun sangat kecil. Pada 1960, satu meter standar didefinisikan sebagai jarak yang sama dengan 1.650.763,73 kali riak panjang gelombang cahaya merah-jingga yang dihasilkan oleh gas kripton.

b. Penetapan Satuan Massa

Kilogram standar adalah sebuah massa standar, yakni massa sebuah silinder platina-iridium yang aslinya disimpan di Sevres dekat Paris. Di Kota Sevres terdapat tempat kantor internasional tentang berat dan ukuran. Selanjutnya, massa kilogram standar disamakan dengan massa 1 liter air murni pada suhu 4°C.

c. Penetapan Satuan Waktu

Satuan waktu dalam SI adalah detik atau sekon. Pada awalnya, 1 detik atau 1 sekon didefinisikan dengan 1 86.400 hari Matahari rata-rata. Oleh karena 1 hari Matahari rata-rata dari tahun ke tahun tidak sama, standar ini tidak berlaku lagi. Pada 1956, sekon standar ditetapkan secara internasional, yakni 1 sekon= 1 31.556.925, 9747 lamanya tahun 1900 Akhirnya pada 1967, ditetapkan kembali bahwa satu sekon adalah waktu yang diperlukan atom Cesium untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

d. Penetapan Satuan Arus Listrik

Arus listrik yang diukur memiliki satuan ampere. Satu ampere didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik satu coulomb 1 coulomb = 6,25 × 10 18 elektron yang melewati suatu penampang dalam waktu 1 sekon. Inci Kubik Alat ukur standar yang diperlihatkan pada gambar tersebut dibuat dengan lapisan kuningan dan nikel. Alat standar ini kali pertama digunakan pada 1889 oleh Dewan Perdagangan Inggris untuk menentukan bobot satu inci kubik 16 ml air murni. Bobot yang ditunjukan tersebut kurang lebih 1,7 kali ukuran yang sebenarnya, yaitu 27,2 ml. Sumber: Jendela Iptek, 1997 J e l a j a h F i s i k a Kapasitas Kapasitor Fluks Magnetik Induksi Magnetik Induktansi Fluks Cahaya Kuat Penerangan farad weber tesla henry lumen lux F Wb T H ln lx Praktis Belajar Fisika untuk Kelas X 12

3. Faktor Pengali

Dalam sistem internasional, faktor pengali dari sebuah besaran pokok dengan besaran pokok yang lainnya adalah sama. Contoh untuk besaran panjang dan besaran massa, yakni seperti pada tabel berikut. Besaran Panjang Besaran Massa kilometer hektometer dekameter meter desimeter centimeter milimeter kilogram hektogram dekagram gram desigram centigram miligram Tabel 1.5 Contoh Faktor Pengali Panjang dan Massa Satuan-satuan panjang dan massa tersebut telah Anda pelajari di sekolah dasar. Faktor pengali lainnya yang akan didapatkan dalam pengukuran, yakni seperti pada tabel berikut. Waktu Lintas Dunia Waktu setempat menunjukkan pukul 12 siang ketika Matahari mencapai puncak ketinggiannya. Hal ini terjadi satu jam lebih lambat untuk tiap perjalanan sepanjang 15° ke barat. Sebuah kapal akan menentukan kedudukan longitudinalnya kedudukan timur barat dengan memperhatikan perbedaan antara waktu setempat dengan waktu yang ditunjukkan oleh jam yang dibawa dari rumah. Hal ini memerlukan jam yang tetap untuk menunjukkan ketelitian waktu selama perjalanan. Masalah ini baru terpecahkan pada 1735 dengan ditemukannya kronometer kapal. Sumber: Jendela Iptek, 1997 J e l a j a h F i s i k a Setelah Anda mengetahui sejarah penetapan satuan tujuh besaran pokok, coba Anda temukan sejarah dua besaran pokok tambahan dan beberapa besaran turunan. Diskusikan hasilnya dengan guru Anda. Anda dapat memperoleh referensi dari buku, majalah, internet, ataupun dari makalah. Kerjakanlah

e. Penetapan Satuan Suhu

Sebelum 1954, titik acuan suhu diambil sebagai titik lebur es pada harga 0°C dan titik didih air berharga 100°C pada tekanan 76 cmHg. Kemudian pada 1954, dalam kongres Perhimpunan Internasional Fisika, diputuskan bahwa suhu titik lebur es pada 76 cmHg menjadi T = 273,15 K dan titik didih air pada 76 cmHg menjadi T = 373,15 K.

f. Penetapan Satuan Intensitas Cahaya

Sumber cahaya standar kali pertama menggunakan sumber cahaya buatan, yang ditetapkan berdasarkan perjanjian internasional yang disebut sebagai lilin. Pada 1948, ditetapkan sumber cahaya standar yang baru, yakni cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam pada suhu titik lebur platina 1.773°C yang dinyatakan dengan satuan kandela. Satuan kandela didefinisikan sebagai benda hitam seluas satu meter persegi yang bersuhu titik lebur platina 1.773°C. Benda ini akan me- mancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya sebesar 6 × 10 5 kandela.

g. Penetapan Satuan Jumlah Zat

Jumlah zat dalam satuan internasional memiliki satuan mol. Satu mol zat terdiri atas 6,025 × 10 23 buah partikel bilangan 6,025 × 10 23 disebut dengan bilangan Avogadro. Pengukuran, Besaran, dan Satuan 13 No. Nama Awalan Dimensi 1 2 3 4 5 6 7 Panjang Massa Waktu Arus listrik Suhu Intensitas cahaya Jumlah zat [L] [M] [T] [I] [ θ] [J] [N] Tabel 1.7 Dimensi Besaran Pokok Dimensi suatu besaran menunjukkan bagaimana cara besaran tersebut tersusun oleh besaran-besaran pokok. Besaran pokok tambahan adalah sudut datar dan sudut ruang, masing-masing memiliki satuan radian dan steradian, tetapi keduanya tidak berdimensi. Contoh 1.1 Faktor Pengali Nama Awalan Simbol 10 –18 10 –15 10 –12 10 –9 10 –6 10 –3 10 3 10 6 10 9 10 12 atto femto piko nano mikro mili kilo mega giga tera a f p n μ m K M G T Tabel 1.6 Faktor Pengali dalam SI Contoh penggunaanya sebagai berikut. 1 pikometer = 10 -12 meter 1 mikrogram = 10 -6 gram 1 megahertz = 10 6 hertz 1 gigawatt = 10 9 watt

4. Dimensi

Dalam Fisika, ada tujuh besaran pokok yang berdimensi dan dua besaran pokok tambahan yang tidak berdimensi. Semua besaran dapat ditemukan dimensinya. Jika dimensi sebuah besaran diketahui, dengan mudah dapat diketahui pula jenis besaran tersebut. Tujuh besaran pokok yang berdimensi dapat Anda lihat pada tabel berikut ini. Solusi Cerdas Suatu besaran yang memiliki dimensi [ML –1 T –2 ] adalah .... a. gaya b. momentum c. daya d. tekanan e. energi Penyelesaian a. gaya = ma = [MLT –2 ] b. momentum = mv = [MLT –1 ] c. daya = E t = [ML 2 T –3 ] d. tekanan = F A = [ML –1 T –2 ] e. energi = 1 2 mv 2 = [ML 2 T –2 ] Jawab: d Ebtanas 2004 Diketahui sebuah persamaan x = vt + 1 2 at 2 . Jika v memiliki satuan ms, t memiliki satuan s, dan x memiliki satuan m, tentukanlah satuan dari besaran a. Jawab: Diketahui: v bersatuan ms, x bersatuan m, dan t bersatuan s. x = vt + 1 2 at 2 m = m s s × + 1 2 a s 2 m = m + 2 s 2 a Praktis Belajar Fisika untuk Kelas X 14 1. Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran lainnya yang telah ditetapkan sebagai standar suatu besaran. 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil peng- ukuran adalah a. alat ukur; b. lingkungan pengukuran; dan c. orang yang mengukur. 3. Jenis-jenis alat ukur antara lain: a. alat ukur panjang, contohnya mistar ukur, jangka sorong, dan mikrometer ulir sekrup. b. alat ukur massa, contohnya neraca ohaus c. alat ukur waktu, contohnya stopwatch 4. Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, termasuk angka terakhir yang ditaksir atau diragukan. 5. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lainnya. 6. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok. 7. Kedua ruas dari persamaan harus memiliki dimensi yang sama. 8. Satuan dapat diubah menjadi satuan lainnya, dalam besaran yang sama, dengan cara konversi satuan. Rangkuman Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda. 1. Sebutkan jenis-jenis faktor pengali dalam satuan Internasional. 2. Sebutkan minimal sepuluh besaran turunan yang Anda ketahui beserta dimensinya. 3. Konversikan nilai-nilai berikut. a. 250 km = ... mil 1 mil = 1,61 km b. 90 kmjam = ... ms c. 1.200 s = ... menit d. 40 ms = ... kmjam e. 20 ms 2 = ... kmjam 2 4. Diketahui dimensi suatu besaran x adalah ML -2 T -3 , dan mengikuti rumus 2 bct x a y = + , a dan b adalah konstanta, c memiliki satuan kgms, dan t memiliki satuan s. Tentukanlah dimensi untuk besaran y. 5. Tentukanlah jumlah angka penting dari hasil pengukuran dan perhitungan berikut ini. a. m = 2,74 × 10 3 g b. A = 475,37 m c. 1,518 × 10 2 kgm 3 d. 1,38226 cm 2 Soal Penguasaan Materi 1.2

5. Konversi Satuan

Adakalanya ketika Anda ingin melakukan operasi suatu besaran, baik penjumlahan, pengurangan, perkalian, ataupun pembagian, Anda akan mengalami kesulitan dalam melakukannya dikarenakan satuan dari besaran yang sejenis tidak sama. Misalnya, Anda akan menjumlahkan dua buah besaran kelajuan 72 kmjam + 30 ms, penjumlahan tersebut tidak dapat Anda lakukan sebelum Anda konversi salah satu satuan dari besaran satu ke satuan besaran lainnya. Nilai 72 kmjam dapat Anda konversi menjadi ms dengan cara sebagai berikut 1 km = 1.000 m 1 jam = 3.600 s maka 72 kmjam = 72.000 m 3.600 s = 20 ms Jadi, Anda dapat dengan mudah menjumlahkan kedua nilai kelajuan tersebut. 20 ms + 30 ms = 50 ms. Supaya persamaan sebelah kiri dan persamaan sebelah kanan sama, persamaan sebelah kanan haruslah bersatuan m sehingga. s 2 × a = m a = ms 2 Jadi, satuan dari besaran a adalah ms 2 . Pengukuran, Besaran, dan Satuan 15 terdiri atas • Panjang m • Massa kg • Waktu s • Temperatur K • Kuat Arus A • Intensitas Cahaya cd • Jumlah Zat mol • Gaya • Energi • Kecepatan • Percepatan • Tekanan Besaran Pokok Besaran Turunan • Mistar • Jangka Sorong • Mikrometer Ulir • Stopwatch • Neraca Ohaus Pengukuran Tunggal Pengukuran Berulang menggunakan dengan cara contohnya contohnya contohnya Alat Ukur Pengukuran Besaran Fisika P e t a Konsep dapat di Konversi memiliki Satuan Kaji Diri Setelah mempelajari bab Pengukuran, Besaran, dan Satuan, Anda dapat mengukur besaran Fisika, seperti massa, panjang, dan waktu. Jika Anda belum mampu mengukur besaran Fisika, seperti massa, panjang, dan waktu, Anda belum menguasai materi bab Pengukuran, Besaran, dan Satuan dengan baik. Rumuskan materi yang belum Anda pahami, lalu cobalah Anda tuliskan kata-kata kunci tanpa melihat kata kunci yang telah ada dan tuliskan pula rangkuman serta peta konsep ber- dasarkan versi Anda. Jika perlu, diskusikan dengan teman- teman atau guru Fisika Anda. memiliki Ketidakpastian dan Aturan Angka Penting memiliki Dimensi