Besaran Fisika dan Satuannya (2)
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
MATERI POKOK
BESARAN FISIKA DAN SATUAN
I. Kompetensi Dasar
Mengukur besaran fisika (panjang, massa dan waktu)
II. Indikator Hasil Belajar
Siswa dapat :
1. Mengetahui 7 besaran pokok beserta satuan sistem internasional dan dimensi
2. Membedakan besaran pokok dan besaran turunan
3. Melakukan konversi satuan
4. Melakukan analisis dimensi
5. Memahami aturan penulisan notasi ilmiah
6. Memahami aturan angka penting
7. Memahami aturan penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian angka penting
III. Materi Pembelajaran
1. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
2. Satuan, Standar, Satuan Sistem Internasional dan Satuan Sistem Inggris
3. Konversi Satuan
4. Dimensi Besaran Fisika
5. Notasi Ilmiah
6. Angka Penting
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
1
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Berapa tinggi dan massa tubuh anda ? Untuk mengetahui tinggi anda secara pasti maka anda perlu
mengukurnya menggunakan alat ukur seperti meteran atau mistar. Massa tubuh anda juga bisa diketahui
dengan mengukurnya menggunakan alat ukur seperti timbangan. Tinggi dan massa merupakan contoh
besaran fisika. Besaran fisika merupakan segala sesuatu yang dapat diukur secara langsung maupun tidak
langsung dan hasil pengukuran dinyatakan dengan angka dan satuan. Tinggi dan massa merupakan contoh
besaran fisika yang dapat diukur secara langsung. Contoh besaran fisika yang dapat diukur secara tidak
langsung adalah volume. Jika anda ingin mengetahui volume bak air di kamar mandi, maka terlebih
dahulu anda ukur panjang, lebar dan tinggi bak menggunakan meteran atau mistar. Selanjutnya kalikan
panjang, lebar dan tinggi untuk mengetahui volume bak mandi.
Sebaliknya, segala sesuatu yang tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka dan satuan tidak
termasuk besaran fisika. Mungkin teman anda di sekolah mengagumi anda dan mengatakan anda cantik
atau ganteng, walau kenyataannya wajah anda biasa saja . Cantik atau ganteng tidak bisa diukur. Anda
mungkin mengagumi keindahan bunga di taman sekolah… indah juga tidak bisa diukur. Karena tidak bisa
diukur dan dinyatakan dengan angka dan satuan maka cantik, ganteng dan indah tidak termasuk besaran
fisika. Dapatkah anda menuliskan contoh besaran fisika yang anda ketahui ?
Contoh besaran fisika :
………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yakni besaran pokok dan besaran turunan.
1. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
a. Besaran Pokok
Besaran pokok merupakan besaran fisika yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan
tidak diturunkan dari besaran lain. Pada tahun 1971, konferensi umum mengenai berat dan ukuran
menetapkan tujuh besaran fisika sebagai besaran pokok atau besaran dasar. Ketujuh besaran dasar
beserta satuan, ditunjukkan pada tabel di bawah.
Besaran pokok, satuan dan dimensi
Besaran pokok
Satuan SI dan singkatan Dimensi
Panjang
Meter (m)
[L]
Massa
Kilogram (kg)
[M]
Waktu
Sekon (s)
[T]
Suhu
Kelvin (K)
[θ]
Kuat arus listrik
Ampere (A)
[I]
Jumlah zat
Mol (mol)
[N]
Intensitas cahaya Kandela (cd)
[J]
b. Besaran Turunan
Besaran turunan merupakan besaran fisika yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.
Selain tujuh besaran pokok di atas, besaran fisika lainnya termasuk besaran turunan. Dalam pokok
bahasan fisika yang akan anda pelajari selanjutnya nanti, anda akan mengenal berbagai besaran turunan.
Beberapa besaran turunan, rumus dan satuan
Besaran turunan dan lambang Rumus
Satuan dan singkatan
Luas (L)
L=pxl
Meter persegi (m2)
Volume (V)
V = p x l x t Meter kubik (m3)
Kecepatan (v)
v=s/t
Meter per sekon (m/s = ms-1)
Perlajuan (a)
a=v/t
Meter per sekon kuadrat (m/s2 = ms-2)
Massa jenis (ρ)
ρ=m/V
Kilogram per meter kubik ( kg/m3)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
2
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Gaya (F)
F=mxa
Kilogram meter per sekon kuadrat (kg m/s2)
Luas diturunkan dari dua besaran panjang, yakni panjang dan lebar. Volume diturunkan dari tiga
besaran panjang, yakni panjang, lebar dan tinggi. Kelajuan diturunkan dari satu besaran panjang (jarak)
dan satu besaran waktu. Perlajuan diturunkan dari satu besaran panjang (jarak) dan dua besaran waktu.
Massa jenis diturunkan dari satu besaran massa dan tiga besaran panjang. Gaya diturunkan dari satu
besaran massa, satu besaran panjang dan dua besaran waktu.
Perlu diketahui bahwa walaupun istilah yang digunakan berbeda, panjang, lebar, tinggi dan jarak
termasuk besaran yang sama, yakni besaran panjang. Untuk mengukur panjang, lebar, tinggi dan jarak
digunakan alat ukur besaran panjang, bisa berupa meteran, mistar atau alat ukur besaran panjang lainnya.
Dapatkah anda menuliskan contoh besaran turunan dan satuannya yang anda ketahui ?
Contoh besaran turunan dan satuannya :
………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2. Satuan, Standar, Satuan Sistem Internasional dan Satuan Sistem Inggris
a. Satuan dan Standar
Ketika mengukur tinggi anda dan melaporkan bahwa tinggi anda adalah 100, misalnya, maka hasil
pengukuran ini tidak ada artinya. Demikian juga ketika mengukur massa tubuh anda dan melaporkan
bahwa massa tubuh anda adalah 20, misalnya, hasil pengukuran ini juga tidak bermakna dan tidak bisa
dipahami oleh orang lain. Selain melaporkan dalam angka atau bilangan tertentu, hasil pengukuran juga
harus disertai dengan satuan. Jika anda mengatakan bahwa tinggi anda adalah 2 depa, maka 2 merupakan
angka hasil pengukuran dan depa merupakan satuan yang anda gunakan. Orang yang biasa menggunakan
satuan depa memahami hasil pengukuran ini. Atau ketika anda mengukur panjang meja yang anda
gunakan di kelas dan anda laporkan bahwa panjang meja adalah 5 jengkal maka hasil pengukuran ini pun
masih bisa dipahami oleh orang lain yang pernah menggunakan jengkal sebagai satuan.
Terdapat banyak jenis satuan yang digunakan di dunia, tergantung kebiasaan pada daerah
setempat. Misalnya satuan besaran panjang yang pernah digunakan di Inggris adalah yard atau satuan
besaran panjang yang pernah digunakan di Perancis adalah kaki atau satuan besaran panjang yang pernah
digunakan pada jaman dahulu di Mesir adalah cubit. Jika anda biasa menggunakan satuan jengkal atau
depa, lalu anda membaca suatu tulisan yang menyatakan bahwa tinggi gunung tertinggi di dunia adalah
10.000 yard, misalnya, maka anda tentu saja bingung dan tidak mempunyai gambaran yang jelas
mengenai tinggi gunung tersebut.
Definisi 1 jengkal adalah jarak antara ujung ibu jari dan ujung jari telunjuk ketika direntangkan. 1
depa adalah jarak antara ujung jari tengah dan ujung lengan ketika tangan direntangkan. 1 yard adalah
jarak antara ujung hidung raja Inggris (1120 M) dan ujung lengannya yang direntangkan. 1 kaki adalah
panjang kaki raja Louis XIV, raja Perancis. 1 cubit adalah jarak antara siku lengan dan ujung jari tengah
ketika direntangkan. 1 jengkal atau 1 depa atau 1 yard atau 1 kaki, merupakan contoh satuan dasar
panjang. Jika panjang meja = 5 jengkal maka panjang meja tersebut adalah 5 kali 1 jengkal orang yang
mengukurnya. Dalam hal ini, jengkal manusia digunakan sebagai standar satuan untuk besaran panjang.
Perlu diketahui bahwa tubuh manusia mengalami pertumbuhan sehingga jengkal atau depa atau
cubit atau kaki atau yard bisa berubah. Demikian juga penggunaan satuan yang berbeda akan
menimbulkan kebingungan pada orang yang tidak biasa menggunakan satuan tersebut. Untuk memperoleh
hasil pengukuran yang akurat dan dapat dipercaya maka diperlukan suatu standar besaran pokok yang
tidak berubah dan dapat diduplikasi sehingga bisa digunakan secara bersama-sama di seluruh dunia.
b. Sistem Internasional (SI)
Sistem satuan yang digunakan oleh para ilmuwan dan insinyur di seluruh dunia pada mulanya
disebut sistem metrik. Sejak tahun 1960 disebut sebagai Sistem Internasional atau disingkat SI. Satuan SI
untuk besaran pokok bisa dilihat pada tabel besaran pokok.
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
3
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Definisi Satuan Besaran Pokok
Waktu
Satuan SI untuk waktu adalah sekon, disingkat s. Nama lain dari sekon adalah detik. Satuan
dasar besaran waktu adalah 1 sekon. Definisi 1 sekon pernah mengalami perubahan. Definisi baru
1 sekon adalah 9.192.631.770 kali periode getaran radiasi dari atom cesium.
Panjang
Satuan SI untuk panjang adalah meter, disingkat m. Satuan dasar besaran waktu adalah 1
meter. Definisi 1 meter pernah mengalami perubahan. Definisi baru 1 meter adalah jarak yang
ditempuh oleh cahaya di ruang hampa dalam 1/299.792.458 sekon.
Massa
Satuan SI untuk massa adalah kilogram, disingkat kg. Satuan dasar besaran massa adalah 1
kg. 1 kg didefinisikan sebagai massa silinder logam khusus campuran platinum-iridium yang
disimpan di Lembaga Internasional Berat dan Ukuran di Sevres, Perancis. Standar massa tidak
mengalami perubahan sejak ditetapkan pada tahun 1987.
Definisi keempat satuan besaran pokok lainnya dijelaskan pada pokok bahasan terkait.
Satuan Besaran Turunan
Satuan besaran turunan dapat dinyatakan dalam dua atau lebih satuan besaran pokok; misalnya
satuan luas adalah m2, satuan kelajuan adalah m/s, satuan massa jenis atau kerapatan adalah kg/m3, satuan
perlajuan adalah m/s2, satuan gaya adalah kg m/s2, satuan kerja dan energi adalah kg m2/s2, satuan daya
adalah kg m2/s3.
Beberapa besaran turunan yang satuannya terdiri dari beberapa satuan besaran pokok diberi nama
khusus; misalnya satuan gaya kg m/s2 disebut Newton (N), satuan kerja dan energi kg m2/s2 disebut Joule
(J), satuan daya kg m2/s3 disebut Watt (W).
Awalan Satuan
Kita dapat menyatakan satuan SI menjadi lebih besar atau lebih kecil menggunakan awalan satuan.
Awalan-awalan satuan merupakan kelipatan 10 dari satuan dasar. Awalan-awalan satuan biasanya
ditambahkan pada satuan SI sehingga diperoleh satuan baru.
Awalan Singkatan Kelipatan Awalan
Singkatan Kelipatan
24
yotta
Y
10
Desi
d
10-1
zetta
Z
1021
Senti
c
10-2
18
Exa
E
10
Mili
m
10-3
Peta
P
1015
Mikro
µ
10-6
12
Tera
T
10
Nano
n
10-9
Giga
G
109
Piko
p
10-12
6
Mega
M
10
Femto
f
10-15
Kilo
k
103
Atto
a
10-18
2
Hekto
h
10
zepto
z
10-21
Deka
da
101
yocto
y
10-24
Contoh awalan satuan yang ditambahkan pada satuan besaran pokok
Satuan
Panjang
km (kilometer)
hm (hektometer
dam (dekameter)
Notasi
103 = 1000 m
102 = 100 m
101 = 10 m
Satuan
Massa
kg (kilogram)
hg (hektogram)
dag (dekagram)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
Notasi
103 = 1000 g
102 = 100 g
101 = 10 g
Satuan
Waktu
s (sekon)
ms (milisekon)
µs (mikrosekon)
Kelipatan
1s
10-3 s
10-6 s
4
Besaran Fisika dan Satuan
m (meter)
dm (desimeter)
cm (centimeter)
mm (milimeter)
1m
10-1 = 0,1 m
10-2 = 0,01 m
10-3 = 0,001 m
GuruMuda.Net
gr (gram)
dg (desigram)
cg (centigram)
mg (miligram)
1 gr
10-1 = 0,1 g
10-2 = 0,01 g
10-3 = 0,001 g
ns (nanosekon)
10-9 s
Contoh awalan satuan yang ditambahkan pada satuan besaran turunan :
1 kW (kilowatt) = 103 W = 1000 W ---> W = Watt (Satuan daya)
1 MW (megawatt) = 106 W = 1000.000 W ---> W = Watt (Satuan daya)
1 MV (megavolt) = 106 V = 1000.000 V ---> V = Volt (Satuan tegangan listrik)
1 nC (nanocoulomb) = 1 nC = 10-9 C ---> C = Coulomb (Satuan gaya listrik)
1 kPa (kilopascal) = 103 Pa ---> Pa = Pascal (Satuan tekanan)
1 GHz (gigahertz) = 109 Hz ---> Hz = Hertz (Satuan frekuensi)
d. Sistem Inggris
Selain Sistem Internasional, terdapat sistem satuan lain yang sering digunakan antara lain Sistem
Inggris. Beberapa satuan Sistem Inggris untuk besaran pokok dan besaran turunan ditunjukkan pada tabel
di bawah.
Satuan Sistem Inggris
Besaran Fisika Satuan Sistem Inggris
Panjang
foot (ft)
Massa
slug
Waktu
sekon
Gaya
pound (lb)
Usaha
ft.lb
Daya
ft.lb/sec.
Saat ini satuan Sistem Inggris telah didefinisikan dalam satuan Sistem Internasional, sebagaimana
ditunjukkan pada faktor konversi di bawah.
3. Konversi Satuan
a. Konversi satuan dalam sistem satuan yang berbeda
Kita dapat mengubah atau mengkonversi satuan dalam suatu sistem satuan tertentu menjadi sistem
satuan lain, misalnya dari Sistem Inggris menjadi Sistem Internasional atau sebaliknya. Misalnya jika kita
mengukur panjang meja menggunakan penggaris berskala inci (Sistem Inggris) dan kita ingin menyatakan
panjang meja dalam skala meter (Sistem Internasional) maka kita bisa mengubah atau mengkonversi hasil
pengukuran dari satuan inci menjadi satuan meter. Pengubahan satuan seperti ini dapat dilakukan
menggunakan faktor konversi.
Faktor Konversi
Satuan Besaran Pokok
Panjang
1 inci (in.) = 2,54 centimeter (cm)
1 centimeter (cm) = 0,394 in.
1 foot (ft) = 1 kaki = 30,5 centimeter (cm)
1 yard (yd) = 91,44 cm
1 meter (m) = 39,37 inchi (in.) = 3,28 ft
1 mil = 5280 ft = 1,61 kilometer (km)
1 mil laut = 6080 ft
1 km = 0,621 mil
Massa
1 gr = 6,85 x 10-5 slug
1 kilogram (kg) = 0,0685 slug
1 satuan massa atom (u) = 1,6605 x 10-27 kg
1 slug = 14,59 kg
Waktu
1 menit = 60 sekon (s)
1 jam = 60 menit = 3600 s
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
5
Besaran Fisika dan Satuan
1 fermi = 10-15 meter (m)
1 angstrom (Å) = 10-10 meter (m)
1 tahun cahaya = 9,46 x 1015 meter (m)
1 parsec = 3,26 tahun cahaya = 3,09 x 1016 m
GuruMuda.Net
1 hari = 8,64 x 104 s
1 tahun = 365,24 hari = 3,156 x 107 s
Satuan Besaran Turunan
Sudut
1 radian (rad) = 57,30o = 57o 18’
1o = 0,01745 rad
1 putaran = 360o = 2π rad
1 revolution per minute (rpm) – putaran/menit =
0,1047 rad/s
Volume
1 liter (L) = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 x 10-3 m3 =
1,057 quart = 54,6 in.3
1 gallon = 231 in.3 = 3,78 Liter
1 m3 = 35,31 ft3
Laju
1 mil/jam = 1,47 ft/s = 1,609 km/jam = 0,447 m/s
1 km/jam = 0,278 m/s = 0,621 mil/jam
1 ft/s = 0,305 m/s = 0,682 mil/jam
1 m/s = 3,28 ft/s = 3,60 km/jam
1 knot = 1,151 mil/jam = 0,5144 m/s
Gaya
1 lb = 4,45 N
1 N = 105 dyne = 0,225 pound (lb)
Tekanan
1 atmosfir (atm) = 1,013 bar = 1,013 x 105 N/m2 =
14,7 lb/in.2 = 760 torr
1 lb/in.2 = 6,90 x 103 N/m2
1 Pascal (Pa) = 1 N/m2 = 1,45 x 10-4 lb/in.2
Percepatan
1 m/s2 = 3,281 ft/s2
Kerja dan Energi
1 Joule (J) = 107 erg = 0,738 ft.lb = 0,239 kal
1 ft.lb = 1,36 J = 1,29 x 10-3 Btu = 3,24 x 10-4 kkal
1 kilokalori (kkal) = 4,18 x 103 J = 3,97 Btu
Daya
1 Watt (W) = 1 Joule/sekon (J/s)
1 elektronvolt (eV) = 1,602 x 10-19 J
1 horsepower (hp) - tenaga kuda = 550 ft.lb/s = 746 1 kilowatthour (kWh) = 3,60 x 106 J = 860 kkal
Watt
1 cm/s2 = 0,01 m/s2 = 0,03281 ft/s2
1 ft/s2 = 0,3048 m/s2 = 30,48 cm/s2
Contoh soal
Panjang
10 in. = ... cm ---> (10)(2,54 cm) = 25,4 cm
10 ft = ... cm ---> (10)(30,5 cm) = 305 cm
10 yard = ... cm ---> (10)(91,44 cm) = 914,4 cm
10 mil = ... km ---> (10)(1,61 km) = 16,1 km
Laju
10 km/jam = ... mil/jam ---> (10)(0,621 mil/jam) = 6,21
mil/jam
10 mil/jam = ... km/jam ---> (10)(1,609 km/jam) = 16,09
km/jam
10 ft/s = ... m/s ---> (10)(0,305 m/s) = 3,05 m/s
10 knot = ... km/jam ---> 10 knot = (10)(1,151 mil/jam)
= 11,51 mil/jam ---> 11,51 mil/jam = (11,51)(1,609
km/jam) = 18,52 km/jam
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
Massa
10 kg = ... slug ---> 10)(0,0685) = 0,685 slug
10 slug = ... kg ---> (10)(14,59 kg) = 145,9 kg
Volume
10 gallon = ... liter ---> (10)(3,78) = 37,8 liter
20 m3 = ... ft3 ---> (20)(35,31) = 706,2 ft3
Gaya
10 N = ... dyne ---> (10)(105 dyne) = 106 dyne
20 N = ... lb ---> (20)(0,225 lb) = 4,5 lb
20 lb = ... N ---> (20)(4,45 N) = 89 N
6
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
b. Konversi satuan dalam sistem satuan yang sama
Kita juga dapat mengubah satuan dalam sistem satuan yang sama, misalnya satuan dalam Sistem
Internasional. Sebagai contoh, kita mengetahui massa suatu benda dalam satuan gram (gr) dan kita ingin
mengubahnya menjadi kilogram (kg); atau kita mengetahui jarak dua tempat dalam satuan kilometer (km)
dan kita ingin mengubahnya menjadi meter (m). Pengubahan satuan seperti ini dapat dilakukan
menggunakan faktor konversi atau menggunakan bantuan tangga konversi.
Tangga Konversi Satuan Massa
kg
hg
10
dag
10
100
gr
10
100
1000
dg
10
100
1000
10000
cg
10
100
1000
10000
100000
mg
10
100
1000
10000
100000
1000000
Tangga Konversi Satuan Panjang
km
hm
10
dam
10
100
m
10
100
1000
dm
10
100
1000
10000
cm
10
100
1000
10000
100000
mm
10
100
1000
10000
100000
1000000
Faktor konversi satuan SI besaran panjang dan massa
Panjang
1 km = 1000 m = 100.000 cm = 1000.000 mm
1 m = 100 cm = 1000 mm = 0,001 km
1 cm = 10 mm = 0,01 m = 0,00001 km
1 mm = 0,1 cm = 0,001 m = 0,000001 km
Massa
1 kg = 1000 gr = 1000.000 mg
1 gr = 1000 mg = 0,001 kg
1 cg = 10 mg = 0,01 gr = 0,00001 kg
1 mg = 0,1 cg = 0,001 g = 0,000001 kg
Contoh soal
Panjang
10 km = ... m ---> (10)(1000 m) = 10000 m
10 m = ... cm ---> (10)(100 cm) = 1000 cm
1000 cm = ... m ---> (1000/100) m = 10 m
Massa
10 kg = ... gr ---> (10)(1000 gr) = 10000 gr
100 gr = ... mg ---> (100)(1000 mg) = 100000
mg
10000 mg = ... kg ---> (10000/1000000) kg =
1/100 kg = 0,01 kg
10000 mm = ... km ---> (10000/1000000) km = 1/100
km = 0,01 km
Laju
10 km/jam = ... m/s ---> (10)(1000 m)/3600 s = 2,8 m/s
40 m/s = ... km/jam ---> (40)(0,001 km)/(1/3600 jam) =
0,04 km/0,00027 jam = 145 km/jam
4. Dimensi Besaran Fisika
a. Dimensi besaran pokok dan besaran turunan
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
7
Besaran Fisika dan Satuan
Besaran
turunan
Sudut
Percepatan
Kelajuan
Percepatan
sudut
Frekuensi
sudut
Frekuensi
Momentum
sudut
Muatan
Massa jenis
Medan listrik
Gaya gerak
listrik
Energi
GuruMuda.Net
Besaran pokok dan dimensi
Besaran pokok
Dimensi Besaran pokok Dimensi
Panjang
[L]
Kuat arus listrik [I]
Massa
[M]
Jumlah zat
[N]
Waktu
[T]
Intensitas cahaya [J]
Suhu
[θ]
Beberapa besaran turunan beserta simbol, satuan dan dimensi
Simbol Satuan SI Dimensi
Besaran
Simbol Satuan SI
turunan
θ
1
Gaya
F
kg.m/s2
a
m/s2
[L/T2]
Kalor
Q
kg.m2/s2
v
m/s
[L/T]
Volume
V
m3
α
1/s2
[1/T2]
Entropi
S
kg.m2/s2.K
Dimensi
[ML/T2]
[ML2/T2]
[L3]
[ML2/T2K]
ω
1/s
[1/T]
Medan magnet
B
kg/A.s2
[M/QT]
f
L
1/s
kg m2/s
[1/T]
[[ML2/T]
Momen inersia
Momentum
I
p
kg.m2
kg.m/s
[ML2]
[ML/T]
q
ρ
E
ε
A.s
kg/m3
kg.m/A.s3
kg.m2/A.s3
Q
[M/L3]
[ML/QT2]
[ML2/QT2]
Periode
Daya
Tekanan
Hambatan
T
P
R
s
kg.m2/s3
kg/m.s2
kg.m2/A2.s3
T
[ML2/T3]
[M/LT2]
[ML2/QT2]
E
kg.m2/s2
[[ML2/T2]
Kalor jenis
c
m2/s2.K
[L2/T2.K]
b. Analisis Dimensi
Analisis dimensi dapat digunakan untuk memeriksa ketepatan penurunan persamaan. Dalam
melakukan analisis dimensi, hanya besaran fisika berdimensi sama yang dapat saling ditambahkan,
dikurangkan atau disamakan. Jika besaran fisika berdimensi sama maupun berbeda dikalikan, dibagi atau
dipangkatkan, dimensi besaran-besaran tersebut juga dikalikan, dibagi atau dipangkatkan.
Contoh soal
Tentukan dimensi besaran berikut : luas persegi, luas lingkaran, volume, kelajuan, percepatan, percepatan
sentripetal, massa jenis, gaya, energi potensial, energi kinetik
Besaran dan simbol
Rumus
Simbol rumus
Dimensi
Luas persegi (L)
(panjang)(lebar)
pl
[L][L] = [L]2
Luas lingkaran (L)
(phi)(jari-jari)2
phi r2
[L][L] = [L]2
Volume (V)
(panjang)(lebar)(tinggi) p l t
[L][L][L] = [L]3
Kelajuan (v)
jarak/waktu
s/t
[L]/[T] = [L][T]-1
Percepatan (a)
kecepatan/waktu
v/t
[L][T]-1/[T] = [L][T]-2
Percepatan sentripetal (a s )
(kecepatan)2/jari-jari
v2/r
[L]2[T]-2/L = [L][T]-2
Massa jenis (ρ)
massa/Volume
m/V
[M]/[L]3 = [M][L]-3
Gaya (F)
(massa)(percepatan)
ma
[M][L][T]-2
Energi potensial (EP)
(massa)(percepatan
mgh
[M][L][T]-2[L] = [M][L]2[T]2
gravitasi)(ketinggian)
Energi kinetik (EK)
½ (massa)(kecepatan)2 ½ m v2
[M][L]2 [T]-2
5. Notasi Ilmiah
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
8
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Pengukuran atau perhitungan dalam fisika terbentang mulai dari ukuran partikel yang sangat kecil,
seperti massa elektron, sampai dengan ukuran yang sangat besar, seperti massa bumi. Penulisan hasil
pengukuran benda sangat besar, misalnya massa bumi kira-kira 6.000.000.000 000.000.000.000.000 kg
atau hasil pengukuran partikel sangat kecil, misalnya massa sebuah elektron kira-kira
0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.911 kg memerlukan tempat yang lebar dan sering salah
dalam penulisannya. Untuk mengatasi masalah tersebut, kita dapat menggunakan notasi ilmiah.
Dalam notasi ilmiah, hasil pengukuran dinyatakan sebagai : a, ….. x 10n
Keterangan :
a adalah bilangan asli mulai dari 1 - 9
n disebut eksponen dan merupakan bilangan bulat
10n menunjukkan orde
Aturan penulisan hasil pengukuran menggunakan notasi ilmiah
a)
Untuk bilangan yang lebih dari 10, pindahkan koma desimal ke kiri. Eksponennya bertanda positif
Contoh :
210000000 m = 2,1 x 108 m
62400,1 m = 6,24001 x 104 m = 6,2 x 104 m
33000 m = 3,3 x 104 m
b) Untuk bilangan yang kurang dari 1, pindahkan koma desimal ke kanan. Eksponennya bertanda
negatif.
Contoh :
0,0045 m = 4,5 x 10-3 m
0,000000234 m = 2,34 x 10-7 m = 2,3 x 10-7 m
0,0001075 m = 1,075 x 10-4 m = 1,1 x 10-4 m
6. Angka Penting
Angka penting adalah bilangan yang diperoleh melalui pengukuran yang terdiri dari angka penting
yang sudah pasti (terbaca pada alat ukur) dan satu angka terakhir yang ditaksir.
Aturan Angka Penting
1. Semua angka bukan nol merupakan angka penting.
2. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol merupakan angka penting. Contoh : 1208
memiliki empat angka penting. 2,0067 memiliki lima angka penting.
3. Semua angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik desimal bukan merupakan angka
penting. Contoh : 0,0024 memiliki dua angka penting, yakni 2 dan 4
4. Semua angka nol yang terletak pada deretan terakhir dari angka-angka yang ditulis di belakang
koma desimal merupakan angka penting. Contoh 1 : 0,003200 memiliki empat angka penting,
yaitu 3, 2 dan dua angka nol setelah angka 32. Contoh 2 : 0,005070 memiliki empat angka penting
yakni 5,0,7,0. Contoh 3 : 20,0 memiliki dua angka penting yakni 2 dan 0
5. Semua angka sebelum orde (Pada notasi ilmiah) termasuk angka penting. Contoh : 3,2 x 105
memiliki dua angka penting, yakni 3 dan 2. 4,50 x 103 memiliki tiga angka penting, yakni 4, 5 dan
0
Aturan Perkalian dan Pembagian Angka Penting
Hasil perkalian atau pembagian harus memiliki bilangan sebanyak bilangan dengan jumlah angka
penting paling sedikit yang digunakan dalam perkalian atau pembagian tersebut…
Contoh perkalian angka penting :
1. 3,4 x 6,7 = 23 (dua angka penting)
2. 2,5 x 3,20 = 8,0 (dua angka penting)
3. 1 x 2,0 = 2 (satu angka penting)
Contoh pembagian angka penting :
1. 2,0 : 3,0 = 0,67 (dua angka penting)
2. 2,1 : 3,0 = 0,70 (dua angka penting)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
9
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Aturan Penjumlahan dan Pengurangan Angka Penting
Dalam penjumlahan atau pengurangan, hasilnya tidak boleh lebih akurat dari angka yang paling
tidak akurat.
1. 3,7 – 0,57 = 3,1 (3,1 dan 3,7 mempunyai satu angka di belakang koma)
2. 10,24 + 32,451 = 42,69 (10,24 dan 42,69 mempunyai dua angka di belakang koma)
3. 10,24 + 32,457 + 2,6 = 45,3 (45,3 dan 2,6 mempunyai satu angka di belakang koma)
Banyak atau sedikitnya angka penting dalam hasil penjumlahan atau pengurangan tidak berpengaruh.
Referensi :
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit
Erlangga.
Serway, Raymond A. & Jewett, Jhon W. 2004. Fisika Untuk Sains dan Teknik (Terjemahan). Jakarta :
Penerbit Salemba Teknika
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
10
GuruMuda.Net
MATERI POKOK
BESARAN FISIKA DAN SATUAN
I. Kompetensi Dasar
Mengukur besaran fisika (panjang, massa dan waktu)
II. Indikator Hasil Belajar
Siswa dapat :
1. Mengetahui 7 besaran pokok beserta satuan sistem internasional dan dimensi
2. Membedakan besaran pokok dan besaran turunan
3. Melakukan konversi satuan
4. Melakukan analisis dimensi
5. Memahami aturan penulisan notasi ilmiah
6. Memahami aturan angka penting
7. Memahami aturan penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian angka penting
III. Materi Pembelajaran
1. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
2. Satuan, Standar, Satuan Sistem Internasional dan Satuan Sistem Inggris
3. Konversi Satuan
4. Dimensi Besaran Fisika
5. Notasi Ilmiah
6. Angka Penting
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
1
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Berapa tinggi dan massa tubuh anda ? Untuk mengetahui tinggi anda secara pasti maka anda perlu
mengukurnya menggunakan alat ukur seperti meteran atau mistar. Massa tubuh anda juga bisa diketahui
dengan mengukurnya menggunakan alat ukur seperti timbangan. Tinggi dan massa merupakan contoh
besaran fisika. Besaran fisika merupakan segala sesuatu yang dapat diukur secara langsung maupun tidak
langsung dan hasil pengukuran dinyatakan dengan angka dan satuan. Tinggi dan massa merupakan contoh
besaran fisika yang dapat diukur secara langsung. Contoh besaran fisika yang dapat diukur secara tidak
langsung adalah volume. Jika anda ingin mengetahui volume bak air di kamar mandi, maka terlebih
dahulu anda ukur panjang, lebar dan tinggi bak menggunakan meteran atau mistar. Selanjutnya kalikan
panjang, lebar dan tinggi untuk mengetahui volume bak mandi.
Sebaliknya, segala sesuatu yang tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka dan satuan tidak
termasuk besaran fisika. Mungkin teman anda di sekolah mengagumi anda dan mengatakan anda cantik
atau ganteng, walau kenyataannya wajah anda biasa saja . Cantik atau ganteng tidak bisa diukur. Anda
mungkin mengagumi keindahan bunga di taman sekolah… indah juga tidak bisa diukur. Karena tidak bisa
diukur dan dinyatakan dengan angka dan satuan maka cantik, ganteng dan indah tidak termasuk besaran
fisika. Dapatkah anda menuliskan contoh besaran fisika yang anda ketahui ?
Contoh besaran fisika :
………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yakni besaran pokok dan besaran turunan.
1. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
a. Besaran Pokok
Besaran pokok merupakan besaran fisika yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan
tidak diturunkan dari besaran lain. Pada tahun 1971, konferensi umum mengenai berat dan ukuran
menetapkan tujuh besaran fisika sebagai besaran pokok atau besaran dasar. Ketujuh besaran dasar
beserta satuan, ditunjukkan pada tabel di bawah.
Besaran pokok, satuan dan dimensi
Besaran pokok
Satuan SI dan singkatan Dimensi
Panjang
Meter (m)
[L]
Massa
Kilogram (kg)
[M]
Waktu
Sekon (s)
[T]
Suhu
Kelvin (K)
[θ]
Kuat arus listrik
Ampere (A)
[I]
Jumlah zat
Mol (mol)
[N]
Intensitas cahaya Kandela (cd)
[J]
b. Besaran Turunan
Besaran turunan merupakan besaran fisika yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.
Selain tujuh besaran pokok di atas, besaran fisika lainnya termasuk besaran turunan. Dalam pokok
bahasan fisika yang akan anda pelajari selanjutnya nanti, anda akan mengenal berbagai besaran turunan.
Beberapa besaran turunan, rumus dan satuan
Besaran turunan dan lambang Rumus
Satuan dan singkatan
Luas (L)
L=pxl
Meter persegi (m2)
Volume (V)
V = p x l x t Meter kubik (m3)
Kecepatan (v)
v=s/t
Meter per sekon (m/s = ms-1)
Perlajuan (a)
a=v/t
Meter per sekon kuadrat (m/s2 = ms-2)
Massa jenis (ρ)
ρ=m/V
Kilogram per meter kubik ( kg/m3)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
2
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Gaya (F)
F=mxa
Kilogram meter per sekon kuadrat (kg m/s2)
Luas diturunkan dari dua besaran panjang, yakni panjang dan lebar. Volume diturunkan dari tiga
besaran panjang, yakni panjang, lebar dan tinggi. Kelajuan diturunkan dari satu besaran panjang (jarak)
dan satu besaran waktu. Perlajuan diturunkan dari satu besaran panjang (jarak) dan dua besaran waktu.
Massa jenis diturunkan dari satu besaran massa dan tiga besaran panjang. Gaya diturunkan dari satu
besaran massa, satu besaran panjang dan dua besaran waktu.
Perlu diketahui bahwa walaupun istilah yang digunakan berbeda, panjang, lebar, tinggi dan jarak
termasuk besaran yang sama, yakni besaran panjang. Untuk mengukur panjang, lebar, tinggi dan jarak
digunakan alat ukur besaran panjang, bisa berupa meteran, mistar atau alat ukur besaran panjang lainnya.
Dapatkah anda menuliskan contoh besaran turunan dan satuannya yang anda ketahui ?
Contoh besaran turunan dan satuannya :
………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2. Satuan, Standar, Satuan Sistem Internasional dan Satuan Sistem Inggris
a. Satuan dan Standar
Ketika mengukur tinggi anda dan melaporkan bahwa tinggi anda adalah 100, misalnya, maka hasil
pengukuran ini tidak ada artinya. Demikian juga ketika mengukur massa tubuh anda dan melaporkan
bahwa massa tubuh anda adalah 20, misalnya, hasil pengukuran ini juga tidak bermakna dan tidak bisa
dipahami oleh orang lain. Selain melaporkan dalam angka atau bilangan tertentu, hasil pengukuran juga
harus disertai dengan satuan. Jika anda mengatakan bahwa tinggi anda adalah 2 depa, maka 2 merupakan
angka hasil pengukuran dan depa merupakan satuan yang anda gunakan. Orang yang biasa menggunakan
satuan depa memahami hasil pengukuran ini. Atau ketika anda mengukur panjang meja yang anda
gunakan di kelas dan anda laporkan bahwa panjang meja adalah 5 jengkal maka hasil pengukuran ini pun
masih bisa dipahami oleh orang lain yang pernah menggunakan jengkal sebagai satuan.
Terdapat banyak jenis satuan yang digunakan di dunia, tergantung kebiasaan pada daerah
setempat. Misalnya satuan besaran panjang yang pernah digunakan di Inggris adalah yard atau satuan
besaran panjang yang pernah digunakan di Perancis adalah kaki atau satuan besaran panjang yang pernah
digunakan pada jaman dahulu di Mesir adalah cubit. Jika anda biasa menggunakan satuan jengkal atau
depa, lalu anda membaca suatu tulisan yang menyatakan bahwa tinggi gunung tertinggi di dunia adalah
10.000 yard, misalnya, maka anda tentu saja bingung dan tidak mempunyai gambaran yang jelas
mengenai tinggi gunung tersebut.
Definisi 1 jengkal adalah jarak antara ujung ibu jari dan ujung jari telunjuk ketika direntangkan. 1
depa adalah jarak antara ujung jari tengah dan ujung lengan ketika tangan direntangkan. 1 yard adalah
jarak antara ujung hidung raja Inggris (1120 M) dan ujung lengannya yang direntangkan. 1 kaki adalah
panjang kaki raja Louis XIV, raja Perancis. 1 cubit adalah jarak antara siku lengan dan ujung jari tengah
ketika direntangkan. 1 jengkal atau 1 depa atau 1 yard atau 1 kaki, merupakan contoh satuan dasar
panjang. Jika panjang meja = 5 jengkal maka panjang meja tersebut adalah 5 kali 1 jengkal orang yang
mengukurnya. Dalam hal ini, jengkal manusia digunakan sebagai standar satuan untuk besaran panjang.
Perlu diketahui bahwa tubuh manusia mengalami pertumbuhan sehingga jengkal atau depa atau
cubit atau kaki atau yard bisa berubah. Demikian juga penggunaan satuan yang berbeda akan
menimbulkan kebingungan pada orang yang tidak biasa menggunakan satuan tersebut. Untuk memperoleh
hasil pengukuran yang akurat dan dapat dipercaya maka diperlukan suatu standar besaran pokok yang
tidak berubah dan dapat diduplikasi sehingga bisa digunakan secara bersama-sama di seluruh dunia.
b. Sistem Internasional (SI)
Sistem satuan yang digunakan oleh para ilmuwan dan insinyur di seluruh dunia pada mulanya
disebut sistem metrik. Sejak tahun 1960 disebut sebagai Sistem Internasional atau disingkat SI. Satuan SI
untuk besaran pokok bisa dilihat pada tabel besaran pokok.
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
3
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Definisi Satuan Besaran Pokok
Waktu
Satuan SI untuk waktu adalah sekon, disingkat s. Nama lain dari sekon adalah detik. Satuan
dasar besaran waktu adalah 1 sekon. Definisi 1 sekon pernah mengalami perubahan. Definisi baru
1 sekon adalah 9.192.631.770 kali periode getaran radiasi dari atom cesium.
Panjang
Satuan SI untuk panjang adalah meter, disingkat m. Satuan dasar besaran waktu adalah 1
meter. Definisi 1 meter pernah mengalami perubahan. Definisi baru 1 meter adalah jarak yang
ditempuh oleh cahaya di ruang hampa dalam 1/299.792.458 sekon.
Massa
Satuan SI untuk massa adalah kilogram, disingkat kg. Satuan dasar besaran massa adalah 1
kg. 1 kg didefinisikan sebagai massa silinder logam khusus campuran platinum-iridium yang
disimpan di Lembaga Internasional Berat dan Ukuran di Sevres, Perancis. Standar massa tidak
mengalami perubahan sejak ditetapkan pada tahun 1987.
Definisi keempat satuan besaran pokok lainnya dijelaskan pada pokok bahasan terkait.
Satuan Besaran Turunan
Satuan besaran turunan dapat dinyatakan dalam dua atau lebih satuan besaran pokok; misalnya
satuan luas adalah m2, satuan kelajuan adalah m/s, satuan massa jenis atau kerapatan adalah kg/m3, satuan
perlajuan adalah m/s2, satuan gaya adalah kg m/s2, satuan kerja dan energi adalah kg m2/s2, satuan daya
adalah kg m2/s3.
Beberapa besaran turunan yang satuannya terdiri dari beberapa satuan besaran pokok diberi nama
khusus; misalnya satuan gaya kg m/s2 disebut Newton (N), satuan kerja dan energi kg m2/s2 disebut Joule
(J), satuan daya kg m2/s3 disebut Watt (W).
Awalan Satuan
Kita dapat menyatakan satuan SI menjadi lebih besar atau lebih kecil menggunakan awalan satuan.
Awalan-awalan satuan merupakan kelipatan 10 dari satuan dasar. Awalan-awalan satuan biasanya
ditambahkan pada satuan SI sehingga diperoleh satuan baru.
Awalan Singkatan Kelipatan Awalan
Singkatan Kelipatan
24
yotta
Y
10
Desi
d
10-1
zetta
Z
1021
Senti
c
10-2
18
Exa
E
10
Mili
m
10-3
Peta
P
1015
Mikro
µ
10-6
12
Tera
T
10
Nano
n
10-9
Giga
G
109
Piko
p
10-12
6
Mega
M
10
Femto
f
10-15
Kilo
k
103
Atto
a
10-18
2
Hekto
h
10
zepto
z
10-21
Deka
da
101
yocto
y
10-24
Contoh awalan satuan yang ditambahkan pada satuan besaran pokok
Satuan
Panjang
km (kilometer)
hm (hektometer
dam (dekameter)
Notasi
103 = 1000 m
102 = 100 m
101 = 10 m
Satuan
Massa
kg (kilogram)
hg (hektogram)
dag (dekagram)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
Notasi
103 = 1000 g
102 = 100 g
101 = 10 g
Satuan
Waktu
s (sekon)
ms (milisekon)
µs (mikrosekon)
Kelipatan
1s
10-3 s
10-6 s
4
Besaran Fisika dan Satuan
m (meter)
dm (desimeter)
cm (centimeter)
mm (milimeter)
1m
10-1 = 0,1 m
10-2 = 0,01 m
10-3 = 0,001 m
GuruMuda.Net
gr (gram)
dg (desigram)
cg (centigram)
mg (miligram)
1 gr
10-1 = 0,1 g
10-2 = 0,01 g
10-3 = 0,001 g
ns (nanosekon)
10-9 s
Contoh awalan satuan yang ditambahkan pada satuan besaran turunan :
1 kW (kilowatt) = 103 W = 1000 W ---> W = Watt (Satuan daya)
1 MW (megawatt) = 106 W = 1000.000 W ---> W = Watt (Satuan daya)
1 MV (megavolt) = 106 V = 1000.000 V ---> V = Volt (Satuan tegangan listrik)
1 nC (nanocoulomb) = 1 nC = 10-9 C ---> C = Coulomb (Satuan gaya listrik)
1 kPa (kilopascal) = 103 Pa ---> Pa = Pascal (Satuan tekanan)
1 GHz (gigahertz) = 109 Hz ---> Hz = Hertz (Satuan frekuensi)
d. Sistem Inggris
Selain Sistem Internasional, terdapat sistem satuan lain yang sering digunakan antara lain Sistem
Inggris. Beberapa satuan Sistem Inggris untuk besaran pokok dan besaran turunan ditunjukkan pada tabel
di bawah.
Satuan Sistem Inggris
Besaran Fisika Satuan Sistem Inggris
Panjang
foot (ft)
Massa
slug
Waktu
sekon
Gaya
pound (lb)
Usaha
ft.lb
Daya
ft.lb/sec.
Saat ini satuan Sistem Inggris telah didefinisikan dalam satuan Sistem Internasional, sebagaimana
ditunjukkan pada faktor konversi di bawah.
3. Konversi Satuan
a. Konversi satuan dalam sistem satuan yang berbeda
Kita dapat mengubah atau mengkonversi satuan dalam suatu sistem satuan tertentu menjadi sistem
satuan lain, misalnya dari Sistem Inggris menjadi Sistem Internasional atau sebaliknya. Misalnya jika kita
mengukur panjang meja menggunakan penggaris berskala inci (Sistem Inggris) dan kita ingin menyatakan
panjang meja dalam skala meter (Sistem Internasional) maka kita bisa mengubah atau mengkonversi hasil
pengukuran dari satuan inci menjadi satuan meter. Pengubahan satuan seperti ini dapat dilakukan
menggunakan faktor konversi.
Faktor Konversi
Satuan Besaran Pokok
Panjang
1 inci (in.) = 2,54 centimeter (cm)
1 centimeter (cm) = 0,394 in.
1 foot (ft) = 1 kaki = 30,5 centimeter (cm)
1 yard (yd) = 91,44 cm
1 meter (m) = 39,37 inchi (in.) = 3,28 ft
1 mil = 5280 ft = 1,61 kilometer (km)
1 mil laut = 6080 ft
1 km = 0,621 mil
Massa
1 gr = 6,85 x 10-5 slug
1 kilogram (kg) = 0,0685 slug
1 satuan massa atom (u) = 1,6605 x 10-27 kg
1 slug = 14,59 kg
Waktu
1 menit = 60 sekon (s)
1 jam = 60 menit = 3600 s
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
5
Besaran Fisika dan Satuan
1 fermi = 10-15 meter (m)
1 angstrom (Å) = 10-10 meter (m)
1 tahun cahaya = 9,46 x 1015 meter (m)
1 parsec = 3,26 tahun cahaya = 3,09 x 1016 m
GuruMuda.Net
1 hari = 8,64 x 104 s
1 tahun = 365,24 hari = 3,156 x 107 s
Satuan Besaran Turunan
Sudut
1 radian (rad) = 57,30o = 57o 18’
1o = 0,01745 rad
1 putaran = 360o = 2π rad
1 revolution per minute (rpm) – putaran/menit =
0,1047 rad/s
Volume
1 liter (L) = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 x 10-3 m3 =
1,057 quart = 54,6 in.3
1 gallon = 231 in.3 = 3,78 Liter
1 m3 = 35,31 ft3
Laju
1 mil/jam = 1,47 ft/s = 1,609 km/jam = 0,447 m/s
1 km/jam = 0,278 m/s = 0,621 mil/jam
1 ft/s = 0,305 m/s = 0,682 mil/jam
1 m/s = 3,28 ft/s = 3,60 km/jam
1 knot = 1,151 mil/jam = 0,5144 m/s
Gaya
1 lb = 4,45 N
1 N = 105 dyne = 0,225 pound (lb)
Tekanan
1 atmosfir (atm) = 1,013 bar = 1,013 x 105 N/m2 =
14,7 lb/in.2 = 760 torr
1 lb/in.2 = 6,90 x 103 N/m2
1 Pascal (Pa) = 1 N/m2 = 1,45 x 10-4 lb/in.2
Percepatan
1 m/s2 = 3,281 ft/s2
Kerja dan Energi
1 Joule (J) = 107 erg = 0,738 ft.lb = 0,239 kal
1 ft.lb = 1,36 J = 1,29 x 10-3 Btu = 3,24 x 10-4 kkal
1 kilokalori (kkal) = 4,18 x 103 J = 3,97 Btu
Daya
1 Watt (W) = 1 Joule/sekon (J/s)
1 elektronvolt (eV) = 1,602 x 10-19 J
1 horsepower (hp) - tenaga kuda = 550 ft.lb/s = 746 1 kilowatthour (kWh) = 3,60 x 106 J = 860 kkal
Watt
1 cm/s2 = 0,01 m/s2 = 0,03281 ft/s2
1 ft/s2 = 0,3048 m/s2 = 30,48 cm/s2
Contoh soal
Panjang
10 in. = ... cm ---> (10)(2,54 cm) = 25,4 cm
10 ft = ... cm ---> (10)(30,5 cm) = 305 cm
10 yard = ... cm ---> (10)(91,44 cm) = 914,4 cm
10 mil = ... km ---> (10)(1,61 km) = 16,1 km
Laju
10 km/jam = ... mil/jam ---> (10)(0,621 mil/jam) = 6,21
mil/jam
10 mil/jam = ... km/jam ---> (10)(1,609 km/jam) = 16,09
km/jam
10 ft/s = ... m/s ---> (10)(0,305 m/s) = 3,05 m/s
10 knot = ... km/jam ---> 10 knot = (10)(1,151 mil/jam)
= 11,51 mil/jam ---> 11,51 mil/jam = (11,51)(1,609
km/jam) = 18,52 km/jam
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
Massa
10 kg = ... slug ---> 10)(0,0685) = 0,685 slug
10 slug = ... kg ---> (10)(14,59 kg) = 145,9 kg
Volume
10 gallon = ... liter ---> (10)(3,78) = 37,8 liter
20 m3 = ... ft3 ---> (20)(35,31) = 706,2 ft3
Gaya
10 N = ... dyne ---> (10)(105 dyne) = 106 dyne
20 N = ... lb ---> (20)(0,225 lb) = 4,5 lb
20 lb = ... N ---> (20)(4,45 N) = 89 N
6
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
b. Konversi satuan dalam sistem satuan yang sama
Kita juga dapat mengubah satuan dalam sistem satuan yang sama, misalnya satuan dalam Sistem
Internasional. Sebagai contoh, kita mengetahui massa suatu benda dalam satuan gram (gr) dan kita ingin
mengubahnya menjadi kilogram (kg); atau kita mengetahui jarak dua tempat dalam satuan kilometer (km)
dan kita ingin mengubahnya menjadi meter (m). Pengubahan satuan seperti ini dapat dilakukan
menggunakan faktor konversi atau menggunakan bantuan tangga konversi.
Tangga Konversi Satuan Massa
kg
hg
10
dag
10
100
gr
10
100
1000
dg
10
100
1000
10000
cg
10
100
1000
10000
100000
mg
10
100
1000
10000
100000
1000000
Tangga Konversi Satuan Panjang
km
hm
10
dam
10
100
m
10
100
1000
dm
10
100
1000
10000
cm
10
100
1000
10000
100000
mm
10
100
1000
10000
100000
1000000
Faktor konversi satuan SI besaran panjang dan massa
Panjang
1 km = 1000 m = 100.000 cm = 1000.000 mm
1 m = 100 cm = 1000 mm = 0,001 km
1 cm = 10 mm = 0,01 m = 0,00001 km
1 mm = 0,1 cm = 0,001 m = 0,000001 km
Massa
1 kg = 1000 gr = 1000.000 mg
1 gr = 1000 mg = 0,001 kg
1 cg = 10 mg = 0,01 gr = 0,00001 kg
1 mg = 0,1 cg = 0,001 g = 0,000001 kg
Contoh soal
Panjang
10 km = ... m ---> (10)(1000 m) = 10000 m
10 m = ... cm ---> (10)(100 cm) = 1000 cm
1000 cm = ... m ---> (1000/100) m = 10 m
Massa
10 kg = ... gr ---> (10)(1000 gr) = 10000 gr
100 gr = ... mg ---> (100)(1000 mg) = 100000
mg
10000 mg = ... kg ---> (10000/1000000) kg =
1/100 kg = 0,01 kg
10000 mm = ... km ---> (10000/1000000) km = 1/100
km = 0,01 km
Laju
10 km/jam = ... m/s ---> (10)(1000 m)/3600 s = 2,8 m/s
40 m/s = ... km/jam ---> (40)(0,001 km)/(1/3600 jam) =
0,04 km/0,00027 jam = 145 km/jam
4. Dimensi Besaran Fisika
a. Dimensi besaran pokok dan besaran turunan
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
7
Besaran Fisika dan Satuan
Besaran
turunan
Sudut
Percepatan
Kelajuan
Percepatan
sudut
Frekuensi
sudut
Frekuensi
Momentum
sudut
Muatan
Massa jenis
Medan listrik
Gaya gerak
listrik
Energi
GuruMuda.Net
Besaran pokok dan dimensi
Besaran pokok
Dimensi Besaran pokok Dimensi
Panjang
[L]
Kuat arus listrik [I]
Massa
[M]
Jumlah zat
[N]
Waktu
[T]
Intensitas cahaya [J]
Suhu
[θ]
Beberapa besaran turunan beserta simbol, satuan dan dimensi
Simbol Satuan SI Dimensi
Besaran
Simbol Satuan SI
turunan
θ
1
Gaya
F
kg.m/s2
a
m/s2
[L/T2]
Kalor
Q
kg.m2/s2
v
m/s
[L/T]
Volume
V
m3
α
1/s2
[1/T2]
Entropi
S
kg.m2/s2.K
Dimensi
[ML/T2]
[ML2/T2]
[L3]
[ML2/T2K]
ω
1/s
[1/T]
Medan magnet
B
kg/A.s2
[M/QT]
f
L
1/s
kg m2/s
[1/T]
[[ML2/T]
Momen inersia
Momentum
I
p
kg.m2
kg.m/s
[ML2]
[ML/T]
q
ρ
E
ε
A.s
kg/m3
kg.m/A.s3
kg.m2/A.s3
Q
[M/L3]
[ML/QT2]
[ML2/QT2]
Periode
Daya
Tekanan
Hambatan
T
P
R
s
kg.m2/s3
kg/m.s2
kg.m2/A2.s3
T
[ML2/T3]
[M/LT2]
[ML2/QT2]
E
kg.m2/s2
[[ML2/T2]
Kalor jenis
c
m2/s2.K
[L2/T2.K]
b. Analisis Dimensi
Analisis dimensi dapat digunakan untuk memeriksa ketepatan penurunan persamaan. Dalam
melakukan analisis dimensi, hanya besaran fisika berdimensi sama yang dapat saling ditambahkan,
dikurangkan atau disamakan. Jika besaran fisika berdimensi sama maupun berbeda dikalikan, dibagi atau
dipangkatkan, dimensi besaran-besaran tersebut juga dikalikan, dibagi atau dipangkatkan.
Contoh soal
Tentukan dimensi besaran berikut : luas persegi, luas lingkaran, volume, kelajuan, percepatan, percepatan
sentripetal, massa jenis, gaya, energi potensial, energi kinetik
Besaran dan simbol
Rumus
Simbol rumus
Dimensi
Luas persegi (L)
(panjang)(lebar)
pl
[L][L] = [L]2
Luas lingkaran (L)
(phi)(jari-jari)2
phi r2
[L][L] = [L]2
Volume (V)
(panjang)(lebar)(tinggi) p l t
[L][L][L] = [L]3
Kelajuan (v)
jarak/waktu
s/t
[L]/[T] = [L][T]-1
Percepatan (a)
kecepatan/waktu
v/t
[L][T]-1/[T] = [L][T]-2
Percepatan sentripetal (a s )
(kecepatan)2/jari-jari
v2/r
[L]2[T]-2/L = [L][T]-2
Massa jenis (ρ)
massa/Volume
m/V
[M]/[L]3 = [M][L]-3
Gaya (F)
(massa)(percepatan)
ma
[M][L][T]-2
Energi potensial (EP)
(massa)(percepatan
mgh
[M][L][T]-2[L] = [M][L]2[T]2
gravitasi)(ketinggian)
Energi kinetik (EK)
½ (massa)(kecepatan)2 ½ m v2
[M][L]2 [T]-2
5. Notasi Ilmiah
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
8
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Pengukuran atau perhitungan dalam fisika terbentang mulai dari ukuran partikel yang sangat kecil,
seperti massa elektron, sampai dengan ukuran yang sangat besar, seperti massa bumi. Penulisan hasil
pengukuran benda sangat besar, misalnya massa bumi kira-kira 6.000.000.000 000.000.000.000.000 kg
atau hasil pengukuran partikel sangat kecil, misalnya massa sebuah elektron kira-kira
0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.911 kg memerlukan tempat yang lebar dan sering salah
dalam penulisannya. Untuk mengatasi masalah tersebut, kita dapat menggunakan notasi ilmiah.
Dalam notasi ilmiah, hasil pengukuran dinyatakan sebagai : a, ….. x 10n
Keterangan :
a adalah bilangan asli mulai dari 1 - 9
n disebut eksponen dan merupakan bilangan bulat
10n menunjukkan orde
Aturan penulisan hasil pengukuran menggunakan notasi ilmiah
a)
Untuk bilangan yang lebih dari 10, pindahkan koma desimal ke kiri. Eksponennya bertanda positif
Contoh :
210000000 m = 2,1 x 108 m
62400,1 m = 6,24001 x 104 m = 6,2 x 104 m
33000 m = 3,3 x 104 m
b) Untuk bilangan yang kurang dari 1, pindahkan koma desimal ke kanan. Eksponennya bertanda
negatif.
Contoh :
0,0045 m = 4,5 x 10-3 m
0,000000234 m = 2,34 x 10-7 m = 2,3 x 10-7 m
0,0001075 m = 1,075 x 10-4 m = 1,1 x 10-4 m
6. Angka Penting
Angka penting adalah bilangan yang diperoleh melalui pengukuran yang terdiri dari angka penting
yang sudah pasti (terbaca pada alat ukur) dan satu angka terakhir yang ditaksir.
Aturan Angka Penting
1. Semua angka bukan nol merupakan angka penting.
2. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol merupakan angka penting. Contoh : 1208
memiliki empat angka penting. 2,0067 memiliki lima angka penting.
3. Semua angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik desimal bukan merupakan angka
penting. Contoh : 0,0024 memiliki dua angka penting, yakni 2 dan 4
4. Semua angka nol yang terletak pada deretan terakhir dari angka-angka yang ditulis di belakang
koma desimal merupakan angka penting. Contoh 1 : 0,003200 memiliki empat angka penting,
yaitu 3, 2 dan dua angka nol setelah angka 32. Contoh 2 : 0,005070 memiliki empat angka penting
yakni 5,0,7,0. Contoh 3 : 20,0 memiliki dua angka penting yakni 2 dan 0
5. Semua angka sebelum orde (Pada notasi ilmiah) termasuk angka penting. Contoh : 3,2 x 105
memiliki dua angka penting, yakni 3 dan 2. 4,50 x 103 memiliki tiga angka penting, yakni 4, 5 dan
0
Aturan Perkalian dan Pembagian Angka Penting
Hasil perkalian atau pembagian harus memiliki bilangan sebanyak bilangan dengan jumlah angka
penting paling sedikit yang digunakan dalam perkalian atau pembagian tersebut…
Contoh perkalian angka penting :
1. 3,4 x 6,7 = 23 (dua angka penting)
2. 2,5 x 3,20 = 8,0 (dua angka penting)
3. 1 x 2,0 = 2 (satu angka penting)
Contoh pembagian angka penting :
1. 2,0 : 3,0 = 0,67 (dua angka penting)
2. 2,1 : 3,0 = 0,70 (dua angka penting)
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
9
Besaran Fisika dan Satuan
GuruMuda.Net
Aturan Penjumlahan dan Pengurangan Angka Penting
Dalam penjumlahan atau pengurangan, hasilnya tidak boleh lebih akurat dari angka yang paling
tidak akurat.
1. 3,7 – 0,57 = 3,1 (3,1 dan 3,7 mempunyai satu angka di belakang koma)
2. 10,24 + 32,451 = 42,69 (10,24 dan 42,69 mempunyai dua angka di belakang koma)
3. 10,24 + 32,457 + 2,6 = 45,3 (45,3 dan 2,6 mempunyai satu angka di belakang koma)
Banyak atau sedikitnya angka penting dalam hasil penjumlahan atau pengurangan tidak berpengaruh.
Referensi :
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.
Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit
Erlangga.
Serway, Raymond A. & Jewett, Jhon W. 2004. Fisika Untuk Sains dan Teknik (Terjemahan). Jakarta :
Penerbit Salemba Teknika
Alexander San Lohat, S. Pd. | Fisika SMA Kelas X Semester 1
10