Sistem Pengukuran, Alat Ukur, Besaran Pokok Dan Turunan, Konversi Satuan

Sistem Pengukuran, Alat Ukur, Besaran Pokok dan Turunan, Konversi Satuan - Seberapa besarkah massa tubuh Anda, 40 kg, 60 kg, atau 80 kg? Bagaimana Anda sanggup mengetahui massa Anda tersebut? Anda sanggup mengetahui massa Anda tersebut dengan cara mengukur massa tubuh Anda dengan memakai timbangan badan. Timbangan tubuh atau neraca yaitu alat yang sanggup digunakan untuk mengukur massa suatu benda. Dalam kehidupan sehari-hari, selain neraca, aneka macam alat ukur yang sanggup membantu Anda untuk mengetahui besaran yang Anda ukur. Ketika ingin mengukur tinggi tubuh Anda, mistar atau meteran pita sanggup Anda gunakan. Ketika suhu tubuh Anda panas, Anda sanggup memakai termometer untuk mengetahui seberapa panas suhu tubuh Anda. Demikian pula, saat Anda ingin mengetahui berapa usang suatu insiden berlangsung, Anda sanggup memakai jam atau stopwatch. Selain itu Anda pun sanggup mengukur diameter sebuah benda dengan memakai jangka sorong atau mikrometer sekrup. Sebenarnya, masih banyak alat ukur lainnya yang sanggup Anda temukan. Dapatkah Anda menyebutkan dan menggunakannya? Supaya Anda lebih memahami cara mengukur besaran Fisika, menyerupai massa, panjang, dan waktu, pelajarilah serpihan ini dengan saksama.

A. Sistem Pengukuran

Amatilah tinggi tubuh teman Anda, apakah terlihat lebih tinggi atau lebih pendek daripada tubuh Anda? Anda sanggup mengetahui jawabannya dengan membandingkan tinggi tubuh Anda dengan teman Anda. Akan tetapi, Anda akan mengalami kesulitan dalam memilih secara sempurna seberapa besar perbedaan tinggi yang ada pada Anda dan teman Anda. Dalam memilih besarnya perbedaan ini, Anda tentunya membutuhkan alat bantu yang sanggup memperlihatkan solusinya dengan tepat. Dalam kasus ini, secara tidak eksklusif Anda telah melaksanakan suatu proses pengukuran. Membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang telah ditetapkan sebagai standar pengukuran disebut mengukur. Alat bantu dalam proses pengukuran disebut alat ukur. Berikut ini akan dijelaskan proses pengukuran dengan memakai beberapa alat ukur, antara lain alat ukur panjang (mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup), alat ukur massa, dan alat ukur waktu.

1. Alat Ukur

Ketika Anda akan melaksanakan pengukuran suatu besaran Fisika, dibutuhkan alat ukur untuk membantu Anda mendapat data hasil pengukuran. Untuk mengukur panjang suatu benda, sanggup memakai mistar, jangka sorong, atau mikrometer ulir (sekrup). Untuk mengukur massa suatu benda sanggup memakai timbangan atau neraca. Adapun untuk mengukur waktu, Anda sanggup memakai jam atau stopwatch. Dapatkah Anda menyebutkan alat ukur lainnya selain alat ukur tersebut?

Selain faktor alat ukur, untuk mendapat data hasil pengukuran yang akurat perlu juga dipertimbangkan faktor-faktor lain yang sanggup mempengaruhi proses pengukuran, antara lain benda yang diukur, proses pengukuran, kondisi lingkungan, dan orang yang melaksanakan pengukuran.

a. Mistar Ukur

Pada umumnya, mistar sebagai alat ukur panjang mempunyai dua skala ukuran, yaitu skala utama dan skala terkecil. Satuan untuk skala utama yaitu sentimeter (cm) dan satuan untuk skala terkecil yaitu milimeter (mm). Skala terkecil pada mistar mempunyai nilai 1 milimeter, menyerupai yang terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skala pada mistar ukur.

Jarak antara skala utama yaitu 1 cm. Di antara skala utama terdapat 10 serpihan skala terkecil sehingga satu skala terkecil mempunyai nilai 1/10 cm = 0,1 cm atau 1 mm. Mistar mempunyai ketelitian atau ketidakpastian pengukuran sebesar 0,5 mm atau 0,05 cm, yakni setengah dari nilai skala terkecil yang dimiliki oleh mistar tersebut. Selain skala sentimeter (cm), terdapat juga skala lainnya pada mistar ukur. Tahukah Anda mengenai skala tersebut? Kapankah skala tersebut digunakan?

b. Jangka Sorong

Pernahkah Anda melihat atau memakai alat ukur yang mempunyai skala nonius? Salah satu alat ukur ini yaitu jangka sorong. Anda sanggup memakai alat ukur ini untuk mengukur diameter dalam, diameter luar, serta kedalaman suatu benda yang akan diukur. Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang terdiri atas skala utama, skala nonius, rahang pengatur garis tengah dalam, rahang pengatur garis tengah luar, dan pengukur kedalaman. Rahang pengatur garis tengah dalam sanggup digunakan untuk mengukur diameter serpihan dalam sebuah benda. Adapun rahang pengatur garis tengah serpihan luar sanggup digunakan untuk mengukur diameter serpihan luar sebuah benda.

Gambar 2. Alat ukur jangka sorong dengan bagian-bagiannya.

Coba Anda ukur panjang sebuah benda dengan memakai alat ukur ini. Ketika Anda memakai jangka sorong, Anda akan menemukan nilai skala terkecil pada alat ukur tersebut. Tahukah Anda apakah nilai skala terkecil itu? Nilai skala terkecil pada jangka sorong, yakni perbandingan antara satu nilai skala utama dengan jumlah skala nonius. Skala nonius jangka sorong pada Gambar 1.2, mempunyai jumlah skala 20 maka skala terkecil dari jangka sorong tersebut yaitu 1/20 mm = 0,05 mm. Nilai ketidakpastian jangka sorong ini yaitu setengah dari skala terkecil sehingga kalau dituliskan secara matematis, diperoleh :

Δx = 1/2 × 0,05 mm = 0,025 mm

c. Mikrometer Ulir (Sekrup)

Seperti halnya jangka sorong, mikrometer ulir (sekrup) terbagi ke dalam beberapa bagian, di antaranya landasan, poros, selubung dalam, selubung luar, roda bergerigi, kunci poros, dan bingkai (Gambar 3). Skala utama dan nonius terdapat dalam selubung serpihan dalam dan selubung serpihan luar.

Gambar 3. Alat ukur mikrometer sekrup dengan bagian-bagiannya.

Selubung serpihan luar yaitu daerah skala nonius yang mempunyai 50 serpihan skala. Satu skala nonius mempunyai nilai 0,01 mm. Hal ini sanggup diketahui saat Anda memutar selubung serpihan luar sebanyak satu kali putaran penuh, akan diperoleh nilai 0,5 mm skala utama. Oleh sebab itu, nilai satu skala nonius yaitu 0,5/50 mm = 0,01 mm sehingga nilai ketelitian atau ketidakpastian mikrometer ulir (sekrup) yaitu Δx =1/2 x 0,01 mm = 0,005 mm atau 0,0005 cm.

Jika jangka sorong sanggup digunakan untuk mengukur diameter benda, begitu pula dengan mikrometer sekrup. Menurut Anda, dari kedua alat ukur tersebut, manakah yang mempunyai nilai keakuratan yang tinggi?

c. Stopwatch

Pernahkah Anda mengukur,berapa usang Anda berlari? Menggunakan apakah Anda mengukurnya? Banyak sekali macam dan jenis alat ukur waktu. Salah satu contohnya yaitu stopwatch. Stopwatch merupakan alat pengukur waktu yang mempunyai skala utama (detik) dan skala terkecil (milidetik). Pada skala utama, terdapat 10 serpihan skala terkecil sehingga nilai satu skala terkecil yang dimiliki oleh stopwatch analog yaitu 0,1 detik. Ketelitian atau ketidakpastian (Δx) dari alat ukur stopwatch analog yaitu Δx = 1/2 × 0,1 detik = 0,05 detik. Selain stopwatch analog, terdapat juga stopwatch digital. Menurut Anda samakah pengukuran stopwatch analog dengan stopwatch digital? Manakah yang lebih akurat?

Gambar 4. Pengukuran memakai stopwatch analog dalam mengukur waktu.

e. Neraca

Mungkin Anda pernah menimbang sebuah telur dengan memakai timbangan atau membandingkan massa dua buah benda, dengan memakai kedua tangan Anda. Dalam hal ini Anda sedang melaksanakan pengukuran massa. Hanya saja alat yang digunakan berbeda. Terdapat banyak macam alat ukur massa, contohnya neraca ohaus, neraca pegas, dan timbangan. Setiap alat ukur massa mempunyai cara pengukuran yang berbeda. Cobalah Anda ukur massa sebuah benda kemudian tuliskan cara mengukurnya.

Gambar 5. Neraca ohaus digunakan sebagai alat ukur massa.

2. Pengukuran Tunggal dan Pengukuran Berulang

Dalam melaksanakan pengukuran, mungkin Anda pernah merasa bahwa dengan hanya sekali mengukur, data yang diperoleh sudah mempunyai tingkat ketelitian yang cukup. Akan tetapi, adakalanya pengukuran tidak sanggup dilakukan hanya sekali, melainkan berulang-ulang. Oleh sebab itu, pengukuran dibagi menjadi dua cara, yakni pengukuran tunggal dan pengukuran berulang.

a. Pengukuran Tunggal

1) Pengukuran tunggal memakai mistar

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, ketelitian pengukuran mistar yaitu 0,5 mm. Setiap pengukuran selalu disertai dengan ketidakpastian sehingga nilai ini selalu diikutsertakan dalam hasil pengukuran. Coba perhatikan Gambar 6. 

Gambar 6. Pengukuran memakai mistar ukur.

Misalkan, hasil pengukuran yaitu 2,1 cm. Oleh sebab ketidakpastian mempunyai nilai dua angka di belakang koma, yakni 0,05 cm maka hasil pengukuran ditulis pula dalam dua angka di belakang koma sehingga menjadi 2,10 cm. Panjang pengukuran sanggup dituliskan menjadi:

l = x + Δx              (1-1)

atau

l = 2,10 cm + 0,05 cm

Variabel x yaitu nilai hasil pengukuran, Δx nilai ketidakpastian, dan l adalah nilai panjang pengukuran. Hasil pengukuran tersebut sanggup diartikan bahwa panjang hasil pengukuran berada di antara 2,05 cm dan 2,15 cm. Secara matematis, sanggup dituliskan

2,05 cm < x₀ < 2,15 cm

dengan x₀ adalah panjang hasil pengukuran.

2) Pengukuran tunggal memakai jangka sorong

Anda telah mempelajari pengukuran tunggal memakai mistar. Sekarang, Anda akan berguru bagaimana melaksanakan pengukuran tunggal memakai jangka sorong. Perhatikan Gambar 7. 

Gambar 7. Pengukuran memakai jangka sorong.

Hasil pengukuran panjang sebuah logam yang terbaca pada skala utama, yakni berada di antara 2,3 cm dan 2,4 cm. Nilai ini didapat dari pembacaan posisi nilai nol pada skala nonius yang berada di antara nilai 2,3 cm dan 2,4 cm pada skala utama. Perhatikan skala nonius pada Gambar 7. 

Skala atau garis ke-12 pada skala nonius berhimpit dengan skala atau garis pada skala utama, yakni pada nilai 4,7 cm. Oleh sebab nilai terkecil dari skala nonius yaitu 0,05 mm atau 0,005 cm, penulisan panjang logam menjadi 2,3 cm + (12 × 0,005 cm) = 2,36 cm. Seperti yang Anda ketahui bahwa setiap alat ukur mempunyai nilai tingkat ketelitian atau ketidakpastian. Nilai ketelitian yang dimiliki oleh jangka sorong yaitu setengah dari nilai skala terkecil, yakni 0,025 mm atau 0,0025 cm.

Seperti halnya pengukuran tunggal memakai mistar, nilai di belakang koma pada nilai ketelitian harus sama dengan nilai di belakang koma pada nilai hasil pengukuran. Oleh sebab itu, panjang logam sanggup ditulis kembali menjadi 2,3600 cm. Panjang hasil pengukuran secara matematis sanggup ditulis:

l = (2,3600 + 0,0025) cm

atau

2,3575 cm < l₀ < 2,3625 cm

3) Pengukuran tunggal memakai mikrometer ulir (sekrup)

Pada Gambar 8. terlihat nilai skala utama yang terbaca dari hasil pengukuran panjang dari benda yaitu 5 mm. 

Gambar 8. Hasil pengukuran memakai mikrometer ulir (sekrup).

Nilai skala utama yang terbaca tersebut diperoleh dari nilai yang berhimpit dengan selubung serpihan luar. Skala nonius yang berhimpit dengan sumbu utama pada skala utama memperlihatkan nilai nonius yang terbaca, yakni serpihan skala ke-45. Oleh sebab nilai terkecil yang dimiliki mikrometer ulir pada skala nonius yaitu 0,01 mm, nilai yang terbaca pada skala nonius menjadi 0,45 mm dan panjang benda menjadi 5 mm + 0,45 mm = 5,45 mm. Nilai ketelitian yang dimiliki mikrometer ulir (sekrup) yaitu 0,005 mm, yakni setengah dari skala terkecil yang dimiliki skala nonius pada mikrometer ulir. Nilai ketelitian mikrometer ulir mempunyai tiga nilai di belakang koma sehingga nilai pengukurannya harus ditulis 5,450 mm dan panjang pengukuran yaitu :

l = (5,450 mm + 0,005 mm)

dan secara matematis, sanggup ditulis

5,345 mm < l₀ < 5,455 mm

Setelah Anda memahami mengenai pengukuran tunggal pada mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup, bagaimanakah caranya kalau Anda melaksanakan pengukuran tunggal dengan memakai stopwatch dan neraca? Coba diskusikan bersama teman dan guru Anda.

b. Pengukuran Berulang

Setelah Anda mempelajari pengukuran tunggal, kini Anda akan berguru pengukuran berulang. Pengukuran berulang yaitu pengukuran yang dilakukan tidak hanya sekali, melainkan berulang-ulang biar mendapat ketelitian yang maksimal dan akurat. Pengukuran berulang digunakan saat dalam proses mengukur, Anda mendapat hasil yang berbeda-beda dari segi pandang, baik dari segi pengamat (pengukur) maupun dari segi objek yang diukur. Ketika Anda melaksanakan pengukuran tunggal, ketelitian atau ketidakpastian yang diperoleh yaitu setengah dari skala terkecil. Dalam pengukuran berulang, pernyataan ini tidak berlaku melainkan memakai simpangan baku (S_x).

Hasil pengukuran panjang suatu benda sanggup berbeda-beda kalau dilakukan berulang-ulang. Laporan hasil pengukurannya berupa rata-rata nilai hasil pengukuran dengan ketidakpastian yang sama dengan simpangan bakunya. Sebagai contoh, hasil pengukuran panjang sebuah benda sebanyak n kali yaitu x1, x2, x3, …, xn. Nilai rata-ratanya, yaitu

            (1-2)

dengan n yaitu jumlah data yang diukur dan x yaitu nilai rata-rata hasil pengukuran. Simpangan bakunya sanggup ditulis sebagai berikut.

           (1-3)

Oleh sebab itu, hasil pengukuran sanggup ditulis menjadi:

          (1-4)

Ketidakpastian pengukuran berulang sering dinyatakan dalam persen atau disebut ketidakpastian relatif. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:

dengan: Δx = ketidakpastian, dan x = data hasil pengukuran.

Adapun untuk memilih ketidakpastian campuran sanggup Anda lihat pada Tabel 1. berikut ini.

Tabel 1. Rumus Ketidakpastian Gabungan

No.	Hubungan Antara Z dan (A, B)	Hubungan Antara Kesalahan ΔZ dan (ΔA, ΔZ )
1.	Z = A + B	(ΔZ)2 = (ΔA)2 +(ΔB)2
2.	Z = A – B	(ΔZ)2 = (ΔA)2 +(ΔB)2
3.	Z = A × B
4.	Z = A / B
Sumber: Buku Seri Pelatihan Olimpiade Fisika Internasional

dengan Z, A, dan B variabel pengukuran ΔZ, ΔA, dan ΔB = ketidakpastian hasil pengukuran.

Percobaan Kimia Sederhana 1 :

Mengukur Massa dan Waktu Jatuh Bola

Alat dan Bahan :

1. Stopwatch
2. Bola tenis atau bola kasti
3. Meteran
4. Neraca atau timbangan

Prosedur :

1. Ukurlah massa bola memakai neraca atau timbangan.
2. Jatuhkanlah bola dari ketinggian 1 m. Untuk mengetahui tinggi tersebut gunakanlah meteran.
3. Catat waktu sampai mencapai tanah.
4. Ulangi mekanisme nomor 1 dan 2 sampai lima kali.
5. Ubahlah ketinggian jatuh bola menjadi 2 m dan 3 m.
6. Lalu, masukkan hasil pengukuran ke dalam tabel berikut.

Pengukuran Massa Bola

Pengukuran Ke-	Massa (kg)
1.	..........................................................................
2.	..........................................................................
3.	..........................................................................
4.	..........................................................................
5.	..........................................................................

Ketinggian 1 m

Pengukuran Ke-	Waktu Jatuh (s)
1.	..........................................................................
2.	..........................................................................
3.	..........................................................................
4.	..........................................................................
5.	..........................................................................

Ketinggian 2 m

Pengukuran Ke-	Waktu Jatuh (s)
1.	..........................................................................
2.	..........................................................................
3.	..........................................................................
4.	..........................................................................
5.	..........................................................................

Ketinggian 3 m

Pengukuran Ke-	Waktu Jatuh (s)
1.	..........................................................................
2.	..........................................................................
3.	..........................................................................
4.	..........................................................................
5.	..........................................................................

7. Laporkanlah hasil pengukuran Anda lengkap dengan ketidakpastiannya.

8. Diskusikan hasilnya kepada guru Anda dan presentasikan di depan kelas.

B. Angka Penting

Hasil pengukuran yang telah Anda lakukan dengan memakai alat ukur yaitu nilai data hasil pengukuran. Nilai ini berupa angka-angka dan termasuk angka penting. Jadi, definisi dari angka penting yaitu semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, termasuk angka terakhir yang ditaksir atau diragukan. Angka-angka penting ini terdiri atas angka-angka niscaya dan satu angka taksiran yang sesuai dengan tingkat ketelitian alat ukur yang digunakan.

Semua angka-angka hasil pengukuran yaitu serpihan dari angka penting. Namun, tidak semua angka hasil pengukuran merupakan angka penting. Berikut ini merupakan hukum penulisan nilai dari hasil pengukuran.

a. Semua angka bukan nol merupakan angka penting. Jadi, 548 mempunyai 3 angka penting dan 1,871 mempunyai 4 angka penting.

b. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol termasuk angka penting. Jadi, 2,022 mempunyai 4 angka penting.

c. Angka nol yang terletak di sebelah kanan tanda koma dan angka bukan nol termasuk angka penting.

d. Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik yang terletak di sebelah kiri maupun di sebelah kanan koma desimal, bukan angka penting.

Jadi, 0,63 mempunyai 2 angka penting dan 0,008 mempunyai 1 angka penting.

Hal ini akan lebih gampang terlihat kalau ditulis 63 × 10^–2 dan 8 × 10^–3  Dalam penulisan hasil pengukuran, ada kalanya terdapat angka yang digarisbawahi. Tanda garis bawah ini memperlihatkan nilai yang diragukan. Angka yang digarisbawahi termasuk angka penting, tetapi angka sehabis angka yang diragukan bukan angka penting. Jadi, 3541 mempunyai 3 angka penting dan 501,35 mempunyai 4 angka penting.

Catatan Fisika :

Yard Perunggu (1497)

''Sistem kerajaan'' pengukuran berasal dari bangsa romawi. Sebagian di antaranya masih bertahan di Inggris, dan sedikit berbeda dengan ragam yang masih digunakan di Amerika Serikat. Standar panjang yang digunakan yaitu yard, yang dibagi menjadi 3 kaki, masing-masing terdiri atas 12 inci. Ketepatan yard resmi ini kurang pas berdasarkan standar modern, yakni saat panjang diukur memakai sinar laser. Akan tetapi, ukuran ini cukup baik untuk teknologi pada zamannya. (Sumber: Jendela Iptek, 1997)

C. Besaran dan Satuan

Cobalah Anda ukur panjang, lebar, dan tinggi buku Anda memakai mistar. Berapa hasilnya? Tentu hasilnya akan berbeda antara satu buku dan buku lainnya. Misalnya, buku pertama panjangnya 20 cm, lebarnya 15 cm, dan tebalnya 4 cm. Panjang, lebar, dan tinggi buku yang Anda ukur tersebut, dalam fisika, merupakan contoh-contoh besaran. Sementara itu, angka 20, 15, dan 4 menyatakan besar dari besaran tersebut dan dinyatakan dalam satuan centimeter (cm). Dengan demikian, besaran yaitu sesuatu yang sanggup diukur dan dinyatakan dengan angka, sedangkan satuan yaitu ukuran suatu besaran.

Banyak besaran-besaran dalam fisika. Akan tetapi, secara umum, besaran dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Untuk lebih memahaminya, pelajari bahasan-bahasan berikut ini.

1. Besaran Pokok dan Turunan

Setiap besaran mempunyai satuan yang berbeda sesuai dengan yang telah ditetapkan. Besaran dalam Fisika dikelompokkan menjadi besaran pokok dan besaran turunan.

a. Besaran Pokok

Besaran pokok yaitu besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lainnya. Terdapat tujuh besaran pokok yang telah ditetapkan, yakni massa, waktu, panjang, berpengaruh arus listrik, temperatur, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Selain itu, terdapat dua besaran pemanis yang tidak mempunyai dimensi, yakni sudut datar dan sudut ruang (tiga dimensi). Satuan dan lambang satuan dari besaran pokok sanggup Anda lihat pada Tabel 2. dan Tabel 3. berikut.

Tabel 2. Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional

Besaran Pokok	Satuan	Lambang Satuan
Panjang	meter	m
Massa	kilogram	kg
Waktu	sekon (detik)	s
Arus Listrik	ampere	A
Suhu	kelvin	K
Intensitas Cahaya	kandela	cd
Jumlah Zat	mole	mol

Tabel 3. Dua Besaran Tambahan dalam Sistem Internasional

Tambahan Satuan	Lambang	Satuan
Sudut datar	rad	radian
Sudut ruang	sr	steradian

b. Besaran Turunan

Besaran turunan yaitu besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok. Sebagai contoh, volume sebuah balok yaitu panjang × lebar × tinggi. Panjang, lebar, dan tinggi yaitu besaran pokok yang sama. Dengan kata lain, volume diturunkan dari tiga besaran pokok yang sama, yakni panjang. Contoh lain yaitu kelajuan, yakni jarak dibagi waktu. Kelajuan diturunkan dari dua besaran pokok yang berbeda, yakni panjang (jarak) dan waktu. Selain mempunyai satuan yang diturunkan dari satuan besaran pokok, besaran turunan juga ada yang mempunyai nama satuan tersendiri. Beberapa contoh besaran turunan dan satuannya ditampilkan pada Tabel 4.

Tabel 4. Besaran Turunan yang Memiliki Satuan Tersendiri

Besaran Turunan	Satuan	Lambang Satuan
Gaya	newton	N
Energi	joule	J
Daya	watt	W
Tekanan	pascal	Pa
Frekuensi	hertz	Hz
Muatan Listrik	coulomb	C
Beda Potensial	volt	V
Hambatan Listrik	ohm	Ω
Kapasitas Kapasitor	farad	F
Fluks Magnetik	weber	Wb
Induksi Magnetik	tesla	T
Induktansi	henry	H
Fluks Cahaya	lumen	ln
Kuat Penerangan	lux	lx

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 yaitu 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 memutuskan sistem MKS sebagai satuan yang digunakan untuk tujuh besaran pokok.

a. Penetapan Satuan Panjang

Kali pertama, satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua ukiran yang terdapat pada kedua ujung batang platina-iridium pada suhu 0°C yang disimpan di Sevres erat Paris. Batang ini disebut meter standar. Meskipun telah disimpan pada daerah yang kondusif dari efek fisik dan kimia, meter standar ini alhasil 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 yaitu sebuah massa standar, yakni massa sebuah silinder platina-iridium yang aslinya disimpan di Sevres erat Paris. Di Kota Sevres terdapat daerah kantor internasional perihal 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 yaitu detik atau sekon. Pada awalnya, 1 detik atau 1 sekon didefinisikan dengan 1/86.400 hari Matahari rata-rata. Oleh sebab 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 yaitu waktu yang diharapkan atom Cesium untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

d. Penetapan Satuan Arus Listrik

Arus listrik yang diukur mempunyai satuan ampere. Satu ampere didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik satu coulomb (1 coulomb = 6,25 × 10¹⁸ elektron) yang melewati suatu penampang dalam waktu 1 sekon.

Catatan Fisika :

Inci Kubik

Alat ukur standar yang diperlihatkan pada gambar tersebut dibentuk dengan lapisan kuningan dan nikel. Alat standar ini kali pertama digunakan pada 1889 oleh Dewan Perdagangan Inggris untuk memilih 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)

e. Penetapan Satuan Suhu

Sebelum 1954, titik pola 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 memakai 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 memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan berpengaruh cahaya sebesar 6 × 10^–5 kandela.

g. Penetapan Satuan Jumlah Zat

Jumlah zat dalam satuan internasional mempunyai satuan mol. Satu mol zat terdiri atas 6,025 × 1023 buah partikel (bilangan 6,025 × 1023 disebut dengan bilangan Avogadro).

Catatan Fisika :

Waktu Lintas Dunia

Waktu setempat memperlihatkan pukul 12 siang saat Matahari mencapai puncak ketinggiannya. Hal ini terjadi satu jam lebih lambat untuk tiap perjalanan sepanjang 15° ke barat. Sebuah kapal akan memilih 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 memperlihatkan ketelitian waktu selama perjalanan. Masalah ini gres terpecahkan pada 1735 dengan ditemukannya kronometer kapal. (Sumber: Jendela Iptek, 1997)

3. Faktor Pengali

Dalam sistem internasional, faktor pengali dari sebuah besaran pokok dengan besaran pokok yang lainnya yaitu sama. Contoh untuk besaran panjang dan besaran massa, yakni menyerupai pada tabel berikut.

Tabel 5. Contoh Faktor Pengali Panjang dan Massa

Besaran Panjang	Besaran Massa
kilometer	kilogram
hektometer	hektogram
dekameter	dekagram
meter	gram
desimeter	desigram
centimeter	centigram
milimeter	miligram

Satuan-satuan panjang dan massa tersebut telah Anda pelajari di sekolah dasar. Faktor pengali lainnya yang akan didapatkan dalam pengukuran, yakni menyerupai pada tabel berikut.

Contoh Soal 1 :

Suatu besaran yang mempunyai dimensi [ML^–1T^–2] yaitu ....

a. gaya

b. momentum

c. daya

d. tekanan

e. energi

Kunci Jawaban :

a. gaya = ma = [MLT^–2]

b. momentum = mv = [MLT^–1]

c. daya = E/t = [ML²T^–3]

d. tekanan = F/A = [ML^–1T^–2]

e. energi = ½ (mv²) = [ML²T^–2]

Jawab: d

Tabel 6. Faktor Pengali dalam SI

Faktor Pengali	Nama Awalan	Simbol
10–18	atto	a
10–15	femto	f
10–12	piko	p
10–9	nano	n
10–6	mikro	μ
10–3	mili	m
103	kilo	K
106	mega	M
109	giga	G
1012	tera	T

Contoh penggunaanya sebagai berikut :

1 pikometer = 10^–12 meter

1 mikrogram = 10^–6 gram

1 megahertz = 10⁶ hertz

1 gigawatt = 10⁹ watt

4. Dimensi

Dalam Fisika, ada tujuh besaran pokok yang berdimensi dan dua besaran pokok pemanis yang tidak berdimensi. Semua besaran sanggup ditemukan dimensinya. Jika dimensi sebuah besaran diketahui, dengan gampang sanggup diketahui pula jenis besaran tersebut. Tujuh besaran pokok yang berdimensi sanggup Anda lihat pada tabel berikut ini.

Tabel 7. Dimensi Besaran Pokok

Nama Awalan	Dimensi
Panjang	[L]
Massa	[M]
Waktu	[T]
Arus listrik	[I]
Suhu	[θ]
Intensitas cahaya	[J]
Jumlah zat	[N]

Dimensi suatu besaran memperlihatkan bagaimana cara besaran tersebut tersusun oleh besaran-besaran pokok. Besaran pokok pemanis yaitu sudut datar dan sudut ruang, masing-masing mempunyai satuan radian dan steradian, tetapi keduanya tidak berdimensi.

Contoh Soal 2 :

Diketahui sebuah persamaan x = vt + ½ at². Jika v mempunyai satuan m/s, t mempunyai satuan s, dan x mempunyai satuan m, tentukanlah satuan dari besaran a.

Kunci Jawaban :

Diketahui: 

v bersatuan m/s,

x bersatuan m, dan

t bersatuan s.

Supaya persamaan sebelah kiri dan persamaan sebelah kanan sama, persamaan sebelah kanan haruslah bersatuan m sehingga.

s² × a = m

a = m/s²

Jadi, satuan dari besaran a yaitu m/s².

5. Konversi Satuan

Adakalanya saat Anda ingin melaksanakan 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 km/jam + 30 m/s, penjumlahan tersebut tidak sanggup Anda lakukan sebelum Anda konversi salah satu satuan dari besaran satu ke satuan besaran lainnya. Nilai 72 km/jam sanggup Anda konversi menjadi m/s dengan cara sebagai berikut :

1 km = 1.000 m

1 jam = 3.600 s

maka 72 km/jam = 72.000 m / 3.600 s = 20 m/s

Jadi, Anda sanggup dengan gampang menjumlahkan kedua nilai kelajuan tersebut. 20 m/s + 30 m/s = 50 m/s.

Rangkuman :

1. Pengukuran yaitu membandingkan suatu besaran dengan besaran lainnya yang telah ditetapkan sebagai standar suatu besaran.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengukuran yaitu :

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 yaitu semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, termasuk angka terakhir yang ditaksir atau diragukan.

5. Besaran pokok yaitu besaran yang satuannya ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lainnya.

6. Besaran turunan yaitu besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok.

7. Kedua ruas dari persamaan harus mempunyai dimensi yang sama.

8. Satuan sanggup diubah menjadi satuan lainnya, dalam besaran yang sama, dengan cara konversi satuan.

Anda kini sudah mengetahui Sistem Pengukuran, Alat Ukur, Besaran Pokok dan Turunan, Konversi Satuan. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda. 2009. Mudah Belajar Fisika 1 : untuk Kelas 10 Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan Departemen Nasional, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. 194 hlm.

Share this post