1. Fisika Dasar

I. BESARAN DAN SATUANII. VEKTORIII. GAYAIV. KINEMATIKAV. DINAMIKAVI. USAHA DAN ENERGIVII. PANASVIII. LISTRIK DAN MAGNET

FISIKA DASAR

I. BESARAN DAN SATUAN

Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur yang memiliki nilai dan satuan.

Satuan adalah ukuran yang digunakan untuk menyatakan suatu besaran.

Contoh 1.1Besaran panjang satuannya meter.Besaran waktu satuannya detik.

Di dalam Ilmu Fisika dikenal dua jenisbesaran, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

I. 1. BESARAN POKOK DAN DIMENSI

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain.

Pada tahun 1960, CGPM (Conference General des Poldes et mesures) meresmikan sistem satuan yang dikenal dengan System Internationale d’Unites, disingkat SI.

Sistem satuan SI terdiri dari 7 besaran pokok.

TABEL 1.1 BESARAN POKOK DAN SATUANNYA

NOBESARAN POKOK SATUAN SINAMA

BESARANSIMBOL

BESARANNAMA

SATUANSIMBOL SATUAN

DIMENSI

1 Panjang l meter m L

2 Massa m kilogram kg M

3 Waktu t sekon s T

4 Suhu T Kelvin K

5 Kuat Arus i ampere A I

6Intensitas Cahaya

I candela cd J

7Jumlah Molekul Zat

N mole mol N

Dimensi Besaran

Dimensi besaran diwakili dengan simbol, misalnya M, L, T yang mewakili massa (mass), panjang (length) dan waktu (time).

Ada dua macam dimensi yaitu Dimensi Primer dan Dimensi Sekunder.

Dimensi Primer meliputi M (untuk satuan massa), L (untuk satuan panjang) dan T (untuk satuan waktu).

Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua Besaran Turunan yang dinyatakan dalam Dimensi Primer.

Contoh : Dimensi Gaya : M L T-2 atau dimensi Percepatan : L T-2

Manfaat Dimensi dalam Fisika antara lain :

(1) dapat digunakan untuk membuktikan dua besaran sama atau tidak. Dua besaran sama jika keduanya memiliki dimensi yang sama atau keduanya termasuk besaran vektor atau skalar,

(2) dapat digunakan untuk menentukan persamaan yang pasti salah atau mungkin benar,

(3) dapat digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran fisis jika kesebandingan besaran fisis tersebut dengan besaran-besaran fisis lainnya diketahui.

Satuan dan dimensi suatu variabel fisika adalah dua hal berbeda. Satuan besaran fisis didefinisikan dengan perjanjian, berhubungan dengan standar tertentu (contohnya, besaran panjang dapat memiliki satuan meter, kaki, inci, mil, atau mikrometer), namun dimensi besaran panjang hanya satu, yaitu L.

Dua satuan yang berbeda dapat dikonversikan satu sama lain (contohnya: 1 m = 39,37 in; angka 39,37 ini disebut sebagai faktor konversi, sementara tidak ada faktor konversi antarlambang dimensi.

I. 2. BESARAN TURUNAN Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.

Contoh 1.2Besaran luas adalah besaran yang diturunkan dari besaran panjang; besaran luas didefinisikan hasil kali dua besaran panjang, yaitu panjang kali lebar.

Jika satuan panjang dan lebar masing-masing adalah meter, maka besaran luas mempunyai satuan meter2 (m2).

Beberapa besaran fisika yang termasuk besaran turunan adalah:

· Massa Jenis = massa / volume = kg / m3 = kg.m–3.

· Gaya = massa x percepatan = kg m / s2 = N

· Kecepatan = jarak / waktu = m / s = m s–1.

· Tekanan = gaya / luas penampang = N / m2 = N m–2.

· Usaha = gaya x jarak = N x m = N.m

TABEL 1.2 BESARAN TURUNAN DAN SATUANNYA

NONAMA

BESARANTURUNAN

SIMBOL SATUAN DIMENSI

1 Massa Jenis kg.m–3 LM–3

2 Gaya kg.m. s–2 MLT–2

3 Luas m2 L2

4 Kecepatan m.s–1 LT–1

5 Tekanan N. m–2 ML–1 T–2

6 Usaha N.m ML2T–2

Massa dan BeratMassa dan berat adalah dua hal yang berbeda, Meskipun dalam kehidupan sehari-hari kedua istilah ini sering dipertukarkan.

Misal seseorang mengatakan berat tubuhnya 70 kg, padahal yang dimaksud sebenarnya adalah tubuhnya mempunyai massa 70 kg.

Perbedaan massa dan berat

Massa1. Massa menyatakan banyaknya materi yang

dikandung suatu benda2. Massa tetap3. Satuan massa dalam SI adalah kilogram4. Diukur menggunakan neraca Ohauss5. Termasuk besaran skalar

Berat2. Menyatakan besarnya gaya tarik gravitasi

bumi yang bekerja pada suatu benda2. Besarnya berubah-ubah sesuai kedudukannya3. Termasuk besaran vektor4. Satuan berat adalah Newton

Tabel 2.1 Konversi Berbagai Sistem Satuan

No. Besaran Konversi Satuan

1 Panjang 1 inci = 2,54 cm

1 cm = 0,394 inci

1 ft = 30,5 cm

1 m = 3,28 ft

1 km = 0,621 mil

1 yard (yd) = 3 ft = 36 inci

2 Volume 1 liter = 54,6 inci3

1 m3 = 35,31 ft3

3 Laju 1 mil / jam = 1,609 km / jam

1 mil / jam = 0,447 m / detik

Tabel 2.1 Konversi Berbagai Sistem Satuan

No. Besaran Konversi Satuan

4 Sudut 1 radian = 57,3o

1o = 0,01745 rad

5 Gaya 1 lb = 4,45 N

1 N = 105 dyne = 0,225 lb ft

6 Energi 1 J = 107 erg = 0,738 ft lb

1 kkal = 4,19 x 103 J

1 eV = 1,60 x 10 –19 J

1 kWh = 3,60 x 10 J

7 Daya 1 hp = 746 W

Tabel 2.2

Faktor Pengali dan Nama Awalannya

Pengali Nama Awalan Simbol Pengali Nama

Awalan Simbol

1018 exa E 10–1 deci d

1015 peta P 10–2 centi c

1012 tera T 10–3 milli m

109 giga G 10–6 micro

106 mega M 10–9 nano n

103 kilo k 10–12 pico p

102 hecto h 10–15 femto f

101 deka da 10–18 atto a

Mengkonversi Satuan

Besaran yang diukur, seperti panjang, kecepatan, atau arus listrik terdiri dari angka dan satuan.

Proses untuk mengubah satuan tertentuke satuan lainnya disebut proses konversisatuan.

Contoh 1.3Konversikan besaran cm ke km Penyelesaiancm/10 –2 = km/103 1 cm = (10 –2/103) km = 10 –5 km

Contoh 1.4

Konversikan besaran 21,5 inci ke satuan meter, yard, dan mil.

Penyelesaian

Contoh 1.5Konversikan besaran-besaran berikut:a) mil/sekon km/jamb) lb/in2 N/m2

Penyelesaian

Latihan

Konversikan a) inci3 m3 b) lb/ft2 N/cm2

I.3 Angka Penting (Significant Figure)

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, yang terdiri dari angka eksak/pasti dan satu angka terakhir yang ditaksir.

Aturan penulisan angka penting (AP) :

Semua angka bukan nol merupakan angka penting.

Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol merupakan angka penting.

Contoh : 2,0067 memiliki lima angka penting.

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.

Semua angka nol yang terletak pada deretan terakhir dari angka-angka yang ditulis di belakang koma desimal merupakan angka penting.

Contoh : 0,003200 memiliki empat angka penting, yaitu 3, 2 dan dua angka nol setelah angka 32.

Semua angka sebelum orde (pada notasi ilmiah) termasuk angka penting.

Contoh : 3,2 x 105 memiliki dua angka penting, yaitu 3 dan 2.

4,50 x 103 memiliki tiga angka penting, yakni 4, 5 dan 0

Peraturan untuk penjumlahan dan pengurangan:

"Hasil penjumlahan atau pengurangan hanya boleh mempunyai angka di belakang koma sebanyak bilangan yang mempunyai angka di belakang koma paling sedikit".

Contoh: 40,55 + 3,1 + 10,222 = 53,872

Bilangan yang mempunyai angka di belakang koma paling sedikit adalah 3,1 (1 angka di belakang koma), jadi hasil penjumlahan di atas harus dibulatkan menjadi 53,9 (1 angka di belakang koma, 3 angka penting).

Peraturan untuk perkalian dan pembagian:"Hasil perkalian atau pembagian hanya boleh mempunyai angka penting sebanyak bilangan dengan angka penting paling sedikit".

Contoh: ( 32,1 × 1,234 ) ÷ 1,2 = 33,0095

Bilangan yang mempunyai angka penting paling sedikit adalah 1,2 (2 angka penting). Jadi hasil perkalian dan pembagian di atas harus dibulatkan menjadi 33 (2 angka penting).

Aturan pembulatan bilangan desimal

Angka > 5 dibulatkan ke atas.Contoh 5,679 dibulatkan menjadi 5,68

Angka < 5 dibulatkan ke bawah.Contoh 5,674 dibulatkan menjadi 5,67

Angka = 5 dibulatkan

Ke atas jika angka sebelumnya ganjilContoh 5,675 dibulatkan menjadi 5,68

Ke bawah jika angka sebelumnya genapContoh 5,665 dibulatkan menjadi 5,66

Pengukuran

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran :

1. Nilai Skala Terkecil Alat Ukur Pada setiap alat ukur terdapat suatu nilai skala yang tidak dapat lagi dibagi-bagi, inilah yang disebut nilai skala terkecil (NST)

2. Ketidakpastian pada Pengukuran Tunggal

Pada pengukuran tunggal ketidakpastian umumnya digunakan bernilai setengah dari NST.

Untuk suatu hasil pengamatan X maka ketidakpastian mutlaknya adalah :

∆X = 1/2 NST

dan hasil pengamatan dituliskan sebagai : X = X0 ± ∆X

Sedangkan yang dikenal sebagai ketidakpastian relatif adalah:

KTP relatif = ∆X /X0

Apabila menggunakan KTP relatif maka hasil pengamatan adalah

X = X0 ± KTP relatif x 100 %

Keterangan:X0 = Nilai pendekatan pengukuran X = Hasil pengamatanX = Nilai ketidakpastian

Contoh 1.6Dari ilustrasi berikut, tentukana) Ketidakpastian mutlak b) Ketidakpastian relatifc) Hasil pengamatan

Penyelesaian

Nilai pendekatan pengukuran = X0 = 57 mmNST = 1 mm

a) KTP mutlak = X = 1/2 NST = 0,5 mm

b) KTP relatif = X/X0 = (0,5/57) x 100% = 8,8%

c) Hasil pengamatan X = X0 ± ∆X = (57 ± 0,5) mm

Selesai