1

BESARAN Dan SATUAN(Quantities And Units)

2

Fisika:

Ilmu yang menjelaskan (mendeskripsikan) fenomena alam yang menjadi objek pengamatan.

Bagaimana Cara Mendeskripsikan Objek ?

Coba deskripsikan gajah ini !!

3

Deskripsi Kualitatif

Gadingnya : PanjangGajah lebih tinggi daripada orangTenaga gajah lebih kuat

Deskripsi Kuantitatif

Tinggi : 2,5 meterMassa : 4 TonPanjang : 5 meter

Emosinya Labil ; Kulitnya Kasar Warnanya Coklat; Besaran Non-Fisis (Tak Terukur)

Besaran Fisis --->

BESARANBesaran: sesuatu yang digunakan untuk mendeskripsikan objek.

4

Untuk mendeskripsikan objek secara fisis (kuantitatif) diperlukan pengukuran.

Tinggi : 2,5 meterMassa : 4 tonPanjang : 5 meter

Bagaimana cara mendapatkan angka-

angka ini?

Apa yang dimaksud dengan pengukuran? Bagaiamana caranya?Apa yang digunakan?

5

Dibandingkan dengan anak timbangan (berapa buah anak timbangan diperlukan sehingga skala setimbang)Hasilnya: Massa emas = 5 kali massa anak timbangan

Objek: Buku

Berapa? Cara Mengukur?

6

Bab IIPengukuran

(Measurement)

7

Fisika dan Pengukuran"By a comparison of the results of accurate measurements with the numerical predictions of the theory, we can gain considerable confidence that the theory is correct, and we can determine in what respects it needs to be modified. It is often possible to explain a phenomenon in several rough qualitative ways, and if we are content with that, it may be impossible to decide which theory is correct. But if a theory can be given which predicts correctly the results of measurements to four or five (or even two or three) significant figures, the theory can hardly be very far wrong. Rough agreement might be a coincidence, but close agreement is unlikely to be. Furthermore, there have been many cases in the history of science when small but significant discrepancies between theory and accurate measurements have led to the development of new and more far-reaching theories. such slight discrepancies would not even have been detected if we had been content with a merely qualitative explanation of the phenomena." - Keith R. Symon, Mechanics, Second Edition, 1964

Pemegang kekuasaan tertinggi dalam ilmu pengetahuan alam adalah eksperimen – bukan “apa yang ada dalam buku”.Dalam eksperimen kita harus melakukan pengukuran, karena itu pengukuran sangat penting dalam fisika.

8

Menentukan ukuran atau kapasitas suatu besaran dengan cara membandingkannya dengan besaran tertentu yang sejenis yang digunakan sebagai satuan.

Mengukur ( to measure) ???

9

Mengukur Massa

10

Yang dapat dijadikan alat ukur waktu adalah segala sesuatu yang berulang secara periodikcontoh: rotasi bumi, revolusi bumi

Mengukur Waktu

11

Emas Anak

Timbangan

Dibandingkan dengan anak timbangan (berapa buah anak timbangan diperlukan sehingga skala setimbang)Hasilnya: Massa emas = 5 kali massa anak timbangan

Massa Emas?Defenisi: Jumlah materi yang dikandung emas

Berapa? Cara Mengukur?

12

Panjang Tali? Defenisi: Jarak dari titik paling kiri ke titik paling kanan pada taliBerapa? Cara Mengukur?

Hasilnya: Panjang Tali = 2 kali panjang jengkal

Kecepatan rata-rata?Defenisi : Jarak tempuh / waktu tempuh

Dibandingkan dengan jengkal (berapa kalinya)

Didefenisikan dari besaran-besaran lain

13

Ada besaran yang dapat didefenisikan hanya dengan menggambarkan bagaimana cara mengukurnya. Massa emas = 5 kali massa anak timbangan Panjang Meja = 2 kali panjang jengkal

Ada besaran yang dapat didefenisikan dengan cara menggambarkan bagaimana menghitungnya dari besaran-besaran lain yang dapat diukur. Defenisi = Jarak tempuh / waktu tempuh

Besaran Fundamental (Besaran Dasar/Pokok)

Besaran Turunan

14

SATUAN

Nilai suatu besaran fisis dinyatakan dengan Massa (emas) = 5 anak timbangan Panjang (meja) = 2 jengkal

Satuan panjang yang lain: Spidol, Jengkal, Kaki, … AKIBATNYA:- Satuan menjadi terlalu banyak- Banyak versi- Tidak Bermanfaat- Menimbulkan Kekacauan

SEHARUSNYA :- Defenisi Yang Sama- Bermanfaat- Diterima Semua Orang

KESEPAKATAN

15

- Perlu Ditetapkan STANDAR (Disepakati NAMA Dan DEFENISI)

- Tidak Semua Besaran Perlu Standar ( Karena Jumlah Besaran Sangat Banyak )

- Hanya Besaran Dasar Saja Yang Perlu Dibuat Standarnya

- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) - - Internasional Buerau of Weight and Measures - - Biro Berat dan Ukuruan Internasional - di Sevres Perancis

Siapa yang menetapkan standar & Satuan?

16

1791 : French Academy of Sceine menetapakan

1 METER : satu per sepuluh juta jarak dari kutub utara ke khatulistiwa.

1 SATUAN WAKTU:waktu yang diperlukan oleh suatu pendulum dengan panjang 1 meter untuk berayun dari satu sisi ke sisi yang lain.

Satuan-satuan ini SULIT DIDUPLIKASI (diperbanyak), kemudian dilakukan perubahan-perubahan dengan defenisi yang lebih baik dan mudah diduplikasi.

Besaran dan Satuan Standar yang digunakan telah berevolusi selama bertahun-tahun.

17

Besaran WaktuWaktu adalah selang antara dua kejadian atau dua peristiwa MisalnyaWaktu Siang = sejak matahari terbit hingga matahari tenggelamWaktu hidup = sejak dilahirkan hingga meninggal.

Segala sesuatu yang berulang secara periodikcontoh: rotasi bumi, revolusi bumi

Alat Ukur Waktu

Jam Atom (Atomic Clock):1 detik ≡ waktu yang diperlukan untuk mencapai 9.192.631.770 kali periode osilasi dari atom cesium)

18

Evolusi Satuan Panjang1960: 1 meter ≡ jarak antara dua garis pada batang yang terbuat dari campuran platinum-irridium yang disimpan pada kondisi tertentu di BIPM

1 meter ≡ 1.650.763,73 kali panjang cahaya orange-red yang dipancarkan dari lampu krypton-86 (86Kr)

Sejak 19831 meter ≡ jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam waktu 1 / 299 792 458 detik.

Dengan defenisi terakhir ini maka kecepatan cahaya di ruang hampa ditetapkan menjadi 299, 792 458 m/s

19

Evolusi Satuan Massa1 kg =Massa suatu silinder yang terbuat dari campuran platinum-iridium yang disimpan di kantor BIPM di kota Sevres, dekat Paris, Perancis.

20

Sistem satuan yang dugunakan ilmuwan diseluruh dunia disebut “The Metric System”.

Pada tahun 1971 ditetapkan 7 Besaran Dasar yang dikenal secara resmi sebagai “International System” atau SI (Le Systéme Internasional d’Unites).

21

Besaran dan satuan yang digunakan dalam SI *

International System (SI) Sistem Internasional (SI)

Quantities Units Symbol Besaran Satuanmass kilogram kg massa kilogram

(kg)length meter m panjang meter (m)time second s waktu detik /

sekon (s)Electric Current ampere A Arus

ListrikAmpere (A)

Temperature kelvn K Temperatur

Kelvin (K)

Amount of substance

mole mol Jumlah Zat

mol (mol)

Light Intensity candela Cd Intensitas Cahaya

Candela (cd)

* Berdasar Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971

22

Gaussian System (cgs) Sistem GaussianQuantities Units Besaran Satuan

mass gram (g) massa gramlength centimeter (cm) panjang sentimeter time second (s) waktu detik / sekon

British Engineering System Sistem InggrisQuantities Units Besaran Satuan

mass slug massa sluglength foot (ft) panjang kakitime second (s) waktu detik

23

Konversi Satuan

Ada beberapa sistem berbeda yang dipakai di dunia Misalnya: SI British

Mengapa diperlukan?

Dimensi objek jauh lebih besar daripada dimensi alat ukur (kurang praktis)Misalnya: mengukur panjang jalan dengan satuan cm

mil <-------> km

cm ----> km

24

DimensiBesaran Dimensi

Panjang [L] LengthMassa [M] MassWaktu [T] Time

Apa dimensi dari kelajuan (v)?

JarakKelajuanWaktu

L

vT

25

Analisis Dimensi

Besaran-besaran dapat dijumlahkan atau dikurangkan hanya jika besaran-besaran tersebut mempunyai dimensi yang sama.

Besaran-besaran pada kedua sisi persamaan harus memiliki dimensi yang sama.

212ox v t at

Apakah persamaan berikut benar secara dimensi?

Persamaan menyatakan jarak (x) yang ditempuh oleh suatu mobil dalam waktu (t) jika mobil mulai dari kecepatan awal vo dan bergerak dengan percepatan tetap tetap a.

Analisis dimensi menggunakan fakta bahwa dimensi dapat diperlakukan sebagai besaran aljabar,

26

212ox v t at

2

2

L LL T T

T T

2

2

L LL T T

T T

L L L

Karena kedua sisi persamaan mempunyai dimensi yang sama maka persaamaan ini benar secara dimensi

Catatan: Walaupun analisis dimensi sangat berguna tetapi mempunyai batasan, yaitu tidak dapat menjelaskan konstanta numerik yang ada dalam persamaan. Persamaan yang benar secara analisis dimensi belum tentu benar secara fisis.

27

Besaran Skalar dan Vektor