Dosen Pengampu :

Govira Christiadora Asbanu S.Pd.Si., M.Sc.

BESARAN, SATUAN & PENGUKURAN FISIKA

FISIKA

BESARAN, SATUAN & PENGUKURAN FISIKA

Setelah mempelajari topik ini mahasiswa diharapkan dapat :

1. Mendefinisikan besaran pokok, turunan, vektor dan skalar

2. Memberikan contoh-contoh besaran pokok, turunan, vektor dan skalar

3. Menjelaskan definisi satuan dan standar besaran-besaran pokok dalam SI.

4. Mengkonversi satuan dan memahami pengukuran

BESARAN FISIKA

Besaran �Fisika

Konseptual

Matematis

Besaran Pokok

Besaran Turunan

Besaran Skalar

Besaran Vektor

Besaran fisika adalah segala sesuatu yang mempunyai nilai, segala sesuatu yang dapat dinyatakan dengan angka.

BESARAN POKOK

Besaran Pokok :

Besaran yang digunakan sebagai dasar mendefinisikan besaran lain atau besaran yang satuannya telah ditentukan terlebih dahulu.

Besaran Pokok ada 7 yaitu :

​

BESARAN TURUNAN

Besaran Turunan :

Besaran yang diturunkan dari besaran pokok atau besaran yang didefinisikan atas dasar besaran pokok yang telah dipilih.

BESARAN SKALAR

Besaran yang memiliki nilai, tetapi tidak memiliki arah

Contoh : waktu, volume, massa jenis dan suhu.

BESARAN VEKTOR

Besaran yang memiliki nilai dan arah.

Contoh : gaya, kelajuan dan percepatan.

PENGUKURAN & SATUAN

Contoh :

Seorang manager toko furniture meminta tiga karyawannya mengukur panjang sebuah meja makan. Karyawan pertama melaporkan 1,5. Karyawan kedua melaporkan 150. Karyawan ketiga melaporkan 1.500. Siapakah yang benar?

• Nilai besaran-besaran fisika hanya dapat diketahui setelah dilakukan pengukuran. Lalu, apakah pengukuran itu? Apa yang kalian lakukan ketika melakukan pengukuran?

Tidak dapat disimpulkan siapa yang benar

• 1. Satuan sangat penting dalam fisika.

Jika kalian melakukan pengukuran besaran fisika, kalian wajib menyertakan satuan yang sesuai.

• 2. Hasil pengukuran tanpa satuan hanya membingungkan orang.

• 3. Hasil pengukuran yang disertai satuan akan ditafsirkan sama oleh siapa pun dan di mana pun.

KESIMPULAN

Sistem Satuan Internasional

Satuan panjang yang baku juga bermacam-macam. Ukuran ketinggian jelajah pesawat biasanya menggunakan satuan kaki. Ukuran layar TV atau komputer biasanya menggunakan satuan inci. Ketinggian bangunan ada yang menggunakan satuan meter ada yang menggunakan satuan kaki.

​

Satuan kaki, inci, dan meter adalah satuan panjang yang baku karena berapa panjangnya telah terdefinisi dengan jelas. Namun tidak semua orang akrab dengan bermacam-macam satuan baku tersebut. Kita di Indonesia lebih mudah menggunakan satuan meter daripada kaki dan inci. Negara lain mungkin lebih sering menggunakan satuan kaki atau inci.

​

Untuk menyeragamkan penggunaan satuan di seluruh dunia, pada Konferensi Umum Berat dan Pengukuran ke-14 tahun 1971 ditetapkan satuan internasional untuk tujuh besaran pokok. Satuan tersebut selanjutnya dinamakan satuan SI (Satuan Internasional)

SATUAN INTERNATIONAL BESARAN POKOK

AWALAN SATUAN DALAM SI

LATIHAN SOAL CARA PENULISAN ILMIAH

Bilangan (meter)

250.000.000.000

352.000.000

111.000

750

0,25

0,0000678

0,000000000233

​

TULISKAN KONVERSI DARI NILAI DI BAWAH MENGGUNAKAN AWALAN BENTUK PANGKAT DALAM SI !

KONVERSI SATUAN

Pengubahan satuan suatu besaran ke dalam satuan lain dengan menggunakan faktor konversi satuan

APA SYARAT KONVERSI BISA DILAKUKAN??

Faktor konversi satuan adalah angka yang menunjukkan kesetaraan nilai suatu besaran antara dua satuan yang berbeda.

Faktor konversi ini bersifat tetap (konstan)

CONTOH SOAL

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Berapa jarak tempuh mobil selama 40 sekon?

​

Bagaimana teknik konversi untuk soal diatas?

Ada 2 cara :

1. Satuan waktu diubah ke sekon
2. Satuan waktu diubah ke jam

COBA DIKERJAKAN !

LATIHAN SOAL

Satu tahun cahaya adalah ukuran jarak yang setara dengan seberapa jauh cahaya bergerak dalam satu tahun Bumi. Jika kecepatan cahaya 3 x 10⁸ m/s dan satu tahun sama dengan 365,25 hari, berapakah panjang satu tahun cahaya dinyatakan dalam Gm?

Untuk menjawab dapat menggunakan rumus d = c x t

JAWABAN

Karena satuan waktu dalam kecepatan cahaya dan satuan waktu dalam hari berbeda maka kita perlu melakukan konversi satuan terlebih dahulu agar satuan menjadi sama. Jika menggunakan satuan sekon maka kita ubah 365,25 hari dalam sekon.

365,25 hari = 365,25 X 24 jam = 365,25 X 24 X 3600 s = 3,15576 X 10⁷ s.

Dengan demikian, jarak tempah cahaya selama satu tahun adalah :

(3 x 10⁸ m/s) x (3,15576 x 10⁷ s)

= 9,47 x 10¹⁵ m

= (9,47 x 10⁶) x 10⁹ m

= 9,47 x 10⁶ Gm

PENGUKURAN PANJANG

Alat ukur Panjang :

1. Penggaris
2. Jangka Sorong
3. Mikrometer Sekrup

PENGUKURAN

NST (NILAI SKALA TERKECIL)

NST suatu alat ukur adalah jarak antara dua skala berdekatan pada alat ukur.

Semakin kecil NST semakin presisi alat ukur tersebut.

PENGUKURAN MASSA

Alat ukur Massa :

1. Neraca dua lengan
2. Neraca Langkah
3. Neraca Ohaus
4. Neraca Elektronik

SPEKTROMETER MASSA

PENGUKURAN WAKTU

Alat ukur Waktu :

1. Arloji
2. Stopwatch

PENGUKURAN VOLUME

Alat ukur volume zat cair :

1. Gelas ukur
2. Pipet ukur & pipet volume
3. Flow meter

​

Alat ukur volume gas :

Gas dalam jumlah sedikit dapat diukur volumenya menggunakan gelas ukur. Prinsipnya adalah karena massa jenis gas lebih kecil dari massa jenis zat cair maka dalam zat cair gas cenderung bergerak ke atas dan menempati ruang paling atas. Jika dalam wadah tertutup yang penuh berisi zat cair diisi gas maka gas akan menempati posisi teratas dan mendesak zat cair ke bawah. Volume ruang yang tampak kosong di sisi atas merupakan volume gas yang masuk ke dalam wadah

GELAS UKUR

Volum benda padat yang bentuknya tidak teratur dapat ditentukan secara tidak langsung. Salah satunya adalah dengan mengukur volum air yang dipindahkan oleh benda tersebut ketika seluruh bagian benda dicelupkan ke dalam zat cair.

Pengukuran Volum Zat Padat

PENGOLAHAN DATA

Apa yang kita peroleh dari hasil pengukuran?

Cara pelaporan data pengukuran adalah dengan menulis data sebagai berikut :

X ± ∆X

Penulisan pada persamaan diatas bermakna bahwa nilai yang terukur adalah X. Ketidakpastian pengukuran adalah ∆X.

Makna ketidakpastian adalah sebagai berikut:

a) Ketika kita mengukur maka kita menganggap dugaan terbaik nilai terukur adalah X

b) Nilai eksak data pengukuran tidak diketahui pasti

c) Tapi kita yakin bahwa nilai eksaknya ada antara X - ∆X sampai X + ∆X

​

Jika pengukuran hanya dilakukan satu kali maka ketidakpastian ditetapkan sama dengan nilai skala terkecil.

Contohnya mistar 30 cm memiliki skala terkecil 1 mm. Ketidakpastian pengukuran dengan mistar tersebut adalah 0,05 cm atau 0,5 mm. Jika kita ukur panjang benda dengan mistar dan diperoleh 155 mm maka kita melaporkan data pengukuran sebagai :

155 ± 0,5 mm

Dengan penulisan ini orang langsung menyimpulkan bahwa ketidakpastian pengukuran adalah 0,5 mm dan alat yang digunakan memiliki skala terkecil 1 mm.

KETIDAKPASTIAN DARI PROSES PERHITUNGAN

Ketika kita ingin mengetahui volum balok maka kita ukur panjang, lebar, dan tinggi. Volume adalah perkalian dari tiga besaran tersebut.

Masing-masing besaran yang diukur sudah membawa ketidakpastian. Akibatnya ketidakpastian tersebut merambat ke nilai volume yang diperoleh. Jika ketidakpastian pengukuran panjang, lebar dan tinggi masing-masing 0,5 mm, berapakah ketidakpastian volume yang dihasilkan?

​

Jika suatu besaran diperoleh dari hasil operasi besaran lain maka kita dapat menulis besaran tersebut sebagai fungsi besaran-besaran penyusunnya, atau f (x,y,z)

Dan yang lebih sulit lagi, jika ketidakpastian pengukuran panjang, lebar, dan tinggi menghasilkan ketidakpastian yang berbeda, berapakah ketidakpastian volume yang kita hitung? Misalnya pengukuran panjang dan lebar memiliki ketidakpastian 0,05 cm (diukur dengan mistar), sedangkan tinggi memiliki ketidakpastian 0,01 cm (diukur dengan jangka sorong).

Berapakah ketidakpastian volume?

​

Dimana f adalah besaran baru dan x, y, z adalah besaran-besaran penyusun besaran f.

Sebagai contoh volum dapat ditulis sebagai f (x,y,z) = xyz

di mana f adalah volum, x adalah panjang, y adalah lebar, dan z adalah tinggi.

Jika pengukuran x, y, dan z menghasilkan ketidakpastian ∆x, ∆y, dan ∆z maka berapakah ∆f?

Dimana :

Untuk menacari ∆f kita gunakan aturan diferensial berikut ini :

Sehingga nilai yang dilaporkan adalah :

f ± Δf

​

Ketidakpastian yang dilaporkan didefinisikan sebagai nilai sisi kanan.

Nilai sisi kanan adalah suku positif. Jadi kita definisikan ketidakpastian f sebagai

LATIHAN SOAL

Hasil pengukuran panjang, lebar, dan tinggi balok adalah 117 ± 0,5 mm, 89 ± 0,5 mm, dan 12 ± 0,1 mm. Berapakah volume balok beserta ketidakpastiannya?

Volume balok memenuhi persamaan : V = (x,y,z)

dimana :

x adalah panjang

y adalah lebar

z adalah tinggi

JAWABAN

Turunan partial fungsi V adalah

Jadi ketidakpastian volum adalah :

= yz . Δx + xz . Δy + xy . Δz

= (89 x 12 x 0,5) + (117 x 12 x 0,5) + (117 x 89 x 0,1)

= 534 + 702 + 1041,3

= 2277,3 mm³

Volum terukur balok adalah :

V = 117 x 89 x 12

= 124.956 mm³

Dengan demikian, laporan volume balok beserta ketidakpastiannya adalah 124.956 ± 2277,3 mm³

PENGUKURAN BERULANG

Satu kali pengukuran berpeluang menimbulkan kesalahan yang cukup besar. Paling kecil kesalahan sama dengan ketidakpastian alat ukur. Untuk memperkecil ketidakpastian maka kita dapat melakukan pengukuran berulang. Makin sering kita melakukan pengukuran maka makin kecil ketidakpastian yang diperoleh.

Bagaimana cara melaporkan hasil pengukuran berulang?

Saat melakukan pengukuran berulang maka sangat jarang kita menemukan hasil yang semuanya sama. Ada nilai yang sama dan ada yang tidak sama. Bahkan yang tidak sama lebih sering muncul daripada yang sama.

Bagaimana menghitung nilai rata-rata??

Yang dilaporkan adalah nilai rata-rata

Nilai apa yang kita laporkan?

ILUSTRASI NILAI PENGUKURAN BERULANG

Nilai yang dilaporkan adalah nilai rata-rata dari data pengulangan.

Ketidakpastian pengukuran berulang tidak menggunakan nilai skala terkecil alat ukur tetapi menggunakan besaran yang bernama variansi.

Berapa ketidakpastiannya?

KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN BERULANG

Variansi σ didefinisikan sebagai berikut

Jadi nilai yang dilaporkan beserta ketidakpastian untuk pengukuran berulang adalah

(x) ± σ

Contoh soal :

Tabel dibawah ini menyajikan data hasil pengukuran berulang terhadap jumlah koloni bakteri (CFU/mL) dengan menggunakan metode pour plate oleh seorang peneliti.

​

Tentukan nilai yang dapat disajikan dalam laporan berserta nilai ketidakpastiannya?

​

SEKIAN�TERIMA KASIH

KONVERSIKAN NILAI BERIKUT

1) 415.000 meter = .................. Tm

= ................... Gm

2) 0,000025 meter = ................. mikrometer

= ................. nanometer