BESARAN DAN SATUAN

Abdul Qodir, S.T.

Pendahuluan Standar Kompetensi

Menerapkan konsep besaran fisika dan pengukurannya

Kompetensi Dasar Mengukur besaran fisika (massa,

panjang, dan waktu) Materi Pokok

Besaran dan Pengukuran

Pengertian

Mengukur: membandingkan sesuatu dengan sesuatu lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan

Satuan: nilai standar bagi pembanding alat ukur

Besaran: segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka

Contoh

Jarak Kota Malang – Surabaya 90 km, dapat ditempuh dalam waktu 2,5 jam dengan mobil yang melaju dengan kecepatan rata-rata 36 km/ jam

Contoh

Jarak Kota Malang – Surabaya 90 km, dapat ditempuh dalam waktu 2,5 jam dengan mobil yang melaju dengan kecepatan rata-rata 36 km/ jam

Besaran = JarakNilai Besaran= 90Satuan = km

Contoh

Jarak Kota Malang – Surabaya 90 km, dapat ditempuh dalam waktu 2,5 jam dengan mobil yang melaju dengan kecepatan rata-rata 36 km/ jam

Besaran = waktu Nilai Besaran= 2,5 Satuan = jam

Contoh

Jarak Kota Malang – Surabaya 90 km, dapat ditempuh dalam waktu 2,5 jam dengan mobil yang melaju dengan kecepatan rata-rata 36 km/ jam

Besaran = kecepatan rata-rata Nilai Besaran= 36 Satuan = km/ jam

Besaran

Pokok

Turunan

Besaran yang satuannya telah ditetapkan (distandarkan)

Besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok

Besaran Pokok

Besaran Satuan

Panjang Meter (m)

Massa Kilogram (kg)

Waktu Sekon (s)

Arus listrik Ampere (A)

Suhu Kelvin (K)

Jumlah zat Mol

Intensitas cahaya Kandela (cd)

Besaran Pokok (Tambahan)

Besaran Satuan

Sudut datar Radian (rad)

Sudut ruang Steradian (sr)

Besaran Turunan

Besaran Satuan

Luas m2

Volume m3

Massa Jenis kg.m-3

Kecepatan m.s-1

Percepatan m.s-2

Gaya kg.m.s-2

Usaha kg.m2.s-2

Tekanan kg.m-1.s-3

Besaran Setara

Dua besaran setara jika dapat dinyatakan dengan satuan yang sama Panjang, lebar, dan tinggi adalah tiga

besaran yang setara karena dapat dinyatakan dengan m

Usaha setara dengan energi dengan satuan J

Berat setara dengan gaya dengan satuan N

Sistem Satuan Sistem lokal

Panjang: depa, jengkal, hasta, marhalah

Luas: tumbak Volume: kullah, kati, mud

Sistem Britania ( British System ) Panjang: foot (ft) Massa: pound (lb) Gaya: pound force (lbf)

Sistem Satuan Sistem Internasional (SI)

Panjang: Meter (m) Massa: Kilogram (kg) Waktu: Sekon (s) Arus listrik: Ampere (A) Suhu: Kelvin (K) Jumlah zat: Mol Intensitas cahaya: Kandela (cd)

Satuan SI pengganti satuan Standar

Besaran Satuan Satuan Pengganti

Gaya kg.m.s-2 Newton (N)

Usaha kg.m2.s-2 Joule (J)

Tekanan kg.m-1.s-2 Pascal (Pa)

Daya kg.m2.s-3 Watt (W)

Frekuensi s-1 Hertz (Hz)

Muatan listrik

A.s Coulomb (C)

Satuan Standar

Satu meter standar adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 1/299.792.458 sekon

Satu kilogram standar adalah massa sebuah silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis

Satuan Standar Satu sekon standar adalah waktu yang

dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali

Satu ampere standar didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar 2 × 10–7 Nm–1

Satuan Standar Satuan standar suhu adalah kelvin (K),

yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,16 dari suhu titik tripel air

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran 1/683 watt per steradian pada arah tertentu

Satuan Standar

Satu mol standar setara dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam 1,2 10-2 kg karbon-12

Awalan dalam SI

Awalan

Simbol

Faktor

Kilo K 103

Mega M 106

Giga G 109

Tera T 1012

Peta P 1015

Exa E 1018

Awalan

Simbol

Faktor

mili m 10-3

mikro µ 10-6

nano n 10-9

piko p 10-12

femco

f 10-15

ato a 10-18

Contoh

1 km = 1 x 103 m = 1000 m 2 nm = 2 x 10-9 m 3 MW = 3 x 106 W 40 µC = 40 x 10-6 C

Konversi Satuan

Konversi satuan adalah mengubah nilai besaran yang dinyatakan dalam suatu satuan tertentu menjadi nilai besaran yang sama yang dinyatakan dalam satuan yang berbeda

Konversi satuan dilakukan dengan mengalikan atau membagi nilai besaran dengan faktor konversi

Contoh

1 kg= 2,2046 lb (faktor konversi)

2,2046 lb3 kg = 3 kg x 6,6138 lb

1 kg

1 kg3 lb = 3 lb x ... kg

2,2046 lb

Contoh

3 mg = … kg ?

3310 g

3 mg = 3 mg x 3x10 g1 mg

3 3 63

1 kg3x10 g = 3x10 g x 3x10 kg

10 g

Kuis (10 menit)

1. Diketahui faktor konversi 1 in. = 2,54 cm

maka, a. 3 in. = … cmb. 3 cm = … in.

2. Konversikan sesuai satuan yang diminta:

a. 3 nm = … mmb. 3 GV = … mV

Dimensi

Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran tersebut tersusun dari besaran-besaran pokok

Dimensi Besaran Pokok

Besaran Satuan Dimensi

Panjang m L

Massa Kg M

Waktu s T

Arus listrik A I

Suhu K θ

Jumlah zat Mol N

Intensitas cahaya

cd J

Dimensi Besaran Turunan

Besaran Satuan Dimensi

Gaya N (kg.m.s-2) M.L.T-2

Usaha J (kg.m2.s-2) M.L2.T-2

Tekanan Pa (kg.m-1.s-

2)M.L-1.T-2

Daya W (kg.m2.s-3) M.L2.T-3

Frekuensi Hz (s-1) T-1

Muatan listrik

C (A.s) I.T

Dimensi Besaran Turunan

Kalor jenis Satuan: J.kg-1.K-1

Dimensi: M.L2.T-2.M-1.θ-1 = L2.T-2.θ-1

Dimensi Besaran Turunan

Persamaan gaya gravitasi Newton

F = Gaya gravitasi, N G = Tetapan gravitasi universal m1, m2 = massa benda 1 dan 2, kg r = jarak antara dua benda, m

Tentukan dimensi G

221

r

mmGF

Dimensi Besaran Turunan

221

r

mmGF

21

2

mm

FrG

2

2

][kg

NmG

2

22..][

M

LTLMG

231 ..][ TLMG

Tugas (1)

Latihan 1.1 No.1

Tugas (2) Persamaan gas ideal dirumuskan

sebagai berikut:pV = nRT

dengan, p = tekanan, PaV = volume, m3

n = jumlah zat, molR = tetapan gas idealT = suhu, K

Tentukan dimensi R

Pengukuran Besaran

Pengukuran panjang Pengukuran massa Pengukuran waktu

Alat Ukur Panjang

Mistar

Jangka sorong

Mikrometer Sekrup

Mistar

Hasil pengukuran besaran dinyatakan dengan beberapa angka pasti dan satu angka taksiran yang terletak di belakang

Pengukuran dengan mistar memiliki ketelitian 1 mm

Mistar

Hasil pengukuran X0 = 3,24 (benar) X0 = 3,23 (benar) X0 = 3,16 (salah) X0 = 3,2 (salah)

2 3 4

Jangka Sorong

Pengukuran dengan jangka sorong memiliki ketelitian 0,1 mm

Jangka Sorong – Cara Kerja

Mengukur diameter luar benda Mengukur diameter dalam benda Mengukur kedalaman benda

Jangka Sorong – Cara Pembacaan Skala Skala utama, satuan cm Skala nonius, satuan mm Cara pembacaan

Perhatikan skala nonius yang berimpit dengan salah satu skala utama

Perhatikan skala utama sebelum nol pada skala nonius

Hasil pembacaan = Skala Utama + Skala Nonius

Mikrometer Sekrup

Pengukuran dengan mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm

Mikrometer Sekrup – Komponen

Poros tetap Poros geser / putar Skala utama Skala nonius Pemutar Pengunci

Mikrometer Sekrup – Cara Kerja Pastikan pengunci dalam keadaan terbuka Buka rahang dengan cara memutar ke kiri

pada skala putar hingga benda dapat masuk ke rahang.

Letakkan benda yang diukur pada rahang, dan putar kembali sampai tepat.

Putarlah pengunci sampai skala putar tidak dapat digerakkan dan terdengar bunyi 'klik'.

Alat Ukur Massa

Neraca Lengan

Neraca Kimia

Neraca Digital

Alat Ukur Waktu

Jam matahari

Jam Pasir

Arloji

Stop Watch

Tugas (3)

Latihan 1.2 No.1,2

Bilangan Penting

Bilangan Penting adalah bilangan yang digunakan untuk menyatakan hasil pengukuran dengan alat ukur

Bilangan Penting terdiri atas beberapa angka pasti dan satu angka taksiran Contoh: 3,24 cm (3,2 = angka pasti, 4

= angka taksiran)

Bilangan Eksak

Bilangan Eksak adalah bilangan pasti yang diperoleh dari kegiatan membilang Contoh: 3 butir telur

4 lembar kertas6 ekor kambing

Aturan Menyatakan Banyaknya Angka Penting

Semua angka bukan nol adalah angka penting 258,14 m (5 angka penting)

Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol adalah angka penting; 70,02 cm (4 ap)

Aturan Menyatakan Banyaknya Angka Penting

Angka nol di sebelah kanan angka bukan nol termasuk angka penting, kecuali jika angka sebelum nol diberi garis bawah, angka penting berakhir pada garis bawah 700 (3 ap), 84,0 (3 ap) 320 (2 ap)

Aturan Menyatakan Banyaknya Angka Penting

angka nol di sebelah kiri angka bukan nol bukan angka penting 0,025 (2 ap) 0,00470 (3 ap)

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Hasil penjumlahan dan pengurangan

bilangan penting hanya boleh memiliki satu angka taksiran

Contoh:252,8 kg (8 = angka taksiran) 2,37 kg + (7 = angka taksiran)255,17 kg (1 & 7 = angka taksiran) ditulis 255,2 kg

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Hasil penjumlahan dan pengurangan

bilangan penting hanya boleh memiliki satu angka taksiran

Contoh:570 cm (7 = angka taksiran) 364 cm -(4 = angka taksiran) 206 cm (0 & 6 = angka taksiran) ditulis 210 cm

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Jumlah angka penting hasil perkalian

atau pembagian dua bilangan penting, sama dengan jumlah angka penting yang paling sedikit dari salah satu faktor

Contoh:25.3 m x 14 m = 354.2 m2

(3 ap) (2 ap)Ditulis: 350 m2

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Jumlah angka penting hasil perkalian

atau pembagian dua bilangan penting, sama dengan jumlah angka penting yang paling sedikit dari salah satu faktor

Contoh:394.5 m : 15 s = 26,3 m/s (4 ap) (2 ap)Ditulis: 26 m/s

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Hasil perkalian atau pembagian

antara bilangan penting dan bilangan eksak memiliki angka penting sebanyak bilangan pentingnya

Contoh:8.57 cm x 12 = 102.84 cm (3 ap) (bil. eksak)Ditulis: 103 cm

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Hasil perkalian atau pembagian

antara bilangan penting dan bilangan eksak memiliki angka penting sebanyak bilangan pentingnya

Contoh:8.57 cm : 3 = 2.856667 cm (3 ap) (bil. eksak)Ditulis: 2,86 cm

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Jumlah angka penting dari hasil

pemangkatan atau penarikan akar sama dengan jumlah angka penting dari bilangan yang dipangkatkan atau ditarik akarnya

Contoh:(4,32 m)3 = 80,621568 m3 (3 ap)Ditulis: 80,6 m3

Aturan Berhitung dengan Angka Penting Jumlah angka penting dari hasil

pemangkatan atau penarikan akar sama dengan jumlah angka penting dari bilangan yang dipangkatkan atau ditarik akarnya

Contoh:√25 cm2 = 5 cm (2 ap)Ditulis: 5,0 cm

Aturan Pembulatan angka kurang dari 5 dibulatkan ke bawah

6,423 angka 3 dibulatkan ke bawah jadi 6,42 angka lebih dari 5 dibulatkan ke atas

6,426 angka 6 dibulatkan ke atas jadi 6,43 angka 5 dibulatkan menjadi genap

6,425 angka 5 dibulatkan ke bawah jadi 6,42 6,435 angka 5 dibulatkan ke atas jadi 6,44

Tugas (4)

Latihan 1.3 No.1,2,3

Notasi Ilmiah

a bilangan penting1 ≤ a < 10

n bilangan bulat 10n menyatakan orde

x 10na

Aturan menulis hasil pengukuran dengan notasi ilmiah

Pindahkan koma desimal sampai tersisa satu angka

jika koma desimal pindah ke kiri, n adalah bulat positif, jika ke kanan n adalah bulat negatif

n adalah banyaknya angka yang dilewati sewaktu memindahkan koma desimal 75400 W = 7,54 x 104 W 0,000570 N = 5,70 x 10-4 N

Tugas (5)

Latihan 1.1 No.2 dan 3