-
-
-
Besaran Pokok dan Besaran Turunan
-
-
Menurut cara menentukan satuannya, tedapat dua jenis besaran, yakni besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu. Misalnya besaran panjang, waktu dan massa. Ini merupakan beasaran-besaran yang penting dalam mekanika. Besaran turunan adalah
besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok. Satuan besaran
turunan tergantung pada satuan besaran pokok. Contoh besaran turunan
adalah luas, volume, massa jenis, dan laju. Volume sebuah kubus yang memiliki rusuk 0,1 meter (misalnya) adalah 0,1 meter × 0,1 meter × 0,1 meter = 0,001 meter3.
Massa jenis dipahami sebagai massa persatuan volume. Bila balok di atas terbuat dari suatu bahan tertentu sehingga massanya 0,5 kg, maka massa jenis bahan balok itu adalah (0,5 kg)/(0,001 m3) = 500 kg/m3. Laju sebuah kendaraan disepakati sebagai jarak yang ditempuh oleh kendaraan itu selama satu satuan waktu. Bila spedometer kendaraan yang anda naiki menunjukkan angka 60 km/jam terus menerus selama 15 menit, maka selama itu anda menempuh jarak 15 kilometer. Angka 60 km/jam yang menunjukan laju kendaraan anda didapatkan dari 15 km dibagi dengan 15 menit = ¼ jam.
Massa jenis dipahami sebagai massa persatuan volume. Bila balok di atas terbuat dari suatu bahan tertentu sehingga massanya 0,5 kg, maka massa jenis bahan balok itu adalah (0,5 kg)/(0,001 m3) = 500 kg/m3. Laju sebuah kendaraan disepakati sebagai jarak yang ditempuh oleh kendaraan itu selama satu satuan waktu. Bila spedometer kendaraan yang anda naiki menunjukkan angka 60 km/jam terus menerus selama 15 menit, maka selama itu anda menempuh jarak 15 kilometer. Angka 60 km/jam yang menunjukan laju kendaraan anda didapatkan dari 15 km dibagi dengan 15 menit = ¼ jam.
Tabel 2.1 Tujuh besaran pokok yang lazim dikenal dalam ilmu fisika
- NoBesaran pokokSatuanSingkatan1234567PanjangMassaWaktuKuat arus listrikSuhuIntensitas cahayaJumlah zatmeterkilogramdetikamperekelvinkandelamolemkgsAKcdmol
Dalam
konferensi ke-IV pada tahun 1971 mengenai masalah ukuran dan timbangan,
telah ditetapkan tujuh besaran pokok dan dua besaran tambahan. Ketujuh
besaran pokok tersebut dapat dilihat pada tabel 2.1. Dua besaran
tambahan yang dimaksud adalah sudut datar dengan satuan radian (rad) dan
sudut ruang dengan satuan steradian (sr). Sementara itu, contoh
beberapa besaran turunan dengan satuan sistem internasionalnya dapat
dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Contoh besaran turunan
- NoBesaranSatuanSingkatan12345GayaUsahaTekananMassa jenisLuasnewtonjoulepascalkg/m3m2N(kg.m.s-2)J(kg.m2.s-2)P(kg.m-1.s-2)kg /m3m2
Tabel 2.3 Faktor pengali dan nama awalannya
-
-
-
Sistem Internasional
-
-
Salah
satu pekerjaan seorang ilmuwan dalam proses ilmiah adalah
mengkomuni-kasikan atau melaporkan hasil-hasil pengamatannya kepada
masyarakat khususnya masyarakat ilmiah. Bila seseorang memberitahukan
hasil-hasil pengukurannya kepada masyarakat ilmiah maka ia harus
memenuhi aturan atau format-format tertentu yang telah disepakati.
Sesuatu yang telah disepakati ini disebut standar. Anda
akan bingung bila tiba-tiba datang kepada anda seorang asing (mungkin
makhluk yang berasal dari luar tata surya kita) dan mengatakan bahwa ia
datang dari suatu tempat yang jaraknya 100 “milita” dari tempat anda
berada. Apa itu “milita”? Yang jelas “milita” adalah satuan panjang.
Tetapi berapa satu milita? Berbeda halnya kalau orang asing itu
mengatakan bahwa ia datang dari suatu tempat yang jauhnya 50 kilometer
dari tempat anda berada. Mengapa? Betul, karena kita telah paham berapa
satu kilometer itu.
Besaran
pokok maupun besaran turunan dapat diukur dengan menggunakan satuan
yang telah baku maupun satuan yang belum baku. Penggunaan berbagai
satuan tersebut tentu akan menimbulkan berbagai masalah. Untuk mengatasi
hal ini, di Perancis pada tahun 1790 telah didefinisikan dan disepakati
suatu standar sistem satuan yang berlaku secara menyeluruh di Eropa
saat itu dengan mendefinisikan standar panjang dalam meter. Sistem
ini dikenal dengan sistem metrik dan merupakan sistem alternatif selain
sistem Inggris yang juga berlaku pada saat itu terutama di Inggris.
Meskipun sistem metrik ini sudah digunakan untuk jangka waktu yang lama
secara internasional, namun penggunaan istilah Sistem Internasonal (SI)
baru dimulai sejak tahun 1970. Sistem internasional ini diturunkan dari
sistem metrik sehingga sistem ini lebih populer dengan nama sistem
metrik. Pembuatan sistem yang seragam secara internasional
bertujuan agar memperoleh keseragaman dalam pengukuran sehingga dapat
dipakai di seluruh dunia. Jadi, bukan berarti Sistem Internasional ini merupakan sistem yang terbaik.
Sistem
internasional diturunkan atas dasar bilangan kelipatan 10 atau sistem
desimal agar sesuai dengan dasar bilangan yang digunakan di seluruh
dunia. Sistem internasional ini juga mudah diterapkan karena sesuai
dengan jumlah jari tangan manusia sehingga dalam pengajaran dapat
digunakan alat-alat peraga yang sederhana terutama untuk menerangkan
tangga/jenjang konversi.
Untuk
menyatakan hasil pengukuran yang bernilai sangat besar maupun sangat
kecil dalam sistem internasional, dapat dilakukan dengan menambahkan
awalan pada sistem besaran pokoknya. Beberapa awalan yang digunakan
dalam sistem internasional dapat dilihat pada Tabel. 2.3.
Sekarang hendak dibicarakan satu persatu standar untuk masing-masing besaran pokok tersebut.
Standar panjang. Seperti
telah dijelaskan sebelumnya, sistem metrik sudah dicetuskan sejak tahun
1790 oleh Lembaga Nasional Perancis. Dalam sistem ini, besaran panjang
mempunyai satuan meter, yang pada awalnya didefinisikan sebagai sepersepulluh juta (10-7)
jarak di permukaan Bumi antara kutub Utara ke Khatulistiwa dengan
melewati kota Paris di Perancis. Satuan ini ditetapkan secara hukum pada
tahun 1799. kemudian, satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua
buah goresan pada meter standar yang terbuat dari bahan campuran
platina dan iridium pada suhu 0o C. Standar Lembaga Berat dan
Pengukuran Internasional di kota Sèvres, yaitu sebuah kota kecil yang
terletak di dekat kota Paris.
Standar
meter ini tidak digunakan lagi sejak tahun 1960 dengan berbagai alasan,
salah satunya adalah ketelitian lagi untuk digunakan dalam menunjang
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat itu. Di samping itu,
para ahli juga menyadari bahw penggunaan meter standar yang terbuat dari
paduan platina-iridium ini kurang praktis dan mengalami pemuaian,
walauun sangt kecil sekali, sehingga mereka menginginkan suatu meter
standar yang dapat digunakan setiap saat.
Dalam
konferensi yang membahas masalah berat dan ukuran tahun 1960,
disepakati suatu pendefinisian baru mengenai suatu besaran panjang. Pada
pertemuan tersebut ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang
nilainya sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar
merah-jingga dalam ruang hampa yang dipancarkan oleh atom-atom gas
kripton-86. Mengapa digunakan gas kripton-86? Dibandingkan dengan zat
lainnya, kripton-86 mampu menghasilkan garis-garis interferensi yang
tajam dan jelas. Tetapi pada tahun 1983, definisi satu meter diubah lagi
menjadi jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam selang waktu
1/299.792.458 detik. Definisi terakhir ini terasa lebih mengesan.
Dalam
keseharian, pengukuran panjang, lebar, tinggi dan kedalaman tidak
dilakukan dengan cara membandingkan langsung benda yang akan diukur
dengan standar meter, melainkan dengan menggunakan alat pembanding,
yaitu alat ukur yang sudah ditera sedemikian rupa
sehingga satu meter yang ditunjukkan oleh alat ukur itu betul-betul satu
meter sesuai standar. Pada alat ukur akan dijumpai skala ukuran yang
menunjukkan satuan panjang dan merupakan bagian dari meter, misalnya
milimeter atau centimeter. Berdasarkan skala ini panjang suatu benda
yang sedang diukur dapat ditentukan dan terbaca.
Standar massa. Untuk mengukur massa suatu benda dibutuhkan pula acuan yang jelas. Untuk itu telah didefinisikan standar massa yang disebut kilogram (kg). Satu kilogram adalah massa silinder campuran (alloy)
platina-iridium yang mempunyai diameter dan tinggi yang sama, sebesar
39 mm yang disimpan di Lembaga Berat dan Pengukuran Internasional di
kota Sèvres. Standar massa kilogram ini telah ditetapkan sejak tahun
1901 dan tidak berubah sampai sekarang. Hal ini disebabkan bahan pembuat
standar massa merupakan paduan yang sangat stabil, yakni campuran (alloy) platina-iridium Dalam penerapannya, beberapa negara mem-buat tiruan atau duplikat standar massa terse-
but. Standar massa duplikat inilah yang digunakan sebagai standar massa di masing-masing negara-negara tersebut.
Standar waktu. Standar wktu yang masih digunakan sampai saat ini adalah sekon (detik). Seperti
halnya standar panjang, standar waktu secara internasional ini juga
mengalami perubahan. Pada awalnya satu detik didefinisikan sebagai
(1/60)(1/60)(1/24) hari matahari rata-rata. Jadi, satu detik adalah
1/86400 hari matahari rata-rata. Kemudian, para ahli menyadari bahwa
hari matahari rata-rata berubah dari tahun ke tahun sehingga tidak cocok
lagi dijadikan sebuah standar. Pada tahun 1967, dengan menggunakan jam
atom, yaitu alat yang bekerja berdasarkan getaran suatu atom tertentu,
telah didefinisikan standar waktu yang baru.
Dengan
menggunakan jam atom, satu sekon adalah waktu 9,192,631,770 kali
periode gelombang elektromagnetik (radiasi) yang dipancarkan karena
transisi antara dua aras hiperhalus pada keadaan dasar atom Caesium-133.
Dalam kehidupan sehari-hari, selain detik digunakan pula satuan yang
lain seperti menit, jam, dan hari. Satuan ini merupakan kelipatan dari
satuan yang lainnya, contohnya satu menit = 60 sekon, 1 jam = 60 menit,
dan 1 hari = 24 jam. Untuk satuan hari dan tahun perlu kehati-hatian
mengingat satuan-satuan ter-
sebut
terkait dengan gerak bumi dalam sistem tata surya kita. Satuan hari dan
tahun tergantung dari planet tempat pengamatan dilakukan (lihat Bab 4).
Standar kuat arus. Berdasarkan
kesepakatan internasional, sebagai standar kuat arus listrik ditetapkan
ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai besar kuat arus yang bila
dialirkan pada masing-masing kawat dari dua kawat sejajar berdiameter
amat sangat kecil yang panjangnya tak terhingga dan terpisah oleh jarak 1
meter dalam ruang hampa, akan menimbulkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton di antara kedua kawat itu untuk setiap meter panjang kawat.
Standar suhu. Berdasarkan kesepatakan internasional pula, sebagai standar suhu ditetapkan derajat kelvin (K). Sebelum derajat kelvin ini, sebagai standar suhu orang menggunakan derajat celcius yang menetapkan titik beku air 0oC dan titik didih air 100oC pada tekanan 1 atmosfer. Derajat Kelvin juga menggunakan acuan yang sama yaitu titik beku air dan titik didih air. Pada skala kelvin, titik beku air pada tekanan atmoster ditetapkan 273,15 K, dan titik didih air 373,15 K.
Standar intensitas cahaya. Standar intensitas cahaya juga mengalami penyempurnaan dari waktu ke waktu. Pada
awalnya, sebagai standar intensitas cahaya orang menggunakan lilin,
kemudian diganti dengan kandela, berdasarkan pada radiasi benda hitam
sempurna saat mencapai titik lebur platina. Kemudian,
secara internasional kembali diberikan definisi baru mengenai standar
intensitas cahaya. Satu candela didefinisikan sebagai intensitas cahaya
monokromatik atau radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu
sumber pada frekuensi tertentu (540 terrahertz atau 5,4.1014 hertz) dengan intensitas radiasi sebesar 1,46.10-3 W/sr dalam arah pancaran tersebut.
Standar jumlah zat. Untuk standar jumlah zat, secara internasional ditetapkan sebagai mol (mole). Satu mol suatu zat terdiri dari 6,022 x 1023 buah partikel yang nilainya sama dengan bilangan Avogadro.
Tabel 2.7 berikut merangkum uraian tentang standar untuk masing-masing besaran di atas.
Tabel 2.7 Standar Besaran-Besaran Pokok
Besaran
|
Satuan
|
Simbol
|
Definisi
|
Panjang
|
meter
|
m
|
Satu meter adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa selama interval waktu 1/299.792.458 detik
|
Massa | kilogram | kg |
Satu kilogram sama dengan massa sebuah silinder
pejal yang terbuat dari campuran platina-iridium yang disimpan di
the International Bureau of Weights and Measures di Sèvres,
Perancis.
|
Waktu | detik | dt |
Satu detik adalah 9,192,631,770 kali periode
radiasi (gelombang elektromagne-tik) yang dipancarkan karena
transisi anta-ra dua aras hiperhalus pada keadaan dasar atom
Caesium-133.
|
Arus listrik | ampere | A |
Satu ampere
didefinisikan sebagai besar kuat arus yang bila dialirkan pada
masing-masing kawat dari dua kawat sejajar berdiameter amat sangat
kecil yang panjangnya tak terhingga dan terpisah oleh jarak 1 meter
dalam ruang hampa, akan menimbulkan gaya sebesar 2 x 10-7 newton di antara kedua kawat itu untuk setiap meter panjang kawat.
|
Suhu Termodinamis | kelvin | K |
Titik beku air pada tekanan atmoster ditetapkan 273,15 K, dan titik didih air 373,15 K.
|
Jumlah zat | mole | mol |
Satu mol suatu zat terdiri dari 6,022 x 1023 buah partikel yang nilainya sama dengan bilangan Avogadro.
|
Intensitas cahaya | candela | cd |
Satu candela didefinisikan
sebagai intensi-tas cahaya monokromatik atau radiasi elektromagnetik
yang dipancarkan oleh suatu sumber pada frekuensi tertentu (540
terrahertz atau 5,4.1014 hertz) dengan intensitas radiasi sebesar 1,46.10-3 W/sr dalam arah pancaran tersebut.
|
No comments:
Post a Comment