PENDAHULUAN, BESARAN DAN SATUAN ABD. WAHIDIN NUAYI, S.PD, M.SI
PENDAHULUAN
o
o
PENDAHULUAN
o
o
RUANG RU ANG LINGKUP ILMU FISIKA
Deskripsi Makroskopik
Mekanika Termodinamika Gelombang
Deskripsi Mikroskopik
Mekanika Kuantum Mekanika Statistik
Zat padat, Molekul Atom, Inti Partikel elementer, dll
Bumi, Atmosfer Kehidupan, dll Cahaya, Akustik,,dll Akustik,,d ll
Interaksi gravitasi Interaksi Elektromagnetik Interaksi kuat Interaksi Lemah
Reaktor nuklir, dll
Interaksi fundamental
SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU FISIKA
Pengumpulan fakta fisis → perumusan empirik
Belum ada eksperimen yang sistematis
Penembangan metoda eksperimental yang sistematis
Pengembangan Fisika Klasik
Pengembangan Fisika Modern
SEJARAH PERKEMBANGAN ILMU FISIKA
BESARAN FISIKA DAN SISTEM SATUAN
Mempelajari alam semesta Dengan karakteristik inilah dimudahkan bagi manusia untuk mempelajari fisika
Fisika
Alam semesta diciptakan dengan karateristik: • Derajat Keteraturan Tinggi • Derajat Kesimetrian Tinggi • Aturannya tetap (konsisten)
BESARAN FISIKA DAN SISTEM SATUAN Pengukuran
Pengamatan Peristiwa Alam
Model Eksperimen
Apakah yang diukur ?
Besaran Fisika
Pengukuran
Alat Ukur Kuantitas (Hasil Pengukuran) Si stem Matrik
Kalibrasi SI
Penyajian
Harga
Standar ukuran
Satuan
Sistem satuan
BESARAN FISIKA DAN SISTEM SATUAN
Konseptual
Besaran Pokok : besaran yang ditetapkan dengan suatu standar ukuran
Besaran Turunan : Besaran yang dirumuskan dari besaran-besaran pokok
Besaran Fisika
Besaran Skalar : hanya memiliki nilai Matematis
BESARAN POKOK
Nama
Simbol dalam rumus
Satuan SI
Simbol satuan
Panjang
l , s, r , h, dll.
Meter
m
Waktu
t
Second
s
Massa
m
Kilogram
Kg
Arus Listrik
I
Ampere
A
Suhu
T
Kelvin
K
Jumlah Molekul
N
Mol
mol
Intensitas Cahaya
J
Candela
Cd
SISTEM MATRIK DALAM SI Faktor Awalan Simbol 1024 yottaY 21 10 zettaZ 1018 exa- (eksa-) E 1015 petaP 1012 teraT 9 10 gigaG 6 10 megaM 3 10 kilok 2 10 hektoh 1 10 dekada
Sejak 1991 1991 1975 1975 1960 1960 1960 1795 1795 1795
Faktor 10−1 10−2 10−3 10−6 10−9 10−12 10−15 10−18 10−21 10−24
Awalan desicentimilimikronanopikofemtoattozeptoyocto-
Simbol d c m µ n p f a z y
Sejak 1795 1795 1795 1960 1960 1960 1964 1964 1991 1991
SISTEM SATUAN INTERNASIONAL
Kenapa harus menggunakan sistem Satuan Internasional (SI) ?
perlu banyak mendefisikan beragam alat ukur
Satuan yang bemacammacam
mengundang kerumitan saat mengkonversi dari satuan ke satuan lainnya
SYARAT UTAMA SATUAN STANDAR
Dapat diterima secara internasional
Mudah diperoleh kembali ( mudah ditiru)
Nilai satuannya ha
STANDAR BESARAN POKOK
kilogram
Panjang
meter
Waktu
sekon
Massa
METER STANDAR
1795 (akademi sains Perancis) •
1/10.000.00 jarak sepanjang bumi dari kutub utara hingga khatulistiwa melalui meridian paris 1791
1960 (CGPM) •
1.650.763,73 kali λ spektrum caha oranye-merah atom krypton-86 dalam ruang vakum
1889 (BIPM) •
1 meter: jarak antara dua garisan pada batang platinum-iridium yg di ukur pada suhu 00C
1983 (BPIM) •
Jarak yang dilalui cahaya pada ruang vakum pada 1/299.792.458 sekon
KILOGRAM STANDAR
Satu kilogram adalah massa silinder campuran platina-iridium yang di simpan di Internasional Bureau of Weight and Measures di kota Sevres dekat Paris, Perancis
Massa standar satu kilogram dipilih sedemikian rupa sehingga sama dengan massa 1 liter air murni pada suhu 4 C
SEKON STANDAR
•
•
1956 •
1967
satu sekon ditetapkan berdasarkan perputaran bumi pada porosnya (rotasi bumi), yaitu waktu satu hari. Karena rotasi bumi tidak tetap, maka digunakan waktu hari rata-rata dalam satu tahun. Oleh karena itu, diperoleh waktu sekon standar, yaitu 1/(24 x 60 x 60) = 1/86400 bagian dari lamanya satu hari matahari rata-rata
satuan waktu standar ditetapkan berdasarkan jam atom Cesium. Satu sekon didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh atom Cesium-133 (Cs-133) untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali
BESARAN TURUNAN
No
Besaran
Lambang
Satuan
Lambang Satuan
1.
Luas
A
Meter persegi
m2
2.
Volume
V
Meter kubik
m3
3.
Kecepatan
V
Meter persekon
m/s
4.
Percepatan
A
Meter persekon kuadrat
m/s 2
5.
Gaya
F
Newton
N = kg.m/s2
6.
Usaha
W
Joule
J = kg.m2/s2
7.
Daya
P
watt
W = kg.m3/s2
KONVERSI SATUAN
memerlukan suatu faktor konversi yang terdiri dari bilangan dan penyebut yang masing-masing memiliki satuan yang berbeda, tetapi memiliki besar yang sama, sehinggga faktor konversi ini bernilai satu Panjang 1 in = 2,54 cm 1 m = 39.7 inchi= 3,281 kaki 1 yd = 0,9144 m 1 km = 0,621 mil = 10 3 m 1 mil = 5280 kaki 1 Å = 10-10 m 1 cm = 10-2 m
massa
waktu
1 slug = 14,59 kg 1 jam = 3600 s 1 amu = 1,66 x 10-27 kg 1 hari = 86200 s 1 ton = 1000 kg 1 tahun = 3,16 x 107 s 1 g = 10-3 kg
DIMENSI
Dimensi menyatakan esensi dari suatu besaran fisika yang tidak bergantung pada satuan yang digunakan. Dimensi suatu besaran menggambarkan bagaimana besaran tersebut disusun dari kombinasi besaran-besaran pokok
Besaran Pokok
Simbol Dimensi
Panjang
[L]
Waktu
[M]
Massa
[T]
Arus Listrik
[I]
Suhu
[θ]
Jumlah Molekul
[N]
Intensitas Cahaya
[J]
DIMENSI BESARAN TURUNAN
Besaran
Analisis
Dimensi
Luas
[panjang] x [panjang]
L2
Volume
[panjang] x [panjang] x [panjang]
L3
Kecepatan
[panjang] / [waktu]
[L]/[T] = LT-1
Percepatan
[kecepatan] / [waktu]
[LT-1]/[T] = LT-2
Gaya
[massa] x [percepatan]
[M x [LT-2] = MLT-2
Usaha
[gaya] x [panjang]
[MLT-2 x [L] = ML2T-2
Daya
[usaha] / [waktu]
[ML2T2/[T] = ML2T-3
ANALISIS DIMENSI
Suatu besaran dapat dijumlahkan atau dikurangkan apabila memiliki dimensi yang sama.
Setiap suku dalam persamaan fisika harus memiliki dimensi yang sama.
Melalui analisa dimensi kita pun bisa mencek kebenaran suatu persamaan fisika, karena suatu persamaan fisika harus memiliki dimensi yang konsisten
CONTOH ANALISIS DIMENSI
Perioda suatu pendulum T hanya bergantung pada panjang pendulum l dan percepatan gravitasi bumi g . Rumus manakah yang benar untuk menggambarkan hubungan diatas ?
(a) = 2 ( )
(b) = 2
(c) = 2
PENGUKURAN
Mengukur pada hakikatnya adalah membandingkan suatu besaran dengan suatu besaran yang sudah distandar.
Instumen pengukuran adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran
PENGUKURAN
Kriteria kemampuan alat ukur accuracy
Presisi
Sensitivitas
Kesalahan (error)
PENGUKURAN BESARAN POKOK
Pengukuran Besaran Panjang Mistar : Posisi yang salah akan menyebabkan kesalahan baca atau kesalahan paralaks. Nst mistar = 0.1 cm
Besaran Panjang
PENGUKURAN BESARAN POKOK
Pengukuran Besaran Panjang
Besaran Panjang
Jangka Sorong : memiliki batas ketelitian sampai dengan 0,1 mm. Jangka sorong dapat digunakan untuk menukur diameter bola, diameter dalam tabung, dan kedalaman lubang
PENGUKURAN BESARAN POKOK
Pengukuran Besaran Panjang Mikrometer sekrup : Mikrometer sekrup mempunyai ketelitian 0,01 mm sehingga cocok untuk mengukur antara lain tebal kertas, diameter kawat email, dan tebal kain
Besaran Panjang
PENGUKURAN BESARAN POKOK
Pengukuran Besaran Massa
Pengukuran massa pada umumnya dilakukan dengan menggunakan neraca.
Ada beberapa jenis neraca, antara lain neraca Ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca
PENGUKURAN BESARAN POKOK
Pengukuran Besaran Waktu
Pengukuran waktu umumnya dilakukan dengan menggunakan stopwatch.
Stopwatch memiliki tiga tombol yaitu tombol start, stop dan reset.
ANGKA PENTING
Angka penting adalah angka-angka yang diperoleh dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka-angka pasti dan satu angka terakhir yang diragukan.
Angka yang merupakan angka penting adalah : semua
angka bukan nol
Angka
nol yang berada diantara angka bukan nol
Angka
nol yang berada di sebelah kanan tanda desimal dan mengikuti angka bukan nol
ANGKA PENTING
Angka
yang bukan merupakan angka penting adalah Angka nol yang berada di sebelah kiri angka bukan nol 0,000675 terdiri dari 3 angka penting 0,03 terdiri dari 1 angka penting Angka
nol disebelah kanan angka bukan nol dan tanpa desimal, kecuali jika diberi tanda khusus, misalnya garis pada angka yang diragukan 500 terdiri dari 1 angka penting 2050 terdiri dari 3 angka penting
KETIDAKPASTIAN DALAM PENGUKURAN
ketidakpastian bersistem nilai skala terkecil
•
•
•
•
ketidakpastian acak
Kesalahan kalibrasi Kesalahan titik nol Kesalahan alat lainnya Kesalahan pada arah pandang membaca nilai skala
Keterbatasan pada pengamat
KETIDAKPASTIAN DALAM PENGUKURAN
Ketidakpastian mutlak •
berhubungan dengan ketepatan pengukuran bahwa makin kecil ketidakpastian mutlak, makin tepat pengukuran tersebut Ketepatan (presisi) adalah kemampuan alat ukur untuk memberikan hasil pengukuran sama pada pengukuran berulang.
Ketidakpastian Relatif •
berhubungan dengan ketelitian pengukuran yaitu makin kecil ketidakpastian relatif, makin tinggi ketelitian pengukuran tersebut Ketelitian (akurasi) adalah suatu aspek yang menyatakan tingkat pendekatan dari nilai hasil pengukuran alat ukur dengan nilai benar x0
