SMP Kelas 1 – Besaran Fisika dan Pengukurannya

sumber : http://gretha.my.id/bse/ktsp/2-smp/kelas07_ilmu-pengetahuan-alam-terpadu_anni-winarsih.pdf

SMP Kelas 7 – BESARAN FISIKA DAN PENGUKURAN.

Materi Meliputi :
A) Besaran Fisika dan Satuan.
B) Pengukuran Besaran Fisika.
C) Suhu dan Pengukurannya.
D) Memperhatikan dan Menerapkan Keselamatan Kerja dalam Pengukuran.

Kegiatan yang berhubungan dengan pengukuran sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya di pasar. Sebagai contoh, pedagang sembako dan sayur menimbang massa barang sembako dan sayur untuk dijual secara eceran, pedagang kain mengukur panjang dan lebar kain dengan meteran kain, serta pembeli sepulang dari pasar melihat jamnya untuk memperkirakan waktu kedatangan angkutan umum. Massa, panjang, dan waktu termasuk besaran fisika. Karena dalam kehidupan sehari-hari banyak terdapat kegiatan yang berhubungan dengan pengukuran besaran fisika, maka sangatlah penting bagi kalian untuk mempelajari pengukuran tersebut secara baik. Dapatkah kalian melakukan pengukuran secara benar dan teliti? Sudahkah kalian menjaga keselamatan kerja ketika melakukan pengukuran?

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Hal ini disebabkan di dalam fisika mengandung prinsip-prinsip dasar mengenai gejala-gejala alam yang ada di sekitar kita. Fenomena dan gejala-gejala alam tersebut meliputi besaran-besaran fisika di antaranya: gerak, cahaya, kalor, listrik, dan energi.

Penerapan besaran-besaran fisika dalam aktivitas kegiatan sehari-hari senantiasa berkaitan dengan pengamatan dan pengu-kuran. Sebagai contoh, informasi kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot berguna untuk mengoperasikan pesawat yang dikendalikannya. Besarnya suhu badan kita merupakan informasi untuk mengetahui apakah badan kita sehat atau tidak. Sepatu dan pakaian yang kita gunakan mempunyai ukuran tertentu.

Melihat betapa pentingnya pengukuran besaran fisika, maka di dalam bab ini akan dipelajari pengertian besaran fisika, pengukuran besaran fisika yang meliputi massa, panjang, waktu, dan suhu serta konversi satuannya.

A)Besaran Fisika dan Satuan.

1, Pengertian Besaran Fisika, Besaran Pokok, dan Besaran Turunan.

Berapakah tinggi dan berat badanmu? Tentu saja kamu dapat mengukur secara langsung tinggi badanmu dengan alat ukur meteran pita, misalnya 165 cm. Bagaimana dengan berat badanmu? Di dalam pembicaraan kita sehari-hari yang dimaksud dengan berat badan adalah massa, sedangkan dalam fisika pengertian berat dan massa berbeda. Berat badan dapat kita tentukan dengan menggunakan alat timbangan berat badan. Misalnya, setelah ditimbang berat badanmu 50 kg atau dalam fisika bermassa 50 kg. Tinggi atau panjang dan massa adalah sesuatu yang dapat kita ukur dan dapat kita nyatakan dengan angka dan satuan. Panjang dan massa merupakan besaran fisika. Jadi, besaran fisika adalah ukuran fisis suatu benda yang dinyatakan secara kuantitas.

Selain besaran fisika juga terdapat besaran-besaran yang bukan besaran fisika, misalnya perasaan sedih, gembira, dan lelah. Karena perasaan tidak dapat diukur dan tidak dapat dinyatakan dengan angka dan satuan, maka perasaan bukan besaran fisika.

Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Adapun, besaran turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok.

Sistem satuan besaran fisika pada prinsipnya bersifat standar atau baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan mudah digunakan setiap saat dengan tepat. Sistem satuan standar ditetapkan pada tahun 1960 melalui pertemuan para ilmuwan di Sevres, Paris. Sistem satuan yang digunakan dalam dunia pendidikan dan pengetahuan dinamakan sistem metrik, yang dikelompokkan menjadi sistem metrik besar atau MKS (Meter Kilogram Second) yang disebut sistem internasional atau disingkat SI dan sistem metrik kecil atau CGS (Centimeter Gram Second).

Besaran pokok dan besaran turunan beserta dengan satuannya dapat dilihat dalam Tabel 1.1 dan Tabel 1.2 berikut.

Tabel 1-1 Satuan Besaran Pokok dalam Sistem Metrik.

Besaran Pokok Satuan SI / MKS, Singkatan , Satuan Sistem CGS dan  Singkatan.

1) Besaran Panjang, satuannya meter, disingkat m; dalam sistem CGS satuannya centimeter – cm.
2) Besaran Massa, satuannya kilogram, disingkat kg; ; dalam sistem CGS satuannya gram – g.
3) Besaran Waktu, satuannya detik, disingkat s ; dalam sistem CGS satuannya detik – s.
4) Besaran Suhu, satuannya kelvin, disingkat K ; dalam sistem CGS satuannya Kelvin – K.
5) Besaran Kuat arus listrik, satuannya ampere, disingkat A ; dalam sistem CGS satuannya stat ampere – statA.
6) Besaran Intensitas cahaya, satuannya candela , disingkat Cd ; dalam sistem CGS satuannya candela Cd.
7) Besaran Jumlah zat, satuannya kilo mol, disingkat kmol ; dalam sistem CGS satuannya mol – mol.

Tabel 1.2 Beberapa Besaran Turunan beserta Satuannya

Besaran Turunan – Penjabaran dari Besaran Pokok – Satuan Sistem MKS :
1) Luas Panjang × Lebar; satuanya adalah m2 (meter persegi).
2) Volume Panjang × Lebar × Tinggi; satuanya adalah m3 (meter kubik).
3) Massa jenis Massa : Volume ; satuanya adalah kg/m3 (kg per meter kubik).
4) Kecepatan Perpindahan : Waktu ; satuanya adalah m/s.
5) Percepatan Kecepatan : Waktu ; satuanya adalah m/s2.
6) Gaya Massa × Percepatan newton (N) = kg.m/s2.
7) Usaha Gaya × Perpindahan joule (J) = kg.m2/s2.
8) Daya Usaha : Waktu watt (W) = kg.m2/s3.
9) Tekanan Gaya : Luas pascal (Pa) = N/m2.
10) Momentum Massa × Kecepatan ; satuanya adalah kg.m/s.

Satuan Sistem Internasional (SI) digunakan di seluruh negara dan berguna untuk perkembangan ilmu pengetahuan dan perdagangan antarnegara. Kamu dapat membayangkan betapa kacaunya per-dagangan apabila tidak ada satuan standar, misalnya satu kilogram dan satu meter kubik.

a.Satuan Internasional untuk Panjang

Hasil pengukuran besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter, atau kilometer. Satuan besaran panjang dalam SI adalah meter. Pada mulanya satu meter ditetapkan
sama dengan panjang sepersepuluh juta ( 1 / 10000000 )  kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Meter standar ini disimpan di  International Bureau of Weights and Measure di Sevres, dekat Paris. Batang meter standar dapat berubah dan rusak karena dipengaruhi suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960 definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik.

Pada tahun 1983, Konferensi Internasional tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu ( 1 / 299792458 ) sekon. Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan.

 

BACA JUGA :   SD Kelas 4 - Ilmu Pengetahuan Alam 4 - BSE - Poppy

b, Satuan Internasional untuk Massa.
Besaran massa dalam SI dinyatakan dalam satuan kilogram (kg). Pada mulanya para ahli mendefinisikan satu kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa standar satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4ºC.

 

c, Satuan Internasional untuk Waktu.
Besaran waktu dinyatakan dalam satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan sebagai ( 1/ 26400 ) kali satu hari rata-rata = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali.

Tokoh : Christiaan Huygens.
Christiaan Huygens (14 April 1629—8 Juli 1695), merupakan ahli matematika dan ahli fisika; lahir di Den Haag, Belanda, sebagai anak dari Constantin Huygens. Ahli sejarah umumnya mengaitkan Huygens dengan revolusi ilmiah.
Christiaan umumnya menerima penghargaan minor atas perannya dalam perkembangan kalkulus modern. Ia juga mendapatkan peringatan atas argumennya bahwa cahaya terdiri dari gelombang. Tahun 1655, ia menemukan bulan Saturnus, yaitu Titan. Selain itu, Christiaan Huygens adalah penemu pertama jam pendulum atau jam bandul.

 

2, Mengonversi Satuan Panjang, Massa, dan Waktu.

Setiap besaran memiliki satuan yang sesuai. Penggunaan satuan suatu besaran harus tepat, sebab apabila tidak sesuai akan berkesan janggal bahkan lucu. Misalnya seseorang mengatakan tinggi badannya 150ºC, orang lain yang mendengar mungkin akan tersenyum karena hal itu salah. Demikian pula dengan pernyataan bahwa suhu badan orang yang sehat biasanya 36 meter, terdengar janggal.

Hasil suatu pengukuran belum tentu dinyatakan dalam satuan yang sesuai dengan keinginan kita atau yang kita perlukan. Contohnya panjang meja 1,5 m, sedangkan kita memerlukan dalam satuan cm, satuan gram dinyatakan dalam kilogram, dari satuan milisekon menjadi sekon. Untuk mengonversi atau mengubah dari suatu satuan ke satuan yang lainnya diperlukan tangga konversi. Gambar 1.8 pada halaman 7 menunjukkan tangga konversi panjang, massa, dan waktu, beserta dengan langkah-langkah penggunaannya.

kilometer (km),
hektometer (hm),
dekameter (dam),
meter (m),
desimeter (dm),
centimeter (cm),
milimeter (mm).

Turun satu satuan di kalikan 10.

 

BACA JUGA :   Perubahan Sifat Benda - SD Kelas 5 IPA Sains

3, Awalan Satuan dan Sistem Satuan di Luar Sistem Metrik.

Di samping satuan sistem metrik, juga dikenal satuan lainnya yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya liter, inci, yard, feet, mil, ton, dan ons. Satuan-satuan tersebut dapat dikonversi atau diubah ke dalam satuan sistem metrik dengan patokan yang ditentukan. Konversi besaran panjang menggunakan acuan sebagai berikut:
a) 1 mil = 1760 yard;  (1 yard adalah jarak pundak sampai ujung jari tangan orang dewasa).
b) 1 yard = 3 feet ; (1 feet adalah jarak tumit sampai ujung jari kaki orang dewasa).
c) 1 feet = 12 inci ; (1 inci adalah lebar maksimal ibu jari tangan orang dewasa).
d) 1 inci = 2,54 cm
e) 1 cm = 0,01 m.

Satuan mil, yard, feet, inci tersebut dinamakan satuan sistem Inggris. Untuk besaran massa berlaku juga sistem konversi dari satuan sehari-hari maupun sistem Inggris ke dalam sistem SI.
Contohnya sebagai berikut.
• 1 ton = 1000 kg ;
• 1 ons (oz) = 0,02835 kg;
• 1 kuintal = 100 kg ;
• 1 pon (lb) = 0,4536 kg;
• 1 slug = 14,59 kg;

Satuan waktu dalam kehidupan sehari-hari dapat dikonversi ke dalam sistem SI yaitu detik atau sekon.

Contohnya sebagai berikut:
• 1 tahun = 3,156 x 10^7 detik .
• 1 jam = 3600 detik.
• 1 hari = 8,640 x 10^4 detik.
• 1 menit = 60 detik.

Di dalam sistem metrik juga dikenal sistem awalan dari sistem MKS baik ke sistem makro maupun ke sistem mikro. Perhatikan Tabel 1.3 berikut ini.

Sistem – Awalan Satuan – Lambang – Konversi.

Konversi Makro :
– Eksa, lambang E, konversi  10^18.
– Peta, lambang  P, konversi 10^15.
– Tera, lambang  T, konversi  10^12.
– Giga, lambang G, konversi 10^9.
– Mega, lambang M, konversi 10^6.
– kilo. lambang k (huruf kecil) , konversi  10^3.
– hekto, lambangnya h, konversinya  10^2.
– deka, lambangnya da, konversinya 10^1.
– meter, lambar m, konversi  1 x .

Konversi Mikro :
– centi, lambangnya c , konversi 10^-2.
– mili, lambangnya m , konversi 10^-3.
– mikro, lambangnya μ , konversi 10^-6.
– nano, lambangnya n , konversi 10^-9.
– piko, lambangnya p , konversi 10^-12.
– femto, lambangnya f , konversi 10^-15.
– atto, lambangnya a , konversi 10^-18.

Penelitian jagad mikro dengan konversi sistem mikro banyak berkembang dalam bidang teknolgi dewasa ini, contohnya teknologi nano yang menyelidiki jagad renik seperti sel, virus, bakteriofage, dan DNA. Adapun penelitian jagad makro menggunakan konversi sistem makro karena objek penelitiannya mencakup wilayah lain dari jagad raya, yaitu objek alam semesta di luar bumi.

4, Mengonversi Satuan Besaran Turunan.

Besaran turunan memiliki satuan yang dijabarkan dari satuan besaran-besaran pokok yang mendefinisikan besaran turunan tersebut. Oleh karena itu, seringkali dijumpai satuan besaran turunan dapat berkembang lebih dari satu macam karena penjabarannya dari definisi yang berbeda. Sebagai contoh, satuan percepatan dapat ditulis dengan m/s2 dapat juga ditulis dengan N/kg. Satuan besaran turunan dapat juga dikonversi. Perhatikan beberapa contoh di bawah

• 1 dyne = 10^-5 newton.
• 1 erg = 10^-7 joule.
• 1 kalori = 0,24 joule.
• 1 kWh = 3,6 x 10^6 joule
• 1 liter = 10^-3 m^3 = 1 dm^3.
• 1 ml = 1 cm^3 = 1 cc.
• 1 atm = 1,013 x 10^5 pascal.
• 1 gauss = 10^-4 tesla.

 

B, Pengukuran Besaran Fisika.

Peranan pengukuran dalam kehidupan sehari-hari sangat penting. Seorang tukang jahit pakaian mengukur panjang kain untuk dipotong sesuai dengan pola pakaian yang akan dibuat dengan menggunakan meteran pita. Penjual daging menimbang massa daging sesuai kebutuhan pembelinya dengan menggunakan timbangan duduk.

Seorang petani tradisional mungkin melakukan pengukuran panjang dan lebar sawahnya menggunakan satuan bata, dan tentunya alat ukur yang digunakan adalah sebuah batu bata. Tetapi seorang insinyur sipil mengukur lebar jalan menggunakan alat meteran kelos untuk mendapatkan satuan meter. Apakah yang dimaksud dengan pengukuran itu? Untuk memahaminya lakukan kegiatan berikut ini.

Berdasarkan Kegiatan, kamu telah mengukur panjang suatu meja, misalnya kamu mendapatkan panjang meja tersebut lima jengkal. Kegiatan yang kamu lakukan tersebut merupakan membandingkan besaran panjang dengan satuan jengkal. Dalam fisika, kegiatan tersebut dinamakan pengukuran. Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan suatu satuan.

BACA JUGA :   SD Kelas 5 - IPA - Rangkuman - Sistem Pencernaan Hewan dan Manusia

Contoh lain adalah ketika kita mengukur panjang meja dengan penggaris, misalnya didapat panjang meja 100 cm, maka panjang meja merupakan besaran, 100 merupakan hasil dari pengukuran sedangkan cm adalah satuannya.

Beberapa aspek pengukuran yang harus diperhatikan yaitu ketepatan (akurasi), kalibrasi alat, ketelitian (presisi), dan kepekaan (sensitivitas). Dengan aspek-aspek pengukuran tersebut diharapkan mendapatkan hasil pengukuran yang akurat dan benar.

Berikut ini akan kita bahas pengukuran besaran-besaran fisika, meliputi panjang, massa, dan waktu.

1, Pengukuran Panjang.

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur panjang benda haruslah sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.

a.Pengukuran Panjang dengan Mistar.

Penggaris atau mistar berbagai macam jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1 meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm.

Posisi mata harus melihat tegak lurus terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari kesalahan pemba-caan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.

Mistar Terpanjang.
Cahaya merambat menurut garis lurus maka dapat dijadikan mistar terpanjang. Contohnya sinar laser. Dengan sinar laser kita dapat mengukur jarak bumi ke bulan. Gambar di samping merupakan pembangkit sinar laser. Sinar laser dipancarkan dari bumi ke bulan. Kemudian dipantulkan kembali ke bumi oleh reflektor dengan mengukur waktu (t) yang diperlukan sinar laser dari bumi ke bulan, dan kembali lagi ke bumi. Kita dapat mengukur jarak (s) bumi ke bulan dengan rumus, s = ( c x t ) / 2, dengan c = cepat rambat cahaya/sinar laser =3 x 10^8 m/s.

 

b, Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong.
Bagaimanakah mengukur kedalaman suatu tutup pulpen? Untuk mengukur kedalaman tutup pulpen dapat kita gunakan jangka sorong. Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting jangka sorong yaitu :
1) rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm.
2) rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.

c) Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup.
Tahukah kamu alat ukur apa yang dapat digunakan untuk mengukur benda berukuran kurang dari dua centimeter secara lebih teliti? Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil.
Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm. Berikut ini gambar bagian-bagian dari mikrometer.

2, Pengukuran Massa Benda.

Pernahkah kamu pergi ke pasar? Ketika di pasar kamu mungkin akan melihat berbagai macam alat ukur timbangan seperti dacin, timbangan pasar, timbangan emas, bahkan mungkin timbangan atau neraca digital. Timbangan tersebut digunakan untuk mengukur massa benda. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang digunakan. Dalam dunia pendidikan sering digunakan neraca O’Hauss tiga lengan atau dua lengan. Perhatikan beberapa alat ukur berat berikut ini.

Bagian-bagian dari neraca O’Hauss tiga lengan adalah sebagai berikut:
– Lengan depan memiliki skala 0—10 g, dengan tiap skala bernilai 1 g.
– Lengan tengah berskala mulai 0—500 g, tiap skala sebesar 100 g.
– Lengan belakang dengan skala bernilai 10 sampai 100 g, tiap skala 10 g.

 

3, Pengukuran Besaran Waktu.

Ketika bepergian kita tidak lupa membawa jam tangan. Jam tersebut kita gunakan untuk menentukan waktu dan lama perjalanan yang sudah ditempuh. Berbagai jenis alat ukur waktu yang lain, misalnya: jam analog, jam digital, jam dinding, jam atom, jam matahari, dan stopwatch. Dari alat-alat tersebut, stopwatch termasuk alat ukur yang memiliki ketelitian cukup baik, yaitu sampai 0,1 s.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *