Besaran, Satuan, dan Dimensi Dalam Ilmu Fisika

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka, sedangkan satuan merupakan acuan yang digunakan dalam pengukuran atau membandingkan dalam suatu pengukuran besaran.

Dari pengertian diatas cobalah ukur panjang, lebar, dan tinggi buku menggunakan mistar. Berapa hasilnya? Tentu hasilnya akan berbeda antara satu buku dan buku lainnya. Misalnya, setelah diukur diketahui sebuah buku memiliki panjangnya 30 cm, lebarnya 20 cm, dan tebalnya 4 cm. Panjang, lebar, dan tinggi buku yang diukur tersebut, dalam fisika merupakan contoh-contoh besaran. Sementara itu, angka 20, 15, dan 4 menyatakan besar dari besaran tersebut dan dinyatakan dalam satuan centimeter (cm).

Oleh karena kasus diatas, maka saya pada artikel ini akan membahas tentang besaran, satuan, serta dimensi dalam ilmu fisika. Simak penjelasannya dibawah ini.

Besaran

Setiap besaran memiliki satuan yang berbeda sesuai dengan yang telah ditetapkan. Besaran dalam Fisika dikelompokkan menjadi besaran pokok dan besaran turunan.

Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu:

1. Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa. Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca.
2. Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah.

Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

1. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lainnya. Terdapat tujuh besaran pokok yang telah ditetapkan, yakni massa, waktu, panjang, kuat arus listrik, temperatur, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Selain itu, terdapat dua besaran tambahan yang tidak memiliki dimensi, yakni sudut datar dan sudut ruang (tiga dimensi). Satuan dan lambang satuan dari besaran pokok dapat Kamu lihat pada Tabel 1 dan Tabel 2 berikut:

Tabel 1 Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional

 Tabel 2 Dua Besaran Tambahan dalam Sistem Internasional

2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok. Sebagai contoh, volume sebuah balok adalah panjang × lebar × tinggi. Panjang, lebar, dan tinggi adalah besaran pokok yang sama. Dengan kata lain, volume diturunkan dari tiga besaran pokok yang sama, yakni panjang. Contoh lain adalah kelajuan, yakni jarak dibagi waktu. Kelajuan diturunkan dari dua besaran pokok yang berbeda, yakni panjang (jarak) dan waktu.

Satuan dari besaran turunan biasanya diturunkan dari besaran pokoknya, misal volume satuanya m3. Namun, ada pula yang memilik satuan sendiri. Berikut tabel besaran turunan dan satunya pada tabel 3.

Tabel 3 Besaran Turunan dan Satuanya

Selain itu, berdasarkan ada tidaknya arah, besaran juga dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran skalar dan besaran vektor.

1. Besaran skalar
   yaitu besaran yang mempunyai besar dan satuan saja tanpa memiliki arah. Contoh: panjang, massa, waktu.

2. Besaran vektor
   Besaran vektor yaitu besaran yang memiliki besar (nilai), satuan dan arah. Contoh: kecepatan, gaya, perpindahan.

Satuan

Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan dalam ilmu Fisika dan ilmu teknik, yakni sistem metrik dan sistem Inggris. Satuan dibahas dalam materi ini adalah sistem metrik. Sistem metrik kali pertama digunakan di negara Prancis yang dibagi menjadi dua bagian, yakni sistem MKS (meter, kilogram, sekon) dan CGS (centimeter, gram, sekon). Akan tetapi, satuan internasional menetapkan sistem MKS sebagai satuan yang dipakai untuk tujuh besaran pokok.

1. Penetapan Satuan Panjang

Kali pertama, satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua goresan yang terdapat pada kedua ujung batang platina-iridium pada suhu 0°C yang disimpan di Sevres dekat Paris. Batang ini disebut meter stKamur. Meskipun telah disimpan pada tempat yang aman dari pengaruh fisik dan kimia, meter stKamur ini akhirnya mengalami perubahan panjang walaupun sangat kecil. Pada 1960, satu meter stKamur didefinisikan sebagai jarak yang sama dengan 1.650.763,73 kali riak panjang gelombang cahaya merah-jingga yang dihasilkan oleh gas kripton.

2. Penetapan Satuan Massa

Kilogram stKamur adalah sebuah massa stKamur, yakni massa sebuah silinder platina-iridium yang aslinya disimpan di Sevres dekat Paris. Di Kota Sevres terdapat tempat kantor internasional tentang berat dan ukuran. Selanjutnya, massa kilogram stKamur disamakan dengan massa 1 liter air murni pada suhu 4°C.

3. Penetapan Satuan Waktu

Satuan waktu dalam SI adalah detik atau sekon. Pada awalnya, 1 detik atau 1 sekon didefinisikan dengan 1/86.400 hari Matahari rata-rata. Oleh karena 1 hari Matahari rata-rata dari tahun ke tahun tidak sama, stKamur ini tidak berlaku lagi. Pada 1956, sekon stKamur ditetapkan secara internasional, yakni:

Akhirnya pada 1967, ditetapkan kembali bahwa satu sekon adalah waktu yang diperlukan atom Cesium untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

4. Penetapan Satuan Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik yang diukur dinyatakan dalam satuan Ampere. Satu Ampere didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik satu Coulomb (1 Coulomb = 6,25 × 1018 elektron atau proton) yang melewati suatu penampang dalam waktu 1 sekon. Contoh gambar alat ukur Ampere meter adalah:

 

5. Penetapan Satuan Suhu

Sebelum 1954, titik acuan suhu diambil sebagai titik lebur es pada harga 0°C dan titik didih air berharga 100°C pada tekanan 76 cmHg. Kemudian pada 1954, dalam kongres Perhimpunan Internasional Fisika, diputuskan bahwa suhu titik lebur es pada 76 cmHg menjadi T = 273,15 K dan titik didih air pada 76 cmHg menjadi T = 373,15 K.

6. Penetapan Satuan Intensitas Cahaya

Sumber cahaya stKamur kali pertama menggunakan sumber cahaya buatan, yang ditetapkan berdasarkan perjanjian internasional yang disebut sebagai lilin. Pada 1948, ditetapkan sumber cahaya stKamur yang baru, yakni cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam pada suhu titik lebur platina (1.773°C) yang dinyatakan dengan satuan kandela.

Satuan kandela didefinisikan sebagai benda hitam seluas satu meter persegi yang bersuhu titik lebur platina (1.773°C). Benda ini akan memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya sebesar 6 × 105 kandela.

7. Penetapan Satuan Jumlah Zat

Jumlah zat adalah besaran pokok fisika yang mengukur jumlah cuplikan zat elementer yang dapat berupa elektron, atom, ion, molekul, atau partikel tertentu. Satuan SI untuk jumlah zat ini adalah mol yang didefinisikan sebagai jumlah atom dalam elemen carbon-12 seberat 12 g. 1 mol mempunyai 6,0221415×1023 atom dari bahan murni yang diukur, yang sering dikenal sebagai bilangan Avogadro.

Dimensi

Dalam Fisika, ada tujuh besaran pokok yang berdimensi dan dua besaran pokok tambahan yang tidak berdimensi. Semua besaran dapat ditemukan dimensinya. Jika dimensi sebuah besaran diketahui, dengan mudah dapat diketahui pula jenis besaran tersebut. Tujuh besaran pokok yang berdimensi dapat Kamu lihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4 Dimensi Besaran

Dimensi suatu besaran menunjukkan bagaimana cara besaran tersebut tersusun oleh besaran-besaran pokok. Besaran pokok tambahan adalah sudut datar dan sudut ruang, masing-masing memiliki satuan radian dan steradian, tetapi keduanya tidak berdimensi. Contoh, besaran volume memiliki satuan m3 dimensi.