Besaran dan Satuan dalam Fisika

Besaran fisika adalah setiap bilangan yang digunakan untuk menggambarkan gejala fisika secara kuantitatif. Untuk mendefinisikan suatu besaran fisika kita harus menentukan cara untuk mengukurnya, atau menentukan suatu cara untuk menghitung besaran tersebut dari besaran lain yang bisa diukur. Misalnya untuk mengetahui panjang sebuah buku kita dapat langsung mengukurnya dengan menggunakan mistar, tetapi untuk menentukan kecepatan lari seorang pelari kita harus mengukur jarak dan waktu tempuhnya baru kemudian kita hitung perbandingan jarak terhadap waktu tempuhnya tadi. Untuk memberi arti pada besaran-besaran fisika diperlukan satuan.

Besaran-besaran yang berbeda diberi satuan yang berbeda pula, sehingga dengan mengetahui satuan dari suatu besaran fisika maka kita dapat mengetahui besaran yang dimaksud. Bila seseorang mengatakan 25^o C maka besarannya sudah pasti temperatur, bila seseorang mengatakan 40 kg. Besarannya sudah pasti massa. Sebaliknya besaran tanpa satuan tidaklah berarti apa-apa dalam fisika. Jika misalnya seorang pramuka mengatakan punya tali panjangnya dua, artinya bisa banyak sekali, bisa dua jengkal, dua depa, dua meter dan sebagainya. Oleh karena itu dalam menyatakan besaran fisika tidak boleh lupa menyatakan satuannya. Besaran-besaran dalam fisika dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

Gambar 1. Ilustrasi Obyek Pengamatan dalam Sains

Jangkauan ukuran obyek dan fenomena yang dipelajari dalam sains sangat besar, seperti pada Gambar 1. Dari sangat singkatnya umur inti sel sampai ke umur Bumi, dari ukuran sub partikel nuklir yang sangat kecil hingga jarak yang jauh ke tepi alam semesta yang diketahui, dari gaya lompatan oleh seekor kutu hingga gaya antara Bumi dan Matahari. Nilai kuantitas untuk sains, khususnya fisika, memungkinkan kita untuk memahami alam jauh lebih mendalam daripada deskripsi kualitatif saja. Nilai tersebut harus dinyatakan dalam satuan yang bisa diterima atau telah disepakati.

1.    Besaran Pokok dan dan Satuan Internasional (SI)

Nilai dari suatu besaran fisika harus dinyatakan dalam suatu bilangan dan satuan. Satuan ini mewakili contoh atau prototipe spesifik dari jumlah yang bersangkutan atau sebuah standar, yang digunakan sebagai titik acuan. Sedangkan bilangan mewakili rasio jumlah nilai terhadap unit. Contohnya kilogram, standarnya adalah silinder platinum-iridium yang berada di bawah kondisi terkontrol ketat di lemari besi di BIPM, walaupun ada sejumlah salinan identik yang disimpan di bawah kondisi yang sama yang ada di seluruh dunia. Kuantitas dua kilogram (2 kg) artinya memiliki dua kali massa prototipe standarnya. Ada tujuh besaran pokok dan satuannya yang digunakan dalam Sistem Satuan Internasional, yaitu:

·         Panjang (meter) ·         Massa (kilogram) ·         Waktu (detik) ·         Arus listrik (ampere)

·         Suhu termodinamika (kelvin) ·         Jumlah zat (mol) ·         Intensitas cahaya (candela)

Besaran pokok ini diasumsikan independen satu sama lain. Dengan kata lain, tidak ada besaran pokok yang harus didefinisikan dalam bentuk besaran pokok  lainnya (atau jumlah). Walaupun besaran pokok itu independen, satuan masing-masing dalam beberapa kasus bergantung satu sama lain. Misalnya meter, didefinisikan sebagai panjang lintasan yang dilewati oleh cahaya dalam ruang hampa dalam selang waktu 1/299 792 458 per detik, seperti yang diilustrasikan Gambar 2. Tabel 1 merangkum besaran pokok dan satuan masing-masing. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa ada anomali dengan kilogram (satuan massa). Kilogram adalah satuan dasar SI yang namanya dan simbolnya mencakup awalan. Anda pasti sudah memahami bahwa merupakan kelipatan dari satuan gram, dan simbol awalan yang sesuai dengan simbol satuan g. Sebagai contoh, sepersejuta kilogram adalah satu miligram (1 mg), dan bukan satu mikrokilogram (1 μkg).

Gambar 2. Meter didefinisikan sebagai panjang lintasan yang dilewati oleh cahaya dalam ruang hampa dalam selang waktu 1/299 792 458 per detik

Tabel 1. Besaran Pokok dan Satuan Dasar SI

2.    Besaran Turunan dan Satuannya yang Koheren dalam Satuan Internasional (SI)

Satuan turunan dari besaran didefinisikan dari gabungan beberapa satuan dasar. Oleh karena itu, besaran turunan dapat dinyatakan dalam bentuk satu atau lebih besaran pokok dalam bentuk aljabar. Satuan turunan yang merupakan produk beberapa satuan dasar dan tidak ada faktor numerik selain satu, disebut sebagai satuan turunan yang koheren. Hal ini berarti bahwa satuan turunan berasal dari hasil kali atau bagi nilai bilangan bulat dari besaran pokok, dan tidak ada faktor numerik lain. Tabel 2 merupakan beberapa contoh satuan turunan yang koheren.

Tabel 2. Besaran Turunan dan Satuan Turunan yang Koheren dalam SI

Besaran	Simbol	Satuan	Simbol
Luas	A	Meter kuadrat	m2
Volume	V	Meter kubik	m3
Kelajuan, Kecepatan	ν	Meter per sekon	m/s
Percepatan	a	Meter per sekon kuadrat	m/s2
Rapat Massa (Massa Jenis)	ρ	Kilogram per meter kubik	kg/m3

3.    Besaran Turunan dan Satuannya dengan Nama dan Simbol Khusus

Ada sejumlah satuan SI yang diturunkan dengan memiliki nama dan simbol khusus. Seringkali, nama yang dipilih sebagai pengakuan kontribusi ilmuwan tertentu. Satuan gaya (Newton) dinamai dari Sir Isaac Newton, salah satu tokoh terbesar di bidang mekanika klasik. Satuan tekanan (Pascal) dinamai dari Blaise Pascal untuk pengakuan karyanya di bidang hidrodinamika dan hidrostatika. Setiap satuan yang disebutkan dalam Tabel 3 memiliki simbol khusus, namun dapat didefinisikan dalam rangkaian turunan dalam satuan dasar SI, seperti yang ditunjukkan pada dua kolom terakhir.

Perhatikan bahwa satuan untuk sudut diturunkan dari hasil bagi dua satuan dasar SI yang identik. Dengan demikian mereka dikatakan memiliki satuan satu (1). Satuan tersebut digambarkan sebagai satuan berdimensi atau satuan dimensi satu (konsep dimensi akan segera dijelaskan). Perhatikan bahwa perbedaan suhu satu derajat Celsius memiliki nilai yang sama persis dengan perbedaan suhu satu kelvin. Skala suhu Celcius cenderung digunakan untuk tujuan non-ilmiah sehari-hari seperti laporan cuaca, atau untuk menentukan suhu bahan makanan dan obat-obatan yang harus disimpan. Dalam konteks seperti ini, Celcius lebih mudah dipahami oleh masyarakat daripada skala suhu Kelvin.

Tabel 3. Besaran Turunan dan Satuan Turunan dengan Nama Khusus

Besaran	Satuan	Simbol Satuan	Satuan Lain	Satuan Dasar
Sudut	Radian	rad	1	m/m
Frekuensi	Hertz	Hz	-	s-1
Gaya	Newton	N	-	m kg s-2
Tekanan	Pascal	Pa	N/m2	m-1 kg s-2
Energi, Usaha	Joule	J	N m	m2 kg s-2
Daya	Watt	W	J/s	m2 kg s-3
Muatan Listrik	Coulomb	C	-	s A
Tegangan Listrik	Volt	V	W/A	m2 kg s-3 A-1
Hambatan Listrik	Ohm	Ω	V/A	m2 kg s-3 A-2
Kapasitansi	Farad	F	C/V	m-2 kg-1 s4 A2

Share this post