BAB I BAB I Halaman 3 Halaman 3 Tambahan (1) Tambahan (1)
Apakah yang dipelajari dalam ilmu fisika? Fisika mempelajari mengenai gejala-gejala alam Apakah yang dipelajari dalam ilmu fisika? Fisika mempelajari mengenai gejala-gejala alam seperti gerak, kalor, cahaya, bunyi, listrik, dan magnet. Semua gejala tersebut adalah bentuk dari seperti gerak, kalor, cahaya, bunyi, listrik, dan magnet. Semua gejala tersebut adalah bentuk dari energi. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa fisika adalah ilmu yang terutama mempelajari energi. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa fisika adalah ilmu yang terutama mempelajari hubungan antara materi dan energi.
hubungan antara materi dan energi.
Fisika diawali dengan mengamati alam. Pengamatan gejala alam haruslah disertai dengan data Fisika diawali dengan mengamati alam. Pengamatan gejala alam haruslah disertai dengan data kuantitatif yang diperoleh dari hasil pengukuran. Dalam bab ini, Anda akan mempelajari lebih kuantitatif yang diperoleh dari hasil pengukuran. Dalam bab ini, Anda akan mempelajari lebih dalam mengenai pengukuran.
dalam mengenai pengukuran. Halaman 3
Halaman 3 Tambahan (2) Tambahan (2)
1.
1. Besaran Pokok dan Besaran TurunanBesaran Pokok dan Besaran Turunan
Besaran dalam fisika didefinisikan sebagai segala sesuatu yang dapat diukur serta Besaran dalam fisika didefinisikan sebagai segala sesuatu yang dapat diukur serta memiliki nilai besaran (yang dinyatakan dengan angka) dan satuan. Besaran fisika memiliki nilai besaran (yang dinyatakan dengan angka) dan satuan. Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.
dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. a.
a. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu danBesaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok, yaitu: panjang, massa, tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok, yaitu: panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Selain tujuh besaran waktu, suhu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Selain tujuh besaran pokok tersebut,
pokok tersebut, ada dua ada dua besaran tambahan besaran tambahan atau besaran atau besaran suplemen, yaitu ssuplemen, yaitu sudut bidangudut bidang datar (α) dan sudut ruang (θ
datar (α) dan sudut ruang (θ).). b.
b. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. Misalnya, luas yang dirumuskan sebagai panjang x lebar, termasuk besaran turunan Misalnya, luas yang dirumuskan sebagai panjang x lebar, termasuk besaran turunan karena luas diturunkan dari dua besaran panjang. Demikian juga volum yang karena luas diturunkan dari dua besaran panjang. Demikian juga volum yang dirumuskan sebagai panjang x lebar x tinggi, termasuk besaran turunan karena volum dirumuskan sebagai panjang x lebar x tinggi, termasuk besaran turunan karena volum diturunkan dari tiga besaran panjang.
diturunkan dari tiga besaran panjang. 2.
2. SatuanSatuan
Satuan adalah sesuatu yang dapat digunakan sebagai pembanding dalam pengukuran. Satuan adalah sesuatu yang dapat digunakan sebagai pembanding dalam pengukuran. Berikut ini akan dibahas mengenai S
Berikut ini akan dibahas mengenai Satuan Internasional (SI) dan satuan besaran turunan.atuan Internasional (SI) dan satuan besaran turunan. a.
a. Satuan Internasional (SI)Satuan Internasional (SI)
Sebelum adanya Satuan Internasional (SI), yaitu satuan yang diakui penggunaannya Sebelum adanya Satuan Internasional (SI), yaitu satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku, hampir di setiap negara secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku, hampir di setiap negara menetapkan sistem satuannya sendiri (satuan tidak baku). Sebagai contoh, satuan menetapkan sistem satuannya sendiri (satuan tidak baku). Sebagai contoh, satuan panjang di
panjang di Indonesia adalah Indonesia adalah hasta dan hasta dan jengkal, di jengkal, di Inggris dikenal inci Inggris dikenal inci dan kaki dan kaki (feet),(feet), dan di Prancis digunakan meter. Penggunaan bermacam-macam satuan untuk suatu dan di Prancis digunakan meter. Penggunaan bermacam-macam satuan untuk suatu besaran ini menimbulkan kesukaran, yaitu:
besaran ini menimbulkan kesukaran, yaitu: 1)
1) diperlukannya bermacam-macam alat ukur yang sesuai dengan satuan yangdiperlukannya bermacam-macam alat ukur yang sesuai dengan satuan yang digunakan,
digunakan, 2)
2) adanya kerumitan konversi dari satu satuan ke satuan lain, misalnya dari jengkaladanya kerumitan konversi dari satu satuan ke satuan lain, misalnya dari jengkal ke kaki.
ke kaki.
Pada awalnya, Satuan Internasional disebut sebagai
Pada awalnya, Satuan Internasional disebut sebagai Meter Meter
–
–
Kilogram Kilogram–
–
Second Second (MKS). Sistem MKS ini menggantikan sistem metrik yang juga disebut dengan (MKS). Sistem MKS ini menggantikan sistem metrik yang juga disebut dengan sistemsistem CentimeterCentimeter
–
–
Gram Gram–
–
Second Second (CGS). Dalam sistem SI, satuan-satuan besaran (CGS). Dalam sistem SI, satuan-satuan besaran pokokbesar yang sama. Berikut ini adalah macam-macam satuan Internasional (SI) dari besaran pokok.
LKS Halaman 4 (ditandai)
Secara ringkas, satuan-satuan tersebut disajikan dalam tabel berikut ini.
No. Besaran Lambang
besaran Satuan Lambang satuan 1. Massa m Kilogram kg 2. Panjang ℓ Meter m 3. Waktu T Skon s 4. Suhu T Kelvin K
5. Kuat arus I Ampere A
6. Intensitas cahaya I Kandela cd
7. Jumlah zat n Mol mol
8. Sudut bidang datar
Alfa (α) Radiasi rad
9. Sudut ruang Teta (θ) Steradian Sr
b. Satuan besaran turunan
Satuan besaran turunan dijabarkan dari satuan besaran pokok. Contohnya adalah satuan kecepatan.
Kecepatan =
Sehingga satuan kecepatan adalah m/s.Berikut ini disajikan beberapa contoh satuan dari besaran turunan. LKS halaman 5 (Tabel) ditandai
Halaman 3
JENDELA INFORMASI Pentingnya Satuan
Pada 23 September 1999, Mars Climate Orbiter (pesawat antariksa yang mengorbit planet Mars) secara tiba-tiba menghilang. Sebagai agen pemerintah, NASA menyatakan satuan gaya dalam satuan newton, tetapi kontraktor, Lockheed Martin Astronoutics, memberikan data gaya dorong dalam pound. Pesawat antariksa seharga 125 dolar (1,125 triliun rupiah) itu akhirnya hancur di planet Mars hanya karena kesalahan menerjemahkan satuan dari data numerik yang diberikan.
Halaman 5
Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun dari besaran-besaran pokok. Dimensi besaran pokok dinyatakan dengan lambang huruf tertentu (ditulis dengan huruf kapital) dan diberi kurung persegi, seperti diperlihatkan pad a tabel berikut ini.
Halaman 5
JENDELA INFORMASI
Analisis dimensional adalah suatu cara untuk menentukan satuan dari suatu besaran turunan dengan memperhatikan dimensi besaran tersebut.
Halaman 6
CONTOH SOAL
Tentukan dimensi besaran usaha! Penyelesaian:
Usaha (W) dapat dicari dengan rumus = gaya x jarak
Gaya (F) = massa x percepatan
Percepatan (a) =
Kecepatan (v) =
Sehingga: [v] =
=
= [L] [T]-1 [a] =
=
= [L] [T]-2 [F] = [m] [a] = [M] [L] [T]-2 [W] = [F] [s] = [M] [L] [T]-2 [L] = [M] [L]2 [T]-2 Halaman 7Dalam menggunakan alat ukur, Anda harus mengetahui sifat-sifat alat tersebut. Hal itu dimaksudkan agar Anda mendapatkan hasil pengukuran yang sempurna. Ada dua aspek yang perlu diperhatikan seseorang dalam menggunakan alat ukur, yaitu ketepatan (presisi), ketelitian
(akurasi), dan kepekaan (sensitivitas). Tambahan LKS halaman 10 (ditandai)
Ada banyak macam alat ukur, berikut ini akan dijelaskan beberapa macam alat ukur atau intrumen pengukuran beserta ketelitiannya.
Halaman 8
CONTOH SOAL
Diameter sebuah pipa air yang diukur menggunakan jangka sorong ditunjukkan seperti pada gambar berikut.
Penyelesaian:
- Angka pada skala utama yang berdekatan dengan angka 0 pada nonius adalah 1,9 cm. - Garis pada nonius yang tepat berimpit dengan garis pada skala utama adalah garis ke-8. Jadi, diameter pipa air tersebut = 1,9 cm + (8 x 0,01 cm) = 1,98 cm.
Halaman 9
CONTOH SOAL
Ketebalan sebuah meja yang diukur dengan menggunakan mikrometer sekrup ditunjukkan seperti pada gambar berikut.
Berapa mm tebal meja tersebut? Penyelesaian:
Angka yang ditunjuk skala utama = 8 mm Angka yang berimpit dengan skala utama = 0,36 mm
Hasil pengukuran = 8 mm + 0,36 mm = 8,36 mm
Halaman 10
Dalam pengukuran suatu besaran selalu ada kesalahan, baik yang dilakukan oleh Anda maupun alat ukur. Dengan kata lain, Anda tidak mungkin memperoleh nilai benar, melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Ketidakpastian disebabkan oleh kesalahan dalam pengukuran. Kesalahan (error ) adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai benar. Ada tiga macam kesalahan, yaitu kesalahan umum (keteledoran), kesalahan acak, dan kesalahan sistematis.
a. Keteledoran, umumnya disebabkan oleh keterbatasan pengamat, di antaranya kekurangterampilan memakai alat ukur, terutama untuk alat ukur canggih yang melibatkan banyak komponen yang harus diatur, atau kekeliruan dalam melakukan pembacaan skala
yang kecil.
b. Kesalahan acak, merupakan kesalahan yang tidak disengaja dan tidak dapat segera kita ketahui. Kesalahan ini disebabkan adanya fluktuasi-fluktuasi yang halus pada kondisi-kondisi pengukuran. Fluktuasi-fluktuasi halus ini dapat disebabkan oleh:
1) gerak Brown molekul udara,
3) landasan yang bergetar, 4) bising,
5) radiasi latar belakang, dan
6) gangguan lain yang tidak terduga sebelumnya.
c. Kesalahan sistematis, menyebabkan kumpulan acak bacaan hasil ukur didistribusi secara konsisten di sekitar nilai rata-rata yang cukup berbeda dengan nilai sebenarnya. Kesalahan sistematis dapat diprediksi dan dihilangkan.
Suatu kesalahan pengukuran dapat disebabkan oleh beberapa hal berikut.
a. Kesalahan kalibrasi, yaitu penyesuaian pembubuhan nilai pada garis skala pada saat pembuatan alat ukurnya. Ini mengakibatkan pembacaan terlalu besar atau terlalu kecil sepanjang seluruh skala. Kesalahan tersebut diatasi dengan mengkalibrasi ulang instrumen terhadap instrumen standar.
b. Kesalahan titik nol, seperti titik nol skala tidak berimpit dengan titik nol jarum penunjuk atau kegagalan mengembalikan jarum penunjuk ke nol sebelum melakukan pengukuran. Kesalahan tersebut diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran. c. Kesalahan komponen lain, seperti melemahnya pegas yang digunakan atau terjadi gesekan
antara jarum dengan bidang skala.
d. Kesalahan arah pandang membaca nilai skala bila ada jarak antara jarum dan garis-garis skala.
Halaman 13
TUGAS MANDIRI
1. Tentukan dimensi dari besaran tekanan! Jawab: Tekanan =
=
=
=
=
= [M][L]-1[T]-23. Hasil pengukuran diameter sebuah pipa dengan menggunakan jangka sorong ditunjukkan oleh gambar berikut ini.
Tentukan panjang diameter pipa tersebut!
Jawab:
Skala utama = 5,5 cm
Skala nonius = 0,2 mm = 0,02 cm
Hasil pengukuran = skala utama + skala nonius = 5,5 cm + 0,02 cm = 5,52 cm
Halaman 13
TUGAS MANDIRI
1. Tentukan banyak angka penting pada hasil-hasil pengukuran berikut ini! a. 32,45 kg
b. 8,0006 kg c. 0,00076 kg d. 0,000030 m
Jawab:
a. Mengandung empat angka penting b. Mengandung lima angka penting c. Mengandung dua angka penting d. Mengandung dua angka penting
2. Selesaikanlah operasi-operasi matematika berikut dan nyatakan jawaban Anda ke dalam notasi ilmiah dengan banyak angka yang tepat!
a. 5,80 x 109 s + 3,20 x 108 s b. 8,12 x 107 g
–
6,30 x 106 g Jawab:Di kertas
4. Luas suatu persegi adalah 26,5 m2. Tentukan panjang sisi persegi tersebut! Jawab:
Luas persegi = 26,5 m2 (memiliki tiga angka penting)
Panjang sisi persegi =
√
= 5,1478 m = 5,15 m (hanya boleh memiliki tiga angka penting).PENUTUP
1. Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur serta memiliki nilai besaran (yang dinyatakan dengan angka) dan satuan. Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.
a. Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Ada tujuh besaran pokok, yaitu: panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat.
b. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. 2. Satuan adalah sesuatu yang dapat digunakan sebagai pembanding dalam pengukuran.
3. Dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun dari besaran-besaran pokok. Dimensi besaran pokok dinyatakan dengan lambang huruf tertentu (ditulis dengan huruf kapital) dan diberi kurung persegi.
4. Pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenis sebagai satuan.
5. Dalam melakukan pengukuran dibutuhkan ketepatan dan ketelitian. Sebuah pengukuran dikatakan memiliki ketepatan yang baik apabila seluruh pengukuran menghasilkan lebih banyak harga yang sama, sedangkan harga yang lain berselisih sedikit dengan harga itu. Sedangkan ketelitian didefinisikan sebagai persamaan antara hasil pengukuran dan hasil sebenarnya. Ketelitian suatu hasil pengukuran erat hubungannya dengan alat yang digunakan.
6. Kesalahan dalam melakukan pengukuran adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai benar. Ada tiga macam kesalahan, yaitu kesalahan umum (keteledoran), kesalahan acak, dan
kesalahan sistematis.
7. Notasi ilmiah atau notasi baku digunakan untuk menuliskan angka hasil pengukuran agar lebih efisien.
8. Angka penting adalah angka yang didapat dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan angka taksiran.
Halaman 16
ULANGAN HARIAN Pilihan Ganda
1. Sebatang kayu mempunyai panjang 3 meter. Yang disebut besaran dalam pernyataan tersebut adalah .... a. 3 b. meter c. 3 meter d. panjang e. kayu
Jawab: D
Besaran dalam fisika didefinisikan sebagai segala sasuatu yang dapat diukur serta memiliki nilai besaran (yang dinyatakan dengan angka) dan satuan.
3. Kelompok besaran berikut ini yang semuanya merupakan besaran pokok adalah …
a. panjang, kuat arus, kecepatan b. intensitas cahaya, berat, waktu
c. jumlah zat, suhu, massa
d. panjang, berat, intensitas cahaya e. percepatan, kuat arus, gaya Jawab: C
Ada tujuh besaran pokok, yaitu: panjang, massa, waktu, suhu, kuat arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat.
5. Satuan energi kinetik suatu benda yang dalam sistem SI dinyatakan dengan joule sama
dengan … a. kg m2 s-2 b. kg m s-2 c. kg m-1 s2 d. kg m-2s e. kg-1 m2 s-2 Jawab: A
Rumus energi kinetik = ½ m v2
Satuan energi kinetik = (satuan massa) (satuan kecepatan)2 = kg m2/s2 = kg m2 s-2 7. Momentum adalah hasil kali massa dengan kecepatan. Dimensi momentum adalah....
a. [M] [L] [T]-2 b. [M] [L]-1 [T]-1 c. [M] [L] [T]-1 d. [M] [L]-2 [T]2 e. [M] [L]-1 [T]-2 Jawab: C
Rumus momentum (P) = massa x kecepatan
[v ] =
=
= [L] [T]-1[P] = [M] [L] [T]-1
10. Massa jenis zat cair dalam sistem CGS (cm, gram, sekon) adalah 0,75 g cm-3.. Bila massa jenis ini di konversikan ke sistem Satuan Internasiaonal (SI), maka nilainya adalah ... kg m-3.
a. 750 b. 7500 c. 1500 d. 75 e. 7,5 Jawab: A 0,75 g cm-3 =
= 750 kg m-311. Tebal sebuah lempengan besi diukur dengan menggunakan mikrometer sekrup dan hasilnya ditunjukkan seperti pada gambar berikut.
Tebal lempengan besi tersebut adalah ....
a. 3,14 cm b. 3,15 mm c. 3,06 cm d. 3,06 mm e. 3,14 mm Jawab: D
Angka yang ditunjuk skala utama = 3 mm
Angka yang berimpit dengan skala utama = 0,06 mm
14. Sebuah benda diukur menggunakan jangka sorong dan hasilnya ditunjukkan seperti pada gambar berikut ini.
Berdasarkan gambar tersebut, maka lebar benda adalah sebesar .... a. 319 mm b. 31,09 mm c. 31,9 mm d. 3,19 mm e. 30,19 mm Jawab: C Skala utama = 3,1 cm = 31 mm Skala nonius = 0,9 mm
Hasil pengukuran = skala utama + skala nonius = 31,9 mm
16. Hasil pengukuran panjang dan lebar sebidang tanah berbentuk persegi panjang adalah 12,23 m dan 14,3 m. Luas tanah menurut aturan angka penting adalah…
a. 175,8890 m2 b. 175,889 m2 c. 175,89 m2 d. 175,8 m2 e. 175 m2 Jawab: E
Luas = 12,23 x 14,3 = 174,889 m2
Aturan perkalian angka penting : jumlah angka penting hasil perkalian harus sebanyak angka penting paling sedikit dari bilangan yang dikalikan. 12,23 mempunyai 4 angka penting dan 14,3 mempunyai 3 angka penting. Angka penting paling sedikit adalah 3 karenanya hasil perkalian juga harus mempunyai angka penting sebanyak 3. 174,889 mempunyai 6 angka penting, karenanya harus dibulatkan hingga mempunyai 3 angka penting saja = 175.
19. Pada pengukuran panjang benda, diperoleh hasil pengukuran 0,08020 meter. Banyaknya
angka penting hasil pengukuran tersebut adalah…
a. satu b. dua c. tiga d. empat e. lima Jawab: D
Sesuai dengan aturan angka penting, banyaknya angka penting dari 0,08020 adalah empat (0,08020).
20. Di antara ukuran-ukuran panjang berikut, yang paling panjang adalah…
a. 2,47 x 103 mm b. 2,47 x 102 km c. 2,47 x 103 dm d. 2,47 x 103m e. 2,47 x 106 cm Jawab: B 2,47 x 103 mm = 2,47 x 102 cm 2,47 x 102 km = 2,47 x 107 cm 2,47 x 103 dm = 2,47 x 104 cm 2,47 x 103m = 2,47 x 105 cm 2,47 x 106 cm Esay
1. Daya adalah usaha per satuan waktu, maka tentukanlah dimensi daya!
Daya (P) =
Usaha (W) = gaya x jarak = [M] [L]2 [T]-2
Gaya (F) = massa x percepatan = [M] [L] [T]-2
Percepatan (a ) =
= [L] [T]-2 Kecepatan (v ) =
= [L] [T]-1 Sehingga: [P] =
= [M] [L]2 [T]-34. Diameter sebuah kelereng diukur menggunakan jangka sorong dan hasilnya adalah seperti gambar berikut ini.
Berapakah panjang diameter kelereng tersebut? Jawab:
Skala utama = 1,8 cm
Skala nonius = 0,6 mm = 0,06 cm
Hasil pengukuran = skala utama + skala nonius
= 1,8 cm + 0,06 cm = 1,86 cm
6. Tebal sebuah kaca diukur menggunakan mikrometer sekrup. Hasil pengukuran kaca tersebut disajikan pada gambar berikut ini.
Berdasarkan gambar tersebut, berapakah tebal kaca yang diukur?
Jawab:
Angka yang ditunjuk skala utama = 3,5 mm
Angka yang berimpit dengan skala utama = 0,16 mm
Hasil pengukuran = 3,5 mm + 0,16 mm = 3,66 mm
9. Selesaikan operasi-operasi matematika berikut dan nyatakanlah jawaban Anda ke dalam banyak angka penting yang sesuai dengan aturan!
a. 112,6 m + 8,005 m + 13,48 m b. 78,05 cm2 – 32,046 cm2 c. 0,1682 m x 8,2 m d.
e.
Jawab:a. 112,6 m + 8,005 m + 13,48 m = 134,1 m (hanya boleh mengandung satu angka
taksiran)
b. 78,05 cm2
–
32,046 cm2= 46,00 cm2 (hanya boleh mengandung satu angka taksiran)c. 1,37924 m2 = 1,4 m2 (dipilih angka penting yang paling sedikit)
d.
= 78,75 J/s = 79 J/s (dipilih angka penting yang paling sedikit)e.
= 8 kg/m3 (dipilih angka penting yang paling sedikit)10. Maria mengukur selang waktu 20 kali ayunan dari sebuah jam bandul sebanyak lima kali kemudian mencatat hasilnya, yaitu 40,0 s; 40,1s; 39,8 s; 39,8 s; dan 39,9, semuanya dalam sekon. Laporkan hasil pengukuran periode bandul tersebut lengkap dengan ketidakpastiannya!
Jawab:
Percobaan ke- xi (sekon) xi (sekon)
2 40,1 1608,01 3 39,8 1584,04 4 39,8 1584,04 5 39,9 1592,01 N = 5 xi = 199,6 xi2 = 7968,10 X0 =
