Kecepatan mobil atau kuda Formula 1, massa yang diangkat oleh pengangkat, jarak lompatan mobil Pastrana, dan suhu yang dicapai peneliti Finlandia merupakan contoh besaran fisis. Namun dari banyaknya besaran tersebut ternyata suatu besaran dapat diperoleh dari besaran fisis yang lain. Karena adanya hubungan antara besaran-besaran tersebut, maka tentu saja ada kelompok besaran fisika yang lebih mendasar, dan semua besaran fisika lainnya (yang banyak jumlahnya) dapat diturunkan dari besaran-besaran dalam kelompok tersebut.
Berdasarkan serangkaian pertemuan antar fisikawan di seluruh dunia, akhirnya ditentukan tujuh besaran pokok dalam fisika. Jika kurang dari tujuh, ada besaran lain yang tidak dapat diperoleh dari besaran pokok tersebut. Karena banyaknya besaran fisika, maka dapat dikatakan hampir semua besaran fisika merupakan besaran turunan.
Besaran pokok hanyalah himpunan yang sangat kecil dari himpunan besaran fisis yang besar seperti diilustrasikan pada Gambar 1.1. Beberapa contoh besaran turunan yang sering kita dengar atau gunakan adalah luas (gabungan dua besaran pokok panjang), massa jenis (gabungan besaran pokok massa dan besaran turunan volume) sedangkan besaran turunan volume merupakan gabungan ketiganya. panjang. besaran pokok, dan kelajuan merupakan gabungan antara besaran pokok panjang dan besaran pokok waktu.
Awalan Satuan
Penerbangan dan pelayaran mengandalkan GPS untuk mengetahui secara pasti di mana pesawat atau kapal berada saat itu. Pada awal proses lepas landas, rute yang akan dilalui pesawat disimpan di komputer pesawat. Berdasarkan data GPS yang diterima dari satelit, komputer mengetahui bahwa pesawat berada pada rute yang telah diprogram.
Konversi Satuan
Kita diberikan besaran fisika dalam satuan yang berbeda dan besaran ini harus digunakan secara bersamaan dalam perhitungan. Jika kecepatan cahaya adalah 3 108 m/s dan satu tahun sama dengan 365,25 hari, berapa lama satu tahun cahaya yang dinyatakan dalam Mm. Karena satuan waktu dalam kecepatan cahaya dan satuan waktu dalam hari berbeda, maka kita harus melakukan konversi satuan terlebih dahulu agar satuannya sama.
Pengukuran
Pengukuran Panjang
Yang paling akurat adalah mikrometer sekrup, diikuti oleh jangka sorong, dan yang paling tidak akurat adalah penggaris. Cara mengukur dengan penggaris atau meteran sangat sederhana, yaitu: (a) letakkan salah satu ujung penggaris tepat sejajar dengan salah satu ujung benda yang akan diukur; (b) Bacalah skala pada penggaris yang berimpit dengan rusuk kedua benda. Penggaris putar sangat berguna untuk mengukur keliling benda karena dapat dililitkan pada benda yang diukur.
Meteran merupakan alat yang paling penting bagi para penjahit karena mereka sering mengukur lingkar tubuh orang pada saat menjahit pakaian. Berdasarkan skala yang terlihat kita dapat menyimpulkan bahwa NST adalah 0,00001 g (kanan atas) gelas ukur dengan NST 1 ml. kanan bawah) speedometer kendaraan dengan NST 5 mph (untuk skala luar) atau 10 km/jam untuk skala dalam. Kaliper tipe lama yang pada Gambar 1.13 (kiri atas) terdapat kerak yang tergores pada bagian gesernya.
Ada yang digores langsung pada bagian yang akan digeser (kiri atas), ada pula yang berbentuk seperti timbangan jarum (kanan atas) atau timbangan digital (bawah) (dari berbagai sumber).
Amati, berapa nilai terkecil skala nonius (lihat Gambar 1.14)
Amati skala utama yang tepat dilewati skala nol nonius
Tentukan skala nonius ke berapa yang tepat berimpit dengan skala utama (lihat Gambar 1.15)
Pada Gambar 1.14 di bawah, skala utama yang benar untuk dilintasi adalah 37mm 3) Cari tahu skala vernier mana yang berimpit dengan skala utama (lihat Gambar 1.15).
Hitung kelebihan panjang yang dinyatakan oleh skala nonius
Karena jumlah skala nonius pada skala geser adalah sepuluh, maka kelebihan panjang yang ditunjukkan skala nonius adalah 8 0,1 mm = 0,8 mm. Skala vernier yang berhimpitan dengan skala utama adalah skala vernier ke-30 (angka 6 pada skala vernier). Karena banyaknya skala nonius pada skala geser adalah 50, maka kelebihan panjang yang ditunjukkan skala nonius adalah 30 0,02 mm = 0,60 mm.
Untuk jangka sorong dengan skala jarum, cara pembacaannya adalah sebagai berikut (lihat gambar). Perhatikan skala utama yang dilewati penggeser secara langsung.
Gambat 1.20 Gambar untuk Contoh 1.8 (en.wikipedia.org)
Pengukran Massa
Prinsip kerja timbangan ini adalah membandingkan berat benda yang ingin diukur dengan berat benda yang ditimbang. Ketika dua tangan seimbang, massa benda sama dengan massa beban di sisi lain (www.flickr.com). Jika kesetimbangan tercapai, massa benda sama dengan massa beban yang ditempatkan.
Bila mengukur massa suatu benda dengan timbangan dua lengan, keseimbangan tercapai jika salah satu lengan menahan beban 100 g, 25 g, dan 5 g. Timbangan ini terdiri dari wadah tempat meletakkan benda yang akan diukur dan timbangan. berbentuk kurva seperempat lingkaran dengan posisi vertikal. Namun pada timbangan Ohaus, beban dipasang di lengan dan dapat digerakkan di sepanjang lengan.
Massa benda yang ditimbang ditentukan oleh angka-angka yang ditempati oleh beban tersebut (www.lightlabsusa.com). Timbangan ini banyak digunakan di laboratorium dan supermarket dan hasil pengukurannya sangat akurat. Untuk massa yang sangat kecil seperti massa atom, molekul atau partikel sub atom seperti elektron atau proton, kita menggunakan alat yang lebih canggih.
Prinsip kerja alat ini akan kita bahas lebih detail ketika kita mempelajari interaksi antara partikel bermuatan dengan medan listrik atau magnet pada semester 2. Sebaliknya, untuk massa yang sangat besar seperti massa planet dan bintang, apa yang diukur? adalah fenomena gravitasi sejauh itu. Karena kekuatan gaya gravitasi bergantung pada massa, maka pengaruh gaya gravitasi suatu benda terhadap benda lain disekitarnya dapat dijadikan dasar untuk memperkirakan massa benda tersebut.
Pengukuran Waktu
Volume suatu zat cair dapat dengan mudah diukur dengan menggunakan gelas ukur (sering disebut gelas ukur). Mengukur volume cairan paling sering ditemui saat pengisian bahan bakar di SPBU. Angka yang tertera di layar SPBU (Gambar 1.38) merupakan volume bahan (bensin, solar atau Pertamax) yang diisi ke dalam tangki kendaraan.
Tergantung pada ukuran alat suntiknya, kita dapat mengukur volume suatu cairan dengan akurasi 0,1 ml atau kurang. Prinsipnya adalah karena massa jenis suatu gas lebih kecil daripada massa jenis zat cair, maka gas dalam zat cair cenderung bergerak ke atas dan menempati ruang atas. Ketika gas mulai diproduksi, gas menempati ruang atas dalam wadah terbalik dan memaksa cairan ke bawah.
Salah satu caranya adalah dengan mengukur volume air yang dipindahkan oleh suatu benda ketika seluruh bagian benda tersebut dicelupkan ke dalam zat cair. Zat padat tersebut kemudian dimasukkan ke dalam zat cair dan pembacaan skalanya sejajar dengan permukaan zat cair. Volume zat cair yang dituangkan ke dalam gelas ukur sama dengan volume zat padat yang diukur.
Pengukuran Luas Tanah
Jika Anda pernah mengamati petugas BPN melakukan survei tanah, maka yang dilakukannya adalah mengukur jarak antara berbagai titik yang dibuat pada batas tanah. Jadi yang dilakukan petugas BPN adalah membagi tanah menjadi beberapa segitiga kemudian mengukur panjang sisi semua segitiga tersebut (Gambar 1.44). Kita membuat lingkaran yang berpusat pada pusat koordinat (salah satu titik sudut segitiga) dan berpusat pada sudut lainnya yang terletak pada sumbu x.
Untuk menentukan luas suatu segitiga, kita menempatkan segitiga tersebut pada koordinat dan menempatkan salah satu sisi segitiga tersebut berimpit dengan satu sumbu koordinat. Selanjutnya buatlah lingkaran yang berpusat pada pusat koordinat (salah satu titik sudut segitiga) dan berpusat pada sudut yang lain yaitu pada sumbu x. Jari-jari lingkaran sama persis dengan panjang sisi-sisi segitiga, sehingga lingkaran-lingkaran tersebut berpotongan pada sudut ketiga segitiga tersebut.
Saat mengukur tanah, tanah dibagi menjadi 4 segitiga dan panjang sisi-sisi segitiga tersebut ditunjukkan pada gambar.
IIIV
Pengolahan Data
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tidak akan pernah ada suatu pengukuran yang menghasilkan nilai yang sama persis dengan yang seharusnya. Kesalahan yang diakibatkannya dapat timbul karena terbatasnya ketelitian alat ukur, faktor lingkungan atau kesalahan dalam melakukan pengukuran. Akurasi yang lebih tinggi lagi dapat dicapai dengan menggunakan mikrometer yang dapat mengukur hingga 0,01 mm.
Misalnya kita laporkan hasil pengukuran panjang 5 cm, bagaimana bisa ada yang tahu kalau diukur dengan penggaris (kurang akurat) atau jangka sorong (lebih akurat). Jika kita mengukur panjang benda dengan penggaris dan mendapatkan 155 mm, maka pengukuran tersebut kita laporkan sebagai sudut. Dengan notasi tersebut masyarakat langsung menyimpulkan bahwa ketidakpastian pengukuran adalah 0,5 mm, dan alat yang digunakan mempunyai skala minimal 1 mm.
Dan yang lebih sulit lagi, jika ketidakpastian pengukuran panjang, kedalaman, dan tinggi menghasilkan ketidakpastian yang berbeda-beda, berapakah ketidakpastian volume yang kita hitung. Jika suatu besaran diperoleh dari hasil operasi besaran lain, maka besaran tersebut dapat kita tuliskan sebagai fungsi dari besaran penyusunnya, atau. Misalnya, volume dapat dituliskan sebagai f(x,y,z) xyz dengan f adalah volume, x adalah panjang, y adalah lebar, dan z adalah tinggi.
Ketidakpastian pengukuran yang berulang tidak menggunakan nilai skala terkecil dari alat ukur tersebut, melainkan menggunakan besaran yang disebut varians. Dari persamaan di atas terlihat bahwa variansi kuadrat merupakan rata-rata selisih antara data yang diukur dengan nilai rata-ratanya. Jika kita telah melakukan pengukuran besaran fisika pada nilai variabel kontrol yang berbeda, maka kita akan memperoleh sejumlah data observasi.
Kita mencari selisih antara nilai Y pada data pengukuran dengan nilai Y yang dihitung menggunakan persamaan dengan memasukkan X yang diukur.
