Besaran dan Satuan Fisika

Fisika itu seperti halnya ilmu lain, melakukan pengamatan dan mengajukan pertanyaan mendasar. Misalnya, seberapa besar objek? Berapa massa yang dimilikinya? Seberapa jauh perjalanannya? Untuk menjawab pertanyaan ini, para ilmuwan fisika melakukan pengukuran untuk mengetahui besaran dan satuan fisika dengan berbagai instrumen.

Macam Besaran dan Satuan dalam Fisika

1. Meter

Satuan SI untuk panjang adalah meter (disingkat m). Definisi meter telah berubah dari waktu ke waktu menjadi lebih akurat dan tepat. Meter pertama kali didefinisikan pada 1791 sebagai 1 / 10.000.000 jarak dari khatulistiwa ke Kutub Utara. Pengukuran ini ditingkatkan pada tahun 1889 dengan mendefinisikan kembali meter menjadi jarak antara dua garis terukir pada batang platinum-iridium.

Pada 1960, beberapa jarak dapat diukur lebih tepat dengan membandingkannya dengan panjang gelombang cahaya. Meter ini didefinisikan ulang sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya oranye yang dipancarkan oleh atom krypton. Pada tahun 1983, meter diberikan definisi yang sekarang sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dalam 1/299.792.458 detik.

2. Kilogram

Satuan SI untuk massa adalah kilogram (disingkat kg). Ini didefinisikan sebagai massa silinder platina-iridium, bertempat di International Bureau of Weights and Measures – dekat Paris. Replika yang tepat dari tabung kilogram standar disimpan di banyak lokasi di seluruh dunia, seperti the National Institute of Standards and Technology di Gaithersburg, Maryland. Penentuan semua massa lain dapat dilakukan dengan membandingkannya dengan salah satu kilogram standar ini.

3. Second

Satuan SI untuk waktu adalah second (disingkat s) juga memiliki sejarah panjang. Selama bertahun-tahun itu didefinisikan sebagai 1 / 86.400 rata-rata tenaga surya per hari. Namun, rata-rata tenaga surya per hari sebenarnya secara bertahap semakin lama karena perlambatan rotasi bumi secara bertahap.

Akurasi dalam unit fundamental sangat penting, karena semua pengukuran lain berasal dari mereka. Oleh karena itu, standar baru diadopsi untuk mendefinisikan second dalam hal fenomena fisik yang tidak bervariasi, atau konstan.

Salah satu fenomena konstan adalah getaran atom Cesium yang sangat mantap, yang dapat diamati dan dihitung. Getaran ini membentuk dasar dari jam atom cesium. Pada tahun 1967, second didefinisikan ulang sebagai waktu yang diperlukan untuk 9.192.631.770 getaran atom Cesium.

4. Ampere

Arus listrik diukur dalam ampere (dinamai untuk Andre Ampere dan disingkat A). Kamu mungkin pernah mendengar tentang ampere atau “amp” ketika orang mendiskusikan arus listrik atau perangkat listrik. Memahami ampere membutuhkan pemahaman dasar tentang listrik dan magnet.

Pada dasarnya, dua kabel paralel dengan arus listrik yang mengalir akan menghasilkan gaya yang menarik satu sama lain. Satu ampere didefinisikan sebagai jumlah arus listrik yang akan menghasilkan gaya tarik 2,7 × 10-7 newton per meter pemisahan antara dua kabel (newton adalah satuan gaya turunan).

5. Kelvin

Unit suhu dalam satuan SI adalah kelvin (Tetapi bukan derajat kelvin). Skala ini dinamai setelah fisikawan William Thomson, Lord Kelvin, yang merupakan orang pertama yang menyerukan skala suhu absolut. Skala Kelvin didasarkan pada nol absolut. Ini adalah titik di mana semua energi panas telah dihapus dari semua atom atau molekul dalam suatu sistem.

Suhu Kelvin, 0 K sama dengan −273.15 ° C dan −459.67 ° F. Mudahnya, skala Kelvin benar-benar berubah dengan cara yang sama dengan skala Celsius. Misalnya, titik beku (0 ° C) dan titik didih air (100 ° C) terpisah 100 derajat pada skala Celcius. Kedua suhu ini juga terpisah 100 kelvin (titik beku = 273,15 K; titik didih = 373,15 K).

6. Awalan metrik

Objek atau fenomena fisik dapat sangat bervariasi. Misalnya, ukuran objek bervariasi dari sesuatu yang sangat kecil (seperti atom) hingga sesuatu yang sangat besar (seperti bintang). Namun satuan metrik panjang standar adalah meter. Jadi, sistem metrik mencakup banyak awalan yang dapat dilampirkan ke unit.

Setiap awalan didasarkan pada faktor 10 (10, 100, 1000, dll. Serta 0,1, 0,01, 0,001, dll.). Tabel memberikan awalan metrik dan simbol yang digunakan untuk menunjukkan berbagai faktor 10 yang berbeda dalam sistem metrik. Sistem metrik nyaman karena konversi antar unit metrik dapat dilakukan hanya dengan memindahkan tempat desimal angka.

Ini karena awalan metrik adalah kekuatan berurutan dari 10. Ada 100 sentimeter dalam satu meter, 1.000 meter dalam satu kilometer, dan seterusnya. Keuntungan lain dari sistem metrik adalah bahwa unit yang sama dapat digunakan pada rentang nilai yang sangat besar hanya dengan beralih ke awalan metrik yang paling tepat.

Misalnya, jarak dalam meter cocok untuk konstruksi bangunan, tetapi kilometer digunakan untuk menggambarkan konstruksi jalan. Oleh karena itu, dengan sistem metrik, tidak perlu menemukan unit baru saat mengukur objek yang sangat kecil atau sangat besar. Anda hanya perlu memindahkan titik desimal dan menggunakan awalan yang sesuai. Ingat, hanya titik desimalnya yaa, bukan titik lain.

Angka Akurasi, Presisi, dan Signifikan dari Besaran Fisika

1. Angka Akurasi

Akurasi adalah seberapa dekat pengukuran dengan nilai yang benar untuk pengukuran itu. Sebagai contoh, katakanlah Anda mengukur panjang selembar kertas standar. Kemasan tempat Anda membeli kertas menyatakan bahwa panjangnya 11 inci, dan anggaplah nilai yang dinyatakan ini benar.

Anda mengukur panjang kertas tiga kali dan mendapatkan pengukuran berikut: 11.1 in., 11.2 in., Dan 10.9 in. Pengukuran ini cukup akurat karena mereka sangat dekat dengan nilai yang benar dari 11.0 inci. Sebaliknya, jika Anda memperoleh ukuran 12 inci, pengukuran Anda tidak akan terlalu akurat.

2. Presisi

Presisi menyatakan seberapa baik pengukuran berulang terhadap sesuatu menghasilkan hasil yang sama atau serupa. Oleh karena itu, ketepatan pengukuran mengacu pada seberapa dekat pengukuran tersebut ketika Anda mengukur hal yang sama beberapa kali. Salah satu cara untuk menganalisis ketepatan pengukuran adalah dengan menentukan rentang, atau perbedaan antara nilai pengukuran terendah dan tertinggi.

3. Signifikan

Contoh dari signifikan yaitu orang yang mengukur panjang tongkat dengan penggaris memperhatikan bahwa panjang tongkat tampaknya berada di antara 36 mm dan 37 mm. Ia harus memperkirakan nilai digit terakhir. Aturannya adalah bahwa digit terakhir yang ditulis dalam pengukuran adalah digit pertama dengan beberapa ketidakpastian.

Misalnya, nilai terukur terakhir 36,5 mm memiliki tiga digit, atau tiga angka signifikan. Jumlah angka signifikan dalam pengukuran menunjukkan ketepatan alat ukur. Semakin akurat suatu alat ukur, semakin besar jumlah angka signifikan yang dapat dilaporkan.

Faktanya, sering kali perlu untuk mengkonversi dari satu jenis unit besaran dan satuan fisika ke unit yang lain. Misalnya, jika Anda membaca buku masak Eropa di Amerika Serikat, beberapa jumlah dapat dinyatakan dalam liter dan Anda perlu mengubahnya menjadi cangkir.

Seorang turis Kanada yang berkendara melalui Amerika Serikat mungkin ingin mengkonversi mil ke kilometer, untuk mengetahui seberapa jauh tujuan berikutnya. Seorang dokter di Amerika Serikat dapat mengubah berat badan pasien dalam pound ke kilogram.