Bismillah..Untuk Siswa/i kelas I SMA Negeri 1 Langsa,...Begitu banyaknya materi pelajaran kelas I yang harus dipelajari...sementara pertemuan kita di sekolah hanya 3 jam dalam seminggu...maka saya berinisiatif menambahkan materi Fisika dalam blog saya ini...banyak-banyak membaca ya...karena hanya dengan membaca kamu dapat memahami konsep Fisika lebih dalam (Insya Allah)...Jika ada konsep atau contoh soal yang kurang jelas...dapat kamu tanyakan pada jam di sekolah..agar kita bisa kupas tuntas...sampai kamu puas...selamat membaca, :-)
A. Pengertian Besaran dan Satuan
Besaran adalah sesuatu yang mempunyai besar (nilai) dan satuan. Dalam fisika ada beberapa besaran yang tidak memiliki satuan, antara lain : koefisien gesek, indeks biasn lembap nisbi dan efesiensi/daya guna.
Satuan adalah ukuran patokan standart untuk menyatakan suatu besaran. Urutan penulisan besaran yaitu dimulai nama besaran, diikuti dengan nilai besaran dan satuannya.
Syarat satuan
1.Nilainya harus tetap, baik dalam cuaca panas atau dingin, baik bagi orang dewasa atauanak-anak, dan terhadap perubahan-perubahan lingkungan lainnya. Sebagai contoh , jengkal tidak bisa dijadikan satuan baku karena brbeda-beda untuk masing-masing orang, sementara meter berlaku sama baik untuk orang dewasa maupun anak-anak. Oleh karena itu, meter biasa digunakan sebagai satuan standart yang digunakan.
2.Mudah diperoleh kembali (ditirusecar), sehingga orang lain yang ingin menggunakan satuan tersebut dalam pengukurannya bisa memperolehnya tanpa banyak kesulitan. Satuan massa yaitu kilogram, mudah diperoleh kembali dengan membandingkannya. Dengan demikian kilogram dapat digunakan sebagai satuan standart. Dapat kita bayangkan , betapa repotnya jika suatu satuan sulit dibuat tiruannya sehingga di dunia maya hanya ada satu-satunya satuan standar tersebut . Orang lain yang ingin mengukur besaran yang bersangkutan harus menggunakan satu-satunya satuan standar tersebut untuk memperoleh hasil yang akurat.
3.Satuan harus dapat diterima secara intenasional. Ini berkaitan dengan kepentingan ilmu pengetahuan dan teknologi. Dengan diterimanyasuatu satuan sebagai satuan internasional, maka ilmuwaan dari suau negara dapat dengan mudah memahami hasil pengukuran dari ilmuwan negara lain.
1.Besaran Pokok atau Besaran Dasar
Besaran pokok adalah besaran yang digunakan sebagai dasar untuk mendefenisikan bebsaran lain. Besaran pokok ini bebas terhadap besaran pokok lainnya.
Ada tujuh besaran pokok dalam fisika
No Besaran Pokok Lambang satuan Dimensi
1 Panjang l m L
2 Massa m kg M
3 Waktu t s T
4 Kuat arus I A I
5 Suhu T K
6 Intensitas Cahaya I Cd J
7 Kuantitas zat n Mol N
1. Panjang
Standar satuan untuk panjang dalam SI adalah meter. Sistem satuan yang didasarkan pada meter sebagai standar pengukuran dinamakan sistem metrik. Pada awalnya, meter didefenisikan sebagai sepersepuluh juta jarak antara khatulistiwa dan kutub utara bumi diukur melalui meridian yang melewati kota Paris. Sebagai meter standart, dibuatlah sebuah batang logam platinium-iridium yang pada kedua ujungnya terdapat masing-masing satu goresan, dimana jarak antara kedua goresan tersebut sama dengan 1 meter.
2. Massa
Massa sebuah merupakan banyaknya zat yang terkandung di dalam benda tersebut. Satuan massa dalam sistem SI adalah kilogram. Sebagai standar yaitu sebuah silinder logam yang terbuat dari platina-iridium yang sekarang disimpan di Sevres , dekat kota Paris. Dalam percakapan sehari-hari kita sering mencampur adukan pengertian massa dengan berat, padahal keduanya berbeda. Berat adalah besarnya gaya yang dialami benda akibat gaya tarik bumi pada benda tersebut. Untuk keperluan sehari-hari mencampur adukkan pengertian tersebut tidak menjadi masalah , namun dalam fisika dan ilmu pengetahuan eksakta, dfenisi berat dan massa harus benar-benar dibedakan. Massa dan berat memiliki satuan yang berbeda. Massa memiliki satuan kilogram, sedangkan berat memiliki satuan newton . yang menjadi perbedaan utama antara massa dan berat adalah bahwa massa tak tergantung pada tempat dimana benda tersebut berada sedangkan berat sangat bergantung pada tempat dimana benda tersebut berada.
3.Waktu
Satuan standar untuk waktu adalah sekon, yang awalnya didefenisikan sebagai 1/86400 hari matahari. Namun para ilmuan mendapatkan bahwa hari matahari berkurang sekitar 0,001 sekon setiap abad, maka sekon didefensikan ulang sebagai 1/ 86400
2. Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran yang terbentuk dari besaran pokok.
Beberapa contoh besaran turunan adalah :
No Besaran Satuan Dasar
Nama Lambang
1 Tekanan pascal Pa m-1kgs-2
2 Konstanta gaya pegas newton per meter NM-1 kg s-2
3 Momen gaya newton meter NM m2 kg s-2
4 Muatan listrik coulomb C A s
5 Potensial listrik volt V m2 kg s-3 A-1
Alat Pengukur Besaran
No Nama Alat Mengukur Besaran
1. Jangka sorong Panjang

2. Neraca Massa

3. Stop watch Waktu

4. Termometer Suhu

5. Lightmeter Intensitas cahaya

6. Amperemeter Kuat arus

7. Detektor MolekulJumlah zat

B. Dimensi dan Angka Penting
1. Dimensi adalah suatu yang menunjukkan cara besarn itu tersusun oleh besaran-besaran pokok.
Dimensi besaran pokok, seperti tercantum pada tabel besaran pokok di atas.
Contoh 1. Dimensi percepatan V =
2. Dimensi energi potensial Ep = mgh = MLT-2 L = ML2T-2
Beberapa dimensi besaran tersusun pada tabel di bawah ini
No Besaran Dimensi
1 Gaya MLT-2
2 Energi kinetik ML2T-2
3 Daya ML2T-3
4 Percepatan gravitasi LT-2
5 Muatan listrik IT
6 Potensial listrik ML2T-3I-1
7 Tekanan ML-1T-2
8 Hambatan ML2T-3I-2
2.Angka penting adalah angka hasil pengukuran yang terdiri atas angka pasti dan angka taksiran. Banyaknya angka penting menentukan tingkat ketelitian alat yang digunakan. Angka penting hanya boleh mengandung 1 (satu) angka taksiran
Aturan angka penting
a.Semua angka bukan nol adalah angka penting
b.Semua angka nol yang terletak diantara angka bukan nol adalah angka penting.
c.Angka nol yang terletak disebelah kanan angka bukan nol (tanpa desimal) adalah
bukan angka penting kecuali ada tanda khusus (misal garis bawah/atas).
d.Semua angka disebelah kanan tanda desimal yang mengikuti angka bukan nol adalah
angka penting.
e.Semua angka nol disebelah kiri atau kanan desimal yang mengikuti angka nol bukan
angka penting.
Contoh penerapan aturan angka penting
a.1989 (empat angka penting)
b.1001 (empat angka penting)
c.1990 (tiga angka penting)
d.250 (tiga angka penting)
e.2,50 (tiga angka penting)
f.0,0250 (dua angka penting)
g.1,9 x109 (dua angka penting)
h.1,60 x 10-27 (tiga angka penting)
Contoh penerapan aturan operasi angka penting
a. 5,27 + 0,2541 = 5,5241 5,52 (tiga angka penting)
b. 452 + 7231 = 7683 (empat angka penting)
c. 6,27 + 4,3 = 2,0 (dua angka penting)
d. 2,14 + 2 = 4,14 4 (satu angka penting)
e. 47,28 : 0,30 = 15,75333 16 (dua nagka penting)
f. (2,5)2 = 6,25 6,3 (dua angka penting)
g. = 2,5 2,50 (tiga angka penting)
Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan sesuatu yang ditetapkan sebagai standar.
C. Vektor dan Skalar
Besaran fisika yang memiliki sifat besar saja disebut besaran skalar, sedangkan besaran fisika yang memiliki sifat besar dan arah disebut besaran vektor.
Contoh besaran skalar : massa, waktu, volume, suhu, usaha, energi, periode, frekuensi, massa jenis, dan lain-lain.
Contoh besaran vektor adalah : perpindahan, kecepatan, percepatan, gaya, momentum, momen gaya, momen kopel dan lain-lain.
Pada besaran skalar tidak perlu diberi lambang khusus (biasanya di cetak miring). Akan tetapi, untuk besaran vektor biasanya dicetak tebal dan tegak atau diberilambang anak panah. Panjang anak panah menyatakan besar vektor dan arah anak panah menunjukkan arah vektor.
1. Menjumlahkan dan Mengurangkan vektor
Besar R = R atau R =
Besar R’ = R’=
Vektor ini dapat digeser tanpa mempengaruhi besar dan arahnya jika penggeseran ini tetap pada garis kerjanya. Apabila vektor digeser ke luar dari garis kerjanya,akan menimbulkan momen kopel.
2. Perkalian vektor
Dua cara untuk mengalikan dua vektor
a. Perkalian skalar antara dua vektor ( dot product = perkalian titik)
a . b = a . b = b . a W = F . s ( F dan s adalah vektor bersudut apit 00, W adalah skalar)
b.Perkalian vektor antara dua vektor ( cross product = perkalian silang )
3.Menguraikan vektor
Sebuah vektor dapat diuraikan menjadi dua kompinen atau lebih. Seperti halnya angka 12 dapat sama dengan 6 + 6 = 2 + 3 + 7 = 3 + 4 + 3 + 2. Biasanya vektor hanya diuraikan menjadi dua komponen saja, yaitu terhadap sumbu x dan sumbu y. Untuk menjumlahkan beberapa gaya yang sebidang dan setitik tangkap seperti pada gambar di atas, dapat dilihat secara analitis sebagai berikut.
Rx =
Ry =
Besar resultan
Arah resultan cos
4. Vektor Satuan
Vektor yang terletak dalam ruang dan bertitik tangkap sama (misal dipusat koordinat sumbu ruang), dapat diuraikan menjadi componen berimpit dengan sumbu x, y, atau z. Untuk memudahkan perhitungan ditetapkan adanya vektor satuan yaitu pada sumbu x diberi lambang i, sumbu y diberi lambang j, dan sumbu z diberi lambang k.
Contoh penjumlahan dan pengurangan vektor satuan
F1 = 4i + 3j
F2 = 8i + 2j + 3k
1. F1 + F2 = (4+8)i + (3+2)j + (0+3)k
= 12i + 5j + + 3k
2. F1 – F2 = (4-8)i + (3-2)j + (0 + 3)k
= -4i + j + 3k
3. F2 – F1 = 4i – j + 3k
Contoh Soal
1. ML-1T-2 dimensi untuk .....
Jawab : Tekanan dirumuskan dengan P =
Dimensi P = = ML-1T-2
2. Sebidang tanah mempunyai panjang dan lebar masing-masing 15,25 meter dan 11,0 meter. Berdasarkan aturan angka penting luas tanah tersebut adalah ....
Jawab : Hasil perkalian antara empat angka penting dengan tiga angka penting, hasilnya mengandung tiga angka penting, yaitu 168 m2 = mengandung tiga angka penting
3. Apabila persamaan keadaan gas ideal ditulis , maka dimensi R adalah...
Jawab : n = jumlah zat mempunyai dimensi N
T = suhu mempunyai dimensi
Jadi dimensi R =
4. Apabila pemuaian volume dirumuskan Vt = V0(1+ ), maka dimensi adalah...
Jawab : Rumus tersebut diubah menjadi Vt = V0(1+ )
atau
5. Apabila gaya gravitasi dirumuskan , maka dimensi G adalah...
Jawab : Rumus , dapat diubah menjadi
G =
6. Dimensi kapasitas kondensator adalah ...
Jawab : Rumus kapasitas kondensator adalah ; Dimensi muatan = TI
Dimensi beda potensial = M L2 T-3 I-1
Dimensi =
7. Apabila gaya gravitasi dirumuskan F = G , maka dimensi G adalah
Jawab : Rumus F = G dapat diubah menjadi G =
Dimensi
8. Apabila sebuah kubus mempunyai rusuk 0,060 meter, volumenya sebesar..
Jawab : Angka taksiran dari sejumlah angka pasti 1 (satu) angka taksiran.
6,0 x 10-2 3,6 x 10-3
6,0 x 10-2 6,0 x 10-2
00 000
360 2160
36,00 x 10-4 3,60 x 10-3 21,600 x 10-5 = 2,16 x 10-4
9.Apabila sebuah lngkaran mempunyai keliling 12,57 meter, jari-jari lingkaran tersebut
Jawab : Keliling lingkaran dirumuskan dengan S = 2
12,57 = 2 x (dibulatkan sampai dua angka setelah koma, diperoleh r = 2,00).
10. Sebuah papan yang mempunyai panjang dan lebar masing-masing sebesar 12,64 sentimeter dan 3,2 sentimeter, mempunyai luas dengan angka penting....
Latihan
1.Tentukan dimensi dan satuannya dalam SI untuk besaran-besaran turunan berikut : luas, volum, massa jenis, kecepatan dan percepatan, gaya, berat jenis, tekanan, usaha dan daya.
2.Sejumlah gas terkurung dalam suatu dinding silider. Jika pada dinding terdapat sebuah lubang kecil seluas A, maka massa gas m yang keluar dari lubang dalam selang waktu singkat t dirumuskan oleh m/t = kpb cAd dengan k adalah tetapan tanpa dimensi, p adalah tekanan gas, dan adalah massa jenis gas. Tentukan nilai b, c dan d, serta nyatakan kembali persamaan di atas dengan memasukkan nilai b, c, dan d.
3.Tentukan besar dan arah vektor yang memiliki komponen-komponen sebagai berikut: a. sx = 3 cm, sy = 4 cm, b. sx = -4 cm, sy = 3 cm, c. Fx = -4 N, Fy = -4 N, d. Fx = 3 N, Fy = -2 N
4.Buktikan bahwa besaran-besaran berikut adalah besaran yang identik.
a.Energi potensial dan energi kinetik
b.Usaha, energi dan kalor
5.Dua buah vektor memiliki besar yang sama. Berapa sudut apit antara kedua vektor tersebut jika hasil bagi selisih dan resultan kedua vektor tersebut adalah 1/3 .
6.Dua vektor A = 2i + 3j + 4k dan B = i – 2j + 3k. Hitunglah : (a) A + B, (b) A – B,
Dan © besar A + B dan A – B.
7.Dengan menggunakan analisis dimensi, tentukan bagaimana perioda T dari sebuah satelit yang mengorbit sebuah planet dengan masaa M bergantung pada tetapan gravitasi G, jari-jari orbit K, dan massa M.
8.Tiga gaya digambarkan seperti pada gambar di bawah ini. Tentukan besar dan arah resultan ketiga gaya tersebut dengan menggunakan metode analitis.
9.Dua vektor A = 2i + 2j – 3k dan B = -2i + 3j – 4k. Hitung (a) A x B, (b) besar A x B
10.Hasil pengukuran massa dan volum sebuah benda pejal yang dibuat dari kuningan adalah 7.620 g dan 910 cm3, Tentukan massa jenis kuningan.
11.Dua vektor p = 2i – 6j dan q = -3i + 3j. Hitung (a) p . q (b) sudut apit antara p dan q
12.Tebal sebuah buku físika yang terdiri dari 120 lembar yertas hádala 8,2 mm. Tentukanlah tabal satu lembar kertas buku físika itu dan nyatakan dalam bentuk notasi ilmiah.
13.Pada gambar, komponen vektor gaya F menurut arah sumbu x adalah ….
14.Sebuah pesawat terbang menempuh 40 km ke arah 60o Utara dari Timar, kemudian 10 km ke Timar, dan akhirnya 10 km ke Utara. Tentukan besar dan arah perpindahan pesawat terbang tersebut di hitung dari titik berangkatnya.
15.Dua vektor A = 3i – 2j dan B = -1 – 4j. Hitung: (a) A + B, (b) A – B, (c) besar A + B dan A – B, (d) arah A + B dan A – B.
16.Jika sebuah vektor dari 12 N diuraikan menjadi dua buah vektor yang saling tegak lurus dan yang sebuah daripadanya membentuk sudut 30o dengan vektor itu, maka besar masing-masing vektor ádalah ….
17.Seorang siswa menggunakan jangka sorong untuk mengukur diameter sebuah silinder kayu dan pembacaan skalanya ditunjukkan oleh gambar sebagai berikut .Tentukan diameter silinder kayu tersebut berdasarkan gambar di atas.
18.Tentukan bacaan skala sebuah mikrometer sekrup pada gambar di samping.
19.Suatu pengukuran tegangan listrik memperoleh pembacaan sebesar 10,5 volt.Jika alat ukur tersebut mempunyai skala terkecil 0,1 vlt tentukan hasol pengukuran tegangan listrik tersebut?
20.Tentukan harga ketidakpastian mutlak dan harga ketidakpastian relarif dari gasil pengukuran arus listrik berikut ini!
21.Tentukan satuan untuk volum dan daya.
22.Sebuah vektor kecepatan membentuk sudut 30o dengan sumbu x positif dan besarnya 20 m.s. tentukan besar komponen-komponen vektor.
23.Lima buah vektor gaya mempunyai besar masing-masing 20 N, 10 N, 15 N, 10 N dan 5 N dan arah masing-masing 30o, 60o, 90o, 150o, 210o. Tentukan resultan vektor F.