Fisika merupakan cabang ilmu yang mempelajari tentang gerak, materi, waktu, maupun cara kerja alam semesta. Dalam cabang ilmu ini, terdapat materi tentang pengukuran yang melibatkan besaran dan satuan. Nah, besaran yang ditetapkan lebih dulu disebut dengan besaran pokok.
Secara umum, besaran merupakan segala sesuatu yang bisa diukur serta dinyatakan menggunakan angka dan satuan. Dalam hal ini, pengukuran yang dilakukan menggunakan alat ukur tertentu dimana satuan yang digunakan telah disepakati bersama oleh para ilmuwan sejak dulu.
Misalnya, Anda mengukur panjang rumah dan memperoleh hasil 7 meter. Besaran yang digunakan adalah “panjang” dengan menggunakan alat ukur berupa “meteran” dan satuannya adalah “meter”. Keberadaan besaran akan mempermudah setiap orang dalam mengukur berbagai hal.
Besaran pokok didefinisikan sebagai besaran dasar yang ditetapkan terlebih dahulu oleh para fisikawan pada zaman dahulu. Besaran ini bersifat bebas dan tidak tergantung pada besaran lain. Bahkan, menjadi dasar atau acuan untuk menentukan besaran lainnya.
Besaran pokok terdiri atas 7 jenis dan masing-masing memiliki lambang dan satuan yang berbeda. Lambang adalah simbol yang digunakan untuk menuliskan suatu besaran agar menjadi lebih singkat. Simbol ini biasanya hanya terdiri dari satu atau dua huruf yang merepresentasikan besaran tersebut.
Sementara itu, satuan merupakan pembanding yang digunakan untuk menyatakan suatu besaran. Pembanding ini kemudian dibuat dalam Satuan Internasional (S1) untuk menyeragamkan hasil pengukuran seluruh orang-orang yang ada di dunia demi menghindari kesalahpahaman.
Jenis-Jenis Besaran Pokok
Para ilmuwan menetapkan 7 jenis besaran pokok yang berlaku secara umum. Mulai dari panjang, suhu, arus listrik, massa, jumlah zat, intensitas cahaya, serta waktu. Untuk memudahkan Anda mengenali besaran pokok, silakan melihat daftar yang ada dalam tabel di bawah ini.
Nama Besaran Pokok
Lambang Besaran Pokok
Satuan
Lambang Satuan
Panjang
l
Meter
M
Massa
m
Kilogram
Kg
Waktu
W
Detik (sekon)
S
Suhu
T
Kelvin
K
Kuat Arus Listrik
i
Ampere
A
Intensitas Cahaya
I
Candela
Cd
Jumlah Zat
n
Mole
Mol
1. Panjang
Untuk mengukur panjang sebuah benda, maka akan menggunakan besaran panjang. Dalam SI, satuan dari besaran panjang adalah meter (m) dengan dimensi (L). Terdapat beberapa alat yang bisa digunakan untuk mengukur panjang yaitu penggaris, jangka sorong, pita pengukur, dan lain-lain.
Sebelumnya, besaran dan satuan ini sudah digunakan sejak tahun 1960. Saat itu, para ilmuwan menjelaskan bahwa 1.650.763,73 kali panjang gelombang radiasi jingga – merah sama dengan meter. Radiasi tersebut dipancarkan dalam ruang hampa oleh 86 atom krypton.
Kemudian, satuan meter didefinisikan ulang pada tahun 1983. Ilmuwan menyatakan bahwa meter merupakan panjang lintasan yang dilewati oleh cahaya dalam selang waktu 1/299.792.458 detik saat berada di ruang yang hampa udara.
Contoh penggunaan besaran panjang yaitu: Mila memiliki pensil baru dengan panjang 22 cm. Untuk mengetahui nilai dari panjang pensil, Mila mengukurnya menggunakan penggaris. Dalam hal ini, cm bukan satuan SI, sehingga bisa dikonversi menjadi 0,22 meter.
2. Massa
Massa didefinisikan sebagai banyaknya materi yang ada didalam suatu benda. Besaran ini memiliki sifat yang unik, yaitu nilainya akan tetap sama dimanapun benda tersebut berada, baik di bumi maupun di luar angkasa. Hal inilah yang membedakan massa dengan berat.
Sebagian besar orang menganggap bahwa massa dan berat benda adalah sama. Akan tetapi, hal tersebut adalah salah karena massa sifatnya tetap, sementara berat sifatnya berbeda-beda. Perubahan berat suatu benda dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut.
Satuan massa dalam SI adalah kilogram (kg) dengan dimensi (M). Besaran ini dapat diukur menggunakan berbagai jenis neraca, seperti neraca lengan (dua atau tiga lengan), neraca elektronik atau digital, serta neraca kimia untuk mengukur massa yang kecil.
Misalnya, massa dari bola besi milik Rendi adalah 5 kg. Jadi, meskipun Rendi memindahkan bola tersebut ke berbagai tempat atau menerbangkannya ke luar angkasa, massanya tetap sama. Namun, jika Rendi mengatakan berat bolanya adalah 5 kg, maka saat diluar angkasa beratnya akan berubah.
3. Waktu
Besaran pokok yang digunakan untuk mengukur lamanya suatu kejadian disebut sebagai waktu. Dulu, besaran ini ditentukan berdasarkan rotasi bumi pada porosnya yaitu 1/86.400 jam dalam satu hari. Akan tetapi, dalam standar internasional akhirnya menggunakan sekon (s) sebagai satuan waktu.
Selain itu, dimensi dari besaran ini adalah T. Beberapa alat yang akurat digunakan untuk mengukur waktu adalah jam, arloji, jam matahari, stopwatch, hingga jam pasir. Dalam kehidupan sehari-hari, pengukuran waktu biasanya dinyatakan dalam jam, menit, serta detik.
Akan tetapi, jika ingin menghitung waktu berdasarkan SI, maka harus dikonversi ke satuan detik. Misalnya, perjalanan Abuy ke sekolah menggunakan sepeda adalah 1 jam 11 menit 1 detik. Jadi, waktu yang digunakan Abuy adalah 3.600 detik + 60 detik + 1 detik = 3.661 detik.
4. Kuat Arus Listrik
Untuk mengukur muatan listrik suatu benda harus menggunakan besaran yang dikenal sebagai kuat arus listrik. Besaran ini akan menghitung jumlah elektron yang mengalir dari satu titik ke titik yang lain. Jika mencapai titik potensial yang sama, maka muatan berhenti mengalir.
Pada dasarnya, arus listrik akan bergerak dari benda yang memiliki potensial tinggi menuju benda dengan potensial yang rendah. Selain itu, juga bisa disebut mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Satuan dari besaran ini adalah Ampere (A) dengan dimensi I.
Alat yang bisa digunakan untuk mengukur kuat arus listrik sebuah benda adalah amperemeter, wattmeter, voltmeter, ohmmeter, ammeter, serta multimeter. Setiap alat tersebut memiliki cara pengukuran yang berbeda-beda sehingga harus diketahui dan dipelajari terlebih dahulu.
5. Suhu
Suhu didefinisikan sebagai besaran yang digunakan untuk mengetahui tinggi rendahnya panas suatu benda. Secara umum, suhu dapat dinyatakan dalam 4 satuan, yaitu Celcius (°C), Kelvin (K), Reamur (°R), dan Fahrenheit (°F). Akan tetapi, satuan yang diakui SI adalah Kelvin (K).
Jadi, jika terdapat pengukuran yang menyatakan suhu dalam satuan lain, maka harus dikonversi terlebih dahulu ke dalam Kelvin. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan akurat dan valid adalah termometer yang juga dibedakan dari beberapa jenis.
6. Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya digunakan untuk menghitung apakah cahaya yang terpancar mengenai permukaan suatu benda atau tidak. Besaran ini memiliki satuan internasional yakni candela (cd) dengan dinyatakan dalam dimensi J.
Adapun alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya suatu benda adalah LightMeter atau LuxMeter. Diantara alat-alat ukur lain, alat ukur ini masih tergolong awam dan jarang ditemukan dan biasanya hanya ada di laboratorium.
7. Jumlah Zat
Besaran pokok yang terakhir adalah jumlah zat. Besaran ini digunakan untuk mengetahui jumlah partikel atau zat yang terkandung dalam suatu benda. Seperti yang diketahui, setiap benda atau entitas yang ada di bumi tersusun atas zat-zat tertentu dengan jumlah dan jenis yang berbeda-beda.
Jumlah zat dinyatakan dalam satuan internasional adalah mol dengan dimensi N. Berbeda dengan besaran lainnya, jumlah zat tidak dapat diukur secara langsung menggunakan alat ukur. Untuk mengetahui jumlahnya, harus dengan menghitung massa molar suatu benda.
Contoh Soal Besaran Pokok
1. Ibu Stefian membeli garam halus sebanyak 15 kg untuk dijual kembali di toko kelontong miliknya. Garam tersebut kemudian dimasukkan ke dalam toples plastik yang masing-masing berisi 1 liter. Berdasarkan pernyataan tersebut, tentukan besaran pokok, nilai, dan satuannya!
Jawab:
Dalam masalah Ibu Stefian, terdapat dua besaran yang digunakan, yaitu massa garam halus dan volume toples plastik. Akan tetapi, volume toples tidak ditentukan karena tidak termasuk besaran pokok Oleh karena itu, diperoleh hasil besaran, nilai, dan satuan seperti berikut.
Besaran Pokok : Massa
Nilai Besaran : 15
Satuan : Kilogram (kg)
Cuaca Kota Depok hari ini tergolong cukup panas dengan suhu 29°C. Tentukan suhu Kota Depok menggunakan satuan internasional yang berlaku di seluruh dunia?
Jawab:
Untuk menjawab soal ini, Anda terlebih dahulu harus mengetahui rumus untuk mengkonversi derajat Celcius ke Kelvin, yaitu:
Suhu (K) = Suhu (°C) + 273,15 K
= 29 + 273,15 K
= 302,15 K
Jadi, suhu Kota Depok hari ini dalam satuan internasional adalah 302,15 K.
2. Nagita ingin mengetahui panjang dari buku saku Bahasa Jepang yang dimilikinya. Ia pun mengukur buku saku tersebut menggunakan penggaris. Oleh karena penggarisnya patah, maka titik awal pengukurannya dimulai dari 5,8 cm sampai 18,3 cm. Hitunglah panjang dari buku saku Nagita (cm)!
Jawab:
Untuk mengetahui panjang buku saku Bahasa Jepang Nagita yang sebenarnya, ia harus mengurangkan titik akhir pengukuran dengan titik awalnya, seperti:
Panjang buku saku = Titik ukur akhir – titik ukur awal
= 18,3 cm – 5,8 cm
= 12,5 cm
Oleh karena soal meminta satuan dalam cm, maka tidak perlu mengubahnya dalam SI.
Jadi, panjang buku saku Bahasa Jepang milik Nagita adalah 12,5 cm.
3. Sebelum berangkat ke sekolah, Lala mengisi tasnya dengan 3 buku pelajaran dengan ukuran dan massa yang sama. Jika massa tas Lala sebelum terisi adalah 23 gram dan massa akhir menjadi 89 gram, berapa massa setiap buku dalam satuan kilogram?
Jawab:
Massa 3 buku = Massa akhir – massa awal
= 89 gram – 23 gram
= 66 gram
Oleh karena setiap buku memiliki massa yang sama, maka:
Massa setiap buku =
= 22 gram
= 22 x 0,001 kg
= 0,022 kg
Jadi, massa setiap buku yang ada di dalam tas Lala adalah 0,022 kg.
4. Suhu di negara XYZ adalah 416 R. Tentukan berapa besar suhu di kota XYZ dalam satuan internasional!
Jawab:
Dalam SI, suhu memiliki satuan Kelvin, maka:
Suku Kota XYZ = R/0,8 + 273,15 K
= 416/R + 273,15 K
= 520 + 273,15 K
= 793,15 K
Jadi, jika suhu di kota XYZ adalah 416, maka dalam SI yaitu 793,15 K.
Dalam fisika, untuk mengetahui ukuran suatu benda harus diukur menggunakan alat yang bisa menghasilkan nilai, besaran, dan satuan. Besaran pokok diciptakan agar menjadi acuan dalam menentukan berbagai hasil pengukuran dengan menggunakan parameter yang sama di dunia.
, maka dalam SI yaitu 793,15 K.
