Pengukuran, Besaran dan Dimensi

A.  Pengukuran

Pengukuran adalah membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain sebagai patokan. Dalam pengukuran, terdapat 2 faktor utama, yaitu perbandingan dan patokan (standar). Sebagai contoh, Adi dan Budi ingin mengukur panjang meja dengan menggunakan jengkal tangan. Kita bandingkan hasil pengukuran meja menggunakan tangan Adi, dengan tangan Budi. Ternyata, hasil pengukuran meja dengan tangan Adi sebesar 25 jengkal, sedangkan tangan Budi sebesar 30 jengkal. Dengan demikian, pengukuran juga dapat didefinisikan suatu proses membandingkan suatu besaran dengan besaran lain (sejenis) yang dipakai sebagai satuan (pembanding dalam pengukuran). 

Pengukuran dapat dilakukan dengan 2 cara :

1) Pengukuran Langsung

Suatu pengukuran dengan menggunakan alat ukur dan langsung memberikan hasilnya.

            Contoh : pengukuran panjang meja

      2) Pengukuran Tidak Langsung

Suatu pengukuran dengan menggunakan cara dan perhitungan terlebih dahulu, baru memberikan hasilnya.

            Contoh : Pengukuran Benda-Benda kuno

v  Pengukuran Berdasarkan Sistem Metrik dan SI

Setelah abad ke-17, para ilmuwan menggunakan sistem pengukuran yang pada awalnya disebut sistem pengukuran metrik. Sistem ini merupakan satuan yang dahulu dipakai dalam dunia pendidikan dan pengetahuan. Sistem metrik dikelompokkan menjadi Sistem Metrik Besar atau MKS (Meter Kilogram Second), yang pada tahun 1960 satuan ini dipergunakan dan diresmikan menjadi Sistem Internasional (SI) atau biasa disebut dengan Sistem Metrik Kecil atau CGS (Centimeter Gram Second).

Sistem Metrik diusulkan menjadi SI, karena satuan-satuan dalam sistem ini dihubungkan dengan bilangan pokok 10, sehingga lebih memudahkan penggunaannya. Berikut akan adalah tabel awalan sistem metrik yang digunakan dalam SI.

a)      Sistem Internasional untuk Panjang

Hasil pengukuran besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter atau kilometer. Satuan Besaran dalam sistem SI adalah Meter. Pada mulanya satu meter ditetapkan sama dengan panjang sepersepuluh juta (1/10000000) dari jarak kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. 

Namun, batang meter standar dapat berubah dan rusak karena dipengaruhi oleh suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960 definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik.

Pada Tahun 1983, Konferensi Internasional tentang timbangan  dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon. Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan.

b)     Sistem Internasional untuk Massa

Besaran massa dalam satuan SI dinyatakan dalam satuan kilogram (Kg). Pada mulanya, para ahli mendefinisikan satu kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4^oC.

c)      Sistem Internasional untuk Waktu

Besaran waktu dinyatakan dalam satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari rata-rata sama dengan 24 jam = 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali.

d)     Sistem Internasional untuk Suhu

Satu Kelvin adalah 1/273,16 suhu titik tripel air

e)      Sistem Internasional untuk Kuat Arus Listrik

Satu Ampere adalah arus tetap yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan dipisahkan sejauh satu meter dari vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 2x10^-7 N m^-1.

f)       Sistem Internasional untuk Intensitas Cahaya

Satu candela adalah intensitas cahaya yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah tertentu yang memancarkan radiasi monokhromatik dengan frekuensi 540 x 10^12 Hz dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebut sebesar 1/683 watt per steradian.

g)      Sistem Internasional Jumlah Zat

satu mol sama dengan jumlah zat yang mengandung satuan elementer sebanyak jumlah atom didalam 0,012 kg karbon -12. satuan elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dll.

B.  Besaran

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dalam angka serta mempunyai nilai satuan. Sistem satuan dalam besaran fisika prinsipnya bersifat standar/baku, yaitu bersifat tetap, berlaku universal, dan dapat digunakan setiap saat dengan tetap. Besaran dalam fisika dikelompokkan menjadi 2, yaitu Besaran Pokok dan Besaran Turunan.

1. Besaran Pokok

Besaran Pokok adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Berikut ini merupakan tabel Besaran pokok dalam sistem Metrik dengan satuan MKS (Meter Kilogram Second) dan CGS (Centimeter Gram Second) :

N0	Besaran Pokok	Satuan SI/MKKS	Singkatan	Satuan Sistem CGS	Singkatan
1	Panjang	meter	m	centimeter	cm
2	Massa	kilogram	kg	gram	g
3	Waktu	detik	s	detik	s
4	Suhu	kelvin	K	Kelvin	k
5	Kuat arus listrik	ampere	A	stat ampere	statA
6	Intensitas cahaya	candela	Cd	candela	Cd
7	Jumlah zat	kilo mol	kmol	mol	mol

2. Besaran Turunan

Besaran Turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok. Contohnya : Luas, Kecepatan, Percepatan,dll. Berikut tabel besaran turunan beserta satuannya :

N0	Besaran Turunan	Penjabaran dari Besaran Pokok	Satuan dalam MKKS
1	Luas	Panjang × Lebar	m2
2	Volume	Panjang × Lebar × Tinggi	m3
3	Massa Jenis	Massa : Volume	kg/m3
4	Kecepatan	Perpindahan : Waktu	m/s
5	Percepatan	Kecepatan : Waktu	m/s2
6	Gaya	Massa × Percepatan	newton (N) = kg.m/s2
7	Usaha	Gaya × Perpindahan	joule (J) = kg.m2/s2
8	Daya	Usaha : Waktu	watt (W) = kg.m2/s3
9	Tekanan	Gaya : Luas	pascal (Pa) = N/m2
10	Momentum	Massa × Kecepatan	kg.m/s

C. Dimensi

Dimensi menyatakan sifat fisis suatu besaran, atau dengan kata lain dimensi merupakan simbol dari besaran pokok. Dimensi dapat dipakai untuk mengecek rumus-rumus fisika. Rumus Fisika yang benar, harus mempunyai dimensi yang sama pada kedua ruas. 

Dimensi Besaran fisika diwakili dengan simbol, misalnya M, L dan T. M mewakili Massa (mass), L mewakili Panjang (Length), dan T mewakili waktu (Time). Ada 2 macam dimensi, yaitu Dimensi Primer dan Dimensi Sekunder. Dimensi Primer meliputi M (untuk satuan massa), L (untuk satuan Panjang), dan T (untuk satuan waktu). Dimensi Sekunder adalah dimensi dari semua besaran turunan yang dinyatakan dalam dimensi primer. Contoh Dimensi Sekunder : Dimensi Gaya = M L T^2 (kuadrat).

Didalam suatu pengukuran ada dua kemungkinan yang akan terjadi yaitu mendapat angka yang terlalu kecil, atau angka yang terlalu besar. Untuk menyederhanakan permasalahan tersebut maka dalam pertemuan pada tahun 1960-1975 komite internasional menetapkan awalan pada satuan-satuan tersebut. 

Manfaat dimensi dalam Fisika, adalah :

1. Dapat digunakan untuk membuktikan dua besaran sama atau tidak. Apabila dua besaran sama, jika keduanya memiliki dimensi yang sama atau keduanya merupakan besaran vektor atau skalar.
2. dapat digunakan untuk menentukan persamaan yang pasti salah atau mungkin benar.
3. dapat digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran fisis jika kesebandingan besaran fisis tersebut dengan besaran-besaran fisis lainnya diketahui 

Apa perbedaan Satuan dengan Dimensi?

a) Satuan

• Satuan besaran fisis didefinisikan dengan perjanjian, berhubungan dengan standar tertentu. (Contoh pada besaran panjang dapat memiliki satuan meter, kaki, inci, mil, atau mikrometer). 
• Dua satuan yang berbeda dapat dikonversi satu sama lain. (Contoh : 1 m = 39,37 in, angka 39,37 ini disebut sebagai faktor konversi)

b) Dimensi

• Dimensi pada Besaran panjang hanya satu, yaitu L
• Tidak ada faktor konversi antar lambang dimensi