JENJANG
SMP
KELAS MATA PELAJARAN TOPIK BAHASAN
VII (TUJUH) ILMU PENGETAHUAN ALAM (IPA) BESARAN DAN PENGUKURAN
Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Besaran fisika didefinisikan sebagai ukuran fisis suatu benda yang dinyatakan secara kuantitas. Besaran fisika terdiri dari : a. Besaran pokok Besaran pokok merupakan besaran dasar yang sudah ditetapkan terlebih dahulu
No. Besaran Pokok
Satuan SI / MKS
Singkatan
Satuan Sistem CGS
Singkatan
1 2 3 4 5
meter kilogram detik kelvin ampere
m kg s K A
centimeter gram detik Kelvin stat ampere
cm g s K statA
candela
Cd
candela
Cd
kilo mol
kmol
mol
mol
6 7
Panjang Massa Waktu Suhu Kuat arus listrik Intensitas cahaya Jumlah zat
Sistem
Awalan Satuan
Lamban g
Konversi
Konversi Makro
Eksa Peta Tera Giga Mega kilo hekto deka meter centi mili mikro nano piko femto atto
E P T G M k h da
10 15 10 12 10 9 10 6 10 3 10 2 10 1 10 1 -2 10 -3 10 -6 10 -9 10 -12 10 -15 10 -18 10
MKS Konversi Mikro
c m μ n p f a
18
b. Besaran turunan.,
Besaran turunan adalah besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok atau besaran turunan lainnya.
No. Besaran Turunan
Penjabaran dari Besaran Pokok
Satuan Sistem MKS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Panjang × Lebar Panjang × Lebar × Tinggi Massa : Volume Perpindahan : Waktu Kecepatan : Waktu Massa × Percepatan Gaya × Perpindahan Usaha : Waktu Gaya : Luas Massa × Kecepatan
m 3 m 3 kg/m m/s 2 m/s 2 newton (N) = kg.m/s 2 2 joule (J) = kg.m /s 3 watt (W) = kg.m2/s 2 pascal (Pa) = N/m kg.m/s
Luas Volume Massa jenis Kecepatan Percepatan Gaya Usaha Daya Tekanan Momentum
1
2
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
1 dyne 1 erg 1 kalori 1 kWh 1 liter 1 ml 1 atm 1 gauss
-5
10 newton -7 10 joule 0,24 joule 6 3,6 x 10 joule -3 3 3 10 m = 1 dm 3 1 cm = 1 cc 5 1,013 x 10 pascal -4 10 tesla
Satuan dari suatu besaran merupakan sesuatu yang menyatakan hasil pengukuran. Sistem satuan pada prinsipnya bersifat standar atau baku yang disebut sistem internasional atau disingkat SI, memiliki syarat-syarat sebagai berikut: 1. satuan selalu tetap, artinya tidak mengalami perubahan karena pengaruh apapun, misalnya suhu, tekanan dan kelembaban. 2. bersifat internasional, artinya dapat dipakai di seluruh negara. 3. mudah ditiru bagi setiap orang yang akan menggunakannya. Pengukuran didefinisikan sebagai membandingkan suatu besaran dengan suatu satuan. Dalam melakukan pengukuran orang selalu berhadapan dengan benda atau objek yang diukur, alat ukur, dan satuan yang digunakan, baik yang baku maupun yang tidak baku. Satuan yang tidak baku merupakan satuan yang nilainya tidak tetap dan tidak standar. Standart satuan dapat dikelompokkan sebagai berikut: 1. Standar untuk Satuan Pokok Panjang Standar untuk satuan pokok panjang dalam SI adalah meter (m). Satu meter standar sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa (vakum) pada selang waktu 1/299 792 458 sekon. Untuk mengukur panjang digunakan alat sebagai berikut: a. Mistar Mistar dengan skala terkecil 1 mm disebut mistar berskala mm. Mistar dengan skala terkecil cm disebut mistar berskala cm. Mistar mempunyai tingkat ketelitian 1 mm atau 0,1 cm b. Jangka sorong Jangka sorong mempunyai nonius atau vernier, yaitu skala yang mempunyai panjang 9 mm dan dibagi atas 10 bagian yang sama. Perbedaan satu bagian skala nonius dengan satu skala utama adalah 0,1 mm, sehingga tingkat ketelitian jangka sorong adalah sebesar 0,1 mm. Bagian penting yang terdapat pada jangka sorong adalah: 1) Rahang tetap yang memiliki skala utama. 2) Rahang sorong (dapat digeser-geser) yang memiliki skala nonius. a. Mikrometer Sekrup Alat ukur panjang ini memiliki tingkat ketelitian yang paling tinggi yaitu sebesar 0,01 mm. Mikrometer sekrup biasa digunakan untuk mengukur benda yang sangat tipis, misalnya; tebal kertas.
2
2. Standar untuk Satuan Pokok Massa
Standar untuk satuan pokok massa dalam SI adalah kilogram ( kg ). Satu kilogram standar sama dengan massa sebuah silinder yang terbuat dari campuran platinairidium. Massa standar disimpan di Sevres, Paris, Perancis. Massa satu kilogram 0 standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4 C. Untuk menentukan massa benda dapat digunakan neraca sama lengan, neraca tiga lengan (O’hauss – 2610 dapat mengukur massa sampai 2.610 kg dengan ketelitian 0,1 gram ), neraca empat lengan (O’hauss – 311 dapat mengukur massa sampai 310 gram dengan ketelitian 0,01 gram). 3. Standar untuk Satuan Pokok Waktu Standar untuk satuan pokok waktu dalam SI adalah sekon (s). Satu sekon standar adalah waktu yang diperlukan oleh atom Cesium – 133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali. Untuk menentukan selang waktu atau lamanya perjalanan biasanya digunakan jam atau stopwatch. Ada dua cara yang dapat dilakukan untuk mengukur volume zat padat secara tidak langsung, yaitu : a. Menggunakan satu buah gelas ukur Langkah yang harus dilakukan sebagai berikut: 1) Letakkan gelas ukur di atas permukaan yang rata misalnya, meja 2) Isilah gelas ukur tersebut dengan air kira-kira setengahnya. 3) Masukkan zat padat yang hendak kamu ukur ke dalam gelas ukur tersebut. 4) Tarik kesimpulanmu untuk menyatakan volume zat padat tersebut yaitu dengan cara menentukan selisih dari hasil kedua bacaan. Volume zat padat = ( V2 – V1 ) ml b. Menggunakan satu gelas ukur dan satu gelas berpancuran Langkah yang harus dilakukan sebagai berikut: 1) Letakkan gelas ukur dan gelas berpancuran di atas permukaan yang rata misalnya, meja. 2) Isilah gelas berpancuran tersebut dengan air sampai batas lubang gelas berpancuran. 3) Taruh gelas ukur tepat dibawah mulut lubang gelas berpancuran. 4) Masukkan zat padat yang hendak kamu ukur ke dalam gelas berpancuran tersebut. 5) Amati dan baca skala yang ditunjukkan pada gelas ukur nyatakan pengukuranmu sebagai volume zat padat yang diukur. Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Alat untuk mengukur besarnya suhu suatu benda adalah termometer. Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Jenis-jenis termometer, antara lain : a. Termometer zat cair dalam gelas Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur temperatur pada daerah batas pengukuran yang dipengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler. b. Termokopel Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Keuntungan termokopel terletak pada kecepatan mencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur. c. Termometer hambatan listrik Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam tersebut naik.
3
d. Termometer gas volume tetap Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabung manometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap. Termometer yang umum digunakan adalah termometer zat cair dengan pengisi pipa kapilernya adalah raksa atau alkohol. Beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain : a) Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya menjadi teliti. b) Air raksa mudah dilihat karena mengkilat. c) Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur. d) Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu – 0 0 40 C dan mendidih pada suhu 360 C. e) Volume air raksa berubah secara teratur. Beberapa kerugian air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain: a) Air raksa harganya mahal. b) Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah. c) Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah. Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain : a) Alkohol harganya murah. b) Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternayata alkohol mengalami perubahan volume yang besar. c) Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol – 0 130 C. Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain : a) Membasahi dinding kaca. b) Titik didihnya rendah (780C) c) Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat. Jenis-jenis thermometer yang digunakan sehari-hari: 1. Termometer Celsius Dibuat oleh Anders Celsius dari Swedia pada tahun 1701 - 1744. a) Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendidih (100 0C). b) Titik tetap bawah menggunakan air yang membeku atau es yang sedang mencair (00 C). c) Perbandingan skalanya 100. 2. Termometer Reamur Dibuat oleh Reamur dari Perancis pada tahun 1731. a) Titik tetap atas menggunakan air yang mendidih (800R). b) Titik tetap bawah menggunakan es yang mencair (00R). c) Perbandingan skalanya 80. 3. Termometer Fahrenheit Dibuat oleh Daniel Gabriel Fahrenheit dari Jerman pada tahun 1986-1736 a) Titik tetap atas menggunakan air mendidih (2120F). b) Titik tetap bawah menggunakan es mencair (00F). c) Perbandingan skalanya 180. 4. Termometer Kelvin Dibuat oleh Kelvin dari Inggris pada tahun 1848-1954 a) Titik tetap atas menggunakan air mendidih (373 K). b) Titik tetap bawah menggunakan es mencair (273 K). c) Perbandingan skalanya 100.
4
Hubungan antara Celsius, Reamur, Fahrenheit dan
C
R
Kelvin sebagai berikut :
(F
– K
32) 5
5
4
9
5
