Rangkuman Materi Fisika Kelas 10 Semester 1 Materi Besaran, Satuan dan Pengukuran Dasar

Zsmart.id - Pada rangkuman materi fisika kelas 10 kali ini akan memberikan penjelasan atau rangkuman singkat mengenai materi besaran, satuan dan pengukuran dasar bagi siswa SMA/MA kelas 10 semester 1 menggunakan kurikulum merdeka. 

Terdapat beberapa topik yang akan dipelajari meliputi :

1. Pengertian besaran dan satuan
2. Penulisan angka penting
3. Notasi ilmiah
4. Pengukuran tunggal
5. Pengukuran berulang/berganda

A. Pengertian Besaran dan Satuan

Dalam fisika, sebelum memulai kegiatan pengukuran perlu diketahui terlebih dahulu mengenai konsep dari besaran dan satuan. Secara umum, besaran merupakan segala sesuatu yang dapat diukur baik secara langsung ataupun tidak langsung. Sementara, satuan merupakan nama khas yang melekat pada setiap besaran yang diukur. 

Secara umum, besaran terbagi atas 2 (dua) jenis yakni besaran pokok dan besaran turunan. 

A.1. Besaran Pokok

Besaran pokok merupakan besaran standar dalam pengukuran yang menjadi basis dari besaran-besaran lain. Terdapat 7 (tujuh) buah besaran pokok yakni:

1. Panjang dengan satuan m (meter)
2. Massa dengan satuan kg (kilogram)
3. Waktu dengan satuan s (sekon)
4. Suhu dengan satuan K (kelvin)
5. Arus listrik dengan satuan A (ampere)
6. Jumlah zat dengan satuan n (mol)
7. Intensitas cahaya dengan satuan Cd (kandela)

satuan yang melekat pada 7 (tujuh) besaran pokok tersebut merupakan satuan Sistem Internasional MKS (meter-kilogram-sekon) atau disingkat SI. Masih ada beberapa sistem satuan lain misalnya CGS (centimeter-gram-sekon)

A.2. Besaran Turunan

Besaran turunan merupakan besaran yang diperoleh dari besaran-besaran pokok. Terdapat beberapa contoh dari besaran turunan, seperti:

1. Kecepatan dengan satuan m/s
2. Percepatan dengan satuan m/s²
3. Luas dengan satuan m²
4. Volum dengan satuan m³
5. Gaya dengan satuan kgm/s²
6. Usaha dengan satuan kgm²/s²

Terlihat bahwa pada besaran kecepatan diperoleh dari dua besaran pokok yakni panjang dan waktu. 

B. Penulisan Angka Penting

Dalam pengukuran, angka penting memainkan peranan penting. Angka penting menandakan sejauh mana hasil pengukuran dapat diterima dan dapat dilaporkan dengan hasil yang dapat dipercaya. Terdapat beberapa hal yang perlu diketahui dalam angka penting, yakni:

B.1. Aturan Penulisan Angka Penting

Beberapa aturan yang perlu diperhatikan dalam penulisan angka penting meliputi:

1. Angka nol bukan angka penting.
2. Angka nol yang berada di antara angka bukan nol, merupakan angka penting
3. Pada bilangan desimal lebih kecil dari 1, deretan angka nol setelah tanda koma bukan merupakan angka penting. 
4. Pada bilangan desimal, angka nol yang berada di belakang angka bukan nol merupakan angka penting.

Sehingga, berdasarkan aturan-aturan penulisan angka penting tersebut, maka dapat ditentukan bahwa

1. Angka 1000 memiliki 1 angka penting yakni angka 1
2. Angka 12004 memiliki 5 angka penting yakni angka 1,2,0,0 dan 4
3. Angka 0.0023 memiliki 2 angka penting yakni angka 2 dan 3
4. Angka 0.002300 memiliki 4 angka penting yakni angka 2,3,0 dan 0
5. Angka 12.050 memiliki 5 angka penting yakni angka 1,2,0,5 dan 0

B.2. Pembulatan Angka

Beberapa aturan yang perlu diketahui dalam melakukan pembulatan angka adalah:

1. Jika angka terakhir kurang dari 5, maka angka sebelum angka tersebut tidak mengalami perubahan, namun apabila angka terakhir lebih dari 5 maka angka di depan angka 5 tersebut naik 1 angka.
2. Jika dua angka terakhir adalah 5 dan diikuti oleh angka bukan nol, maka angka sebelum angka 5 tersebut naik 1 angka.
3. Jika dua angka terakhir adalah 5 dan diikuti oleh angka nol, maka angka sebelum angka 5 tersebut tidak mengalami perubahan.

Maka, berdasarkan aturan-aturan tersebut dapat ditentukan pembulatan angka-angka berikut:

1. Angka 3.74 menjadi 3.7 dan 5.87 menjadi 5.9 sesuai dengan aturan pertama.
2. Angka 3.754 menjadi 3.8 sesuai dengan aturan kedua.
3. Angka 3.750 menjadi 3.7 sesuai dengan aturan ketiga.

B.3. Operasi Penjumlahan dan Pengurangan Angka Penting

Pada operasi penjumlahan dan pengurangan angka penting, hasil perhitungan mengikuti jumlah angka jumlah bilangan desimal merujuk pada jumlah bilangan terkecil pada operasi perhitungan tersebut. 

Perhatikan contoh berikut:

12.457 + 11.02 = 23.477

pada operasi penjumlahan ini, bilangan terkecil memiliki 2 angka dibelakang tanda desimal yakni 11.02, maka hasil perhitungan harus memiliki 2 angka di belakang tanda desimal. Olehnya diperoleh hasil 23.48.

B.4. Operasi Perkalian dan Pembagian Angka Penting

Pada operasi perkalian dan pembagian angka penting, hasil perhitungan mengikuti jumlah angka penting memiliki jumlah angka penting terkecil dalam operasi perhitungan tersebut.

Perhatikan contoh berikut:

7.367 x 2.1 = 15.4707

pada operasi perkalian ini, bilangan terkecil memiliki 2 angka dibelakang tanda desimal yakni 2.1, maka hasil perhitungan harus memiliki 2 angka di belakang tanda desimal. Olehnya diperoleh hasil 15.

C. Notasi Ilmiah

Notasi ilmiah merupakan penyederhanaan penulisan angka-angka hasil perhitungan atau hasil pengukuran yang memiliki orde yang sangat besar atau sangat kecil. Secara umum, bentuk penulisan notasi ilmiah mengikuti persamaan :

\[ a\times 10^{n}\]

di mana nilai a yakni 1 < a <10, n adalah orde pengali. Beberapa contoh penulisan notasi ilmiah adalah sebagai berikut:

1. Angka 150000000000 ditulis menjadi 1.5 x 10¹¹
2. Angka 73000 ditulis menjadi 7.3 x 10⁴
3. Angka 0.0001 ditulis menjadi 1 x 10¯⁴
4. Angka 0.00345 ditulis menjadi 3.45 x 10¯³

D. Pengukuran Tunggal

Pengukuran tunggal merupakan kegiatan pengambilan besaran suatu objek atau benda yang dilakukan sebanyak 1 (satu) kali pengambilan data. 

D.1. Penulisan Hasil Pengukuran Tunggal

Hasil pelaporan pengukuran tunggal dituliskan ke dalam bentuk berikut

\[ HP=\left|x\pm\Delta x\right|\]

di mana x merupakan hasil pembacaan alat ukur dan Δx merupakan ketidakpastian hasil pengukuran tunggal.

D.2. Ketidakpastian Pengukuran Tunggal

Dalam melakukan kegiatan pengukuran, hasil yang diperoleh pasti memiliki ketidakpastian hasil pengukuran. Pada kasus pengukuran tunggal, nilai ketidakpastian ini diberikan ke dalam bentuk persamaan:

\[\Delta x=\frac{1}{2}NST\]

di mana NST merupakan nilai skala terkecil dari alat ukur yang merupakan hasil bagi antara batas ukur dan jumlah skala pada batas ukur tersebut. Misalkan pada penggaris, kita mengambil batas ukur dari 0 hingga 1 cm dan dari batas ukur tersebut terdapat 10skala, maka NST dari penggaris adalah 0.1cm/skala. 

D.3. Contoh Pengukuran Tunggal

Dalam suatu pengukuran panjang benda menggunakan penggaris diperoleh panjang benda adalah 12.7cm. Maka, pelaporan hasil pengukuran panjang benda tersebut adalah:

\[HP=\left|12.70\pm 0.05\right|cm\]

yang berarti bahwa rentang penerimaan hasil pengukuran panjang benda berada di antara 12.65cm hingga 12.75cm.

E. Pengukuran Berulang/Berganda

Pengukuran berulang/berganda merupakan kegiatan pengambilan besaran suatu objek atau benda yang dilakukan lebih dari 1 (satu) kali pengambilan data. Untuk pengukuran jenis ini, dibagi atas dua jenis yakni pengukuran berulang sebanyak 3-5 kali dan lebih dari 7 kali.

E.1. Pengukuran Berulang Sebanyak 3-5 Kali

E.1.1. Penulisan Hasil Pengukuran Berulang Sebanyak 3-5 Kali

Hasil pelaporan pengukuran berulang dituliskan ke dalam bentuk berikut

\[HP=\left|\overline{x}\pm\Delta x\right|\]

di mana x merupakan rerata dari semua hasil pembacaan alat ukur dan Δx merupakan ketidakpastian hasil pengukuran berulang

E.1.2. Ketidakpastian Pengukuran Berulang Sebanyak 3-5 Kali

Dalam menentukan ketidakpastian hasil pengukuran berulang, maka kita menentukan terlebih dahulu kesalahan mutlak masing-masing data (maksimum 5 data) yakni :

\[\begin{matrix}\Delta x_{1}=\overline{x}-x_{1}\\\Delta x_{2}=\overline{x}-x_{2}\\...\\\Delta x_{5}=\overline{x}-x_{5}\end{matrix}\]

Setelah itu, nilai ketidakpastiannya ditentukan dari rerata kesalahan mutlak dengan menggunakan persamaan:

\[\Delta x=\frac{\left|\Delta x_{1}\right|+...+\left|\Delta x_{5}\right|}{5}\]

E.2. Pengukuran Berulang Sebanyak Lebih Dari 7 Kali

E.2.1. Penulisan Hasil Pengukuran Berulang Sebanyak Lebih Dari 7 Kali

Hasil pelaporan pengukuran berulang dituliskan ke dalam bentuk berikut

\[HP=\left|\overline{x}\pm\Delta x\right|\]

di mana x merupakan rerata dari semua hasil pembacaan alat ukur dan Δx merupakan ketidakpastian hasil pengukuran berulang.

E.2.2. Ketidakpastian Pengukuran Berulang Sebanyak Lebih Dari 7 Kali

Dalam menentukan ketidakpastian pengukuran berulang sebenyak lebih dari 7 kali, maka dapat digunakan pendekatan statistik. Secara ringkas diperoleh:

\[\Delta x=\sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N}\left(x_{1}-\overline{x}\right)^{2}}\]

di mana N merupakan banyaknya jumlah pengukuran berganda yang dilakukan.

E.3. Contoh Pengukuran Berulang

Diberikan data hasil pengukuran berulang dari sebuah jarum yakni 2.620cm, 2.625cm, 2.630cm, 2.628cm dan 2.626cm. Berdasarkan data-data ini, diperoleh rerata panjang jarum yakni 2.626cm. Dengan menggunakan persamaan ketidakpastian pengukuran berulang sebanyak 5 kali pengambilan data diperoleh nilai ketidakpastian pengukuran adalah 0.003cm. Sehingga, pelaporan hasil pengukuran panjang jarum adalah :

\[HP=\left|2.626\pm 0.003\right|cm\]

Demikian rangkuman materi fisika SMA kelas 10 materi besaran,satuan dan pengukuran dasar. Semoga bermanfaat!

Share :