Dalam ilmu fisika, terdapat berbagai besaran pokok yang digunakan untuk mengukur dan menggambarkan fenomena alam. Namun, selain besaran pokok, terdapat pula besaran turunan yang merupakan hasil kombinasi atau derivasi dari besaran dasar tersebut.
Besaran turunan memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang hubungan antara berbagai fenomena fisika dalam konteks yang lebih kompleks. Artikel ini akan mengulas 8 besaran turunan yang penting, yaitu percepatan, kecepatan, gaya, tekanan, energi, volume, daya, dan massa jenis.
Simak dengan seksama untuk memperluas pengetahuanmu di bidang fisika!
Daftar ISI
Definisi Besaran Turunan
Selain besaran pokok, terdapat juga besaran turunan yang merupakan hasil kombinasi atau derivasi dari besaran dasar tersebut. Besaran turunan dapat didefinisikan sebagai besaran yang berasal dari operasi matematika yang melibatkan besaran dasar.
Operasi matematika ini bisa berupa penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian atau derivasi. Melalui kombinasi dan manipulasi besaran dasar, besaran turunan mengungkapkan hubungan yang lebih kompleks antara berbagai fenomena fisika.
Contoh besaran ini meliputi percepatan, kecepatan, gaya, tekanan, energi, dan banyak lagi. Setiap besaran turunan memiliki arti dan dimensi yang spesifik, serta satuan ukur yang digunakan untuk mengukurnya.
Dalam aplikasinya, besaran ini sering digunakan dalam berbagai bidang ilmu dan teknologi. Misalnya, dalam ilmu kinematika, kita menggunakan besaran turunan seperti kecepatan dan percepatan untuk menggambarkan gerak suatu objek.
Dalam ilmu mekanika, gaya digunakan untuk mempelajari interaksi antara benda-benda dan menyelidiki hukum Newton. Tekanan digunakan dalam ilmu fluida untuk memahami aliran fluida dan distribusi gaya pada permukaan.
Penggunaan besaran ini juga penting dalam bidang energi, termodinamika, dan banyak lagi. Dengan memahami pengertian besaran turunan, kita dapat menerapkan konsep ini dalam pemodelan dan analisis sistem fisika yang lebih kompleks, serta mengembangkan teori dan teknologi yang lebih maju.
8 Besaran Turunan, Dimensi, dan Pengukurannya
Dalam rangkaian pembelajaran fisika, pemahaman tentang materi ini sangat penting karena membantu kita memahami prinsip-prinsip dasar dan hubungan yang lebih mendalam antara berbagai fenomena fisika.
Maka, pada bagian ini, kita akan mempelajari pengertian, dimensi, pengukuran, serta contoh dari masing-masing besaran turunan. Dengan demikian, kita dapat melihat bagaimana komponen-komponen fisik berinteraksi satu sama lain. Mari simak selengkapnya di bawah ini.
1. Percepatan
Percepatan adalah salah satu besaran turunan yang penting dalam fisika. Besaran ini menggambarkan perubahan kecepatan suatu objek dalam satuan waktu tertentu. Dalam konteks yang lebih sederhana, percepatan merupakan ukuran seberapa cepat suatu objek dapat mengubah kecepatannya.
Ketika objek mengalami percepatan positif, itu berarti kecepatannya meningkat. Sebaliknya, ketika objek mengalami percepatan negatif, itu berarti kecepatannya berkurang.
Pemahaman tentang besaran percepatan sangat penting dalam pemodelan dan analisis berbagai fenomena fisika, terutama dalam kaitannya dengan gerak benda.
a. Dimensi Besaran Percepatan
Percepatan memiliki dimensi yang terkait dengan perubahan kecepatan dan waktu. Secara matematis, dimensi percepatan dapat dinyatakan sebagai panjang per satuan waktu kuadrat (L/T^2). Misalnya, satuan dimensi standar untuk percepatan adalah meter per detik kuadrat (m/s^2).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Percepatan
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur percepatan adalah meter per detik kuadrat (m/s^2). Namun, ada juga satuan lain yang digunakan, seperti kilometer per jam kuadrat (km/h^2) atau sentimeter per detik kuadrat (cm/s^2).
Untuk mengukur percepatan, digunakan alat ukur yang disebut akselerometer. Akselerometer adalah sensor yang mampu mendeteksi perubahan percepatan suatu objek. Alat ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti dalam ponsel pintar, kendaraan, dan peralatan olahraga.
c. Contoh Besaran Percepatan
Contoh penerapan besaran percepatan adalah ketika sebuah mobil sedang bergerak. Jika mobil tersebut awalnya berhenti dan kemudian mulai bergerak dengan kecepatan yang semakin meningkat, kita dapat mengatakan bahwa mobil tersebut mengalami percepatan positif.
Besaran percepatan akan memberikan informasi tentang seberapa cepat mobil tersebut dapat mencapai kecepatan tertentu dalam interval waktu tertentu.
Sebagai contoh lain, ketika pesawat terbang mendarat di landasan pacu, percepatan digunakan untuk menggambarkan bagaimana kecepatan pesawat berkurang seiring dengan penurunan ketinggian dalam interval waktu tertentu.
2. Kecepatan
Kecepatan adalah salah satu besaran turunan yang sering digunakan dalam fisika untuk menggambarkan sejauh mana suatu objek berpindah dalam waktu tertentu. Besaran ini mengacu pada perubahan posisi objek per satuan waktu, sehingga memberikan informasi tentang seberapa cepat atau lambat suatu objek bergerak.
Kecepatan dapat berbeda-beda tergantung pada arah pergerakan objek tersebut. Kecepatan positif menunjukkan gerakan objek ke arah positif sumbu koordinat, sedangkan kecepatan negatif menunjukkan gerakan objek ke arah negatif sumbu koordinat.
a. Dimensi Besaran Kecepatan
Kecepatan memiliki dimensi yang terkait dengan perubahan posisi dan waktu. Secara matematis, dimensi kecepatan dapat dinyatakan sebagai panjang per satuan waktu (L/T). Misalnya, satuan dimensi standar untuk kecepatan adalah meter per detik (m/s).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Kecepatan
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur kecepatan adalah meter per detik (m/s). Namun, terdapat pula satuan lain yang digunakan dalam konteks tertentu, seperti kilometer per jam (km/h) atau mil per jam (mph).
Untuk mengukur kecepatan, digunakan alat ukur yang disebut dengan speedometer. Speedometer adalah alat yang terpasang pada kendaraan untuk menunjukkan kecepatan kendaraan tersebut. Alat ini berfungsi dengan prinsip mengukur perubahan jarak yang dilalui kendaraan dalam interval waktu tertentu.
c. Contoh Besaran Kecepatan
Contoh penerapan besaran kecepatan adalah ketika seseorang berlari. Jika seseorang berlari dengan kecepatan 5 meter per detik, artinya dalam setiap detik ia dapat menempuh jarak sejauh 5 meter.
Dalam konteks lain, ketika sebuah mobil bergerak dengan kecepatan konstan 60 kilometer per jam, berarti mobil tersebut dapat menempuh jarak 60 kilometer dalam waktu satu jam.
Pemahaman tentang besaran kecepatan sangat penting dalam banyak aspek kehidupan sehari-hari, seperti dalam transportasi, olahraga, dan rekayasa.
3. Tekanan
Tekanan adalah besaran turunan yang menggambarkan distribusi gaya per satuan luas pada suatu permukaan. Besaran ini mengindikasikan seberapa besar gaya yang diberikan oleh suatu objek pada luas permukaan yang bersentuhan dengannya.
Tekanan dapat digunakan untuk menjelaskan interaksi antara objek dengan permukaan yang ada di sekitarnya. Selain itu, tekanan juga dapat menggambarkan kondisi fisik suatu sistem, seperti tekanan udara, tekanan fluida, atau tekanan pada permukaan benda padat.
a. Dimensi Besaran Tekanan
Dimensi besaran tekanan terkait dengan gaya dan luas. Secara matematis, dimensi tekanan dapat dinyatakan sebagai gaya per satuan luas (F/A). Satuan dimensi standar untuk tekanan adalah newton per meter persegi (N/m²) atau pascal (Pa).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Tekanan
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur tekanan adalah pascal (Pa). Satuan ini dinamakan untuk menghormati ilmuwan Blaise Pascal yang banyak berkontribusi dalam bidang fisika. Selain pascal, terdapat juga satuan lain yang digunakan dalam konteks tertentu, seperti bar, psi, atau atmosfer.
Untuk mengukur tekanan, terdapat berbagai alat ukur yang digunakan, tergantung pada konteks pengukuran. Beberapa contoh alat ukur tekanan adalah manometer, barometer, dan tensiometer. Alat-alat ini berfungsi untuk mengukur dan menunjukkan besaran tekanan dalam bentuk yang dapat dibaca.
c. Contoh Besaran Tekanan
Salah satu contoh penerapan besaran tekanan adalah ketika kita duduk di atas kursi atau berjalan di atas permukaan tanah. Berat tubuh kita diberikan pada luas permukaan kursi atau tanah, dan tekanan dihasilkan oleh gaya tersebut.
Semakin besar luas permukaan yang menopang tubuh kita, semakin rendah tekanan yang dirasakan.
Dalam konteks lain, ketika kita menggunakan pompa angin untuk mengisi ban sepeda, pompa akan memberikan tekanan udara pada dalam ban. Tekanan ini memungkinkan ban untuk mengembang dan mempertahankan bentuknya agar dapat digunakan dengan baik.
4. Gaya
Besaran gaya adalah besaran fisika yang menggambarkan interaksi antara dua objek atau antara objek dan lingkungannya. Gaya menggambarkan kekuatan atau pengaruh suatu objek terhadap perubahan gerak atau bentuk objek lain yang berada dalam interaksi dengannya.
Gaya dapat mendorong, menarik, atau memutar suatu objek. Besaran ini juga dapat menyebabkan perubahan kecepatan, perubahan arah, atau perubahan bentuk objek yang menerimanya.
Gaya adalah faktor penting dalam memahami gerak benda dan interaksi antara benda-benda di alam.
a. Dimensi Besaran Gaya
Dimensi besaran gaya terkait dengan massa, percepatan, dan waktu. Secara matematis, dimensi gaya dapat dinyatakan sebagai massa dikali percepatan (m × a). Satuan dimensi standar untuk gaya adalah newton (N).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Gaya
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur gaya adalah newton (N). Satuan ini dinamakan untuk menghormati ilmuwan Isaac Newton yang mengembangkan hukum gerak. Selain newton, terdapat juga satuan lain yang digunakan dalam konteks tertentu, seperti dyne, pound-force, atau kilogram-force.
Untuk mengukur gaya, terdapat berbagai alat ukur yang digunakan, tergantung pada skala dan kebutuhan pengukuran. Beberapa contoh alat ukur gaya adalah dinamometer, neraca, atau tensiometer. Alat-alat ini digunakan untuk menghasilkan dan mengukur gaya dalam berbagai situasi.
c. Contoh Besaran Gaya
Salah satu contoh penerapan besaran gaya adalah saat kita mendorong atau menarik sebuah benda. Gaya yang kita berikan pada benda akan memengaruhi geraknya. Misalnya, saat mendorong mobil yang mogok, kita memberikan gaya untuk mengubah kecepatannya agar dapat bergerak.
Dalam olahraga, gaya juga memiliki peran penting. Ketika seorang atlet mengayunkan raket tenis atau memukul bola, gaya yang dihasilkan akan memengaruhi arah dan kecepatan bola. Semakin kuat gaya yang dihasilkan, semakin besar pengaruhnya terhadap gerakan bola.
Dalam ilmu fisika, pemahaman tentang besaran gaya menjadi dasar dalam mempelajari hukum-hukum gerak, keseimbangan, dan interaksi antara benda-benda.
5. Energi
Besaran energi mengacu pada kemampuan suatu sistem untuk melakukan kerja atau menyebabkan perubahan. Energi merupakan konsep penting dalam fisika yang terkait dengan perubahan keadaan dan transformasi dalam berbagai bentuk, seperti energi kinetik, energi potensial, energi panas, energi listrik, dan sebagainya.
Energi hadir dalam berbagai bentuk dan dapat diubah atau dipindahkan dari satu bentuk ke bentuk lainnya.
a. Dimensi Besaran Energi
Dimensi besaran energi terkait dengan konsep dasar dalam fisika seperti massa, panjang, waktu, dan suhu.
Secara matematis, dimensi energi dapat dinyatakan dalam satuan massa dikali kuadrat kecepatan (m × v^2), atau dalam satuan massa dikali kuadrat panjang dibagi waktu kuadrat (m × L^2 / t^2). Satuan dimensi standar untuk energi adalah joule (J).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Energi
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur energi adalah joule (J). Joule adalah satuan SI yang dinamai untuk menghormati ilmuwan James Prescott Joule yang berkontribusi dalam pengembangan konsep energi.
Selain joule, satuan energi lain yang digunakan dalam konteks tertentu adalah kalori, elektron volt, atau British thermal unit (BTU).
Dalam praktiknya, terdapat berbagai alat ukur yang digunakan untuk mengukur energi dalam berbagai bentuknya. Misalnya, untuk mengukur energi listrik, kita menggunakan meteran listrik. Sedangkan untuk mengukur energi kinetik, kita menggunakan alat seperti speedometer atau pengukur kecepatan.
c. Contoh Besaran Energi
Contoh penerapan besaran energi dapat ditemukan dalam berbagai situasi sehari-hari.
Ketika kita menggerakkan sepeda, energi kinetik dihasilkan oleh pergerakan kita. Saat kita memasak makanan, energi panas digunakan untuk memanaskan dan mengubah bentuk bahan makanan. Ketika kita menyalakan lampu, energi listrik digunakan untuk menghasilkan cahaya.
Selain itu, energi juga memiliki peran penting dalam fenomena alam yang lebih besar. Misalnya, energi matahari yang diterima oleh bumi digunakan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis untuk menghasilkan energi kimia yang kemudian digunakan oleh makhluk hidup lainnya.
6. Volume
Besaran volume mengacu pada ukuran ruang yang dapat ditempati oleh suatu objek atau zat. Besaran ini berkaitan dengan dimensi tiga dari suatu objek, yaitu panjang, lebar, dan tinggi, yang menentukan seberapa besar ruang yang diambil oleh objek tersebut.
Volume memainkan peran penting dalam berbagai konteks, seperti dalam perhitungan kepadatan, perubahan fisik, atau kapasitas wadah.
a. Dimensi Besaran Volume
Dimensi besaran volume terkait dengan dimensi tiga objek, yaitu panjang (L), lebar (W), dan tinggi (H). Secara matematis, dimensi volume dapat dinyatakan dalam satuan panjang pangkat tiga (L^3), atau satuan volume dapat dinyatakan dalam bentuk L × W × H.
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Volume
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur volume adalah meter kubik (m^3) dalam sistem International System of Units (SI). Selain itu, terdapat juga satuan volume lain yang umum digunakan, seperti sentimeter kubik (cm^3) dan liter (L).
Dalam praktiknya, terdapat berbagai alat ukur yang digunakan untuk mengukur volume. Misalnya, dalam pengukuran volume cairan, kita dapat menggunakan gelas ukur atau buret. Sedangkan dalam pengukuran volume benda padat, kita dapat menggunakan alat seperti penggaris, pengukur ulir, atau alat ukur berbentuk kotak.
c. Contoh Besaran Volume
Contoh penerapan besaran volume dapat ditemukan dalam berbagai situasi sehari-hari. Ketika kita mengukur volume air dalam sebuah wadah, kita dapat menggunakan gelas ukur atau menggunakan rumus matematika untuk menghitung volume benda.
Ketika kita membeli minyak dalam botol, volume minyak yang terkandung di dalamnya dapat diukur dalam satuan liter. Saat kita memasak dan mengukur volume bahan makanan seperti tepung atau gula, kita menggunakan alat ukur yang sesuai.
Selain itu, dalam ilmu fisika, volume juga memiliki peran penting dalam perhitungan kepadatan, yang menghubungkan massa dan volume suatu benda. Pengukuran volume juga digunakan dalam perubahan fisik, seperti perubahan volume gas ketika terjadi pemampatan atau ekspansi.
7. Daya
Besaran turunan daya mengacu pada tingkat atau laju dalam melakukan pekerjaan atau menghasilkan energi. Daya menggambarkan seberapa cepat suatu pekerjaan dilakukan atau energi dihasilkan. Besaran ini penting dalam memahami efisiensi, performa, dan kapasitas kerja suatu sistem atau perangkat.
Daya menggambarkan tingkat produksi atau konsumsi energi dalam suatu sistem. Selain itu, daya memiliki peran penting dalam berbagai bidang, seperti fisika, teknik, dan industri.
a. Dimensi Besaran Daya
Dimensi besaran daya dapat dinyatakan dalam satuan yang terkait dengan pekerjaan dan waktu. Secara matematis, dimensi daya adalah pekerjaan (Joule) dibagi dengan waktu (detik), yang dapat ditulis sebagai Joule per detik (J/s) atau Watt (W), satuan daya dalam sistem Satuan Internasional (SI).
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Daya
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur daya adalah Watt (W). Selain itu, terdapat juga satuan daya lain yang digunakan dalam konteks tertentu, seperti kilowatt (kW) atau horse power (HP).
Dalam praktiknya, terdapat berbagai alat ukur yang digunakan untuk mengukur daya. Misalnya, wattmeter atau power meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur daya listrik dalam sebuah sirkuit.
Dalam bidang mekanik, dinamometer atau alat pengukur torsi digunakan untuk mengukur daya pada mesin atau perangkat mekanis.
c. Contoh Besaran Daya
Contoh penerapan besaran daya dapat ditemukan dalam berbagai aspek kehidupan sehari-hari. Misalnya, ketika kita menggunakan alat elektronik seperti lampu atau kipas angin, daya yang dikonsumsi oleh alat-alat tersebut dapat diukur dalam satuan watt.
Ketika kita menggunakan kendaraan bermotor, daya mesin kendaraan tersebut dapat diukur dalam satuan horse power.
Dalam industri, daya digunakan untuk mengukur performa mesin, kecepatan produksi, atau konsumsi energi suatu sistem. Sedangkan dalam bidang fisika, daya juga terkait dengan konsep kerja dan energi, dimana daya menggambarkan tingkat perubahan energi dalam suatu sistem.
8. Massa Jenis
Besaran massa jenis merujuk pada kuantitas massa suatu zat yang terdistribusi dalam volume tertentu. Massa jenis menggambarkan sejauh mana suatu zat memiliki massa yang terkonsentrasi dalam suatu ruang. Dengan demikian, kita akan tahu informasi tentang sejauh mana zat tersebut mengisi volume yang diberikan.
Massa jenis juga digunakan untuk membedakan berbagai jenis zat dan mempelajari sifat fisiknya, seperti apakah zat tersebut mengapung atau tenggelam dalam zat lainnya.
Besaran ini penting dalam mempelajari sifat fisik dan karakteristik material, serta memahami interaksi zat dalam lingkungan fisik.
a. Dimensi Besaran Massa Jenis
Dimensi besaran massa jenis dinyatakan sebagai massa (kg) dibagi dengan volume (m³). Secara matematis, dimensi massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m³). Dalam pengukuran massa jenis, dimensi ini menunjukkan kuantitas massa yang terkandung dalam setiap satuan volume.
b. Satuan dan Alat Ukur Besaran Massa Jenis
Satuan yang umum digunakan untuk mengukur massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m³). Namun, tergantung pada konteks dan materi yang diteliti, satuan lain juga dapat digunakan, seperti gram per sentimeter kubik (g/cm³) atau kilogram per liter (kg/L).
Untuk mengukur massa jenis, terdapat beberapa alat yang digunakan, tergantung pada jenis materi yang diamati. Misalnya, dalam laboratorium kimia, alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis cairan adalah piknometer dan densimeter.
Sedangkan untuk benda padat, pengukuran massa jenis dapat dilakukan dengan menggunakan alat seperti balok timbang dan jangka sorong.
c. Contoh Besaran Massa Jenis
Contoh penerapan besaran massa jenis dapat ditemukan dalam berbagai konteks. Misalnya, dalam industri konstruksi, massa jenis beton digunakan untuk menentukan kekuatan dan ketahanan material. Dalam bidang kimia, massa jenis larutan digunakan untuk mengukur konsentrasi zat dalam suatu pelarut.
Selain itu, dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat mengamati perbedaan massa jenis pada berbagai objek atau bahan.
Misalnya, logam memiliki massa jenis yang lebih tinggi daripada air, sehingga logam akan tenggelam jika diletakkan dalam air. Begitu pula dengan kayu yang memiliki massa jenis lebih rendah daripada air, sehingga kayu akan mengapung di atas permukaan air.
Sudah Paham Mengenai Macam-macam Besaran Turunan?
Demikianlah pembahasan tentang besaran turunan! Dalam dunia fisika, pemahaman tentang materi ini sangat penting untuk menganalisis fenomena-fenomena yang lebih kompleks dan menjelaskan hubungan antara berbagai komponen sistem. Dengan memahami arti, dimensi, alat ukur, dan contoh penggunaannya, kita dapat mengaplikasikan besaran turunan ini dalam berbagai bidang ilmu dan teknologi. Semoga artikel ini memberikan wawasan dan pemahaman yang bermanfaat dalam mempelajari dunia fisika dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
