Buku Siswa Fisika
๐ Daftar Isi
Capaian Pembelajaran (Minggu 1)
Peserta didik memahami konsep besaran, satuan, dimensi, dan pentingnya sistem pengukuran dalam sains.
Menghubungkan pengukuran dengan fenomena sehari-hari.
Melakukan pengukuran dengan ketelitian tinggi.
Eksperimen "estimasi & ukur" yang menyenangkan.
Dalam bab ini kalian akan belajar mengapa pengukuran yang akurat sangat penting dalam sains dan kehidupan sehari-hari, serta bagaimana cara melakukannya dengan benar.
2.1 Besaran Pokok
Besaran pokok adalah besaran dasar yang satuannya telah didefinisikan terlebih dahulu. Terdapat 7 besaran pokok dalam Sistem Internasional (SI).
| No | Besaran Pokok | Satuan SI | Simbol Satuan | Simbol Dimensi |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Panjang | meter | m | [L] |
| 2 | Massa | kilogram | kg | [M] |
| 3 | Waktu | sekon | s | [T] |
| 4 | Kuat arus listrik | ampere | A | [I] |
| 5 | Suhu termodinamika | kelvin | K | [ฮ] |
| 6 | Jumlah zat | mol | mol | [N] |
| 7 | Intensitas cahaya | kandela | cd | [J] |
2.2 Besaran Turunan
Besaran turunan diperoleh dari kombinasi besaran pokok. Berikut beberapa contoh:
| Besaran Turunan | Rumus | Satuan SI | Simbol Satuan |
|---|---|---|---|
| Luas | panjang × lebar | meter persegi | m² |
| Volume | panjang³ | meter kubik | m³ |
| Kecepatan | perpindahan / waktu | meter per sekon | m/s |
| Percepatan | kecepatan / waktu | meter per sekon kuadrat | m/s² |
| Gaya | massa × percepatan | newton | N (kg·m/s²) |
| Energi/Usaha | gaya × perpindahan | joule | J (kg·m²/s²) |
| Tekanan | gaya / luas | pascal | Pa (N/m²) |
2.3 Satuan SI dan Awalan
Sistem Internasional menggunakan awalan untuk menyatakan kelipatan dan subkelipatan satuan. Berikut beberapa awalan yang sering digunakan:
| Awalan | Simbol | Faktor | Contoh |
|---|---|---|---|
| tera | T | 10¹² | 1 Tm = 10¹² m |
| giga | G | 10⁹ | 1 GHz = 10⁹ Hz |
| mega | M | 10⁶ | 1 MW = 10⁶ W |
| kilo | k | 10³ | 1 km = 10³ m |
| senti | c | 10⁻² | 1 cm = 10⁻² m |
| mili | m | 10⁻³ | 1 mm = 10⁻³ m |
| mikro | ยต | 10⁻⁶ | 1 ยตm = 10⁻⁶ m |
| nano | n | 10⁻⁹ | 1 nm = 10⁻⁹ m |
3.1 Pengertian Dimensi
Dimensi menyatakan susunan suatu besaran dari besaran-besaran pokok. Dimensi digunakan untuk mengecek kebenaran suatu rumus fisika (analisis dimensi). Dua besaran yang berbeda dapat memiliki dimensi yang sama, misalnya usaha dan torsi.
| Besaran | Satuan | Dimensi |
|---|---|---|
| Panjang | m | [L] |
| Massa | kg | [M] |
| Waktu | s | [T] |
| Kecepatan | m/s | [L][T]⁻¹ |
| Percepatan | m/s² | [L][T]⁻² |
| Gaya | N (kg·m/s²) | [M][L][T]⁻² |
| Energi/Usaha | J (kg·m²/s²) | [M][L]²[T]⁻² |
Contoh analisis dimensi: Jika sebuah rumus menyatakan v = s/t, dimensi ruas kanan adalah [L]/[T] = [L][T]⁻¹, cocok dengan dimensi kecepatan. Berarti rumus tersebut benar secara dimensi.
4.1 Alat Ukur dan Ketelitian
Berbagai alat ukur memiliki tingkat ketelitian berbeda:
- Penggaris: ketelitian 0,1 cm (1 mm).
- Jangka sorong: ketelitian 0,01 cm (0,1 mm) atau 0,005 cm tergantung jenis.
- Mikrometer sekrup: ketelitian 0,001 cm (0,01 mm).
- Neraca digital: ketelitian sesuai tampilan (misal 0,01 g).
- Gelas ukur: ketelitian 0,5 mL atau 1 mL tergantung kapasitas.
- Stopwatch: ketelitian 0,1 detik atau 0,01 detik.
4.2 Angka Penting
Aturan angka penting (AP):
- Semua angka bukan nol adalah angka penting.
- Angka nol di antara angka bukan nol adalah penting.
- Nol di belakang koma setelah angka bukan nol adalah penting (misal 2,50 → 3 AP).
- Nol di depan angka bukan nol bukan penting (misal 0,025 → 2 AP).
- Hasil operasi mengikuti AP terkecil dari bilangan yang dioperasikan.
Contoh: 12,3 cm (3 AP) × 4,5 cm (2 AP) = 55,35 cm² → dilaporkan 55 cm² (2 AP).
Dalam aktivitas ini, kalian akan berkelompok dan berkeliling ke 4 stasiun pengukuran. Di setiap stasiun, lakukan estimasi (perkiraan) terlebih dahulu, lalu ukur dengan alat yang tersedia. Bandingkan hasil estimasi dan pengukuran nyata. Catat semua data dengan teliti!
๐ Stasiun 1: Panjang
Alat: penggaris, jangka sorong.
Benda: meja, diameter koin, tebal buku.
Prosedur: estimasi panjang, lalu ukur. Catat dalam tabel.
⚖️ Stasiun 2: Massa
Alat: neraca digital.
Benda: penghapus, botol air, beberapa kelereng.
Prosedur: estimasi massa, timbang, catat.
๐ง Stasiun 3: Volume
Alat: gelas ukur, air, batu kecil.
Prosedur: isi air 50 mL, masukkan batu, baca kenaikan volume. Perhatikan miniskus!
⏱️ Stasiun 4: Waktu
Alat: stopwatch, bandul, tali.
Prosedur: estimasi waktu 10 ayunan, ukur, hitung periode (T = waktu/10).
Tabel Data Pengamatan
| Stasiun | Benda | Estimasi | Hasil Ukur | Selisih |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Panjang meja | ... | ... | ... |
| 1 | Diameter koin | ... | ... | ... |
| 2 | Massa penghapus | ... | ... | ... |
| 3 | Volume batu | ... | ... | ... |
| 4 | Periode bandul | ... | ... | ... |
Salin tabel ini di buku catatanmu dan lengkapi!
Definisi Satuan yang Presisi
- 1 meter adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama 1/299.792.458 detik.
- 1 kilogram didefinisikan berdasarkan konstanta Planck (h = 6,62607015×10⁻³⁴ J·s) sejak 2019, bukan lagi silinder platinum-iridium.
- 1 detik adalah durasi 9.192.631.770 periode radiasi yang terkait dengan transisi dua tingkat hiperhalus atom cesium-133.
Profil Lulusan yang Dikembangkan: Bernalar kritis dan komunikatif.
7.1 Tes Diagnostik (Soal Pilihan Ganda Kompleks)
Petunjuk: Pilih semua jawaban yang benar!
- Manakah yang termasuk besaran pokok?
A. Panjang B. Kecepatan C. Massa D. Waktu E. Gaya - Satuan SI untuk gaya adalah...
A. dyne B. newton C. kg·m/s² D. pascal E. joule - Dimensi [M][L]²[T]⁻² dimiliki oleh...
A. Gaya B. Energi C. Usaha D. Tekanan E. Momentum - Alat ukur panjang dengan ketelitian 0,01 cm adalah...
A. Penggaris B. Jangka sorong C. Mikrometer sekrup D. Meteran E. Stopwatch - 0,00450 memiliki angka penting sebanyak...
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 E. 6
Kunci: 1. A,C,D; 2. B,C; 3. B,C; 4. B; 5. B
7.2 Observasi Keterampilan Mengukur
Guru akan mengamati keterampilan kalian selama Station Challenge menggunakan rubrik berikut:
| Aspek | Skor 1 (Kurang) | Skor 2 (Cukup) | Skor 3 (Baik) |
|---|---|---|---|
| Ketepatan alat | Tidak sesuai | Kadang sesuai | Selalu tepat |
| Pembacaan skala | Tidak benar | Cukup benar | Sangat teliti |
| Angka penting | Salah semua | Sebagian benar | Benar semua |
| Estimasi | Tidak masuk akal | Mendekati | Rasional |
Setelah pembelajaran ini:
- Apa hal baru yang paling menarik tentang pengukuran?
- Di bagian mana kamu masih merasa kesulitan?
- Bagaimana kamu akan menerapkan ketelitian pengukuran dalam kehidupan sehari-hari?
Selamat belajar dan tetap semangat!