Besaran fundamental dan turunan adalah besaran fisika yang memungkinkan kita untuk menyatakan besaran atau pengukuran apa pun dari suatu benda. Eksperimen merupakan aspek fundamental fisika dan ilmu fisika lainnya. Teori dan hipotesis lainnya diverifikasi dan ditetapkan sebagai kebenaran ilmiah melalui eksperimen.
Gambar di atas menunjukkan satuan-satuan yang digunakan untuk mengukur besaran pokok dan turunan. Berat diukur dalam kilogram, jarak dalam meter, waktu dalam detik, arus dalam ampere... Bagian selanjutnya akan menjelaskannya lebih detail.
Pengukuran merupakan bagian integral dari eksperimen, di mana besaran dan hubungan antara berbagai kuantitas fisika digunakan untuk memverifikasi kebenaran teori atau hipotesis.
Jenis-jenis besaran: fundamental dan turunan
Indeks utama
Dalam setiap sistem satuan, sekumpulan satuan fundamental didefinisikan, yang besaran fisisnya disebut besaran fundamental.
Satuan-satuan dasar didefinisikan secara independen, dan besaran-besaran sering kali dapat diukur secara langsung dalam sistem fisika.
Secara umum, sistem satuan membutuhkan tiga satuan mekanis (massa, panjang, dan waktu). Satuan listrik juga diperlukan.
Besaran yang tidak bergantung pada besaran fisika lain untuk pengukurannya dikenal sebagai besaran fundamental, dan tidak bergantung pada besaran lain yang dapat dinyatakan. Terdapat total tujuh besaran fundamental:
1- Massa: kilogram (kg)
Ia didefinisikan oleh massa prototipe silinder platinum-iridium yang disimpan di Biro Berat dan Ukuran Internasional di Paris, Prancis.
Salinan silinder ini dipelihara oleh banyak negara yang menggunakannya untuk menstandardisasi dan membandingkan berat.
2- Panjang: meter (m)
Ia didefinisikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam selang waktu tepat 1/299792458 detik.
3- Waktu: detik (s)
Menurut Sistem Satuan Internasional, waktu tersebut adalah 192.631.770 periode osilasi cahaya yang dipancarkan oleh atom cesium-133, yang sesuai dengan transisi antara dua tingkat hiperhalus dari keadaan dasar. Hal ini ditentukan menggunakan jam atom berpresisi tinggi.
4- Arus listrik: ampere (A)
Ukur intensitas arus listrik. Arus listrik didefinisikan sebagai arus konstan yang, jika mengalir dalam dua konduktor lurus paralel dengan panjang tak terhingga dan luas penampang lingkaran yang dapat diabaikan, ketika keduanya berjarak 1 meter dalam ruang hampa, akan menghasilkan gaya sebesar 2 × 10⁻⁶ Newton per meter panjang antara kedua konduktor tersebut.
Meskipun tampaknya muatan listrik seharusnya digunakan sebagai satuan dasar, pengukuran arus jauh lebih mudah dan oleh karena itu dipilih sebagai satuan dasar standar.
5- Suhu: Kelvin (K)
Menurut Sistem Satuan Internasional, kelvin tepat 1/273,16 dari suhu termodinamika titik tripel air.
Titik tripel air adalah suhu dan tekanan tetap di mana wujud padat, cair, dan gas dapat hadir secara bersamaan.
6- Intensitas cahaya: lilin (cd)
Alat ini mengukur intensitas cahaya suatu sumber yang memancarkan radiasi dengan frekuensi konstan 540 × 1012 Hz, dengan intensitas radiasi 1/683 watt per stereo ke segala arah.
7 mol (mol)
Satu mol adalah jumlah zat yang mengandung entitas sebanyak jumlah atom dalam 0,012 kg karbon-12.
Misalnya: massa besaran fundamental dapat diukur langsung menggunakan neraca dan karenanya tidak bergantung pada besaran lain.
Besaran turunan
Besaran turunan dibentuk oleh perkalian pangkat satuan-satuan dasar. Dengan kata lain, nilai-nilai ini diturunkan dari penggunaan satuan-satuan dasar.
Satuan-satuan ini tidak didefinisikan secara independen, karena bergantung pada definisi satuan lain. Besaran yang berkaitan dengan satuan turunan disebut besaran turunan.
Misalnya, perhatikan besaran vektor kecepatan. Dengan mengukur jarak yang ditempuh suatu benda dan waktu yang dibutuhkan, kecepatan rata-rata benda dapat ditentukan. Oleh karena itu, kecepatan merupakan besaran turunan.
Muatan listrik juga merupakan besaran turunan yang diberikan oleh hasil perkalian aliran arus dan waktu yang berlalu.
Kecuali 7 besaran pokok yang disebutkan di atas, semua besaran lainnya merupakan turunan. Beberapa contoh besaran turunan adalah:
1- Satuan kerja: joule atau julienne (J)
Ini adalah kerja yang dilakukan ketika titik penerapan gaya sebesar satu newton (1 N) bergerak sejauh satu meter (1 m) dalam arah gaya tersebut.
2- Gaya: Newton (N)
Gaya inilah yang, ketika diterapkan pada suatu benda dengan massa satu kilogram (1 kg), menghasilkan percepatan satu meter per detik kuadrat (1 mxs² ).
3- Tekanan: pascal (Pa)
Tekanan adalah tekanan yang dihasilkan ketika gaya sebesar satu newton (1 N) diterapkan secara seragam dan tegak lurus pada permukaan seluas satu meter persegi (1 m² ).
4- Daya: watt atau watt (W)
Ini adalah energi yang menghasilkan produksi energi pada laju satu joule per detik (1 J xs).
5- Muatan listrik: coulomb atau coulomb (C)
Ini adalah jumlah muatan listrik yang diangkut dalam satu detik (1 s) oleh arus satu amp (1 A).
6- Potensial listrik: volt (V)
Ini adalah perbedaan potensial antara dua titik kabel penghantar yang membawa arus konstan satu penguat (1 A), ketika daya yang hilang antara titik-titik ini adalah satu watt (1 W).
7- Hambatan listrik: ohm atau ohm (Ω)
Mengukur hambatan listrik. Secara spesifik, hambatan yang ada di antara dua titik konduktor ketika beda potensial konstan sebesar satu volt (1 V) yang diterapkan di antara kedua titik tersebut menghasilkan arus sebesar satu amp (1 A), dengan konduktor tersebut menjadi sumber gaya gerak listrik.
8- Frekuensi: hertz atau hertz (Hz)
Ini adalah frekuensi fenomena periodik yang periodenya satu detik (1 s).
Referensi
- Graden H. Pengukuran Ilmiah: Besaran, Satuan, dan Awalan (2007). Science Curriculum Inc.
- Gupta A. Perbedaan Antara Besaran Fundamental dan Besaran Turunan (2016). Diakses dari: bscshortnote.com.
- Nicodemos G. Apa perbedaan antara besaran pokok dan besaran turunan? (2010). Diakses dari: ezinearticles.com.
- Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. Pengukuran dalam fisika: besaran fundamental dan turunan (2016). Platform Ambrose independen dari CreateSpace.
- Oyetoke L. Apa itu Besaran Fundamental/Turunan dan Satuannya (2016). Diakses dari: academicglobe.com.
- Semat H, Katz R. Fisika, Bab 1: Besaran Fundamental (1958). Publikasi Robert Katz.
- Sharma S, Kandpal MS. Discovering Physics (1997). New Delhi: Hemkunt Press.