7 Besaran Turunan dan Satuan dalam Pendidikan

Salam pembaca! Apakah kamu pernah mendengar tentang besaran dan satuan dalam pendidikan? Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas mengenai 7 besaran turunan dan satuan dalam pendidikan. Besaran turunan adalah besaran fisika yang dihitung dari kombinasi besaran pokok. Sedangkan satuan adalah ukuran yang digunakan untuk menyatakan besaran. Contohnya seperti meter untuk menyatakan panjang dan sekon untuk menyatakan waktu. Dengan memahami besaran turunan dan satuan ini, kita dapat memperdalam pengetahuan dalam bidang fisika dan membantu kita dalam menyelesaikan berbagai masalah dalam kehidupan sehari-hari. Yuk, kita simak penjelasannya lebih lanjut!

7 Besaran Turunan Beserta Satuannya

Selain besaran dasar, dalam ilmu fisika juga terdapat besaran turunan. Besaran turunan adalah hasil perhitungan atau kombinasi dari berbagai macam besaran dasar. Besaran turunan sering digunakan untuk menjabarkan atau mengukur benda-benda yang sulit untuk diukur secara langsung.

Berikut ini adalah tujuh besaran turunan dan satuan yang digunakan dalam fisika.

1. Kecepatan

Kecepatan adalah besaran turunan yang digunakan untuk mengukur seberapa cepat suatu benda bergerak. Kecepatan dihitung dengan membagi jarak yang ditempuh oleh benda dengan waktu yang dibutuhkan benda untuk menempuh jarak tersebut.

Satuan dari kecepatan adalah meter per detik (m/s). Dalam satuan ini, besaran meter adalah satuan jarak dan detik adalah satuan waktu. Kecepatan juga dapat diukur menggunakan satuan yang lebih besar atau lebih kecil seperti kilometer per jam (km/jam) atau centimeter per detik (cm/s).

Kecepatan juga sering dihubungkan dengan arah gerak benda. Kecepatan yang bergerak ke arah yang sama dengan arah pandang pengamat akan dinyatakan dengan kecepatan positif (+), sedangkan kecepatan yang bergerak ke arah yang berlawanan dengan arah pandang pengamat akan dinyatakan dengan kecepatan negatif (-).

Contoh penerapan kecepatan adalah dalam olahraga, kendaraan, dan pergerakan planet-planet.

2. Percepatan

Percepatan adalah besaran turunan yang mengukur seberapa cepat suatu benda berubah kecepatannya dalam satu waktu tertentu. Percepatan dihitung dengan membagi perubahan kecepatan dengan waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya perubahan tersebut.

Satuan dari percepatan adalah meter per detik kuadrat (m/s²). Dalam satuan ini, besaran meter adalah satuan jarak dan detik adalah satuan waktu. Dalam fisika, percepatan sering kali digunakan untuk menghitung gaya yang bekerja pada suatu benda.

Contoh penerapan percepatan adalah dalam kendaraan yang mendapatkan akselerasi atau dalam gaya gravitasi yang menarik benda ke arah pusat bumi.

3. Impuls

Impuls adalah besaran turunan yang mengukur besarnya gaya yang diberikan pada suatu benda dalam jangka waktu tertentu. Impuls dihitung dengan mengalikan gaya yang bekerja pada benda dengan waktu yang dibutuhkan untuk gaya tersebut berlangsung.

Satuan dari impuls adalah newton-sekon (N.s). Dalam satuan ini, newton adalah satuan gaya dan sekon adalah satuan waktu.

Contoh penerapan impuls adalah pada saat terjadinya tabrakan mobil atau saat bola terkena tendangan.

4. Daya

Daya adalah besaran turunan yang mengukur seberapa cepat suatu pekerjaan dapat dilakukan atau seberapa banyak energi yang dapat dicurahkan dalam satu waktu tertentu. Daya dihitung dengan membagi pekerjaan yang dilakukan dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pekerjaan tersebut.

Satuan dari daya adalah watt (W), yang merupakan satuan pengukuran energi yang dibutuhkan per detik atau joule per sekon (J/s).

Contoh penerapan daya adalah pada saat melakukan olahraga atau dalam penggunaan listrik.

5. Tekanan

Tekanan adalah besaran turunan yang mengukur besarnya gaya yang bekerja pada suatu bidang dalam satuan luasnya. Tekanan dihitung dengan membagi gaya yang bekerja pada bidang dengan luas bidang tersebut.

Satuan dari tekanan adalah pascal (Pa), yang merupakan satuan pengukuran gaya per satuan luas atau newton per meter persegi (N/m²).

Contoh penerapan tekanan adalah tekanan udara, tekanan benda pada lantai, dan tekanan pada cairan dalam suatu wadah tertutup.

6. Energi

Energi adalah besaran turunan yang mengukur kemampuan suatu benda untuk melakukan kerja. Energi dapat berbentuk kinetik, potensial, atau termal. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda dalam keadaan bergerak, sedangkan energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda dalam keadaan diam dan mampu melakukan kerja jika diberi dorongan. Sedangkan energi termal adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena adanya suhu pada benda tersebut.

Satuan dari energi adalah joule (J), yang merupakan satuan pengukuran pekerjaan atau gaya yang bergerak pada jarak tertentu. Satuan lain yang sering digunakan dalam fisika adalah kalori (cal) dan erg.

Contoh penerapan energi adalah dalam olahraga, dalam penggunaan listrik, dan dalam proses terjadinya reaksi kimia.

7. Frekuensi

Frekuensi adalah besaran turunan yang mengukur banyaknya perubahan dalam suatu waktu tertentu. Frekuensi sering digunakan untuk mengukur besarnya gelombang suara, gelombang elektromagnetik, atau dalam gelombang yang menyebar pada suatu zat.

Satuan dari frekuensi adalah hertz (Hz), yang merupakan satuan pengukuran banyaknya perubahan dalam satu detik.

Contoh penerapan frekuensi adalah dalam pengukuran kecepatan suara, penggunaan gelombang pada media komunikasi, dan dalam pengukuran sinyal pada alat elektronik.

Itulah tujuh besaran turunan yang sering digunakan dalam ilmu fisika beserta satuan yang digunakan untuk mengukurnya. Besaran turunan sangatlah penting dalam pengukuran benda-benda yang sulit untuk diukur secara langsung, sehingga sangatlah penting untuk memahami dan menguasai setiap besaran turunan tersebut.

1. Percepatan

Percepatan merupakan besaran turunan dari kecepatan. Turunan percepatan dapat didefinisikan sebagai kecepatan perubahan percepatan terhadap waktu dalam satuan meter per detik kuadrat (m/s²). Dalam contoh sebuah mobil yang bergerak dengan percepatan 5 m/s², dapat diartikan bahwa mobil tersebut dapat meningkatkan kecepatannya sebesar 5 meter per detik setiap detik.

Percepatan merupakan besaran vektor, hal ini berarti percepatan memiliki arah dan besaran. Besaran percepatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Dimana v₁ dan v₂ adalah kecepatan awal dan akhir, sementara t₁ dan t₂ merupakan waktu awal dan waktu akhir.

Perbedaan antara kecepatan dan percepatan dapat diilustrasikan dengan sebuah mobil yang bergerak pada jalan raya. Jika mobil tersebut bergerak dengan kecepatan konstan, maka mobil tersebut akan menempuh jarak yang sama dalam waktu yang sama setiap saat. Namun jika mobil tersebut bergerak dengan percepatan, mobil tersebut akan menempuh jarak yang berbeda dalam waktu yang sama karena kecepatannya meningkat seiring dengan waktu.

2. Kecepatan Sudut

Kecepatan sudut adalah besaran turunan dari perubahan posisi sudut atau arah dalam satuan radian per detik. Hal ini berbeda dengan kecepatan linier yang mengukur kecepatan benda dalam garis lurus. Kecepatan sudut digunakan untuk mengukur kecepatan rotasi suatu benda seperti roda, turbin, atau piringan hitam pada turntable. Satuan kecepatan sudut yang sering digunakan adalah radian per detik (rad/s).

Besaran kecepatan sudut dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Dimana Δθ dan Δt merupakan perubahan posisi sudut dan waktu yang ditempuh. Kecepatan sudut juga terkait dengan periode rotasi suatu benda, yang dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Dimana T merupakan periode rotasi, sementara ω adalah kecepatan sudut. Periode rotasi dapat diartikan sebagai waktu yang diperlukan suatu objek untuk melakukan satu putaran penuh pada sumbunya.

Kecepatan sudut dan kecepatan linier terkait erat dalam pengukuran benda berputar. Persamaan yang menghubungkan keduanya adalah:

Dimana v adalah kecepatan linier, r adalah jari-jari rotasi, dan ω adalah kecepatan sudut.

2. Kecepatan Sudut

Kecepatan sudut adalah besaran turunan dari perubahan sudut terhadap waktu. Kecepatan sudut dinyatakan dalam satuan radian per detik (rad/s). Rumus dari kecepatan sudut adalah:

v = Δθ/Δt

Kecepatan sudut dapat dihitung dengan cara yang sama dengan kecepatan. Seperti pada kecepatan, perubahan sudut dapat terjadi secara bertahap atau seketika. Kecepatan sudut bertambah saat suatu objek bergerak lebih cepat, atau saat radius lingkaran yang dilalui oleh objek tersebut semakin kecil. Kita dapat mengukur kecepatan sudut dengan menggunakan alat yang disebut dengan tachometer atau dengan memanfaatkan teknologi sensor untuk mengukur perubahan posisi dengan waktu.

Salah satu contoh penggunaan kecepatan sudut adalah pada pergerakan roda dalam suatu kendaraan. Kecepatan sudut roda kendaraan dapat menentukan jarak tempuh kendaraan dengan cepat, dan juga dapat menentukan keamanan berkendara. Selain itu, kecepatan sudut juga dapat menghitung kecepatan angular dari sebuah motor listrik. Jika kecepatan sudut motor listrik terlalu tinggi, dapat menghasilkan energi yang tidak diinginkan, yang pada gilirannya dapat memperpendek masa pakai motor listrik tersebut.

Dalam melakukan perhitungan terkait kecepatan sudut, sangat penting untuk memahami konsep perubahan sudut dan waktu. Ketelitian pengukuran juga sangat diperlukan untuk mendapatkan hasil yang akurat. Oleh karena itu, pastikan untuk selalu menggunakan alat yang tepat dan memahami rumus-rumus yang terkait agar dapat melakukan perhitungan dengan mudah dan akurat.

3. Jarak Tempuh

Jarak tempuh adalah besaran turunan yang mengukur seberapa jauh suatu objek dapat bergerak dalam waktu tertentu. Besaran turunan jarak tempuh diperoleh dari perkalian antara kecepatan dan waktu tempuh. Jarak tempuh merupakan salah satu besaran yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam transportasi.

Satuan dari jarak tempuh adalah meter (m). Namun, terkadang satuan lain juga digunakan seperti kilometer (km), mil (mi), atau feet (ft) tergantung pada kebiasaan daerah atau negara pengguna.

Pada umumnya, perhitungan jarak tempuh dilakukan untuk menghitung jarak yang ditempuh oleh kendaraan dalam sebuah perjalanan. Misalnya, ketika kita ingin pergi dari rumah ke kantor dengan menggunakan mobil, maka kita dapat menghitung jarak tempuh yang ditempuh selama perjalanan.

Contoh perhitungan jarak tempuh:

Jika kecepatan mobil saat melakukan perjalanan dari rumah ke kantor adalah 40 km/jam dan waktu tempuhnya adalah 1 jam, maka jarak tempuh yang ditempuh adalah:

Jarak tempuh = kecepatan x waktu

Jarak tempuh = 40 km/jam x 1 jam

Jarak tempuh = 40 km

Artinya, jarak yang ditempuh dari rumah ke kantor adalah 40 km.

Perhitungan jarak tempuh juga dapat dilakukan pada kegiatan olahraga seperti lari, bersepeda, atau renang. Contohnya, jika seseorang berlari selama 1 jam dengan kecepatan 10 km/jam, maka jarak tempuh yang ditempuh adalah 10 km.

Jarak tempuh juga dapat dihitung dengan menggunakan GPS (Global Positioning System) yang terdapat pada smartphone atau perangkat khusus lainnya. Dengan bantuan GPS, kita dapat mengetahui jarak tempuh yang ditempuh serta kecepatan yang dicapai dalam waktu tertentu.

Dalam kehidupan sehari-hari, jarak tempuh juga sering digunakan untuk mengukur jarak antar kota atau negara saat bepergian dengan transportasi umum seperti pesawat terbang atau kereta api.

Kita bisa mengetahui jarak tempuh yang harus ditempuh dan memperkirakan waktu sampai di tempat tujuan dengan menggunakan peta atau aplikasi yang menyediakan informasi jarak tempuh antara dua lokasi.

Jarak tempuh merupakan besaran turunan yang sangat penting dalam kehidupan sehari-hari karena terkait dengan kebutuhan transportasi dan perhitungan waktu perjalanan. Dengan memahami besaran ini, kita dapat lebih mudah menghitung jarak tempuh yang harus ditempuh dan memperkirakan waktu tempuh yang dibutuhkan.

4. Usaha

Dalam fisika, istilah “usaha” merujuk pada energi yang diubah menjadi bentuk lainnya karena adanya gaya. Misalnya, ketika kita menggerakkan benda, energi yang dikeluarkan adalah usaha. Besaran turunan dari usaha adalah gaya x jarak perpindahan dalam arah gaya tersebut, dan satuan usaha diukur dalam joule (J).

Dalam kehidupan sehari-hari, kita seringkali melakukan usaha secara tidak sadar. Misalnya, saat kita mengangkat barang atau mengayuh sepeda, kita sedang melakukan usaha. Satuan joule seringkali diubah ke dalam satuan lain seperti kalori atau watt-sekon. Untuk menghitung usaha, kita harus mengetahui besarnya gaya yang diberikan dan jarak perpindahan dalam arah gaya tersebut.

Contoh soal:

Seorang pekerja mengayuh sepeda sejauh 2 km dengan gaya 100 N. Berapakah usaha yang dilakukan oleh pekerja tersebut?

Jawaban:

Usaha = gaya x jarak = 100 N x 2000 m = 200000 J

Dalam contoh di atas, pekerja tersebut melakukan usaha sebesar 200000 joule.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita perlu memperhatikan besarnya usaha yang dilakukan untuk menghindari kelelahan atau cedera. Misalnya, ketika kita mengangkat barang berat, kita sebaiknya mempergunakan otot kaki dan memperhatikan postur tubuh untuk mengurangi risiko cidera pada punggung atau tulang belakang.

Sekian ulasan mengenai turunan usaha dan satuan joule yang biasa digunakan dalam fisika. Semoga bermanfaat bagi kalian semua.

5. Daya

Daya adalah ukuran seberapa cepat suatu pekerjaan dilakukan atau besarnya energi yang dikonsumsi per unit waktu. Secara matematis, daya adalah besaran turunan dari usaha per satuan waktu. Daya diukur dalam satuan Watt (W) dan dinyatakan dalam persamaan:

P = W/t

Dimana P adalah daya, W adalah usaha, dan t adalah waktu. Satuan daya dapat juga diukur dalam dalam satuan cavalo vapor (CV), di mana 1 CV sama dengan 735,5 W. Daya seringkali menjadi ukuran yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya dalam listrik rumah tangga atau mesin-mesin industri.

Untuk menghitung daya yang dibutuhkan untuk menjalankan sebuah mesin atau peralatan, dapat dilakukan dengan mengalikan tegangan (V) dengan arus (I) atau dengan mengalikan gaya (F) dengan kecepatan (v). Rumus tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan:

P = V x I atau P = F x v

Contohnya, untuk menghitung daya sebuah lampu dengan tegangan 220 volt dan arus 0,5 Ampere, maka daya tersebut dapat dihitung sebagai berikut:

P = V x I

P = 220 x 0.5

P = 110 Watt

Sedangkan untuk menghitung daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan sebuah kendaraan dengan gaya 500 Newton dan kecepatan 10 meter per detik, maka daya yang dibutuhkan dapat dihitung sebagai berikut:

P = F x v

P = 500 x 10

P = 5000 Watt atau 6,78 CV

Pada umumnya, mesin atau peralatan yang memiliki daya yang lebih besar akan dikaitkan dengan biaya operasional yang lebih tinggi. Oleh karena itu, penggunaan daya yang efisien sangatlah penting dan dapat berdampak pada penghematan biaya operasional dalam jangka panjang.

Dalam industri, perhitungan daya juga seringkali digunakan untuk mengukur efisiensi mesin dan peralatan. Dalam hal ini, pengukuran daya digunakan untuk mengetahui seberapa efektif suatu mesin atau peralatan dalam melakukan kerja-kerja tertentu. Semakin efisien sebuah mesin atau peralatan, maka akan semakin rendah pula biaya operasional dan semakin kecil pula pengaruhnya terhadap lingkungan.

6. Momentum

Turunan momentum adalah salah satu besaran turunan yang banyak dikenal dalam fisika. Momentum merupakan besaran yang menjelaskan tentang gerakan suatu benda. Dalam fisika, momentum didefinisikan sebagai hasil perkalian dari massa suatu benda dengan kecepatannya. Sehingga, dapat dinyatakan bahwa turunan momentum adalah massa kali kecepatan. Pada artikel ini, kita akan membahas lebih lanjut tentang momentum dan bagaimana menghitungnya secara matematis.

Momentum merupakan besaran vektor, sehingga memiliki arah dan besar. Arah momentum selalu searah dengan arah gerakan benda. Sementara itu, besar momentum ditentukan dari massa dan kecepatan suatu benda.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita mungkin sering mendengar istilah momentum ketika menonton olahraga. Contohnya momentum bola saat dipukul oleh pemain sepakbola atau momentum bola basket saat dilempar. Besaran momentum dalam olahraga ini sering dipertimbangkan oleh para pelatih dan pemain untuk mencapai hasil yang optimal.

Dalam fisika, momentum sangat penting karena dapat digunakan untuk menjelaskan konsep hukum kekekalan momentum. Hukum ini menyatakan bahwa momentum total dalam suatu sistem terisolasi selalu konstan, meskipun terjadi tumbukan atau interaksi antar benda. Dengan kata lain, jika suatu benda memiliki momentum yang besar, maka akan sulit untuk menghentikannya atau membalikkan arah gerakannya dengan mudah.

Untuk menghitung besar momentum suatu benda, kita perlu mengetahui nilai massa dan kecepatannya terlebih dahulu. Nilai massa dapat diukur dalam satuan kilogram (kg), sedangkan nilai kecepatan dapat diukur dalam satuan meter per detik (m/s).

Maka, rumus matematika untuk menghitung momentum adalah:

Dimana:

• p adalah momentum suatu benda (dalam ukuran kilogram meter per detik atau kg m/s)
• m adalah massa suatu benda (dalam ukuran kilogram atau kg)
• v adalah kecepatan suatu benda (dalam ukuran meter per detik atau m/s)

Contohnya, jika sebuah mobil memiliki massa 1000 kg dan kecepatan 20 m/s, maka besaran momentum mobil dapat dihitung sebagai berikut:

Dari contoh di atas, dapat diinterpretasikan bahwa momentum mobil tersebut memiliki besaran sebesar 20.000 kg m/s. Artinya, semakin besar massa dan kecepatan suatu benda, maka momentumnya pun akan semakin besar pula.

Seperti besaran turunan lainnya, momentum juga memiliki unit atau satuan khusus. Momentum diukur dalam satuan kilogram meter per detik atau kg m/s. Satuan ini menunjukkan bahwa momentum merupakan hasil perkalian antara satuan massa dan satuan kecepatan.

Salah satu penggunaan praktis dari turunan momentum dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bidang keamanan kendaraan bermotor. Seringkali, kita mendengar tentang keamanan mobil yang ditingkatkan dengan sistem rem cakram atau airbag. Sistem-sistem tersebut dirancang untuk mengurangi kecepatan mobil secara bertahap dan melindungi penumpang saat terjadi tabrakan. Dalam konteks ini, momentum menjadi kunci penting dalam mengukur besarnya energi yang diterima oleh mobil dan penumpang saat terjadi tumbukan.

Jadi, itulah penjelasan tentang turunan momentum dan satuan yang digunakan dalam fisika. Momentum sangat penting dalam menjelaskan konsep gerak suatu benda dan dapat digunakan sebagai dasar dalam menghitung energi kinetik pada tumbukan. Semoga artikel ini dapat membantu memperluas wawasan kita tentang dunia fisika!

7. Impuls

Impuls akan terjadi ketika sebuah benda ditabrak oleh benda lain yang memiliki kecepatan dan massa. Besaran turunan impuls didefinisikan sebagai gaya yang diberikan pada sebuah benda selama waktu tertentu. Jika sebuah benda memiliki impuls yang sama, maka benda tersebut akan memiliki momentum yang sama.

Satuan dari besaran turunan impuls adalah kilogram meter per detik (kg m/s). Dalam penggunaannya, besaran turunan impuls seringkali ditemui ketika membahas tentang kejadian tabrakan. Dalam kecelakaan lalu lintas, misalnya, energi kinetik dari mobil yang sedang bergerak akan diserap oleh mobil yang ditabrak. Semakin besar massa mobil yang ditabrak, semakin kecil energi kinetik yang diserap mobil tersebut dan semakin kecil pula kerusakan yang dihasilkan.

Dalam fisika modern, impuls sering digunakan untuk menjelaskan momen kejutan yang terjadi saat terjadinya tumbukan. Pada tumbukan antara dua benda, impuls akan terjadi saat kedua benda saling bertahan dan memberikan tekanan ke benda lainnya selama waktu tertentu. Besaran turunan impuls dalam hal ini memainkan peran penting dalam memperhitungkan kerusakan yang terjadi pada benda-benda tersebut.

8. Energi

Energi adalah besaran turunan yang menggambarkan kemampuan dari sebuah sistem untuk melakukan kerja. Besaran turunan energi dapat diukur dalam berbagai satuan: joule (J), kalori (cal), atau bahkan kaki poundal (ft pdl). Energi merupakan sebuah konsep penting dalam fisika karena kedudukannya yang sangat fundamental dalam menjelaskan hampir semua aspek pergerakan benda.

Ada beberapa jenis energi yang sangat umum dalam fisika. Energi kinetik adalah salah satunya, yaitu energi yang dimiliki oleh sebuah benda yang sedang bergerak. Energi potensial gravitasi juga merupakan jenis energi yang sangat penting. Jenis energi ini tergantung pada posisi benda dan massa dari benda tersebut.

Selain itu, jenis energi lainnya yang umum ditemukan dalam fisika adalah energi kinetik rotasi dan energi potensial elastis. Keduanya sangat penting dalam menjelaskan aspek-aspek pergerakan benda dan memberikan gambaran tentang bagaimana sistem yang sedang bergerak dapat melakukan kerja.

Secara umum, besaran turunan energi sering digunakan untuk memperhitungkan taksiran tentang efisiensi suatu mesin atau alat. Misalnya, dalam sebuah pembangkit listrik, efisiensi mesin dapat dihitung dengan mengukur besaran turunan energi yang dihasilkan oleh mesin tersebut. Jika mesin mampu menghasilkan energi lebih besar dari energi yang ditanamkan, maka efisiensi mesin tersebut dianggap baik.