BESARAN DAN SATUAN

FISIKA Bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam yang memerlukan banyak Pengukuran - Pengukuran, misalkan ; panjang, berat, massa, waktu dan sebagainya. Pengukuran - Pengukuran membutuhkan besaran-besaran.

_{BESARAN adalah} sesuatu yang mempunyai nilai dan dapat dinyatakan dengan angka

BESARAN

1. Besaran Pokok

2. Besaran Turunan

Dalam fisika dan tehnik ada dua macam  besaran yaitu sistim Matrik (Sistim Internasional atau SI ) dan sistim Inggris.

Satuan lainnya adalah satuan turunan adalah ;

1. Satuan luas ; m^²

2. Satuan isi  ; m³

3. Satuan kecepatan ; m/det

4. Satuan percepatan ; m/det²

5. Satuan gaya (F) Force : newton (N)

6. Satuan Usaha ( W) = work ( Joule

7. Satuan daya ( P ) Power : watt

Satuan

Inggris Menggunakan British System of Units atau BSU atau Imperial units

Satuan pokok BSU adalah :

1. Satuan panjang ; foot (ft) atahu inch

2. Satuan berat ; pound (lb)

3. Satuan waktu ; second (sec)

Satuan lainnya mengikuti satuan pokok diatas

Konversi satuan SI dan BSU

a. Panjang  1 inch = 2,540 cm, 1 ft = 30,48 cm, 1 mil darat= 1,609 km

1 mil laut = 1,852 km

b. Luas 1m² =  10⁴cm² = 10,76ft^2, 1 cm² = 0,155 inch², 1 inch² = 6,452 cm²

(sistim Metrik absolut ) didasarkan pada panjang(L), massa (M) dan waktu (t) digunakan Pertama tahun 1866 di Prancis

Metrik

Mks (meter, kilogram, sekon)

CGS ( centimeter, gram, sekon)

Sistim Internasional (International d’unites) adalah pengembangan System sistim metrik Perancis 1960

Satuan pokok ada 7 buah yaitu :

1. Panjang  : meter ( m)

2. Massa  : kilogram (kg)

3. Waktu   : sekon (det)

4. Arus listrik : Ampere (A)

5. Suhu : Kelvin ( K )

6. Intensitas  cahaya  ; kandela (cd )

Dan dua tambahan yaitu

1.            Sudut datar  ;  radian (rad)

2.            Sudut ruang  ; steradian (sr)

1      Volume = 1 m³ = 10⁶ cm³ , 1 l = 10^-3 m³, 1ft³ = 0,02832 m³ =28,32 l = 7,477 gallon, gallon = 3,78 l

2      Kecepatan = 1 cm/det = 0,03281 ft/det,1km/jam = 0,2778 m/det,  ft/det= 30,48 cm/det

d.       Percepatan = 1 m/det² = 100 cm/det² = 3,281 ft/det²

1      massa  = 1 kg = 10³ gram = 0,0685 slug, 1 slug = 14,58 kg,  poun massa = 0,45359237 kg

e.        Gaya = 1 Newton = 10⁵ dyne = 0,2247 lb

f.         Tekanan = 1 pascal = 1 Pa

1 Pa = 1 Nm^-2 = 0,209 Lb ft^-2

1 Atm = 1,013 x 10⁵Pa, 1 lb inchi^-2 = 6891 Pa 1 lb ft^-2 = 47,85 Pa

g.        Energi =   1 Joule = 10⁷ erg = 0,239 cal

1 cal = 4,186 Joule

1 Kwh = 3,600 x 10⁶ Joule

1 ft lb = 1,356 joule

1 BTU = 1055 joule = 252 cal

h.        Daya =      1 Watt = 1 Joule/det

1 Pk ( Tk) = 746 watt

1 BTU hr^-1 = 0,239 watt

Contoh :

1. 150 Psi = ? Atmosfer jika 1 Atm = 14,7 Psi

Jawab :

150 Poundsquere inch = 150 / 14,7 = 10,2 Atm

2. Tekanan ban mobil 30 Psi, Berapa Atm tekanan tersebut

Jawab :

30 Psi = 30/14, 7 (Atm atau Ato ) = 2,04 Ato

Ato = Atmosfer over druk

Ata = atmotsfer absolut ( mutlak )

2,04 Ato = 3,04 Ata

3.  Kecepatan kapal 16 knots, nyatakan kecepatan ini dalam m/det, jika 1 knots = 1mil laut / jam, 1 mil laut = 1852 m

Jawab :

16 knots= 16 x 1852 m/ 3600 det = 8,23 m/det  

1 cm² = cm x cm

1 m² = m x m

1 cm² = 10 ^-2 x 10 - ² M² = 10 ^{- 4} m²

Cm3  = cm x cm x cm

10-2 x 10-2 x 10-2 = 10-6 m3

Densitas 

Soal Fisika Maritim

FISIKA

      Sebuah benda bergerak keutara dengan kecepatan 20m/det , kemudian diberikan gaya dalam waktu 7 detik , sehingga kecepatan 20m/det ketimur. Hitung perubahan kecepatan dan rata-rata percepatan.

Diket : Vo = 20 m/det

             Vt = 20 m/ det

             to = 0 det

             t1 = 7 det

ditanyakan : ∆V =……?

                        a  =……..?

Penyelesai:

∆V= Vt – Vo

     = 20 m/det – 20 m/det

     = 0 m/det

a = ∆V

       ∆t

   = 0

      7

   = 0 m/ det

       Hitunglah tambahan gaya dorong yang dibutuhkan kapal 20.000 ton dari 15 knots menjadi 20 knots dalam waktu 20 menit, tampa menghiraukan kenaikan tahanan karena pertambahan kecepatan.

Diket: m = 20.000 T = 20.000.000 kg = 2 x 10⁷kg

           Vo = 15 knots = 7.72 m/det

            Vt = 20 knots = 10.29 m/det

             t  = 20 menit = 1200 det

ditanyakan F =……..?

F = m . a

Vt = Vo + at

10.29 = 7.72 + a x 1200

a = 0.214 x 10^-2 m/det²

F = 2 x 10⁷kg x 0.214 x 10^-2det

   = 0.428 x 10⁵ Newton

   = 42800 Newton

    Hitung usaha untuk menarik beban dengan massa 80 kg sejauh 5m pada bidang miring dengan sudut 30⁰ , jika gesekan diabaikan

Diket: m = 80 kg

            S  = 5 m

            Ө = 30^o

           g =  9,8 m/det²

Ditanyakan: usaha……..?

Penyelesaian

Usaha( W ) = F x S cos Ө

F = m x g

   = 80 x 9.8

   = 784 Newton

W( Usaha ) = 784 x 5 cos 30^o

                   = 3,394.82 Joule

    Kapal dengan 700 T jika percepatan dari kecepatan 2 m/det k3 7 m/ det dalam 20 det. Hitung  gaya dorong yang diperlukan

Diket: m = 700 Ton = 700,000 kg

            Vo = 2 m/ det

            Vt = 7 m / det

              t = 20 detik

Ditayakan : F =…………?

Penyelesaian

F = m x a

Vt = Vo + at

7 = 2 + a x 20

a = 0.25 m/det²

F = 700000 x 0.25

   = 175000 kg.m/det² ( Newton )

    Sepotong emas yang massanya 250 gram dicelupkan dalam minyak tanah. Emas itu menerima gaya ke atas sebesar 8405 dyne. Jika massa jenis minyak tanah 0,8 gram/cm³ hitunglah massa jenis tersebut.

Diket: m = 250 g = 0.25kg

           FA = 8405 dyne = 8.405 x 10^-2 Newton

           ρb = 0.8 gram/cm³ = 0.8 x 10^-6kg/m³

ditanyakan: ρt =……..?

penyelesaian

W = m x g

    = 0.25 x 9.8

    = 2.45 Newton

ρb = W

 ρt     FA

0.8 x 10^-6 kg/m³  =       2.45Newton

         ρt                    8.405 x 10^-2Newton

ρt =  0.8 x 10^-6kg/m³ x 8.405 x 10^-2Newton

                            2.45Newton

ρt  = 2.744 x 10^-8kg/m³

       = 0.02744 gram/cm³

    Sebuah pompa air tawar memindahkan air dengan tinggi 15 m, apabila air yang dipindahkan 20 ton/jam. Hitung daya pompa yang diperlukan

Diketahui:  m = 20 ton = 20.000 kg

                     T  = 1 jam  = 3.600 detik

                     g  = 9.8 m/ det

                     h = 15 m

ditanyakan : Daya ( P )=………….?

Penyelesaian:

 P =W

      T

W = m . g.h

     = 20.000 kg x 9.8 m/ det x 15 m

     = 2,940,000 joule

P  = 2,940,000 joule

          3,600 detik

P = 816.67 Watt.

Soal jawab Fisika pelayaran

Hitung tekanan pada plat lunas kapal ukuran 12 x 6.5 meter pada kapal dgn sarat air 6.1 m pada air laut jika kerapatan air laut  ρ = 1.025 gram/cm3. Tekanan dari kapal 1 atm dan jika g = 10 m/det2

Dik:

-ukuran plat lunas kapal = 12 x 6.5 meter

-sarat kapal (h) = 6.1 m

- ρ = 1.025 gram/cm3 = 1025 kg/m3

- g = 10 m/det2

Dit: Tekanan pada plat

Penyelesaian:

Luas plat = 12 x 6.5 = 78m2

P = p . g . h

    = 1025 x 10 x 6.1 = 62525 pa

F = P . A

  = 62525 x 78 = 4876950 N

Sebuah tongkang berbentuk kotak, mengapung pada air laut dgn kerepatan relatip ρ = 1.025 gram /cm³. jika volume berada di bawah garis permukaan air adalah 80m³. Hitung berat tongkang

Dik:

-kerapatan relatip air laut = 1.025 gram/cm³

-Volume air yg dipindahkan = 80m³

Dit: Berat tongkang

Penyelesaian:

Kerapatan relatip air laut = kerapatan massa air laut

                                            Kerapatan massa air tawar

1.025 = kerapatan massa air laut

                            1000

Kerapatan massa air laut = 1000 x 1.025 = 1025 kg/m³

Kerapatan massa(ρ) = massa

                                    Volume

                        1025 = massa

                                       80

                      Massa = 1025 x 80 = 82000 kg

Berat air laut yg dipindahkan = m g

                                                = 82000 x 9.8

                                                =803600M

Tekanan keatas = 802600N

Karena tongkang mengapung maka berat tongkang sama dgn tekanan keatas tsb = 802600N

Kapal dgn 900T jika percepatan dari kecepatan 5 m/det ke 9m/det dalam 50 detik. Hitung gaya dorong yg diperlukan

Dik:

-massa kapal (m) = 900 ton = 900 000 kg

-perubahan kecepatan (v) dari  5m/det ke 9m/det = 4m/det

-t = 50 detik

Dit: Gaya dorong (F)

Penyelesain:

F = m . a               a = v / t

F = m . (v / t)

   = 900 000 . (4 / 50)

  = 72000 N

Sepotong Emas yg massanya 150 gram dicelupkan dalam minyak tanah. Emas itu menerima gaya ke atas sebesar 8405 dyne. Jika masa jenis minyak tanah 0.8 gram/cm3 hitung massa jenis Emas tsb

Dik:

M = 150gr

FA = 8405 dyne = 8405 x 10^-5

Ρ minyak = 0.8 gram/cm³

Dit: ρ emas

Penyelesaian:

W = m . g

     = 150 . 9,8

     = 1470 N

Ρ emas       =   W

Ρ minyak        FA

Ρ Emas    =     1470        .

   0.8            8405 x 10-5

                = 0.139 x 10-5

Hitung tekanan pada kedalaman 80m air laut jika ρ=1.025 gram/cm3 dan jika g= 10 m/det2

Dik:

-h = 80 m

-ρ=1.025 gram/cm3 = 1025 kg/m3

- g= 10 m/det2

-PA = 1.013 x 10⁵pa

Dit : tekanan pada kedalaman 80m

Penyelesaian:

p = PA + p . g . h

   = (1.013 x 10⁵ ) + (1025 x 9.8 x 80)

   = 101300 +  803600  = 904900 pa = 9.04900  x 10⁵pa

   = 9.04900 x 10⁵ = 8.933 atm =± 9 atm

        1.013 x 10⁵

Tekanan pada kedalaman 80m = 9 atm

Sebuah pompa hidrolik dgn diameter plunyer 2.5 cm dan diametr dongkrak (ram) 44.8cm Hitung:

a.Keuntungan mekanis

b.Gaya dorong yg dihasilkan dongkrak bila gaya plunyer 160N

Dik:

-diameter dongkrak (D) = 44.8 cm

-diameter plunyer (d) = 2.5 cm

-massa (m) = 160N

Dit:

a.keuntungan mekanis (KM)

b.gaya dorong (P)

penyelesaian:

a.Keuntungan mekanis:

KM = A  = π/4  D ²   = 44.8 ²  =  321.13

          a      π/4  d ²         2.5 ²

b.gaya  dorong :

KM = R / P

R = m g

    = 160 x 9.8 = 1568N

KM = R / P

P = R / KM = 1568 / 321.13

                    = 4.88N

Ketika sebuah kapal selam menyelam sampai batas limitnya 100 m, berapa tekanan yg lebih dari pada tekanan udara harus tersedia untuk mengeluarkan air tanki pemberat? Jika rapat massa air ρ= 1.03 gram/cm3

Dik:

-Kerapatan massa air (ρ) = 1.03 gram/cm3 = 1030 kg/m3

-h = 100 m

-PA = 1.013 x 10⁵pa

-g = 9.8 m/det²

Dit: tekanan pada kedalaman 100m (p)

Penyelesaian:

p = PA + p . g . h

   = (1.013 x 10⁵ ) + (1030 x 9.8 x 100)

   = 101300 +  1009400 = 1110700 pa = 11.10700 x 10⁵pa

   = 11.10700 x 10⁵ = 10.965 atm =± 11 atm

          1.013 x 10⁵

Tekanan pada kedalaman 100m = 11 atm

Berapa tinggi yg akan dicapai oleh air dalam pipa sebuah bangunan jika alat pengukur tekanan menunjukan bahwa tekanan dilantai dasar adalah 3 x 10⁵ pa?

Dik:

-p = 3 x 10⁵ pa

-Kerapatan massa air  tawar (ρ) = 1.000 gram/cm3 = 1000 kg/m3

-PA = 1.013 x 10⁵pa

-g = 9.8 m/det²

Dit: tinggi pipa (h) pada tekanan  3 x 10⁵ pa

Penyelesaian:

p = PA + p . g . h

  3 x 10⁵  = (1.013 x 10⁵ ) + (1000 x 9.8 x h)

   300000 = 101300 +  9800h

9800h  = 300000 – 101300

9800h = 198700

         h = 198700

                  9800

            = 20.3 m

Sebuah pompa hidroulik dgn diameter plunyer 5.6 cm dan diameter dongkrak (ram) 44.8 cm. Hitung:

a.keuntungan mekanis

b.gaya dorong yg dihasilkan dongkrak bila gaya plunyer 160N

Dik:

-diameter dongkrak (D) = 44.8 cm

-diameter plunyer (d) = 5.6 cm

-massa (m) = 160N

Dit:

a.keuntungan mekanis (KM)

b.gaya dorong (P)

penyelesaian:

a.Keuntungan mekanis:

KM = A  = π/4  D ²   = 44.8 ²  =  64

          a      π/4  d ²         5.6 ²

b.gaya  dorong :

KM = R / P

R = m g

    = 160 x 9.8 = 1568N

KM = R / P

P = R / KM = 1568 / 64

                    = 24.4N

air dari bendungan jatuh diatas turbin yg berada 30 m dibawah dgn laju 60 m3/menit. Setelah meninggalkan roda turbin kecepatan air adalah 9 m/det. Hitung efisiensi maksimum dari turbin dan berapa gaya maksimum yg dihasilkan.