ATK Besaran Dan Satuan

1

2

3

Besaran dan Satuan

Dalam kehidupan sehari-hari, kita pernah berkata bahwa ukuran kereta api itu panjang sekali, atau pohon itu tinggi dan rindang. Ada dilain waktu, teman kita yang bertanya : waktu sekarang menunjukkan pukul berapa? Dari beberapa ungkapan diatas, seperti panjang atau tinggi dan waktu, merupakan besaran yang dikenal dalam fisika. Dengan demikian definisi besaran dalam fisika dapat ditulis :  Besaran adalah segala sesuatu yang dapat diukur yang memiliki nilai dan satuan. Besaran ini dinyatakan dalam angka melalui hasil pengukuran. Oleh karena suatu besaran berbeda dengan besaran lainnya, maka ditetapkanlah satuannya untuk tiap besaran. Contoh : Besaran panjang satuannya meter. Besaran waktu satuannya detik atau sekon, dan seterusnya. Jadi Satuan adalah sesuatu atau ukuran yang digunakan untuk menyatakan suatu besaran. Dalam Fisika dikenal dua jenis besaran, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

Besaran pokok dan Besaran Turunan

Besaran pokok :

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran lain. Didalam System Internasional terdapat 7(tujuh) besaran pokok yang memiliki dimensi dan 2(dua) besaran tambahan yang tidak memiliki dimensi. Tabel dibawah menunujukkan 7(tujuh) besaran pokok dalam System Internasional, yang memiliki dimensi dengan satuannya.

Tabel Besaran pokok dalam Sistem Internasional :

4

Satuan :

Satuan adalah sesuatu atau ukuran yang digunakan untuk menyatakan suatu besaran. Ada 2(dua)  macam sistem satuan yang  banyak digunakan untuk pengukuran besaran , yaitu sistem Inggris dan sistem Metrik. Sistem Metrik lebih banyak dipakai oleh sebagian besar  negara di

5

Eropa dan lainnya, sedangkan sistem Inggris hanya dipakai oleh Negara-negara Inggris, Amerika dan bekas jajahannya.

Dalam sidangnya  pada tahun 1960, CGPM (Conference Generale des Poldes et Mesures) telah meresmikan suatu sistem satuan yang dikenal dengan System Internationale d’Unites, disingkat SI .

System ini terdiri atas 7 (tujuh)  besaran pokok dan 2(dua) besaran tambahan yang dapat anda lihat pada tabel besaran  1-1 tersebut diatas.

Satuan System International tersebut ditetapkan sebagai berikut :Untuk Besaran Pokok :

PanjangSatuan panjang adalah meter.Definisi satu meter :satu meter adalah jarak yang ditempuh cahaya (dalam vakum) dalam selang waktu 1/299 792 458 sekon.

Massa :Massa zat merupakan kuantitas yang terkandung dalam suatu zat. Satuan massa adalah  kilogram  (disingkat kg)

adalah massa sebuah kilogram standar yang disimpan di lembaga Timbangan dan Ukuran Internasional (CGPM ke-1, 1899)

Waktu :Satuan waktu adalah sekon (disingkat s) atau detikDefinisi :adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom sesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9 192 631 770 kali dalam transisi antara dua tingkat energi di tingkat energi dasarnya (CGPM ke-13; 1967)

Kuat arus listrik :Satuan kuat arus listrik adalah Ampere (disingkat A)Definisiadalah kuat arus tetap yang jika dialirkan melalui dua buah kawat yang sejajar dan sangat panjang, dengan tebal yang dapat diabaikan dan diletakkan pada jarak pisah 1 meter dalam vakum, menghasilkan gaya 2 X 10-7 newton pada setiap meter kawat.

SuhuSatuan suhu adalah Kelvin (disingkat K)Definisi :adalah 1/273,16 kali suhu termodinamika titik tripel air (CGPM ke-13, 1967).Dengan demikian, suhu termodinamika titik tripel air adalah 273,16 K. Titik tripel air adalah suhu dimana air murni berada dalam keadaan seimbang dengan es dan uap jenuhnya.

Jumlah molekulSatuan jumlah molekul adalah Mol.

Jumlah molekulSatuan jumlah molekul adalah Mol.

Intensitas CahayaSatuan intensitas cahaya adalah kandela (disingkat cd).Definisi

6

adalah intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540 X 1012 hertz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut (CGPM ke-16, 1979)

Besaran turunan :Contoh besaran turunan:LuasSatuan dari luas adalah meter kuadrat disingkat m²VolumeSatuan dari volume adalah meter kubik disingkat m³KecepatanSatuan kecepatan adalah meter per detik  disingkat m/s.PercepatanSatuan percepatan adalah meter per detik kuadrat disingkat m/s².GayaSatuan gaya adalah Newton disingkat N. Dalam Sistem Satuan Internasional (SI) satuan gaya adalah kg m/s².  Didalam penggunaan satuan , anda sering menemui nama awalan satuan seperti kilo–> kilometer = 10³, tera–> tera byte= = 10¹²byte dan seterusnya.  Berikut ini dapat anda lihat Tabel  Faktor pengali dan Nama Awalan untuk satuan (Tabel 1.2)

Dimensi :

Definisi Dimensi adalah cara untuk menyusun suatu besaran yang susunannya berdasarkan besaran pokok dengan menggunakan lambang / huruf tertentu yang ditempatkan dalam kurung siku.

Dimensi dari besaran pokok  dapat anda lihat pada tabel besaran 1-1. Dengan mengetahui  satuan yang dimilik dari suatu besaran, anda dapat menentukan rumus dimensi  besaran turunan lainnya.

7

Contoh :  Dimensi dari besaran pokok panjang dengan satuan meter adalah  [L], dimensi dari besaran pokok Massa dengan satuan kg adalah [M]. Untuk menuliskan dimensi dari besaran turunan dapat anda  lihat sebagai berikut :

Massa jenis ((ρ) memiliki satuan   kg/m³ dengan dimensi = [M]/[L]³  ditulis  [M][L]-³ Kecepatan (v)  adalah perubahan posisi benda (perpindahan) tiap satuan waktu

mempunyai satuan m/s  dengan dimensi  =  L/T  ditulis  LT-¹

Percepatan (a) adalah perubahan kecepatan tiap satuan waktu, mempunyai satuan m/s² dengan dimensi = L/T² ditulis LT-²

Angka Penting :

Dalam kegiatan mengukur dengan menggunakan alat ukur seperti jangka sorong misalnya, anda tentu akan memperoleh hasil pengukuran berupa angka-angka. Sebagai contoh, saat anda mengukur diameter tabung, anda mempeoleh angka 3,24 cm.  Maka angka 3 dan 2 merupakan angka pasti dan angka 4 merupakan angka taksiran sesuai ketelitian alat ukur. Angka pasti atau eksak merupakan angka hasil pengukuran yang tidak diragukan nilainya. Angka taksiran merupakan angka hasil pengukuran yang masih diragukan nilainya. Semua angka hasil pengukuran merupakan Angka Penting. Jadi Angka penting terdiri dari angka pasti yang terbaca pada skala alat ukur dan angka taksiran ( perkiraan) yang sesuai dengan tingkat ketelitian alat ukur yang digunakan. Oleh karena itu, jumlah angka penting hasil pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan Mistar, jangka Sorong dan Mikrometer Sekrup tentunya akan berbeda, sesuai dengan tingkat ketelitian masing-masing alat ukur tersebut.

Aturan menentukan jumlah Angka Penting

1. Semua angka bukan nol adalah angka penting.  Contoh : hasil pengukuran panjang pensil adalah 21,4 cm. maka jumlah angka pentingnya memiliki 3 angka penting

2. Semua angka   nol yang terletak diantara bukan angka nol, adalah angka penting. Contoh : Hasil menimbang sebuah mangga,  adalah 507,09 gram. Jumlah angka pentingnya  adalah 5 angka penting.

Satuan Pengukuran ( Unit Measurement )

Dalam dunia pengukuran, dikenal dua sistem pengukuran, yaitu sistem SI  dan sistem US. Sistem SI dikembangakan sejak tahun 1960 dan diakui sebagai versi yang terakhir dan kemudian dikenal sebagai sistem metrik (Metrick). Sistem pengukuran ini pada awalnya dikembangkan di Negeri Perancis pada abad tujuh belas, dan SI atau “System Interntional” adalah sistem ukuran yang sekarang  dipakai pada industri dan telah diakui di seluruh dunia (Internasional). Tetapi berbagai buku dan bacaan masih banyak yang Unit Measurement-nya masih menggunakan sistem US. Oleh karena itu perlu diketahui juga bagaimana cara kita mengkonversi satuan SI ke US dan sebaliknya.

Sistem SI mempunyai tujuh satuan dasar pengukuran dan satuan lain yang berasal dari ke tujuh satuan ini. Ketujuh satuan itu adalah panjang, luas, volume (isi), Gaya (energi), momen, tegangan dan temperatur. Pada tabel 1 dan 2 dibawah ini dapat dilihat ketujuh satuan yang digunakan pada sistem U.S maupun S.I  Sedangkan pada tabel 3  ditampilkan angka konversi untuk merubah satuan sistem SI ke US dan sebaliknya.

8

Tabel 2. Satuan Pengukuran Sidtem S.I.

Menurut sumber yang saya temukan :“ satuan : sesuatu yang digunakan untuk menyatakan besaran, dimensi : satuan yang dinyatakan secara umum dalam besaran primer ( massa (M)) , faktor konversi : angka tak berdimensi yang merupakan ekivalensi satuan yang bersangkutan”“Dalam kehidupan kita sehari-hari ada 4 sistem satuan yang dikenal, yaitu :

•  Absolute dynamic system        : (cgs : cm, gram, sec) •  English absolute system          : (fps : ft, pound, sec) •  SI ( System International)        : (mks : meter, kg, sec) •  Gravitational system.

•   British Engineering (BE) : ft, sec, slug •   American Engineering (AE) : ft, sec, lbm , lbf”

9

Beberapa satuan yang sering muncul :

1 Atm              = 2116,3 lb/ft2

1 Atm              = 14,696 lb/in2

1 Bars              =0,9869 Atm1 Bars              = 1 x 105 N/m2

1 B.t.u             = 252 Calories1 B.t.u             = 1055,1 J

1 B.t.u/lb         = 37.260 J/m3

1 Btu/lb. oF      = 1 J/kg. oK1 Cal                = 3,9688 x 10-3

       = 4,1868 J        = 0,45359 kg

  Mesh : banyaknya lubang dalam tiap 1 inch persegi.(10 Mesh berarti 10 lubang ayakan dalam 1 inch persegi luasan)

  TemperaturDari Celsius

Skala yang diinginkan Formula

Kelvin K = °C + 273,15

Fahrenheit °F = °C × 1,8 + 32

Rankine °Ra = °C × 1,8 + 491,67

Delisle °De = (100 − °C) × 1,5

Newton °N = °C × 33/100

Réaumur °Ré = °C × 0,8

Rømer °Rø = °C × 21/40 + 7,5

Dari Fahrenheit

Skala yang dinginkan Formula

Kelvin K = (°F + 459,67) / 1,8

Celsius °C = (°F − 32) / 1,8

Rankine °Ra = °F + 459,67

Delisle °De = (212 − °F) × 5/6

Newton °N = (°F − 32) × 11/60

Réaumur °Ré = (°F − 32) / 2,25

Rømer °Rø = (°F − 32) × 7/24 + 7,5

Dari Rankine

Skala yang diinginkan Formula

Kelvin K = °Ra / 1,8

Celsius °C = °Ra / 1,8 + 273,15

Fahrenheit °F = °Ra - 459,67

Delisle °De = (671,67 − °Ra) × 5/6

Newton °N = (°Ra − 491,67) × 11/60

10

Réaumur °Ré = (°Ra / 1,8 + 273,15) × 0,8

Rømer °Rø = (°Ra − 491,67) × 7/24 + 7,5

Konversi yang sering dipakai di data DCS pabrik yaitu T/h (ton per hour) (liquid) dan Nm3/h (normal meter cubic per hour) (gas flow)

Contoh :

6000 Nm3/h CO(g) = 6000 Nm3/h x 1 kgmol/22,4 Nm3/h x 44 kg/ 1 kgmol                              = 11.785,7143 kg/h

Tabel 3.  Konversi Satuan Unit Pengukuran

11

SI and the American Engineering Systems of Units

In this course, we will consider TWO systems of units:

1. Le Systeme Internationale d'Unites (SI) - uses metric units

2. American Engineering System (AE) - uses English units

FundamentalDimension

U N I T S

SI AE

Length meter (m) foot (ft)

Mass kilogram (kg) pound-mass (lbm)

Moles gram-mole (g-mol) pound-mole (lb-mol)

Temperature Kelvin (K) Rankine (oR)

Time second (s) second (s)

Ch 1, Lesson B, Page 4 - SI and the American Engineering Systems of Units We will consider two different systems of units in Thermo-CD. Our primary system of units will be SI, but we will also work with the

American Engineering System of Units.

I will refer to this system of units as the AE system.

Many American students do not like the AE system, but since the majority of industrial concerns in the US still use this system, it is important for you to have a working knowledge of it.

The heart of any system of units is the set of units that are used for the fundamental dimensions.

The table shown here gives this information for both the SI and the AE systems.

I already mentioned that the subscript “m” in lb sub m means pounds mass.

The idea of a pound-mole may be new to you. The good news is that it is fairly easy to deal with.

Just as 12 grams of pure carbon makes up a gram-mole of carbon, 16 lbm makes up one pound-mole of carbon. No tricks here.

You should also note that many people, including me, use the symbols “m-o-l” and “m-o-l-e” when we really mean a gram-mole. You just need to be aware of this.

12

You are probably familiar with the Kelvin scale for temperature, but not the Rankine scale.

We will learn more about both in Lesson E of this chapter.

Now, you may have noticed that I did NOT include force as a fundamental dimension in this list.

Force is special. Flip the page and you’ll see why.