Cara Menentukan Dimensi Besaran Turunan Fisika Kelas 10
Pengantar
Dalam mempelajari fisika, selain memahami konsep-konsep dasar, siswa juga perlu memahami bagaimana menganalisis dimensi dari suatu besaran fisis. Pemahaman tentang dimensi sangat penting karena membantu kita dalam:
- Memverifikasi kebenaran persamaan fisis.
- Memahami hubungan antara besaran-besaran fisis.
- Mengubah satuan suatu besaran fisis.
- Menentukan dimensi besaran turunan.
Dalam artikel ini, kita akan membahas bagaimana cara menentukan dimensi besaran turunan fisika yang dipelajari di kelas 10.
Pengertian Dimensi
Dimensi adalah cara untuk menyatakan suatu besaran fisis dalam bentuk perkalian antara besaran-besaran pokok. Besaran pokok adalah besaran yang secara independen dapat diukur dan tidak bergantung pada besaran lain. Contoh besaran pokok adalah panjang, massa, waktu, suhu, arus listrik, intensitas cahaya, dan jumlah zat.
Setiap besaran fisis, baik besaran pokok maupun besaran turunan, memiliki dimensi yang dapat dinyatakan dengan kombinasi simbol-simbol besaran pokok. Dimensi suatu besaran fisis dapat ditulis dalam bentuk:
Dimensi = L^a * M^b * T^c * K^d * I^e * J^f * N^g
Keterangan:
- L = dimensi panjang
- M = dimensi massa
- T = dimensi waktu
- K = dimensi suhu
- I = dimensi arus listrik
- J = dimensi intensitas cahaya
- N = dimensi jumlah zat
- a, b, c, d, e, f, g = pangkat dari masing-masing dimensi besaran pokok
Besaran Turunan Fisika Kelas 10
Berikut adalah beberapa besaran turunan fisika yang dipelajari di kelas 10 beserta cara menentukan dimensinya:
1. Kecepatan (v)
Kecepatan didefinisikan sebagai perubahan posisi terhadap waktu. Secara matematis, kecepatan dapat ditulis:
v = Δs / Δt
Dengan:
- v = kecepatan (m/s)
- Δs = perubahan posisi (m)
- Δt = perubahan waktu (s)
Dimensi kecepatan dapat ditentukan dengan: Dimensi v = Dimensi Δs / Dimensi Δt = L / T = L^1 * T^-1
Jadi, dimensi kecepatan adalah L^1 * T^-1 atau [L/T].
2. Percepatan (a)
Percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan terhadap waktu. Secara matematis, percepatan dapat ditulis:
a = Δv / Δt
Dengan:
- a = percepatan (m/s^2)
- Δv = perubahan kecepatan (m/s)
- Δt = perubahan waktu (s)
Dimensi percepatan dapat ditentukan dengan: Dimensi a = Dimensi Δv / Dimensi Δt = (L/T) / T = L * T^-2
Jadi, dimensi percepatan adalah L * T^-2 atau [L/T^2].
3. Gaya (F)
Gaya adalah besaran vektor yang menyebabkan benda bergerak, berubah bentuk, atau berubah arah. Secara matematis, gaya dapat ditulis:
F = m * a
Dengan:
- F = gaya (N)
- m = massa (kg)
- a = percepatan (m/s^2)
Dimensi gaya dapat ditentukan dengan: Dimensi F = Dimensi m * Dimensi a = M * (L * T^-2) = M * L * T^-2
Jadi, dimensi gaya adalah M * L * T^-2 atau [M*L/T^2].
4. Usaha (W)
Usaha didefinisikan sebagai hasil perkalian antara gaya dan perpindahan benda dalam arah gaya. Secara matematis, usaha dapat ditulis:
W = F * Δs
Dengan:
- W = usaha (J)
- F = gaya (N)
- Δs = perpindahan (m)
Dimensi usaha dapat ditentukan dengan: Dimensi W = Dimensi F * Dimensi Δs = (M * L * T^-2) * L = M * L^2 * T^-2
Jadi, dimensi usaha adalah M * L^2 * T^-2 atau [M*L^2/T^2].
5. Daya (P)
Daya didefinisikan sebagai usaha per satuan waktu. Secara matematis, daya dapat ditulis:
P = W / t
Dengan:
- P = daya (W)
- W = usaha (J)
- t = waktu (s)
Dimensi daya dapat ditentukan dengan: Dimensi P = Dimensi W / Dimensi t = (M * L^2 * T^-2) / T = M * L^2 * T^-3
Jadi, dimensi daya adalah M * L^2 * T^-3 atau [M*L^2/T^3].
6. Momentum (p)
Momentum didefinisikan sebagai perkalian antara massa dan kecepatan. Secara matematis, momentum dapat ditulis:
p = m * v
Dengan:
- p = momentum (kg*m/s)
- m = massa (kg)
- v = kecepatan (m/s)
Dimensi momentum dapat ditentukan dengan: Dimensi p = Dimensi m * Dimensi v = M * (L * T^-1) = M * L * T^-1
Jadi, dimensi momentum adalah M * L * T^-1 atau [M*L/T].
7. Impuls (I)
Impuls didefinisikan sebagai perkalian antara gaya dan selang waktu. Secara matematis, impuls dapat ditulis:
I = F * Δt
Dengan:
- I = impuls (N*s)
- F = gaya (N)
- Δt = selang waktu (s)
Dimensi impuls dapat ditentukan dengan: Dimensi I = Dimensi F * Dimensi Δt = (M * L * T^-2) * T = M * L * T^-1
Jadi, dimensi impuls adalah M * L * T^-1 atau [M*L/T].
8. Energi Kinetik (Ek)
Energi kinetik didefinisikan sebagai setengah kali perkalian antara massa dan kuadrat kecepatan. Secara matematis, energi kinetik dapat ditulis:
Ek = 1/2 * m * v^2
Dengan:
- Ek = energi kinetik (J)
- m = massa (kg)
- v = kecepatan (m/s)
Dimensi energi kinetik dapat ditentukan dengan: Dimensi Ek = Dimensi 1/2 * Dimensi m * Dimensi v^2 = 1/2 * (M) * (L^2 * T^-2) = M * L^2 * T^-2
Jadi, dimensi energi kinetik adalah M * L^2 * T^-2 atau [M*L^2/T^2].
9. Energi Potensial (Ep)
Energi potensial didefinisikan sebagai energi yang dimiliki benda karena kedudukannya atau posisinya. Secara matematis, energi potensial dapat ditulis:
Ep = m * g * h
Dengan:
- Ep = energi potensial (J)
- m = massa (kg)
- g = percepatan gravitasi (m/s^2)
- h = tinggi (m)
Dimensi energi potensial dapat ditentukan dengan: Dimensi Ep = Dimensi m * Dimensi g * Dimensi h = M * (L * T^-2) * L = M * L^2 * T^-2
Jadi, dimensi energi potensial adalah M * L^2 * T^-2 atau [M*L^2/T^2].
10. Torsi (τ)
Torsi didefinisikan sebagai perkalian antara gaya dan lengan gaya. Secara matematis, torsi dapat ditulis:
τ = r * F * sin(θ)
Dengan:
- τ = torsi (N*m)
- r = lengan gaya (m)
- F = gaya (N)
- θ = sudut antara gaya dan lengan gaya (rad)
Dimensi torsi dapat ditentukan dengan: Dimensi τ = Dimensi r * Dimensi F * Dimensi sin(θ) = L * (M * L * T^-2) * 1 (dimensi sudut adalah 1) = M * L^2 * T^-2
Jadi, dimensi torsi adalah M * L^2 * T^-2 atau [M*L^2/T^2].
Kesimpulan
Dalam mempelajari fisika kelas 10, pemahaman tentang dimensi besaran fisis sangat penting. Dengan memahami dimensi, kita dapat memverifikasi kebenaran persamaan fisis, memahami hubungan antara besaran-besaran fisis, mengubah satuan suatu besaran fisis, dan menentukan dimensi besaran turunan.
Pada artikel ini, kita telah mempelajari cara menentukan dimensi dari beberapa besaran turunan fisika yang dipelajari di kelas 10, seperti kecepatan, percepatan, gaya, usaha, daya, momentum, impuls, energi kinetik, energi potensial, dan torsi. Dengan memahami konsep dimensi ini, diharapkan siswa dapat lebih mudah memahami dan menerapkan konsep-konsep fisika dalam kehidupan sehari-hari.