Besaran & Satuan

Bayangkan kamu lagi di pasar tradisional buat beli kain. Penjualnya nggak punya pita meteran. Sebagai gantinya, dia membentangkan kain itu di lengannya dan bilang, "Harganya lima puluh ribu untuk tiga hasta ya, Kak." (Hasta itu ukuran tradisional dari siku sampai ujung jari tengah).

Kamu setuju dan bayar. Tapi, pas sampai rumah, kebetulan ayahmu yang postur tubuhnya jauh lebih tinggi mencoba mengukur ulang kain itu pakai lengannya. Eh, ternyata menurut ayahmu, panjang kainnya nggak sampai tiga hasta!

Terus, siapa yang salah? Penjualnya? Ayahmu? Atau cara berhitungnya?

Jawabannya: Nggak ada yang salah sama hitungannya, yang bermasalah itu acuannya.

Masalah sehari-hari kayak gini adalah alasan utama kenapa ilmu fisika itu ada. Dalam mendeskripsikan fenomena alam, fisika menggunakan bahasa yang objektif dan presisi. Sains nggak bisa bergantung sama acuan yang gampang berubah kayak "sepanjang lengan", "selemparan batu", atau "seujung kuku".

Supaya nggak ada lagi perdebatan soal ukuran, kita harus kenalan dulu sama tiga fondasi utama fisika: Besaran, Satuan, dan Mengukur.

Dalam keseharian, kita sering banget ngasih penilaian ke banyak hal. Kita bisa bilang kalau seseorang itu "cantik", cuaca hari ini "panas", atau film semalam "sedih banget".

Tapi, fisika nggak terlalu peduli dengan semua penilaian subjektif itu. Dalam mendeskripsikan fenomena alam, fisika menggunakan Besaran sebagai bahasa utamanya.

Biar lebih kebayang, mari kita saring mana yang termasuk besaran dan mana yang bukan:

• Panjang meja. (Bisa diukur pakai angka $\to$ Besaran ✓)
• Massa sebongkah batu. (Bisa diukur pakai angka $\to$ Besaran ✓)
• Suhu air mendidih. (Bisa diukur pakai angka $\to$ Besaran ✓)
• Perasaan bahagia, pemandangan cantik, atau film lucu. (Seberapa angka kebahagiaannya? Nggak ada alat ukur yang disepakati semua orang $\to$ Bukan Besaran ✗)

Intinya, kalau hal tersebut nggak bisa diukur dan ditulis dalam bentuk angka yang pasti, berarti itu bukan besaran fisika.

Nah, setelah kita tahu apa yang bisa diukur (besaran), muncul pertanyaan berikutnya: dengan apa kita mengukurnya?

Kalau kamu bilang ke temanmu, "Tinggi tiang bendera di sekolah kita itu 5 loh." Temanmu pasti bakal bingung dan nanya balik, "Lima apaan? Lima jengkal? Lima lantai? Atau lima meter?"

Angka sendirian itu nggak punya makna di dunia fisika. Angka butuh identitas pendamping yang kita sebut Satuan.

Kata kunci yang paling penting di sini adalah besaran sejenis. Makanya, kamu bisa pakai meter untuk mengukur tinggi tiang (karena sama-sama besaran panjang). Tapi, kamu nggak bakal pernah bisa pakai kilogram untuk mengukur tinggi tiang, kan? Karena panjang dan massa itu dua jenis besaran yang beda alam.

Sekarang kita udah punya objek yang mau dicari tahu nilainya (Besaran), dan kita juga udah punya acuan standarnya (Satuan). Apa yang terjadi pas kita nemuin keduanya? Itulah yang disebut dengan proses mengukur.

Biar langsung "klik", coba bayangkan kamu lagi ngukur panjang pensil pakai penggaris. Saat kamu bilang pensil itu panjangnya 12 cm, sebenarnya kamu sedang berkata: "Pensil ini panjangnya sama dengan dua belas buah segmen sepanjang 1 cm yang disusun berurutan."

Kamu cuma lagi membandingkan panjang pensilmu dengan garis-garis 1 sentimeter yang udah disepakati sama seluruh dunia. Sesimpel itu!

Dari proses membandingkan inilah, kita selalu dapat hasil pengukuran yang bentuknya: Hasil Ukur = Angka + Satuan (Contoh: 12 cm)

Kenapa kita harus seribet ini nyamain satuan?

Karema Kolaborasi. Dua orang ilmuwan, satu di Indonesia dan satu lagi di benua Eropa, bisa mendapatkan hasil eksperimen yang persis sama karena mereka menggunakan satuan dan cara pengukuran yang sama. Nggak ada lagi drama 'tiga hasta penjual vs tiga hasta ayah'.

(Fun fact: Pengukuran adalah bahasa yang sangat universal. Kalau suatu hari nanti kita beneran ketemu alien, kita mungkin nggak bisa ngobrol pakai bahasa manusia. Tapi, kalau kita ngirim pesan pakai konsep pengukuran dasar alam semesta, kemungkinan besar mereka bakal langsung paham!)

Sebelum lanjut ke materi berikutnya, pastikan kamu udah ngantongin 4 poin penting ini:

• Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur (ada angkanya).
• Satuan adalah acuan pembanding yang telah disepakati.
• Mengukur adalah membandingkan besaran dengan satuan sejenis.
• Hasil pengukuran selalu terdiri dari dua hal mutlak: Angka + Satuan.

Kalau kamu pernah belajar melukis atau main desain grafis, kamu pasti tahu tentang warna primer: Merah, Hijau, dan Biru (RGB). Dari cuma tiga warna dasar ini, kamu bisa mencampur dan menghasilkan jutaan warna berbeda di layar HP atau kanvasmu.

Pertanyaannya: Gimana dengan alam semesta? Di alam semesta ini ada ratusan hal yang bisa diukur. Ada kecepatan mobil, tekanan ban, energi listrik, gaya gravitasi, daya lampu, sampai tingkat kepanasan bintang. Kelihatannya rumit banget, kan?

Tapi para fisikawan menemukan rahasia menarik: sama seperti warna, semua besaran yang rumit itu ternyata cuma "campuran" dari 7 besaran dasar. Tujuh besaran inilah yang kita sebut sebagai Besaran Pokok.

Sebelum kita kenalan sama ketujuh anggotanya, mari kita pegang dulu definisinya.

Kata kunci penting di sini adalah berdiri sendiri.

Satuannya tidak dibuat dari hasil perkalian atau pembagian besaran lain. Mereka adalah batu bata pertama yang dipakai untuk membangun seluruh rumus fisika.

Dalam sistem standar internasional (Système International d'Unités atau SI), dunia sepakat hanya ada 7 Besaran Pokok:

Celsius itu praktis buat kehidupan sehari-hari karena angka $0^{∘}C$ adalah titik beku air. Tapi dalam fisika, air itu cuma salah satu zat di alam semesta. Kelvin dipakai karena punya skala mutlak: $0 K$ (Nol Mutlak) adalah kondisi di mana semua partikel di alam semesta benar-benar berhenti bergerak. Nggak ada suhu yang lebih dingin dari $0 K$ .

(Ingat: Penulisan Kelvin tidak pakai derajat! Cukup tulis $300 K$ , bukan $300^{∘}K$ ).

Ini satu-satunya besaran pokok yang satuan SI-nya sudah menempel awalan kilo-. Kenapa? Karena dalam skala kehidupan manusia, benda seberat $1 \text{gram}$ itu terlalu kecil buat dijadikan acuan standar fisik sehari-hari.

Pernah mikir nggak, "Siapa sih yang berhak menentukan seberapa panjang 1 meter itu?"

Dulu, $1 \text{meter}$ didefinisikan sebagai panjang batang logam platinum yang disimpan di laboratorium Prancis. $1 \text{kilogram}$ juga sama: berupa tabung silinder logam yang disimpan di dalam kubah kaca rapat.

Masalahnya: Benda fisik buatan manusia itu bisa berubah! Batang logam bisa memuai kalau panas, atau menyusut kalau ketumpahan debu mikroskopis. Masa standar fisika seluruh dunia bergantung sama sepotong logam yang bisa karatan?

Makanya, sejak Redefinisi SI tahun 2019, para ilmuwan mengubah cara menentukan acuan. Sekarang, semua Besaran Pokok diikat ke konstanta alam yang abadi.

• $1 \text{meter}$ modern didefinisikan berdasarkan kecepatan cahaya di ruang hampa ( $c$ ). Karena kecepatan cahaya selalu konstan di mana pun di alam semesta, ukuran $1 \text{meter}$ nggak bakal pernah berubah lagi selamanya.
• $1 \text{sekon}$ modern didefinisikan berdasarkan getaran atom Sesium-133.

Artinya, kapan pun dan di mana pun kamu berada di alam semesta, ukuran $1 \text{meter}$ atau $1 \text{sekon}$ kamu akan sama persis dengan ilmuwan di belahan bumi lain.

Mungkin kamu bertanya-tanya: "Kenapa sudut, arah, atau jumlah informasi (seperti Byte di komputer) nggak dimasukkan ke Besaran Pokok?"

Para fisikawan memilih 7 besaran ini karena mereka independen secara dimensi satu sama lain. Kamu nggak bisa menjelaskan panjang pakai satuan detik, dan kamu nggak bisa menjelaskan massa pakai satuan ampere.

Tujuh besaran ini sudah terbukti cukup dan efisien untuk menjelaskan seluruh hukum fisika yang kita kenal hari ini—mulai dari cara apel jatuh sampai cara lubang hitam membelokkan cahaya!

Rangkuman cepat sebelum kita beranjak ke Besaran Turunan di materi selanjutnya:

• Besaran Pokok adalah 7 besaran dasar yang berdiri sendiri dan tidak diturunkan dari besaran lain.
• 7 Anggota SI: Panjang ( $m$ ), Massa ( $kg$ ), Waktu ( $s$ ), Suhu ( $K$ ), Kuat Arus ( $A$ ), Intensitas Cahaya ( $cd$ ), dan Jumlah Zat ( ).

Coba bayangkan kamu punya sekotak mainan LEGO. Di dalam kotak itu cuma ada 7 jenis balok dasar (balok $1\times1$ , $2\times2$ , balok panjang, dll). Kalau kamu cuma memandangi balok-balok dasar itu, mungkin kelihatannya membosankan.

Tapi, apa yang terjadi kalau kamu mulai menempelkan balok merah dengan balok biru? Lalu kamu tumpuk lagi dengan sepuluh balok kuning? Kamu bisa membuat mobil, kastil, robot, bahkan pesawat luar angkasa!

Di dunia fisika, 7 Besaran Pokok yang sudah kita bahas sebelumnya adalah balok-balok LEGO dasar tersebut. Sendirian, mereka cuma mengukur panjang, massa, atau waktu. Tapi begitu kamu mulai mengalikan dan membaginya, kamu bisa mendeskripsikan hampir seluruh fenomena alam semesta! "Pesawat luar angkasa" hasil rakitan inilah yang kita sebut sebagai Besaran Turunan.

Intinya, setiap kali kamu melakukan operasi matematika (kali/bagi) pada besaran pokok, kamu baru saja melahirkan sebuah besaran turunan.

Mari kita lihat proses "perakitan" ini dari yang paling sederhana sampai yang kompleks.

Gimana cara kamu menghitung luas lantai kamarmu? Kamu mengalikan panjang dan lebarnya.

Secara fisika, "lebar" itu sebenarnya sama saja dengan besaran pokok panjang. Jadi, kamu sedang mengalikan besaran panjang dengan besaran panjang.

Satuannya menjadi:

Maka, Luas adalah besaran turunan dari besaran pokok panjang.

Kalau kamu naik motor, speedometer menunjukkan seberapa jauh jarak yang ditempuh dalam selang waktu tertentu.

Kamu membagi besaran pokok panjang ( $m$ ) dengan besaran pokok waktu ( $s$ ).

Satuannya menjadi:

Maka, Kecepatan adalah besaran turunan dari panjang dan waktu.

Tidak semua besaran turunan itu cuma gabungan dari dua besaran pokok. Banyak besaran turunan yang merupakan kombinasi rumit dari tiga atau lebih besaran pokok.

Menurut Hukum II Newton, gaya yang bekerja pada suatu benda adalah hasil kali antara massa dan percepatan.

Mari kita bedah bahan penyusunnya:

• Massa ( $m$ ) adalah besaran pokok dengan satuan $kg$ .
• Percepatan ( $a$ ) adalah turunan dari kecepatan dibagi waktu. Satuannya $m/s^{2}$ .

Kalau kita gabungkan, satuan untuk Gaya adalah:

Lihat kan? Untuk menghasilkan konsep "Gaya", kita ternyata harus merakit tiga jenis besaran pokok sekaligus: Massa, Panjang, dan Waktu!

Coba bayangkan kalau setiap kali mengerjakan soal kelistrikan, gurumu berkata: "Tolong hitung berapa kilogram meter persegi per sekon pangkat tiga ampere kuadrat dari kawat ini!" Pasti lidahmu keseleo.

Karena satuan besaran turunan sering kali sangat panjang dan ribet ( $kg\cdot m^{2}/s^{3}\cdot A^{2}$ ), para ilmuwan sepakat untuk memberikan nama alias atau julukan pada satuan-satuan kompleks tersebut. Nama julukan ini biasanya diambil dari nama ilmuwan hebat yang berjasa menemukan konsepnya.

Berikut adalah "nama julukan" populer yang wajib kamu kenal:

Jadi, setiap kali kamu melihat satuan Joule, otakmu harus langsung sadar: "Oh, Joule itu cuma singkatan buat menyebut tumpukan rakitan kilogram, meter persegi, dan sekon kuadrat!"

Kadang ada siswa yang berpikir begini: "Meter ( $m$ ) itu kan besaran pokok panjang. Berarti kalau meter persegi ( $m^{2}$ ) itu masih besaran pokok, cuma nilainya aja yang dikuadratkan."

Ingat aturan dasarnya: Begitu sebuah besaran pokok dikalikan atau dibagi (bahkan dengan dirinya sendiri), dia berubah identitas menjadi Besaran Turunan.

• $m$ (Panjang) adalah Besaran Pokok.
• $m^{2}$ (Luas) adalah Besaran Turunan.
• $m^{3}$ (Volume) adalah Besaran Turunan.

Mengubah seutas tali (1 dimensi) menjadi sebuah karpet (2 dimensi) jelas mengubah sifat fisiknya secara total. Keduanya diukur dengan cara yang berbeda.

• Besaran Turunan adalah besaran yang dilahirkan dari perkalian atau pembagian besaran-besaran pokok.
• Besaran turunan bisa sangat sederhana (gabungan 2 besaran pokok seperti kecepatan) atau sangat rumit (gabungan 3 atau lebih besaran pokok seperti gaya dan tekanan).
• Karena kombinasi satuan aslinya panjang dan rumit (seperti $kg\cdot m/s^{2}$ ), banyak besaran turunan diberi nama julukan seperti Newton, Joule, atau Watt untuk menghargai para ilmuwan.

Pernah nggak kamu memperhatikan saat mau beli TV atau smartphone? Ukuran layarnya pasti disebut dalam satuan "inci", misalnya TV 32 inci atau layar HP 6 inci.

Tapi giliran kamu mengukur tinggi badanmu sendiri, kamu menggunakan "sentimeter". Saat beli air minum kemasan, ukurannya "liter", tapi kalau kamu nonton film Hollywood, mereka membicarakan jarak tembak menggunakan "mil" dan berat badan menggunakan "pound".

Ribet banget, kan? Bayangkan kamu seorang insinyur yang harus merancang mesin mobil bersama tim dari 3 negara berbeda, dan masing-masing ngotot pakai ukuran khas negaranya sendiri. Kenapa sih dunia nggak sepakat aja pakai satu ukuran biar gampang?

Nah, dari keresahan dan kekacauan sejarah inilah, dunia sains akhirnya menyadari bahwa mereka membutuhkan sebuah "bahasa universal".

Dulu, setiap negara punya sistem satuannya sendiri. Orang Inggris mengukur panjang berdasarkan ukuran kaki raja mereka (foot). Orang Prancis punya metode lain lagi. Hal ini membuat pertukaran ilmu pengetahuan dan perdagangan global jadi super kacau.

Untuk mengatasi masalah tersebut, pada tahun 1971, Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran ke-14 (14th General Conference on Weights and Measures) berkumpul dan secara resmi memilih tujuh besaran pokok untuk membentuk sebuah sistem standar universal.

Sistem ini dinamakan Sistem Internasional, atau disingkat SI, yang diambil dari nama resminya dalam bahasa Prancis yaitu Système International d'Unités. SI inilah yang sekarang menjadi acuan mutlak di seluruh dunia sains dan pendidikan.

Meskipun SI sudah disepakati sebagai standar sains global, nyatanya satuan non-SI masih digunakan dalam kehidupan sehari-hari di beberapa tempat, khususnya di Amerika Serikat.

Berikut adalah beberapa sistem satuan lain yang mungkin akan sering kamu temui:

SI sebenarnya adalah versi modern yang disempurnakan dari sistem metrik MKS (Meter, Kilogram, Sekon). Selain MKS, ada juga adiknya yang dipakai untuk skala benda-benda kecil, yaitu CGS (Centimeter, Gram, Sekon). Sistem CGS sering dipakai oleh ahli kimia agar mereka tidak perlu menulis angka desimal yang terlalu panjang.

• (Contoh: Satuan gaya di SI/MKS adalah Newton. Di CGS, satuan gaya disebut Dyne).

Ini adalah sistem tradisional yang masih keras kepala dipertahankan oleh Amerika Serikat dan beberapa negara persemakmuran.

• Panjang: Inci (inch), Kaki (foot), Yard, Mil (mile).
• Massa/Gaya: Pound (lb), Ounce (oz)
• Suhu: Fahrenheit (°F).

Kenapa ilmuwan sedunia lebih menyukai sistem SI dibandingkan sistem Imperial? Alasannya sangat sederhana: Logika Kelipatan Sepuluh (Desimal).

Coba kita lihat sistem Imperial. Perubahan antar-satuannya terasa acak dan butuh hafalan ekstra:

• $1 \text{kaki} (\text{foot})=12 \text{inci}$
• $1 \text{yard}=3 \text{kaki}$
• $1 \text{mil}=5.280 \text{kaki}$

Coba hitung di luar kepala, ada berapa inci dalam 2,5 mil? Susah banget, kan?

Sekarang bandingkan dengan sistem SI:

• $1 \text{kilometer}=1.000 \text{meter}$
• $1 \text{meter}=100 \text{sentimeter}$
• $1 \text{sentimeter}=10 \text{milimeter}$

Semuanya serba kelipatan angka $10$ . Kamu cuma perlu menggeser letak koma (desimal) untuk melakukan konversi. Kepraktisan inilah yang membuat SI menjadi bahasa pemersatu ilmuwan yang paling logis dan efisien.

Pernah dengar ada satelit seharga lebih dari 1,8 triliun rupiah hangus meledak cuma gara-gara beda satuan? Ini kisah nyata.

Pada tahun 1999, NASA mengirimkan satelit cuaca ke planet Mars. Tim navigasi NASA mendesain perhitungan komputer dalam satuan SI (menggunakan Newton). Sialnya, tim pabrikan pembuat roket pendorongnya memprogram perangkat lunak tersebut menggunakan satuan Imperial (menggunakan pound-force).

Karena tidak ada yang menyadari perbedaan "bahasa" ini, sistem komputer membaca angka yang salah. Akibatnya, satelit masuk ke atmosfer Mars terlalu rendah dari yang direncanakan, lalu terbakar habis dan hancur berkeping-keping.

Ini adalah bukti nyata yang diajarkan di seluruh universitas teknik: mencampuradukkan sistem satuan yang berbeda itu bisa berakibat fatal!

Sebelum kita masuk ke bab konversi yang lebih dalam, ingat 4 poin ini:

• SI (Sistem Internasional) adalah standar satuan universal berbasis kelipatan 10 yang disepakati oleh ilmuwan dunia pada tahun 1971.
• Sistem Imperial (inci, pound, fahrenheit) adalah sistem non-SI yang masih dipakai di beberapa negara (seperti AS), namun perhitungannya tidak desimal.
• SI dipilih karena logis dan mudah dikonversi; kamu hanya perlu menggeser koma tanpa harus menghafal angka acak seperti 12 atau 5.280.
• Jangan pernah mencampuradukkan dua sistem yang berbeda tanpa melakukan konversi terlebih dahulu, kecuali kamu mau mengulang tragedi satelit NASA.

Fisika adalah ilmu yang mengkaji segala hal di alam semesta. Skalanya luar biasa ekstrem. Di satu sisi, kita mempelajari jarak ke galaksi Andromeda yang jauhnya sekitar 20.000.000.000.000.000.000.000 meter. Di sisi lain, kita mempelajari jari-jari atom hidrogen yang ukurannya cuma 0,00000000005 meter.

Bayangkan kalau setiap kali mengerjakan soal ujian atau menulis laporan lab, kamu harus menulis semua angka nol itu satu per satu. Selain bikin pegal, peluang kamu melakukan typo (kurang atau kelebihan nulis angka nol) sangat besar.

Solusi pertama dari para ilmuwan adalah menggunakan notasi ilmiah dengan bantuan pangkat angka 10. Jarak ke galaksi Andromeda tadi bisa diringkas menjadi $2\times10^{22}$ meter.

Tapi, untuk komunikasi sehari-hari, terus-terusan mengucap "sepuluh pangkat min sembilan" masih terasa kaku. Di sinilah kita butuh jalan pintas pamungkas: Awalan Satuan (Prefix).

Gampangnya, awalan ini berfungsi sebagai "kode rahasia" untuk menggantikan deretan angka nol atau tulisan $\times10^{n}$ . Dengan menempelkan awalan ini, kita bisa menyesuaikan satuan SI agar pas dengan ukuran benda yang sedang kita ukur.

Meski awalan satuan aslinya membentang sangat jauh dari yocto ( $10^{-24}$ ) hingga yotta ( $10^{24}$ ), untuk tingkat ini kita akan berfokus pada rentang yang paling sering kamu temui di kehidupan nyata dan soal-soal fisika: dari nano sampai giga.

Berikut adalah daftar awalan yang wajib kamu kenal di luar kepala:

Cara pakainya sangat gampang. Tempelkan saja simbolnya di depan satuan dasarmu:

• Daya listrik kota: $1,27\times10^{9} \text{watt}=1,27 \text{gigawatt}$ atau $1,27 GW$ .
• Waktu prosesor komputer: $2,35\times10^{-9} \text{sekon}=2,35 \text{nanosekon}$ atau .

Dari semua daftar di atas, ada satu jebakan klasik yang sering banget bikin siswa kehilangan nilai di ujian. Karena terburu-buru, banyak yang menganggap mili dan mikro itu sama, padahal ukurannya beda jauh!

Banyak yang salah tulis: $1 mm=10^{-6} m$ . Ini SALAH TOTAL!

Ingat baik-baik perbedaannya:

• mili (simbolnya huruf $m$ biasa) itu seperseribu ( $10^{-3}$ ). Jadi, $1 mm=10^{-3} m$ .
• mikro (simbolnya huruf Yunani $\mu$ atau myu) itu sepersejuta ( ). Jadi, .

Selisih di antara keduanya adalah kelipatan 1.000. Jangan sampai tertukar antara ukuran semut (milimeter) dengan ukuran bakteri (mikrometer)!

• Awalan satuan (prefix) dipakai sebagai faktor pengali berbasi pangkat 10 untuk mempermudah penulisan angka yang ekstrem.
• Awalan yang bikin nilai makin besar: kilo ( $10^{3}$ ), mega ( $10^{6}$ ), giga ( $10^{9}$ ).
• Awalan yang bikin nilai makin kecil: mili ( $10^{-3}$ ), mikro ( ), nano ( ).

Bayangkan kamu sedang naik motor dan melihat speedometer menunjukkan laju $72 km/\text{jam}$ . Di saat yang bersamaan, temanmu menelepon dan bertanya, "Kalau kamu jalan terus dengan kecepatan segitu, berapa meter jarak yang kamu tempuh dalam 10 detik ke depan?"

Kalau kamu menjawab dengan cara langsung mengalikan angkanya ( $72\times10=720$ ), jawabanmu dipastikan salah total.

Kenapa? Karena kamu sedang mencampuradukkan "jam" dengan "detik", dan "kilometer" dengan "meter". Fisika itu sangat kaku soal kesetaraan bahasa. Sebelum kamu bisa menghitung jaraknya, kamu harus mengubah "bahasa" kecepatanmu dari $km/\text{jam}$ menjadi $m/s$ (meter per detik). Proses mengubah bahasa satuan inilah yang kita sebut dengan Konversi Satuan.

Secara sederhana, konversi satuan adalah proses mengubah satuan suatu besaran tanpa mengubah nilai fisik (makna) dari besaran tersebut.

Metode paling aman dan sistematis yang akan kita gunakan disebut Metode Konversi Rantai (Chain-Link Conversion). Prinsip utama dari metode ini adalah mengalikan data asli yang kamu punya secara berurutan dengan "faktor konversi" yang bernilai satu (unity).

Karena bilangan apa pun yang dikalikan dengan angka 1 nilainya tidak akan berubah, kita bisa menggunakan trik ini untuk menyingkirkan satuan yang tidak kita inginkan. Hal terpenting dalam metode ini adalah satuan dimanipulasi persis seperti variabel dalam aljabar (bisa dikali dan dicoret) sampai hanya satuan yang kamu inginkan yang tersisa.

Mari kita ambil contoh sederhana. Kita tahu bahwa $1 \text{menit}$ dan $60 \text{sekon}$ adalah dua rentang waktu yang identik.

Karena mereka identik, jika kita membagi keduanya, hasilnya adalah 1:

Jika kamu ingin mengubah $2 \text{menit}$ menjadi sekon, kamu cukup mengalikannya dengan salah satu faktor konversi di atas. Pilih pecahan yang membuat satuan "menit" saling mencoret (karena menit awalnya ada di atas, pilih faktor yang menitnya ada di bawah):

Lihat? Satuan "min" di atas dan di bawah saling menghilangkan, menyisakan satuan "s" (sekon).

Banyak siswa SMA yang membuat coretan di kertas buram seperti ini: $72\times1000÷3600$ . Mereka hanya menghitung angkanya tanpa menulis satuannya.

Kebiasaan buruk ini akan berakibat fatal saat kamu bertemu dengan besaran berpangkat (seperti luas atau volume). Tulis satuannya secara lengkap, coret satuannya, baru hitung angkanya!

Mari kita berlatih dengan tiga contoh konversi yang paling sering keluar di ujian Fisika kelas 10.

Ubah laju motor $72 km/\text{jam}$ menjadi satuan SI ( $m/s$ ).

Kita tahu $1 km=1000 m$ dan $1 \text{jam}=3600 s$ .

• Langkah 2: Susun perkalian chain-link. Letakkan satuan yang ingin dicoret di posisi berlawanan.

Satuan $km$ dan $\text{jam}$ akan habis tercoret, menyisakan $m$ di atas dan $s$ di bawah.

Sebuah tanah berbentuk persegi memiliki luas $50.000 cm^{2}$ . Berapa luas tanah tersebut dalam $m^{2}$ ?

Kita tahu $1 m=100 cm$ .

Hati-hati! Karena satuannya adalah pangkat dua ( $cm^{2}$ ), maka seluruh faktor konversinya wajib dipangkatkan dua.

Massa jenis raksa adalah $13,6 g/cm^{3}$ . Nyatakan dalam satuan $kg/m^{3}$ .

Untuk massa: $1 kg=1000 g$ .

Untuk volume: $1 m=100 cm$ (ingat, nanti harus dipangkatkan tiga).

Coret $g$ dan $cm^{3}$ :

(Aturan Cepat: Dari $g/cm^{3}$ ke $kg/m^{3}$ , kamu cukup mengalikannya dengan 1.000!)

Miskonsepsi terbesar siswa saat mengonversi luas atau volume adalah lupa pada hukum dasar geometri.

Jika kamu punya tali sepanjang $1 \text{meter}$ , kamu bisa memotongnya menjadi $100$ potong tali berukuran $1 cm$ .

Namun, jika kamu punya lantai berbentuk persegi seluas $1 m^{2}$ , kamu BUKAN membaginya menjadi $100$ ubin berukuran $1 cm^{2}$ . Kamu harus mengisi panjangnya dengan $100$ ubin, dan lebarnya dengan $100$ ubin. Totalnya? ubin kecil!

Itulah mengapa faktor konversi untuk besaran berpangkat harus selalu ikut dipangkatkan.

• Konversi satuan mengubah satuan tanpa mengubah nilai fisisnya.
• Gunakan Chain-Link Method dengan cara mengalikan data asli menggunakan faktor konversi yang bernilai $1$ .
• Jangan pernah memisahkan satuan dari angkanya saat menulis langkah perhitungan.
• Jika satuan awal memiliki pangkat (seperti $cm^{2}$ atau $m^{3}$ ), maka pecahan faktor konversinya wajib dipangkatkan dengan nilai yang sama.

Bayangkan kamu menemukan sebuah peta harta karun peninggalan bajak laut. Di peta itu tertulis sebuah petunjuk tunggal:

"Berjalanlah sejauh 10 meter dari pohon beringin ini, dan galilah hartanya!"

Kamu berdiri di bawah pohon beringin, membawa sekop, dan tiba-teman kebingungan. Berjalan 10 meter ke mana? Ke utara? Ke selatan? Ke kanan? Ke kiri? Petunjuk itu tidak berguna karena informasinya tidak lengkap. Kamu butuh arah.

Sekarang, bandingkan dengan situasi ini: Kamu pergi ke klinik karena demam. Dokter mengukur suhu tubuhmu dan berkata, "Suhu badanmu 38 °C."

Apakah kamu akan bertanya kepada dokter, "38 °C ke arah mana, Dok? Ke utara atau ke selatan?" Tentu tidak! Pertanyaan itu terdengar konyol karena suhu sama sekali tidak membutuhkan arah.

Dari dua kejadian sehari-hari ini, alam semesta sebenarnya sedang menunjukkan kepada kita bahwa besaran fisika itu terbagi menjadi dua kasta yang berbeda: Skalar dan Vektor.

Besaran Skalar adalah besaran fisika yang hanya memiliki nilai (angka) dan satuan. Mereka tidak memiliki, dan tidak peduli pada arah.

• Contoh: Suhu, tekanan, energi, massa, dan waktu.
• Aturan Main: Karena hanya berupa angka, besaran skalar mematuhi aturan aritmetika dan aljabar biasa. Kalau kamu punya beras $5 kg$ lalu ditambah $2 kg$ , hasilnya pasti $7 kg$ . Sesimpel $5+2=7$ .

Besaran Vektor adalah besaran fisika yang wajib memiliki nilai, satuan, DAN arah yang spesifik. Tanpa arah, informasi besaran ini menjadi cacat dan tidak bisa digunakan.

Contoh: Perpindahan (perubahan posisi), kecepatan, percepatan, dan gaya.

• Representasi Visual: Vektor biasanya digambarkan dalam bentuk panah. Panjang panah mewakili besarnya nilai, dan ke mana ujung panah itu menunjuk mewakili arahnya. Perpindahan adalah contoh besaran vektor yang paling sederhana untuk dibayangkan.
• Aturan Main: Vektor tunduk pada aturan aljabar vektor, bukan aljabar biasa.

Jika kamu mendorong meja dengan gaya $5 \text{Newton}$ ke kanan, lalu temanmu mendorong meja yang sama dengan gaya $5 \text{Newton}$ ke kiri, meja itu tidak akan bergerak. Secara angka, $5+5$ di dunia vektor bisa saja menghasilkan $0$ jika arahnya saling berlawanan!

Karena vektor itu spesial, fisikawan memberikan "topi" khusus agar vektor tidak tertukar dengan skalar saat ditulis dalam rumus.

Jika kamu melihat huruf cetak miring dengan tanda panah di atasnya, seperti $\vec{a}$ , itu berarti kita sedang membicarakan besaran vektor secara utuh (nilai beserta arahnya). Namun, jika kamu hanya melihat huruf cetak miring biasa tanpa panah, seperti $a$ , itu berarti kita hanya membicarakan nilainya saja tanpa memedulikan arahnya.

Cara terbaik untuk melihat perbedaan kasta antara skalar dan vektor adalah dengan membandingkan dua konsep yang sering dianggap sama oleh orang awam: Jarak (Skalar) dan Perpindahan (Vektor).

Misalkan kamu sedang pelajaran olahraga. Guru memintamu berlari mengelilingi lintasan lari (lapangan) yang kelilingnya sejauh $400 \text{meter}$ . Kamu berlari satu putaran penuh dan kembali berhenti tepat di garis start.

• Jarak yang kamu tempuh (Skalar): Kamu benar-benar sudah melangkah dan membakar kalori sejauh lintasan tersebut. Nilai jarakmu adalah $400 \text{meter}$ .
• Perpindahanmu (Vektor): Karena perpindahan adalah vektor, ia hanya melihat titik awal dan titik akhirmu. Karena kamu berakhir di tempat yang sama persis dengan tempat kamu mulai, maka perpindahanmu adalah $0 \text{meter}$ . Secara fisika vektor, posisi kamu tidak berubah sama sekali!

Di mobil atau motor, alat yang ada di depan setirmu itu disebut Speedometer, bukan Velocity-meter. Mengapa? Karena alat itu hanya mengukur Kelajuan (Speed) yaitu besaran skalar. Ia hanya peduli kamu melaju $60 km/\text{jam}$ , tanpa peduli kamu sedang menuju ke mana.

Jika ia mengukur Kecepatan (Velocity), ia harus memunculkan angka dan arah secara bersamaan (misal: $60 km/\text{jam}$ ke Utara).

Sebuah drone pengantar paket terbang ke arah utara sejauh $3 km$ , lalu berbelok ke arah timur dan terbang sejauh $4 km$ untuk menjatuhkan paket.

Berdasarkan pergerakan tersebut, berapakah total jarak tempuh drone, dan berapakah besar (nilai) perpindahannya dari titik awal?

• Gerak pertama = $3 km$ ke utara.
• Gerak kedua = $4 km$ ke timur.

• Jarak tempuh total (Skalar).
• Besar perpindahan (Vektor).

Jarak adalah besaran skalar, sehingga kita cukup menjumlahkan seluruh angka lintasan yang dilalui menggunakan aritmetika biasa.

Sebaliknya, perpindahan adalah besaran vektor yang memperhatikan posisi awal dan akhir. Karena pergerakan ke utara dan ke timur membentuk sudut siku-siku ( $90^{∘}$ ), kita bisa membayangkan sebuah segitiga siku-siku dan mencari sisi miringnya (perpindahan) menggunakan Teorema Pythagoras.

Bayangkan sebuah segitiga siku-siku dengan alas $4$ dan tinggi $3$ . Garis lurus dari titik awal ke titik akhir adalah sisi miring ( $c$ ) dari segitiga tersebut.

Total jarak yang ditempuh oleh drone adalah $7 km$ (karena menjumlahkan seluruh perjalanannya). Namun, besar perpindahan drone dari titik awalnya hanyalah $5 km$ (karena memotong jalur melengkung/berbelok menjadi satu garis lurus).

• Besaran Skalar hanya butuh nilai dan satuan (contoh: suhu, massa, jarak) dan dihitung menggunakan matematika biasa.
• Besaran Vektor wajib memiliki nilai, satuan, dan arah (contoh: gaya, kecepatan, perpindahan) dan menggunakan aturan matematika khusus (aljabar vektor).
• Lambang besaran vektor ditulis menggunakan tanda panah di atas hurufnya (contoh: $\vec{v}$ ), sedangkan jika tanpa panah ( $v$ ) itu hanya menunjukkan besarnya (nilainya) saja.
• Jarak adalah total lintasan yang diinjak (skalar), sedangkan perpindahan adalah panah garis lurus dari titik awal ke titik akhir (vektor).