Ketika engineer atau insinyur mendesain suatu bangunan, mesin, atau melakukan pengukuran, maka insinyur tersebut harus menguasai konsep besaran dan satuan dengan tepat. Ada berbagai jenis besaran yang digunakan dalam pengukuran dan dikelompokkan menjadi besaran pokok dan turunan.
Besaran menempati posisi yang sangat penting dalam pengukuran dan perhitungan. Oleh karena itu setiap besaran diberi satuan yang sudah distandarisasi di dalam sistem Satuan Internasional (SI). Dengan adanya satuan terstandarisasi, maka penggunaannya diakui di berbagai negara.
Meskipun sistem satuan dalam Fisika sudah dilakukan standarisasi berdasarkan Satuan Internasional (SI), tidak semua besaran dalam Fisika mempunyai satuan. Besaran yang tidak mempunyai satuan seperti indeks bias dan massa jenis relatif.
Mengenal Besaran dan Satuan
Besaran adalah istilah dalam Fisika yang digunakan untuk menunjukkan sesuatu yang bisa diukur dan mempunyai nilai serta satuan. Satuan di dalam besaran berfungsi sebagai pembanding dari pengukuran. Dengan adanya satuan, maka bisa diketahui unit yang dipakai dalam pengukuran.
Beberapa besaran Fisika dapat dinyatakan menggunakan satuan yang berbeda-beda. Satuan yang dikenal terdiri dari dua macam yakni satuan baku dan satuan tidak baku. Satuan baku adalah sistem satuan yang diakui secara resmi di tingkat internasional.
Sementara satuan tidak baku adalah satuan yang biasanya hanya dipakai dalam percakapan dan interaksi sehari-hari di masyarakat. Satuan tidak baku tidak bisa digunakan untuk pengukuran ilmiah dan biasanya bersifat relatif.
Satuan tidak baku menghasilkan hasil pengukuran yang relatif karena bisa berbeda-beda setiap orang. Contoh satuan tidak baku adalah hasta yang digunakan untuk menunjukkan besaran panjang. Hasta adalah satuan panjang dari siku lengan ke ujung jari tengah ketika tangan direntangkan.
Dalam ilmu Fisika, satuan baku sudah dipatenkan oleh ilmuwan tingkat dunia sejak tahun 1875 di Prancis sehingga diakui di berbagai negara. Contoh satuan baku dalam Fisika adalah meter untuk besaran panjang. Satuan ini bersifat tetap dan sama di berbagai negara.
2 Kelompok Besaran dan Satuan
Dalam konsep Fisika, besaran terdiri dari besaran pokok dan besaran turunan. Kedua jenis besaran ini digunakan dalam berbagai perhitungan dan pengukuran. Masing-masing besaran memiliki satuan yang diakui secara internasional (SI) dan satuan baku di luar SI.
1. Besaran Pokok
Besaran pokok adalah besaran yang memiliki satuan berdiri sendiri, yakni satuan tersebut tidak bergantung dengan besaran Fisika lainnya. Besaran pokok digunakan sebagai dasar dalam menetapkan jenis besaran turunan.
Satuan yang dipakai dalam besaran pokok dikenal sebagai satuan pokok yang akan digunakan sebagai satuan dalam besaran turunan. Para ilmuwan dunia telah menetapkan 7 macam besaran pokok dengan satuannya yang sudah diakui secara resmi di dalam sistem Satuan Internasional (SI).
Berikut adalah tabel berisi daftar besaran dan satuan pokok, dan simbolnya lengkap.
| Besaran Pokok | Satuan | Simbol Satuan |
| Massa (m) | kilogram | kg |
| Suhu (T) | kelvin | K |
| Panjang (l) | meter | m |
| Waktu (t) | detik atau sekon | s |
| Kuat arus listrik (I) | Ampere | A |
| Intensitas cahaya (Iv) | candela | cd |
| Jumlah zat (n) | mol | mol |
Meskipun masing-masing besaran pokok sudah memiliki satuan pokoknya sendiri yang diakui di dalam sistem Satuan Internasional (SI), namun beberapa besaran itu bisa dinyatakan menggunakan satuan baku lain di luar SI.
Misalnya besaran panjang bisa dinyatakan menggunakan satuan inch, yard, feet dan lainnya.
2. Besaran Turunan
Kelompok besaran selanjutnya adalah besaran turunan dengan jumlah yang sangat banyak. Besaran turunan merupakan turunan dari besaran pokok dalam Fisika. Satuan besaran turunan diturunkan dari satuan besaran pokok yang disesuaikan dengan rumus matematis besaran tersebut.
Meski untuk menyatakan besaran turunan bisa menggunakan turunan dari satuan besaran pokok, namun beberapa besaran turunan mempunyai satuan tersendiri. Sebagai contoh, gaya memiliki satuan Newton dengan satuan dasarnya adalah kg.m/s².
Untuk melihat bagaimana satuan turunan diperoleh dari satuan pokoknya, bisa dilihat dari satuan besaran turunan luas dan volume. Satuan turunan ini didapat dari satuan besaran pokok panjang, yakni meter.
Luas = panjang x lebar
Satuan luas meter persegi (m²) diperoleh dari p (meter) x l (meter) = m². Sementara untuk volume dihitung dengan rumus di bawah ini:
Volume = panjang x lebar x tinggi
Satuan volume adalah meter kubik (m³) diperoleh dari p (meter) x l (meter) x t (meter) = m³.
Jumlah besaran turunan ada banyak sehingga besaran turunan tidak dibatasi oleh daftar yang tercantum pada tabel di bawah ini saja. Besaran turunan yang terdapat pada tabel di bawah adalah daftar besaran yang paling sering digunakan dalam perhitungan.
| Besaran Turunan
|
Satuan Dasar | Satuan | |
| Nama Satuan | Simbol | ||
| Luas | m² | meter persegi | m² |
| Volume | m³ | meter kubik | m³ |
| Massa jenis | kg/m³ | kilogram per meter kubik | kg/m³ |
| Kecepatan | m/s | meter per sekon | m/s |
| Daya | kg.m²/s³ | Watt | W |
| Hambatan listrik | kg.m²/(A².s³) | Ohm | Ω |
| Muatan listrik | A.s | Coulomb | C |
| Gaya | kg.m/s² | Newton | N |
| Tekanan | kg/(m.s²) | Pascal | Pa |
| Energi dan usaha | kg.m²/s² | Joule | J |
| Medan magnetik | kg/(A.s²) | Tesla | T |
| Frekuensi | sˉ¹ | Hertz | Hz |
| Kapasitansi | A².s⁴/ kg.m² | Farad | F |
| Potensial listrik | kg.m²/(A.s³) | Volt | V |
| Induktansi | kg.m²/ (A².s²) | Henry | H |
| Fluks magnetik | kg.m²/ (A.s²) | Weber | Wb |
Dimensi Besaran Pokok dan Turunan
Dalam Fisika juga dikenal konsep dimensi besaran pokok dan besaran turunan. Dimensi sendiri adalah cara untuk menyatakan besaran Fisika menggunakan simbol besaran pokok. Sehingga untuk menyatakan besaran turunan cukup menyusun dimensi besaran pokoknya.
Patut diingat bahwa dimensi melihat besaran pokoknya dan bukan satuan dari besaran tersebut. Misalnya besaran pokok panjang memiliki dimensi L terlepas dari satuan yang dipakai apakah meter, km, cm, yard dan inch. Berikut adalah tabel berisi dimensi masing-masing besaran pokok:
| Besaran Pokok | Lambang Dimensi |
| Massa (m) | [M] |
| Suhu (T) | [ϴ] |
| Panjang (l) | [L] |
| Waktu (t) | [T] |
| Kuat arus listrik (I) | [I] |
| Intensitas cahaya (Iv) | [J] |
| Jumlah zat (n) | [N] |
Besaran turunan juga memiliki dimensi yang diturunkan dari besaran pokoknya sebagai berikut.
| Besaran Turunan | Rumus | Dimensi |
| Luas | [panjang] x [panjang] | [L]² |
| Massa jenis | [M] [L]ˉ³ | |
| Kecepatan | [L] [T]ˉ¹ | |
| Volume | [panjang] x [panjang] x [panjang] | [L]³ |
| Gaya | [massa] x [percepatan] | [M] [L] [T]ˉ² |
Contoh Soal Besaran dan Satuan
Jika diketahui besaran massa jenis dari aluminium sebesar 2,7 g/cm³. Konversikan massa jenis dari aluminium tersebut menggunakan satuan Sistem Internasional (SI).
Jawab:
Satuan g/cm³ merupakan satuan baku namun bukan satuan yang diakui menurut SI. Satuan massa jenis yang diakui berdasarkan SI adalah kg/m³. Cara konversinya adalah dengan mengalikan massa jenis dengan 1000.
2,7 g/cm³ = 2,7 x 1000 = 2700 kg/m³
Besaran dan satuan adalah konsep dalam Fisika yang sangat penting untuk melakukan pengukuran terstandarisasi.
Satuan yang dipakai untuk setiap besaran ada yang sudah terstandarisasi di dalam Satuan Internasional (SI) ataupun tidak. Namun, hanya SI sajalah yang diakui penggunaannya di berbagai negara.