Besaran dan Satuan Merupakan Sunnatullah Penuh Hikmah

BESARAN DAN SATUAN .

Cermati Firman Allah SWT QS. Al-Furqon (25) : 2  Ar-Raad : 8

Tema: Mengkaji hikmah Allah menciptakan besaran-besaran fisika khususnya  panjang, massa, dan  waktu

Cermati Firman Allah berikut:  QS.  Al-qamar  49 Al Furqon 2 Arr Raad 8 Ash Talaq 3 Fathir 43 Asy syuaraa 17

A. Pendahuluan (Pertemuan 1 : 2x45’)

            Sebenarnya, apakah ilmu Fisika itu? Kata “Fisika” berasal dari bahasa Yunani  yang artinya “Alam”. Istilah Fisika  telah  dikenal sejak zaman Yunani  oleh Aristoteles  (384-322 SM) dalam bukunya yang berjudul “Fisika” yang membahas  berbagai gejala  alam. Secara sederhana, defenisi Fisika adalah Ilmu  yang mempelajari  tentang gejala-gejala alam dan benda-benda mati.

Fisika merupakan Ilmu Pengetahuan berdasarkan percobaan. Dalam melakukan percobaan  selalu memerlukan pengukuran-pengukuran  yang teliti agar gejala alam  yang  dipelajari dapat dijelaskan  atau diramalkan dengan tepat. Belajar dengan menggunakan media alam merupakan salah satu amalan yang diperintahkan Allah SWT agar manusia menjadi lebih bersyukur.  Sehingga dengan sendirinya manusia menyadari bahwa sesungguhnya alam ini adalah bukti kekuasaan Allah Tuhan yang berhak disembah dan ternyata tidak ada ciptaan Allah SWT yang sia-sia , semua diciptakan dengan ukuran dan tujuan yang benar. Hal ini ditegaskan Allah SWT dalam Al-Qur’an Surah Ali Imran (3) ayat 190-191, yang artinya:

            “ Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya malam dan siang  terdapat tanda-tanda  bagi orang-orang yang berakal, (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadaan berbaring dan  memikirkan  tentang  penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “ Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan  ini dengan sia-sia. Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.”

B. Pengukuran

         

Secara umum ada tiga hal yang sangat diperlukan oleh Fisika sebagai Ilmu yang berkembang melalui percobaan. Ketiga hal tersebut adalah sebagai berikut :

1. Mengukur; kegiatan membandingkan  suatu sunnatullah  yang diukur (besaran)  dengan sesuatu yang sejenis  yang ditetapkan sebagai satuan. 
2. Besaran;  suatu sunnatullah yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka.
3. Satuan;suatu sunnatullah  yang dapat digunakan  sebagai pembanding dalam melakukan kegiatan pengukuran.

Pada prinsipnya semua gejala alam yang kita ukur dalam percobaan itu merupakan sunnatullah  yang telah memiliki ukuran yang pasti dan merupakan sumber ilmu pengetahuan, khususnya fisika. Jadi mengkaji  fisika sama dengan  mengkaji  sunnatullah  sebagai bukti kebenaran adanya Allah SWT Yang Maha Besar yang berhak disembah.  Dan beriman kepada sunnatullah tersebut merupakan bagian dari syarat peningkatan iman dan taqwa.

Sunnatullah yang dipelajari hanya mampu dipahami oleh hati yang beriman melalui proses “Iqra Bissmirabbika”. Itulah sebabnya belajar dalam Islam merupakan kewajiban setiap muslim, baik laki-laki maupun perempuan. Hal ini dapat ditelaah dalam QS. Yunus (10) ayat 5 dan  (QS. Al-Alaq  (96) : 1-5). Dalam ayat-ayat tersebut ditegaskan bahwa manusia tak akan  mengetahui sesuatu (berilmu) tanpa pertolongan Allah SWT.

 

Perhatikan 3 besaran standar berikut!

1. Standar Satuan Panjang

Standar panjang internasional yang pertama kali dibuat adalah sebuah batang yang terbuat dari campuran platina-iridium, yang disebut meter standar.

Tahun 1960 standar satuan panjang diubah yaitu:

satu meter didefinisikan sebagai 1650763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan atom-atom gas krypton-86 di dalam ruang hampa pada suatu peristiwa lucutan listrik.

Pada tahun 1983, definisi satu meter diubah lagi yakni jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 1/299792458 sekon

Meter standar ini disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional (The International Bureau of Weights and Measures), Sevres, dekat Paris. Satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua goresan pada meter standar yang bersuhu 0°C (Platina+Iridium)

2. Massa Baku

            Massa standar adalah  massa silinder platina iridium yang disimpan di di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional (The International Bureau of Weights and Measures), Sevres, dekat Paris.  Defenisi di anggap kurang praktis, sehingga sekarang disepakati satu kilogram standar setara dengan defenisi massa atom isotop Carbon-12.  atau dinyatakan:

1 satuan massa atom (sma) = 1/12 ( masssa atom C¹² ) = 1,66 x 10²⁷ kg.

 3. Waktu Baku

            Satuan Waktu baku adalah sekon. Awalnya satu sekon yaitu waktu satu hari. Selanjutnya berubah menjadi satu sekon  standar  sama dengan  satu hari rata-rata matahari dibagi  86.400. Ini masi dianggap kurang praktis, sehingga disepakati  satu sekon sama dengan 9.192.631.770 x periode transisi aras-aras dasar hiperhalus atom Cs-133

 Tugas kelompok

Buatlah Karya Ilmiah dengan Tema:  hikmah Allah menciptakan besaran-besaran fisika khususnya  panjang, massa, dan  waktu sesuai ukuran masing-masing. 

C. Besaran Pokok dan Besaran Turunan 

            Besaran pokok adalah besaran yang satuannya  telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung  pada satuan-satuan besaran  lain serta digunakan untuk mendefenisikan besaran lain. Contoh : Panjang, Massa, waktu, kuat arus listrik, suhu, jumlah zat, intensitas cahaya. Tiap besaran pokok tersebut memiliki dimensi tersendiri.

Besaran pokok tersebut  merupakan ciptaan Allah SWT yang  yang telah ditetapkan  ukuran-ukuran tertentu dengan rapi sesuai eksistensinya. Jadi besaran-besaran yang dikembangkan  oleh manusia secara tidak langsung merupakan ayat-ayat Allah yaitu Alam semesta ini beserta isinya. Allah SWT telah menciptakan keteraturan-keteraturan pada alam semesta ini, dan dari  sunnatullah inilah besaran-besaran fisika itu ditumbuh-kembangkan hingga melahirkan  Iptek yang sangat populer saat ini  dan menjamur penggunaannya di segala bidang.

Keterangan tentang hal ini juga dapat dipetik dari beberapa ayat-ayat Allah SWT dalam Al-Qur’an, seperti berikut ini:

QS. Al-Furqon (25) : 2 yang artinya :”..., dan Dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan  ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya ¹⁰⁵⁴.”

QS.  Ar-Raad           : 8 yang artinya :”... Dan segala sesuatu  pada sisi-Nya ada ukurannya.”  QS. Ar-Rahman (55) : 33; QS. Ash Talaq : 3 ;QS. Fathir : 43 ;QS. Asy-Suraa : 17 ;QS. Al-Qamar : 49 .

Besaran Turunan adalah  besaran yang satuannya diturunkan dari beberapa satuan besaran pokok. Contoh : Luas, Kecepatan, Percepatan, Gaya, Usaha, Tekanan, daya., dan lain-lain. Tiap besaran turunan memiliki pula dimensi tersendiri yang dapat diturunkan dari dimensi besaran-besaran pokok. Coba buatkan daftar dimensi dalam tabel lengkap simbol dan satuan besaran-besaran pokok serta beberapa besaran  turunan lengkap satuan dan dimensinya yang diturunkan dari besara - besaran pokok!

D. Dimensi suatu Besaran

Dimensi suatu besaran adalah  merupakan cara besaran  itu tersusun dari besaran-besaran pokok.

 

Contoh

1. {( Kecepatan : v = s/t --- satuannya: m/s --- dimensi =[L]/[T] , jadi dimensi kecepatan adalah :    [L]/[T] = [L][T ^-1] }

2. Tuliskan dimensi daya! (Iqra: Rumus daya – satuannya- dimensi dari besaran pokok)

Jawab: Daya (P=power) = Usaha : waktu = (F.s ): t = (m.a.s):t = kgm² / s³

                  Jadi, dimensi daya : ML² / T³ = ML² T^-3

3. Tuliskan cara menghitung Nilai Skala Terkecil (NST) sebuah alat ukur!

Jawab: Iqra : Menentukan Batas Ukur Alat (BUA) – Menghitung Jumlah Skala (JS) terkecil – gunakan rumus  NST = BUA/JS

4.  Tuliskan Sumber Kesalahan Sistematis dalam pengukuran!

Jawab:      - Kesalahan alat,          - Kesalahan pengamatan,

      - Kesalahan lingkungan, dan  Kesalahan teoretis.

Latihan 1B

1.     Rumus dimensi momentum adalah ….

a.     MLT^-2    b. ML^-2T^-2                     c.             ML^-1T^-1                  d. ML^-1T^-2              e.             MLT^-1

Penyelesaian:

Momentum: P     =              m. v         =   satuan massa m : kg dgn dimensi  M  dan kecepatan v: m/s   dgn dimensi M / T          

Maka dimensi momentum adalah  P             = .............                               

Jawaban : …………..

2.       Dimensi ML^-1T^-2 menyatakan dimensi:

a.     gaya                       b. tekanan             c. energi                 d. momentum      e. daya

Penyelesaian: RumusTekanan:  P         =              F/A        =               

                =       Maka dimensi tekanan adalah  P=       ……..

Jawaban : ……

3.       Bila besaran panjang dan massa masing-masing dinyatakan dengan L dan M, maka dimensi dari momen inersia adalah …. (Ebtanas 1985)

a.                                    b.             c.                                            d.                             e.            

Penyelesaian:

Momen inersia:    I = m R²  =  kg . m²  Maka dimensi momen inersia adalah I=      …………..                           

Jawaban : ………….

4.       Satuan energi dapat dinyatakan dalam

(1)   kilowatt . jam

(2)   joule

(3)   daya kuda . sekon

(4)   electron . volt

Yang benar adalah ….

1. (1),(2) dan (3)       d. (4) saja
2. (1) dan (3)             e. (1), (2), (3) dan (4)
3. (2) dan (4)

Penyelesaian:

·         Energi listrik

W    =      P . t

                (watt . detik atau kilowatt . jam)

                (daya kuda . sekon)

W    =      q . V

                (eV = elektron volt)

·         Semua energi (termasuk usaha) satuannya adalah joule (J)

Jadi  yang benar adalah …………..               

Jawaban : ……….

5.       Kelompok besaran di bawah ini yang terdiri dari besaran turunan adalah …. (Ebtanas 1996)

a.       massa, gaya, kuat arus

b.       berat, kecepatan, percepatan

c.        berat, luas, intensitas cahaya

d.       massa jenis, volume, jumlah zat

e.        suhu, berat, kuat arus

Jawaban : ……

6.       Besaran berrikut yang bukan besaran turunan adalah

a.     momentum                           b. massa                                c. kecepatan         d.  Volume            e. gaya

Jawaban : …….

7.       Seorang siswa mengukur diameter sebuah lingkaran hasilnya adalah 8,50 cm. Keliling lingkarannya dituliskan menurut aturan angka penting adalah …. (p = 3,14)

a.     267 cm                  b. 0,267 cm           c. 26,7 cm             d.  0,0267 cm       e. 2,67 cm

Penyelesaian:

Diketahui:     d =          8,50 cm (3 angka penting)

                    p  =  3,14

Ditanyakan: K = …. ?

K  =  p . d  =  3,14 x 8,50 cm  =  ……….. cm

Berdasarkan aturan angka penting, maka hasil perhitungan keliling lingkaran tersebut hanya boleh mengandung 3 angka penting, sehingga K = .........cm ditulis  ...... cm

Jawaban : …..

Untuk meningkatkan keimanan kita dari pembahasan ini, maka konsep dimensi dan ruang dapat ditelaah lewat firman Allah SWT yang artinya seperti berikut ini.

            “Kami akan memperlihatkan  kepada mereka tanda-tanda (kekuasaan) Kami disegenap ufuk dan pada diri mereka sendiri, sehingga jelaslah bagi mereka bahwa Al-Qur’an itu adalah benar. Dan apakah Tuhanmu tidak cukup (bagi kamu) bahwa sesungguhnya Dia menyaksikan segala sesuatu”. (QS. Fushshilat (41) :53)

Dalam kata-kata tanda - tanda (kekuasaan) Allah “ tersirat sifat dan prilaku seluruh ciptaan-Nya dengan berbagai proses alami dan gejala-gejala alam. Kata disegenap ufuk mengandung arti selain berlaku sebagai dimensi ruang (volume) juga termasuk dalam makna beberapa dimensi besaran-besaran lain. Secara umum dimensi diartikan sebagai ukuran ruang, ada ukuran panjang ( dimensi panjang), ada ukuran luas (dimensi luas).  Diskusikan bagaimana ukuran (Volume) air hujan di bumi?

Alam beserta isinya  sebagai sunnatullah telah ditetapkan  “ukurannya “ yang mengandung  dua makna ilmiah  yaitu sebagai bilangan dengan sifat dan ketelitian yang terkandung di dalamnya dan yang kedua sebagai hukum dan aturan yang berlaku sempurna. Makna ukuran baik yang berperan sebagai bilangan maupun hukum atau aturan, keduanya tersusun sangat rapi dan sistematis serta berhubungan sempurna satu sama lain dengan penuh keteraturan.

Bukti ilmiah bahwa alam  ini diciptakan dengan ukuran yang tepat dapat diperoleh informasinya yang otentik  dari  firman Allah SWT berikut ini:  

1. QS. Al-Qamar (54):49 yang artinya: " Sesungguhnya Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran". 

2. QS. Al-Furqaan (25) : 2 yang artinya:

" yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya"[1053].

[1053]. Maksudnya: segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup.

K edua  ayat di atas memberi isyarat bahwa kata “ ukuran” mengandung dua makna yang penuh hikmah, yaitu :

1.      Menyatakan  sebagai bilangan dengan sifat dan ketelitian di dalamnya

2.      Menyatakan sebagai hukum dan aturan Allah Yang Maha  Sempurna

Ukuran tersebut, baik berperan sebagai bilangan maupun sebagai aturan/hukum, keduanya tersusun dalam suatu sistematika yang sangat rapi dengan keterkaitannya satu sama lain.  Telah teruji secara ilmiah bahwa hukum-hukum Fisika akan selalu berlaku kapan dan dimanapun.  Artinya, tidak hanya berlaku pada benda mati atau yang disebut materi/zat, namun juga berlaku pada keseluruhan  prilaku makhluk hidup termasuk manusia sebagai makhluk ciptaan Allah  yang termulia.

  Semoga manfaat!