Besaran Fisika: Pengertian, Jenis, Satuan, dan Aplikasi

2.1. Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran dasar yang satuannya telah didefinisikan secara independen dan tidak dapat diturunkan dari besaran lain. Mereka menjadi fondasi untuk semua besaran fisika lainnya. Sistem Internasional (SI) mengakui tujuh besaran pokok, yang masing-masing memiliki definisi yang sangat presisi dan satuan standar.

2.1.1. Panjang (Length)

• Satuan SI: Meter (m)
• Definisi: Meter adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama interval waktu 1/299.792.458 detik. Definisi ini, yang diadopsi pada tahun 1983, menghubungkan meter dengan kecepatan cahaya yang konstan, menjadikannya sangat presisi.
• Contoh Pengukuran: Penggaris, meteran, jangka sorong, mikrometer sekrup, laser interferometer.
• Aplikasi: Pengukuran jarak, tinggi, lebar, ketebalan objek. Penting dalam arsitektur, teknik sipil, kartografi, dan astronomi.

2.1.2. Massa (Mass)

• Satuan SI: Kilogram (kg)
• Definisi: Sejak 2019, kilogram didefinisikan berdasarkan konstanta Planck (h). Satu kilogram adalah massa yang diperlukan untuk membuat konstanta Planck sama persis dengan 6.62607015 × 10^-34 J·s (Joule-detik). Sebelumnya, kilogram didefinisikan oleh massa prototipe kilogram internasional (KIP) yang disimpan di Prancis.
• Contoh Pengukuran: Timbangan digital, neraca pegas (mengukur berat, tapi bisa dikonversi ke massa), spektrometer massa.
• Aplikasi: Menentukan jumlah materi dalam suatu objek. Kritis dalam kimia, rekayasa material, dan studi gravitasi.

2.1.3. Waktu (Time)

• Satuan SI: Sekon (s)
• Definisi: Sekon adalah durasi 9.192.631.770 periode radiasi yang berkaitan dengan transisi antara dua tingkat hiperhalus dari keadaan dasar atom sesium-133 yang tidak terganggu pada suhu 0 K. Definisi ini, yang disetujui pada tahun 1967, didasarkan pada jam atom dan sangat stabil.
• Contoh Pengukuran: Stopwatch, jam digital, jam atom, osiloskop.
• Aplikasi: Pengukuran durasi peristiwa, frekuensi, kecepatan. Fundamental dalam semua cabang fisika dan kehidupan sehari-hari.

2.1.4. Arus Listrik (Electric Current)

• Satuan SI: Ampere (A)
• Definisi: Sejak 2019, ampere didefinisikan dengan menetapkan nilai numerik tetap dari muatan elementer (e) menjadi 1.602176634 × 10^-19 C (Coulomb) ketika dinyatakan dalam satuan J·s (Joule-detik). Secara konseptual, satu ampere adalah jumlah muatan listrik satu coulomb yang mengalir setiap detik (1 A = 1 C/s).
• Contoh Pengukuran: Amperemeter, multimeter.
• Aplikasi: Pengukuran aliran elektron dalam sirkuit listrik. Penting dalam elektronika, kelistrikan, dan magnetisme.

2.1.5. Suhu Termodinamika (Thermodynamic Temperature)

• Satuan SI: Kelvin (K)
• Definisi: Sejak 2019, kelvin didefinisikan dengan menetapkan nilai numerik tetap dari konstanta Boltzmann (k) menjadi 1.380649 × 10^-23 J/K (Joule per Kelvin) ketika dinyatakan dalam satuan J·s. Suhu nol kelvin (0 K) adalah titik nol mutlak, di mana semua gerakan termal partikel berhenti.
• Contoh Pengukuran: Termometer, termokopel, pirometer.
• Aplikasi: Pengukuran tingkat energi termal suatu sistem. Penting dalam termodinamika, kimia, meteorologi, dan industri.

2.1.6. Jumlah Zat (Amount of Substance)

• Satuan SI: Mol (mol)
• Definisi: Sejak 2019, mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang mengandung 6.02214076 × 10²³ entitas elementer (yaitu, atom, molekul, ion, elektron, partikel lain, atau kelompok partikel tertentu). Nilai ini disebut konstanta Avogadro.
• Contoh Pengukuran: Tidak ada alat ukur langsung. Ditentukan melalui massa zat dan berat molekulnya (Massa molar = massa / jumlah mol).
• Aplikasi: Menghitung jumlah partikel dalam suatu sampel, sangat fundamental dalam kimia, biologi molekuler, dan farmasi.

2.1.7. Intensitas Cahaya (Luminous Intensity)

• Satuan SI: Kandela (cd)
• Definisi: Kandela adalah intensitas cahaya, dalam arah tertentu, dari sumber yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 10¹² hertz dan yang memiliki intensitas radiasi dalam arah tersebut sebesar 1/683 watt per steradian. Frekuensi 540 × 10¹² Hz dipilih karena sangat dekat dengan puncak sensitivitas mata manusia terhadap cahaya hijau.
• Contoh Pengukuran: Fotometer, spektroradiometer.
• Aplikasi: Pengukuran kecerahan sumber cahaya yang dirasakan oleh mata manusia. Digunakan dalam optik, pencahayaan, fotografi.

Tabel berikut merangkum ketujuh besaran pokok tersebut:

2.2. Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran fisika yang satuannya dapat diturunkan atau dibentuk dari satu atau lebih besaran pokok. Mereka adalah kombinasi matematis dari besaran-besaran pokok. Hampir semua besaran yang kita temui dalam fisika, di luar tujuh besaran pokok, adalah besaran turunan. Jumlah besaran turunan sangat banyak dan terus bertambah seiring perkembangan ilmu pengetahuan.

Berikut adalah beberapa contoh penting dari besaran turunan, beserta definisi, rumus, dan penurunannya dari besaran pokok:

2.2.1. Luas

• Definisi: Ukuran seberapa besar permukaan dua dimensi.
• Rumus: Panjang × Lebar
• Penurunan Satuan: Karena panjang dan lebar keduanya adalah besaran pokok (panjang), maka satuannya adalah meter × meter = meter persegi (m²).
• Dimensi: [L]²
• Aplikasi: Menghitung luas tanah, luas lantai, luas permukaan suatu benda.

2.2.2. Volume

• Definisi: Ukuran seberapa banyak ruang yang ditempati oleh suatu objek tiga dimensi.
• Rumus: Panjang × Lebar × Tinggi
• Penurunan Satuan: Meter × meter × meter = meter kubik (m³).
• Dimensi: [L]³
• Aplikasi: Mengukur kapasitas wadah, volume cairan, volume gas.

2.2.3. Massa Jenis (Density)

• Definisi: Ukuran massa per satuan volume suatu zat. Menunjukkan seberapa padat suatu materi.
• Rumus: Massa / Volume
• Penurunan Satuan: Kilogram / meter kubik (kg/m³).
• Dimensi: [M][L]^-3
• Aplikasi: Identifikasi bahan, perhitungan gaya apung, desain kapal dan pesawat.

2.2.4. Kecepatan (Speed) dan Kelajuan (Velocity)

• Definisi:
  • Kecepatan: Jarak yang ditempuh per satuan waktu (besaran skalar).
  • Kelajuan: Perpindahan per satuan waktu (besaran vektor, yang akan dijelaskan nanti).
• Rumus: Jarak / Waktu atau Perpindahan / Waktu
• Penurunan Satuan: Meter / sekon (m/s).
• Dimensi: [L][T]^-1
• Aplikasi: Menentukan seberapa cepat suatu objek bergerak, penting dalam transportasi, atletik, dan mekanika.

2.2.5. Percepatan (Acceleration)

• Definisi: Laju perubahan kelajuan atau kecepatan per satuan waktu.
• Rumus: Perubahan Kecepatan / Waktu
• Penurunan Satuan: (Meter / sekon) / sekon = meter per sekon kuadrat (m/s²).
• Dimensi: [L][T]^-2
• Aplikasi: Mempelajari gerak benda, gaya, kinerja kendaraan.

2.2.6. Gaya (Force)

• Definisi: Dorongan atau tarikan yang dapat menyebabkan perubahan gerak suatu objek.
• Rumus: Massa × Percepatan (Hukum II Newton: F = ma)
• Penurunan Satuan: Kilogram × (meter / sekon kuadrat) = kg·m/s². Satuan ini diberi nama khusus yaitu Newton (N).
• Dimensi: [M][L][T]^-2
• Aplikasi: Fundamental dalam mekanika, rekayasa struktur, studi gravitasi, dan interaksi benda.

2.2.7. Tekanan (Pressure)

• Definisi: Gaya per satuan luas yang bekerja tegak lurus pada suatu permukaan.
• Rumus: Gaya / Luas
• Penurunan Satuan: Newton / meter persegi (N/m²). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Pascal (Pa).
• Dimensi: [M][L]^-1[T]^-2
• Aplikasi: Hidrolika, pneumatika, studi atmosfer, kedalaman laut.

2.2.8. Usaha (Work) dan Energi (Energy)

• Definisi:
  • Usaha: Produk gaya dan perpindahan searah gaya.
  • Energi: Kemampuan untuk melakukan usaha.
• Rumus: Gaya × Perpindahan
• Penurunan Satuan: Newton × meter (N·m). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Joule (J).
• Dimensi: [M][L]²[T]^-2
• Aplikasi: Fundamental dalam termodinamika, mekanika, dan studi sistem energi.

2.2.9. Daya (Power)

• Definisi: Laju di mana usaha dilakukan atau energi ditransfer.
• Rumus: Usaha / Waktu atau Energi / Waktu
• Penurunan Satuan: Joule / sekon (J/s). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Watt (W).
• Dimensi: [M][L]²[T]^-3
• Aplikasi: Menghitung konsumsi energi, kinerja mesin, kapasitas pembangkit listrik.

2.2.10. Frekuensi (Frequency)

• Definisi: Jumlah siklus suatu peristiwa periodik per satuan waktu.
• Rumus: 1 / Periode
• Penurunan Satuan: 1 / sekon (s^-1). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Hertz (Hz).
• Dimensi: [T]^-1
• Aplikasi: Gelombang suara, gelombang elektromagnetik, osilasi, elektronika.

2.2.11. Muatan Listrik (Electric Charge)

• Definisi: Properti intrinsik materi yang menyebabkan ia mengalami gaya ketika ditempatkan dalam medan elektromagnetik.
• Rumus: Arus Listrik × Waktu (Q = I·t)
• Penurunan Satuan: Ampere × sekon (A·s). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Coulomb (C).
• Dimensi: [I][T]
• Aplikasi: Fundamental dalam elektrostatika, elektrodinamika, kimia.

2.2.12. Potensial Listrik (Electric Potential / Voltage)

• Definisi: Energi potensial per satuan muatan. Beda potensial adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan muatan dari satu titik ke titik lain.
• Rumus: Usaha / Muatan Listrik (V = W/Q)
• Penurunan Satuan: Joule / Coulomb (J/C). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Volt (V).
• Dimensi: [M][L]²[T]^-3[I]^-1
• Aplikasi: Elektronika, sirkuit listrik, pembangkit listrik.

2.2.13. Hambatan Listrik (Electrical Resistance)

• Definisi: Ukuran resistansi suatu materi terhadap aliran arus listrik.
• Rumus: Potensial Listrik / Arus Listrik (Hukum Ohm: R = V/I)
• Penurunan Satuan: Volt / Ampere (V/A). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Ohm (Ω).
• Dimensi: [M][L]²[T]^-3[I]^-2
• Aplikasi: Desain sirkuit, pengukuran konduktivitas material.

2.2.14. Kapasitansi (Capacitance)

• Definisi: Kemampuan suatu komponen elektronik untuk menyimpan muatan listrik.
• Rumus: Muatan Listrik / Potensial Listrik (C = Q/V)
• Penurunan Satuan: Coulomb / Volt (C/V). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Farad (F).
• Dimensi: [M]^-1[L]^-2[T]⁴[I]²
• Aplikasi: Komponen elektronik (kapasitor), penyimpanan energi, filter sinyal.

2.2.15. Induktansi (Inductance)

• Definisi: Ukuran kemampuan suatu konduktor untuk menyimpan energi dalam medan magnet ketika arus listrik mengalir melaluinya.
• Rumus: Potensial Listrik × Waktu / Arus Listrik (L = V·t/I) atau Flux Magnetik / Arus Listrik
• Penurunan Satuan: Volt·sekon / Ampere (V·s/A). Satuan ini diberi nama khusus yaitu Henry (H).
• Dimensi: [M][L]²[T]^-2[I]^-2
• Aplikasi: Komponen elektronik (induktor), transformator, sirkuit AC.

Daftar ini hanyalah sebagian kecil dari besaran turunan yang ada. Setiap disiplin ilmu fisika (mekanika, termodinamika, elektromagnetisme, optik, fisika modern) memperkenalkan besaran turunan spesifik yang relevan dengan studinya.

2.3. Besaran Skalar dan Vektor

Selain klasifikasi berdasarkan asal-usul, besaran fisika juga dapat diklasifikasikan berdasarkan apakah ia memiliki arah atau tidak.

2.3.1. Besaran Skalar

Besaran skalar adalah besaran fisika yang hanya memiliki nilai (magnitudo) dan tidak memiliki arah. Untuk menyatakan besaran skalar secara lengkap, kita hanya perlu menyebutkan nilai numerik dan satuannya.

• Contoh:
  • Panjang: "Jalan itu memiliki panjang 10 kilometer." Arah tidak relevan.
  • Massa: "Saya memiliki massa 70 kilogram." Massa tidak memiliki arah.
  • Waktu: "Film ini berlangsung selama 2 jam." Waktu hanya memiliki durasi.
  • Suhu: "Suhu ruangan adalah 25 derajat Celcius." Suhu tidak bergerak ke arah tertentu.
  • Luas: "Luas meja adalah 1 meter persegi."
  • Volume: "Volume air dalam botol adalah 1 liter."
  • Energi: "Baterai ini menyimpan energi 100 Joule."
  • Daya: "Lampu ini memiliki daya 100 Watt."
• Operasi: Besaran skalar dapat dioperasikan (ditambah, dikurang, dikali, dibagi) menggunakan aturan aritmetika biasa. Misalnya, total massa dua objek adalah jumlah massa masing-masing objek.

2.3.2. Besaran Vektor

Besaran vektor adalah besaran fisika yang memiliki nilai (magnitudo) dan arah. Untuk menyatakan besaran vektor secara lengkap, kita harus menyebutkan nilai numerik, satuan, dan arahnya. Vektor biasanya direpresentasikan dengan tanda panah, di mana panjang panah menunjukkan magnitudo dan arah panah menunjukkan arah vektor.

• Contoh:
  • Perpindahan: "Saya berjalan 5 meter ke timur." (5 meter adalah nilai, timur adalah arah). Berbeda dengan jarak, yang hanya nilai.
  • Kecepatan (Velocity): "Mobil bergerak 60 km/jam ke utara." (60 km/jam adalah nilai, utara adalah arah). Berbeda dengan kelajuan, yang hanya nilai.
  • Percepatan: "Gravitasi menyebabkan benda jatuh dengan percepatan 9.8 m/s² ke bawah."
  • Gaya: "Saya mendorong meja dengan gaya 20 Newton ke depan."
  • Momentum: "Bola memiliki momentum 2 kg·m/s ke kanan."
  • Medan Listrik: Medan listrik memiliki arah dan besar di setiap titik.
• Operasi: Operasi matematika pada vektor (penjumlahan, pengurangan, perkalian) tidak menggunakan aturan aritmetika biasa. Mereka melibatkan metode grafis (misalnya, metode poligon atau jajar genjang) atau metode analitis (menggunakan komponen vektor dan trigonometri) karena arah harus dipertimbangkan.

Pemahaman perbedaan antara besaran skalar dan vektor sangat krusial dalam fisika, terutama dalam mekanika, elektromagnetisme, dan optik, di mana arah gaya, kecepatan, atau medan adalah faktor penentu perilaku sistem.

3.1. Keunggulan Sistem SI

1. Universalitas: Digunakan secara global, memfasilitasi komunikasi ilmiah dan perdagangan internasional.
2. Koherensi: Semua satuan turunan dapat dibentuk dari satuan pokok tanpa faktor konversi numerik (selain faktor 1).
3. Keterulangan: Definisi didasarkan pada konstanta fisika fundamental, yang dapat direproduksi di mana saja dengan presisi tinggi, tidak bergantung pada artefak fisik.
4. Desimal: Penggunaan prefiks desimal (mili, senti, kilo, mega, dll.) memudahkan konversi antar satuan.

3.2. Prefiks Satuan SI

Prefiks SI adalah awalan yang digunakan sebelum satuan pokok atau turunan untuk menunjukkan kelipatan sepuluh dari satuan tersebut. Ini sangat memudahkan dalam menyatakan nilai besaran yang sangat besar atau sangat kecil tanpa harus menggunakan banyak angka nol.

Penggunaan prefiks ini memungkinkan ekspresi nilai-nilai yang sangat beragam dengan cara yang ringkas dan mudah dipahami. Misalnya, daripada menulis 0.000000001 meter, kita bisa menulis 1 nanometer (1 nm).

3.3. Satuan Non-SI yang Umum Digunakan

Meskipun SI adalah standar, beberapa satuan non-SI masih banyak digunakan dalam konteks tertentu karena alasan historis, kepraktisan, atau spesialisasi bidang. Penting untuk mengetahui konversinya ke SI.

• Waktu: Menit (min), jam (h), hari (d) – diterima untuk digunakan dengan SI.
• Sudut: Derajat (°) – meskipun radian (rad) adalah satuan SI untuk sudut datar, derajat lebih umum dalam navigasi dan geometri.
• Volume: Liter (L atau l) – 1 L = 1 dm³ = 0.001 m³. Banyak digunakan untuk cairan.
• Massa: Ton (t) – 1 t = 1000 kg.
• Tekanan: Bar (bar), atmosfer (atm), milimeter merkuri (mmHg) – sering digunakan dalam meteorologi dan kimia.
• Energi: Kalori (cal), elektronvolt (eV) – kalori dalam nutrisi, elektronvolt dalam fisika partikel.
• Panjang: Angstrom (Å) – 1 Å = 10^-10 m, digunakan dalam fisika atom.

Ketika melakukan perhitungan ilmiah, selalu disarankan untuk mengonversi semua besaran ke satuan SI terlebih dahulu untuk menghindari kesalahan dan memastikan konsistensi.

4.1. Akurasi dan Presisi

Dua konsep penting dalam pengukuran adalah akurasi dan presisi:

• Akurasi: Seberapa dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (nilai yang benar atau diterima). Pengukuran yang akurat memiliki kesalahan sistematis yang kecil.
• Presisi: Seberapa dekat hasil pengukuran satu sama lain ketika diulang dalam kondisi yang sama. Pengukuran yang presisi memiliki kesalahan acak yang kecil.

Idealnya, kita menginginkan pengukuran yang akurat dan presisi. Namun, bisa saja suatu pengukuran sangat presisi (semua hasil sangat dekat satu sama lain) tetapi tidak akurat (semua hasil jauh dari nilai sebenarnya), atau sebaliknya.

4.2. Jenis-jenis Kesalahan dalam Pengukuran

Ketidakpastian dalam pengukuran berasal dari berbagai sumber kesalahan:

1. Kesalahan Sistematis:
   • Disebabkan oleh faktor-faktor yang konsisten atau dapat diprediksi.
   • Contoh: Kalibrasi alat yang salah, penggunaan metode yang tidak tepat, kesalahan paralaks (sudut pandang mata), kondisi lingkungan yang memengaruhi alat.
   • Dapat diidentifikasi dan diperbaiki (misalnya, dengan kalibrasi ulang atau koreksi metode).
2. Kesalahan Acak:
   • Disebabkan oleh faktor-faktor yang tidak dapat diprediksi atau bervariasi secara acak.
   • Contoh: Fluktuasi kecil dalam kondisi lingkungan, keterbatasan sensitivitas alat, kesalahan pembacaan yang tidak disengaja.
   • Tidak dapat dihilangkan sepenuhnya, tetapi efeknya dapat diminimalkan dengan mengulang pengukuran berkali-kali dan mengambil rata-rata.
3. Kesalahan Pribadi (Human Error):
   • Kesalahan yang dilakukan oleh pengamat, seperti salah membaca skala, salah mencatat data, atau salah melakukan perhitungan.
   • Dapat dikurangi dengan pelatihan yang baik dan kehati-hatian.

4.3. Angka Penting (Significant Figures)

Angka penting adalah semua digit yang diketahui dengan pasti dalam suatu pengukuran, ditambah satu digit perkiraan terakhir. Aturan angka penting membantu dalam menyampaikan presisi suatu pengukuran dan menghindari kesan presisi yang tidak ada dalam hasil perhitungan.

• Aturan Umum:
  • Semua angka bukan nol adalah angka penting. (misal: 123 memiliki 3 AP)
  • Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting. (misal: 102 memiliki 3 AP)
  • Angka nol di awal (depan) bukan angka penting. (misal: 0.0012 memiliki 2 AP)
  • Angka nol di akhir:
    • Jika ada titik desimal, nol di akhir adalah AP. (misal: 12.00 memiliki 4 AP)
    • Jika tidak ada titik desimal, nol di akhir mungkin AP atau bukan (tergantung konteks). Untuk menghindari ambiguitas, gunakan notasi ilmiah. (misal: 1200 bisa 2, 3, atau 4 AP. Jika ditulis 1.2 x 10³ maka 2 AP; jika 1.20 x 10³ maka 3 AP).
• Aturan Operasi:
  • Penjumlahan/Pengurangan: Hasil memiliki jumlah desimal yang sama dengan pengukuran dengan jumlah desimal terkecil.
  • Perkalian/Pembagian: Hasil memiliki jumlah angka penting yang sama dengan pengukuran dengan jumlah angka penting terkecil.

Penggunaan angka penting yang benar sangat penting untuk merepresentasikan tingkat kepercayaan suatu hasil pengukuran atau perhitungan dalam sains.

5.1. Manfaat Analisis Dimensi

1. Memeriksa Konsistensi Persamaan: Ini adalah aplikasi paling umum. Jika dimensi di kedua sisi persamaan tidak sama, maka persamaan tersebut pasti salah.
2. Menurunkan Hubungan antar Besaran: Dalam beberapa kasus, kita dapat memprediksi bentuk suatu persamaan jika kita tahu besaran-besaran apa saja yang terlibat.
3. Membantu Konversi Satuan: Memastikan satuan diubah dengan benar.
4. Meningkatkan Pemahaman Konsep: Membantu memahami keterkaitan antara berbagai besaran fisika.

5.2. Contoh Penggunaan Analisis Dimensi

5.2.1. Memeriksa Konsistensi Persamaan

Misalnya, persamaan gerak lurus beraturan: s = v·t, di mana s adalah perpindahan, v adalah kecepatan, dan t adalah waktu.

• Dimensi s (perpindahan) adalah [L].
• Dimensi v (kecepatan) adalah [L][T]^-1.
• Dimensi t (waktu) adalah [T].

Mari kita periksa dimensi sisi kanan persamaan:

Dimensi (v·t) = ([L][T]-1) · [T]
                 = [L][T]-1+1
                 = [L][T]0
                 = [L]

Karena dimensi sisi kiri ([L]) sama dengan dimensi sisi kanan ([L]), persamaan ini konsisten secara dimensional. Ini tidak menjamin persamaan itu benar, tetapi jika dimensinya tidak cocok, persamaan itu pasti salah.

5.2.2. Menurunkan Hubungan (Contoh Sederhana)

Misalkan kita ingin mengetahui bagaimana periode ayunan bandul sederhana (T) bergantung pada panjang tali (l), massa bandul (m), dan percepatan gravitasi (g). Kita asumsikan T = k · l^a · m^b · g^c, di mana k adalah konstanta tak berdimensi.

• Dimensi T: [T]
• Dimensi l: [L]
• Dimensi m: [M]
• Dimensi g (percepatan): [L][T]^-2

Maka, kita memiliki:

[T] = [L]a [M]b ([L][T]-2)c
[T] = [L]a+c [M]b [T]-2c

Dengan membandingkan eksponen dari setiap dimensi di kedua sisi:

• Untuk [M]: 0 = b => b = 0
• Untuk [T]: 1 = -2c => c = -1/2
• Untuk [L]: 0 = a + c => 0 = a + (-1/2) => a = 1/2

Jadi, kita mendapatkan T = k · l^1/2 · m⁰ · g^-1/2

T = k √(l/g)

Ini adalah bentuk umum yang benar untuk periode bandul sederhana. Analisis dimensi tidak dapat menentukan konstanta k (yang dalam kasus ini adalah 2π), tetapi memberikan bentuk fungsional yang benar dari persamaan.

Analisis dimensi adalah alat yang sangat kuat untuk memeriksa kebenaran formula yang kompleks dan untuk mendapatkan pemahaman awal tentang hubungan antara variabel dalam sistem fisika. Ini adalah keterampilan dasar yang harus dimiliki oleh setiap fisikawan atau insinyur.

6.1. Dalam Kehidupan Sehari-hari

• Memasak: Mengukur volume cairan (liter), massa bahan (gram/kilogram), suhu oven (Celcius/Fahrenheit), waktu memasak (menit/jam).
• Transportasi: Memperkirakan jarak (kilometer), kecepatan (km/jam), waktu tempuh (jam), tekanan ban (psi/bar).
• Belanja: Membandingkan harga per unit massa atau volume (harga/kg, harga/liter), mengukur berat barang (kilogram).
• Kesehatan: Mengukur suhu tubuh (derajat Celcius), tekanan darah (mmHg), detak jantung (bpm), dosis obat (miligram).
• Olahraga: Mencatat jarak lari (meter), waktu tempuh (detik), kecepatan (m/s), kekuatan otot (Newton).
• Cuaca: Mengamati suhu (Celcius), kelembaban (persen), tekanan atmosfer (bar/hPa), kecepatan angin (km/jam).

6.2. Dalam Ilmu Pengetahuan dan Teknologi

• Rekayasa: Insinyur menggunakan besaran untuk mendesain jembatan, bangunan (kekuatan, tegangan, regangan), mesin (daya, efisiensi), dan sirkuit elektronik (arus, tegangan, hambatan).
• Medis: Dokter dan peneliti menggunakan besaran untuk diagnosis (hasil lab, dosis radiasi), pengembangan obat (konsentrasi), dan operasi (pengukuran organ).
• Astronomi: Mengukur jarak antar bintang (tahun cahaya, parsec), massa planet (kilogram), suhu permukaan bintang (Kelvin), kecerahan objek langit (magnitudo, kandela).
• Kimia: Mengukur jumlah zat (mol), konsentrasi larutan (molaritas), energi reaksi (Joule), laju reaksi.
• Meteorologi: Menggunakan besaran seperti suhu, tekanan, kelembaban, kecepatan dan arah angin untuk memprediksi cuaca dan memahami iklim.
• Ilmu Komputer: Meskipun tampak abstrak, konsep besaran seperti kapasitas penyimpanan (Byte, Gigabyte), kecepatan prosesor (Hertz), dan kecepatan transfer data (bit/detik) adalah fundamental.

Setiap penemuan ilmiah, setiap inovasi teknologi, dan setiap keputusan yang didasarkan pada data faktual pada akhirnya bersandar pada kemampuan kita untuk mengukur dan memahami besaran fisika. Tanpa kerangka kerja besaran dan satuan yang solid, kemajuan manusia di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi akan sangat terhambat.