Membongkar Satuan Rumus Fisika

Satuan Itu Bisa Dihitung!

Pernahkah kamu bingung saat melihat banyak huruf seperti m/s atau m·s⁻¹ di belakang angka fisika? Mari kita ubah cara pandangmu: satuan di belakang angka itu bukan sekadar hiasan atau label, melainkan bagian dari hitungan matematika!

Bayangkan satuan seperti 'meter' (m) dan 'sekon' (s) itu persis seperti huruf variabel aljabar (x atau y) yang biasa kamu pelajari di matematika.

Kalau kamu membagi jarak dengan waktu, misalnya $\frac{10 \text{ m}}{2 \text{ s}}$, yang dibagi itu bukan cuma angkanya ($10 \div 2 = 5$). Huruf satuannya juga ikut saling membagi: $\text{m}$ dibagi $\text{s}$, dan jadilah bentuk pecahan $\frac{\text{m}}{\text{s}}$ (dibaca meter per sekon).

Begitu pula untuk perkalian. Kalau kamu punya kecepatan $\frac{\text{m}}{\text{s}}$ dan kamu kalikan dengan waktu $\text{s}$, huruf 's' di atas dan di bawah garis pecahan bisa dicoret! Habis, menyisakan 'm' saja. Prinsip "memperlakukan satuan seperti aljabar" ini adalah senjata pertamamu di fisika.

Jika kamu mengalikan satuan kecepatan ($\frac{\text{m}}{\text{s}}$) dengan hasil perkalian ($\text{m} \cdot \text{s}^2$), apa satuan akhirnya?

  • A. $\text{m} \cdot \text{s}^3$
  • B. $\text{m}^2 \cdot \text{s}^2$
  • C. $\text{m}^2 \cdot \text{s}$
  • D. $\text{m} \cdot \text{s}$

Jawaban: C. $\text{m}^2 \cdot \text{s}$

Secara aljabar, $\frac{\text{m}}{\text{s}}$ dikali $\text{m} \cdot \text{s}^2$ menghasilkan $\frac{\text{m} \cdot \text{m} \cdot \text{s} \cdot \text{s}}{\text{s}}$. Satu 's' dicoret, menyisakan $\text{m}^2 \cdot \text{s}$.

Satuan bisa dicoret dan dikalikan layaknya variabel aljabar biasa.

Aturan "Apel + Apel"

Dalam matematika murni, $5 + 2 = 7$. Angka apapun bisa dijumlahkan. Tapi di fisika, kamu TIDAK BISA menjumlahkan dua besaran yang berbeda jenisnya. Coba bayangkan: apa hasil dari 5 meter ditambah 2 sekon?

Pasti membingungkan, kan? Di fisika, $5 \text{ meter} + 2 \text{ sekon}$ itu ERROR. Kamu gak bisa menambahkan panjang (meter) dengan waktu (sekon). Ibaratnya, kamu tidak bisa menambahkan apel dengan jeruk lalu berharap hasilnya adalah apel-jeruk.

Syarat mutlak dalam persamaan fisika: Kamu hanya bisa menjumlahkan atau mengurangkan nilai jika satuannya persis sama. (Apel + Apel = Apel).

ilustrasi

Aturan ini punya nama keren: Prinsip Homogenitas Dimensi. Artinya, kalau kamu melihat sebuah rumus panjang yang di dalamnya ada tanda tambah ($+$), kurang ($-$), atau sama dengan ($=$), maka setiap gumpalan suku yang dipisahkan oleh tanda-tanda itu wajib memiliki satuan akhir yang identik.

Berdasarkan prinsip kesamaan satuan, jika kamu punya rumus fisika $P = Q + R$, mana pernyataan di bawah ini yang BENAR?

  • A. Satuan P dan R sama, tapi Q boleh berbeda.
  • B. Satuan P pasti sama dengan Q + R digabung, tapi Q dan R bebas.
  • C. Satuan P, Q, dan R ketiganya wajib sama persis.
  • D. Tidak ada syarat satuan.

Jawaban: C. Satuan P, Q, dan R ketiganya wajib sama persis.

Berdasarkan prinsip homogenitas, setiap suku ($P$, $Q$, dan $R$) yang dipisahkan oleh tanda $=$ dan $+$ wajib berdimensi sama.

Semua suku yang saling dijumlahkan dan disamakan harus memiliki satuan yang sama persis (homogen).

Step-by-Step Pindah Ruas

Bagaimana kalau kita tahu rumusnya, tapi ada satu variabel yang satuannya kita nggak tahu (misterius)? Caranya sederhana: pindahkan variabel itu sendirian di satu sisi tanda '=' (sama dengan), lalu obrak-abrik satuannya di sisi yang lain.

Mari kita pakai rumus yang sudah kamu kenal: $\text{Jarak} = \text{Kecepatan} \times \text{Waktu}$.

Misalkan kamu lupa apa satuan Kecepatan. Kamu bisa memindahkannya sendirian.

  1. Pindahkan 'Waktu' ke seberang (kiri).

  2. Karena awalnya itu perkalian, saat menyeberang tanda '=', dia berubah menjadi pembagian di bawah garis.

  3. Rumusnya menjadi: $\frac{\text{Jarak}}{\text{Waktu}} = \text{Kecepatan}$.

Sekarang tinggal masukkan satuannya. Jarak itu meter ($\text{m}$) dan Waktu itu sekon ($\text{s}$). Maka satuan Kecepatan adalah $\frac{\text{m}}{\text{s}}$ atau $\text{m}\cdot\text{s}^{-1}$.

Dengan kemampuan mengisolasi variabel (pindah ruas) ini, kamu bisa mencari satuan dari konstanta ajaib apapun di rumus sesulit apapun!

Jika rumus Kerapatan adalah $\text{Massa} = \text{Kerapatan} \times \text{Volume}$. Satuan Massa adalah $\text{kg}$ dan Volume adalah $\text{m}^3$. Apa satuan Kerapatan?

  • A. $\text{kg}/\text{m}^3$
  • B. $\text{kg} \cdot \text{m}^3$
  • C. $\text{m}^3/\text{kg}$
  • D. $\text{kg} \cdot \text{m}^{-2}$

Jawaban: A. $\text{kg}/\text{m}^3$

Pindahkan Volume ke kiri, menjadi Massa / Volume = Kerapatan. Jadi satuannya $\text{kg} / \text{m}^3$.

Pindah ruas perkalian menjadi pembagian untuk mencari satuan.