1.0 Pengenalan
Secara umumnya, fizik adalah merupakan satu mata pelajaran yang menerangkan sifat atau gambaran sesuatu objek. Contohnya sifat objek ialah tinggi, warna dan berat.Para pelajar perlu memahami konsep atau kaedah bagaimana kuantiti fizik tersebut diukur dan dihubungkaitkan dengan prinsip atau hukum melalui penggunaan simbol tertentu.
1.1 Pengukuran
Pengukuran adalah sesuatu aktiviti untuk menentukan nilai kuantitatif sifat sesuatu bahan dan sifat sesuatu keadaan. Ia amat penting untuk mengetahui fenomena sesuatu kejadian dan sesuatu sifat bahan.Dengan kata lain, pengukuran adalah ssuatu proses/tindakan menentukan hadhad, size amoun ststuatu kuantitifizik dengan membandingkan kuantiti tersebut dengan unit ukuran yang sejenis. proses pengukuran ini melibatkan aktiviti kehidupan seharian seseorang dana ianya berlaku secara berterusan. Dalam kehidupan seharian, seseorang merasa sejuk di awal pagi, ini melibatkan pengukuran darjah kesejukan atau kepanasan. begitu juga dengan menghalakan pandangna kepada jek, ini bermakna kita boleh mengukur berapa jarak dan sebagainya lagi.
1.2 Kuantiti Fizik
Kuantiti adalah suatu sifat atau ukuran bagi suatu aktiviti pengukuran yang dinyatakan dalam bentuk angka nilai dan unitnya. Tanpa unit, kuantiti bagi suatu pengukuran tidak mempunyai nilainya. Umpaamanya ketinggian seseorang ialah 175, maka angka ini tidak mempunyai maklumat berguna melainkan ianya diringkan suatu unit tertentu seperti sentimeter.
secara amnya, suatu kuantiti fizik ialah kuantiti yang boleh diukur dan ia terbahagi kepada dua kumpulan asa iaitu kuantiti asas dan kuantiti terbitan. Kuantiti asas terdiri daripada panjang, masa, jisim, arus elektrik, suhu dan banyaknyaa bahan (mol) dan keamatan cahaya. Manakala kuantiti fizik yang selain dari yang tersebut di atas dinamkan sebagai kuantitit terbitan seperti halaju, daya, tenaga dan sebagainya.
Unit Dan Piawai
Dalam Pengukuran kuantiti fizik, suatu saiz piawai diperlukan bagi membandingkan suatu kuantiti dengan saiz piawai kuantiti dan saiz piawai itu dinamakan unit bagi kuantiti tersebut.
Unit untuk kuantiti asas dinamaakan unit asa, manakalaunit untuk kuantiti terbitan dinamkan unit terbitan. Unit terbitan ini terdiri daripada gabungan unit-unit asa seperti luas(kuantiti yerbitan) yang unitnyaa meter persegi (m²) iaitu hasil darab panjang terhadap panjan.
Setiap unit asa dalam sistem dirujuk kepada suatu piawai. Piawai ialah rekod fizikal suatu kuantiti fizikal suatu unit ukuran. Piawai terbahagi kepada dua iaitu:
a) Piawai Utama: Iaitu piawai yang ditetapkan (disimpan) oleh International Bureau of Weights and Measures, Paris.
b)Piawai sekunder: adalah salinan piwai utama yang digunakan sebagai rujukan dalam amalan pengukuran seperti pembaris, timbang ,jam dan sebagainya.
Jadual di bawah menujukkan kuaantiti dan unit-unit asa serta takrifan atau piawainya dalam sistem SI.
| Kuantiti Asas | Unit | Simbol | Takrifan Atau Piawainya |
| Panjang | Meter | m | Satu meter piawai ialah jarak yang mengandungi 1,650,763.73 panjang gelombang suatu cahaya oren daripadagas kripton-86. |
| Masa | Saat | s | Satu saat piawai ialah masa yang diambil untuk peralihan tenaga dalam atom sesium dengan membuat getaran sebanyak 9,192,631,770 kitaran. Catatan: Takrifan ini diterima buat sememtara sahaja kerana sistem lain seperti maser hydogen memberi takrifan saat yang lebih tepat iaitu dalam masa 33,000,000 tahun selisih atau ralatnya hanya 1 saat. |
| Jisim | Kilogram | kg | Satu kilogram piawai ialah jisim satu silinder aloi platinum -radium yang tersimpan di makmal antarabangsa mengenai ukuran dan berat di Perancis. |
| Arus Elektrik | Ampere | A | Satu ampere piawai ialah arus tetap yaang dialirkanmelalui dua pengalir selari yang tak terhingga panjangnya, keratan rentasnya boleh diabaikan dan diletakkan pada jarak 1 meter antara satu dengan lain akan menghasilkan daya 2×10-7N pada setiap panjang meter panjang pengalir tersebut. |
| Suhu | Kelvin | K | Satu Kelvin ialah pecahan 1/273.16 daripada suhu termodinamik takat tiga air (keadaan apabila ketiga-tiga fasa air iaitu wap, cecair dan pepejal wujud bersama-sama) |
| Jumlah Bahan | Mol | Mol | Satu mol ialah banyaknya bahan satu sistem yang unitasanyaa sama banyak dengan bilangan atom karbon dalam 12×10-³ kg karbon-12 (oleh itu, satu mol mengandungi 6.022×10-²³unit asas tertentu seperti atom, ion-ion dan sebagainya.) |
| Keamatan | Kandela | Satu kendala ialah keamatan bercahaya daripada jasad hitam pada suhu menyejuk-beku platinum dan tekanan 101,325 Nm-2 dalam arah serenjang dengan permukaan 1/600,000m² |
Sistem Unit
Terdapat tiga sistem unit yang biasa digunakan dalam kajian fizik ,iaitu:
a) Sistem Unit antarabangsa atau dikenali sebagai SI unit.
b) Sistem cgs ( sistem Gaussan )
c) Sistem British (British Standard )
Sistem Unit Antarabangsa (SI) digunakan kursus untuk mentakrifkan piawai-piawai bagi panjang, jisim , masa, arus elektrik, suhu, banyaknya bahan dan keamataan cahayaa seperti yang dinyatakan dalam jadual di atas.
Walaupun sistem SI telah diterima sebagai sistem antarabangsa namun dalam bidang penyelidikan sains masih lagi menerima pakai sistem cgs. Manakala sistem british sangat popular digunakan dalam bidang kejuruteraan. Sistem British juga dikenali sebagai Kaki Pundal Saat (KFS).
| Kuantiti Asas | Unit dalam sistem cgs | Unit dalam sistem SI | Unit dalam sistem British |
| Panjang | Sentimeter(cm) | Meter(m) | Kaki(ka) |
| Jisim | Gram(g) | Kilogram(kg) | Slug(slug) |
| Masa | Saat(s) | Saat(s) | Saat(s) |
1.4.1 Penukaran Unit
Perubahan daripada satu sistem unit kepada sistem yang lain biasanya ditukar dengan menggunakan kesetaraan seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah.
|
Kuantiti |
Unit sistem metrik | Unit sistem imperial |
| Jisim | 1 kg | 2.2046lb |
| Panjang atau jarak | 1.60934 km | 1 batu |
| 20.116 m | 1 rantai (22 ela) | |
| 0.9144 m | 1 ela (3 kaki) | |
| 0.3048 m | 1 kaki (12 inci) | |
| 2.54 cm | 1 inci | |
| Luas | 1 Hektar (104 m2 ) | 2.47105 ekar |
| 2.59 km2 | 1 batu2 (640 ekar) | |
| Isipadu | 4546.090 cm3 | 1 gelen British |
| 3785.411 cm3 | 1 gelen British |
Dalam kehidupan seharian, kita juga terjumpa dengan beberapa penggunaan kuantiti yang sangat jauh atau kecil dalam unit bukan SI masih digunakan.
Contoh:
a) Jarak lampau jauh
1 tahun cahaya = 3 × 108 ms -1 × 1 tahun = 9.46 × 1015
b) Tekanan ( atmosfera dan dalam vakum )
1 atmosfera = 76 cmHg = 101325 Nm-2
1 Pascal ( Pa ) = 1 Nm-2
1 Bar = 105 Pa
1 torr = 1 mmHg
1.5 Analisis Unit Dan Dimensi
Dimensi suatu kuantiti fizik yang menyatakan secara terus bagaimana kuantiti fizik dihubungkan dengan kuantiti asas melalui persamaan yang takrifan. Misalnya untuk jisim, panjang dan masa, dimensinya dinyatakan sebagai M, L dan T. Dimensi suatu kuantiti fizik biasanya ditukis sebagai [ Kuantiti Fizik ].
1.6 Penggunaan Dimensi
Ciri bagi suatu persamaan fizik yang betul adalah di mana setiap sebutan dalam persamaan tersebut mempunyaai dimensi yang sama. Berdasarkanfakta ini, kaedah dimensi dapat digunakan untuk tujuan berikut:
a) Penyemakan persamaan
b) Analisis dimensi bagi membina rumus
1.6.1 Penyemakan Persamaan
Bagi suatu persamaan fizik yang homogen dari segi dimensinya, maka setiap sebutanya juga mempunyai dimensi yang sama iaitu dimensi di sebelah kiri dan kanan persamaan adalah sama. Oleh yang demikian, sebarang sebutan yang tidak betul dalam persamaan dapat disemak menggunakan kaedah dimensi.
1.6.2 Analisi Dimensi Bagi Membina Rumus
Analisis dimensi ini juga membolehkan kita melihat kaitan antara kuatiti-kuatiti fizik yang lain dengan menentukan magnitudnya atau dengan perkataan lain, untuk membina rumus/persamaan fizik. Walaubagaimanapun, kemampuan analisis dimensi ini dibatasi oleh perkara-perkara berikut:
1. Kaedah analisis dimensi tidak boleh digunakan bagi mendapatkan pemalar tidak berdimensi seperti 2 .
2. Pada umumnya kita tidak dapat mencari bagaimana suatu kuantiti fizik bergantung kepada lebih daripada tiga kuantiti dalam mekanik kerana kuantiti asas hanya ada tiga iaitu panjang, masa dan jisim.
3. Jika hubungan di antara kuantiti-kuantiti lain diketahui, maka bolehlah melibatkan lebih daripada tiga kuantiti.
4. Hanya hubungan yang melibatkan pendaraban kuasa sahaja dapat diterbitkan tetapi hubungan yang berbentuk eksponen tidak dapat diterbitkan.
1.7 Digit Bererti
Pengukuran selalunya mempunyai ketakpastian. Oleh keran alat pengukuran mempunyai had ketepatan dan ralat statistik, setiap pengukuran dalam fizik mempunyai had tertentu iaitu beberapa banyak digit yang pasti. Oleh itu, digit yang diketahui dengan pasti dinamakan digit bererti. Digit bererti ini amat perlu dinyatakan dengan betul sama ada dalam pengukuran mahu pun pengiraan bagi melambangkan ketepatan dan kejituan sesuatu pengukuran.
Manakala angka sifar pula adalah bergantung kepada keadaan sama ada ia digit bererti atau pun tidak. Untuk mengatasi masalah kekaburan mengenai angka sifarini adalah dengan menggunakan tanda saintifik. Jadual di bawah menunjukkan beberapa pengukuran dan bilangan digit berertinya.
| Pengukuran | Digit Bererti |
| 3.1 cm | 2 |
| 4.36 m/s | 3 |
| 5.003 mm | 4 |
| 0.00875 kg | 3 |
| 8.75×10-3 kg | 3 |
| 4500 m | 2, 3, 4 |
| 4.5×103 m | 2 |
| 4.500×103 | 4 |
Apabila melakukan operasi penambahan atau pengurangan (tolakan) terhadap kuantiti yang diukur, maka pengiraan digit bererti adalah berdasarkan kepada kuantiti yang paling kurang persis (precise).
Tatatanda Saintifik
Nilai pengukuran kuantiti fizik boleh jadi sangat besar atau sangat kecil. Nombor tersebut selalunya ditulis dalam tatatanda saintifik, iaitu
a×10n 0 < a < 10 dan n ialah nombor bulat(indeks).
Nombor 10n disebut sebagai faktor, iaitu nombor awalan yang dinyatakan dengan simbol tertentu seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah.
| Awalan | Simbol | Faktor |
| Deca- | da | 10 |
| Hecto- | h | 102 |
| Kilo- | k | 103 |
| Mega- | M | 106 |
| Giga- | G | 109 |
| Tera- | T | 1012 |
| Deci- | d | 10-1 |
| Centi- | c | 10-2 |
| Milli- | m | 10-3 |
| Micro- | 10-6 | |
| Nano- | n | 10-9 |
| Pico- | p | 10-12 |
| Femto- | f | 10-15 |
| Atto- | a | 10-18 |