Kuantiti Fizik

Kuantiti fizik ialah kuantiti yang boleh diukur secara fizikal, sama ada secara langsung atau tidak langsung. Contohnya:

Panjang meja boleh diukur secara terus menggunakan pembaris meter.

Luas skrin komputer riba boleh dihitung dengan mendarabkan panjang dan lebar yang diukur.

Kajian sains dibina daripada kaedah ukuran ini, maka sains tidak boleh digunakan untuk mengkaji perkara-perkara yang tidak boleh diukur secara fizikal, seperti…

perkara yang bersifat astetik, contohnya kecantikan…

… dan perkara yang bersifat spiritual seperti imbangan dosa dan pahala.

Apakah yang perlu ada dalam kuantiti fizik?

Setiap kuantiti fizik mesti mempunyai dua elemen, iaitu magnitud dan unit ukuran. Contohnya:

Kuantiti Magnitud Unit
Panjang meja 1.5 meter (m)
Luas skrin 200 sentimeter persegi (cm2)
Suhu badan 37 darjah celsius (°C)

Magnitud ialah nombor yang diberikan pada ukuran tersebut, manakala unit ialah skala yang diberikan pada nombor ukuran tersebut. Gabungan kedua-dua elemen ini membolehkan kita membuat perbandingan yang tepat antara dua ukuran, seperti berikut:

Air berkarbonat berisipadu 1.5 L lebih banyak daripada…

… air berkarbonat berisipadu 600 mL.

Dan jarak bagi acara larian 200 m lebih pendek daripada …

… acara maraton 2 km.

Oh ya, bagi unit kuantiti fizik, imbuhan boleh diletakkan untuk membesarkan atau mengecilkan skala ukuran. Anda sudah pelajar topik ini dalam Sains Tingkatan 1, masih ingat lagi?

Semua kuantiti fizik boleh dikategorikan kepada dua dimensi berikut, iaitu…

  • sama ada kuantiti asas ataupun kuantiti terbitan;
  • sama ada kuantiti skalar ataupun kuantiti vektor.

Kuantiti Asas dan Kuantiti Terbitan

Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak boleh diterbitkan daripada kuantiti fizik yang lain. Jadual berikut menyenaraikan kuantiti tersebut dan unit S.I.

Kuantiti Asas Simbol Kuantiti Asas Unit S.I. Simbol Unit S.I.
Panjang l meter m
Jisim m kilogram kg
Masa t saat s
Suhu Termodinamik T kelvin K
Arus Elektrik I ampere A
Keamatan Cahaya Iv candela cd
Bilangan bahan n mole mol

Kuantiti terbitan pula ialah kuantiti yang diterbitkan daripada hasil darab atau bahagi kuantiti-kuantiti asas. Contohnya:

Isipadu (V) = panjang (l) × panjang (l) × panjang (l)
V = l × l × l
V = l3

Isipadu ialah kuantiti terbitan kerana terbentuk daripada hasil darab antaara tiga panjang, lazimnya dipanggil panjang, lebar dan tinggi. Contoh lain kuantiti terbitan  dan formula terbitannya disenaraikan dalam jadual berikut:

Kuantiti Terbitan Simbol
Kuantiti
Terbitan
Formula Unit S.I.
Luas A A = l × l meterpersegi (m2)
Cas Q Q = I × t Coloumb (C)
Laju v v = l ÷ t meter persaat (ms-1)
Ketumpatan ρ ρ = m ÷ ( l × l × l ) kilogram
permeterpadu (kgm-3)

 

Kuantiti Skalar dan Kuantiti Vektor

Kuantiti skalar ialah kuantiti fizik yang cuma mengambil kira elemen magnitud sahaja. Manakala kuantiti vektor ialah kuantiti fizik yang mengambil kira dua elemen, iaitu magnitud dan arah.

Bagi menunjukkan perbezaan antara kuantiti asas dan kuantiti vektor, contoh berikut boleh membantu memperjelaskannya.

Berdasarkan rajah di atas, nyatakan jarak antara dua titik berikut:

  • A dan B
  • B dan A
  • B dan C
  • C dan B

Jawapan bagi kesemuanya ialah 15 m.

Hal ini kerana jarak ialah kuantiti skalar, maka arah tidak memainkan peranan dalam pengukuran yang dibuat, oleh itu jarak A dari B sama sahaja dengan jarak B dari A, begitu juga bagi B dan C.

Berdasarkan rajah itu juga, bayangkan jika ada satu objek terletak di B. Objek itu bergerak dengan sesaran -15 m ke arah C. Nyatakan kedudukan objek itu sekarang?

Jawapan yang betul ialah objek itu berada di A.

Kenapa?

Kerana sesaran ialah kuantiti vektor, maka arah merupakan elemen yang penting dalam menentukan nilai sebenar kuantiti tersebut. Tanda negatif di hadapan magnitud menunjukkan arah yang berlawanan dengan pernyataan yang diberikan, iaitu  ke arah C, maka objek itu sebenarnya bergerak ke arah A, sejauh 15 m. Maka objek itu berada di A.

Contoh lain kuantiti vektor ialah:

  • Halaju
  • Pecutan
  • Daya
  • Momentum

Kuantiti vektor merupakan konsep penting dalam topik Daya dan Gerakan I dan Kegravitian. Dalam topik-topik tersebut, anda akan pelajari kuantiti vektor boleh dikira dengan mengambil faktor arah dalam bentuk sudut.