Besaran Pokok dan Satuan Internasional dalam Fisika

Besaran Pokok dan Sistem Internasional dalam Pengukuran Ilmu Fisika

Ahmad Dahlan - Hukum-hukum dalam kajian fisika selalu dinyatakan dalam persamaan matematis yang menunjukkan hubungan antara besaran fisika satu dan lainnya. Kebanyakan dari seluruh besaran-besaran yang digunakan adalah besaran turunan yang didapatkan dari sekumpulan besaran pokok. Dalam kajian fisika ada tuju besaran pokok dan ditambah dengan dua besaran tambahan yang tidak memiliki satuan.

Dalam kasus menunjukkan laporan hasil penemuan atau menunjukkan kepada orang lain, sebuah besaran akan dibutuhkan. Sebagai contoh dalam kasus non fisika jika terjadi sebuah kecelakaan di jalan raya di temukan korban sebanyak 3. Hal ini tentu saja akan membingungkan dan membutuhkan laporan baru untuk mendapatkan informasi paling minimal ada besarannya, apakah yang ketiga tersebut adalah orang, hewan atau mobil. Dalam fisika untuk memberi informasi paling standar dalam fisika maka dibentuk sebuah besaran pokok yang menjadi dasar dari seluruh besaran yang ada. 

Penempatan besaran pokok seperti panjang, waktu, suhu dan lain-lain tentu saja masih belum cukup untuk menunjukkan kesamaan pendapat mengenai sebuah laporan fisika. Sebagai contoh ketika kita melaporkan panjang sebuah tiang bendera, maka dibutuhkan asumsi sama mengenai seberapa panjang tiang tersebut, oleh karena persamaan presepsi dibutuhkan. Zaman dahulu orang-orang menggunakan ukuran sederhana satuan dari ukuran tubuh seperti kaki, depa, jengkal namun tentu saja setiap orang masih memiliki perbedaan relatif dari ukuran tubuh untuk menghilangkan perbedaan maka pada fisikawan menentukan suatu acuan yang akan digunakan sama bagi seluruh orang yang ada di dunia yang dikenal dengan satuan baku dan sistem internasional. Adapun distribusi dari ke 7 besaran tersebut ditunjukkan pada tabel berikut:

No
Besaran
Lambang
Dimensi
Satuan
Lambang
1
Panjang
l
[L]
meter
m
2
Massa
m
[M]
kilogram
kg
3
Waktu
t
[T]
sekon
s
4
Suhu
T
[θ]
Kelvin
K
5
Kuat Arus Listrik
I
[I]
Ampere
A
6
Intensitas Cahaya
J
[J]
Candella
Cd
7
Jumlah Zat
n
[N]
mol
mol

Selain dari persamaan diatas ada dua besaran tambahan yang tidak memiliki satuan dan dibutuhkan dalam perhitungan fisis yakni sudut dan radian.

1. Besaran Pokok Panjang

Tahun 1120, raja Inggris mengeluarkan sebuah dekrit yang berisi mengenai satuan panjang yang sah yang digunakan dalam wilayah kerajaan yakni yard. 1 yard (sekitar 90 cm) diambil dari ukuran raja dari ujung hidung ke ujung lengan yang dibentangkan lurus. Hal yang sama dilakukan oleh King Louis XIV yang menggunakan standar panjang kakinya sendiri dan dikenal dengan nama meter standar ini digunakan paling tidak sampai tahun 1799, Pada konferensi besaran dan satuan di Perancis, nama meter dijadikan sebagai patokan dan standar internasional yang didefinisikan sebagai 1/10.000.000 jarak dari kutub utara sampai ke Garis khatulistiwa yang melalui kota paris.

satuan standar Si untuk besaran panjang


Sebelum sistem ini diterima oleh banyak kalangan, beberapa negara juga menyusun beberapa sistem satuan panjang, namun tidak begitu familiar karena peserta-nya tidak sebanyak konferensi di Perancis. Tahun 1960 jarak 1 meter kemudian diadaptasi ke dalam batang platina iridium yang disimpan dalam keadaan bebas tekanan dan perubahan suhu yang di simpan di Bereu. Meskipun terlihat kokoh dan tahan terhadap beberapa jenis perubahan, ternyata satuan panjang ini tidak baik dalam menyimpang anjang karena platina iridium tetap mengalami perubahan. Tahun 1970, ketika teknologi sudah mampu untuk mengukur panjang gelombang, satu meter di defenisikan sebagai 1 650 763,73 panjang gelombang dari cahaya Kripton-86 namun hal ini masih dirubah lagi pada tahun 1983 dengan sistem yang lebih stabil yakni jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang vakum selama 1/299 792 458 detik. Sistem ini masih bertahan sampai sekarang dan didasarkan atas kecepatan cahaya yang menjadi batas kecepatan maksimal yang ada di jagat raya.

Nama Benda
Jarak (m)
Diamater Proton
~ 10-15
Diameter Inti Atom
~ 10-14
Diameter Atom Hidrogen
~ 10-10
Ukuran Sel Mahluk Hidup
~ 10-5
Ukuran Debu
~ 10-4
Panjang Lalat
5,00 x 10-3
Panjang Lapangan Bola
9,10 x 101
Rata-rata Orbit Satelit
2,00 x 105
Jari-jari rata-rat bumi
6,37 x 106
Jarak dari Ekuator ke Kutub Utara
1,00 x 107
Jarak Bulan dan Bumi
3, 84 x 108
Orbit rata-rata bumi terhadap matahari
1,50 x 1011
Jarak tempuh satu tahun cahaya
9,64 x 1015
Jarak bintang terdekat (Proxima Centauri)
4,00 x 1016

2. Besaran Pokok Massa.

Konsep massa pertama kali diperkenalkan oleh bangsa Yunani μάζα, merupakan suatu karakter suatu objek yang dapat diamati dan sangat erat kaitannya dengan berat. Pada era modern massa dikaitkan dengan hal yakni kuantitas materi yang dimiliki oleh sutau benda yang dapat menempati suatu ruang. Hampir sama dengan jumlah zat, namun massa lebih condong ke besaran fisis dari suatu materi secara utuh.

Massa dinyatakan dalam kilogram untuk SI yang telah didefenisikan dari massa yang dari sebuah camporan logam Platina-Iridium yang berbentuk silinder dan tersimpan di Musium Internasional Bereau untuk Berat dan Satuan di Servres, Perancis. Tetapan massa ini sudah ditemukan dari tahun 1887 dan tidak pernah dirubah hingga hari ini karena massa Platina-Iridum sangat stabil dan tidak mengalami perubahan.



Materi
Massa (kg)
Total massa Jagat Raya Yang dapat Diamati
~ 1052
Galaksi Milky Way (Bima Sakti)
~ 1043
Matahari
1,99 x 1030
Bumi
5,98 x 1024
Bulan
7,36 x 1022
Ikan Hiu
~ 103
Rata-rata massa manusia
~ 102
Massa ratarata nyamuk
~ 10-5
Atom Hidrogen
1,67 x 10-27
Elektron
9,11 x 10-31


3. Besaran Pokok Waktu

Sebelum tahun 1960 standar waktu yang digunakan ditentukan melalui rata-rata waktu yang dibutuhkan oleh matahari (gerak semu matahari). Waktu standari diukur dari rentang waktu yang dibutuhkan oleh matahari untuk mencapai titik tertinggi di langit setiap harinya. Sedangkan satu sekon (detik) didefenisikan sebagai selang waktu dari (1/60)(1/60)(1/24) waktu harian matahari. Ketika teknologi pengukuran semakin modern, metode ini ternyata banyak memiliki kekurangan karena matahari sendiri tidak konsisten menunjukkan waktu dari posisi yang sama setiap harinya.

Tahun 1967, satuan standar waktu didefinisikan ulang dengan fenomena yang lebih presisi dengan menggunakan jam atom yang diukur menggunakan atom cesium-133. Satu sekon didefinisikan sebagai jumlah radiasi yang dikeluarkan oleh atom Cesium sebanyak 9.192.631.770. Dalam fisika modern, Einstein menemukan teori relativitas yang menunjukkan bawah getaran alami dari sebuah atom dapat mengalami dilatasi waktu jika bergerak dengan kecepatan mendekati C, oleh karena satu ini kemudian didefinisikan ulang dengan kecepatan cahaya. C dianggap stabil untuk semua kerangka inersia sehingga satu second didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh foton untuk menempuh 299.792.458 m namun sebagai acuan tetap digunakan atom Cesium-133.

Referensi:
Hawking, Sthepen. (2007). The Theory of Everything : The Origin and Fate of the Universe. Jaico Publishing House

Serway & Jewet. (2004) Physics For Science and Engineer. Pomona: Thompson Broke

Quinn, Terry (2012). From artefacts to atoms: the BIPM and the search for ultimate measurement standards. Oxford University Press. p. xxvii. ISBN 978-0-19-530786-3.

Tavernor, Robert (2007). Smoot's Ear: The Measure of Humanity. Yale University Press.

Tunbridge, Paul (1992). Lord Kelvin, His Influence on Electrical Measurements and Units. Peter Pereginus Ltd. pp. 42–46.

0 Response to "Besaran Pokok dan Satuan Internasional dalam Fisika"

Post a Comment