Mengenal Besaran Dan Satuan dalam Ilmu Fisika

Mengenal Besaran Dan Satuan dalam Ilmu Fisika - Dalam ilmu fisika ada dua konsep dasar yang patut kita ketahui atau kita pelajari, dua konsep dasar yang kelihatan begitu sederhana namun memiliki arti yang sangat besar disaat kita akan mempelajari atau mendalami ilmu fisika secara utuh. Dua konsep dasar itu kita kenal dengan nama Besaran Dan Satuan, apakah itu Besaran dan Satuan, untuk mengetahuinya marilah kita simak penjabaran berikut.

A. BESARAN

Besaran berdasarkan definisi diartikan sebagai segala sesuatu yang dapat dihitung atau diukur dengan nilai / angka, dan tentunya mempunyai satuan. Ketiga point tersebut merupakan hal wajib dimiliki dari suatu besaran. Jika tidak, maka tidak dapat dikategorikan sebagai besaran. Setiap besaran mempunyai satuan yang unik, dimana tidak mungkin dari 2 besaran yang berlainan mempunyai satuan yang sama.

Didalam ilmu fisika besaran itu sendiri terbagi menjadi 2 yaitu :

1. Besaran pokok

Besaran pokok merupakan besaran yang berdiri sendiri dimana satuannya didefinisikan terlebih dahulu serta tidak tergantung satu sama lain. Sistem mutu metrik yang menjadi tulang punggung sistem satuan internasional (SI) menetapkan 7 besaran pokok yang bisa dilihat pada tabel dibawah ini.

2. Besaran Turunan

Besaran turunan merupakan besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok yang sudah didefinisikan diatas.

Tabel dibawah ini merupakan contoh besaran turunan serta satuan dasarnya dimana dari satuan dasar tersebut dapat dikenali dari besaran pokok apa saja besaran turunan tersebut didapatkan.

Untuk mengetahuinya bisa kita ambil contoh besaran turunan “LUAS”

Luas mempunyai satuan dasar meter persegi yang didapatkan dari hasil perkalian panjang dan lebar. Sehingga luas ini bisa dikatakan besaran yang diturunkan dari besaran pokok panjang.

Contoh lain adalah kecepatan yang merupakan hasil bagi antara jarak (besaran pokok panjang) dengan waktu (besaran pokok waktu) atau bisa dikatakan kecepatan merupakan besaran yang diturunkan dari besaran pokok panjang dan waktu.

Setelah mengetahui sedikit tentang pengertian besaran, selanjutnya kita akan membahas tentang Satuan.

B. SATUAN

Satuan adalah salah satu komponen dari besaran, Satuan standar sistem satuan merupakan sistem satuan yang telah disepakati oleh para ahli untuk menghindari kesulitan akibat timbulnya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama.

Pada dasarnya satuan dibagi menjadi 2 yaitu satuan baku dimana satuan ini ditetapkan sama untuk semua tempat. Sedangkan yang lainnya adalah satuan tidak baku dimana satuan ini adalah kebalikan dari satuan baku yaitu tidak sama di semua tempat.

1. Satuan Standar (Satuan Sistem Internasional: SI)

Satuan didefinisikan sebagai pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuan yang sama. Apabila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah sama.

Satuan merupakan salah satu komponen besaran yang menjadi standar dari suatu besaran. Sebuah besaran tidak hanya memiliki satu satuan saja. Besaran panjang ada yang menggunakan satuan inci, kaki, mil, dan sebagainya. Untuk massa dapat menggunakan satuan ton, kilogram, gram, dan sebagainya. Adanya berbagai macam satuan untuk besaran yang sama akan menimbulkan kesulitan. Kita harus melakukan penyesuaian-penyesuaian tertentu untuk memecahkan persoalan yang ada. Dengan adanya kesulitan tersebut, para ahli sepakat untuk menggunakan satu sistem satuan, yaitu menggunakan satuan standar Sistem Internasional, disebut Systeme Internationale d’Unites (SI).

Satuan Internasional adalah satuan yang diakui penggunaannya secara internasional serta memiliki standar yang sudah baku. Satuan ini dibuat untuk menghindari kesalahpahaman yang timbul dalam bidang ilmiah karena adanya perbedaan satuan yang digunakan. Pada awalnya, Sistem Internasional disebut sebagai Meter – Kilogram – Second (MKS). Selanjutnya pada Konferensi Berat dan Pengukuran Tahun 1948, tiga satuan yaitu newton (N), joule (J), dan watt (W) ditambahkan ke dalam SI. Akan tetapi, pada tahun 1960, tujuh Satuan Internasional dari besaran pokok telah ditetapkan yaitu meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin, mol, dan kandela.

Sistem MKS menggantikan sistem metrik, yaitu suatu sistem satuan desimal yang mengacu pada meter, gram yang didefinisikan sebagai massa satu sentimeter kubik air, dan detik. Sistem itu juga disebut sistem Centimeter – Gram – Second (CGS).

Satuan dibedakan menjadi dua jenis, yaitu satuan tidak baku dan satuan baku. Standar satuan tidak baku tidak sama di setiap tempat, misalnya jengkal dan hasta. Sementara itu, standar satuan baku telah ditetapkan sama di setiap tempat.

a. Satuan Standar Panjang

Satuan besaran panjang berdasarkan SI dinyatakan dalam meter (m). Ketika sistem metrik diperkenalkan, satuan meter diusulkan setara dengan sepersepuluh juta kali seperempat garis bujur bumi yang melalui kota Paris. Tetapi, penyelidikan awal geodesik menunjukkan ketidakpastian standar ini, sehingga batang platina iridium yang asli dibuat dan disimpan di Sevres dekat Paris, Prancis. Jadi, para ahli menilai bahwa meter standar itu kurang teliti karena mudah berubah.

Para ahli menetapkan lagi patokan panjang yang nilainya selalu konstan. Pada tahun 1960 ditetapkan bahwa satu meter adalah panjang yang sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas kripton-86 dalam ruang hampa pada suatu loncatan listrik. Definisi baru menyatakan bahwa satuan panjang SI adalah panjang lintasan yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 1/299.792.458 sekon.

Angka yang sangat besar atau sangat kecil oleh ilmuwan digambarkan menggunakan awalan dengan suatu satuan untuk menyingkat perkalian atau pembagian dari suatu satuan. Singkatan sistem metriksnya dapat dilihat pada Tabel berikut: 

Nanobot

Nanobot, yang ukurannya mencapai bilangan nano-meter (sepersekian juta dari satu milimeter), suatu hari nanti akan dipakai untuk melakukan operasi mata atau bagian-bagian lain tubuh manusia yang membutuhkan ketelitian sangat tinggi. Peralatan bedah nano yang sangat kecil dapat dikendalikan dan dicatu daya oleh mesin nano yang lebih besar.

b. Satuan Standar Massa

Satuan standar untuk massa adalah kilogram (kg). Satu kilogram standar adalah massa sebuah silinder logam yang terbuat dari platina iridium yang disimpan di Sevres, Prancis. Silinder platina iridium memiliki diameter 3,9 cm dan tinggi 3,9 cm. Massa 1 kilogram standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4 oC.

c. Satuan Standar Waktu

Satuan SI waktu adalah sekon (s). Mula-mula ditetapkan bahwa satu sekon sama dengan 1/86.400 rata-rata gerak semu matahari mengelilingi Bumi. Dalam pengamatan astronomi, waktu ini ternyata kurang tepat akibat adanya pergeseran, sehingga tidak dapat digunakan sebagai patokan. Selanjutnya, pada tahun 1956 ditetapkan bahwa satu sekon adalah waktu yang dibutuhkan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

d. Satuan Standar Arus Listrik

Satuan standar arus listrik adalah ampere (A). Satu ampere didefinisikan sebagai arus tetap, yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga, dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan terpisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya antara kedua batang penghantar sebesar 2 x 10–7 Nm–1.

e. Satuan Standar Suhu

Suhu menunjukkan derajat panas suatu benda. Satuan standar suhu adalah kelvin (K), yang didefinisikan sebagai satuan suhu mutlak dalam termodinamika yang besarnya sama dengan 1/273,16 dari suhu titik tripel air. Titik tripel menyatakan temperatur dan tekanan saat terdapat keseimbangan antara uap, cair, dan padat suatu bahan. Titik tripel air adalah 273,16 K dan 611,2 Pa. Jika dibandingkan dengan skala termometer Celsius, dinyatakan sebagai berikut:

T = 273,16º + tc

dengan:

T = suhu mutlak, dalam kelvin (K)

tc = suhu, dalam derajat celsius (oC)

f. Satuan Standar Intensitas Cahaya

Intensitas cahaya dalam SI mempunyai satuan kandela (cd), yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 × 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran 1/683 watt per steradian pada arah tertentu.

g. Satuan Standar Jumlah Zat

Satuan SI untuk jumlah zat adalah mol. Satu mol setara dengan jumlah zat yang mengandung partikel elementer sebanyak jumlah atom di dalam 1,2 x 10-2 kg karbon-12. Partikel elementer merupakan unsur fundamental yang membentuk materi di alam semesta. Partikel ini dapat berupa atom, molekul, elektron, dan lain-lain.

2. Satuan Tidak Standar dan Konversi Satuan

Televisi di rumah berukuran 14 inci. Truk itu mengangkut 500 ton beras. Inci dan ton merupakan contoh satuan tidak standar masing-masing untuk besaran panjang dan besaran massa. Satuan tidak standar seperti ini perlu dikonversi ke satuan standar sehingga satuannya konsisten.

Konversi satuan dilakukan dengan menyisipkan faktor konversi yang cocok yang membuat satuan lain ditiadakan, kecuali satuan yang kita kehendaki. Faktor konversi merupakan perbandingan dua satuan besaran sehingga sama dengan satu. 

Berikut ini beberapa contoh konversi satuan untuk besaran panjang, massa, dan waktu.

Panjang

1 inci = 2,54 cm

1 sentimeter (cm) = 0,394 inci

1 meter (m) = 3,28 ft

1 kilometer (km) = 0,621 mil

1 yard (yd) = 3 ft

1 angstrom ( A) =10-10 m

1 tahun cahaya (ly) = 9,46 x 1015 m

1 parsec = 3,09 x 1016 m

1 fermi = 10-15 m

Massa

1 satuan massa atom (sma) = 1,6605x10-27 kg

1 kilogram (kg) = 103 g = 2,205 lubuk sao

1 slug = 14,59 kg

1 ton = 1.000 kg

Waktu

1 menit = 60 s

1 jam = 3.600 s

1 hari = 8,64x104 s

1 tahun = 3,1536x107 s