SATUAN/SISTEM SATUAN DALAM PENGUKURAN
Untuk menyatakana dan melakukan kalkulasi besaran-besaran fisis, besaran-besaran tersebut harus diartikan mnurut jenis dan besarnya. Standar ukuran bagi setiap jenis besaran fisis adalah satuan(unit). Misalnya bila dikatakan bahwa jarak kota A dan B adalah 100 meter, ini menunjukkan bahwa meter adalah satuan panjang dan 100 adalah jumlah satuan panjang tersebut. Dengan demikian, besaran fisis panjang diartikan oleh satuan meter. Tanpa satuan,jumlah pengukuran tidak mempunyai arti fisis. Dalam sains dan teknik digunakan dua jenis satuan yaitu satuan dasar dan satuan turunan.
a. Satuan Dasar dan Satuan Turunan
Satuan-satuan dasar berasal dari besaran-besaran utama untuk kebanyakan besaran-besaran fisis lainnya. Misalnya ukuran panjang, massa dan waktu.
Sementara semua satuan lain yang dapat dinyatakan dengan satuan-satuan dasar disebut satuan- satuan turunan. Sebuah satuan turunan dikenali dari dimensi-dimensinya yang diartikan sebagai rumusan aljabar yang lengkap bagi satuan yang diturunkan dari beberapa hukum fisika tersebut.
Misalnya, volume sebuha bak kamar mandi berbentuk balok, sebanding dengan perkalian antara luas penampang(A) dengan tingginya (t) atau 𝑉 = 𝑝𝑙𝑡. Jika satuan yang dipilih adalah meter (misal: panjang, lebar serta tingginya berturut-turut 1m, 2m dan 3m), maka volume bak tersebut adalah 1𝑚 𝑥 2𝑚 𝑥3𝑚 = 6𝑚3.
Hasil pengukuran dikalikan demikian juga dengan satuannya 𝑚𝑥𝑚 𝑥𝑚 = 𝑚3. Satuan yang diturunkan untuk luasan menjadi 𝑚3.
b. Sistem-Sistem Satuan
Sebelum penetapan Sistem Satuan Internasional sebagai sistem satuan universal pada tahun 1954, ada berbagai system satuan yang telah dikembangkan di berbagai Negara, seperti Perancis, Amerika serikat dan Inggris.
1. Pada tahun 1790 pemerintah Perancis menyampaikan pengarahan kepada akademi Ilmu pengetahuan Perancis untuk mempelajari dan memberikan usulan (proposal) mengenai suatu sistem berat dan sistem ukuran untuk menggantikan semua sistem yang telah ada.
a) Sebagai dasar pertama, para ilmuwan perancis memutuskan bahwa sebuah sistem yang umum (universal) dari berat dan ukuran tidak harus bergantung pada standar acuan
(referensi) yang dibuat manusia tetapi sebaliknya didasarkan pada ukuran-ukuran permanen yang diberikan alam.
(1) Sebagai satuan pertama, mereka memilih meter yang didefnisikan sebagai sepersepuluh juta bagian dari jarak antara kutub dan khatulistiwa sepanjang meridian melewati Paris sebagai satuan massa.
(2) Satuan kedua, mereka memilih massa 1 cm3air yang telah di suling pada temperature 4o C dan pada tekanan udara (atmosfer) normal (760 militer air raksa , mmHg) dan menamakannya gram.
(3) Untuk satuan waktu mereka memutuskan tetap menggunakan sistem lama yaitu sekon yang didefiniskan sebagai 1/86400 hari matahari rata-rata.
b) Sebagai dasar kedua mereka memutuskan bahwa semua satuan-satuan lainnya akan dijabarkan (diturunkan) dari ketiga satuan dasar yang telah disebutkan tersebut yaitu panjang, massa dan waktu.
c) Selanjutnya adalah prinsip ketiga mereka mengusulkan bahwa semua pengalian dan pengalian tambahan dari satuan-satuan dasar adalah dalam sistem decimal, dan mereka merancang sistem awalan-awalan yang kemudian digunakan sampai sekarang.
Pada tahun 1795 usulan akademik perancis ini dikabulkan dan diperkenalkan sebagai sistem satuan metric. System ini tersebar secara cepat ke mana-mana dan akhirnya pada tahun 1875 tujuh belas Negara menandatangani apa yang disebut perjanjian meter (metre convention) yang membuat system satuan metric menjadi system satuan yang resmi, walaupun Inggris dan Amerika Serikat termasuk menandatangani perjanjian tersebut mareka hanya mengakui secara resmi dalam transaksi-transaksi internasional tetapi tidak menggunakan system metric tersebut untuk pemakaian di dalam negeri.
2. Inggris bekerja dengan suatu system satuan listrik dan asosiasi pengembangan Ilmu Pengetahuan Inggris (Britsh association for the Advancement of science) telah menetapkan cm (centimeter) sebagai satuan dasar untuk panjang dan gram sebagai satuan dasar untuk massa.
Dari sini dikembangkan system satuan centimeter-gram-sekon atau sistem absolut CGS yang kemudian digunakan oleh para fisikawan diseluruh dunia.
3. Sistem Giorgi yang diterima oleh banyak Negara dalam tahun 1935, dikenal sebagai system satuan MKSA dimana Ampere dipilih sebagai satuan dasar keempat. Penyederhanaan selanjutnya dalam menetapkan suatu sistem umum yang sesungguhnya diperoleh dari rintisan kerja dari seorang insinyur italia bernama Giorgi, yang menunjukkan bahwa satuan-satuan praktis untuk arus tenaga energy dan daya yang digunakan oleh insinyur-insnyur listrik disulitkan dengan penggunaan sistem meter kilogram sekon. Dia menyarankan agar sistem metrik dikembangkan menjadi suatu sistem yang koheren dengan menyertakan satuan-satuan listrik yang praktis.
Besaran pokok dan besaran turunan beserta dengan satuannya dapat dilihat dalam tabel berikut
Besaran Pokok Lambang Besaran
Pokok
Satuan SI (MKS)
Lambang satuan
(MKS)
Sistem satuan
(CGS) Lambang satuan
(CGS)
Panjang 𝑙 Meter m centimeter cm
Massa m kilogram kg gram g
Waktu t sekon s sekon s
Suhu T Kelvin K Kelvin K
Kuat arus listrik I Ampere A statampere statA
Intensitas cahaya I Candela Cd Candela Cd
Jumlah zat n kilomol kmol mol mol
c. Sistem Satuan Internasional
Dahulu orang biasa menggunakan jengkal, hasta, depa, langkah sebagai alat ukur panjang.
Ternyata hasil pengukuran yang dilakukan menghasilkan data berbeda-beda yang berakibat menyulitkan dalam pengukuran, karena jengkal orang satu dengan lainnya tidak sama. Oleh karena itu, harus ditentukan dan ditetapkan satuan yang dapat berlaku secara umum. Usaha para ilmuwan melalui berbagai pertemuan membuahkan hasil sistem satuan yang berlaku di negara manapun dengan pertimbangan satuan yang baik harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut:
1) satuan selalu tetap, artinya tidak mengalami perubahan karena pengaruh apapun, misalnya suhu, tekanan dan kelembaban.
2) bersifat internasional, artinya dapat dipakai di seluruh negara.
3) mudah ditiru bagi setiap orang yang akan menggunakannya.
Sistem satuan internasional merupakan sistem satuan internasional yang digunakan secara universal dalam masyarakat ilmiah dan berguna untuk perkembangan ilmu pengetahuan dan perdagangan antarnegara.Sistem ini diakui untuk menggantikan semua system lain pada tahun 1960 oleh Konferensi Umum Kesebelas mengenai Berat dan Ukuran (Eleventh General Conference of Weights and Measures). SSI terdiri atas enam besaran dasar yaitu:
Tabel. Satuan dasar, suplementer dan satuan turunan dalam SSI
Kuantitas Simbol Dimensi Satuan Simbol
Satuan Dasar
Panjang Massa Waktu Arus Listrik
Temperatur termodinamik Intensitas Pincangan Suplementer
Sudut Datar Sudut masif Turunan
Luas Volume Frekuensif Kerapatan
Kecepatan
Kecepatan sudut
Percepatan
𝛼, 𝛽, 𝛾 𝑙 m t I T
Ω
A V f 𝜌
V
𝜔
a
L M
T I O
[L]0 [L2]0
L2 L3 T-1 L-3M
LT-1
[L]0T
LT-2
Meter Kilogram
Sekon Ampere Derajat Kelvin
Kandela
Radian Steradian
Meter kuadrat Meter kubik
Herts Kilogram per meter
kubik Meter per sekon
Radian per sekon
Meter per sekon kuadrat
m kg s A
oK cd
rad sr
m2 m3 Hz (1/s)
Kg/ m3
m/s
rad/sekon
m/s2
Definisi satuan standar SI 1. Satuan panjang
Hasil pengukuran besaran panjang biasanya dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter, atau kilometer. Satuan besaran panjang dalam SI adalah meter. Pada mulanya satu meter ditetapkan sama dengan panjang sepersepuluh juta (1/10000000) dari jarak kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Meter standar ini disimpan di International Bureau of Weights and Measure di Sevres, dekat Paris.
Percepatan sudut
Gaya
Tekanan, regangan
Kerja, energy Daya
Kuantitas listrik Beda potensial Kuat netom listrik Tahanan listrik
Kapasitansi Listrik Fluks magnetic Kuat medan magnet Kerapatan fulsimagnet Induktansi
Gaya gerak magnet Fluksi cahaya Luminanasi Iluminasi
𝛼
F P
W P Q V E,𝜖
R C ɸ
H B L U
[L]0T-2
LMT-2 L-1MT-2
L2MT-2 L2MT-3
TI L-2MT-3I-1 LMT-3I-1
L2MT-3I2 L-2M-1T4I2
L2MT-2I-1 L-1I MT-2I-1 L2MT-2I2
I
Radian per sekon kuadrat Newton Newton per meter
kuadrat Joule Watt Coulomb
Volt Volt/meter
Ohm Farad Weber Amper per meter
Tesla Henry Amper Limen
Candela/meter kuadrat ln x
rad/s2
N (kgm/s2) N/m2
J (N/m) W(J/s) C(A/s) V(W/A)
V/m Ω (V/A) F (A s/V)
Wb (vs) A/m T(Wb/m2) H (V s/A)
A lm (cd sr)
Cd/m2 lx (lm/m2)
Batang meter standar dapat berubah dan rusak karena dipengaruhi suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960 definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak 1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik.
Pada tahun 1983, Konferensi Internasional tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon. Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu konstan.
2. Satuan massa
Besaran massa dalam SI dinyatakan dalam satuan kilogram (kg). Pada mulanya para ahli mendefinisikan satu kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa standar satu kilogram didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4ºC.
3. Satuan waktu
Besaran waktu dinyatakan dalam satuan detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik didefinisikan sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari rata-rata sama dengan 24 jam
= 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun 1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak 9192631770 kali.
d. Sistem Satuan Lain
Ada beberapa system satuan lain selain system satuan internasional yang dirancang dan digunakan di beberapa Negara, antara lain:
1) Sistem satuan Inggris (digunakan secara luas di Britania dan benua Amerika), menggunakan kaki (ft), pon-massa (pound-massa-lb) dan sekon (s) sebagai besaran dasar untuk panjang,
massa dan waktu. Ukuran panjang dan berat sebenarnya merupakan warisan pendudukan Romawi atas Britania. Namun kedua besaran tersebut memungkinkan adanya pengubahan ke dalam bentuk satuan internasional, misalnya untuk pon (lb) ditetapkan sama dengan 0,45359237 kg.
2) Sistem MTS (meter-ton-sekon) khusus dirancang untuk tujuan teknik di Perancis, merupakan tiruan seksama dari CGS kecuali untuk satuan panjang dan massa (meter dan ton), lebih disesuaikan untuk pemakaian teknik yang praktis.
3) Sistem gravitasi mendefinisikan satuan dasar kedua (dalam SSI satuan dasar kedua adalah massa) sebagai berat suatu massa yang diukur. Misalnya sebagai gaya oleh massa mana tersebut ditarik ke bumi oleh gaya gravitasi.
DIMENSI BESARAN
Dimensi merupakan cara penulisan dari besaran dengan menggunakan symbol (lambang- lambang besaran dasar. Notasi (cara penulisan dimensi) ialah panjang [l], massa [m], waktu [t].
Contoh:
[F] dibaca: dimensi F (gaya) adalah [m][a] =[m][l][t]-2, dengan a adalah percepatan Guna dimensi:
1. Untuk menurunkan satuan dari suatu besaran
2. Untuk meneliti kebenaran suatu rumus atau persamaan Metode penjabaran dimensi:
1. Dimensi ruas kanan = dimensi ruas kiri 2. Setiap suku berdimensi sama
NURKHAERATI MUHYIRUNG 15B08013
