Besaran Pokok dan Satuan Internasional dalam Fisika

4 min read

Pengertian besaran Pokok

Ahmad Dahlan – Hukum-hukum dalam kajian fisika selalu dinyatakan dalam persamaan matematis yang menunjukkan hubungan antara besaran fisika satu dan lainnya. Tujuan adalah untuk memudahkan pemaknaan atas hukum tersebut.

Kebanyakan dari seluruh besaran-besaran yang digunakan adalah besaran turunan yang didapatkan dari sekumpulan besaran pokok. Besaran pokok sendiri terdiri atas tujuh jenis dan dua besaran tambahan yakni besaran yang tidak memiliki satuan seperti Sudut dan Radian.

Besaran memiliki andil besar dalam menunjukkan hasil pengkuran seseorang terhadap sebuah objek. Hasil ini ditunjukkan dalam bentuk laporan fisis yang nilai akan memiliki makna atas apa yang diukur.

Mari kita analogikan sebuah laporan tentang kecelakaan yang terjadi di sebuah jalan raya. Kecelekaan tersebut menyebabkan korban jiwa sebanyak 3.

Laporan ini bisa saja menjadi penyebab perselisihan karena hanya mengandung nilai saja yakni 3 korban tanpa menyebutkan besarannya. Sebut saja 3 korban tersebut bisa jadi orang, hewan, tanaman atau kendaraan.

Pada pelaporan fisika informasi paling standar dari sebuah laporan kuantatif harus memiliki besaran, nilai dan satuan, jika besaran yang diukur adalah vektor maka seharusnya dilengkapi juga dengan magnitude.

Besaran pokok adalah besaran yang nilainya disepakati bersama yang dintetukan oleh banyak kriteria seperti kesederhanaan dimensi dan kemudahan menentukan kuantitas.

Meskipun besaran turunan defenisinanya adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok, namun Kuat Arus listrik sendiri adalah perubahan Muatan dalam setiap satuan waktu atau dq/dt yang secara matematis adalah sebuah turunan.

Satuan Internasional

Penulisan besaran disertai satuan saja tidaklah cukup memberikan informasi yang pasti/eksak atas sebuah fenomena sains. Dibutuhkan suatu kerangka acuan yang pasti agar tidak ada perbedaan yang muncul pada pengamat.

Kerangka acuan tersebut satuan baku. Pada zaman dahulu, sebelum ada kesepakatan Internasional tentang standar satuan baku, orang-orang menggunakan satuan yang tidak baku namun populer digunakan di suatu daerah. Misalnya besaran panjang yang digunakan menggunakan panjang kaki seseorang.

Hal ini tetap saja menimbulkan keributan jika si pembeli membeli kain dengan panjang kakinya lalu menjual kain tersebut dengan harga yang sama dengan dengan panjang kaki anaknya yang jauh lebih pendek.

Solusi dari masalah ini adalah hadirnya besaran baku yang akan sama besarnya digunakan oleh semua orang. Maka dari sini digunakanlah panjang ukuran kaki raja yang terkenal di zaman agar-agar orang sepakat dengan satuan yang digunakan.

Kaki, tangan, Hasta dan Depa raja diukur lalu dibuatkan kopiannya agar dijadikan alat ukur yang berlaku di suatu negara, namun satu negara dengan negara lain tentu saja memiliki raja dan dimensi tubuh yang berbeda. Sistem ini kemudian disempurnakan menjadi satuan internasional yang Kuantitasnya disepekati bersama dan dikenal dengan nama satuan internasional.

NoBesaranLambangDimensiSatuanLambang
1Panjangl[L]meterm
2Massam[M]kilogramkg
3Waktut[T]sekons
4SuhuT[θ]KelvinK
5Kuat Arus ListrikI[I]AmpereA
6Intensitas CahayaJ[J]CandellaCd
7Jumlah Zatn[N]molmol
Tabel besaran Pokok

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 disimpan 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 didefenisikan 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 BendaJarak (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 Lalat5,00 x 10-3
Panjang Lapangan Bola9,10 x 101
Rata-rata Orbit Satelit2,00 x 105
Jari-jari rata-rat bumi6,37 x 106
Jarak dari Ekuator ke Kutub Utara1,00 x 107
Jarak Bulan dan Bumi3, 84 x 108
Orbit rata-rata bumi terhadap matahari1,50 x 1011
Jarak tempuh satu tahun cahaya9,64 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 suatu benda yang dapat menempati 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.

MateriMassa (kg)
Total massa Jagat Raya Yang dapat Diamati~ 1052
Galaksi Milky Way (Bima Sakti)~ 1043
Matahari1,99 x 1030
Bumi5,98 x 1024
Bulan7,36 x 1022
Ikan Hiu~ 103
Rata-rata massa manusia~ 102
Massa ratarata nyamuk~ 10-5
Atom Hidrogen1,67 x 10-27
Elektron9,11 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 standar 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. Hal tersebut dipengaruhi oleh gerak semu matahari terhadap bumi.

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.

One Reply to “Besaran Pokok dan Satuan Internasional dalam Fisika”

Tinggalkan Balasan