Kita telah mengetahui akan perlunya satuan dalam menyatakan hasil pengukuran, demikian juga pilihan sistem satuan yang digunakan, namun kita perlu mendefinisikan satuan-satuan itu sendiri agar sesuai dengan awalan untuk satuan standar fisika.
Satuan Standar Fisika
Satuan standar besaran sedapat mungkin didefinisikan dalam besaran- besaran di alam yang tidak berubah. Satuan standar panjang adalah meter, yang mula-mula ditetapkan oleh French Academy of Sciences pada tahun 1970-an. Satu meter standar mula-mula didefinisikan sebagai 1/10.000.000 dari jarak antara ekuator Bumi sampai salah satu kutubnya, dan sebatang platina dibuat untuk menunjukkan panjang ini.
Pada tahun 1889, meter standar didefinisikan secara lebih seksama sebagai jarak antara dua tanda yang dipahatkan secara halus pada batang platina-iridium. Pada tahun 1960, untuk memberikan keseksamaan dan keterulangan lebih besar, meter didefinisikan ulang sebagai 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya jingga yang dipancarkan oleh gas 86Kr. Pada tahun 1983, meter didefinisikan ulang kembali sebagai panjang lintasan yang ditempuh oleh cahaya dalam hampa selama interval waktu 1/299,792,458 sekon.
Awalan untuk satuan standar fisika pada massa adalah kilogram (kg). Massa standar itu adalah silinder platina-iridium yang disimpan pada International Bureau of Weights and Measures, di Sevres, dekat Paris, Perancis, yang mempunyai massa tepat 1 kg. Gambar berikut ini adalah acuan baku untuk massa. Semua ukuran massa harus sesuai dengan acuan baku yang berlaku secara internasional.
Gambar 1.1.
Massa Standar, berupa silinder platinum iridium, yang disimpan di International Bureau of Weights and Measures, di Sevres Perancis.
Satuan standar waktu adalah sekon atau detik. Selama bertahun-tahun, sekon didefinisikan sebagai 1/86400 hari surya rata-rata. Pada saat ini sekon didefinisikan secara lebih saksama dalam radiasi frekuensi radiasi gelombang-mikro yang dipancarkan oleh atom 133Cs ketika melewati dua keadaan tertentu.
Satu sekon didefinisikan sebagai durasi selama 9.192.631.770 kali periode radiasi yang berkaitan dengan transisi dari dua tingkat hyperfine dalam keadaan ground state dari atom cesium-133 pada suhu nol kelvin. Tentu saja, dalam satu menit terdapat 60 sekon dan dalam satu jam terdapat 60 menit atau 3600 sekon. Dalam satu hari terdapat 24 jam (atau secara lebih tepat 23,56 jam) dan dalam satu tahun terdapat 365,25 hari.
Gambar 1.2.
Satuan Waktu Standar dengan Menggunakan Jam Atom Cesium-133
Satuan standar arus listrik adalah ampere. Satu ampere adalah arus tetap yang mana jika dipasang dua penghantar sejajar lurus panjang tanpa batas, yang penampang-lintang lingkarnya diabaikan, dan ditempatkan 1 meter terpisah di dalam ruang hampa, akan dihasilkan antara konduktor ini suatu gaya sebesar 2 × 10-7 newton permeter di antara kedua kawat. Satuan standar suhu adalah kelvin. Satu kelvin adalah satuan temperatur termodinamik, besarnya adalah fraksi 1/273.16 dari temperatur termodinamik dari titik tripel air.
Satuan standar jumlah zat adalah mole. Satu mole adalah jumlah unsur suatu sistem yang mengandung sejumlah besaran dasar seperti atom di dalam 0,012 kilogram atom karbon-12. Satuan standar Intensitas cahaya adalah candela. Satu candela merupakan intensitas cahaya yang dipancarkan radiasi monokromatik dari frekuensi 540 × 1012 Hz dari suatu bintang dengan daya 1/683. Satu candela adalah intensitas cahaya, di dalam arah tertentu, dari suatu sumber yang memancarkan radiasi monokromatik berfrekuensi 540 × 1012 Hz dan mempunyai intensitas sinar langsung sebesar 1/683 watt persteradian.
Awalan Untuk Satuan Standar Fisika
Dalam perhitungan-perhitungan fisika, kita sering melibatkan bilangan- bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. Jika bilangan-bilangan itu disebutkan apa adanya maka akan terlalu panjang dan kurang efektif dalam melafalkannya.
Misalnya, apabila kita ingin menyatakan jarak tempuh sebuah mobil dalam waktu 17 menit adalah 72000 m. Dalam banyak hal angka 72000 m ini kurang efektif dalam penyebutannya. Akan lebih baik jika kita menyatakan bahwa jarak tempuh mobil tersebut adalah 72 km (km adalah kilometer, dengan kilo sebagai awalan). Dalam hal ini, kita dapat menyatakan angka 72000 m menjadi:
72000 m = 72 ´ 103 m = 72 km
Hal lain yang tidak kalah pentingnya, yaitu jika kita ingin melaporkan hasil ukur ketebalan sehelai rambut melalui alat ukur mikrometer adalah 0,000002 m. Akan lebih baik jika kita laporkan bahwa tebal rambut tersebut adalah 2 m, yang berasal dari konversi berikut ini:
0,000002 m = 2 ´ 10-6 m = 2 mm
Beberapa contoh tentang penyebutan dan penggunaan awalan Untuk satuan standar fisika yang sering digunakan dalam fisika di antaranya seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini.
Tabel 1.6.
Awalan Untuk Satuan Standar Fisika
|
Skala Kecil |
Skala Besar |
||||
|
Awalan |
Simbol |
Pangkat sepuluh |
Awalan |
Simbol |
Pangkat sepuluh |
|
centi |
c |
10-2 |
hekto |
h |
102 |
|
milli |
m |
10-3 |
kilo |
k |
103 |
|
micro |
|
10-6 |
mega |
M |
106 |
|
nano |
n |
10-9 |
giga |
G |
109 |
|
pico |
p |
10-12 |
tera |
T |
1012 |
|
femto |
f |
10-15 |
peta |
P |
1015 |
|
atto |
a |
10-18 |
exa |
E |
1018 |
|
zepto |
z |
10-21 |
zetta |
Z |
1021 |
|
yocto |
y |
10-24 |
yotta |
Y |
1024 |
Contoh:
Nyatakan besaran berikut ini pada awalan yang sesuai.
1. Ketebalan selembar kertas karton adalah 0,0023 m.
2. Waktu yang diperlukan elektron untuk tereksitasi adalah 0,000365 s.
3. Massa sebuah benda adalah 45.000 gr.
4. Frekuensi sebuah partikel cosmic adalah 21.000.000.000 Hz.
Penyelesaian:
1. 0,0023 m = 2,3 ´ 10-3 m = 2,3 mm.
2. 0,000000365 s = 365 ´ 10-9 s = 365 ns.
3. 45.000 gr = 45 ´ 103 gr = 45 kg.
4. 21.000.000.000 Hz = 21 ´ 109 Hz = 21 GHz.
