Standar dan Satuan


Kaidah untuk mengukur besaran mekanika yang tak terdefinisikan ditentukan oleh suatu badan internasional yang bernama General Conference on Weight and Measures. Semua negara besar mempunyai wakil dalam badan ini. Salah satu fungsi pokoknya ialah menetapkan suatu standar untuk setiap besaran yang tak terdefinisikan. Standar ini dapat berupa suatu barang nyata, dengan syarat bahwa sifatnya tidak boleh berubah-ubah dalam waktu yang lama.

Inilah sebabnya mengapa pada tahun 1889 orang memilih logam campuran platinum-iridium sebagai bahan untuk membuat batangan yang akan dijadikan standar meter. Pada waktu itu logam campuran tersebut dianggap sangat stabil sifat kimiawinya. Bila umpamanya batang yang terbuat dari gelas yang dipilih, panjangnya akan berubah akibat penghabluran yang pasti terjadi dari tahun ke tahun. Walaupun platinum-iridium merupakan logam campuran yang luar biasa stabilnya, tetapi untuk menjadikan meteran yang terbuat dari bahan ini menjadi standar ukuran di seluruh dunia, ada beberapa syarat tidak praktis yang harus dipenuhi. Misalnya, harus dibuat sejumlah besar tiruannya untuk dipakai di setiap negara penting di dunia dan standar tiruan ini harus diuji ketepatannya secara berkala dengan standar induknya.

Pada tanggal 14 Oktober 1960, badan tersebut di atas menggantu standar untuk panjang menjadi berdasarkan suatu konstanta atom, yaitu panjang-gelombang cahaya merah-jingga yang dipancarkan oleh atom dari kripton-86 di dalam suatu tabung yang berisi gas kripton sedangkan di dalam tabung ini terjadi pengosongan (discharge) muatan listrik secara terus-menerus.

Standar untuk massa ialah massa suatu silinder yang terbuat dari platinum-iridium dan diberi nama satu kilogram. Standar berbentuk silinder ini disimpan di International Bureau of Weights and Measures di Sevres, dekat Paris.

Sampai tahun 1960, yang dijadikan standar waktu ialah selang waktu antara saat matahari berada di atas kepala dengan saat yang sama pada keesokan harinya, dihitung rata-ratanya dalam setahun, dan dinamakan satu hari rata-rata hari matahari (mean solar day). Antara tahun 1960 dan 1967, standar tersebut diganti dengan apa yang dinamakan tahun tropik 1900 (tropical year 1900), yaitu, waktu yang diperlukan matahari pada tahun 1900 untuk bergerak dari suatu titik tertentu di langit, yang disebut vernal equinox, lalu kembali ke titik yang sama. Dalam bulan Oktober 1967 dasar standard waktu diganti lagi; sekarang berdasarkan waktu periodik radiasi yang bersesuaian dengan transisi antara dua tingkat energi atom cesium-133.

Tabel 1-1 Standar dan Satuan Sejak 1969

 

Standar

Alat pengukur

Satuan

Panjang

Panjang gelombang cahaya merah-jingga dari kripton-86

Interferometer optik

1 meter = 1.650.763,73 panjang gelombang

Massa

Silinder platina-iridium, 1 kilogram

Neraca sama-lengan

1 kilogram

Waktu

Waktu periodik yang bersesuaian dengan transisi antara dua tingkatan energi dari atom cesium-133

Jam atom

1 detik = 9.192.631,770 perioda cesium

Pada Tabel 1-1 tercantum standar untuk ukuran panjang, massa, dan waktu. Sesudah suatu standar dipilih, langkah selanjutnya ialah mengadakan suatu alat atau menemukan suatu cara untuk dapat membandingkan standar yang bersangkutan dengan sesuatu yang belum diketahui ukurannya. Perhatikanlah misalnya jarak x antara cermin A dan cermin B dari alat yang disebut etalon ang terlukis pada Gambar 1-1 (a). Untuk mengetahui jumlah gelombang cahaya merah-jingga zat kripton-86 dalam jarak x itu perlulah dipakai suatu alat yang disebut interferometer optik. Jenis yang dibuat oleh Michelson dilukiskan pada Gambar 1-1 (b). Sebuah cermin M yang dapat digerakkan mula-mula distel pada posisi yang bertepatan dengan posisi A pada etalon, lalu digeser pelan-pelan sampai posisinya berketepatan dengan posisi B. Selama pergeseran ini berlangsung, berbagai gradasi warna jingga dan hitam, disebut interference fringe, bergerak liwat tanda silang pada lensa sebuah teleskop pengamat, dan dihitung. Satu gerak penuh interference fringe bersesuaian dengan gerak cermin M sebesar setengah panjang gelombang. Panjang yang kita namakan satu meter bila didasarkan pada cara ini ialah:

1 meter = 1.650.763,73 panjang gelombang cahaya merah-jingga dari Kripton-86.

Satuan panjang lainnya yang sering dipergunakan dalam Ilmu Pengetahuan Alam murni (pure science) ialah

1 angstrom = 1 Å = 10-10 m (dipakai oleh ahli spektrum [spektrologist]).

1 nanometer = 1 nm = 10-9 m (dipakai oleh perancang alat optik).

1 mikrometer = 1 mm = 10-6 m (biasa dipakai di dalam biologi).

1 milimeter = 1 mm = 10-3 (paling umum dipakai).

1 sentimeter = 1 cm = 10-2 m (paling umum dipakai).

1 kilometer = 1 km = 103 m (satuan jarak yang biasa dipakai di Eropa).

Ucapan kata “nanometer”, “mikrometer”, dan “kilometer”, semuanya ditekankan pada sukukata pertama, bukan pada sukukata kedua, sama seperti kata “milimeter” dan “sentimeter”.

Satuan panjang yang masih dipakai dalam kehidupan sehari-hari dan dalam keteknikan (engineering) di Amerika Serikat dan Kerajaan Inggris ialah:

1 inci = 1 in = 41.929,399 panjang-gelombang cahaya Kr, 2,54 cm.

1 foot (kaki) = 1 ft = 12 in.

1 yard = 1 yd = 3 ft.

1 mil = 1 mil = 5280 ft.

Alat untuk membagi standar massa kilogram ke dalam berbagai satuan massa yang lebih kecil ialah neraca sama-lengan, yang akan dibicarakan nanti pada Bab 5. Satuan-satuan massa yang sering dipakai ialah:

1 mikrogram = 1 mg = 10-9 kg.

1 miligram = 1 mg = 10-6 kg.

1 gram = 1 g = 10-3 kg.

1 pound massa = 1 lbm = 0,45359237 kg.

Jam yang digunakan untuk menentukan selang waktu standar ialah jam-cesium, merupakan sarana laboratorium yang besar, rumit, dan mahal. Ketepatannya luar biasa dan kekonstanan frekuensinya dapat bertahan pada satu bagian dalam seratus milyar (1011) atau lebih baik dari itu lagi. Selanjutnya, jam ini dapat diperbandingkan ketepatannya dengan jam presisi tinggi lainnya hanya dalam waktu kira-kira satu jam; sedangkan untuk memperbandingkannya dengan standar astronomik yang lama, diperlukan waktu bertahun-tahun. Pada jam atom tersebut seberkas sinar atom cesium-113 melalui sebuah silinder logam yang panjang, lalu berinteraksi dengan gelombang-mikro yang masuk dengan “dituntun” oleh suatu gelombang penuntun (wave guide) dari sebuah generator pembangkitnya, yang diatur oleh suatu osilator kuarsa. Satuan waktu yang umum dipakai di seluruh dunia disebut sekon (detik) dan didefinisikan sebagai berikut:

1 sekon = 1 s = 9.192.631.770 periode Cs.

Satuan-satuan waktu lainnya yang umum dipakai ialah:

1 nanosekon = 1 ns = 10-9 s,

1 mikrosekon = 1 ms = 10-6 s,

1 milisekon = 1 ms = 10-3 s,

1 menit = 1 men = 60 s,

1 jam = 1 jm = 3600 s,

1 hari = 1 hari = 86,400 s.

Ada gunanya bila hafal semua awalan dan singkatan pangkat bilangan sepuluh seperti dicantumkan dalam Tabel 1-2 (Awalan “giga” diucapkan “jiga”).

Tabel 1-2 Awalan untuk pangkat bilangan sepuluh

Pangkat bilangan sepuluh

10-12

10-9

10-6

10-3

10-2

103

106

109

1012

Awalan

Piko

Nano

Mikro

Mili

Senti

Kilo

Mega

Giga

Tera

Singkatan

p

n

m

m

c

k

M

G

T

(Sumber: Sears & Zemansky. 1982. Fisika untuk Universitas 1).

About these ads

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 1.498 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: