Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Penetapan Nilai SI atau Satuan Internasional untuk Besaran Pokok – Fisika Dasar




Setelah
para ahli menetapkan satuan Satuan Internasional untukbesaran-besaran pokok, yang harus dilakukan selanjutnya adalah
menentukan nilai untuk tiap satuan tersebut. Berapa nilai satu
kilogram tersebut? Berapa panjangkah satu meter? Berapa lamakah satu
sekon? Penetapan ini pun ditentukan dalam Konferensi Umum Berat dan
Ukuran para ahli seluruh dunia. Khusus untuk satuan massa, panjang,
dan waktu, nilai satuan yang telah ditetapkan hingga saat ini sebagai
berikut.



Satuan Satuan Internasional untuk besaran pokok



Tabel
- Satuan Satuan Internasional untuk besaran pokok.




1.
Satuan Panjang



Mula-mula
satu meter didefinisikan berdasarkan keliling bumi. Ditetapkan bahwa
keliling garis bujur bumi yang melalui kota Paris, Prancis ditetapkan
memiliki panjang 40.000.000 m, seperti yang terlihat pada Gambar
berikut.




Penetapan Nilai SI atau Satuan Internasional untuk Besaran Pokok



Mula-mula
keliling garis bujur bumi yang melalui kota Paris ditentukan sama
dengan 40.000.000 meter. Jadi satu meter sama dengan 1/40.000.000
keliling garis bujur yang melewati kota Paris tersebut. Definisi ini
digunakan hingga akhir abad ke-19.




Jadi
panjang satu meter sama dengan 1/40.000.000 keliling garis bujur bumi
yang melalui kota Paris. Definisi ini menjadi tidak memadai ketika
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi menuntut pengukuran yang
makin akurat. Tidak mungkin pengukuran yang akurat diperoleh dari
satuan standar yang tidak akurat.




Pada
akhir abad ke-19, panjang satu meter didefinisikan ulang. Panjang
satu meter ditetapkan sama dengan jarak dua goresan pada batang
campuran logam platina dan iridium yang tersimpan di International
Bureau of Weight and Measures di kota Sevres, Prancis.




Jarak dua goresan pada balok logam campuran dari platina dan iridium yang tersimpan di International Bureau of Weight and Measures. Definisi ini digunakan hingga tahun 1983


Jarak
dua goresan pada balok logam campuran dari platina dan iridium yang
tersimpan di International Bureau of Weight and Measures. Definisi
ini digunakan hingga tahun 1983.




Logam
tersebut disimpan pada kondisi yang dikontrol secara ketat utuk
menghindari perubahan dimensi akibat perubahan kondisi lingkungan
seperti suhu, kelembaban udara, tekanan udara, intensitas cahaya,
reaksi kimia, dan sebagainya.




Setelah
laju cahaya dapat diukur dengan sangat teliti, pada Konferensi Umum
Tentang Berat dan Pengukuran ke -17 tahun 1983, panjang satu meter
didefinisikan ulang sebagai jarak tempuh cahaya dalam ruang hampa
selama 1/299.792.458 sekon, seperti yang terlihat pada Gambar
berikut.




 Jarak tempuh cahaya dalam vakum selama 1/299.792.458 s ditetapkan sebagai panjang satu meter. Definisi ini digunakan sejak 1983 hingga saat ini


Jarak
tempuh cahaya dalam vakum selama 1/299.792.458 s ditetapkan sebagai
panjang satu meter. Definisi ini digunakan sejak 1983 hingga saat
ini.




Ini
berarti pula bahwa selama satu sekon cahaya merambat dalam ruang
hampa sepanjang 299.792.458 meter.




2.
Satuan Massa



Masa
standar satu kilogram adalah massa silinder logam yang terbuat dari
campuran logam platina dan iridium. Massa standar ini disimpan dalam
kondisi yang dikontrol secara ketat di International Bureau of
Weights and Measures di kota Sevres, Prancis. Sejak awal penetapan
hingga saat ini, definisi massa standar tidak pernah berubah.




Beberapa
negara membuat duplikat massa standar tersebut dan menyimpannya di
lembaga pengukuran masing-masing. Gambar berikut adalah duplikat
massa 1 kg standar yang disimpan di National Institute of Standard
and Technology (NIST), Amerika Serikat.




Duplikat massa standar yang disimpan di National Institute of Standard and Technology (NIST), Amerika Serikat (zelnio.org, museum.nist.gov)


Duplikat
massa standar yang disimpan di National Institute of Standard and
Technology (NIST), Amerika Serikat (zelnio.org, museum.nist.gov).




3.
Satuan Waktu



Pada
Konferensi Umum tentang Berat dan Pengukuran ke-13 tahun 1967 telah
ditetapkan bahwa standar waktu satu detik didasarkan pada frekuensi
gelombang yang dipancarkan atom. Atom Cesium dengan nomor atom 133
(Cesium-133) dipilih sebagai atom standar karena frekuensi gelombang
yang dipancarkan dapat dihasilkan dengan mudah dan dapat diukur
dengan ketelitian sangat tinggi. Cahaya yang dipancarkan atom
Cesium-133 berosilasi sebanyak 9.192.631.770 kali dalam satu sekon,
perhatikan Gambar berikut!




Atom Cesium-133 memancarkan gelombang dengan frekuensi osilasi sebanyak 9 192 631 770 kali per sekon



Atom
Cesium-133 memancarkan gelombang dengan frekuensi osilasi sebanyak 9
192 631 770 kali per sekon (en.wikipedia.com).




Dengan demikian, satu sekon didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan oleh gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133 untuk berosilasi sebanyak 9.192.631.770 kali.




Untuk
memproduksi waktu standar tersebut maka dibuat jam yang didasarkan
getaran gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133. Jam tersebut
dinamakan jam atom. Contoh jam atom pertama tersimpan di NIST,
Amerika tampak pada Gambar berikut.




Jam atom yang didasarkan atas frekuensi gelombang yang dipancarkan atom Cesium-133. Jam pada foto ini tersimpan di NIST, Amerika Serikat (nist.gov)



Jam
atom yang didasarkan atas frekuensi gelombang yang dipancarkan atom
Cesium-133. Jam pada foto ini tersimpan di NIST, Amerika Serikat
(nist.gov).




Jam
atom menghasilkan ketelitian yang sangat tinggi. Kesalahan yang
terjadi kurang dari 1 sekon dalam waktu 30.000 tahun.




Saat
ini jam atom dipasang pada satelit-satelit GPS (global positioning
system). Satelit GPS mengelilingi bumi dan membentuk konstelasi yang
terdiri dari 24 atau 32 satelit. Setelit ini terus menerus
memancarkan informasi yang berupa waktu dan posisi setiap saat. Waktu
yang dipancarkan adalah waktu yang dihasilkan jam atom sehingga
memiliki ketelitian yang sangat tinggi. Informasi waktu dan posisi
yang dipancarkan sejumlah satelit GPS ditangkap oleh alat GPS yang
ada di bumi. Alat GPS yang ada di bumi melakukan perhitungan
berdasarkan waktu dan posisi yang dipancarkan oleh minimal tiga
satelit GPS. Dari hasil perhitungan tersebut maka dapat diketahui
secara akurat di mana posisi alat GPs tersebut.




konstelasi satelit GPS yang mengitari bumi pada ketinggan 20.200 km dari permukaan bumi


konstelasi
satelit GPS yang mengitari bumi pada ketinggan 20.200 km dari
permukaan bumi.




Proses penerimaan sinyal satelit oleh alat GPS


Proses
penerimaan sinyal satelit oleh alat GPS.




Saat
ini perangkat GPS menjadi sangat penting dalam kehidupan manusia.
Transportasi pesawat udara, kapal laut semuanya mengandalkan GPS
untuk mengetahui secara pasti di mana posisi pesawat atau kapal saat
itu. Bahkan sistem autopilot pesawat mengandalkan data GPS untuk
menentukan jalur yang akan ditempuh pesawat. Ketika memulai proses
takeoff maka jalur yang akan ditempuh pesawat disimpan dalam komputer
di dalam pesawat. Komputer yang nanti akan mengarahkan pesawat
mengikuti jalur tersebut. Komputer mengetahui bahwa pesawat telah
berada di jalur yang sudah diprogram berdasarkan data GPS yang
diterima dari satelit. Sistem autopilot dijalankan ketika pesawat
sudah berada pada posisi cruising (posisi lintasan tertinggi). Ketika
saat takeoff atau mendarat maka pilot yang harus mengambil alih
kendali pesawat.