SISTEM SATUAN

SISTEM SATUAN
SATUAN DASAR & SATUAN TURUNAN
Dalam ilmu pengetahuan dan teknik digunakan dua jenis satuan, yaitu
satuan dasar dan satuan turunan. Satuan-satuan dasar di dalam mekanika
terdiri dari ukuran panjang, massa dan waktu. Karena panjang, massa dan
waktu adalah besaran-besaran utama untuk kebanyakan besaran-besaran fisis
lainnya selain mekanika, mereka disebut satuan-satuan dasar yang utama
(primary). Ukuran beberapa besaran fisis tertentu dalam ilmu termal, listrik
dan penerangan (ilumination) juga dinyatakan dengan satuan-satuan dasar.
Satuan-satuan ini hanya digunakan bila kelompok-kelompok khusus tersebut
terlibat di dalamnya; dan dengan demikian, mereka didefinisikan sebagai
satuan-satuan dasar pembantu (auxiliary).
Semua satuan lain yang dapat dinyatakan dengan satuan-satuan dasar
disebut satuan-satuan turunan. Setiap satuan turunan berasal dari beberapa
hukum fisika yang mengartikan satuan tersebut. Misalnya, luasan (A) sebuah
persegi panjang sebanding dengan panjang (p) dan lebarnya (l), atau A = pl.
Jika satuan yang dipilih adalah meter, maka luas persegi panjang tersebut
adalah 3 meter x 4 meter = 12 meter2. Perhatikan bahwa hasil-hasil
pengukuran dikalikan (3 x 4 = 12), demikian juga halnya dengan satuan (m x m
= m2). Satuan yang diturunkan untuk luasan A menjadi m2.
Sebuah satuan turunan dikenali dari dimensi-dimensinya, yang dapat
diartikan sebagai rumusan aljabar yang lengkap bagi satuan yang diturunkan
tersebut. Simbol-simbol dimensi untuk satuan-satuan dasar panjang, massa
dan waktu secara berturut-turut adalah L, M dan T. Simbol dimensi bagi
satuan luas yang diturunkan adalah L2 dan bagi isi (volume) adalah L3. Simbol
dimensi bagi satuan gaya adalah LMT2 yang diturunkan dari persamaan gaya
yang telah didefinisikan.
Asosiasi Pengembangan Ilmu Pengetahuan Inggris telah menetapkan cm
(centimeter) sebagai satuan dasar untuk panjang dan gram sebagai satuan
dasar untuk massa. Dari sini dikembangkan sistem satuan Centimeter-gramsecond atau sistem absolut CGS yang kemudian digunakan oleh para fisikawan
di seluruh dunia. Dalam sistem elektrostatik CGS, satuan muatan listrik
diturunkan (dijabarkan) dari centimeter, gram, dan secon dengan menetapkan
bahwa permissivitas ruang hampa pada hukum Coulomb mengenai muatanmuatan listrik adalah satu. Dalam sistem elektromagnetik CGS, satuansatuan dasar adalah sama dan satuan kuat kutub magnet diturunkan dengan
mengambil permeabilitas ruang hampa sebesar satu dalam rumus yang
menyatakan besarnya gaya antara kutub-kutub magnet.
Satuan-satuan turunan untuk arus listrik dan potensial listrik dalam
sistem elektromagnetik, yaitu ampere dan volt, digunakan dalam pengukuranpengukuran praktis. Kedua satuan ini beserta salah satu dari satuan lainnya
seeperti coulomb, ohm, henry, farad dan lain-lain digabungkan di dalam satuan
ketiga yang disebut sistem praktis (practical system). Giorgi, seorang
insinyur Italia, menyarankan agar sistem metrik dikembangkan menjadi suatu
sistem koheren dengan menyertakan satuan-satuan listrik praktis. Sistem
Giorgi ini diterima oleh banyak negara dalam tahun 1935, menjadi dikenal
sebagai sisten satuan MKSA di mana amper dipilih sebagai satuan dasar
keempat.
Tabel 1. Besaran-besaran dasar SI, satuan dan simbol
Kuantitas
Panjang
Massa
Waktu
Arus listrik
Temperatur termodinamik
Intensitas penerangan
Satuan
Meter
Kilogram
Sekon
Ampere
Derajat Kelvin
Lilin (kandela)
Simbol
m
kg
S
A
K
Cd
Sebuah sistem yang lebih dimengerti telah diterima dalam tahun 1954,
dan atas persetujuan internasional ditunjuk sebagai sistem internasional (SI
– System International d’Unites) pada tahun 1960. Dalam SI ini digunakan
enam satuan dasar yaitu meter, kilogram, sekon dan ampere yang diambil dari
sistem MKSA, dan sebagai satuan dasar tambahan adalah derajat Kelvin dan
lilin (kandela) yaitu berturut-turut sebagai satuan temperatur dan intensitas
penerangan, tabel 1.
SATUAN LISTRIK DAN MAKNIT
Sistem elektrostatik CGS (CGSe) didasarkan pada hukum Coulomb
yang diturunkan secara eksperimental untuk gaya antara dua muatan listrik.
Hukum Coulomb menyatakan bahwa
F = k Q1Q2
r2
dimana :
F
= gaya antara muatan-muatan dinyatakan dalam satuan gaya CGSe
(gram cm/sekon2 = dyne)
k
= sebuah konstanta kesebandingan
Q1,2 = muatan-muatan listrik dinyatakan dalam satuan muatan listrik CGSe
(statCoulomb)
r
= jarak antara muatan-muatan dinyatakan dalam satuan dasar CGSe
(cm)
Coulomb mendapatkan bahwa faktor kesebandingan k bergantung pada
media, berbanding terbalik dengan permittivitas  (Faraday menyebutkan
permittivitas sebagai konstanta dielektrik). Dengan demikian bentuk hukum
Coulomb menjadi :
F = Q1Q2
 r2
Karena  adalah suatu nilai numeric yang hanya bergantung pada media, nilai
permittivitas untuk ruang hampa 0 ditetapkan sebesar satu, karena itu 0
didefinisikan sebagai satuan dasar keempat dari system CGSe. Berarti,
hukum Coulomb mengijinkan satuan muatan listrik Q dinyatakan oleh keempat
satuan dasar ini menurut hubungan :
Dyne = g cm =
Q2
S2
(0 = 1) cm2
Dan dengan demikian, menurut dimensi,
Q = cm3/2 g1/2 s-1
Satuan muatan listrik CGSe dinamakan StatCoulomb.
SISTEM SATUAN INTERNASIONAL
Sistem satuan internasional MKSA diakui pada tahun 1960 oleh
Konferensi Umum Kesebelas mengenai Berat dan Ukuran (Eleventh General
Conference of Weights and Measures) dengan nama Sistem Internasional
(SI, system Inernational d’Unites). Sistem ini menggantikan semua system
lain di Negara-negara yang menggunakan system metric.
Keenam besaran dasar SI diberikan pada table 1. Satuan-satuan
turunan dinyatakan dengan keenam satuan dasar tersebut menurut
persamaan-persamaan yang mendefinisikannya. Beberapa contoh persamaan
yang memberikan definisi (arti) dari besaran-besaran listrik dan maknit
diberikan pada table 2.
SISTEM SATUAN LAIN
Sistem satuan Inggeris menggunakan kaki (ft), pon-massa (pound-mass
– lb), dan sekon (s) berturut-turut sebagai satuan daasr untuk panjang, massa
dan waktu. Dimulai dari satuan-satuan dasar yaitu kaki, pon dan sekon,
satuan-satuan mekanik dapat diturunkan dengan mudah dengan
menggantikannya ke dalam persamaan dimensional yang terdapat pada table
3.
Karena ukuran Inggeris masih digunakan secara luas, pengubahan ke
system SI menjadi perlu dan table 4 memberikan beberapa factor pengubah
yang umum dari satuan Inggeris ke satuan SI.
PENGUBAHAN SATUAN
Pengubahan kuantitas (besaran) fisis dari satu system satuan ke
system satuan lainnya sering diperlukan. Sebuah besaran fisis dinyatakan
oleh satuan dan besaran ukuran, jadi yangharus diubah adalah satuan, bukan
besarnya ukuran.