Asal mula besaran-besaran pokok

ini postinganku yang kedua. Kali ini aku akan membahas tentang besaran-besaran pokok yang kita ketahui mulai sejak SMP sampai SMA atau bahkan sampai setelah itu, besaran-besaran ini masih dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Kebetulan sempat senggang membaca buku fisika dasar Halliday-Resnick Edisi 7 dan 8, dan baru menyadari bahwa besaran-besaran pokok standart ini memiliki sejarah tersendiri. Hmm, cukup penasaran, sehingga aku memberanikan diri untuk memposting ini sebagai pengetahuan dan rasa syukur kita pada Sang Pencipta.

Kita mulai saja, pertama besaran-besaran pokok :
1. Panjang
2. Massa
3. Waktu
4. Kuat Arus
5. Temperatur
6.Intensitas cahaya
7. jumlah zat

Untuk kali ini, hampir tidak semuanya saya bahas di sini alias hanya beberapa saja. Oke, kita mulai saja...

1. Panjang

Dulu pada tahun 1792, Republik Perancis menetapkan sistem baru tentang berat dan ukuran. Tentu saja, satuannya adalah meter yang kita ketahui adalah satu per 10 juta dari jarak kutub utara ke garis ekuator yang diukur melalui garis meridian melalui kota Paris. Hmm, terlalu panjang memang, untuk itu disederhanakan definisinya yaitu jarak dua garis yang terdapat pada ujung batang platinum-irradium yang disebut standart meter bar, sampai sekarang disimpan di Internasional Bureau of Weights and Measure dekat Paris. Batang logam platinum-irradium di kedua ujungnya masing-masing satu goresan yang menunjukkan jarak kedua goresan sama dengan 1 meter.Pengukuran ini masih belum akurat sehingga dibuat definisi baru berdasarkan panjang gelombang cahaya pada tahun 1960. Standart meter yang baru didefinisikan sebagai 1 650 763, 73 panjang gelombang cahaya orange-merah yang diemisikan oleh atom kripton-86 (isotop atau tipe khusus kripton) dalam tabung penembakan gas. Jika dilihat memang cukup aneh angkanya sebagai standart satuan panjang tapi nilai ini cukup mendekati nilai jarak dari kedua ujung batang tersebut. Pada tahun 1983. karena masih belum akurat dalam menentukan ketelitian, maka didefinisikan kembali 1 meter tersebut oleh General Conference on Weights and Measurement ke 17 yaitu:

" The meter is the length of the path traveled by light in vacuum during a time interval of 1/299 792 458 of a second."

Tentu saja cahaya yang biasa kita ketahui yaitu :
c= 299 792 458 m/s.
Nilai kecepatan cahaya ini sangat presisi sehingga kecepatan cahaya ini menjadi standart besaran tetap yang digunakan sebagai definisi meter.

2. Massa
Apa satuan massa ? Tentu saja kilogram, seperti yang kita ketahui. Tapi apa kalian tahu jika ada standart massa yang kedua yaitu satuan massa atom (u) ? Jika belum tahu, coba baca buku pelajaran kimia SMA, pasti akan mengenal satuan (u) dalam penghitungan massa relatif atom. Saya akan bahas awal standart massa yang pertama yaitu kilogram. Standard ini didefiniskan sebuah silinder logam platinum-iridium alloy (platinum 90%, iridium 10%) dan tentu saja masih disimpan di Internasional Bureau of Weights and Measure dekat Paris. Silinder ini kemudian diduplikasi untuk dikirim ke laboratorium standarisasi di beberapa negara untuk dibuat penentuan massa benda dengan duplikasi tersebut. (Hmm, aku teringat dengan timbangan tradisional di Indonesia).Duplikasi kg salah satunya disimpan di AS di dalam kubah di NIST. Standart ini dipindahkan minimal sekali setahun untuk mengecek duplikasi-duplikasi kg lainnya. Sejak 1889, Standart duplikasi ini dibawa ke Perancis untuk membandingkan kembali dengan standar yang asli.
Kesetaraan kilogram telah ditentukan yaitu 1kg= 1000 gram. Besar 1 gram itu sendiri merupakan massa 1cubic centrimeter (cc) air pada temperatur 4 derajat C. Seperti halnya panjang tadi, definisi kg juga mengalami kesalahan yaitu 1 kg= 1000 cc pada kerapatan maksimum di temperatur 4oC yang sebernarnya bernilai 1000,028 cc. Standar 1 pound yang didefinisikan sebuah massa benda yang sebanding dengan 0,4536 kg. Perlu dicatat pula, ada beberapa satuan massa yang mungkin kita sangat akrab yaitu ons (ounce). Dulu saat aku masih kecil (mungkin waktu SD) aku diajarkan bahwa 1 ons=100gram tapi sebenarnya itu salah. Nilai 1 ons=28,35 gram. Standard ini sudah lama tapi membuat benda yang setara dengan 1 ons ya cukup susah juga.
Saya bahas standar massa kedua yaitu satuan massa atom (u). Hal ini dilakukan untuk membandingkan massa atom yang sangat kecil ( jika kamu tahu notasi orde massa atom -24).Disesuaikan denga persetujuan Internasional, standart massa kedua adalah atom Carbon-12 yaitu massa dari 12 satuan massa atom (u) dengan kesetaraan 1 u= 1,6605402x10-27 kg dengan ketidakpastian berkisar 10 pada dua tempat desimal terakhir. Penentuan ini distandarisasi dengan eksperimen dengan ketelitian yang wajar. (Mungkin untuk referensi, bisa membaca eksperimen Gay Lussac dan hipotesa Avogadro). Hanya saja, standart massa ini masih belum umum, sehingga diperlukan penelitian.

Ngomong-ngomong tentang massa, ada salah kaprah dalam penyebutan massa dengan berat pada percakapan sehari-hari. Entah dari mana asal salah penyebutan tersebut. Tapi saya bahas di sini adalah untuk memperjelas definisi antara massa dan berat sebagai seorang saintis atau teknisi. Berat adalah besar gaya yang dialami benda akibat medan gravitasi dan satuan berat adalah Newton. Untuk lebih singkatnya, massa tidak akan berubah-ubah dimana pun tempatnya sedangkan berat akan selalu berubah-ubah sesuai dengan tempat (posisi) akibat medan gravitasi yang mempengaruhinya.

3. Waktu
Hal yang teringat tentang waktu dalam benak kita pastinya "berapa lama peristiwa itu terjadi dan "kapan peristiwa itu terjadi?" Jawaban yang diperlukan harusnya dapat memiliki satuan standart yang dapat diterima oleh kalangan umum ataupun saintis.

Dulu ketika sistem metrik diusulkan pada tahun 1792, satu jam didefinisi ulang bahwa 1 hari terdiri dari 10 jam. Ide ini masih belum sesuai. Pembuat arloji pada jaman itu, memberikan lempeng kecil yang menjaga waktu konvensional yaitu 12 jam. Permasalahannya adalah apakah kedua jam dalam satu arloji menunjukkan waktu yang sama ?
Para ilmuwan memperoleh bahwa hari matahari kurang dari 0,001 detik setiap satu abad maka didefinisi ulang pada tahun 1900 yaitu definis standart waktu adalah 1/86400 hari matahari, yang menunjukkan bahwa 1 hari terdiri dari 24 jam, 1 jam terdiri dari 60 menit dan satu menit terdiri 60 detik. Sebenarnya pernyataan ini masih belum terpenuhi karena rotasi bumi rerata menjadi lebih lambat tapi pada tahun 1956 rerata hari matahari pada tahun 1900 dipilih sebagai standard berbasis detik (second). Jam quartz, dimana cincin quartz dibuat untuk bergetar terus-menerus, dapat dikalibrasi terhadap rotasi bumi. Hanya saja, kalibrasi ini tidak dapat menghasilkan akurasi yang baik yang dibutuhkan untuk para peneliti dan saintis.
Pada tahun 1964, detik telah didefinisikan sebagai durasi  9 192 631 770 periode radiasi terhadap transisi antara dua hyperfine level keadaan dasar dariatom cesium-133. Alat ukur waktu yang menggunkan cesium disebut jam atom cesium, yang memiliki ketelitian sangat tinggi dengan kesalahan 1 detik setiap 3000 tahun (WOW~). Jam atom ini berada di Nasional Institute of Standart and Technology (NIST) di Bouldore, Colorado yang menjadi standart untuk Coordinated Universal Time radio (WWV dan WWVH). General Conference on Weights and Measurements ke 13 telah menyatakan standart baru berdasar jam atom cesium tersebut:
"One second is the time taken by 9 192 631 770 oscillations of the light (of a specified wavelength) emitted by a cesium-133 atom."

4. Kuat Arus (Ampere)
Ampere didefiniskan sebagai intensitas dari kuat arus konstan ketika berada di dalam dua konduktor paralel yang memiliki panjang yang sangat kecil dan diacuhkan penampang dan ditempatkan terpisah sejauh 1 m dalam ruang hampa, akan menghasilkan diantaranya gaya yang sebanding dengan 2x10-7 newton per meter. Sebenarnya, pengertian dalam text ini kurang begitu akrab tapi kita paham maksud dari text tersebut yang didefinisi aliran muatan 1 coulomb per satuan detik dimana 1 coulomb sama dengan muatan 6,25x1018 elektron.

5. Temperatur (Kelvin)
Satuan dasar dari temperatur adalah Kelvin yang diambil dari nama peneliti Willian Thomson, Baron Kelvin pertama. Kelvin didefinisikan 1/237,15 temperatur termodinamika dari triple point air (dapat digunakan es, cairan, uap air yang berada dalam kesetimbangan). Definisi ini diadopsi pada tahun 1968 dari perubahan nama derajat kelvin menjadi kelvin. Temperatur leleh es pada tekanan atmosfir 273,15 K. Tapi temperatur tekanan uap air sebanding dengan tekanan atmosfir 373,15 K.

Dan akhirnya kita tahu asal muasal besaran pokok tersebut. Semoga bermanfaat.

Referensi:
Halliday, David,Resnick, Robert dan Walker, Jearl. 2005.FISIKA DASAR.Penerbit Erlangga
Hewitt, Paul. G. 2006. Conceptual of Physichs tenth edisions.PEARSON Addison Wesley

Fisika

Ini pertama kalinya aku bikin blog...

Posting pertamaku ini berhubungan dengan latihan fisika SMA. Sebenarnya fisika itu cukup mudah bila kalian mau membaca pertanyaan dengan teiti. Dari pertanyaan itu, cobalah untuk mmebuat grafik, gambar atau sesuatu yang membuat lebih mudah dimengerti karena otak kita jauh lebih menyukai dalam bentuk visual tersebut. Kemudian, menentukan persamaan fisika yang terkait dengan pertanyaan tersebut, dan coba disubtitusi yang diketahui dan ditanya pada persamaan tersebut.
Silakan mencoba !

(dipersilakan juga untuk memberikan pertanyaan, saran dan kritik yang membangun)