Sistem Satuan: Pengukuran dalam Kerja Ilmiah - Fisika (Kelas 10)

Angka Harus Punya Bahasa yang Sama

Bayangkan kalian membaca hasil ukur $12$ tanpa satuan. Apakah itu $12 \text{ cm}$ , $12 \text{ m}$ , $12 \text{ kg}$ , atau $12 \text{ s}$ ? Angkanya sama, tetapi maknanya bisa berubah total.

Satuan adalah ukuran acuan untuk membandingkan suatu besaran. Dalam fisika, satuan membuat hasil ukur dari orang, alat, dan tempat berbeda tetap bisa dibaca dengan bahasa yang sama.

\text{hasil ukur} = \text{nilai ukur} \times \text{satuan}

Nilai ukur menjawab berapa banyak. Satuan menjawab dibandingkan dengan acuan apa.

Dari Banyak Sistem Menuju SI

Sebelum satu standar dipakai luas, beberapa sistem satuan pernah berjalan bersamaan. Tiga nama yang sering muncul di buku fisika adalah:

Sistem	Contoh satuan dasar	Cara membacanya
FPS	$\text{ft},\ \text{lb},\ \text{s}$	foot, pound, dan second
CGS	$\text{cm},\ \text{g},\ \text{s}$	sentimeter, gram, dan sekon
MKS	$\text{m},\ \text{kg},\ \text{s}$	meter, kilogram, dan sekon

Perbedaan sistem ini membuat hasil ukur sulit dibandingkan jika satuannya tidak dijelaskan. Karena itu, sains modern memakai Sistem Satuan Internasional atau SI. SI berasal dari nama Prancis Système international d'unités dan dalam bahasa Inggris disebut International System of Units. BIPM, yaitu Bureau International des Poids et Mesures, adalah lembaga internasional yang menjaga standar SI.

Sumber resmi BIPM untuk satuan pengukuran dapat dibuka di bipm.org.

SI bukan sekadar daftar singkatan. SI adalah kesepakatan agar $1 \text{ m}$ , $1 \text{ kg}$ , dan $1 \text{ s}$ punya arti yang sama di sekolah, laboratorium, pabrik, dan negara berbeda.

Tujuh Satuan Pokok SI

Satuan pokok SI dipakai sebagai bahan dasar. Dari satuan pokok inilah satuan lain seperti $\text{m}^2$ , $\text{m/s}$ , $\text{N}$ , $\text{J}$ , dan $\text{W}$ dibangun.

Besaran pokok	Simbol umum	Satuan SI	Simbol satuan	Dimensi
Panjang	$\ell,\ x,\ r$	meter	$\text{m}$	$[\mathrm{L}]$
Massa	$m$	kilogram	$\text{kg}$	$[\mathrm{M}]$
Waktu	$t$	sekon	$\text{s}$	$[\mathrm{T}]$
Arus listrik	$I$	ampere	$\text{A}$	$[\mathrm{I}]$
Suhu termodinamika	$T$	kelvin	$\text{K}$	$[\Theta]$
Jumlah zat	$n$	mol	$\text{mol}$	$[\mathrm{N}]$
Intensitas cahaya	$I_v$	candela	$\text{cd}$	$[\mathrm{J}]$

Ada satu hal yang sering mengecoh: satuan pokok SI untuk massa adalah $\text{kg}$ , bukan $\text{g}$ . Jadi ketika massa ditulis dalam gram, kita perlu mengubahnya ke kilogram jika ingin menulis satuan SI pokok secara penuh.

\begin{aligned} 1 \text{ g} &= 10^{-3} \text{ kg} \\ 250 \text{ g} &= 250 \times 10^{-3} \text{ kg} = 0{,}25 \text{ kg} \end{aligned}

Satuan Turunan Dibangun dari Operasi

Satuan turunan muncul ketika besaran turunan dibentuk dari gabungan besaran pokok. Kalau rumusnya mengalikan atau membagi besaran, satuannya juga ikut dikalikan atau dibagi.

Besaran turunan	Rumus besaran	Satuan SI	Dimensi
Luas	$A = p \times l$	$\text{m}^2$	$[\mathrm{L}]^2$
Volume	$V = p \times l \times t$	$\text{m}^3$	$[\mathrm{L}]^3$
Massa jenis	$\rho = \frac{m}{V}$	$\text{kg/m}^3$	$[\mathrm{M}][\mathrm{L}]^{-3}$
Kelajuan	$v = \frac{\Delta s}{\Delta t}$	$\text{m/s}$	$[\mathrm{L}][\mathrm{T}]^{-1}$
Percepatan	$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$	$\text{m/s}^2$	$[\mathrm{L}][\mathrm{T}]^{-2}$
Gaya	$F = m \times a$	$\text{N}$	$[\mathrm{M}][\mathrm{L}][\mathrm{T}]^{-2}$
Usaha	$W = F \times \Delta s$	$\text{J}$	$[\mathrm{M}][\mathrm{L}]^2[\mathrm{T}]^{-2}$
Daya	$P = \frac{W}{t}$	$\text{W}$	$[\mathrm{M}][\mathrm{L}]^2[\mathrm{T}]^{-3}$

Rantai satuan turunan bisa dibaca seperti jejak asalnya. Contohnya, gaya memakai satuan newton, tetapi newton sendiri berasal dari kilogram, meter, dan sekon.

\begin{aligned} F &= m \times a \\ 1 \text{ N} &= 1 \text{ kg} \cdot \text{m/s}^2 \\ &= 1 \text{ kg m s}^{-2} \end{aligned}

Kalau satuan gaya sudah jelas, satuan usaha dan daya bisa dibaca bertahap.

\begin{aligned} 1 \text{ J} &= 1 \text{ N} \cdot \text{m} = 1 \text{ kg m}^2\text{ s}^{-2} \\ 1 \text{ W} &= \frac{1 \text{ J}}{1 \text{ s}} = 1 \text{ kg m}^2\text{ s}^{-3} \end{aligned}

Awalan Metrik Menghemat Nol

Ketika ukuran terlalu besar atau terlalu kecil, kita tidak perlu menulis deretan nol panjang. SI memakai awalan metrik untuk menyatakan kelipatan pangkat $10$ .

mermaid

Contoh awalan yang sering dipakai:

Faktor	Awalan	Simbol	Faktor	Awalan	Simbol
$10^1$	deka	$\text{da}$	$10^{-1}$	desi	$\text{d}$
$10^2$	hekto	$\text{h}$	$10^{-2}$	senti	$\text{c}$
$10^3$	kilo	$\text{k}$	$10^{-3}$	mili	$\text{m}$
$10^6$	mega	$\text{M}$	$10^{-6}$	mikro	$\mu$
$10^9$	giga	$\text{G}$	$10^{-9}$	nano	$\text{n}$
$10^{12}$	tera	$\text{T}$	$10^{-12}$	piko	$\text{p}$
$10^{15}$	peta	$\text{P}$	$10^{-15}$	femto	$\text{f}$
$10^{18}$	eksa	$\text{E}$	$10^{-18}$	atto	$\text{a}$
$10^{21}$	zetta	$\text{Z}$	$10^{-21}$	zepto	$\text{z}$
$10^{24}$	yotta	$\text{Y}$	$10^{-24}$	yocto	$\text{y}$

Catatan cakupan: daftar di atas mengikuti awalan yang umum muncul di materi kelas $10$ . BIPM juga mencantumkan awalan SI modern yang lebih besar dan lebih kecil, seperti $10^{30}$ dan $10^{-30}$ .

Sumber resmi BIPM untuk daftar awalan SI dapat dibuka di bipm.org.

Membaca Awalan dalam Perhitungan

Awalan selalu menempel pada satuan dasar. Misalnya $\text{km}$ berarti kilo-meter, bukan satuan baru yang terpisah dari meter.

\begin{aligned} 7{,}5 \text{ km} &= 7{,}5 \times 10^3 \text{ m} \\ &= 7500 \text{ m} \end{aligned}

Untuk ukuran kecil, awalan membantu kita tetap menulis dengan ringkas. Diameter $0{,}1 \ \mu\text{m}$ sama dengan:

\begin{aligned} 0{,}1 \ \mu\text{m} &= 0{,}1 \times 10^{-6} \text{ m} \\ &= 1{,}0 \times 10^{-7} \text{ m} \end{aligned}

Massa elektron yang sangat kecil juga lebih mudah dibaca dengan notasi ilmiah.

9{,}11 \times 10^{-31} \text{ kg}

Kuncinya bukan menghafal semua awalan sekaligus. Saat melihat satuan seperti $\text{cm}$ , $\text{mg}$ , atau $\mu\text{m}$ , pisahkan dulu awalan dari satuan dasarnya. Setelah itu, ubah awalan menjadi faktor pangkat $10$ dan baru lakukan perhitungan.