Nama: Shinta Fitriyani

NIM: 1111016300027

Kelas : Pendidikan Fisika

Mata Kuliah: Sejarah Perkembangan Fisika

Sejarah Besaran dan Satuan

Ayat-ayat Al-Quran yang menerangkan konsep Besaran dan Satuan

Sesungguhnya telah Kami buatkan bagi manusia dalam Al Quran ini setiap macam perumpamaan supaya mereka dapat memetik pelajaran. (az Zumar :27)

Kepunyaan Allah lah segala apa yang dilangit dan dibumi, Sesungguhnya Allah, Dialah Maha kaya lagi Maha Terpuji. (Luqman :26)

Berdasarkan dua ayat di atas dijelaskan bahwa untuk memenuhi keingintahuan terhadap rahasia-rahasia alam ini, penjelasan-penjelasannya selaludipakai pendekatan-pendekatan dalam bentukatau keadaan yang sederhana atau keadaan-keadaan ideal. Keadaan ideal ini dinyatakan dalambentuk perumusan matematika yang selanjutnya kita sebut sebagai hukum-hukum fisika. Besaran Fisis

Sesungguhnya Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran. (Al Qamar: 49)

Kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi-Nya dalam kekuasaan (Nya), Dia telah menciptakan segala sesuatu dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi- rapinya. (Al Furqan :2)

Kedua ayat diatas mengisyaratkan bahwa kata Ukuran adalah apa yang ada di alam ini dapatdinyatakan dalam dengan dua peran, yangpertama sebagai bilangan dengan sifat danketelitian yang terkandung didalamnya dan yangkeduanya sebagai hukum atau aturan.

Berbicara tentang sejarah sistem satuan internasional, pasti akan berbicara tentang satuan-satuan pengukuran yang digunakan oleh beberpa Negara yang ada di dunia. Awal mula diberlakukannya sistem satuan internasional adalah pada tahun 1790. Dimana pemerintah Perancis menyampaikan pengarahan kepada Akademi Ilmu pengetahuan Perancis untuk menggantikan semua system yang telah ada. Pada mulanya satuan-satuan pengukuran hanya dinyatakan dengan perasaan atau organ tubuh manusia, misalnya depah atau langkah kaki untuk alat atau satuan pengukuran panjang.

Sebagai dasar pertama, para ilmuwan Perancis memutuskan bahwa semua (system yang umum (universal) dari berat dan ukuran tidak harus bergantung pada standar-standar acuan (referensi) yang dibuat oleh manusia, tetapi sebaliknya didasarkan pada ukuran ukuran permanen yang diberikan oleh alam.

Sebagai dasar kedua, mereka memutuskan bahwa semua satuan-satuan lainnya akan dijabarkan (diturunkan) dari ketiga satuan dasar yang telah disebutkan tersebut yaitu panjang, massa dan waktu.

Selanjutnya, adalah prinsip ketiga, mereka mengusulkan bahwa semua pengalian dan pengalian tambahan dari satuan-satuan dasar adalah dalam system decimal, dan mereka merancang system awalan-awalan yang kemudian digunakan sampai sekarang.

Pada tahun 1795 usulan akademi prancis ini dikabulkan dan diperkenalkan sebagai system satuan metrik. System metrik ini tersebar secara tepat kemana-mana dan akhirnya pada tahun 1875, tujuh belas Negara menandatangani apa yang disebut perjanjian meter (metre convention) yang membuat system satuan-satuan metrik menjadi system yang resmi. Walaupun Inggris dan Amerika Serikat termasuk yang menandatangani perjanjian tersebut, mereka hanya mengakuinya secara resmi dalam transaksi-transaksi internasional, tetapi tidak menggunakan system metric tersebut untuk pemakaian di dalam negeri.

Inggris pada waktu itu telah bekerja dengan suatu system satuan listrik dan Asosiasi Pengembangan Ilmu pengetahuan Inggris (British Assosiation for the Advancement of Science) telah menetapkan cm (centimeter) sebagai satuan dasar untuk panjang dan gram sebagai satuan dasar untuk massa. Dari sini mulai dikembangkan sistem satuan centimeter-gram-sekon atau satuan sistem absolut CGS yang kemudian digunakan oleh seluruh fisikawan di dunia. Kesukaran muncul sewaktu sistem CGS tersebut akan dikembangkan untuk pengukuran-pengukuran listrik dan maknetik, sebab masih diperlukan paling sedikit satu satuan lagi.

Kemudian pada tahun 1960 sebuah sistem yang lebih dimengerti dan telah diterima sebelumnya pada tahun 1954, diakui dengan diadakannya Konferensi Umum Berat dan Ukuran (Eleventh General Conference of Weights and Measures) ke-11 yang menetapkan enam besaran pokok yaitu Panjang (meter), Massa (kilogram), Waktu (detik), Arus Listrik (Ampere), Temperatur (Kelvin), dan Intensitas cahaya (Candela) dengan nama Sistem Internasional, SI.

Kemudian pada tahun 1971, diadakan lagi konferensi Umum Berat dan Ukuran ke-14 (1971) untuk menetapkan tujuh besaran pokok yaitu Panjang (meter), Massa (kilogram), Waktu (detik), Arus Listrik (Ampere), Temperatur (Kelvin), Intensitas cahaya (Candela) dan Jumlah zat (mol) sebagai tambahan satuan dasar yang ketujuh.

Dengan adanya satuan dasar dan satuan turunan dalam pengukuran, terdapat beberapa jenis standar pengukuran yang dikelompokkan menurut fungsi dan pemakaiannya, yaitu :

1. Standar lnternasional (International standards)

2. Standar Primer (Primary Standards)

3. Standar Sekunder (Secondary Standards)

4. Standar Kerja (Working Standards)

Standar satuan internasional didefinisikan oleh perjanjian internasional. Mereka menyatakan satuan-satuan pengukuran tertentu sampai ketelitian terdekat yang mungkin diijinkan oleh produksi dan teknologi pengukuran. Secara berkala, standar intemasional ini dinilai dan diperiksa melalui pengukuran-pengukuran absolut yang dinyatakan dalam satuan-satuan dasar. Standar-standar ini dirawat di IBMW ( International Bureau of Weights and Measures) dan tidak tersedia bagi pemakai alat alat ukur biasa untuk maksud pembanding dan kalibrasi.

Standar- standar primer dipelihara oleh laboratorium-laboratorium standar nasional diberbagai Negara didunia. NSB (The National Bureu of Standard) di Washintong DC, bertanggung jawab untuk perawatan standar-standar primer di Amerika Utara. Laboratorium nasional lainnya adalah NPL (The National Physical Laboratory) di Britania Raya dan yang tertua di dunia adalah PTR (Physikalisch technische Reichenstalt) di Jerman. Sekali lagi ditegaskan bahwa standar-standar primer yang mewakili satuan-satuan dasar dan sebagian dari satuan mekanik dan satuan listrik yang diturunkan, dikalibrasi secara tersendiri berdasarkan pengukuran-pengukuran absolute ditiap-tiap laboratorium nasional dan kemudian hasil-hasil pengukuran tersebut dibandingkan satu sama lain. Standar-standar primer tidak tersedia untuk digunakan di luar laboratorium-laboratorium nasional. Salah satu fungsi utama dari standar primer adalah memerikasa dan mengalibrasi standar-standar sekunder.

Standar- standar sekunder merupakan acuan (referensi) dasar bagi standar-standar yang digunakan dalam laboratorium pengukuran industry. Standar ini dipeiihara oieh khusus yang berkaitan dan diperiksa setempat terhadap standar acuan lain tersebut. Tanggung-jawab pemeliharaan dan kalibrasi standar sekunder dilakukan oleh industri itu sendiri. Standar sekunder ini biasanya diserahkan kepada laboratorium-laboratorium standar nasional secara berkala yaitu untuk melakukan kalibrasi dan membandingkan terhadap standar-standar primer. Kemudian mereka dikembalikan ke industri pemakaian disertai dengan tanda bukti kalibrasi (sertifikat).

Standar kerja adalah alat utama bagi sebuah laboratorium pengukuran. Mereka digunakan untuk memeriksa dan mengalibrasi instrumen-instrumen laboratorium yang umum menengenai ketelitian dan prestasi atau untuk melakukan perbandingan dalam pemakaiannya di industri. Sebuah pabrik yang menghasilkan tahanan-tahanan presisi misalnya dapat digunakan tahanan standar (suatu standar kerja) di bagian pengendalian mutu untuk memeriksa peralatan ujinya. Dalam hal ini dia membuktikan bahwa pengukurannya dilakukan dalam batasan-batasan ketelitian yang diinginkan.

Standar pengukuran merupakan pernyataan fisis dari sebuah satuan pengukuran. Sebuah satuan dinyatakan dengan menggunakan suatu bahan standar sebagai acuan (referensi) atau terhadap gejaia alam termasuk konstanta- konstanta fisis dan atom. Sebagai contoh, satuan dasar massa dalam sistem internasional (SI) adalah kilogram, yang didefinisikan sebagai massa 1 dm3 air pada temperatur kerapatan maksimal sebesar 40C.

SEJARAH SATUAN BESARAN POKOK

1.Satuan Panjang (meter)

Meter pada awalnya ditetapkan oleh Akademi Sains Prancis sebagai 1/10.000.000 jarak sepanjang bumi dan kutub utara hingga Khatulistiwa melalui Meridian Paris pada tahun 1791, dan pada tahun 1795 perancis menggunakan meter sebagai jarak resmi untuk panjang. Ketidakpastian dalam mengukur jarak tersebut menyebabkan biro berat dan ukuran Internasional menetapkan satu meter adalah jarak antara dua garis pada batang platinum-iridium yang disimpan di Sevres Perancis tahun 1889.

Pada tahun 1960 hingga 1970, ketika laser di perkenalkan Konferensi umum tentang berat dan ukuran ke-11 mengganti definisi meter sebagai 1.650.763,63 kali panjang gelombang spektrum cahaya oranye-merah atom krypton-86 dalam sebuah ruangan vakum. Pada tahun 1983, BIPM menentukan meter sebagai jarak yang dilalui cahay melalui vakum pada 1/299.792.458 detik kecepatan cahaya ditetapkan sebesar 299.792.458 meter per detik. Oleh karena itu kecepatan cahaya dalam vakum dimana saja adalah sama. Devinisi ini adalah lebih universal dibandingkan jarak ukur lilit bumi atau panjang batang logam tertentu.

Pada tahun 1120 raja Inggris yaitu Henry 1 secara pribadi menggunakan hitung dan jempolnya untuk menetapkan standar satuan panjang, kemudian memutuskan bahwa standar panjang di negara itu akan diberi nama yard (3 kaki) dan akan sama dengan jarak dari ujung hidung ke ujung lengan. Meter asal kata dari Yunani yaitu metron yang berarti ukuran.

2.Satuan waktu (detik)

Sebelum adanya pengukuran waktu modern seperti zaman sekarang, arloji dan stopwatch waktu diukur menggunakan jam matahari dan jam pasir, waktu diukur abad, tahun, bulan, minggu, jam, menit, dan sekon atau sekon. Sebelum tahun1967, satu sekon ditetapkan sama dengan(1/60) (1/60) (1/24) atau dengan 1/86400 hari. Jadi 1 sekon adalah 1/86400 hari.

Akan tetapi dari kemudian hari diketahui bahwa waktu edar matahari rata-rata itu berubah dari tahun ke tahun sehingga pada tahun 1967 ditetapkan waktu standar satu sekon adalah waktu yang diperlukan oleh atom sesium-33 untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali periode getaran radiasi dari atom sesium.

3.Satuan Massa (kilogram)

Pada Satuan Internasional massa dinyatakan dalam satuan koligram. Didefinisikan sebagai massa sebuah silinder platina-iridium tertentu disimppan di Biro Internasional Poids et Mesures di Sevres, Perancis. Standar ini ditetapkan pada tahun 1887. Penggunaan bahan platinum-iridium sebagai standar satu kilogram karena merupakan bahan yang stabil.

4.Satuan Temperatur (kelvin)

Skala kelvin adalah skala suhu dimana nol absolut di definisikan sebagai 0 K. Kelvin adalah salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta yaitu nol kelvindan nol absolut, dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamika. Skala suhu celcius sekarang didefinisikan kelvin.

Kelvin dinamakan berdasarkan mana seorang fisikawan dan insinyur Inggris William Thomso 1st Baron Kelvin. Perkataan kelvin sebagai unit ditulis huruf kecil (k) kecuali dalam awal kalimat dan tidak pernah di ikuti kata dan simbol derajat, berbeda dengan fahrenheit dan celcius. Ini karena kedua skala tersebut adalah skala ukuran sementar kelvin adalah unit ukuran. Ketika kelvin diperkenalkan pada tahun 1954 di Konverensi umum Ukuran dan Berat ke-10, Resolusi 3, CR 79 namanya adalah derajat kelvin dan ditulis K, dan kata derajat dibuang pada tahu 1967.

Sejarah Temperatur Fahreinheit

Ada beberapa perdebatan mengenai bagaimana Fahrenheit memikirkan skala temperaturnya. Ada yang menyatakan bahwa Fahrenheit menentukan titik nol (0F) dan 100F pada skala temperaturnya dengan cara mencatat temperatur di luar terendah yang dapat ia ukur, dan temperatur badannya sendiri. Temperatur di luar terendah ia jadikan titik nol yang ia ukur pada saat musim dingin tahun 1708 menjelang tahun 1709 di kampung halamannya, (-17.8C). Fahrenheit ingin menghindari suhu negatif di mana skala Ole Rmer seringkali menunjuk temperatur negatif dalam penggunaan sehari-hari.

Fahrenheit memutuskan bahwa suhu tubuhnya sendiri adalah 100F (suhu tubuh normal adalah mendekati 98.6F, berarti Fahrenheit saat itu sedang demam ketika bereksperimen atau termometernya tidak akurat). Dia membagi skala normalnya menjadi 12 divisi, dan kemudian ke-12 divisi masing-masing dibagi lagi atas 8 sub-divisi. Pembagian ini menghasilkan skala 96 derajat. Fahrenheit menyebut bahwa pada skalanya, titik beku air pada 32F, dan titik didih air pada 212F, berbeda 180 derajat.

Ada pula yang menyatakan bahwa Fahrenheit menentukan titik nol (0F) pada skalanya sebagai suhu di mana campuran sama rata antara es dan garam melebur dan 96 derajat sebagai temperatur darahnya (dia pada awalnya menggunakan darah kuda untuk menandakan skalanya). Skalanya terdiri atas 12 divisi, tapi kemudian dia membagi masing-masing divisi menjadi 8 sub-divisi sama besar. Dan menghasilkan 96 derajat. Dia kemudian menemukan bahwa air (tanpa campuran apa-apa) akan membeku pada suhu 32 derajat dan mendidih pada suhu 212 derajat.

Yang ketiga adalah cerita yang paling dikenal, seperti yang digambarkan pada serial televisi fisika populer The Mechanical Universe. Serial itu menyatakan bahwa Fahrenheit mengadopsi skala Romer di mana air membeku pada suhu 7,5 derajat dan mengalikan setiap nilai dengan 4 untuk mengeliminasi pecahan serta meningkatkan granularity dari skala tersebut (menghasilkan 30 dan 240 derajat). Kemudian dia kembali menentukan skalanya di antara titik beku air dan temperatur normal tubuh manusia (di mana ia mengambil 96 derajat); titik beku air ditentukan 32 derajat sehingga ada 64 interval akan membagi dua. Sehingga ia bisa menandai garis derajat pada alatnya dengan membagi dua interval tersebut dua kali.

Pengukurannya tidak semuanya akurat. Dengan menggunakan skala awalnya, titik beku dan titik didih air yang sebenarnya akan berbeda dengan 32F dan 212F. Beberapa waktu setelah kematiannya, diputuskan untuk kembali menandakan skalanya dengan 32F dan 212F sebagai titik beku dan titik didih air murni yang benar. Perubahan ini memudahkan konversi dari Celsius ke Fahrenheit dan vice versa dengan menggunakan rumus sederhana. Perubahan ini juga menjelaskan mengapa temperatur tubuh pernah sekali ditentukan 96 atau 100F oleh Fahrenheit sekarang ditentukan 98,6F oleh banyak pihak, walaupun nilai 98F akan lebih akurat.

Keempat, adalah cerita yang tidak begitu dikenal mengenai asal muasal skala Fahrenheit. Cerita keempat menceritakan bahwa skala Fahrenheit ditentukan Fahrenheit sendiri yang menjadi anggota organisasi persaudaraan (tidak ada bukti yang tentu). Dalam organisasi tersebut, ada 32 tingkat penerangan, 32 menjadi yang tertinggi. Penggunaan kata degree (dalam bahasa Indonesia berarti: derajat atau tingkatan) sendiri dikatakan diambil dari tingkatan dalam organisasi tersebut. Ini mungkin suatu kebetulan, tapi tidak ada bukti yang menunjukkan kebenaran hal tersebut .

Versi kelima menceritakan bahwa Fahrenheit menentukan 0 derajat berdasarkan temperatur di mana manusia akan mati beku karena kedinginan dan 100 derajat adalah temperatur di mana manusia akan mati karena panas. Untuk alasan itu, 0 sampai 100 menunjukkan rentang di mana manusia bisa hidup.

5.Satuan Arus (Ampere)

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.

Saat arus listrik mengalir lewat suatu kabel, maka bidang magnet akan berada di sekeliling kabel. Ampere didefinisikan pada 1948 dari kekuatan tarik-menarik dua kabel yang berarus listrik.

1 ampere adalah arus listrik konstan dimana jika terdapat dua kabel dengan panjang tak terhingga dengan circular cross section?? yang dapat diabaikan, ditempatkan dengan jarak 1 meter pada ruang hampa, akan menghasilkangaya2 x 107 newton per meter.

Arus adalah banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan detik atau Ampere . Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (A) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir . Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam . Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 N/m di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

6.Satuan Intensitas Cahaya (candela)

Bagai cahaya, maka perlu menunggu sampai 1909 untuk melihat awal unufikasi di tingkat Internasional, ketika laboraturiun Amerika Serikat, Perancis, dan Inggris memutuskan untuk mengadopsi lilin internasional yang diwalili oleh lampu pilamen karbon. Jerman pada saat yang sama, tinggal dengan lilin Hefner, ditetapkan oleh standar api, dan setara dengan sekitar 9/10 lilin Internasional. Tapi standar dengan menggunakan lampu pijar dan akibatnya bergantung pada stabilitas mereka tidak akan pernah memuaskan dan oleh karena itu, bisa hanya sementara. Disisi lain sifat hitam yang disediakan secara teoritis sempurna, dan pada awal 1933, prinsip diadopsi bahwa unit fotometrik baru akan didasarkan kepada emisi bercahaya hitam di suhu beku besi platina (2045 K).

Sebelum intensitas cahaya berdasarkan filamen api atau pijar digunakan di berbagai negara tahun 1948, awal digantikannya lilin baru berdasarkan luminasi radiator hitam a pada suhu beku platinum. Modifikasi ini telah disiapkan oleh Komisi internasional tentang Penerangan dan oleh CIPM sebelim 1937, dan telah di umumkan oleh CIPM pada tahun 1946. Saaat ini diratifikasi pada tahun 1948 oleh CGPM 9 yang mengadopsi nama internasional baru untuk unit ini yang candela pada tahu 1967 CGPM ke-13 memberi perubahan dari definisi 1946.

Pada tahun 1979 karena kesulitan eksperimental dalam mewujudkan radiator Plank pada suhu tinggi dan kemungkinan-kemungkinan baru yang ditawarkan oleh radiometri, yaitu pengukuran daya radiasi optik, mengadopsi definisi baru candela.

7. Satuan Jumlah Zat (mol)

Mol adalah satuan dasar SI yang mengukur jumlah zat. Istilah mol pertama kali diciptakan oleh Wilhem Ostwald dalam bahasa Jerman pada tahun 1893, walaupun sebelumnya telah terdapat konsep massa equivalan seabad sebelumnya. Istilah mol diperkirakan berasal dari kata bahasa Jerman molekul. Nama gram atom dan gram molekul juga pernah digunakan dengan artian yang sama dengan mol tetapi unutk sekarang ini sudah tidak digunakan lagi.

Satuan mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang mengandung entitas elemeter sebanyak atom-atom yang berda pada 12 gram karbon-12.

Terdapat miskonsepsi yang umum bahwa mol didefinisikan menurut tetapan Avogadro (juga disebut "bilangan Avogadro"). Namun kita tidak perlulah mengetahui jumlah atom ataupun molekul yang ada dalam suatu zat untuk menggunakan satuan mol, dan sebenarnya pula pengukuran jumlah zat dilakukan pertama kali sebelum adanya teori atom modern. Definisi mutakhir mol disepakati pada tahun 1960-an. Sebelumnya, definisi mol didasarkan pada berat atom hidrogen, berat atom oksigen, dan massa atom relativ oksigen-16. Keempat definisi ini memiliki tingkat perbedaan yang lebih kecil dari 1%.

Metode yang paling umum untuk mengukur jumlah zat adalah dengan mengukur massanyadan kemudian membagi nilai massanya dengan massa molar zat tersebut.Massa molar dapat dihitung dengan mudah dari nilai tabulasi bobot atom dan tetapan massa molar (didefinisikan sebagai 1 g/mol). Metode lainnya meliputi penggunaan volume molar ataupun pengukuran muatan listrik

Selain besaran pokok, dalam dunia fisika kita juga mengenal besaran turunan. Besaran turunan adalah besaran yang terbentuk dari satu atau lebih besaran pokok yang ada.

Misalnya adalah luas yang merupakan hasil turunan satuan panjang dengan satuan meter persegi atau m pangkat 2 (m2). Luas didapat dari mengalikan panjang dengan panjang.

Berikut ini adalah berbagai contoh besaran turunan sesuai dengan sistem internasional / SI yang diturunkan dari sistem MKS (meter - kilogram - sekon/second) :

1. Besaran turunan energi satuannya joule dengan lambang J

2. Besaran turunan gaya satuannya newton dengan lambang N

3. Besaran turunan daya satuannya watt dengan lambang W

4. Besaran turunan tekanan satuannya pascal dengan lambang Pa

5. Besaran turunan frekuensi satuannya Hertz dengan lambang Hz

6. Besaran turunan muatan listrik satuannya coulomb dengan lambang C

7. Besaran turunan beda potensial satuannya volt dengan lambang V

8. Besaran turunan hambatan listrik satuannya ohm dengan lambang ohm

9. Besaran turunan kapasitas kapasitor satuannya farad dengan lambang F

10. Besaran turunan fluks magnet satuannya tesla dengan lambang T

11. Besaran turunan induktansi satuannya henry dengan lambang H

12. Besaran turunan fluks cahaya satuannya lumen dengan lambang ln

13. Besaran turunan kuat penerangan satuannya lux dengan lambang lx