Sistem Satuan Internasional

Konferensi umum mengenai Berat dan Ukuran ke 14 (1971), menetapkan 7 buah besaran dasar yaitu :
1. Panjang satuan meter (m)
2. Massa satuan kilogram (kg)
3. Waktu satuan detik (s)
4. Arus listrik satuan Ampere (A)
5. Temperatur termodinamika satuan Kelvin (K)
6. Jumlah zat satuan mol (mol)
7. Intensitas cahaya satuan candela (cd)
Seringkali kita harus menyatakan besaran fisi seperti jari-jari bumi atau selang waktu antara 2 kejadian nuklir dalam satuan SI (dasar dan turunan). kita menjumpai bilangan – bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. agar lebih sederhana, maka konferensi umum mengenai Berat dan Ukuran ke 14 juga menganjurkan penggunaan awalan yang diberikan seperti berikut ini:

Awalan	simbol	Contoh	Nilai
Eksa	E	Em	1	10-18
Peta	P	Pm	103	10-15
Tera	T	Tm	106	10-12
Giga	G	Gm	109	10-9
Mega	M	Mm	1012	10-6
Kilo	k	km	1015	10-3
hekto	h	hm	1016	10-2
deka	da	dam	1017	10-1
Besaran		Meter (m)	1018	1
desi	d	dm	1019	101
senti	c	cm	1020	102
mili	m	mm	1021	103
mikro	m	μm	1024	106
nano	n	nm	1027	109
piko	p	pm	1030	1012
femto	f	fm	1033	1015
atto	a	am	1036	1018

Ada sistem lain selain sistem internasional yang sering kita jumpai di dalam fisika yaitu sistem cgs dan sistem British. Berikut ini beberapa faktor konversi satuan dari sistem SI ke sistem cgs dan british.
1. Sudut bidang

	o	‘	“	Radian	Putaran
1 derajat	1	60	3600	1,745 x 10-2	2,778 x 10-3
1 menit	1,667 x 10-2	1	60	2,909 x 10-4	4,630 x 10-7
1 detik	2,778 x 10-4	1,667 x 10-2	1	4,848 x 10-6	7,716 x 10-7
1 radian	57,30	3438	2,063 x 105	1	0,1592
1 putaran	360	2,16 x 104	1,296 x 106	6,283	1

2. Sudut ruang
1 bola = 4π steradian = 12,57 Steradian

3. Panjang

	cm	meter	km	in	ft	mi
1 cm	1	10-2	10-5	0,3937	3,281 x 10-2	6,214 x 10-6
1 m	100	1	10-3	39,3	3,281	6,214 x 10-4
1 km	10	1000	1	3,937 x 104	3281	0,6214
1 inci	2,540	2,540 x 10-2	2,540 x 10-5	1	8,333	1,578 x 10-5
1 kaki	30,48	0,3048	3,048 x 10-4	12	1	1,894 x 10-4
1 mil	1,609 x 105	1609	1,609	6,336 x 104	5280	1

1 angstrom = 10^-10 m
1 miles laut = 1852 m = 1.151 miles = 6076 ft
1 tahun cahaya = 9,4600 x 10¹² km
1 parsec = 3,084 x 10¹³ km
1 fathom = 6 ft
1 yard = 3 ft
1 rod = 16,5 ft
1 mil = 10^-3 in

4. Massa

	g	kg	slug	u	oz	lb	ton
1 gram	1	0,001	6,852 x 10-5	6,024 x 1023	3,527 x 10-2	2,205 x 10-3	1,102 x 10-6
1 kilogram	1000	1	6,852 x 10-2	6,024 x 1026	35,27	2,205	1,102 x 10-3
1 slug	1,459 x 104	14,59	1	8,789 x 1027	514,8	32,17	1,609 x 10-2
1 u	1,66 x 10-24	1,66 x 10-27	1,137 x 10-28	1	5,855 x 10-26	3,66 x 10-27	1,829 x 10-30
1 ons	28,35	2,835 x 10-2	1,943 x 10-3	1,708 x 1025	1	6,250 x 10-2	3,125 x 10-5
1 pon	453,6	0,4536	3,108 x 10-2	2,732 x 1026	16	1	0,0005
1 ton	9,072 x 105	907,2	62,16	5,465 x 1029	3,2 x 104	2000	1

5. Waktu

	yr	d	h	min	Sekon
1 tahun	1	365,2	8,766 x 103	5,259 x 105	3,156 x 107
1 hari	2,738 x 10-3	1	24	1440	8,640 x 104
1 jam	1,141 x 10-4	4,167 x 10-2	1	60	3600
1 menit	1,901 x 10-6	6,944 x 10-4	1,667 x 10-2	1	60
1 detik	3,169 x 10-8	1,157 x 10-5	2,778 x 10-4	1,667 x 10-2	1

6. Gaya

	Dyne	Newton	lbf	pdl	gf	kgf
1 dyne	1	10-5	2,248 x 10-6	7,233 x 10-5	1,020 x 10-3	1,020 x 10-6
1 Newton	105	1	0,2248	7,233	102,0	0,1020
1 pon	4,448 x 105	4,448	1	32,17	453,6	0,4536
1 poundal	1,383 x 104	0,1383	3,108 x 10-2	1	14,10	1,410 x 10-2
1 gram gaya	980,7	9,807 x 10-3	2,205 x 10-3	7,093 x 10-2	1	0,001
1 kgf	9,807 x 105	9,807	2,205	70,93	1000	1

7. Tekanan

	atm	Dyne/cm2	Inci air	Cm-Hg	Pascal	Lb/in2	Lb/ft2
1 atm	1	1,013 x 106	406,8	76	1,013 x 106	14,70	2116
1 dyne/cm2	9,869 x 10-7	1	4,015 x 10-4	7,501 x 10-5	0,1	1,450 x 10-5	2,089 x 10-3
1 inci air	2,458 x 10-3	2491	1	0,1868	249,1	3,613 x 10-2	5,202
1 cm-Hg	1,316 x 10-2	1,333 x 105	5,353	1	1333	0,1934	27,85
1 Pascal	9,869 x 10-6	10	4,015 x 10-3	7,501 x 10-4	1	1,450 x 10-4	2,089 x 10-2
1 psi	6,805 x 104	6,895 x 104	27,68	5,171	6,895 x 103	1	144
1 lb/ft2	4,725 x 10-4	478,8	0,1922	3,591 x 10-2	47,88	6,944 x 10-3	1

8. Energi

	BTU	erg	ft.lb	hp.h	Joule	cal	kW.h	eV	MeV	kg
1 BTU	1	1,055 x 1010	777,9	3,929 x 10-4	1055	252,0	2,930 x 10-4	6,585 x 1021	6,585 x 1015	1,174 x 10-14
1 erg	9,481 x 10-11	1	7,376 x 10-8	3,725 x 10-14	10-7	2,389 x 10-8	2,778 x 10-14	6,242 x 1011	6,242 x 105	1,113 x 10-24
1 ft.lb	1,285 x 10-3	1,356 x 107	1	5,051 x 10-7	1,356	0,3239	3,766 x 10-7	8,464 x 1018	8,464 x 1012	1,509 x 10-17
1 hp.h	2545	2,685 x 1013	1,980 x 106	1	2,685 x 106	6,414 x 105	0,7457	1,676 x 1025	1,676 x 1019	2,988 x 10-11
1 J	9,481 x 10-4	107	0,7376	3,725 x 10-7	1	0,2389	2,778 x 10-7	6,242 x 1018	6,242 x 1012	1,113 x 10-17
1 kalori	3,968 x 10-3	4,186 x 107	3,087	1,559 x 10-6	4,186	1	1,163 x 10-6	2,613 x 1019	2,613 x 1013	4,659 x 10-17
1 kWh	3413	3,6 x 1013	2,655 x 106	1,341	3,6 x 106	8,601 x 105	1	2,247 x 1025	2,247 x 1019	4,007 x 10-11
1 eV	1,519 x 10-22	1,602 x 10-12	1,182 x 10-19	5,967 x 10-26	1,602 x 10-19	3,827 x 10-20	4,450 x 10-26	1	10-6	1,783 x 10-36
1MeV	1,519 x 10-16	1,602 x 10-6	1,182 x 10-13	5,967 x 10-20	1,602 x 10-13	3,827 x 10-14	4,450 x 10-20	106	1	1,783 x 10-30
1 kg	8,521 x 1013	8,987 x 1023	6,629 x 1016	3,348 x 1010	8,987 x 1016	2,147 x 1016	2,497 x 1010	5,610 x 1035	5,610 x 1029	1

9. Daya

	Btu/h	Ft.lb/s	hp	cal/s	kW	Watt
1 btu/h	1	0,2161	3,929 x 10-4	7,000 x 10-2	2,930 x 10-4	0,2930
1 ft.lb/s	4,628	1	1,818 x 10-3	0,3239	1,356	1356
1 hp	2545	550	1	178,2	0,7457	745,7
1 cal/s	14,29	3,087	5,613 x 10-3	1	4,186 x 10-3	4,186
1 kW	3413	737,6	1,341	238,9	1	1000
1 W	3,413	0,7376	1,341 x 10-3	0,2389	0.001	1

10. Muatan

	abcoul	A.h	Coulomb	Statcoul
1 abcoulomb	1	2,778 x 10-3	10	2.998 x 1010
1 Ampere-hour	360	1	3600	1,079 x 1013
1 Coulomb	0,1	2,778 x 10-4	1	2,998 x 109
1 StatCoulomb	3,336 x 10-11	9,266 x 10-14	3,336 x 10-10	1

11. Arus Listrik

1 abAmpere = 10 Ampere = 2,998 x 10^10 statAmp

1 Ampere = 0,1 abAmp = 2,998 x 10^9 statAmp

1 statAmpere = 3,336 x 10^-11 abAmp = 3,366 x 10^-10 Ampere

12. Potensial, tegangan gerak listrik

1 abVolt = 10^-8 Volt = 3,336 x 10^-11 statVolt

1Volt = 10^8 abVolt = 3,336 x 10^-3 statVolt

1 statVolt = 2,998 x 10^10 abVolt = 299,8 Volt

13. Resistansi

1 abOhm = 10^-9 Ohm = 1,113 x 10^-21 statOhm

1 Ohm = 10^9 abOhm = 1,113 x 10^-12 statOhm

1 statOhm = 8,987 x 10^20 abOhm = 8,987 x 10^11 Ohm

14. Kapasitansi

1 abFarad = 10^9 farad = 8,987 x 10^20 statFarad

1 farad = 10^9 abFarad = 8,987 x 10^11 statFarad

1 statFarad = 1,113×10^-21 abF = 1,113 x10^-12 Farad

15. Induktansi

1 abHenry = 10^-9 Henry = 1,113 x 10^-21 statHenry

1 Henry = 10^9 abHenry = 1,113 x 10^-12 statHenry

1 statHenry = 8,987 x 10^20 abHenry = 8,987 x 10^11 Henry

16. Fluks magnetik

1 Maxwell = 10^-8 Weber

1 Weber = 10^8 Maxwell

17. Medan magnet

1 Gauss = 0,0001 Tesla

1 tesla = 10.000 Tesla

1 Tesla = 1 Weber/m^2

3. Standar Besaran Dasar

Seperti telah dibahas sebelumnya suatu besaran dasar harus mempunyai standar yang baku yang tidak dapat berubah seiring dengan perubahan waktu. Secara umum ada 7 buah standar yang harus ditetapkan untuk 7 buah besaran dasar yaitu panjang, massa, waktu, kuat arus listrik, jumlah zat, temperatur dan intensitas cahaya.

3.1 Standar besaran panjang

Untuk mengetahui asal-usul standar panjang ada baiknya kita lihat kilas balik ke abad ke-18. Pada waktu itu, ada dua pendekatan yang bersaing untuk  mendefinisi satuan  standar panjang. Beberapa menyarankan mendefinisikan 1  meter sebagai panjang pendulum yang memiliki setengah-periode satu detik, yang lain menyarankan mendefinisikan 1 meter sebagai sepersepuluh juta dari panjang garis meridian bumi sepanjang kuadran (seperempat lingkar bumi). Pada 1791, segera setelah Revolusi Perancis, Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis memilih definisi meridian daripada definisi pendulum karena gaya gravitasi bervariasi sedikit di atas permukaan bumi, mempengaruhi periode pendulum.

Jadi 1 meter untuk pertama kalinya distandarkan berdasarkan sepersepuluh juta jarak dari kutub utara ke katulistiwa yang melewati kota Paris di Prancis. Pada tahun 1889, dibuatlah sebuah meteran standar dari bahan paduan platinum – iridium (10%).  Pada meteran standar ini dibuat 2 buah goresan dari emas yang digores pada suhu 0 derajat Celsius yaitu pada titik leleh es. Jarak antara 2 goresan inilah yang disebut sebagai 1 meter. Namun seiring perkembangn jaman, jarak 2 goresan ini masih memberikan angka ketidakpastian yang cukup besar sehingga pada tahun 1960 definisi 1 meter diganti dengan panjang gelombang radiasi isotop kripton-86.  Kemudian pada tahun 1989 definisi 1 meter kembali diganti dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya yaitu 1 meter adalah jarak yang ditempuh oleh cahayadiruang hampa  selama 1 / 299.792.458 detik. Namun meteran standar dari bahan platinum-iridium yang dibuat pada tahun 1889 masih tetap dijaga dan disimpan di Paris Prancis.

3.2 Standar satuan massa

Pada akhir abad ke 18 didefiniskan 1 kilogram adalah banyaknya massa air dengan volume 1 liter pada suhu 4 derajat Celsius. Kemudian pada tahun 1889 dibuatlah sebuah standar 1 kilogram dengan menggunakan bahan platinum-iridium (10%) dengan bentuk silinder yang disimpan secara khusus. Jadi 1 kilogram dideklarasikan sebagai massa yang terkandung di dalam silinder platinum-iridium ini.

Perlu dibedakan dengan tegas perbedaan antara berat dan massa. Massa adalah isi suatu zat sedangkan berat dipengaruhi oleh gravitasi. Massa setiap benda adalah tetap dan massa merupakan besaran dasar sedangkan berat adalah besaran turunan dari massa yang sangat dipengaruhi oleh besar gravitasi bumi.

3.3 Standar satuan waktu

Pada awalnya 1 detik didefinisikan sebagai 1/86.400 waktu matahari yang diukur melalui pengamatan astranomis yang sangat teliti dan lama.  Namun ketidakberaturannya rotasi bumi sangat memperngaruhi hasil pengukuran waktu matahari ini. Pada tahun 1967 definisi 1 detik didefinisikan sebagai waktu perioda sebesar 9.192.631.770 dari radiasi atom Cesium 133 yang bertransisi diantara 2 hiperfine level dari ground state.

3.4 Standar satuan Candela

Pada tahun 1909 Laboratorium nasional milik USA, Prancis dan Inggris mulai bersama-sama menetapkan standar untuk 1 candela yaitu dengan menggunakan filament lampu karbon.  Pada saat yang sama Jerman juga mendefinisikan 1 Hefner Candela sebagai standar nyala api yang besarnya 9/10 dari standar internasional 1 candela.

Pada tahun 1948 standar 1 candela diganti dengan menggunakan satuan Photometric yang berdasarkan radiasia benda hitam (Black Body Radiation) pada temperatur beku lelehan platinum (2045 K).

Pada tahun 1979 dibuat aturan baru karena sangat sulit untuk mengukur radiasi benda hitam dari lelehan platinum. yaitu didefinisikan 1 candela sebagai besarnya intensitas cahaya langsung dari sumber radiasi cahaya monokhomatik pada frekuensi 540 x 10^12 Hz dengan intensitas radiasi secara langsung sebesar 1/683 Watt per Steradian.

3.5 Standar satuan Ampere

Satuan listrik secara internasional untuk arus dan hambatan listrik mulai dibahas pada kongres internasional untuk listrik di Chicago pada tahun 1893 dan definisi 1 Ampere dan 1 Ohm secara internasinaol mulai dibahas pada konferensi internasional di London pada tahun 1908.

Pada Tahun 1946 ditetapkan 1 Ampere sebagai arus konstan yang mengalir pada 2 konduktor paralel yang memiliki panjang yang tidak terhingga dengan penampang berbentuk lingkaran yang terpisah pada jarak 1 meter di dalam ruang hampa dan akan memberikan gaya tarik antar kawat sebesar 2 x 10^-7 Newton/ meter panjang kawat.

3.6 Standar satuan Kelvin (temperatur termodinamika)

1 kelvin ditetapkan sebagai 1/273,16 dari temperatur termodinamik  tripel point air.  Sedangkan untuk satuan celsius, titik nol ditetapkan pada titik beku air pada tekanan 1 atm  dan titik 100 derajat Celsius ditetapkan pada titik didih ari murni pada tekanan 1 atm. Beda antara Kelvin dan Celsius adalah 273,15 namun dalam perhitungan sering ditulis 273 saja.

3.7  Standar satuan Mole

mole adalah satuan jumlah zat dan banyak digunakan dalam cabang ilmu kimia. Di Fisika satuan ini jarang sekali digunakan namun tidak salahnya kita juga mengetahui Standar internasional untuk 1 mole. Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat suatu sistem yang mengandung “entitas elementer” (atom, molekul, ion, elektron) sebanyak atom-atom yang berada dalam 12 gram karbon-12. sehingga 1 mol besi akan sama dengan 1 mol emas, akan sama dengan 1 mol oksigen dan sebagainya.

4. Sistem satuan British-Amerika

Selain sistem satuan Internasional yang telah digunakan secara luas diseluruh dunia, pada saat ini masih ada sistem satuan lama yaitu sistem satuan British (atau lebih dikenal dengan sistem Inggris). Sistem ini banyak digunakan di Inggris dan Amerika. Ada baiknya kita juga mengenal sistem satuan ini. berikut ini adalah daftar satuan Inggris untuk besaran dasar dan konversinya.

Besaran panjang dalam satuan British antara lain :

1 mil = 0,001 in

1 caliber = 0,01 in

1 hand = 4 in

1 foot = 12 in

1 yard = 36 in = 3 ft

1 pace = 60 in = 5 ft

1 fathom = 72 in = 6 ft = 2 yd

1 rod = 198 in = 16,5 ft = 5,5 yd

1 chain = 792 in = 66 ft = 22 yd = 4 rods

1 furlong = 7920 in = 660 ft = 220 yd = 10 chain

1 statute mile = 63360 in = 5280 ft = 1760 yd = 8 furlongs

1 league = 190080  in = 15840 ft = 5280 yd = 3 miles

1 nautical mile = 6076,12 ft

Besaran massa dalam satuan British :

Besaran massa dalam satuan Inggris, banyak sekali jenisnya namun secara garis besar dapat dibedakan menjadi 2 sistem lagi yaitu sistem Avoirdupois dan sistem Troy. Sistem avoirdupois banyak digunakan untuk menyatakan massa komoditas yang diadaptasikan dari bahasa Prancis yaitu : “aveir de pois” yang jika diterjemahkan menjadi “barang berat” untuk membedakan barang yang dijual dalam bentuk potongan. Sedangkan sistem Troy banyak digunakan untuk menyatakan barang-barang logam, permata, obat-obatan dan sebagainya.

Sistem Avoirdupois

1 grain (gr) = 1/7000 pound avoirdupois

1 dram (dr) = 1/256 pound avoirdupois

1 ounce (oz) = 16 drams

1 pound (lb) = 16 ounces = 7000 grains

1 stone (st) = 14 pounds

1 short hundred weight (cwt) = 100 pounds

1 long hundred weight (cwt) = 112 pounds

1 short ton (tn) = 2000 pounds

1 long ton (tn) = 2240 pounds

sistem Troy :

1 grain (G) = 1/5760 pound troy

1 scruple  = 20 grains

1 penny weight (dwt) = 24 grains

1 dram = 3 scruples = 60 grains

1 ounce = 8 drams = 480 grains

1 pound = 12 ounces = 5760 grains

Besaran luas dan volume dalam satuan British

berikut ini sistem satuan Inggris untuk besaran turunan luas area :

1 square mil = 0,000001 sq in

1 square foot = 144 sq in

1 square yard = 9 sq ft = 1296 sq in

1 square rod = 30,25 sq yd = 272,255 sq ft = 39204 sq in

1 square chain = 16 sq rods = 484 sq yd

1 rood = 2,5 sq chains = 40 sq rods = 1210 sq yd

1 acre = 10 sq chains = 160 sq rods = 4840 sq yd

1 square mile = 640 acres

1 subdivision = 40 acres

1 section = 16 subdivisions = 640 acres

1 township = 36 sections = 576 subdivision = 23040 acres.

Untuk satuan volume dibagi menjadi 2 golongan yaitu :

volume menurut standar imperial :

1 dram (dr) = 60 minims (min)

1 teaspoon (tsp) = 100 min

1 tablespoon (tbs) = 3 tsp = 300 min

1 ounce (oz) = 1 3/5 tbs = 4 4/5 tsp = 8 dr = 480 min

1 gill (gi) = 5 oz

1 cup (c) = 8 oz

1 pint (pt) = 2,2 pt = 20 oz

1 quart (qt) = 2 pt = 5 c = 40 oz

1 gallon (gal) = 4 qt = 8 pt = 20 c = 160 oz

1 peck (pk) = 2 gal = 8 qt = 16 pt

1 bushel (bu) = 4 pk = 8 gal = 32 qt = 64 pt

1 barrel (bbl) = 26,5 gal(wine) = 36 gal(beer)

1 hogshead = 52,5 gal(wine) = 54 gal(beer)

Sistem satuan volume untuk zat cair menurut sistem US adalah:

1 dram(dr) = 60 min

1 teaspoon (tsp) = 1 1/3 dram = 80 min

1 tablespoon (tbs) = 3 tsp = 4 dr = 240 min

1 ounce (oz) = 2 tbs = 6 tsp = 8 dr = 480 min

1 gill (gi) = 4 oz

1 cup (c) = 8 oz

1 pint (pt) = 2c = 16 oz

1 fifth = 4/5 qt = 25 3/5 oz

1 quart (qt) = 2 pt = 4 c = 320 oz

1 gallon (gal) = 4 qt = 8 pt = 16 c = 1280 oz

1 barrel (bbl) = 31,5 gal

1 barrel minyak = 42 gal

1 hogshead = 63 gal = 2 bbl

satuan volume untuk benda padat (tepung) sistem US adalah :

1 quart (qt) = 2 pt

1 gallon (gal) = 4 qt = 8 pt

1 peck (pk) = 2 gal = 8 qt = 16 pt

1 bushel (bu) = 4 pk = 8 gal = 32 qt = 64 pt

bila dalam sistem internasional (SI) dikenal dengan MKS (meter, kilogram sekon) maka dalam sistem Inggris dikenal istilah FPS (foot, pound, second). Berikut ini daftar besaran fps yang umum 

digunakan dalam bidang Fisika dan teknik.

Besaran	Satuan	Singkatan
Jarak	Foot	ft
Waktu	second	s
Kecepatan		ft/s
Percepatan		ft/s2
Gravitasi bumi		32,1740486 ft/s2
Gaya	Pound Gaya	lbf
	Poundal	pdl
Massa	slug	slug
	Pound massa	lbm
Energi		ft.lb atau ft.pdl
Daya		ft.lb/s atau ft.pdl/s
Momen inersia		slug.ft2 atau lb.ft2
Torsi		ft.lb atau ft.pdl
Massa jenis		slug/ft3atau lbm/ft3
Berat jenis		lbf/ft3 atau pdl/ft3
Tekanan		lbf/ft2 atau pdl/ft2

Sumber :

1. Halliday Resnick, Fisika Dasar, Erlangga

2. Wikipedia

3. web-web fisika lainnya