Prev : Besaran dan Satuan : Satuan Imperial
Sejauh ini kita telah membahas tiga sistem satuan, yaitu sistem satuan MKS, CGS, dan imperial. Kita telah mengetahui bahwa dalam penyebutan suatu besaran tidak selalu harus menggunakan satuan internasional atau satuan MKS saja, kita juga dapat menggunakan satuan lain, seperti satuan CGS atau satuan lain yang bukan merupakan satuan internasional, atau kita bisa menyebutkan satuan tersebut sebagai satuan non-SI.
Satuan non-SI yang telah kita bahas salah satunya adalah satuan imperial, seperti inci, kaki, atau pon. Namun, selain ketiga satuan tersebut atau selain dari satuan imperial, masih terdapat banyak satuan lain yang sering kita jumpai di kehidupan sehari-hari. Dalam tulisan ini kita akan membahas beberapa satuan yang dapat kita gunakan dari suatu besaran.
1. Panjang
Satuan non-SI dari satuan panjang selain satuan imperial umumnya dapat kita temui dalam ruang lingkup ilmu pengetahuan. Namun, disini kita hanya akan membahas dua satuan non-SI untuk panjang yang sering ditemui, yaitu Angstrom (Å) dan tahun cahaya atau light year (ly).
a. Angstrom
Sebutan “Angstrom” diturunkan dari seorang fisikawan asal Swedia bernama Anders Jonas Angstrom. Satuan ini umumnya digunakan untuk mengetahui besaran dari suatu objek yang berukuran kecil, seperti panjang gelombang elektromagnetik atau ukuran dalam skala molekuler. Satu angstrom sama dengan 100 pm (picometer, dimana 1 m = 1000000000000 pm).
b. Tahun Cahaya
Satuan tahun cahaya pada dasarnya diturunkan dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa, yang memiliki kecepatan sebesar 299792458 m/s. Hubungan antara kecepatan, jarak dan waktu dalam gerak lurus beraturan kita ketahui dapat diungkapkan dengan
dengan c adalah kecepatan cahaya. Apabila kita tinjau persamaan di atas, maka dapat kita lihat bahwa besaran waktu dapat diekspresikan dalam besaran panjang, dimana panjang yang dimaksud adalah jarak yang ditempuh oleh cahaya selama satu tahun, yang merupakan definisi dari tahun cahaya itu sendiri. Satu tahun cahaya sama dengan 9.461×10^15 meter. Nilai yang sangat besar ini umumnya ditemukan dalam bidang astronomi, yang melibatkan pengukuran jarak yang sangat jauh.
2. Waktu
Satuan non-SI dari waktu umumnya sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Satuan-satuan tersebut kita kenal sebagai menit, jam, hari, bulan, dan tahun. Lebih lama lagi, terdapat juga satuan yang lebih besar dari tahun, seperti dasawarsa, abad, dan milenium.
Satu menit didefinisikan sebagai 60 detik, sedangkan satu jam adalah 60 menit. Penetapan 60 detik sebagai satu menit dan 60 menit sebagai satu jam lahir beberapa abad setelah kalkulasi astronomi yang dilakukan oleh peradaban Babilonia pada tahun 2000 SM (sebelum masehi) menggunakan sistem seksagesimal, dan alasan mengapa angka 60 digunakan belum diketahui secara pasti. Pada tahun 1500 SM, orang-orang Mesir pada jaman itu menggunakan jam matahari, dengan membagi rentang waktu siang menjadi 12 bagian. Alasan dipilih angka 12 dapat disebabkan oleh jumlah siklus bulan yang berjumlah 12 atau jumlah persendian pada jari (tidak termasuk ibu jari) yang berjumlah 12. Disisi lain, para astronom Mesir pada jaman itu juga sudah dapat membagi waktu malam menjadi 12 bagian dengan mengamati jumlah matahari serta menggunakan jam air, sehingga jumlah bagian dalam satu hari (siang dan malam) dapat ditentukan dengan kombinasinya, yakni 24 bagian, dimana bagian tersebut kita kenal sebagai “jam”. Kemudian astronom-astronom Yunani membagi satuan jam menjadi 60 bagian yang kemudian disebut sebagai “menit”. Hal yang sama terjadi pada satuan detik, yang merupakan 60 bagian dari satuan menit. Dengan demikian, definisi dari detik yang paling awal pada dasarnya adalah (1/60)×(1/60)×(1/24) bagian dari rentang waktu selama satu hari.
Satuan hari, bulan, dan tahun pada dasarnya memiliki sistem satuan yang berbeda-beda, yang kita kenal sebagai sistem penanggalan atau kalender. Kalender yang paling sering digunakan secara internasional adalah sistem penanggalan Masehi, yang memiliki 365 hari dengan tahun kabisat setiap empat tahun. Pada kalender ini, terdapat 12 bulan dalam 1 tahun, namun tiap bulannya seperti yang kita ketahui memiliki jumlah hari yang berbeda-beda, bervariasi antara 30 hingga 31 hari, serta 29 hari pada Bulan Februari. Kalender-kalender lain pada umumnya memiliki jumlah bulan yang sama seperti kalender Masehi, yakni 12 bulan, namun memiliki jumlah hari yang berbeda. Sebagai contoh, kalender Hijriyah memiliki 354 hari dalam setahun, dan kalender Tionghoa atau imlek memiliki 355 hari.
Perbedaan jumlah hari pada kalender yang berbeda menyebabkan adanya perbedaan penomoran tahun antara kalender Masehi dan yang lain. Sebagai contoh, tahun 2020 Masehi terjadi pada tahun 1441-1442 Hijriyah. Penomoran tahun di Jepang, di sisi lain, ditulis berdasarkan era dimana kaisar Jepang menjabat. Sistem ini dimulai semenjak meninggalnya kaisar Meiji pada tahun 1912, yang dilanjutkan oleh kaisar Taishou (大正) hingga tahun 1926. Sebagai contoh, kita menuliskan tahun 1918 sebagai “大正６年” (taishou-6-nen) atau secara harfiah menjadi “tahun keenam (sejak) era Taishou”.
Satuan minggu juga sering digunakan untuk menyatakan rentang waktu, dimana satu minggu terdiri dari tujuh hari. Angka tujuh ini mengikuti lama empat fase bulan yang membutuhkan waktu sekitar 28 hari, sehingga selama tujuh hari diibaratkan sebagai lama ketika bulan berada pada satu fase. Namun, dalam kalender Jawa satu minggu terdiri dari lima hari saja, dengan nama yaitu Legi, Pahing, Pon, Wage, dan Kliwon.
Terdapat pula satuan yang merangkapi banyaknya bulan, seperti semester, triwulan, dan caturwulan, yang berturut-turut sama dengan dua bulan, tiga bulan, dan empat bulan. Satuan semester umumnya digunakan untuk menyatakan lama seorang pelajar atau mahasiswa dalam menempuh studi di suatu institusi, sedangkan caturwulan dahulu digunakan oleh sistem pendidikan di Indonesia ketika mengikuti kurikulum 1994 hingga tahun 2004 sebelum pada akhirnya diubah menjadi sistem semester.
Terakhir, terdapat juga satuan seperti dasawarsa, abad, dan milenium yang terdiri dari 10 tahun, 100 tahun, dan 1000 tahun. Terdapat pula satuan windu yang terdiri dari 8 tahun, atau lustrum yaitu lima tahun.
3. Massa
Contoh satuan non-SI dari massa yang akan kita bahas disini adalah satuan massa atom (sma) atau atomic mass unit (amu) dan satuan yang umumnya ditemui dalam fisika partikel, yaitu elektrovolt/c².
a. Satuan Massa Atom
Satuan massa atom didefinisikan sebagai 1/12 massa dari atom karbon-12. Satuan ini umumnya digunakan dalam fisika nuklir. Lambang dari satuan ini adalah u, dimana 1 u sama dengan 1.66054×10^-27 kg, yang diperoleh dari hasil bagi antara massa dalam satuan massa atom dengan bilangan Avogadro dan 1000.
b. Elektrovolt/c²
Satuan ini lahir dari prinsip ekivalensi massa dan energi. Prinsip ini sangat dikenal oleh dunia melalui hubungan E=mc² yang dirumuskan oleh seorang fisikawan bernama Albert Einstein dalam kajiannya mengenai teori relativitas. Seperti halnya pada subbab 1 bagian b sebelumnya mengenai tahun cahaya, prinsip ekivalensi ini juga menyatakan bahwa massa dapat diungkapkan sebagai bentuk energi, atau dengan kata lain, massa dapat menjadi energi, dan energi juga dapat menjadi massa. Satuan ini memiliki lambang eV/c², dimana eV merupakan satuan dari energi yang akan kita bahas selanjutnya, dan dapat ditambah awalan menjadi keV, MeV, dan seterusnya.
4. Kecepatan
Pada dasarnya satuan non-SI untuk kecepatan cukup terbatas, dan pada tulisan ini kita akan membahas satuan knot dan satuan kecepatan cahaya.
a. Knot
Knot merupakan satuan kecepatan yang umumnya digunakan dalam perkapalan. Dahulu para pelaut mengukur kecepatan kapalnya menggunakan tali yang telah diberi tanda dengan antar jarak yang sama, dan di salah satu ujung tali tersebut terikat pada kayu yang berbentuk seperti potongan kue. Ketika kayu tersebut dilemparkan ke arah belakang perahu yang sedang berjalan, tali tersebut akan terulur dan akan terus terulur hingga habis atau ditahan. Selama tali tersebut terulur, sebuah alat ukur waktu yang dikenal sebagai jam pasir digunakan untuk mengetahui berapa banyak tanda pada tali yang telah terlihat ketika jam pasir tersebut telah habis. Banyak tanda tersebut kemudian didefinisikan sebagai banyaknya knot, dan ditetapkan sebagai satuan kecepatan. Untuk lebih jelasnya, dapat disaksikan video di bawah ini.
Dalam video di atas, seorang laki-laki melemparkan kayu ke arah belakang setelah meminta salah satu kru lain untuk mengaktifkan jam pasir. Kemudian di menit 3:03 terlihat sebuah tanda pada tali, yang menandakan sebagai knot. Knot kedua kemudian muncul di menit ke 3:05, dilanjutkan dengan knot ketiga di menit ke 3:10. Apabila kita hitung, maka kita peroleh bahwa selama 28 detik (waktu ketika jam pasir habis) tiga knot telah terlampaui, sehingga laki-laki tersebut mengatakan bahwa kecepatan kapal yang dinaikinya hampir mencapai 4 knot.
Umumnya satuan ini dikaitkan dengan satuan jarak mil laut atau mil nautikal (nautical mile), dimana 1 knot sama dengan 1 mil laut per jam, atau 0.514 m/s.
b. Kecepatan Cahaya
Sesuai dengan namanya, satuan kecepatan cahaya merupakan ukuran kecepatan relatif terhadap kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Satuan ini umumnya ditemukan ketika mempelajari teori relativitas khusus Einstein, yaitu ketika mempelajari suatu objek yang memiliki kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Lambang dari satuan ini adalah c, yang merupakan lambang yang sering digunakan untuk kecepatan cahaya dalam suatu persamaan matematis. Satu c adalah kecepatan cahaya, yaitu 299792458 m/s.
5. Suhu
Selain Kelvin dan Fahrenheit, terdapat setidaknya tiga satuan lain yang digunakan. Tiga satuan tersebut adalah Celsius, Reamur, dan Rankine.
Diantara ketiga satuan tersebut, Celsius (°C) adalah satuan yang paling sering digunakan, dan sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Satuan ini pada dasarnya sama seperti satuan Kelvin, namun pada satuan Celsius skala suhu diatur sehingga 0 °C merupakan titik beku air dan 100 °C adalah titik didih air ketika berada dalam tekanan atmosfer.
6. Energi
Terdapat setidaknya tiga satuan non-SI untuk besaran energi yang sering digunakan. Tiga satuan tersebut adalah kalori, watt-jam, dan elektrovolt, dan kita akan membahas ketiga satuan tersebut dalam tulisan ini.
a. Kalori
Satuan kalori awalnya didefinisikan sebagai energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu satu gram air sebesar 1 °C pada tekanan atmosfer. Namun, sejak 1959 ketika satuan internasional ditetapkan, definisi dari satuan tersebut berubah menjadi sekitar 4.2 Joule (Joule adalah satuan internasional untuk energi), sesuai dengan satuan internasionalnya. Satuan ini umumnya ditemukan dalam informasi gizi pada makanan.
b. Watt-jam
Satuan ini pada dasarnya mengikuti hubungan antara energi W dan daya, atau laju perubahan energi terhadap waktu. Hubungan tersebut dapat dituliskan sebagai
dimana P adalah daya, dan t adalah waktu. Karena satuan internasional dari daya adalah Watt (W), maka apabila t dinyatakan dalam jam atau hour (h), dapat diperoleh bahwa satu Joule sama dengan
Satuan ini umumnya digunakan dalam kelistrikan, yang menyatakan banyaknya persediaan energi listrik, mengingat banyaknya peralatan listrik yang mencantumkan daya yang diperlukan, atau seberapa cepat energi listrik terkuras untuk menyalakan peralatan tersebut.
c. Elektron Volt
Satuan ini umumnya digunakan dalam kajian fisika untuk sistem berskala atom, seperti fisika atom dan fisika inti. Satuan ini digunakan mengingat elektron-elektron dalam atom akan mengeluarkan atau menyerap energi ketika mengalami perpindahan tingkat energi, sehingga elektron volt dinyatakan dalam jumlah muatan elektron dalam kenaikan satu volt. Karena muatan dasar elektron memiliki besar muatan sebesar 1.6×10^-19 C, maka 1 elektron volt adalah 1.6×10^-19 Joule.
Sumber :
https://www.scientificamerican.com/article/experts-time-division-days-hours-minutes/
https://www.ewc.co.jp/Pages/Information/CalendarEN.aspx
https://www.britannica.com/event/Meiji-Restoration
Science and Games 