redefenisi satuan internasional 2019

1.      Redefenisi satuan internasional 2019

Pada tahun 2019, satuan dasar SI didefinisikan ulang, dan berlaku setelah hari peringatan ke-144 Konvensi Meter, yaitu mulai pada tanggal 20 Mei 2019.^[1][2] Pada redefinisi tersebut, empat dari tujuh satuan dasar SI (kilogram, ampere, kelvin, dan mol) akan didefinisikan ulang dengan menetapkan nilai numerik yang tepat untuk maisng-masing konstanta Planck (h), muatan listrik partikel (e), konstanta Boltzmann (k), dan konstanta Avogadro (N_A). Detik, meter dan kandela telah didefinisikan melalui konstanta fisika, meskipun definisi mereka masih mengalami perbaikan. Definisi baru ini bertujuan untuk memperbaiki sistem SI tanpa mengubah nilai dari satuan apa pun, sehingga memastikan kontinuitasnya dengan pengukuran yang ada.^[3][4] Pada 16 November 2018, Konferensi Umum untuk Ukuran dan Timbangan (CGPM) ke-26 dengan suara bulat menyetujui perubahan ini,^[5][6] di mana Komite Internasional untuk Ukuran dan Timbangan (CIPM) telah mengusulkan redefinisi ini sejak awal tahun tersebut setelah memastikan bahwa syarat yang telah disepakati sebelumnya untuk perubahan definisi telah terpenuhi.^[7]:23 Kondisi ini dapat terpenuhi berkat serangkaian percobaan untuk mengukur konstanta dengan tingkat akurasi tinggi yang relatif terhadap definisi SI lama, dan merupakan puncak dari penelitian selama beberapa dekade.

Redefinisi

Menyusul keberhasilan redefinisi dari satuan meter pada tahun 1983 berdasarkan nilai numerik yang tepat untuk kecepatan cahaya, Komite Konsultatif Satuan (CCU) BIPM merekomendasikan, dan BIPM mengusulkan, bahwa empat konstanta alam lebih lanjut harus didefinisikan untuk memiliki nilai yang tepat. Konstanta tersebut antara lain:

·         Konstanta Planck h adalah persis 6,62607015×10⁻³⁴ joule-detik (J⋅s).

·         Muatan elementer e adalah persis 1,602176634×10⁻¹⁹ coulomb (C).

·         Konstanta Boltzmann k adalah persis 1,380649×10⁻²³ joule per kelvin (J⋅K⁻¹).

·         Konstanta Avogadro N_A adalah persis 6,02214076×10²³ per mol (mol⁻¹).

Konstanta ini dijelaskan dalam versi tahun 2006 dari manual SI, tetapi dalam versi tersebut, tiga definisi terakhir didefinisikan sebagai "konstanta yang diperoleh dengan eksperimen" daripada sebagai "konstanta pendefinisi".

Definisi baru mempertahankan nilai-nilai numerik tak berubah yang terkait dengan konstanta alam berikut:

·         Kecepatan cahaya c adalah persis 299.792.458 meter per detik (m⋅s⁻¹).

·         Keadaan dasar frekuensi transisi struktur hiperhalus dari atom sesium-133 Δν_Cs adalah persis 9.192.631.770 hertz (Hz).

·         Efikasi cahaya K_cd dari frekuensi radiasi monokromatik 540×10¹² Hz adalah persis 683 lumen per watt (lm⋅W⁻¹).

Ketujuh definisi di atas ditulis ulang di bawah ini dengan satuan turunan (joule, coulomb, hertz, lumen dan watt) dinyatakan dalam tujuh satuan dasar (detik, meter, kilogram, ampere, kelvin, mol, dan candela), sesuai dengan edisi 9 yang diperbarui dari Brosur SI (2018).^[4] Dalam daftar berikut, simbol sr adalah singkatan dari satuan tak berdimensi steradian.

·         h = 6,62607015×10⁻³⁴ kg⋅m²⋅s⁻¹

·         e = 1,602176634×10⁻¹⁹ A⋅s

·         k = 1,380649×10⁻²³ kg⋅m²⋅K⁻¹⋅s⁻²

·         N_A = 6,02214076×10²³ mol⁻¹

·         c = 299.792.458 m⋅s⁻¹

·         Δν_Cs = Δν(¹³³Cs)_hfs = 9.192.631.770 s⁻¹

·         K_cd = 683 cd⋅sr⋅s³⋅kg⁻¹⋅m⁻²

Sebagai bagian dari definisi baru ini, prototipe kilogram internasional dipensiunkan dan definisi satuan kilogram, ampere, dan kelvin diganti. Sementara itu definisi untuk satuan mol direvisi.

Perubahan ini berakibat pada pendefinisian ulang satuan dasar SI, meskipun definisi satuan SI yang diturunkan dari satuan dasar tetap sama.

2.      Fungsi dimensi

1. Dimensi digunakan untuk membuktikan kebenaran suatu persamaan.

Pembelajaran ilmu fisika banyak bentuk-bentuk penjelasan sederhana untuk memudahkan seperti persamaan fisika. Bagaimana cara membuktikan kebenarannya? Salah satunya adalah dengan analisa dimensional.

Analisis Dimensional

Analisis dimensional adalah suatu cara untuk menentukan satuan dari suatu besaran turunan, dengan cara memperhatikan dimensi besaran tersebut. Salah satu manfaat dari konsep dimensi adalah untuk menganalisis atau menjabarkan benar atau salahnya suatu persamaan (fungsi dimensi). Metode penjabaran dimensi atau analisis dimensi menggunakan aturan :

• Dimensi ruas kanan sama dengan dimensi ruas kiri
• Setiap suku berdimensi sama

Contoh :

Sebuah benda yang bergerak diperlambat dengan perlambatan a yang tetap dari kecepatan v₀ dan menempuh jarak sebesar S maka akan berlaku hubungan v₀²=2aS. Buktikan kebenaran persamaan itu dengan analisa dimensional!

Penyelesaian :

Kecepatan awal v₀ = m/s   è[v₀] = [L][T]^-1

Percepatan      a = m/s²  è[a]  = [L][T]^-2

Jarak Tempuh S = m      è[S]  = [L]

Persamaan :

V₀²=2aS

Dimensinya :

Karena kedua ruas kiri dan kanan sama, artinya persamaannya kemungkinan besar benar.

2. Dimensi digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran dari besaran-besaran yang mempengaruhinya.

Untuk membuktikan hukum-hukum fisika dapat dilakukan prediksi-prediksi dari besaran yang mempengaruhinya. Dari besaran-besaran ini dapat ditentukan persamaan dengan analisa dimensional. Bahkan hubungan antar besaran dari sebuah eksperimen dapat ditindak lanjuti dengan analisa ini.

3.                  Juga berfungsi untuk menunjukkan kesetaraan beberapa besaran

3.        Penggunaan (x) dan (.) sebagai pengkalian

Perkalian Titik atau Dot Product

Macam perkalian vektor selanjutnya ialah perkalian dot product atau titik. Untuk perkalian dot product ini dapat digambarkan menjadi seperti di bawah ini:

Gambar Ilustrasi Perkalian Dot Product

Berdasarkan gambar di atas dapat kita peroleh vektor A sebagai hasil perkalian vektor dua buah titik diantara A dan B. Kemudian vektor B merupakan hasil perkalian antara komponen vektor B dengan vektor A yang arahnya sama. Adapula B cos α merupakan komponen dari vektor B yang arahnya sama dengan vektor A. Apabila dinyatakan dalam bentuk persamaan maka dapat ditulis menjadi rumus perkalian titik vektor A dengan vektor B seperti di bawah ini:
A . B = AB cos α =  |A| |B| cos α
Keterangan:
A = |A| ialah besar vektor pada A
B = |B| ialah besar vektor pada B
α = sudut yang terbentuk pada vektor A dengan vektor B, dimana 0⁰ ≤ α ≤ 180⁰
Kesimpulan dari macam perkalian vektor yang kedua yaitu perkalian titik ialah:
Perkalian vektor antara dua buah titik menghasilkan skalar.
Perkalian titik dilambangkan dengan tanda titik atau dot product (.). Macam perkalian vektor ini menghasilkan skalar. Untuk itu perkalian titik juga dapat dinamakan dengan perkalian scalar product. Dalam perkalian ini terdapat beberapa hal penting yang harus diperhatikan seperti:

1. A . B = 0 → cos 90⁰ = 0, apabila vektor A tegak lurus dengan vektor B sehingga nilai α = 90⁰.
2. A . B = AB → cos 0⁰ = 1, apabila vektor A searah dengan vektor B sehingga nilai α = 0⁰.
3. A . B = -AB → cos 180⁰ = -1, apabila vektor A berlawanan arah dengan vektor B sehingga nilai α = 180⁰.

Perkalian Titik pada Vektor Satuan
Selanjutnya saya akan menjelaskan perkalian vektor tentang perkalian titik yang menggunakan vektor satuan. Untuk lebih jelasnya dapat anda simak gambar di bawah ini:

Ilustrasi Gambar Perkalian Titik Pada Vektor Satuan

Berdasarkan gambar perkalian vektor di atas dapat kita lihat bahwa terdapat tiga vektor yang saling tegak urus yaitu vektor dengan satuan i, j dan k. Maka dari itu nilai α memiliki besar 90⁰, dimana ketiga vektor memiliki nilai = 1. Kemudian perkalian titik yang menggunakan vektor satuan ini menghasilkan aturan seperti di bawah ini:
Berhimpit maka i . i = j . j = k . k = 1 . 1 cos 0⁰ = 1
Tegak lurus maka i . j = i . k = j . k = 1 . 1 cos 90⁰ = 0
Berdasarkan perkalian titik menggunakan vektor satuan di atas menghasilkan persamaan di atas. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk menghitung perkalian vektor kategori perkalian titik. Maka hasilnya akan menjadi seperti di bawah ini:

Penjabaran Perkalian Titik pada Vektor Satuan

Sifat Perkalian Titik
Untuk sifat perkalian vektor kategori perkalian titik tersebut ialah distributif dan komutatif. Adapun sifat distributif dan komutatif pada perkalian titik ialah:
A (B + C) = A . B + A . C (Distributif)
A . B = B . A (Komutatif)

Perkalian Silang Vektor atau Cross Product

Macam perkalian vektor selanjutnya ialah perkalian cross product atau silang. Untuk perkalian cross product ini dapat digambarkan menjadi seperti di bawah ini:

Gambar Ilustrasi Perkalian Cross Product

Perkalian vektor antara vektor A dan B menggunakan metode silang dapat ditulis dengan A x B. Hal ini dapat menggambarkan antara vektor A yang dikalikan dengan komponen vektor B dimana letaknya tegak lurus dengan vektor A. Kemudian terdapat B sin α yang merupakan nilai tegak lurus antara komponen vektor B dengan vektor A. Apabila dinyatakan dalam bentuk persamaan maka dapat ditulis menjadi rumus perkalian silang vektor A dengan vektor B seperti di bawah ini:
A x B = C
|A x B| = AB sin α
Keterangan :
|A x B| = hasil besar vektor dari perkalian silang vektor A dengan vektor B
C = besar vektor lain dari perkalian silang vektor A dengan vektor B
α = sudut yang terbentuk pada vektor A dengan vektor B, dimana 0⁰ ≤ α ≤ 180⁰
Kesimpulan dari macam perkalian vektor yang ketiga yaitu perkalian silang ialah:
Perkalian vektor antara dua buah vektor menggunakan metode perkalian silang ialah suatu vektor pada bidang yang terbentuk oleh A dan B dengan arah yang tegak lurus.
Bagaimana cara menentukan arah vektor pada perkalian silang? Untuk itu dapat anda perhatikan gambar arah vektor di bawah ini:


Arah Perkalian Silang A x B

Gambar Arah Perkalian Vektor A x B

Vektor A dan B membentuk vektor C yang memiliki arah tegak lurus dengan bidang. Maka dari itu hasil perkalian vektor A dan B akan menghasilkan arah vektor C yang menuju ke atas sampai tidak menembus bidang.
Arah Perkalian Silang B x A

Gambar Arah Perkalian Vektor B x A

Vektor B dan A membentuk vektor C yang memiliki arah tegak lurus dengan bidang. Maka dari itu hasil perkalian vektor B dan A akan menghasilkan arah vektor C yang menuju ke bawah sampai menembus bidang.
Dalam perkalian silang terdapat beberapa hal penting yang harus diperhatikan seperti:

• Tidak berlaku perkalian silang dengan sifat komutatif. Maka persamaan A x B ≠ B x A.
• Berlaku perkalian silang dengan sifat anti komutatif. Maka persamaan A x B = -B x A.
• Vektor A tegak lurus dengan vektor B maka nilai α = 90⁰ dengan persamaan |A x B| = AB → sin 90⁰ = 1.
• Vektor A searah dengan vektor B maka nilai α = 0⁰ dengan persamaan |A x B| = 0 → sin 0⁰ = 0.
• Vektor A berlawanan arah dengan vektor B maka nilai α = 180⁰ dengan persamaan |A x B| = 0 → sin 180⁰ = 0.

Perkalian Silang Pada Vektor Satuan
Selanjutnya saya akan menjelaskan perkalian vektor tentang perkalian silang yang menggunakan vektor satuan. Hasil perkalian vektor dengan metode perkalian silang vektor satuan ini bernilai 1 untuk masing masing satuan i, j dan k. Apabila dinyatakan dalam bentuk persamaan maka akan menjadi seperti di bawah ini:
i x i = 1.1 sin 0⁰ = 0
j x j = 1.1 sin 0⁰ = 0
k x k = 1.1 sin 0⁰ = 0

Untuk lebih jelasnya dapat anda simak gambar di bawah ini:

Ilustrasi Gambar Perkalian Silang Pada Vektor Satuan

Perkalian vektor dapat dihitung menggunakan metode perkalian silang vektor satuan ini. Apabila dijabarkan dalam bentuk persamaan maka hasilnya akan menjadi seperti di bawah ini:

Penjabaran Perkalian Silang pada Vektor Satuan

Sifat Perkalian Silang
Untuk sifat perkalian vektor kategori perkalian silang tersebut ialah anti komutatif, asosiatif dan distributif. Adapun sifat anti komutatif, asosiatif dan distributif pada perkalian silang yaitu:
A × B ≠ B × A (Anti Komutatif)
k(A × B) = (kA) × B = A × (kB) (Asosiatif)
A × (B + C) = (A × B) + (A × C) (Distributif)
(A + B) × C = (A × C) + (B × C) (Distributif)

4.      Mengapa amperemeter tidak boleh dipasang paralel

Amperemeter adalah alat ukur mengukur arus listrik di suatu titik. Dengan demikian, alat harus dirangkai secara seri karena besar arus pada rangkaian seri tetap sama. Jika dipasang paralel maka arus akan berbeda di setiap cabang dan arus listrik akan terbagi menjadi beberapa bagian.