Satuan

1.1.            Satuan  Dasar dan Satuan Turunan

Ilmu pengetahuan dan teknik menggunakan dua jenis satuan, yaitu satuan dasar dan satuan turunan. Satuan-satuan dasar dalam mekanika terdiri dari panjang, massa dan waktu. Biasa disebut dengan satuan - satuan dasar utama. Dalam beberapa besaran fisis tertentu pada ilmu termal, listrik dan penerangan juga dinyatakan satuan-satuan dasar. Arus listrik, temperatur,  intensitas cahaya  disebut dengan satuan dasar tambahan. Sistem satuan dasar tersebut selanjutnya dikenal sebagai sistem internasional yang disebut sistem SI. Sistem ini memuat 6 satuan dasar seperti tabel 1.1.   

Tabel 1.1. Sistem Satuan Dasar.

Kuantitas	Satuan Dasar	Simbol
Panjang Massa Waktu Arus listrik Temperatur Intensitas cahaya	meter kilogram sekon amper kelvin kandela	m kg s A K Cd

Satuan-satuan lain yang dapat dinyatakan dengan satuan-satuan dasar disebut satuan-satuan turunan. Untuk memudahkan beberapa satuan turunan telah diberi nama baru, contoh untuk daya dalam SI dinamakan  watt yaitu menggantikan J/s. 

Tabel 1.2. Satuan Turunan

Kuantitas	Satuan Turunan	Simbol	Satuan SI atau Yang diturunkan
Frekuensi Gaya Tekanan Enersi kerja Daya Muatan listrik GGL/beda potensial Kapasitas listrik Tahanan listrik Konduktansi Fluksi magnetis Kepadatan fluksi Induktansi Fluksi cahaya Kemilauan	hertz newton pascal joule watt coulomb volt farad ohm siemens Weber Tesla Henry Lumen lux	Hz N Pa J W C V F Ω S Wb T H lM lx	1 Hz = 1 s-1 1 N  = I kgm/s2 1 Pa  = 1 N/m2 1 J  = 1 Nm 1 W  = 1 J/s 1 C  = 1 As 1 V  = 1 W/A 1 F  = 1 AsIV 1    = I  V/A 1 S  = 1 Ω- 1 1 Wb = I Vs 1 T  = 1 Wb/m2 1 H  = 1 Vs/A l m  = 1 cd sr l x  = 1 lm/m2

1.2.            Sistem Satuan

Asosiasi pengembangan Ilmu Pengetahuan Inggris telah menetapkan sentimeter sebagai satuan dasar untuk panjang dan gram sebagai satuan dasar untuk massa. Dari sini dikembangkan sistem satuan sentimeter-gram-sekon (CGS). Dalam sistem elektrostatik CGS, satuan muatan listrik diturunkan dari sentimeter, gram, dan sekon dengan menetapkan bahwa permissivitas ruang hampa pada hukum coulumb mengenai muatan listrik adalah satu. Satuan-satuan turunan untuk arus listrik dan potensial listrik dalam sistem elektromagnetik, yaitu amper dan volt digunakan dalam pengukuran-pengukuran praktis. Kedua satuan ini beserta salah  satu dari satuan lainnya seperti: coulomb, ohm, henry, farad, dan sebagainya  digabungkan di dalam satuan ketiga yang disebut sistem praktis (practical system).

 Tahun 1960 atas persetujuan internasional ditunjuk  sebagai sistem internasional (SI). Sistem SI digunakan enam satuan dasar, yaitu  meter, kilogram, sekon, dan amper (MKSA) dan sebagai satuan dasar tambahan adalah derajat kelvin dan lilin  (kandela) yaitu sebagai satuan temperatur dan intensitas cahaya, seperti terlihat pada tabel 2.1. Demikian pula dibuat pengalian dari satuan-satuan dasar, yaitu dalam sistem desimal seperti terlihat pada tabel 2.3.  

Tabel 1.3. Tabel Perkalian

Faktor Perkalian Dari Satuan	Sebutan
	Nama	Simbol
1012 109 106 103 102 10 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18	Tera Giga Mega Kilo Hekto Deca Deci Centi Milli Micro Nano Pico Femto atto	T G M K h da d c m µ n p f a

Selain satuan diatas ada  satuan lain yang bukan satuan SI yang dapat dipakai bersama dengan satuan SI. Beserta  kelipatannya, digunakan dalam pemakaian umum. Lebih jelasnya dapat diperhatikan pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Satuan Lain yang Bukan SI yang Umum dipakai

Kuantitas	Nama Satuan	Simbol	Definisi
Waktu	menit jam hari	meni jam hari	1 menit = 60 s 1 jam   = 60 menit 1 hari  = 24 jam
Sudut Datar	derajat  menit  sekon	0 , :	10  = (Jπ/180 )rad 1, = ( 1/60 )o 1" = ( 1/60 )
Massa	Ton	T	1 t = 103 kg

1.3.            Sistem Satuan Inggris

Di Inggris sistem satuan panjang menggunakan kaki (ft), massa pon (lb), dan waktu adalah detik. (s). Satuan-satuan tersebut dapat dikonversikan ke satuan SI, yaitu panjang 1 inci = 1/12 kaki ditetapkan  = 25,4 mm, untuk massa 1 pon (lb) = 0,45359237 kg. Berdasarkan dua bentuk ini memungkinkan semua satuan sistem Inggris menjadi satuan  - satuan SI. Lebih jelasnya  perhatikan tabel 1.5.

Tabel 1.5. Konversi Satuan Inggris ke SI

Satuan Inggris	Simbol	Ekivalensi metrik	Kebalikan
Panjang              1 kaki                             1 inci Luas                    1 kaki kuadrat                             1 inci kuadrat  Isi                         1 kaki kubik Massa                 1 pon Kerapatan          1 pon per kaki kubik Kecepatan         1 kaki per sekon Gaya                    1 pondal Kerja, energi     1 kaki-pondal Daya                    1 daya kuda	ft In Ft2 ln2 Ft3 lb lb/ft3 ft/s pdl ft pdl Hp	30,48 cm 25,40 mm 9,2903 x 102 cm2 6,4516 x 102  mm2 0,0283168 m3 0,45359237 kg 16,0185 kg/m3 0,3048 m/s 0,138255 N 0,0421401 J 745,7 W	0,0328084 0,0393701 0,0107639x102 0,15500 x 10-2 35,3147 2,20462 0,062428 3,28084 7,23301 23,7304 0.00134102

1.4.            Kesalahan Pengukuran

 Saat melakukan pengukuran tidak ada yang menghasilkan ketelitian dengan sempurna. Perlu diketahui ketelitian yang sebenarnya dan sebab terjadinya kesalahan pengukuran. Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran dapat digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu : 

1.4.1. Kesalahan Umum (Gross Error)

Kesalahan ini kebanyakan disebabkan oleh kesalahan manusia. Diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak  tepat dan pemakaian instrumen yang tidak sesuai dan kesalahan penaksiran. Kesalahan ini tidak dapat dihindari, tetapi harus dicegah dan perlu perbaikkan. Ini terjadi karena keteledoran atau kebiasaan - kebiasaan yang buruk, seperti : pembacaan yang tidak teliti, pencatatan yang berbeda dari pembacaannya, penyetelan instrumen yang tidak tepat. Agar mendapatkan hasil yang optimal, maka diperlukan pembacaan lebih dari satu kali. Bisa dilakukan tiga kali, kemudian dirata-rata. Jika mungkin dengan pengamat yang berbeda. Perhatikan Gambar 3.1. sebagai contoh:

 

a . Pembacaan yang salah                                     b . Pembacaan yang tepat

c. Pengenolan skala yang tidak tepat

Gambar 3.1. Pembacaan Skala Alat Ukur

1.4.2. Kesalahan Sistematis (Systematic Errors)

Kesalahan ini disebabkan oleh kekurangan-kekurangan pada instrumen sendiri. Seperti kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai. Kesalahan ini merupakan kesalahan yang tidak dapat dihindari dari instrumen, karena struktur mekanisnya. Contoh : gesekan beberapa komponen yang bergerak terhadap bantalan dapat menimbulkan pembacaan yang tidak tepat. Tarikan pegas (hairspring) yang tidak teratur, perpendekan pegas, berkurangnya tarikan karena penanganan yang tidak tepat atau pembebanan instrumen yang berlebihan. Ini semua akan mengakibatkan kesalahan-kesalahan. Selain  dari beberapa hal yang sudah disinggung di atas masih ada lagi yaitu kesalahan kalibrasi yang bisa mengakibatkan pembacaan instrumen terlalu tinggi atau terlalu rendah dari yang seharusnya. Cara yang paling tepat untuk mengetahui instrumen tersebut mempunyai kesalahan atau tidak yaitu dengan membandingkan dengan instrumen lain yang memiliki karakteristik yang sama atau terhadap instrumen lain yang akurasinya lebih tinggi. Untuk menghindari kesalahan-kesalahan tersebut dengan cara : (1) memilih instrumen yang tepat untuk pemakaian tertentu; (2) menggunakan faktor-faktor koreksi setelah mengetahui banyaknya kesalahan; (3) mengkalibrasi instrumen tersebut terhadap instrumen standar. Pada kesalahan-kesalahan yang disebabkan lingkungan, seperti : efek perubahan temperatur,  kelembaban, tahanan udara luar, medan-medan magnetik, dan sebagainya dapat dihindari dengan membuat pengkondisian udara (AC), penyegelan komponen-komponen instrumen tertentu dengan rapat, pemakaian pelindung magnetik dan sebagainya.

1.4.3. Kesalahan Acak (Random Errors)

Kesalahan ini diakibatkan oleh penyebab  yang tidak dapat langsung diketahui. Antara lain sebab perubahan-perubahan parameter atau sistem pengukuran terjadi secara acak. Pada pengukuran yang sudah direncanakan kesalahan -kesalahan ini biasanya hanya  kecil.  Tetapi untuk pekerjaan -pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi akan berpengaruh. Contoh misal suatu tegangan  diukur dengan voltmeter   dibaca setiap jam, walaupun instrumen yang digunakan sudah dikalibrasi dan kondisi lingkungan sudah diset sedemikian rupa, tetapi hasil pembacaan akan terjadi perbedaan selama periode  pengamatan. Untuk mengatasi kesalahan ini  dengan menambah jumlah pembacaan dan menggunakan cara-cara statistik untuk mendapatkan hasil yang akurat.   Pada Alat ukur listrik sebelum digunakan  untuk mengukur perlu diperhatikan penempatannya / peletakannya. Ini penting karena posisi pada bagian yang bergerak yang menunjukkan besarannya akan dipengaruhi oleh titik berat bagian yang bergerak dari suatu alat ukur tersebut.

1.5.       Kalibrasi

Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrument ukur atau sistem pengukuran , atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang sudah memenuhi standar nasional maupun internasional.

1.5.1.      Tujuan dan Manfaat Kalibrasi

      Tujuan Kalibrasi adalah:

1.        Menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar nasional maupun internasional.

2.        Untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti (standar primer nasional dan internasional), melalui rangkaian perbandingan yang tak terputus.

      Sedangkan manfaat dari kalibrasi adalah sebagai berikut:

1.        Menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai dengan spesifikasinya.

2.        Untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industry pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki.

3.        Dengan melakukan kalibrasi, bisa diketahui seberapa jauh perbedaan(penyimpangan) antara harga yang sebenarnya dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur

1.5.2.Metode Kalibrasi

a.        Metode  standar yang dipublikasikan secara nasional, regional, atau internasional.

Laboratorium menjamin bahwa standar yang digunakan adalah edisi mutakhir yang berlaku. Bila perlu standar harus dilengkapi dengan rincian tambahan untuk menjamin penerapan yang konsisten. Penggunaan standar nasional, regional, atau internasional yang berisi informasi yang cukup dan ringkas untuk melakukan pengujian dan tidak perlu ditambah atau ditulis ulang sebagaimana prosedur internal, sehingga dapat digunakan oleh analisis yang bersangkutan. Selain itu, saat penerapan terkadang diperlukan dokumen tambahan untuk langkah-langkah yang lebih detail dalam rincian tahapan metode. Contoh metode yang dipublikasikan oleh badan standar nasional atau internasional seperti SNI,ISO,ASTM, dll.

b.        Metode terpublikasi

Metode terpublikasi adalah metode yang dikembangkan oleh ilmuwan atau engineer secara individu dan dipublikasikan oleh organisasi teknis yang mempunyai reputasi, atau dari teks, atau jurnal yang relevan, atau dari spesifikasi pabrik pembuat peralatan. Penggunaan metode terpublikasi di laboratorium harus divalidasi terlebih dahulu.

c.         Metode yang dikembangkan sendiri oleh laboratorium

Penggunaan metode yang dikembangkan oleh laboratorium harus  merupakan kegiatan yang terencana dan harus ditugaskan kepada personel yang ahli. Rencana harus dimutakhirkan saat pengembangan mulai dilakukan dan harus dipastikan adanya komunikasi yang efektif diantara semua personel yang terlibat. Apabila diperlukan metode yang tidak dicakup oleh metode buku, hal ini harus mendapat persetujuan dan harus mencakup spesifikasi yang jelas. Metode yang dikembangkan harus telah divalidasi sebagaimana mestinya sebelum digunakan. Bila laboratorium dapat melaksanakan suatu pengujian dan/atau kalibrasi dengan menggunakan lebih dari satu metode, maka pemilihan metode harus didasarkan kepada faktor eksternal seperti jenis sampel yang akan diuji atau barang yang akan dikalibrasi, peraturan perundang-undangan dan pada faktor internalnya seperti peralatan, kompetensi personal, waktu dan biaya, keselamatan dan kesehatan.

1.5.3. Istilah dalam Kalibrasi

Banyak istilah yang ada dalam pengkalibrasian ,misalnya metrologi, instrumenasi, kecermatan, kepekaan, resolusi, range, koreksi, reference, transfer, standar internasional, standar nasional, standar primer,standar kerja. Dibawah ini adalah definisi dari istilah-istilah tersebut

1.        Metrologi adalah teknologi yang berkaitan dengan pengukuran

2.        Instrumentasi adalah bidang ilmu perancangan, pembuatan penggunaan alat fisika atau sistem instrumen untuk keperluan deteksi, penelitian, pengukuran serta pengolahan data

3.        Kecermatan adalah kemampuan dari alat ukur untuk memberikan indikasi pendekatan terhadap harga sebenarnya dari suatu objek yang diukur.

4.        Kepekaan adalah perubahan pada reaksi alat ukur yang dibagi oleh hubungan perubahan aksinya.

5.        Resolusi adalah besar pernyataan dari kemampuan peralatan untuk membedakan arti dari dua tanda skala yang paling berdekatan dari besaran yang ditunjukkan. Range adalah besar daerah ukur antara batas ukur bawah dan batas ukur atas

6.        Koreksi adalah  suatu harga yang ditambahkan secara aljabar pada hasil dari alat ukur untuk mengkompensasi penambahan kesalahan sistematik.

7.        Reference adalah standar ketelitian yang paling tinggi pada urutan sistem kalibrasi yang menetapkan harga ketelitian dasar untuk sistem tersebut.

8.        Transfer menunjukkan alat ukur yang digunakan pada suatu sistem kalibrasi sebagai medium perantara untuk memindahkan harga dasar dari standar reference pada tingkatan yang lebih rendah atau alat ukur peralatan uji

Standar internasional adalah standar yang ditetapkan oleh suatu persetujuan internasional sebagai dasar untuk menetapkan suatu harga atau besaran bagi semua standar lain dari besaran yang ada