Senin, 11 November 2013

Pendahuluan, Besaran, Satuan, dan Sistem Internasional, di dalam Fisika Kesehatan/ Introduction, Magnitude, Unit, and the International System, in the Health Physics


Pendahuluan, Besaran, Satuan, dan Sistem Internasional, di dalam Fisika Kesehatan

(Sumber: Hani, Ruslan Ahmadi. 2007. Fisika Kesehatan.  Yogyakarta: MitraCendikia.)

A. Pendahuluan

Fisika adalah ilmu pengetahuan yang paling mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda. Bidang fisika biasanya dibagi menjadi gerak, fluida, panas, suara cahaya, listrik dan magnet dan topik modern seperti relativitas, struktur atom, fisika zat padat, fisika nuklir, partikel elementer dan astrofisikal.
Walaupun istila hsains berasal dari bahasa latin yang berarti mengetahui, akhirnya sains tidak sekedar berarti pengetahuan. Tujuan utama semua sains, termasuk fisika, umumnya dianggap sebagai usaha untuk mencari keteraturan dalam pengamatan manusia pada alam sekitarnya. Banyak orang berpikir bahwa sains adalah proses mekanis dalam pengumpulan fakta dan membuat teori. Hal ini tidak benar. Sains, termasuk fisika, seperti juga sains lainnya merupakan usaha kreatif.  Fisika bukan hanya sekelompok fakta. Teori penting dibuat dengan tujuan untuk menjelaskan pengamatan. Untuk dapat diterima, teori diuji denan membandingkan prediksinya dengan hasil eksperimen yang sebenarnya. Perhatikan bahwa umumnya teori tidak dapat dibuktikan secara absolute. Untuk waktu yang lama sains kurang lebih merupakan satu kesatuan yang dikenal sebagai filosofi alam. Baru pada satu aau dua aba d yang lalu, perbedaan antara fisika dan kimia dan bahkan sains kehidupan menjadi jelas. Memang perbedaan menyolok yang kita lihat sekarang antara seni dan sains juga baru berumur beberapa abad. Dengan demikian tidak mengherankan kalau perkembangan fisika telah mempengaruhi dan dipengaruhi bidang lain.  Karya awal mengenal listrik yang berlanjut dengan penemuan baterai listrik dan arus listrik dibuat oleh seorang fisiologis abad XVIII, Luigi Galvani (1737-1798). Ia memperhatikan sentakan kaki katak yang merupakan respon terhadap percikan lsitrik, kemudian otot tersebut kelhatan tersentak jika bersentuhan dengan dua logam yang tidak sama. Pertama kalinya fenomena ini dikenal sebagai kelistrikan hewan, tetapi tidak lama kemudian menjadi jelas bahwa arus listrik itu sendiri bisa ada walaupun hewannya tidak. Seseorang tidak perlu menjadi ilmuwan peneliti pada, katakanlah kedokteran atau biologi mokuler untuk menggunakan fisika dalam pekerjaannya. Seorang terapi fisik misalnya, dapat melakukan pekerjaan lebih efektif jika ia paham akan prinsip pusat gravitasinya da cara kerja gaya dalam tubuh manusia. Ilmuwan sering membuat model dari fenomena fisika. Sebuah model merupakan semacam gambaran atau analogi yang kelihatan menjelaskan fenomena yang bersangkutan. Teori sering dikembangkan dan model, biasanya lebih dalam dan lebih kompleks dari model yang sederhana. Hukum ilmiah merupakan pernyataan yang singkat, sering dinyatakan dalam bentuk persamaan, yang secara kuantitatif mendeskripsikan sekelompok fenomena yang meliputi kasus yang luas.

B. Satuan, Standar dan Sistem Internasional
Besaran fisika selalu  dinyatakan relatif terhadap suatu standar atau satuan tertentu, dan satuan yang digunakan harus selalu diikutsertakan. Satuan yang diterima secara umum saat ini adalah sistem Internasional, di mana satuan standar, panjang, massa dan waktu adalah: meter, kilogram dan sekon. Standar internasioanl yang pertama adalah meter (disingkat m), dinyatakan sebagai standar panjang oleh French Academy of Sciences, pada tahun 1790-an. Dalam semangat rasionalitas, 1 meter standar awalnya ditentukan sebesar: “Jarak antara dua goresan pada meter standar sehngga jarak dari kutub utara ke khatulistiwa melali Paris adalah 10 juta meter”. Meter standar adalah sebuah batang yang terbuat dari campuran platina iridium. Pada tahun 1889, meter didefinisikan dengan lebih tepat sebagai jarak antara dua tanda yang dibuat jelas pada sebuah penggaris campuran platina iridium. Tahun 1960, untuk memberikan ketepatan yang lebih tinggi dan agar bisa diproduksi ulang, meter didefinisikan kembali sebagai 1.650.763,73 panjang geombang dari suatu cahaya jingga tertentu dipancarkan oleh atom gas Krypton-86 (Kr86). Tahun 1983, meter kembali didefinisikan ulang, kali ini dalam hubungannya dengan kecepatan cahaya (yang nilai pengukuran terbaiknya dalam definisi meter yang lama adalah 299.792.458 m/s, dengan ketidak pastian sebesar 1/s). Definisi yang baru adalah “satu meter adalah panjang jalur yang dilalui oleh caya pada ruang hampa udara selama selang waktu 1/299.792.458 sekon”.  Satuan Inggris untuk panjang (inci, foot, mil) sekarang didefinisikan dalam meter inci (in), didefinisikan tepat sebesar 2,54 centimeter (cm), dimana 1cm=0,01 m.

Standar massa adalah massa sebuah silinder platina iridium, yang disebut sebagai satu kilogram, disimpan di International Bureau of Weights and Measures di Serves, Paris. Sampai tahun 1960, standar waktu didasarkan pada hari surya rata-rata, selang waktu yang dibutuhkan oleh matahari untuk mencapai titik tertinggi dua kali berturut-turut, diratakan selama waktu 1 tahun. Pada tahun 1967, ditetapkan standar atom. Pada atom cesium energi dari kedua tingkat energinya yang terendah tidak banyak berbeda, tergantung pada sejajar atau tidaknya spin electron paling luar pada spin inti. Radiasi listrik magnetic (gelombang mikro) dengan frekuensi yang tepat menyebabkan perpindahan dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Satu ini satu detik didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan oleh 9.192.631,770 periode radiasi ini. Tentu saja ada tepat 60 s dalam satu menit (min) dan 60 menit dalam satu jam atau hour (h). Perhatikan dua faktor 60 ini (sebagaimana juga 2,54 cm per incii) merupakan defisini dengan demikian memiliki jumlah angka signifikan tak terhingga.

                Pada sistem metrik, satuan yang lebih besar dan lebih kecil didefinisikan dalam kelipatan 10 dari satuan standar, dan cara ini membuat perhitungan cukup mudah. Dengan demikian, 1 kilometer (km) adalah 1000 m, 1 centi meter adalah 1/100 m, dan seterusnya. Awalan “centi”, “kilo”, dan lainnya dan dapat diterapkan tidak hanya pada satuan panjang, tetapi juga satuan volume,massa, atau satuan metrik lainnya. Misalnya 1 centiliter (cL) adalah 1/1000 liter (L).