Sistem Satuan Internasional

Satuan dan awalan

Sistem Satuan Internasional dari dari satu set satuan dasar, satu set satuan turunan SI dengan nama khusus, dan satu set pengali berbasis desimal yang digunakan sebagai awalan. Istilah Satuan SI mencakup ketiga kategori ini, tetapi istilah satuan SI koheren hanya termasuk satuan dasar dan satuan turunan.

Satuan non-SI yang bisa digunakan bersama SI

Meskipun secara teori, SI dapat digunakan untuk pengukuran fisika apapun, CIPM mengakui beberapa satuan non-SI yang masih digunakan dalam ilmu teknis, saintifik, dan komersial. Selain itu, ada beberapa satuan lain yang telah digunakan ratusan tahun lamanya dan telah menjadi budaya yang kelihatannya masih akan terus digunakan di masa depan. CIPM telah memasukkan beberapa satuan tersebut dan mempublikasikannya dalam Brosur SI sehingga penggunaannya bisa konsisten di seluruh dunia. Beberapa satuan ini dikelompokkan menjadi beberapa kategori berikut.

Dipertahankannya satuan non-SI

Meskipun secara teoretis SI dapat digunakan untuk pengukuran fisika manapun, tetapi beberapa satuan non-SI masih muncul pada sumber-sumber saintifik, teknik, maupun komersial. Beberapa satuan sudah digunakan bertahun-tahun lamanya dan telah menjadi budaya dan kelihatannya akan terus digunakan di masa datang. CIPM telah memasukkan beberapa satuan tersebut dan memasukkannya dalam brosur SI agar dapat digunakan secara konsisten.
Untuk melakukan standarisasi satuan yang berkaitan dengan ilmu kesehatan yang digunakan pada industri nuklir, CGPM ke-12 (1964) menerima penggunaan curie (simbol Ci) sebagai satuan non-SI untuk aktivitas radionuklida; becquerel, sievert dan gray diadopsi kemudian. Juga, milimeter raksa (simbol mmHg) tetap dipertahankan untuk mengukur tekanan darah.

Sistem Besaran Internasional

Sistem Besaran Internasional (International System of Quantities, ISQ) adalah sistem yang berbasis pada 7 besaran dasar: panjang, massa, waktu, arus listrik, temperatur termodinamik, jumlah zat, dan intensitas cahaya. Besaran lainnya seperti luas, tekanan, dan hambatan listrik diturunkan dari besaran pokok ini. Sistem besaran internasional mendefinisikan besaran yang diukur dengan satuan-satuan SI. Sistem besaran internasional didefinisikan dalam standar internasional ISO/IEC 80000, dan difinalisasikan tahun 2009 dengan publikasi ISO 80000-1.

Brosur SI dan faktor konversi

CGPM mempublikasikan brosur yang menampilkan dan mendefinisikan SI. Versi resminya berbahasa Prancis, seperti Konvensi Meter. Maka memungkinkan untuk diinterpretasi lokal, khususnya mengenai nama dan istilah dalam bahasa yang berbeda, misalnya Institut Standar dan Teknologi Nasional (National Institute of Standards and Technology, NIST) Amerika Serikat memproduksi versi dokumen CPGM mereka sendiri (NIST SP 330) yang menggunakan interpretasi lokal dengan bahasa Inggris Amerika dan dokumen lainnya (NIST SP 811) yang memberikan petunjuk umum mengenai penggunaan SI di Amerika Serikat dan konversi satuan antar SI dan sistem imperial.
Penulisan dan perawatan brosur CPGM dilakukan oleh salah satu komite CIPM, Consultative Committee for Units (CCU). CIPM akan menominasikan kepala komite, tetapi komite ini di dalamnya juga termasuk perwakilan dari berbagai badan internasional lain selain perwakilan CIPM atau CGPM. Maka, komite ini menyediakan forum untuk badan-badan ini dan memberi masukan ke CPGM sehubungan dengan penyempurnaan SI.
Definisi istilah "besaran", "satuan", "dimensi" dll. yang digunakan dalam Brosur SI adalah kata-kata dari Kosakata metrologi internasional, sebuah publikasi yang diproduksi oleh Komite Bersama untuk Panduan dalam Metrologi (JCGM), kelompok yang terdiri dari 8 organisasi standar internasional di bawah pimpinan direktur BIPM. Besaran dan persamaan yang mendefinisikan SI saat ini disebut sebagai Sistem Besaran Internasional (International System of Quantities, ISQ) dan diatur dalam Standar Internasional Besaran dan Satuan ISO/IEC 80000.

Perubahan SI

Biro Internasional untuk Ukuran dan Timbangan (BIPM) menjelaskan SI sebagai "sistem metrik modern". Perubahan teknologi telah mengarah pada evolusi dari definisi dan standar yang telah mengikuti dua hal utama, yaitu perubahan SI itu sendiri, dan klarifikasi tentang bagaimana cara menggunakan satuan ukuran yang bukan bagian dari SI, tetapi masih digunakan pada basis dunia.
Sejak tahun 1960, CGPM telah melakukan sejumlah perubahan pada satuan SI untuk memenuhi kebutuhan bidang-bidang tertentu, terutama di bidang kimia dan radiometri. Perubahan tersebut sebagian besar merupakan tambahan pada daftar satuan turunan terkenal, dan termasuk mol (simbol mol) untuk sejumlah zat, pascal (simbol Pa) untuk tekanan, siemens (simbol S) untuk konduktansi listrik, becquerel (simbol Bq) untuk "aktivitas pada sebuah radionuklida", gray (simbol Gy) untuk radiasi pengion, sievert (simbol Sv) sebagai satuan radiasi dari dosis ekuivalen, dan katal (simbol kat) untuk aktivitas katalitik
Mengakui kemajuan ilmu presisi pada skala besar dan kecil, kisaran kebijakan awalan yang ditentukan dari piko- (10⁻¹²) hingga tera- (10¹²) diperluas menjadi 10⁻²⁴ hingga 10²⁴.
Definisi meter baku 1960, dalam hal panjang gelombang dari emisi spesifik atom kripton-86, digantikan dengan jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa dengan waktu tepat  detik, sehingga kecepatan cahaya sekarang adalah konstanta alam yang ditentukan secara tepat.
Beberapa perubahan pada konvensi notasi juga telah dibuat untuk mengurangi ambiguitas leksikografis. Sebuah analisis di bawah naungan CSIRO, yang diterbitkan pada tahun 2009 oleh Royal Society, telah menunjukkan peluang untuk dapat menyelesaikan realisasi dari tujuan mengurangi ambiguitas tersebut sampai ke titik keterbacaan mesin dengan nol ambiguitas secara menyeluruh.

Sejarah

Sistem metrik pertama kali diimplementasikan ketika Revolusi Prancis (1790-an) dengan hanya meter dan kilogram sebagai standard dari panjang dan massa. Tahun 1830-an Carl Friedrich Gauss memunculkan dasar untuk sebuah sistem yang koheren berbasis panjang, massa, dan waktu. Tahun 1860-an sekelompok orang dengan bantuan Asosiasi Kemajuan Sains Inggris (British Association for the Advancement of Science) merumuskan persyaratan untuk sebuah sistem satuan koheren dengan satuan dasar dan satuan turunan. Masuknya satuan listrik ke dalam sistem ini terhambat oleh begitu banyaknya satuan yang berbeda-beda, hingga tahun 1900 ketika Giovanni Giorgi mengidentifikasi perlunya mendefinisikan satu besaran listrik tunggal sebagai besaran pokok keempat.
Tahun 1875, Traktat Meter meloloskan pertanggungjawaban untuk memverifikasi kilogram dan meter untuk menarik kontrol dari pemerintah Prancis menjadi internasional. Tahun 1921, traktat ini diperlukas untuk semua besaran fisika termasuk satuan listrik yang awalnya didefinisikan tahun 1893.
Tahun 1954, Konferensi Umum tentang Berat dan Pengukuran (General Conference on Weights and Measures, CGPM) ke-10 mengidentifikasikan arus listrik sebagai besaran pokok keempat dan menambahkan 2 besaran pokok lain: temperatur dan intensitas cahaya—sehingga total menjadi 6. Satuannya masing-masing adalah meter, kilogram, sekon, ampere, kelvin dan candela. Tahun 1971, besaran ketujuh ditambahkan ke dalam SI yaitu jumlah partikel yang dinyatakan dalam mol.

Awal perkembangan

Sistem metrik dikembangkan pertama kali tahun 1791 oleh sebuah komite Akademi Sains Prancis, ditugaskan oleh Majelis Nasional dan Louis XVI untuk menciptakan sebuah sistem pengukuran yang satu dan rasional. Kelompok ini, didalamnya termasuk Antoine Lavoisier ("bapak kimia modern") dan matematikawan Pierre-Simon Laplace dan Adrien-Marie Legendre, menggunakan asas yang sama untuk menghubungkan panjang, volume, dan massa yang sebelumnya telah diajukan oleh pendeta Inggris John Wilkins tahun 1668 dan konsep yang menggunakan meridian bumi sebagai basis definisi panjang, pertama kali diajukan tahun 1670 oleh kepala biara Prancis Mouton.
Tanggal 30 Maret 1791, Majelis mengadopsi asas yang diusulkan oleh komite ini untuk sistem pengukuran desimal yang baru dan menyetujui survei Dunkirk dan Barcelona untuk menetapkan panjang meridian. Tanggal 11 Juli 1792, komite mengusulkan nama meter, are, liter dan grave untuk satuan panjang, luas, kapasitas, dan massa. Komite ini juga mengajukan bahwa perkalian satuan-satuan ini ditandai dengan awalan berbasis desimal seperti senti untuk perseratus dan kilo untuk seribu.
Hukum tanggal 7 April 1795 (loi du 18 germinal) mendefinisikan istilah gramme dan kilogramme, yang menggantikan istilah sebelumnya gravet dan grave. Tanggal 22 Juni 1799 (setelah Pierre Méchain dan Jean-Baptiste Delambre telah menyelesaikan survei meridian), standar definisi mètre des Archives dan kilogramme des Archives disimpan di Archives nationales. Tanggal 10 Desember 1799, hukum yang berisi sistem metrik untuk diadopsi di Prancis (loi du 19 frimaire)
akhirnya diloloskan.
Di pertengahan awal abad ke-19 terjadi ketidak konsistenan pada pemilihan perkalian satuan dasar – terutama myriameter (10.000 meter) digunakan di Prancis dan sebagian Jerman, sedangkan kilogram (1000 gram) (daripada myriagram) lebih banyak digunakan untuk massa.
Tahun 1832, matematikawan Jerman Carl Friedrich Gauss, diasisteni oleh Wilhelm Weber, secara implisit mendefinisikan detik sebagai satuan dasar ketika ia mengutip medan magnet bumi dalam milimeter, gram, dan detik. Sebelumnya, kekuatan medan magnet bumi hanya dijelaskan dalam istilah relatif. Teknik yang digunakan Gauss untuk membuat persamaan torsi yang terinduksi pada magnet yang digantung dengan massa yang diketahui oleh medan magnet bumi dengan torsi yang diinduksikan pada sistem ekivalen dibawah gravitasi. Hasil perhitungannya memungkinkan ia untuk menetapkan dimensi yang didasarkan pada massa, panjang, dan waktu ke medan magnet.
Tahun 1860-an, James Clerk Maxwell, William Thomson dan beberapa orang lainnya dengan bantuan Asosiasi Kemajuan Sains Inggris (British Association for the Advancement of Science), meresmikan konsep sebuah sistem satuan koheren dengan satuan dasar dan satuan turunan. Asas koherensi sukses digunakan untuk mendefinisikan sejumlah satuan pengukuran yang didasarkan pada sistem satuan sentimeter–gram–sekon (CGS), termasuk erg untuk energi, dyne untuk gaya, barye untuk tekanan, poise untuk viskositas dinamik dan stokes untuk viskositas kinematik.