Apa itu konversi satuan fisika?
Satuan adalah besaran yang digunakan untuk mengukur besaran fisik, dan konversi satuan adalah aritmetika membandingkan satu besaran semacam itu dengan yang lain. Standar internasional sejak 1960 adalah Sistem Satuan Internasional (SI), yang disusun di sekitar tujuh satuan dasar — meter, kilogram, detik, ampere, kelvin, mol, dan kandela — dari mana setiap satuan lain diturunkan dengan perkalian atau pembagian. Sistem satuan yang koheren berarti hasil kali atau hasil bagi besaran menghasilkan hasil kali atau hasil bagi satuannya, sehingga persamaan J = N·m bekerja tanpa menyisipkan konstanta ajaib. Sistem tidak koheren seperti CGS menyisipkan konstanta semacam itu — berguna secara historis, canggung dalam praktik. Panel menyimpan semuanya dalam faktor SI: setiap satuan disimpan sebagai satu angka (faktor untuk mengonversi ke basis SI), dan setiap jawaban adalah satuan_dalam_SI ÷ satuan_keluar_dalam_SI, dengan pemformatan ditangani oleh lapisan tampilan.
SI memberi Anda satu satuan dasar per besaran, panel memberikan setiap satuan lain sebagai faktor: 1 km = 10³ m, 1 parsek = 3.0857×1016 m, 1 elektronvolt = 1.602×10−19 J. Faktor konversi adalah seluruh fisika konversinya; yang lain hanyalah format.
Panjang — dari angstrom hingga parsek
Enam belas entri panjang panel mencakup sekitar 26 orde besaran, dari angstrom (10−10 m, skala ikatan kimia dan jarak atom) hingga parsek (3.0857×1016 m). Meter adalah satuan SI kerja; yang lain hanyalah konvensi penamaan dengan faktor tetap. Dalam rentang besaran yang sama, satuan kerja berbeda menurut disiplin: nanometer untuk panjang gelombang cahaya tampak (400-700 nm); mikrometer untuk biologi sel; milimeter untuk teknik mesin; sentimeter untuk benda sehari-hari; kilometer untuk geografi. Untuk skala dari manusia ke Bumi hingga galaksi, satuan astronomi (1 AU = 1.496×1011 m, didefinisikan secara tepat sebagai jarak Bumi-Matahari) dan tahun cahaya (1 ly = 9.461×1015 m, jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun Julian) menjembatani tata surya ke bintang terdekat. Parsek adalah satuan astronomi profesional, didefinisikan sebagai jarak di mana 1 AU membentuk sudut satu detik busur: 1 pc ≈ 3.26 ly ≈ 206,265 AU.
Massa — dari yoktogram hingga massa matahari
Dua belas entri massa mencakup rentang dari kuantum hingga astronomi: satuan massa atom (1.661×10−27 kg, satu Dalton, massa nukleon) untuk kimia, mikrogram dan miligram untuk kimia analitik, kilogram untuk penggunaan sehari-hari, ton untuk jumlah industri, pon avoirdupois (0.4536 kg, didefinisikan secara tepat sejak 1959 sebagai 453.59237 g), dan massa matahari (1.989×1030 kg) untuk bintang. Karat (tepat 200 mg) adalah satuan massa untuk batu permata; slug (14.594 kg) adalah satuan massa imperial yang memberi F = ma dalam pon-gaya tanpa faktor tambahan — berguna jika Anda harus bekerja dalam satuan kustomari AS. Perhatikan bahwa "berat" secara teknis adalah gaya, bukan massa; kilogram-gaya sama dengan 9.81 N. Panel tidak mencampuradukkan keduanya: setiap entri di sini adalah massa dalam kg.
Energi — joule, eV, kalori, BTU, kWh
Kolom energi mencakup celah antara kuantum (elektronvolt, 1.602×10−19 J) dan industri (kilowatt-jam, 3.6×106 J). Satuan SI adalah joule (1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s²); elektronvolt adalah satuan atom alami (energi kinetik yang diperoleh elektron saat melintasi 1 volt); kalori (4.184 J, termokimia) masih tercantum pada label gizi; British thermal unit (1 BTU ≈ 1,055 J) bertahan dalam peringkat HVAC dan energi sebatang korek api kayu dapur; dan kWh adalah yang muncul di tagihan listrik Anda. E = mc² menghubungkan massa dan energi secara langsung: 1 kg massa menyimpan 8.988×1016 J, cukup untuk menjalankan seluruh ekonomi dunia selama beberapa detik. Kalori makanan (perhatikan huruf kapital) sebenarnya adalah kilokalori (1,000 kal = 4,184 J).
Tekanan — pascal, atm, bar, mmHg, psi
Tekanan memiliki lebih banyak satuan daripada hampir besaran fisik lainnya karena ia tumbuh dari tiga tradisi sekaligus: meteorologi (milimeter raksa, mmHg, dan milibar), rekayasa (pon per inci persegi, psi), dan fisika (pascal, Pa = N/m²). Angka jangkar: 1 atm = 101,325 Pa tepat — satuan SI asli adalah "atmosfer standar"; 1 mmHg ≈ 133.322 Pa (tinggi kolom merkuri 1 mm pada gravitasi standar); 1 bar = 100,000 Pa tepat (angka bulat praktis, sedikit kurang dari 1 atm); 1 psi ≈ 6,894.76 Pa. Rasio mmHg-ke-Pa adalah yang membuat barometer merkuri berfungsi: 760 mmHg = 1 atm. Tekanan darah secara konvensi dilaporkan dalam mmHg, tekanan atmosfer dalam hPa (hektopascal, secara numerik sama dengan milibar), dan tekanan ban dalam psi.
Suhu itu istimewa
Konversi setiap besaran lain adalah satu faktor perkalian tunggal. Suhu adalah pengecualian: satuannya berbeda oleh offset sekaligus skala, karena 0 pada setiap skala berada di tempat yang berbeda. Untuk mengonversi dari Celsius ke Kelvin, tambahkan 273.15; dari Fahrenheit ke Rankine, tambahkan 459.67; dari Celsius ke Fahrenheit, kalikan dengan 9/5 dan tambahkan 32. Untuk mengonversi selisih suhu gunakan hanya faktor skala (1 K = 1°C = 9/5°F). Panel menangani ini dengan penskalaan dan offset khusus kategori sehingga 100°C terbaca sebagai 212°F (bukan 180°F, kesalahan umum). Menganggap selisih suhu sebagai suhu adalah kesalahan paling umum dalam konversi satuan.
Lain-lain: sudut, muatan, tegangan, frekuensi
Beberapa konversi layak diberi perhatian karena menjebak bahkan orang berpengalaman: radian dan derajat bukan sekadar tanpa dimensi, melainkan tanpa dimensi yang sama — 2π radian = 360°, dengan satu lingkaran penuh dalam satuan mana pun menjadi rasio panjang/jari-jari yang menghasilkan bilangan murni; inilah sebabnya ω dalam rumus sudut dapat menggunakan salah satu satuan. Frekuensi adalah kebalikan waktu: hertz = 1/s. Tegangan (joule per coulomb) dan muatan listrik (coulomb) dihubungkan dengan arus (ampere) oleh Q = I·t. Satuan dasar arus, ampere, didefinisikan sebagai 6.241×1018 muatan elementer per detik; redefinisi SI 2019 yang baru menggantinya dengan nilai tetap untuk muatan elementer dan menurunkan ampere. Panel menggunakan faktor rekayasa konvensional di seluruh bagian, yang sesuai dengan definisi praktis hingga lebih baik dari satu bagian per juta untuk hampir semua keperluan.
Kesalahpahaman umum
- Suhu hanyalah skala yang berbeda, seperti inci dan sentimeter. Skala suhu juga memiliki offset selain skala: 0°C = 273.15 K, bukan 0 K. Interval 1 K sama dengan interval 1°C, tetapi suhu absolutnya berbeda. Mencampuradukkan keduanya adalah kesalahan paling umum dalam konversi satuan yang melibatkan panas.
- Satu pon adalah satu kilogram. Pon adalah satuan massa dalam sistem avoirdupois (tepat 0.453 592 37 kg sejak 1959); pon-gaya (lbf) adalah satuan gaya (sekitar 4.45 N). Keduanya berbeda dengan faktor g ≈ 9.81. Timbangan berat badan melaporkan pon-massa; mesin roket melaporkan pon-gaya; keduanya benar dalam konteksnya masing-masing.
- 1 kg berat dikonversi dengan 9.81 untuk mendapatkan Newton. 9.81 m/s² adalah gravitasi permukaan standar, bukan faktor konversi. Massa 1 kg berbobot sekitar 9.81 N di permukaan laut, tetapi massa yang sama adalah angka yang sama di mana pun — berat (gaya) yang bergantung pada g setempat.
- Elektronvolt adalah satuan tegangan. Meskipun namanya, eV adalah satuan energi: energi yang diperoleh elektron saat bergerak melalui potensial satu volt. 1 eV = 1.602×10−19 J. Ini membuat "volt" di dalam "eV" sekadar kemudahan kinematik, bukan satuan gaya.
Alat terkait: Referensi Konstanta untuk nilai yang mendasari faktor-faktor ini, Termodinamika untuk kasus suhu khusus dalam praktik, dan Kalkulator untuk aljabar analisis dimensi.
