Di kiri, di bawah dua sungkup kaca, berdiri sebuah silinder platina-iridium — standar kilogram yang lama. Di kanan, kumparan tembaga sebuah neraca Kibble bergerak naik turun di antara kutub-kutub magnet. Arus mengalir kepadanya lewat kabel, dan di bawahnya bergetar berkas laser yang mengukur kecepatannya. Huruf kg samar terlihat menembus adegan. Layar menunjukkan 1,000 000 00 kg. Lampu perekam berkedip.
Lembar satuan
satuan pokok SIrev. 2026-10Kilogram kg
Satuan pokok SI · besaran: massa
Selama seratus tiga puluh tahun kilogram hanyalah satu silinder
Di sebuah lemari besi dekat Paris, di bawah tiga sungkup kaca, tersimpan silinder platina dan iridium setinggi 39 mm dan selebar 39 mm. Sejak 1889 massanya menurut definisi adalah kilogram. Setiap beberapa dasawarsa silinder itu dikeluarkan untuk dibandingkan dengan salinan dari berbagai negara.
Ternyata salinan dan standar saling menjauh: dalam seratus tahun selisihnya tumbuh hingga sekitar 50 mikrogram — massa sebutir pasir. Tak bisa diketahui apakah salinannya atau standar itu sendiri yang berubah, karena menurut definisi standar tepat seberat satu kilogram.
Sejak 2019 kilogram ditetapkan lewat konstanta Planck h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s. Kaitannya dengan massa diberikan oleh neraca Kibble: di sana berat anak timbangan diimbangi gaya elektromagnetik, sedangkan arus dan tegangan diukur dengan efek kuantum yang melibatkan h. Kini kilogram dapat diwujudkan di laboratorium mana pun.
Simbolnya kg dengan huruf kecil, kedua hurufnya kecil. K besar adalah kelvin; «Kg» dan «KG» keliru. Kilogram satu-satunya satuan pokok SI yang namanya mengandung awalan, jadi kelipatannya dibentuk dari gram: mg, Mg, bukan µkg atau kkg. Massa ditulis dengan m kecil.
Massa dan berat. Massa anak timbangan dalam kilogram sama di Bumi maupun di Bulan. Berat adalah gaya yang menekan tumpuannya dan diukur dalam newton. Di Bulan anak timbangan yang sama enam kali lebih ringan. Timbangan rumah menampilkan massa tetapi menghitungnya dari berat, jadi sedikit meleset dari kota ke kota.
01 · Definisi
neraca Kibble · berat · massaNeraca Kibble bekerja dalam dua langkah. Mula-mula anak timbangan diletakkan di piringan, dan kumparan dalam medan magnet dialiri arus sedemikian rupa sehingga menarik ke atas dengan gaya yang sama. Berat anak timbangan m·g sama dengan gaya elektromagnetik B·L·I.
Lalu anak timbangan diangkat dan kumparan digerakkan melalui medan yang sama dengan kecepatan tetap v. Di dalamnya terinduksi tegangan U = B·L·v. Hasil kali B·L yang tak diketahui saling meniadakan, tersisa m·g·v = U·I. Daya mekanik sama dengan daya listrik.
Tegangan diukur dengan efek Josephson, arus dengan efek Hall. Kedua standar itu bertumpu pada konstanta Planck. Percepatan gravitasi g diukur gravimeter di ruangan yang sama, kecepatan diukur interferometer laser. Dengan begitu massa anak timbangan diperoleh dari h, detik, dan meter.
Cara menimbang anak timbangan dengan arus
Di piringan kiri ada anak timbangan; di kanan, kumparan tembaga tergantung di atas magnet. Atur massa dan pilih tempat: di khatulistiwa gravitasi lebih lemah, di kutub lebih kuat. Tombol «Timbang» menyalakan arus: pengatur menyetelnya sampai lengan neraca mendatar. «Gerak» mengangkat anak timbangan dan menarik kumparan melewati medan sehingga terinduksi tegangan di dalamnya. Dari dua langkah itu alat menghitung massa. Biru untuk magnet dan medan, tembaga untuk kumparan, emas untuk arus dan daya, merah untuk kemiringan lengan. Di bawah ada tiga tampilan. «Keseimbangan» memperlihatkan gaya pada lengan selama satu langkah. «Penyimpangan standar» memperlihatkan bagaimana salinan silinder lama saling menjauh. «Massa dan berat» memberi berat anak timbangan yang sama dalam newton di berbagai tempat.
Gravitasi berbeda bahkan di dalam satu kota
Di kutub g ≈ 9,832 m/s², di khatulistiwa ≈ 9,780 m/s²: Bumi pepat dan berotasi. Di puncak gunung g lebih kecil, di atas batuan padat lebih besar. Neraca Kibble membandingkan gaya; tanpa g setempat yang tepat ia akan meleset seperseratus persen. Di sampingnya selalu ada gravimeter mutlak, yang menjatuhkan reflektor sudut dalam vakum dan mengukur percepatannya dengan laser.
02 · Konversi
satuan · berat · energiDari kilogram ke gram, pon, dan newton
Masukkan massa dalam satuan apa saja. Tab pertama mengonversinya ke kilogram, gram, ton, pon, ons, dan karat. Tab kedua menunjukkan berat massa ini di Bumi, Bulan, dan Mars. Tab ketiga memberi energinya menurut E = m·c² dan frekuensinya lewat h.
| {k} | {v} | {note} |
Massa elektron 9,1·10⁻³¹ kg, massa Matahari 2·10³⁰ kg. Di antaranya ada enam puluh orde besaran. Kilogram hampir di tengah — massa satu liter air, sesuatu yang mudah dipegang tangan.
04 · Alat ukur
komparator · anak timbangan · bola · gravimeterMassa dibandingkan, tidak diukur langsung
{title}
{text}
05 · Aturan penulisan
kg huruf kecil · awalan pada gramAwalan dipasang pada gram, bukan pada kilogram
Kilogram ditulis dengan huruf kecil, kg, dengan spasi setelah angka. Kelipatan dan bagiannya dibentuk dari gram: mg, µg, Mg. Ton, t = 1000 kg, boleh dipakai bersama SI. Berat ditulis dalam newton.
K besar adalah kelvin. Tidak ada dua awalan berturut-turut, jadi «mkg» dan «kkg» keliru. Berat adalah gaya; satuannya newton, bukan kilogram. «µkg» adalah kesalahan yang sama dengan dua awalan; yang benar mg. «Kilo» adalah singkatan sehari-hari; dalam teks kata itu ditulis lengkap.
06 · Satuan tetangga
massa dan gayaBerat: 1 kg beratnya 9,81 N.
Platina-iridium — 21 500.
0,2 g — massa kecil batu permata.
07 · Bagian sejarah
arsip · dari satu liter air sampai konstanta PlanckBagaimana kilogram diturunkan dari rak
{title}
{text}
Standar yang tak bisa diperiksa
Selama kilogram masih berupa benda, massanya menurut definisi satu kilogram. Jika silinder kehilangan atom saat dibersihkan atau menangkap debu dari udara, kilogram di seluruh dunia ikut «berubah». Hal itu hanya bisa diketahui lewat salinan — dan salinannya pun berubah.
Dalam perbandingan tahun 1946 dan 1989, sebagian besar salinan nasional ternyata lebih berat daripada standar beberapa puluh mikrogram. Di kanan terlihat bagaimana massa salinan menjauh dari standar: kurva-kurvanya melebar, sedangkan standar sendiri selalu di nol.
Definisi baru menghapus paradoks ini. Silinder kini hanya anak timbangan biasa; massanya diketahui hingga sekitar 10 µg dan boleh berubah, sementara kilogram tetap sama.
Katalog besaran
Massa dan berat · 12 lembar satuan
Indeks · semua besaran dalam satu halamanLaboratorium di pintu masuk indeksSetetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.Buka indeks →
