Pengukuran

 

 

 

 

Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang didasarkan pada eksperimen. Dalam eksperimen tersebut dilakukan pengamatan, pengukuran, menganalisis dan membuat laporan hasil eksperimen. Untuk memperoleh data yang akurat dalam eksperimen diperlukan pengukuran dan penulisan hasil pengukuran dalam satuan yang benar serta seuai dengan aturan penulisan amgka penting.

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan suatu satuan. Misalnya kamu mengukur panjang meja guru dengan mistar, didapat panjang meja 121,2 cm. Panjang meja merupakan besaran, 121,2 adalah nilai dari pengukuran dan cm satuan dengan menggunakan mistar. Untuk mendapatkan pengukuran yang akurat, maka kamu  perlu memperhatikan beberapa aspek pengukuran dan disamping itu pentingnya untuk memilih instrument yang  sesuai. Beberapa aspek pengukuran adalah sebagai berikut : Ketepatan , Kalibrasi Alat,  Ketelitian , Kepekaan.

Pada bagian ini Kamu akan memperdalam pengukuran besaran, terutama besaran pokok.

 

1. Mengukur Panjang dengan Alat Ukur Mistar, Jangka Sorong, dan Mikrometer Sekrup

 

Pernahkah kamu mengukur tinggi badanmu ? Barangkali kamu pernah melakukannya sendiri. Dengan menggunakan penggaris panjang atau meteran kita dapat mengukur tinggi badan kita. Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan satuan yang sudah baku.

Dalam melakukan pengukuran orang selalu berhadapan dengan benda atau objek yang diukur, alat ukur, dan satuan yang digunakan baik yang baku maupun yang tidak baku. Satuan yang tak baku merupakan satuan yang nilainya tidak tetap dan tidak standart. Seorang petani tradisional mungkin melakukan pengukuran panjang dan lebar sawahnya menggunakan satuan bata, dan tentunya alat ukur yang digunakan adalah sebuah batu bata. Tetapi seorang insinyur sipil mengukur lebar jalan menggunakan alat meteran kelos untuk mendapatkan satuan meter.

Alat ukur adalah alat yang digunakan dalam pengukuran dan mempunyai satuan yang baku. Banyak sekali alat ukur yang sudah diciptakan manusia baik yang tradisional maupun yang sudah menjadi produk teknologi modern. Untuk melengkapkan hasil pengukuran agar lebih bermakna harus disertai satuan.

Satuan Panjang dalam SI adalah meter. Untuk mengukur panjang suatu benda haruslah dipilih alat ukur yang sesuai dengan panjang benda yang diukur. Perhatikan tabel beberapa alat ukur panjang di bawah ini.

 

Batas ukur alat	Nama alat ukur yang digunakan	Batas Ketelitian
Beberapa meter Beberapa cm sampai 1 m Diantara 1 cm sampai 10 cm Kurang dari 2 cm	Meteran pita   Mistar   Jangka Sorong Mikrometer sekrup	0,1 cm 0,1 cm 0,01 cm 0,001 cm

 

 

a. Mistar

 

Mistar mempunyai ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Bagian skala terkecil mistar adalah 1mm.  Untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat paralaks (beda kemiringan dalam melihat ), maka ketika membaca mata harus melihat tegak lurus terhadap skala.

      Gambar 4. Mistar/penggaris

 

 

 

Contoh mengukur panjang dengan mistar.

 

Tentukan panjang karet penghapus A dan B ?

 

 

Karet penghapus B

 

Jawab ;

* Panjang karet penghapus A

   Ujung depan dititik 0 dan ujung belakang di 2 cm lebih 3mm. Jadi  panjangnya 2,3 cm.

* Panjang karet penghapus B

      Ujung depan di titik 3 cm dan ujung belakang di 4 cm lebih 7 mm. Jadi panjang karet      penghapus B 4,7 cm – 3 cm = 1,7 cm.

Meteran pita tidak berbeda jauh penggunaannya seperti mistar. Perbedaannya hanya terletak pada skalanya yang lebih banyak, dan terbuat dari bahan yang mudah digulung, misalnya plat logam atau plastik.

Alat ukur ini banyak digunakan oleh mekanik ahli bangunan yang memerlukan pengukuran obyek-obyek berukuran panjang.

 

 

 

 

b. Jangka Sorong

Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai ketelitian 0,1 mm atau 0.01 cm. Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter kelereng dan diameter bagian dalam pipa. Jangka sorong mempunyai 2 bagian penting.

• Bagian tetap (rahang tetap), skala tetap terkecil 1mm atau 0,1 cm.
• Bagian yang dapat digeser (rahang geser). Pada rahang geser ini dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 0,1mm.

Contoh Pengukuran dengan jangka sorong.

Tentukan diameter kelereng ?

 

c. Mikrometer Sekrup

 

Mikrometer sekrup merupakan alat ukur panjang yang paling teliti disbanding dengan jangka sorong dan mistar, dengan ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur ketebalan plat alumunium, diameter kawat yang kecil dan benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis.

Bagian-bagian skala mikrometer sekrup :

• Skala utama
• Skala terkecil dari skala utama adalah 0,1 mm.
• Skala putar

Skala terkecil dari skala putar 0,01 mm, dengan batas ukur dari 0,01 mm – 0,50 mm

 

Contoh Pengukuran panjang dengan mikrometer sekrup.

 

Tentukan diameter kawat ?

 

                       

 

2. Mengukur Massa Benda

 

            Untuk mengukur masssa benda dapat digunakan alat ukur timbangan dacin, timbangan pasar, neraca Ohauss dua lengan dan tiga lengan, timbangan berat badan serta neraca digital.

a. Pengukuran  Massa benda dengan neraca dua lengan

 

 

 

 

 

 

                  Gambar 6. Neraca untuk menimbang emas                                        Gambar 7. Neraca dua lengan

 

Untuk menentukan hasil pengukuran massa benda dengan neraca dua lengan baik itu timbangan dacin, Ohauss, timbangan pasar, cukup dengan cara meletakkan beban pada salah satu lengan, dan meletakkan massa kalibrasi standar pada lengan satunya. Amati sampai punggung lengan pada posisi sama mendatar.

 

 

b. Pengukuran  Massa benda dengan neraca Ohauss tiga lengan

Bagian – bagian Neraca Ohauss tiga lengan 

·         Lengan depan memiliki anting logam yang dapat digeser dengan skala 0, 1, 2, 3, 4,…..10gr, terdiri 10 skala tiap skala 1 gr.

·         Lengan tengah, dengan anting lengan dapat digeser, tiap skala 100 gr, dengan skala dari 0, 100, 200, ………500 gr.

·         Lengan belakang, anting lengan dapat digeser dengan tiap skala 10 gram, dari skala 0, 10, 20 , ……..100 gr.

 

 

 

Untuk menentukan hasil pengukuran massa benda dengan cara menjumlahkan skala yang ditunjukan pada skala lengan depan, tengah dan belakang

 

Contoh Mengukur massa dengan neraca Ohauss tiga lengan

 

Sebuah buku fisika kelas X ditimbang, setelah keadaan setimbang didapat keadaan lengan depan, tengah dan belakang seperti pada gambar disamping.

Tentukan massa buku tersebut ?

  

Jawab:

1. Posisi anting depan                               5,8   gram

2. Posisi anting tengah                          300,0   gram

3. Posisi anting belakang                         40,0  gram +

        Massa buku fisika                          345,8  gram

 

3. Mengukur Luas dan Volume benda

 

            Bagaimanakah kita mengukur luas meja Belajar kita ? Volume minyak tanah dalam drum, volume patung ?. Untuk benda–benda berbentuk teratur kita dapat mengukurnya secara tidak langsung. Pertama kali kita hitung dulu ukuran benda yang misalnya panjang, lebar, tinggi, diameter benda. Selanjutnya kita hitung luas atau volume benda dengan rumus yang sesuai dengan bentuk benda. Misalnya luas meja dengan rumus panjang x lebar; Volume drum merupakan hasil kali luas alas dengan tinggi drum.

Untuk benda yang berbentuk tidak teratur kita dapat menggunakan gelas ukur dan gelas pancuran. Volume benda yang diukur sama dengan volume air digelas pancuran.

                             Gambar 9. Gelas berpancuran untuk mengukur volume batu

 

4. Mengukur Massa Jenis Zat

 

Untuk mengukur massa jenis zat dapat diukur secara langsung dan tak langsung. Secara tak langsung, terlebih dahulu kita mengukur massa dan volume benda. Kemudian menentukan massa jenis benda dengan rumus massa dibagi dengan volume benda, atau r = . Untuk massa jenis zat cair dapat dihitung secara langsung dengan alat yang dinamakan Hidrometer.

 

1.     Mengukur Kuat Arus listrik atau Medan Magnet.

 Alat ukur besaran arus listrik dapat berupa ampermeter, galvanometer, multitester/ AVO meter, sedangkan untuk mengukur medan magnet dapat dipakai alat teslameter. AVO meter bahkan dapat dipakai untuk mengukur besaran listrik lainnya seperti hambatan listrik atau beda potensial listrik.

   Dengan kemajuan teknologi banyak alat ukur yang dapat menunjukkan datum-datum atau data pengukuran secara tepat dan akurat, karena sudah menggunakan teknologi digital. Menggunakan amperemeter digital mungkin lebih disukai daripada menggunakan alat ukur sejenis yang manual.

Menggunakan teslameter digital lebih menguntungkan dari pada teslameter jarum yang manual. Produsen alat-alat ukur digital telah membuat sistem kalibrasi khusus pada alat-alat tersebut.      

Orang yang hendak menggunakan alat ukur dalam pengukuran hendaknya memahami cara menggunakannya dan cara membaca skala yang ditunjuk selama pengukuran. Salah satu contoh adalah, untuk membaca pengukuran arus listrik biasanya digunakan cara sebagai berikut.

Arus listrik =

 

                               

Gambar 14. Mengukur kuat arus listrik menggunakan ampermeter yang disusun seri

 

Hal yang perlu diingat dalam pembacaan arus listrik menggunakan amperemeter adalah bahwa amperemeter harus dirangkai seri dengan komponennya.

Pengukuran besaran-besaran lain memerlukan cara pembacaan yang berbeda-beda sesuai dengan alat ukur yang digunakan.

 

Latihan

Kerjakan di buku latihanmu!

Tentukan hasil pengukuran panjang, massa, volume dari alat ukur berikut ini ?

1.      Jangka Sorong

 

                         A.

      

 

            

     B.

 

 

      C.

 

 

 

2.   Mikrometer sekrup

      A.                                                        B.

 

 

 

 

 

 

3.      Neraca tiga lengan

        

4.      Gelas ukur kimia

                         

 

5.     Mengukur Waktu

            Di masa lalu kala penghuni kota masih sedikit orang tidak memerlukan alat penunjuk waktu secara individual. Mereka cukup disediakan satu jam kota, berupa jam matahari karena di saat itu teknologi yang masih sederhana.

 

                       

 

               Gambar 15. Jam matahari sebagai jam kota peninggalan masa lalu yang tidak pernah rusak

Kini jaman sudah modern, dalam kegiatan sehari-hari kita menggunakan jam tangan untuk menunjukkan kondisi jam, menit dan detik setiap saat. Namun tidak menutup kemungkinan Kamu mampu membuat sebuah jam matahari di dinding tembok rumahmu untuk keperluanmu sendiri, paling tidak Kamu sudah berhemat terhadap pemakaian baterei. Hal ini juga memunculkan peluang untuk membuat jam matahari secara massal. Bukankah Indonesia negara tropis yang setiap hari ada matahari? Dengan alat dan bahan sederhana seperti lembaran papan/triplek, cat, kuas, kawat, dan lain-lain, kamu dapat membuat banyak jam matahari dan memasarkannya. Nah, Kamu sudah potensial mempunyai pendapatan sendiri, dan membuka peluang sebagai seorang wirausaha.

Sedangkan contoh alat ukur waktu  yang lainnya adalah  jam dinding, jam ayun, stop watch, jam digital, jam analog  dan jam matahari.

                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    

Gambar 16. Berbagai contoh jam

 

a. Stop Watch

 

Stop watch digunakan untuk mengukur interval waktu yang pendek. Ada dua jenis stop watch yaitu, digital dan manual atau analog. Stop watch digital memiliki pengukuran yang lebih teliti dibandingkan dengan jenis analog. Batas ketelitian stop watch  0,1 sekon – 0,01 sekon.

 

 

 

Ticker timer biasanya dilengkapi dengan pita kertas,  digunakan untuk menentukan catatan waktu dan jarak yang ditempuh pita kertas. Pita kertas dihubungkan dengan benda yang bergerak. Dengan mengetahui jarak dan waktu gerak pita, maka kita dapat menentukan kecepatan pita atau benda. Waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak dua titik pada pita kertas kira-kira 1/50 detik atau 0,02 s. Berikut ini gambar waktu antara dua titik pada pita.

 

 

 

 

 

 

 

                                           Gambar 19. Pola waktu pada pita yang ditandai oleh ticker timer

 

 

C.  Batas Ketelitian Alat Ukur

 

 

Ketika mengukur lebar meja dengan menggunakan mistar penggaris, misalnya didapat hasil pengukuran 100 cm. Hasil pengukuran tersebut dapat ditulis dalam bentuk ( 100 0,1) cm, dimana 0,1 cm  adalah batas ketelitian alat ukur mistar penggaris. Dengan demikian lebar meja tersebut berkisar 99,9 cm dan 100,1 cm.

Sedangkan ketidakpastian dalam pengukuran adalah perbandingan batas ketelitian dengan nilai yang benda yang diukur. Dari contoh di atas dapat dirumuskan;

 

        % Ketidakpastian =  x 100 % =  x  100 % = 0,1 %