BAB 1. PENGUKURAN
A. PENGERTIAN PENGUKURANKonsep: Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan.
Misalnya, kamu melakukan kegiatan
pengukuran panjang meja dengan pensil. Dalam kegiatan tersebut artinya
kamu membandingkan panjang meja dengan panjang pensil. Panjang pensil
yang kamu gunakan adalah sebagai satuan. Sesuatu yang dapat diukur dan
dapat dinyatakan dengan angka disebut besaran, sedangkan pembanding dalam suatu pengukuran disebut satuan. Satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua orang disebut satuan baku, sedangkan satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang tidak sama untuk orang yang berlainan disebut satuan tidak baku.
B. BESARAN POKOK DAN BESARAN TURUNANKonsep: Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah didefinisikan terlebih dahulu. Besaran Turunan adalah besaran yang satuannya diperoleh dari besaran pokok.Pengertian Besaran Fisika, Besaran Pokok, dan Besaran Turunan
Di dalam pembicaraan kita sehari-hari yang dimaksud dengan berat badan adalah massa,
sedangkan dalam fisika pengertian berat dan massa berbeda. Berat badan
dapat kita tentukan dengan menggunakan alat timbangan berat badan.
Misalnya, setelah ditimbang berat badanmu 50 kg atau dalam fisika
bermassa 50 kg. Tinggi atau panjang dan massa adalah sesuatu yang dapat
kita ukur dan dapat kita nyatakan dengan angka dan satuan. Panjang dan
massa merupakan besaran fisika. Jadi, besaran fisika adalah ukuran fisis suatu benda yang dinyatakan secara kuantitas.
Selain besaran fisika juga terdapat
besaran-besaran yang bukan besaran fisika, misalnya perasaan sedih,
gembira, dan lelah. Karena perasaan tidak dapat diukur dan tidak dapat
dinyatakan dengan angka dan satuan, maka perasaan bukan besaran fisika.
Besaran fisika dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok
adalah besaran yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Adapun, besaran
turunan merupakan besaran yang dijabarkan dari besaran-besaran pokok.
Sistem
satuan besaran fisika pada prinsipnya bersifat standar atau baku, yaitu
bersifat tetap, berlaku universal, dan mudah digunakan setiap saat
dengan tepat. Sistem satuan standar ditetapkan pada tahun 1960 melalui
pertemuan para ilmuwan di Sevres, Paris.
Sistem satuan yang digunakan dalam dunia pendidikan dan pengetahuan
dinamakan sistem metrik, yang dikelompokkan menjadi sistem metrik besar
atau MKS (Meter Kilogram Second) yang disebut sistem internasional atau disingkat SI dan sistem metrik kecil atau CGS (Centimeter Gram Second).
Besaran pokok dan besaran turunan beserta dengan satuannya dapat dilihat dalam Tabel berikut.
Selain tujuh besaran pokok di atas,
terdapat dua besaran pokok tambahan, yaitu sudut bidang datar dengan
satuan radian (rad) dan sudut ruang dengan satuan steradian (sr).
Tabel Beberapa Besaran Turunan beserta SatuannyaSistem Internasional
Dahulu orang biasa menggunakan jengkal,
hasta, depa, langkah sebagai alat ukur panjang. Ternyata hasil
pengukuran yang dilakukan menghasilkan data berbeda-beda yang berakibat
menyulitkan dalam pengukuran, karena jengkal orang satu dengan lainnya
tidak sama. Oleh karena itu, harus ditentukan dan ditetapkan satuan yang
dapat berlaku secara umum. Usaha para ilmuwan melalui berbagai
pertemuan membuahkan hasil sistem satuan yang berlaku di negara manapun
dengan pertimbangan satuan yang baik harus memiliki syarat-syarat
sebagai berikut:
1) satuan selalu tetap, artinya tidak mengalami perubahan karena pengaruh apapun, misalnya suhu, tekanan dan kelembaban.2) bersifat internasional, artinya dapat dipakai di seluruh negara.
3) mudah ditiru bagi setiap orang yang akan menggunakannya.
Satuan Sistem Internasional (SI)
digunakan di seluruh negara dan berguna untuk perkembangan ilmu
pengetahuan dan perdagangan antarnegara. Kamu dapat membayangkan betapa
kacaunya perdagangan apabila tidak ada satuan standar, misalnya satu
kilogram dan satu meter kubik.
1. Satuan Internasional untuk Panjang
Hasil pengukuran besaran panjang biasanya
dinyatakan dalam satuan meter, centimeter, milimeter, atau kilometer.
Satuan besaran panjang dalam SI adalah meter. Pada mulanya satu meter
ditetapkan sama dengan panjang sepersepuluh juta (1/10000000) dari jarak
kutub utara ke khatulistiwa melalui Paris. Kemudian dibuatlah batang
meter standar dari campuran Platina-Iridium. Satu meter didefinisikan
sebagai jarak dua goresan pada batang ketika bersuhu 0ºC. Meter standar
ini disimpan di International Bureau of Weights and Measure di Sevres,
dekat Paris.
Batang meter standar dapat berubah dan
rusak karena dipengaruhi suhu, serta menimbulkan kesulitan dalam
menentukan ketelitian pengukuran. Oleh karena itu, pada tahun 1960
definisi satu meter diubah. Satu meter didefinisikan sebagai jarak
1650763,72 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh
atom gas krypton-86 dalam ruang hampa pada suatu lucutan listrik.
Pada tahun 1983, Konferensi Internasional
tentang timbangan dan ukuran memutuskan bahwa satu meter merupakan
jarak yang ditempuh cahaya pada selang waktu 1/299792458 sekon.
Penggunaan kecepatan cahaya ini, karena nilainya dianggap selalu
konstan.
2. Satuan Internasional untuk Massa
Besaran massa dalam SI dinyatakan dalam
satuan kilogram (kg). Pada mulanya para ahli mendefinisikan satu
kilogram sebagai massa sebuah silinder yang terbuat dari bahan campuran
Platina dan Iridium yang disimpan di Sevres, dekat Paris. Untuk
mendapatkan ketelitian yang lebih baik, massa standar satu kilogram
didefinisikan sebagai massa satu liter air murni pada suhu 4ºC.
3. Satuan Internasional untuk Waktu
Besaran waktu dinyatakan dalam satuan
detik atau sekon dalam SI. Pada awalnya satuan waktu dinyatakan atas
dasar waktu rotasi bumi pada porosnya, yaitu 1 hari. Satu detik
didefinisikan sebagai 1/26400 kali satu hari rata-rata. Satu hari
rata-rata sama dengan 24 jam = 24 x 60 x 60 = 86400 detik. Karena satu
hari matahari tidak selalu tetap dari waktu ke waktu, maka pada tahun
1956 para ahli menetapkan definisi baru. Satu detik adalah selang waktu
yang diperlukan oleh atom cesium-133 untuk melakukan getaran sebanyak
9192631770 kali.
Mengonversi Satuan Panjang, Massa, dan Waktu
Setiap besaran memiliki satuan yang
sesuai. Penggunaan satuan suatu besaran harus tepat, sebab apabila tidak
sesuai akan berkesan janggal bahkan lucu. Misalnya seseorang mengatakan
tinggi badannya 150ºC,
orang lain yang mendengar mungkin akan tersenyum karena hal itu salah.
Demikian pula dengan pernyataan bahwa suhu badan orang yang sehat
biasanya 36 meter, terdengar janggal.
Hasil suatu pengukuran belum tentu
dinyatakan dalam satuan yang sesuai dengan keinginan kita atau yang kita
perlukan. Contohnya panjang meja 1,5 m, sedangkan kita memerlukan dalam
satuan cm, satuan gram dinyatakan dalam kilogram, dari satuan milisekon
menjadi sekon. Untuk mengonversi atau mengubah dari suatu satuan ke
satuan yang lainnya diperlukan tangga konversi. Gambar di bawah
menunjukkan tangga konversi panjang, massa, dan waktu, beserta dengan
langkah-langkah penggunaannya.
Awalan Satuan dan Sistem Satuan di Luar Sistem Metrik
Di samping satuan sistem metrik, juga
dikenal satuan lainnya yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari,
misalnya liter, inci, yard, feet, mil, ton, dan ons. Satuan-satuan
tersebut dapat dikonversi atau diubah ke dalam satuan sistem metrik
dengan patokan yang ditentukan. Konversi besaran panjang menggunakan
acuan sebagai berikut:
- 1 mil = 1760 yard (1 yard adalah jarak pundak sampai ujung jari tangan orang dewasa).
- 1 yard = 3 feet (1 feet adalah jarak tumit sampai ujung jari kaki orang dewasa).
- 1 feet = 12 inci (1 inci adalah lebar maksimal ibu jari tangan orang dewasa).
- 1 inci = 2,54 cm
- 1 cm = 0,01 m
- 1 ton = 1000 kg
- 1 kuintal = 100 kg
- 1 slug = 14,59 kg
- 1 ons (oz) = 0,02835 kg
- 1 pon (lb) = 0,4536 kg
Satuan waktu dalam kehidupan sehari-hari dapat dikonversi ke dalam sistem SI yaitu detik atau sekon. Contohnya sebagai berikut.
- 1 tahun = 3,156 x 10pangkat 7 detik
- 1 hari = 8,640 x 10 pangkat4 detik
- 1 jam = 3600 detik
- 1 menit = 60 detik
Di dalam sistem metrik juga dikenal
sistem awalan dari sistem MKS baik ke sistem makro maupun ke sistem
mikro. Perhatikan Tabel berikut ini.
Tabel Awalan Satuan Sistem Metrik Besaran Panjang
Penelitian jagad mikro dengan konversi
sistem mikro banyak berkembang dalam bidang teknolgi dewasa ini,
contohnya teknologi nano yang menyelidiki jagad renik seperti sel,
virus, bakteriofage, dan DNA. Adapun penelitian jagad makro menggunakan
konversi sistem makro karena objek penelitiannya mencakup wilayah lain
dari jagad raya, yaitu objek alam semesta di luar bumi.
Mengonversi Satuan Besaran Turunan
Besaran turunan memiliki satuan yang
dijabarkan dari satuan besaranbesaran pokok yang mendefinisikan besaran
turunan tersebut. Oleh karena itu, seringkali dijumpai satuan besaran
turunan dapat berkembang lebih dari satu macam karena penjabarannya dari
definisi yang berbeda. Sebagai contoh, satuan percepatan dapat ditulis
dengan m/s2 dapat juga ditulis dengan N/kg. Satuan besaran turunan dapat
juga dikonversi. Perhatikan beberapa contoh di bawah ini!
- 1 dyne = 10pangkat-5 newton
- 1 erg = 10pangkat-7 joule
- 1 kalori = 0,24 joule
- 1 kWh = 3,6 x 10pangkat6 joule
- 1 liter = 10pangkat-3 m3 = 1 dm3
- 1 ml = 1 cm3 = 1 cc
- 1 atm = 1,013 x 10pangkat5 pascal
- 1 gauss = 10pangkat-4 tesla
Peranan pengukuran dalam kehidupan
sehari-hari sangat penting. Seorang tukang jahit pakaian mengukur
panjang kain untuk dipotong sesuai dengan pola pakaian yang akan dibuat
dengan menggunakan meteran pita. Penjual daging menimbang massa daging
sesuai kebutuhan pembelinya dengan menggunakan timbangan duduk.
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.
Ketika kita mengukur panjang meja dengan
penggaris, misalnya didapat panjang meja 100 cm, maka panjang meja
merupakan besaran, 100 merupakan hasil dari pengukuran sedangkan cm
adalah satuannya.
Beberapa aspek pengukuran yang harus
diperhatikan yaitu ketepatan (akurasi), kalibrasi alat, ketelitian
(presisi), dan kepekaan (sensitivitas). Dengan aspek-aspek pengukuran
tersebut diharapkan mendapatkan hasil pengukuran yang akurat dan benar.
Berikut ini akan kita bahas pengukuran besaran-besaran fisika, meliputi panjang, massa, dan waktu.
1. Pengukuran Panjang
Alat ukur yang digunakan untuk mengukur
panjang benda haruslah sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk
mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur
lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.
a. Pengukuran Panjang dengan Mistar
Penggaris atau mistar berbagai macam
jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga
yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris
berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1
meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter.
Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm.
Posisi mata harus melihat tegak lurus
terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari
kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam
melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.
b. Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong
Jangka sorong merupakan alat ukur panjang
yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau
0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter
cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting
jangka sorong yaitu:
1. rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm2. rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.
c. Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup memiliki ketelitian
0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur
benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan
plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil.
Bagian-bagian dari mikrometer adalah
rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala
terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil
untuk skala putar sebesar 0,01 mm. Berikut ini gambar bagian-bagian dari
mikrometer.
2. Pengukuran Massa Benda
Timbangan digunakan untuk mengukur massa
benda. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu
keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang
digunakan. Dalam dunia pendidikan sering digunakan neraca O’Hauss tiga
lengan atau dua lengan. Perhatikan beberapa alat ukur berat berikut ini.
Bagian-bagian dari neraca O’Hauss tiga lengan adalah sebagai berikut:• Lengan depan memiliki skala 0—10 g, dengan tiap skala bernilai 1 g.
• Lengan tengah berskala mulai 0—500 g, tiap skala sebesar 100 g.
• Lengan belakang dengan skala bernilai 10 sampai 100 g, tiap skala 10 g.
3. Pengukuran Besaran Waktu
Berbagai jenis alat ukur waktu misalnya:
jam analog, jam digital, jam dinding, jam atom, jam matahari, dan
stopwatch. Dari alat-alat tersebut, stopwatch termasuk alat ukur yang
memiliki ketelitian cukup baik, yaitu sampai 0,1 s.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar