Sistem Pengukuran | Pengukuran | Fisika SMA kelas 1

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat menerapkan konsep besaran Fisika dan pengukurannya

dengan cara mengukur besaran Fisika, seperti massa, panjang, dan waktu.

Seberapa besarkah massa tubuh Anda, 40 kg, 60 kg, atau 80 kg? Bagaimana

Anda dapat mengetahui massa Anda tersebut? Anda dapat mengetahui

massa Anda tersebut dengan cara mengukur massa tubuh Anda dengan

menggunakan timbangan badan. Timbangan badan atau neraca adalah alat

yang dapat digunakan untuk mengukur massa suatu benda.

Dalam kehidupan sehari-hari, selain neraca, banyak sekali alat ukur

yang dapat membantu Anda untuk mengetahui besaran yang Anda ukur.

Ketika ingin mengukur tinggi badan Anda, mistar atau meteran pita dapat

Anda gunakan. Ketika suhu tubuh Anda panas, Anda dapat menggunakan

termometer untuk mengetahui seberapa panas suhu tubuh Anda.

Demikian pula, ketika Anda ingin mengetahui berapa lama suatu peristiwa

berlangsung, Anda dapat menggunakan jam atau stopwatch. Selain itu

Anda pun dapat mengukur diameter sebuah benda dengan menggunakan

jangka sorong atau mikrometer sekrup. Sebenarnya, masih banyak alat

ukur lainnya yang dapat Anda temukan. Dapatkah Anda menyebutkan

dan menggunakannya? Supaya Anda lebih memahami cara mengukur

besaran Fisika, seperti massa, panjang, dan waktu, pelajarilah bab ini

dengan saksama.

A.Sistem Pengukuran

Amatilah tinggi badan teman Anda, apakah terlihat lebih tinggi atau lebih pendek daripada badan Anda? Anda dapat mengetahui jawabannya dengan membandingkan tinggi badan Anda dengan teman Anda. Akan tetapi, Anda akan mengalami kesulitan dalam menentukan secara tepat seberapa besar perbedaan tinggi yang ada pada Anda dan teman Anda. Dalam menentukan besarnya perbedaan ini, Anda tentunya membutuhkan alat bantu yang dapat memberikan solusinya dengan tepat. Dalam kasus ini, secara tidak langsung Anda telah melakukan suatu proses pengukuran. Membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang telah ditetapkan sebagai standar pengukuran disebut mengukur. Alat bantu dalam proses pengukuran disebut alat ukur. Berikut ini akan dijelaskan proses pengukuran dengan menggunakan beberapa alat ukur, antara lain alat ukur panjang (mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup), alat ukur massa, dan alat ukur waktu.

1. Alat Ukur 

Ketika Anda akan melakukan pengukuran suatu besaran Fisika, dibutuhkan alat ukur untuk membantu Anda mendapatkan data hasil pengukuran. Untuk mengukur panjang suatu benda, dapat menggunakan mistar, jangka sorong, atau mikrometer ulir (sekrup). Untuk mengukur massa suatu benda dapat menggunakan timbangan atau neraca. Adapun untuk mengukur waktu, Anda dapat menggunakan jam atau stopwatch. Dapatkah Anda menyebutkan alat ukur lainnya selain alat ukur tersebut? Selain faktor alat ukur, untuk mendapatkan data hasil pengukuran yang akurat perlu juga dipertimbangkan faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi proses pengukuran, antara lain benda yang diukur, proses pengukuran, kondisi lingkungan, dan orang yang melakukan pengukuran.

a. Mistar Ukur

gambar. 1.1

Pada umumnya, mistar sebagai alat ukur panjang memiliki dua skala ukuran, yaitu skala utama dan skala terkecil. Satuan untuk skala utama adalah sentimeter (cm) dan satuan untuk skala terkecil adalah milimeter (mm). Skala terkecil pada mistar memiliki nilai 1 milimeter, seperti yang terlihat pada Gambar 1.1. Jarak antara skala utama adalah 1 cm. Di antara skala utama terdapat 10 bagian skala terkecil sehingga satu skala terkecil memiliki nilai 1/10cm = 0,1 cm atau 1 mm. Mistar memiliki ketelitian atau ketidakpastian pengukuran sebesar 0,5 mm atau 0,05 cm, yakni setengah dari nilai skala terkecil yang dimiliki oleh mistar tersebut. Selain skala sentimeter (cm), terdapat juga skala lainnya pada mistar ukur. Tahukah Anda mengenai skala tersebut? Kapankah skala tersebut digunakan?

b. Jangka Sorong

Pernahkah Anda melihat atau menggunakan alat ukur yang memiliki skala nonius? Salah satu alat ukur ini adalah jangka sorong. Anda dapat menggunakan alat ukur ini untuk mengukur diameter dalam, diameter luar, serta kedalaman suatu benda yang akan diukur.

Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang terdiri atas skala utama, skala nonius, rahang pengatur garis tengah dalam, rahang pengatur garis tengah luar, dan pengukur kedalaman. Rahang pengatur garis tengah dalam dapat digunakan untuk mengukur diameter bagian dalam sebuah benda. Adapun rahang pengatur garis tengah bagian luar dapat digunakan untuk mengukur diameter bagian luar sebuah benda.

gambar 1.2

Coba Anda ukur panjang sebuah benda dengan menggunakan alat ukur ini. Ketika Anda menggunakan jangka sorong, Anda akan menemukan nilai skala terkecil pada alat ukur tersebut. Tahukah Anda apakah nilai skala terkecil itu? Nilai skala terkecil pada jangka sorong, yakni perbandingan antara satu nilai skala utama dengan jumlah skala nonius. Skala nonius jangka sorong pada  Gambar 1.2, memiliki jumlah skala 20 maka skala terkecil dari jangka sorong tersebut adalah  1 mm/20 mm= 0,05 mm. Nilai ketidakpastian jangka sorong ini adalah setengah dari skala terkecil sehingga jika dituliskan secara matematis, diperoleh

c. Mikrometer Ulir (Sekrup)

Seperti halnya jangka sorong, mikrometer ulir (sekrup) terbagi ke dalam beberapa bagian, di antaranya landasan, poros, selubung dalam, selubung luar, roda bergerigi, kunci poros, dan bingkai (Gambar 1.3). Skala utama dan nonius terdapat dalam selubung bagian dalam dan selubung bagian luar.

Selubung bagian luar adalah tempat skala nonius yang memiliki 50 bagian skala. Satu skala nonius memiliki nilai 0,01 mm. Hal ini dapat diketahui ketika Anda memutar selubung bagian luar sebanyak satu kali putaran penuh, akan diperoleh nilai 0,5 mm skala utama. Oleh karena itu, nilai satu skala nonius adalah 0,5/50 mm = 0,01 mm sehingga nilai ketelitian atau ketidakpastian mikrometer ulir (sekrup) adalah ^x = 1/2 ×  0,01 mm = 0,005 mm atau 0,0005 cm.

Jika jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter benda, begitu pula dengan mikrometer sekrup. Menurut Anda, dari kedua alat ukur tersebut, manakah yang memiliki nilai keakuratan yang tinggi?

d. Stopwatch

Pernahkah Anda mengukur,berapa lama Anda berlari? Menggunakan apakah Anda mengukurnya? Banyak sekali macam dan jenis alat ukur waktu. Salah satu contohnya adalah stopwatch. Stopwatch merupakan alat pengukur waktu yang memiliki skala utama (detik) dan skala terkecil (milidetik). Pada skala utama, terdapat 10 bagian skala terkecil sehingga nilai satu skala terkecil yang dimiliki oleh stopwatch analog adalah 0,1 detik. Ketelitian atau ketidakpastian ( ^x )  dari alat ukur stopwatch analog adalah ^x= 1/2 × 0,1 detik = 0,05 detik. Selain stopwatch analog, terdapat juga stopwatch digital. Menurut Anda samakah pengukuran stopwatch analog dengan stopwatch digital? Manakah yang lebih akurat?

e. Neraca

Mungkin Anda pernah menimbang sebuah telur dengan menggunakan timbangan atau membandingkan massa dua buah benda, dengan menggunakan kedua tangan Anda. Dalam hal ini Anda sedang melakukan pengukuran massa. Hanya saja alat yang digunakan berbeda. Terdapat banyak macam alat ukur massa, misalnya neraca ohaus, neraca pegas, Dan timbangan. Setiap alat ukur massa memiliki cara pengukuran yang  berbeda. Cobalah Anda ukur massa sebuah benda kemudian tuliskan cara mengukurnya.