PENGUKURAN SMP Kelas 7

Pengukuran




semoga bermanfaat
mari kembangkan diri dengan bersama kami di IKIP Veteran Semarang

PENGUKURAN

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari persoalan ukur mengukur suatu benda, karena pengukuran dilakukan untuk membantu siapa saja agar dapat melakukan sesuatu dengan benar. Dalam ilmu pengetahuan biasanya pengukuran dilakukan untuk menguji kebenaran suatu teori. Lord Kelvin, seorang fisikawan berkata “Bila kita dapat mengukur apa yang sedang kita bicarakan dan menyatakannya dengan angka-angka berarti kita mengetahui apa yang sedang kita bicarakan itu”. Pada saat kita mulai melakukan pengukuran kuantitatif, maka kita perlu suatu sistem satuan untuk memungkinkan kita berkomunikasi dengan orang lain dan juga untuk membandingkan hasil pengukuran kita.

Pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. Hasil pengukuran selalu mengandung dua hal, yakni: kuantitas (nilai) dan satuan. Di dalam fisika, segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka disebut besaran. Sebagai contoh, kesetiaan dan kebaikan dapat diukur, tetapi tidak dapat dinyatakan dengan angka, sehingga kesetiaan dan kebaikan bukan besaran fisika. Nilai suatu besaran dinyatakan dalam satuan yang dituliskan mengikuti nilai besaran tersebut. Sebagai contoh dalam sebuah pengukuran massa badan mahasiswa IKIP Veteran Semarang didapatkan bahwa massa mahasiswa terbesar adalah 100 kilogram dan yang terkecil adalah 45 kilogram. Angka 100 dan 45 disebut nilai besaran, sedangkan kilogram disebut satuan.

1.        Sumber-sumber ketidakpastian dalam pengukuran

Mengukur selalu menimbulkan ketidakpastian artinya, tidak ada jaminan bahwa pengukuran ulang akan memberikan hasil yang tepat sama. Ada tiga sumber utama yang menimbulkan ketidakpastian pengukuran, yaitu:

1.1  Ketidakpastian Sistematik

Ketidakpastian ini bersumber dari alat ukur yang digunakan atau kondisi yang menyertai saat pengukuran. Yang termasuk ketidakpastian sistematik antara lain:

•   Ketidakpastian Alat

Ketidakpastian ini muncul akibat kalibrasi skala penunjukan angka tidak tepat, sehingga pembacaan skala tidak sesuai dengan sebenarnya. Misalnya, kuat arus listrik yang sebenarnya 1,0 ampere, tetapi bila diukur menggunakan amperemeter tertentu selalu terbaca 1,2 ampere. Dapat dikatakan amperemeter memberi ketidakpastian sistematik sebesar 0,2 ampere, karena ada penyimpangan yang sama, sehingga alat tersebut harus dikalibrasi setiap akan digunakan.

•   Kesalahan Nol

Ketidaktepatan penunjukan alat pada skala nol menyebabkan ketidakpastian sistematik. Hal ini sering terjadi, tetapi juga sering terabaikan. Sebagian besar alat umumnya sudah dilengkapi sekrup pengatur/pengenol. Bila diatur maksimal tetap tidak tepat pada skala nol, maka harus diperhitungkan selisih kesalahan tersebut setiap kali melakukan pembacaan skala.

•   Waktu Respon Yang Tidak Tepat

Ketidakpastian ini muncul akibat waktu pengambilan data tidak bersamaan dengan saat munculnya data yang seharusnya diukur, sehingga data yang diperoleh bukan data yang sebenarnya. Misalnya, ketika mengukur periode getaran menggunakan stopwatch, selang waktu yang diukur sering tidak tepat karena pengukur terlalu cepat atau terlambat menekan tombol stopwatch saat kejadian berlangsung.

•   Kondisi Yang Tidak Sesuai

Ketidakpastian ini muncul karena kondisi alat ukur dipengaruhi oleh kejadian yang hendak diukur. Misal, mengukur panjang benda pada suhu tinggi menggunakan mistar logam. Hasil yang diperoleh tentu bukan nilai sebenarnya karena panas mempengaruhi objek yang diukur maupun alat pengukurnya.

1.2  Ketidakpastian Random (Acak)

Ketidakpastian random umumnya bersumber dari gejala yang tidak mungkin dikendalikan secara pasti atau tidak dapat diatasi secara tuntas. Gejala tersebut merupakan perubahan yang sangat cepat dan acak hingga pengaturan atau pengontrolannya di luar kemampuan kita. Misalnya, fluktuasi pada besaran listrik seperti tegangan/kuat arus listrik selalu mengalami fluktuasi (perubahan terus menerus secara cepat dan acak). Akibatnya kalau kita ukur, nilainya juga berfluktuasi.

1.3  Ketidakpastian Pengamatan

Ketidakpastian pengamatan merupakan ketidakpastian pengukuran yang bersumber dari kekurangterampilan manusia saat melakukan kegiatan pengukuran. Misalnya, metode pembacaan skala tidak tegak lurus (paralaks), salah dalam membaca skala, salah melakukan pengaturan atau pengesetan alat ukur yang kurang tepat.

Gambar 1. 1 Posisi A dan C menimbulkan kesalahan paralaks. Posisi B yang benar.

Seiring kemajuan teknologi, alat ukur dirancang semakin canggih dan kompleks, sehingga banyak hal yang harus diatur sebelum alat tersebut digunakan. Bila yang mengoperasikan tidak terampil, semakin banyak yang harus diatur semakin besar kemungkinan untuk melakukan kesalahan sehingga memproduksi ketidakpastian yang besar pula. Besarnya ketidakpastian berpotensi menghasilkan produk yang tidak berkualitas, sehingga harus selalu diusahakan untuk memperkecil nilainya, di antaranya dengan kalibrasi, menghindari gangguan luar, dan hati-hati dalam melakukan pengukuran.

2.        Melaporkan hasil pengukuran

Dalam melakukan pengukuran suatu besaran secara langsung, misalnya mengukur panjang pensil dengan mistar atau diameter kelereng dengan mikrometer sekrup, Anda tidak mungkin memperoleh nilai benar x₀. Bagaimana Anda melaporkan hasil pengukuran suatu besaran?

Hasil pengukuran suatu besaran dilaporkan sebagai: x = x₀ ± Δx, dengan x adalah nilai pendekatan terhadap nilai benar x₀ dan Δx adalah ketidakpastiannya. Pengukuran tunggal dalam kegiatan eksperimen sebenarnya dihindari karena menimbulkan ketidakpastian yang sangat besar. Namun, ada alasan tertentu yang mengharuskan sehingga suatu pengukuran hanya dapat dilakukan sekali saja. Misalnya, mengukur selang waktu kelahiran bayi kembar, atau mengukur kecepatan mobil yang lewat. Bagaimana menuliskan hasil pengukuran tunggal tersebut? Setiap alat memiliki skala terkecil yang memberikan kontribusi besar pada kepresisian pengukuran.

Skala terkecil adalah nilai atau hitungan antara dua gores skala bertetangga. Skala terkecil pada mistar adalah 1 mm. Umumnya, secara fisik mata manusia masih mampu membaca ukuran hingga skala terkecil tetapi mengalami kesulitan pada ukuran yang kurang dari skala terkecil. Pembacaan ukuran yang kurang dari skala terkecil merupakan taksiran, dan sangat berpeluang memunculkan ketidakpastian. Mengacu pada logika berfikir demikian, maka lahirlah pandangan bahwa penulisan hasil pengukuran hingga setengah dari skala terkecil. Tetapi ada juga kelompok lain yang berpandangan bahwa membaca hingga skala terkecil pun sudah merupakan taksiran, karena itu penulisan hasil pengukuran paling teliti adalah sama dengan skala terkecil.

Macam Alat Ukur

1.        Alat Ukur Panjang

A.       Mistar

Alat ukur panjang yang banyak digunakan adalah mistar. Skala terkecil dari mistar adalah 1 mm (0,1 cm) dan ketelitiannya setengah skala terkecil 0, 5 mm (0,05 cm).

                                               

B.       Jangka Sorong

Dalam praktiknya, mengukur panjang kadang-kadang memerlukan alat ukur yang mampu membaca hasil ukur sampai ketelitian 0,1 mm (0,01 cm). Untuk pengukuran semacam ini kita bisa menggunakan jangka sorong

C.       Mikrometer Sekrup

Alat ukur panjang yang paling teliti adalah mikrometer sekrup yang memiliki ketelitian 0,01 mm, biasanya digunakan oleh para teknisi mesin, terutama pada saat penggantian komponen mesin yang mengalami keausan

2.        Alat Ukur Massa

Dalam kehidupan sehari-hari, massa sering diartikan sebagai berat, tetapi dalam tinjauan fisika kedua besaran tersebut berbeda. Massa tidak dipengaruhi gravitasi, sedangkan berat dipengaruhi oleh gravitasi. Seorang astronot ketika berada di Bulan beratnya berkurang dibandingkan ketika berada di Bumi. Mengapa? Sebutkan perbedaan massa dan berat!

Satuan SI untuk massa adalah kilogram (kg). Massa benda juga dinyatakan dalam satuan-satuan lain, misalnya: gram (g), miligram (mg), dan ons untuk massa-massa yang kecil; ton (t) dan kuintal (kw) untuk massa yang besar.

1 ton = 10 kwintal = 1.000 kg                        1 kg = 1.000 g = 10 ons

3.        Alat Ukur Waktu

Waktu adalah selang antara dua kejadian/peristiwa. Misalnya, waktu siang adalah sejak matahari terbit hingga matahari tenggelam, waktu hidup adalah sejak dilahirkan hingga meninggal. Untuk peristiwa-peristiwa yang selang terjadinya cukup lama, waktu dinyatakan dalam satuan-satuan yang lebih besar, misalnya menit, jam, hari, bulan, tahun, abad dan lain-lain.

1 hari = 24 jam;           1 jam = 60 menit;        1 menit = 60 sekon

Sedangkan, untuk kejadian-kejadian yang cepat sekali bisa digunakan satuan milisekon (ms) dan mikrosekon (μs). Untuk keperluan sehari-hari, telah dibuat alat-alat pengukur waktu, misalnya stopwatch dan jam tangan.

Konversi Satuan

Dengan adanya beberapa sistem satuan, maka diperlukan pengetahuan untuk dapat menentukan perubahan satuan dari satu sistem ke sistem yang lain yang dikenal dengan istilah konversi satuan. Berikut ini diberikan konversi satuan-satuan penting yang biasa digunakan.

Contoh Soal 1:

Kapal pesiar Panji Asmara melaju dari pelabuhan Tanjung Priok ke pelabuhan Tanjung Emas dengan kecepatan rata-rata sebesar 5 knot. Berapakah kecepatan kapal tersebut bila dinyatakan dalam m/s, dan bila dalam perjalanannya menempuh jarak sejauh 300 km, berapa waktu dalam detik yang digunakan untuk menempuh jarak tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui kecepatan = 5 knot dan jarak tempuh = 300 km.

Mengingat 1 knot = 1,852 km/jam = 1,852 x (1000 m/3600 s) = 0,51444 m/sekon, maka kecepatan kapal pesiar tersebut adalah = 5 knot = 5 x (0,51444 m/s) = 2,5722 m/s.

Contoh Soal 2:

Harga minyak mentah di pasar dunia pada bulan ini berkisar Rp. 578.900,00 per barrel (UK). Berapakah harga per liternya?

Penyelesaian:

Ingat, 1 barrel (UK) = 31,5 gallon = 31,5 x 4,546 liter = 143,199 liter

Jadi harga per liternya = Rp. 578.900,00: 143,199 liter = Rp. 4042,626.

Dimensi

Untuk menyederhanakan pernyataan suatu besaran turunan dengan besaran pokok digunakan dengan simbol yang disebut dimensi besaran. Kegunaan dimensi adalah:

a)        Mengungkapkan kesamaan atau kesetaraan antara dua besaran yang kelihatannya berbeda.

b)        Menyatakan benar tidaknya suatu persamaan yang ada hubungannya dengan besaran fisika.

Angka Penting

Semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran disebut Angka Penting (AP), terdiri atas angka-angka pasti dan angka-angka terakhir yang ditaksir (angka taksiran).

Aturan penulisan/penyajian angka penting dalam pengukuran:

1.        Semua angka yang bukan nol adalah angka penting.

Contoh: 72,753 (5 angka penting).

2.        Angka nol dibelakang angka bukan nol adalah bukan angka penting, kecuali diberi tanda khusus misal cetak tebal/cetak miring/garis bawah

Contoh: 250 (2 angka penting)

              3000 (4 angka penting)

3.        Angka nol yang terletak di antara angka-angka bukan nol adalah angka penting.

Contoh: 9000,1009 (9 angka penting).

4.        Angka nol yang terletak di depan angka bukan nol adalah bukan angka penting.

Contoh: 0,00007890 (4 angka penting).

5.        Angka nol yang terletak di belakang tanda desimal dan mengikuti angka bukan nol adalah angka penting.

Contoh: 67,50000 (7 angka penting).

Ketentuan - ketentuan pada operasi angka penting:

1.        Hasil operasi penjumlahan dan pengurangan dengan angka-angka penting hanya boleh terdapat Satu Angka Taksiran saja.

Contoh:    2,34 => angka 4 = angka taksiran

0,345 => angka 5 = angka taksiran

2,685 => angka 8 dan 5 (dua angka terakhir) taksiran maka ditulis: 2,69

(Untuk penambahan/pengurangan perhatikan angka di belakang koma yang paling sedikit).

13,46 => angka 6 = angka taksiran

2,2347 => angka 7 = angka taksiran

11,2253 => angka 2, 5 dan 3 (tiga angka terakhir) taksiran maka ditulis: 11,23

2.        Angka penting pada hasil perkalian dan pembagian, sama banyaknya dengan angka penting yang paling sedikit.

Contoh 1 :           8,141    (empat angka penting)

                        0,22        × (dua angka penting)

           1,785102

Penulisannya: 1,785102 ditulis 1,8 (dua angka penting)

Contoh 2 :           1,432        (empat angka penting)

2,68       : (tiga angka penting)

0,53432

Penulisannya: 0,53432 di tulis 0,534 (tiga angka penting)

3.        Untuk angka 5 atau lebih dibulatkan ke atas, sedangkan angka kurang dari 5 dihilangkan. Jika angkanya tepat sama dengan 5, dibulatkan ke atas jika angka sebelumnya ganjil dan dibulatkan ke bawah jika angka sebelumnya genap.

Contoh: Bulatkanlah sehingga mempunyai tiga angka penting:

a) 24,48 (4 angka penting)  24,5

b) 56,635 (5 angka penting)  56,6

c) 73,054 (5 angka penting)  73,1

d) 33,127 (5 angka penting)  33,1

Notasi Ilmiah (Bentuk Baku)

Untuk mempermudah penulisan bilangan-bilangan yang besar dan kecil digunakan Notasi Ilmiah atau Cara Baku.

 

dengan:   a = angka-angka penting

10ⁿ = orde

   n =  bilangan bulat positif atau negatif

Contoh:

- Massa bumi = 5,98 . 10²⁴ (tiga angka penting)

- Massa elektron = 9,1 . 10^-31 (dua angka penting)

- 0,00000435 = 4,35 . 10^-6 (tiga angka penting)

- 345000000 = 3,45 . 10⁸ (tiga angka penting)