Pengukuran Fisika SMA KELAS X

Sumber : www.bikeracephotos.com

Fisika adalah ilmu yang mempelajari tentang fenomena alam, baik secara kualitatif maupun kuantitatif dengan menggunakan matematika. Pengukuran-pengukuran yang teliti sangat diperlukan dalam fisika agar pengamatan gejala alam dapat dijelaskan dengan akurat. Pada lomba balap sepeda diukur dua besaran sekaligus yaitu besaran panjang dan besaran waktu.

Dalam fisika diperlukan pengukuran-pengukuran yang teliti agar pengamatan gejala alam dapat dijelaskan dengan akurat. Pada pengukuran-pengukuran kita berbicara tentang suatu besaran (kuantitas) yang dapat diukur, dan disebut besaran fisis. Contoh besaran fisis, antara lain: panjang, massa, waktu,

gaya, simpangan, kecepatan, panjang gelombang, frekuensi, dan seterusnya. Kemampuan untuk mendefinisikan besaran-besaran tersebut secara tepat dan mengukurnya secara teliti merupakan suatu syarat dalam fisika.

Pengukuran adalah suatu proses pembandingan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang dianggap sebagai patokan (standar) yang disebut satuan. Ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi agar suatu satuan dapat digunakan sebagai satuan yang standar. Syarat tersebut antara lain :

1. Nilai satuan harus tetap, artinya nilai satuan tidak tergantung pada cuaca panas atau dingin, tidak tergantung tempat, tidak tergantung waktu, dan sebagainya.
2. Mudah diperoleh kembali, artinya siapa pun akan mudah memperoleh satuan tersebut jika memerlukannya untuk mengukur sesuatu.
3. Satuan dapat diterima secara internasional, dimanapun juga semua orang dapat menggunakan sistem satuan ini.

Sistem satuan yang digunakan saat ini di seluruh dunia adalah sistem satuan SI. SI adalah kependekan dari bahasa Perancis Systeme International d’Unites. Sistem ini diusulkan pada General Conference on Weights and Measures of the International Academy of Science pada tahun 1960.

Hasil pengukuran akan akurat jika kita mengukur dengan alat ukur yang tepat dan peka. Penggunaan alat ukur yang tidak tepat dan tidak peka, maka pembacaan nilai pada alat ukur yang tidak tepat akan memberi hasil pengukuran yang tidak akurat atau mempunyai kesalahan yang besar.

Sumber : www.scalesnews.com

Gambar 1.1 Beberapa jenis alat ukur untuk besaran besaran panjang, suhu, waktu dan massa.

Gambar beberapa jenis alat ukur untuk besaran panjang, suhu, waktu dan massa ditunjukkan pada Gambar 1.1. Ketepatan hasil ukur salah satunya ditentukan oleh jenis alat yang digunakan. Penggunaan suatu jenis alat ukur tertentu ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu: ketelitian hasil ukur yang diinginkan, ukuran besaran yang diukur, dan bentuk benda yang akan diukur.

• Untuk mengukur besaran panjang sering digunakan mikrometer sekrup, jangka sorong, mistar, meteran gulung, dan sebagainya.
• Untuk mengukur besaran massa sering digunakan neraca pegas, neraca sama lengan, neraca tiga lengan, dan sebagainya.
• Untuk mengukur besaran waktu sering digunakan stopwatch, dan jam.
• Untuk mengukur besaran suhu sering digunakan termometer Celsius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.

Ketelitian suatu pengukuran sangat ditentukan oleh ukuran besaran yang akan diukur dan alat ukur yang digunakan. Contoh jika kita akan menimbang sebuah cincin yang beratnya 5 gram tidak akan teliti jika diukur dengan alat ukur yang biasa dipakai untuk menimbang beras, jadi pengukuran cincin akan lebih teliti jika diukur menggunakan alat ukur perhiasan.  Bentuk benda sangat menentukan jenis alat ukur yang akan digunakan. Contohnya untuk mengukur diameter dalam sebuah silinder yang berongga lebih cocok digunakan jangka sorong daripada sebuah mistar.

Pengukuran Besaran Fisika (Massa, Panjang, dan Waktu)

Fisika mempelajari gejala alam secara kuantitatif  sehingga masalah pengukuran besaran fisis memiliki arti yang sangat penting. Mengukur adalah membandingkan suatu besaran fisis dengan besaran fisis sejenis sebagai standar (satuan) yang telah disepakati lebih dahulu. Tujuan pengukuran adalah untuk mengetahui nilai ukur suatu besaran fisis dengan hasil akurat.

Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk memperoleh hasil ukur  yang akurat yaitu dengan melakukan pengukuran yang benar, membaca nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur dengan tepat, memperhitungkan aspek ketepatan, ketelitian, dan kepekaan alat ukur yang digunakan.

Suatu kenyataan yang harus kita pahami bahwa pada setiap proses pengukuran tidak ada yang memberi hasil yang benar-benar tepat atau dengan kata lain bahwa setiap hasil ukur selalu ada ketidakpastiannya. Besar ketidakpastian bergantung pada keahlian pelaksana percobaan dan pada peralatan yang digunakan, yang sering kali hanya dapat ditaksir.

Sebagai contoh kalau kita mengukur panjang meja dengan batang meteran yang mempunyai skala terkecil 1 cm dan menunjukkan panjang meja tersebut 2,50 m, kita menyatakan secara tidak langsung bahwa panjang meja tersebut mungkin antara 2,495 m dan 2,505 m. Panjang meja berada dalam batas kira-kira ± 0,005 m = ± 0,5 cm dari panjang yang dinyatakan. Tetapi jika kita menggunakan meteran berskala milimeter dan kita mengukur dengan hati-hati, kita dapat memperkirakan panjang meja berada dalam batas ± 0,5 mm sebagai ganti ± 0,5 cm.

Untuk menunjukkan ketelitian ini, kita menggunakan empat angka untuk menyatakan panjang meja, misalnya 2,503 m. Digit yang diketahui yang dapat dipastikan (selain angka nol yang dipakai untuk menetapkan letak koma) disebut angka signifikan. Dari contoh di atas maka panjang meja 2,50 m dikatakan mempunyai tiga angka signifikan; sedangkan panjang meja 2,503 m dikatakan mempunyai empat angka signifikan. Contoh lain, misalnya kita menyajikan bilangan 0,00103 sebagai hasil ukur, maka bilangan 0,00103  ini mempunyai tiga angka signifikan (tiga angka nol yang pertama bukanlah angka signifikan tetapi hanyalah untuk menempatkan koma). Secara notasi ilmiah, bilangan ini dinyatakan sebagai 1,03 x 10^-3. Kesalahan siswa yang umum, khususnya sejak digunakannya kalkulator, yaitu menampilkan lebih banyak angka dalam jawaban daripada yang diperlukan.

Sebagai contoh, kalian akan mengukur suatu luas suatu lingkaran dengan menggunakan rumus L = r². Jika kalian memperkirakan jari-jarinya 8 m, dengan kalkulator 10 digit maka diperoleh luas lingkaran yaitu (8 m)²  = 226,980092 m.

Angka-angka di belakang koma ini menyesatkan ketelitian pengukuran luas ini. Kalian memperoleh jari-jari hanya dengan melangkah sehingga berharap bahwa pengukuran kalian dengan ketelitian 0,5 m. Hal ini berarti bahwa jari-jari lingkaran tersebut paling panjang 8,5 m atau paling pendek 7,5 m sehingga hasil ukur luas untuk jari-jari paling panjang adalah (8,5 m)²  = 226,980092 m² dan hasil ukur luas untuk jari-jari paling pendek adalah (7,5 m)² = 176,714587 m². Aturan umum yang harus diikuti jika mengalikan atau membagi berbagai bilangan adalah:

Konsep

Angka signifikan pada hasil perkalian atau pembagian tidaklah lebih besar daripada jumlah terkecil angka signifikan dalam masing-masing bilangan yang terlibat dalam perkalian atau pembagian.

 Pada contoh di atas, jari-jari lapangan bermain yang hanya sampai satu angka signifikan, sehingga luasnya juga hanya diketahui sampai satu angka signifikan. Jadi hasil perhitungan luas harus ditulis sebagai 2 x 10² m², yang menyatakan secara tidak langsung bahwa adalah antara 150 m² dan 250 m². Ketelitian suatu jumlahan atau selisih dua pengukuran hanyalah sebaik ketelitian paling tidak teliti dari kedua pengukuran itu. Suatu aturan umum yang harus diikuti adalah:

Konsep

Hasil dari penjumlahan atau pengurangan dua bilangan tidak mempunyai angka signifikan di luar tempat desimal terakhir dimana kedua bilangan asal mempunyai angka signifikan.

 Contoh Soal

Hitunglah jumlah dari bilangan 1,040 dan 0,2134.

Penyelesaian:

Bilangan pertama; 1,040 mempunyai tiga angka signifikan di belakang koma, sedangkan bilangan kedua; 0,2134 mempunyai empat angka signifikan. Menurut aturan tersebut di atas, jumlahan hanya dapat mempunyai tiga angka signifikan di belakang koma. Jadi hasilnya adalah: 1,040 + 0,2134 = 1,253

Dalam kehidupan sehari-hari, kita mendapatkan bendabenda yang beraneka ragam baik bentuk, ukuran panjang maupun massanya. Contoh beberapa benda dengan berbagai ukuran panjang ditunjukkan pada Tabel 1.1. di bawah ini.

Tabel 1.1. Orde magnitudo panjang beberapa benda (Tipler, 1991)

Contoh beberapa kejadian yang sering kita amati dengan berbagai ukuran waktu ditunjukkan pada tabel 1.3. di bawah ini.

Tabel 1.3. Orde magnitudo beberapa selang waktu (Tipler, 1991)

Pada Gambar 1.2. di bawah ini ditunjukkan beberapa gambar dan ukuran diameternya.

Author : Jaini Loen

Share this

Related Posts