Siapkan Putra Anda Sejak Dini Dengan Bekali Ilmu Agama dan Umumnya

Rabu, 11 April 2012

Bab 1 Pengukuran


 
PENGANTAR                       
Dalam kehidupan sehari-hari, kalian tentu sering menjumpai kegiatan yang berhubungan dengan pengukuran. Seperti halnya kegiatan lomba lari yang ditunjukkan gambar 1.1.


Dalam lomba lari pemenang ditentukan dari hitungan waktu selama  menempuh jarak lintasan lari. Tahukah kalian, alat apakah yang digunakan untuk mengukur waktu tempuh pelari tersebut? Bagaimana cara membacanya dan satuan apakah yang digunakan? Untuk lebih memahami tentang pengukuran, ikutilah pembahasan berikut ini.

 









Gambar 1.1  Lomba lari jauh
A. Besaran dan satuan
Saat seseorang melakukan pengukuran, sebenarnya orang tersebut sedang membandingkan nilai besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. Contoh, saat Ahmad mengukur panjang meja mengunakan jengkal tangan ternyata mendapatkan hasil pengukuran panjang meja 6  jengkal. Sedangkan saat Ahmad mengukur menggunakan alat berupa mistar didapatkan hasil pengukuran panjang meja 90 cm. Dari dua contoh tersebut, besaran yang diukur adalah panjang meja. Jengkal tangan dan mistar merupakan alat ukur panjang, dan satuan panjangnya dinyatakan dalam jengkal dan cm. Jadi, dalam kegiatan pengukuran terdapat tiga istilah yang akan sering kalian gunakan, yaitu besaran, satuan dan alat ukur.
1. Besaran fisika
Dalam hasil pengukuran suatu besaran selalu terdapat nilai dan satuan.   Misalnya, massa satu karung beras adalah 25 kg. Massa menyatakan besaran, nilai hasil pengukurannya adalah 25 dan kg adalah satuan yang digunakan. Jadi  besaran  adalah sesuatu yang dapat diukur dan hasil ukurnya dapat dinyatakan dengan nilai / angka.
Menurut dimensinya, besaran dibedakan menjadi dua yaitu :
a. Besaran pokok
 Besaran pokok merupakan besaran yang satuannya sudah ditetapkan secara baku dan tidak diturunkan dari besaran lain. Berikut ini adalah satuan dasar SI untuk tujuh besaran pokok berdasarkan Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke 14 tahun 1971
No.
Besaran Pokok
Satuan dasar
Alat ukur
Nama
Lambang
1
panjang
meter
m
mistar, jangka sorong, mikrometer
2
massa
kilogram
kg
neraca
3
waktu
sekon
s
arloji, stopwatch
4
kuat arus listrik
ampere
A
amperemeter
5
suhu
kelvin
K
termometer
6
intensitas cahaya
kandela
cd
luxmeter
7
jumlah zat
mole
mol
-


b. Besaran Turunan
Besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok dinamakan besaran turunan.  Karena itu satuan besaran turunan merupakan penjabaran dari satuan besaran pokok. Kadangkala satuan besaran turunan ini diberi nama baru untuk memudahkan penyebutannya. Contoh dari besaran turunan terdapat dalam tabel berikut ini.
No
Besaran turunan
Satuan dalam  SI
N a m a
Lambang
1
luas
meter persegi
m2
2
volume
meter kubik
m3
3
kecepatan linear
meter per sekon
m.s-1
4
percepatan linear
Meter persekon kuadrat
m.s-2
5
massa jenis
kilogram per meter kubik
kg.m-3

Berikut adalah tabel besaran turunan dengan nama dan lambang khusus :

No.
N a m a
Satuan dalam Sistem Internasional (SI)
Nama
Lambang
Penurunan satuan
Penurunan dalam lambang satuan dasar
1
frekuensi
Hertz
Hz

s-1
2
gaya
Newton
N

m.kg. s-2
3
tekanan
Pascal
Pa
N.m-2
m-1.kg. s-2
4
energi / usaha
Joule
J
N.m
m2.kg. s-2
5
daya
Watt
W
J.s-1
m2.kg. s-3
6
hambatan listrik
Ohm
W
V.A-1
m2.kg. s-3.A-2
7
tegangan listrik
Volt
V
W.A-1
m2.kg. s-3.A-1

2.  Satuan  
Setiap besaran mempunyai satuan yang sesuai. Hasil pengukuran suatu besaran harus dinyatakan dalam satuan yang tepat dan akurat. Penggunaan satuan yang berbeda-beda akan menimbulkan nilai hasil pengukuran yang tidak sama. Misalnya penggunaan satuan depa, jengkal, langkah, dan hasta akan memberikan hasil yang berbeda jika pengukuran dilakukan oleh dua orang yang berbeda. Satuan seperti ini disebut dengan satuan tidak baku.
Agar hasil pengukuran antara satu orang dengan orang lainnya sama, diperlukan keseragaman dalam penggunaan satuan. Satuan yang memberikan hasil pengukuran sama walaupun dilakukan oleh dua orang yang berbeda dinamakan satuan baku.. Satuan yang kita gunakan saat ini merupakan satuan yang sudah ditetapkan keseragamannya secara internasional Sistem satuan yang telah disepakati pemakaiannya untuk tingkat internasional melalui Conference Generale de Poedes et Measure ini disebut  System International d’united atau disingkat dengan SI. Di indonesia penggunaan SI diatur dalam Undang-Undang nomor 2 Tahun 1981 tentang Metrologi Legal (UUML).
B. FAKTOR YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM PENGUKURAN
Text Box:  
(a) Jangka Sorong

 
(b) Neraca Ohauss

 
(c) Stopwatch
Gambar 1.2 Berbagai jenis alat ukur












Gambar 1.2 Berbagai jenis  alat ukurTujuan utama dalam pengukuran adalah untuk mengetahui nilai suatu besaran. Hasil pengukuran besaran dapat dipercaya dan disebut ilmiah jika siapapun yang melakukan pengukuran tersebut akan memperoleh hasil yang relatif sama. Oleh karenanya diperlukan ketelitian saat melakukan pengukuran. Untuk memperoleh hasil pengukuran yang akurat dan teliti ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain :
1. Ketepatan (akurasi)
Saat kalian hendak mengukur, pilihlah alat ukur yang sesuai dengan jenis besarannya dan tingkat ketelitiannya. Misalnya untuk mengukur tebal kaca kalian lebih baik menggunakan mikrometer daripada mistar,  karena mikrometer mampu mengukur dengan tingkat ketelitian 0,01 mm.
2. Kalibrasi alat
Setiap alat ukur mempunyai cara penggunaan dan aturan pemasangan yang berbeda-beda. Misalnya alat ukur listrik yang dalam pemakaiannya harus dirangkai dengan alat atau beban. Jika dalam pemakaiannya tidak dirangkai dengan benar, maka alat ukur tersebut tidak dapat berfungsi.
3. Ketelitian (presisi)
Setiap alat ukur mempunyai skala sebagai pedoman untuk menentukan hasil pengukuran. Satu skala yang berdekatan disebut nilai skala..Sebelum mengukur tentukan nilai skala yang tercantum pada alat ukur tersebut. Dan untuk teknik membaca skala, mata harus tegak lurus pada skala yang terbaca atau pada jarum penunjuk skala. Kesalahan posisi mata saat membaca dapat menyebabkan kesalahan pengukuran yang disebut dengan kesalahan parallax.
4. Kepekaan alat (sensitivitas)
Seiring kemajuan teknologi saat ini tentu saja dituntut tersedianya alat ukur yang mampu memberikan hasil yang teliti dan akurat. Nilai ketelitian adalah nilai skala terkecil yang masih dapat diukur oleh alat ukur tersebut. Semakin tinggi nilai ketelitiannya akan semakin kecil tingkat kesalahan dalam pengukuran.
5. Menyusun dan memberi arti hasil pengukuran
Agar hasil pengukuran mudah dipahami maka harus disajikan secara lengkap dengan menyatakan hasilnya dalam nilai bilangan dan satuannya. Tanpa satuan sebuah bilangan tidak mempunyai arti. Pemberian satuan yang salah juga akan memberikan arti yang berbeda pada hasil pengukuran.

C. PENGUKURAN BESARAN DAN ALAT UKURNYA
Kegiatan pengukuran mempunyai peranan penting dalam Ilmu Pengetahuan Alam. Pada umumnya dalam proses pengamatan dan penelitian dilakukan kegiatan yang berhubungan dengan pengukuran. Pengukuran adalah membandingkan nilai besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. Untuk satuan yang berbeda, pengukuran akan memberikan hasil yang berbeda pula. Berikut akan disajikan cara pengukuran besaran menggunakan alat ukur yang sesuai.
1. ALAT UKUR PANJANG
Dalam keseharian banyak sekali alat ukur panjang yang dapat kita jumpai, antara lain mistar, rolmeter, meteran kain, jangka sorong dan micrometer sekrup. Alat ukur yang kita gunakan untuk mengukur panjang benda harus sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur panjang pensil kita gunakan mistar, sedangkan untuk mengukur diameter pensil akan lebih teliti jika kita menggunakan micrometer.
a.   Mengukur dengan mistar
Mistar tergolong sebagai alat ukur panjang yang sering digunakan untuk berbagai macam keperluan. Misalnya penggaris plastik, penggaris kayu, rolmeter dan meteran pita. Pada umumnya mistar mempunyai batas ukur hanya 1 meter dan untuk meteran pita dapat mengukur panjang hingga 3 meter. Jadi mistar dapat digunakan untuk mengukur panjang benda dimana ukuran benda tersebut tidak Rounded Rectangle: (a) meteran pita    (b) mistar      (c) rollmeter
Gambar 1.3 Berbagai alat ukur panjang718344_mistar.jpg


718342_mistar3.jpg

roll.jpgterlalu panjang. 


Cara membaca skala:
Pembacaan skala pada mistar dilakukan dengan kedudukan mata pengamat tegak lurus dengan skala mistar yang dibaca.

ag00293_.gifGambar 1.4 Teknik membaca skala


 










.

Jarak antara dua garis panjang yang berdekatan dan diberi angka pada mistar sama dengan 1 cm. Setiap skala 1 cm terbagi menjadi 10 skala. Maka jarak terkecil pada mistar sama dengan 1 cm dibagi 10. Hal ini menunjukkan bahwa ketelitian mistar sebesar  0,1 cm atau 1 mm.
f02

Gambar 1.5 Skala pada mistar
b.  Mengukur dengan jangka sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur bagian-bagian benda yang panjangnya tidak lebih dari 15 cm. Selain dapat mengukur panjang benda, jangka sorong dapat juga digunakan untuk mengukur diameter luar dan dalam pipa serta kedalaman tabung.
Bagian-bagian jangka sorong :
Gambar 1.7 Bagian-bagian jangka sorong
Jangka sorong mempunyai dua jenis skala, yaitu skala utama yang terletak pada rahang tetap dan skala nonius yang terletak di bagian rahang sorong. Skala tetap mempunyai garis skala yang sama dengan mistar, sedangkan skala nonius hanya terdiri dari 10 garis skala. Mengukur dengan jangka sorong menghasilkan nilai yang lebih teliti daripada mistar, sebab ketelitian jangka sorong mencapai 0,01 cm atau 0,1 mm.
Cara mengukur panjang dengan jangka sorong :
a. Putarlah pengunci ke kiri, lalu geserlah rahang sorong ke kanan.
b. Masukkan benda ke rahang bagian bawah jangka sorong.
c. Geser rahang tepat pada benda dan putar pengunci ke kanan.
d. Amati dan baca skala. Hasil pengukuran didapat dengan menggabungkan pembacaan skala utama dan skala nonius.















c.   Mengukur dengan mikrometer sekrup
Mikrometer sekrup adalah alat yang digunakan untuk mengukur ketebalan benda yang berbentuk lempeng atau plat. Mikrometer sekrup hanya mampu mengukur benda yang panjangnya maksimal 2,5 cm dan memiliki tingkat ketelitian 0,01 mm. Jika dengan jangka sorong kita mendapatkan ketelitian 0,1 mm, maka kita akan mendapatkan ketelitian yang lebih tinggi jika menggunakan mikrometer sekrup.
Bagian-bagian mikrometer sekrup


 





Gambar 1.9 bagian- bagian mikrometer sekrup
Pada umumnya mikrometer memiliki dua macam skala yakni skala utama (tetap) dan skala nonius (skala putar). Cara membaca skala pada micrometer hampir sama dengan jangka sorong.


 














images34.jpg



Gambar 1.10 mikrometer dan cara menggunakannya
Cara mengukur panjang / diameter benda menggunakan mikrometer :
a.    Pastikan pengunci dalam keadaan terbuka!
b.   Bukalah rahang dengan cara memutar ke kiri pada skala putar hingga benda dapat dimasukkan ke rahang.
c.    Letakkan benda yang akan diukur pada rahang dan putar kembali sampai tepat!SPeng
d.   Putarlah pengunci sampai skala putar tidak dapat digerakkan
e.    Bacalah skala utama dan skala noniusnya!

2. ALAT UKUR MASSA
Alat ukur massa disebut dengan neraca atau timbangan. Jenis­-jenis neraca cukup banyak, antara lain neraca pasar, neraca lengan dan neraca elektronik.
a. Neraca pasar



Neraca jenis ini sering digunakan oleh pedagang di pasar tradisional. Pada salah satu sisi neraca diletakkan beberapa anak timbangan untuk mengimbangi benda yang terletak pada sisi neraca yang lain. Setelah seimbang, jumlah seluruh anak timbangan ini menunjukkan massa benda yang diukur.
neraca.jpg                               Gambar 1.12 Neraca pasar dan neraca dua lengan
b. Neraca dua lengan
Jika kalian pernah berada di toko emas, kalian akan menjumpai neraca dua lengan ini. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan antara dua lengan dimana salah satu sisinya berisi benda dan sisi lainnya berisi anak timbangan. Massa benda sama dengan jumlah seluruh anak timbangan yang membuat kedudukan seimbang.
neraca.pngText Box: a)  Neraca digital
 
b) Neraca  Ohauss
Gambar 1.13 Neraca digital dan neraca Ohauss






c) Neraca Elektronik

Gambar 1.13 Berbagai jenis neracac. Neraca Elektronik
Neraca elektronik merupakan neraca yang paling mudah digunakan. Benda diletakkan di papan timbangan dan secara otomatis angka yang menyatakan massa benda akan tampil di layar. Untuk mengoperasikannya dibutuhkan energi listrik. Neraca ini banyak dijumpai di pasar swalayan.
d. Neraca Ohauss
Neraca Ohauss umumnya digunakan di laboratorium. Batas maksimum pengukuran adalah 311 g dengan ketelitian 0,01 g. Neraca ini mempunyai bagian penting, antara lain tempat beban, skala yang disertai beban geser, sistem pengatur khusus, dan penunjuk keseimbangan


 














Langkah-langkah pengukuran massa dengan neraca Ohauss adalah sebagai berikut.
1)      Atur sistem pengatur khusus sehingga neraca berada dalam keadaan seimbang (penunjuk keseimbangan segaris dengan angka nol acuan).
2)      Letakkan benda atau zat yang akan diukur pada tempat beban.
3)      Atur beban geser pada skala sehingga neraca berada dalam ke­adaan seimbang (penunjuk keseimbangan segaris dengan angka nol acuan).
4)      Baca skala dengan cara menjumlahkan bacaan skala pada masing-masing lengan skala. Neraca ini mempunyai empat lengan skala, yaitu masing-masing dengan rentang bacaan 0 - 1,Og, 0-10g, 0-100g, dan 0-200g.
3.  ALAT UKUR WAKTU






Gambar 1.15 Stopwatch dan arloji
 
Salah satu alat ukur waktu yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah arloji dan stopwatch. Arloji digunakan untuk menunjukkan waktu, mempunyai ketelitian 1 sekon. Stopwatch berfungsi untuk mengukur rentang waktu. Ada dua jenis stopwatch yaitu stopwatch digital dan stopwatch analog.
                                                                  Stopwatch analog mempunyai ketelitian 0,1 sekon dan umumnya memiliki tiga tombol, yaitu tombol start, stop, dan reset. Tombol start berfungsi untuk menjalankan stopwatch dan tombol stop berfungsi untuk menghentikan stopwatch. Adapun tombol reset biasanya terletak di tengah dan berfungsi untuk mengatur jarum penunjuk ke posisi nol.
Stopwatch digital mempunyai ketelitian yang lebih tinggi yaitu 0,01 sekon. Pemakaiannya juga lebih mudah karena hasil pengukuran waktu tertera langsung pada layar.
Langkah-langkah pengukuran waktu menggunakan stopwatch adalah sebagai berikut.
a.    Tekan tombol reset (biasanya terletak di bagian tengah dan berwarna pu­tih) kemudian lepaskan, sehingga jarum penunjuk ada pada posisi nol.
b.   Tekan dan lepaskan tombol start pada saat pengukuran waktu tepat dimulai.
c.    Tekan dan lepaskan tombol stop pada saat pengukuran waktu tepat selesai.
d.   Baca skala dengan cara menjumlahkan bacaan pada jarum penunjuk besar (dalam satuan sekon) ditambah bacaan jarum penunjuk kecil (dalam satuan menit).


 













6. ALAT UKUR ARUS
Untuk mengukur kuat arus listrik yang mengalir dalam penghantar atau rangkaian listrik digunakan amperemeter atau ammeter. Ada dua jenis Amperemeter, yaitu amperemeter digital dan amperemeter jarum.




Gambar 1.17 Bagian-bagian amperemeter
Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam rangkaian itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup.  Jadi dalam penggunaannya amperemeter harus dirangkai dengan beban dan sumber tegangan membentuk suatu rangkaian listrik. Dalam rangkaian ini, amperemeter dipasang secara seri.


 











                


               Nilai yang ditunjuk jarum                                      



Text Box:   Nilai yang ditunjuk jarum
I =         x Batas Ukur                                   
      Nilai maksimum skala
 




7. ALAT UKUR VOLUME
Volume merupakan besaran turunan, yang disusun oleh besaran pokok panjang. Untuk benda padat yang bentuknya teratur, misalnya balok, bola, atau tabung,   volumenya dapat ditentukan dengan rumus volume benda. Misalnya :
a. Volume balok : V = p x l x t
b. Volume tabung : V =  π x r2x t
c. Volume bola : V = 4/3 x π x r3
Untuk benda-benda yang bentuknya tidak beraturan seperti batu,  atau gembok kunci, volumenya dapat ditentukan dengan cara  berikut :
a. Menggunakan gelas ukur
Langkah-langkah :
1)       Letakkan gelas ukur diatas permukaan yang rata, misalnya meja
2)       Isi  gelas ukur dengan air sampai pada skala tertentu (V1)
3)       Masukkan zat padat yang hendak diukur kedalam gelas ukur, amati skala permukaan air (V2)
4)      
Gambar 1.19  Pengukuran volume dengan gelas ukur

 
Volume dapat diukur dengan menentukan selisih  ketinggian permukaan air.
5)       Volume = ( V2 – V1 ) ml

b. Menggunakan gelas berpancuran
Langkah-langkah :
1)       Letakkan gelas ukur dan gelas berpancuran diatas permukan yang rata
2)      
Gambar 1.20 Pengukuran volume dengan gelas berpancuran
 
Isilah gelas berpancuran dengan air sampai batas lubang
3)       Taruh gelas ukur tepat dibawah mulut lubang gelas berpancuran
4)       Masukkan zat padat yang akan diukur ke dalam gelas berpancuran, maka air akan tumpah menuju gelas ukur
5)       Amati dan baca skala yang ditunjukkan pada gelas ukur . Skala tersebut menunjukkan volume zat padat yang diukur.






guestbk2.gifguestbk2.gif 


Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!
1.      
Hasil pengukuran panjang lidi tersebut  adalah ... .
A.          12 cm
B.          12,5 cm
C.          13,5 cm
D.          24,5 cm

 
Perhatikan gambar berikut !

                                      



 
 

  


2.       Perhatikan gambar hasil pengukuran jangka sorong di bawah ini !






Hasil pengukuran jangka sorong dari panjang sebuah benda ditunjukkan seperti pada gambar. Panjang benda yang diukur adalah….
A.      2,24 cm
B.      2,26 cm
C.      2,65 cm
D.      3,90 cm

 


 






3.      
Hasil pengukuran tebal buku kamus  Bahasa Inggris tampak seperti  di atas, maka tebalnya buku adalah …
A.       6,88 cm
B.       6,40 cm
C.       5,88 cm  
D.       5,38 cm
 
Perhatikan gambar !




4.       Sebuah mikrometer skrup digunakan untuk mengukur tebal pelat seng sehingga kedudukan skalanya seperti tampak pada gambar berikut.






Hasil pengukuran tebal pelat seng tersebut di atas adalah....
A.  10,45 mm                                                                           
B.  10,00 mm                             
C.  9,75 mm
D.  9,25 mm

 

 







5.    
Sebuah kelereng diukur diameternya dengan micrometer sekrup. Hasil pengukuran yang terbaca adalah sebesar ….
A. 2,00 mm                 C. 2,50 mm
B. 2,15 mm                 D. 2,65 mm
 
Perhatikan gambar!





6.     Perhatikan gambar alat ukur yang sedang digunakan berikut!


NERACAneraca






Massa benda yang  sesuai dengan hasil pengukuran tersebut adalah ....
A. 163 g               B. 173 g                      C. 173,45 g                 D. 1,073,45 g
7.      
A. 2,505 kg      
     B. 2,55   kg
     C. 2,65  kg       
     D. 5,25 kg

 
Hasil pengukuran massa yang dilakukan seorang siswa seperti gambar berikut adalah ....





8.     Seorang pelari berhasil mencatat rekor baru saat mengikuti kejuaraan lari 100 meter.
Waktu yang digunakan oleh pelari tersebut terlihat pada gambar. Hasil pembacaan stopwatch tersebut menunjukkan nilai....
A. 42 sekon
B. 1 menit 42 sekon
C. 2 menit 42 sekon
D. 42 menit

 
                           












9.       Saat belajar di laboratorium,  Hilmi mengukur lamanya waktu  yang diperlukan oleh 250 ml air untuk mendidih. Hasil pengukuran Hilmi seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping adalah .....
A. 8,5 sekon
B. 31 sekon
C. 1 menit 8,5 sekon
D. 1 menit 31 sekon

                        
10.   
Dari hasil pengukuran kuat arus listrik didapatkan hasil pengukuran seperti pada gambar. Jika batas ukur amperemeter 10 mA, besar kuat arus yang terukur adalah ....
A. 5 mA                      C. 45 mA
B. 25 mA                    D. 50 mA

25 mA

 
Perhatikan gambar berikut!


 

11.    Perhatikan gambar berikut!
Volume batu yang terukur adalah....
A.    100 cm3
B.    60   cm3
C.    40   cm3
D.    20   cm3


 

12.    Perhatikan gambar alat dan bahan serta data pengukurannya berikut !
http://3.bp.blogspot.com/_SCzz3cMx68Y/S40NKYwW5uI/AAAAAAAAAf4/yBuCcIV8Zes/s320/neraca_1.jpg
Berdasarkan gambar di atas, besaran fisika yang diukur adalah ....
  dengan nilai pengukuran ....
A.      Massa zat cair ; 79,6 gram
B.      Massa zat cair ; 204,6 gram
C.      Volume zat cair ; 79,6 cm³
D.      Volume zat cair ; 204,6 cm³


Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

Cari

Memuat...