Pengukuran dan besaran

Dalam belajar fisika kalian akan selalu berhubungan dengan pengukuran, besaran dan satuan. Sudah tahukah kalian dengan apa yang dinamakan pengukuran, besaran dan satuan itu? Pada bab pertama fisika inilah kalian dapat belajar banyak tentang pengertian-pengertian tersebut dan harus dapat memanfaatkannya pada setiap belajar fisika. Pengukuran merupakan proses mengukur. Sedangkan mengukur didefinisikan sebagai kegiatan untuk membandingkan suatu besaran dengan besaran standart yang sudah ditetapkan terlebih dahulu. Dari pengertian ini dapat diturunkan pengertian berikutnya yaitu besaran dan satuan. Besaran didefinisikan sebagai segala sesuatu yang didapat dari hasil pengukuran yang dinyatakan dalam bentuk angka dan satuannya. Dari penjelasan di atas dapat terlihat bahwa pengukuran, besaran dan satuan memiliki hubungan yang erat. Ketiganya selalu berkaitan. Pengukuran merupakan kegiatan atau aktivitasnya, besaran merupakan pokok permasalahan yang diukur sedangkan satuan merupakan pembanding (pengukurnya). Sebagai contoh Anita mengukur panjang celana. Besaran yang diukur adalah panjang dan satuan yang digunakan misalnya meter.

A.    Pengukuran

Dalam belajar fisika tidak bisa lepas dari pengukuran. Ada tiga hal penting yang berkaitan dengan pengukuran, yaitu: pengambilan data, pengolahan data dan penggunaan alat ukur.

1.    Pengambilan Data dan Angka Penting

Pernahkah kalian melakukan kegiatan pengambilan data? Proses pengukuran hingga memperoleh data hasil pengukuran itulah yang dinamakan pengambilan data. Apakah hasil pengukuran dapat memperoleh nilai yang tepat? Proses pengukuran banyak terjadi kesalahan. Kesalahan bisa terjadi dari orang yang mengukur, alat ukur atau lingkungannya. Untuk memuat semua keadaan itu maka pada hasil pengukuran dikenal ada angka pasti dan angka taksiran. Gabungan kedua angka itu disebut angka penting. Angka penting adalah angka yang didapat dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan angka taksiran. Nilai setiap hasil pengukuran merupakan angka penting. Seperti keterangan di atas angka penting terdiri dari dua bagian. Pertama angka pasti yaitu angka yang ditunjukkan pada skala alat ukur dengan nilai yang ada. Kedua angka taksiran yaitu angka hasil pengukuran yang diperoleh dengan memperkirakan nilainya. Nilai ini muncul karena yang terukur terletak diantara skala terkecil alat ukur. Dalam setiap pengukuran hanya diperbolehkan memberikan satu angka taksiran. Untuk memahami angka penting ini dapat kalian cermati contoh berikut.

           petunjuk neraca pegas

CONTOH

Sekelompok siswa yang melakukan pengukuran massa benda menggunakan alat neraca pegas. Dalam pengukuran itu terlihat penunjukkan skala seperti pada Gambar. Aghnia menuliskan hasil 8,85 gr sedangkan John menuliskan hasil 8,9 gr. Manakah hasil yang benar?

Penyelesaian:

Coba kalian perhatikan Gambar. Dari gambar itu dapat diperoleh:

Angka pasti = 8 gr

Angka taksiran = 0,9 gr (hanya boleh satu angka

taksiran, tidak boleh 0,85 karena 2 angka taksiran)

Hasil pengukuran adalah

m = angka pasti + angka taksiran

= 8 + 0,8 = 8,8 gr

Jadi yang lebih tetap adalah hasilnya John.

2.    Alat Ukur Panjang, Massa dan Waktu

Alat ukur besaran-besaran fisika sangat banyak tetapi di kelas X SMA ini dikenalkan tiga alat ukur besaran pokok yaitu panjang, massa dan waktu. Beberapa alat ukur besaran tersebut dapat dicermati seperti berikut.

a.    Alat ukur panjang

Panjang, lebar atau tebal benda dapat diukur dengan mistar. Tetapi jika ukurannya kecil dan butuh ketelitian maka dapat digunakan alat lain yaitu jangka sorong dan mikrometer skrup.

(1)   Jangka sorong

Jangka sorong banyak digunakan dalam dunia mesin. Perhatikan Gambar. Alat pada gambar itulah yang dinamakan jangka sorong. Jangka sorong biasa digunakan untuk mengukur suatu  diameter seperti pipa peralon. Jika kalian cermati maka jangka sorong tersebut memiliki dua bagian. Pertama, rahang tetap yang memuat skala utama. Kedua, rahang sorong (geser) yang memuat skala nonius.

Hasil pengukuran itu dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut.

 

x = (x0 + Δx . 0,05) mm

dengan :          x = hasil pengukuran

                        x0 = skala utama

                        Δx = skala nonius

(2)   Mikrometer sekrup

Mirip dengan jangka sorong, mikrometer juga memiliki dua bagian. Pertama, rahang tetap memuat skala utama. Kedua, rahang putar, memuat skala nonius. Mikrometer ini dapat digunakan untuk mengukur ketebalan benda benda yang tipis seperti kertas dan rambut. Hal ini sesuai dengan sifat mikrometer yang memiliki ketelitian lebih besar dari jangka sorong. Mikrometer memiliki ketelitian hingga 0,01 mm. Ketelitian ini dirancang dari rahang putar yang memuat 50 skala.

Hasil pengukurannya juga memiliki angka pasti dan angka taksiran seperti jangka sorong. Rumusnya sebagai berikut.

                        x = (x0 + Δx . 0,01) mm

                        dengan :          x = hasil pengukuran

                        x0 = skala utama sebelum batas rahang putar

                       Δx = skala nonius yang segaris dengan garis tengah skala utama