1. Pengukuran
Pengukuran sangat penting untuk dipelajari oleh beberapa profesi namun tidak bisa dipungkiri kalau semua orang juga sangatlah membutuhkannya. Pengukuran itu adalah membandingkan nilai suatu besaran yang diukur menggunakan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering mendengar dan menggunakan satuan sentimeter, kilogram, dan detik. Satuan-satuan tersebut adalah contoh satuan baku dalam ukuran Sistem Internasional (SI).
Sistem internasional(SI) merupakan sistem satuan yang digunakan di seluruh dunia. Setelah tahun 1700, sekelompok ilmuan menggunakan sistem ukuran yang dikenal dengan nama Sistem Metrik. Pada tahun 1960, sistem metrik dipergunakan dan diresmikan sebagai sistem internasional. Penamaan ini berasal dari bahasa Prancis, Le Systeme Internationale d'Unites.
Dalam melakukan pengukuran perlu diperhatikan berbagai aspek penting agar menghasilkan pengukuran yang benar dan akurat, yaitu ketepatan (akurasi), kalibrasi alat, ketelitian (presisi), dan kepekaan (sensionalitas).
2. Besaran Pokok
Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah didefinisikan terlebih dahulu. Ciri khas besaran pokok adalah nilainya didapat dari pengukuran langsung dan memiliki satuan tunggal. Besaran pokok dalam fisika ada tujuh macam, sebagai berikut.
No | Besaran Pokok | Satuan SI/MKS | Singkatan | Satuan CGS | Singkatan |
1 | Panjang | meter | m | sentimeter | cm |
2 | Massa | kilogram | kg | gram | g |
3 | Waktu | detik | s | detik | s |
4 | Suhu | kelvin | K | Kelvin | K |
5 | Kuat arus listrik | ampere | A | stat ampere | stat A |
6 | Intensitas Cahaya | candela | Cd | candela | Cd |
7 | Jumlah zat | kilo mol | kmol | mol | mol |
Dua besaran tambahan dalam sistem internasional, sebagai berikut.
Besaran Tambahan | Satuan | Lambang Satuan |
Sudut Datar | Radian | Rad |
Sudut ruang | Steradian | sr |
a. Alat ukur panjang
Panjang menyatakan jarak antara dua titik. Misalnya, panjang papan tulis adalah jarak antara titik paa ujung-ujung papan tulis; Panjang bayi yang baru lahir adalah jarak dari ujung kaki sampai ujung kepala bayi.
Guna keperluan sehari-hari, telah dibuat alat-alat pengukur panjang tiruan dari meter standar sebagai berikut.
1. Mistar
Mistar atau lebih dikenal dengan penggaris, adalah salah satu alat ukur panjang yang paling akrab dengan siswa. Mistar mempunyai daya ukur bermacam-macam mulai dari 10 cm, 20 cm, 30 cm, 50 cm, dan 100 cm. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm.
Perhatikan cara mengukur benda menggunakan mistar berikut.
Letakkan ujung benda yang akan diukur tepat di garis angka nol, tarik sampai ujung akhir benda, kemudian baca skala pada mistar. Pada mistar tersebut ditujukkan bahwa panjang benda adalah 2,5 cm.
Ketika membaca skala mistar posisi mata harus tegak lurus terhadap skala. Hal ini ditunjukkan untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan yang disebut kesalahan paralaks.
2. Jangka sorong
Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang memiliki panjang maksimum 10 cm. Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter dalam dan bagian luar suatu tabung serta mengukur kedalaman tabung atau lubang. Selain itu, jangka sorong juga lebih teliti daripada penggaris dan meteran kelos. Ketelitian jangka sorong adalah 0,1 mm.
Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur kedalaman tabung (bagian A), diameter tabung bagian luar (bagian B), dan diameter tabung bagian dalam (bagian C).
3. Mikrometer sekrup
Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil.
Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, da silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm.
b. Alat ukur massa
Alat yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda adalah neraca. Berbagai macam alat ukur timbangan seperti dacin, timbangan pasar, timbangan emas, bahkan mungkin timbangan atau neraca digital. Timbangan tersebut digunakan untuk mengukur massa benda.
Pada prinsip kerjanya, timbangan ditentukan oleh keseimbangan yang digunakan.
1. Neraca digital
Neraca digital adalah neraca yang bekerja dengan sistem elektronik. Tingkat ketelitiannya hingga 0,001 g.
2. Timbangan pasar
Timbangan pasar adalah jenis timbangan yang sering dipergunakan di pasar-pasar untuk menimbang berbagai jenis kebutuhan, misalnya bawang merah, kentang, cabai, dan lain sebagainya.
3. Neraca O'haus
Pengukuran massa di laboratorium biasanya menggunakan neraca O'haus yang memiliki tiga lengan atau empat lengan. Neraca tiga lengan umumnya memiliki kapasitas 610 gram dengan ketelitian 0,1 gram. Setiap lengan pada neraca memiliki skala dengan beban geser sebagai kilo standar.
Lengan pertama menunjukkan skala puluhan (0-500 gram), lengan kedua menunjukkan satuan (0-100 gram), dan lengan ketiga menunjukkan desimal (0-10 gram) dengan skala terkecil 0,1 gram. Benda yang akan diukur diletakkan di sebelah kiri.
Dengan cara menggeser ketiga anak timbangan ke sebelah kanan sampai dicapai keseimbangan, kamu dapat mengetahui massa benda tersebut.
c. Alat ukur waktu
Pengukuran waktu dilakukan menggunakan alat ukur seperti jam dan stopwatch. Stopwatch digunakan untuk mengukur interval waktu yang pendek. Stopwatch dibedakan menjadi dua jenis, yaitu stopwatch digital dan stopwatch manual atau analog.
Stopwatch digital mempunyai pengukuran yang lebih teliti dibandingkan dengan stopwatch analog. Pada umumnya, stopwatch mempunyai batas ketelitian berkisar antara 0,1 sekon - 0,01 sekon.
d. Alat ukur arus listrik
Satu ampere adalah arus tetap yang dapat dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan dan dipisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 20 x 10-7 Nm -1. Arus listrik dapat diukur menggunakan alat yang disebut amperemeter.
e. Alat ukur suhu
Suhu merupakan salah satu besaran pokok dengan satuan derajat Kelvin. Alat untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer memanfaatkan sifat termometrik suatu zat, yaitu perubahan sifat-sifat zat karena perubahan suhu zat itu.
Termometer yang banyak digunakan saat ini adalah termometer raksa. Fungsi raksa adalah untuk penunjuk suhu. Berikut ini beberapa keunggulan raksa.
- Raksa tidak membasahi dinding kaca.
- Raksa merupakan penghantar panas yang baik.
- Kalor jenis raksa rendah, akibatnya dengan perubahan panas yang kecil cukup dapat mengubah suhunya.
- Jangkauan ukur raksa lebar karena titik bekunya -39 derajat celcius dan titik didihnya 357 derajat celcius.
Pengukuran suhu yang sangat rendah biasanya menggunakan termometer alkohol. Alkohol memiliki titik beku yang sangat rendah, yaitu -144 derajat celcius. Namun demikian, termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu benda yang tinggi sebab titik didihnya hanya 78 derajat celcius.
Berikut penetapan titik tetap pada skala termometer.
- Termometer Celcius, titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap angka diberi angka 100. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi 100 skala.
- Termometer Reaumur, titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diber angka 80. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi menjadi 80 skala.
- Termometer Farenheit, titik tetap bawah diberi angka 32 dan titik tetap atas diberi angka 212. Suhu es yang dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0 derajat farenheit. Di antara titik bawah dan titik tetap atas dibagi 180 skala.
- Termometer kelvin, titik terbawah diberi angka nol. Titik ini disebut suhu mutlak, yaitu suhu terkecil yang diberi benda ketika energi total partikel benda tersebut nol. Kelvin menerapkan suhu es melebur dengan angka 273 dan suhu air mendidih dengan angka 373. Rentang titik tetap bawah dan titik tetap atas termometer Kelvin dibagi 100 skala.
f. Intensitas cahaya
Satu candela adalah intensitas cahaya yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah tertentu yang memancarkan radiasi monokromatik dengan frekuensi 540 x 10 12 dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebu sebesar 1/683 watt per steradian.
g. Jumlah zat
Satu mol sama dengan jumlah zat yang mengandung satuan elementor sebanyak jumlah atom di dalam 0,012 kg karbon-12. Satuan elementor dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dan harus ditentukan.
3. Besaran Turunan
Besaran turunan adalah besaran yang satuannya didefinisikan atau diturunkan atas dasar satuan besaran pokok. Besaran turunan jumlahnya sangat banyak. Ciri khas besaran turunan adalah memiliki dua atau lebih satuan besaran pokok. Contohn besaran turunan yang dapat kamu simak pada tabel berikut.
No | Besaran Turunan | Penjabaran dari Besaran Pokok | Satuan Sistem MKS |
1 | Luas | panjang x lebar | m2 |
2 | Volume | panjang x lebar x tinggi | m3 |
3 | Massa jenis | massa : volume | kg/m3 |
4 | Kecepatan | perpindahan : waktu | m/s |
5 | Percepatan | kecepatan : waktu | m/s2 |
6 | Gaya | massa x percepatan | newton (N) = kg.m/s2 |
7 | Usaha | gaya x perpindahan | joule (J) = kg.m2 |
8 | Daya | usaha : waktu | watt (W = kg.m2/s2 |
9 | Tekanan | gaya : luas | pascal (Pa) = N/m2 |
10 | Momentum | massa x kecepatan | kg.m/s |
Misalnya, luas ruang kelasmu. Jika ruang kelasmu berbentuk persegi maka luasnya merupakan hasil perkalian panjang dan lebar. Perhaikan bahwa panjang dan lebar merupakan besaran pokok panjang.
Dalam SI, panjang diukur dengan satuan meer sehingga luas dalam SI memiliki satuan m2. Beberapa besaran turunan sebagai berikut.
1. Luas
Luas benda yang berbentuk persegi dapat ditentukan dengan mengalikan hasil pengukuran panjang dengan lebarnya.
2. Volume
Volume merupakan besaran turunan yang disusun dari besaran pokok panjang. Volume benda padat yang benuknya teratur, contohnya balok, dapat ditentukan dengan mengukur panjang, lebar, dan tingginya terlebih dahulu, kemudian mengalikannya.
Jika kamu mengukur panjang, lebar, dan tinggi balok menggunakan satuan sentimeter (cm), volume balok yang diperoleh dalam satuan sentimeter kubik (cm3). Jika panjang, lebar, dan tinggi diukur dalam satuan meter (m), volume yang diperoleh bersautan meter kubih (m3).
3. Laju pertumbuhan
Besaran panjang dan waktu dapat digunakan untuk menentukan pertumbuhan tanaman. Misalnya kamu menanam jagung. Pada pengukuran awal, diperoleh tinggi tanaman 20 cm. Dalam waktu 10 hari, tingginya menjadi 60 cm.
Kamu dapat menentukan laju pertumbuhan jagung tersebut dengan perhitungan sebagai berikut.
Laju pertumbuhan jagung= perubahan tinggi /selang waktu |