Materi Mapel Fisika Kelas X : Besaran dan Pengukuran

A.   MATERI                            : PENGUKURAN BESARAN FISIS

           PENGUKURAN

Pengukuran didefenisikan sebagai membandingkan suatu besaran yang belum diketahui harganya dengan standar pengukuran. Contoh alat ukur besaran standar adalah mistar, neraca, stopwatch, termometer dan amperemeter.

A.      Alat Ukur Panjang dan Ketelitiannya.

Untuk mengukur panjang suatu benda dapat digunakan berbagai jenis alat antara lain mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup.

1.      Mistar

Pengukuran dengan mistar dapat dilakukan dengan ketelitian sampai setengah skala terkecil yang terdapat pada mistar itu. Mistar dengan skala mm, berarti skala terkecil 1 mm, sehingga mistar tersebut memiliki ketelitian sebesar 0,5 mm atau 0,05 cm

 

2.      Jangka sorong.

 

Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur panjang dengan ketelitian sampai dengan 0,1mm atau 0,01cm. Jangka sorong bisa mengukur garis tengah bagian luar atau dalam suatu pipa. Jangka sorong terdiri atas rahang tetap dan rahang sorong (geser). Skala pada rahang tetap disebut skala utama sedang skala pada rahang sorong disebut skala nonius.

 

3.      Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm. 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. Di bawah ini adalah gambar micrometer sekrup dan bagian-bagiannya.

 

Cara Mengukur dengan Menggunakan Mikrometer Sekrup

1.    Langkah pertama. Menentukan skala utama, terlihat pada gambar skala utamanya adalah 1,5 mm.

2.    Langkah kedua. Perhatikan pada skala putar, garis yang sejajar dengan skala utamanya adalah angka 29. Jadi, skala nonius sebesar 29 x 0,01 mm = 0,29 mm.

3.    Langkah ketiga. Menjumlahkan skala utama dan skala putar. Hasil pengukuran = 1,5 mm + 0,29 mm = 1,79 mm. Jadi hasil pengukuran diameter kawat adalah 1,79 mm.

 

B.        Alat Ukur Massa dan Ketelitiannya

Untuk mengukur masssa benda dapat digunakan alat ukur timbangan dacin, timbangan pasar, neraca Ohauss dua lengan dan tiga lengan, timbangan berat badan serta neraca digital.

                   

   

C.        Alat Ukur Waktu dan Ketelitiannya

Alat ukur waktu yang umum digunakan adalah stopwatch. Pada stopwatch analog jarak antara dua gores panjang yang ada angkanya adalah 2 sekon. Jarak itu dibagi atas 20 skala. Dengan demikian, skala terkecil adalah 2/20 sekon =  0,1 sekon. Jadi ketelitian stopwatch tersebut ( ½  x  0,1 sekon ) = 0,05 sekon

               

D.       Cara Melakukan Pengukuran

Pengukuran terbagi menjadi dua cara, yaitu pengukuran tunggal dan pengukuran berulang. Pengukuran tunggal dilakukan jika besaran yang diukur tidak berubah-ubah sehingga hasil pengukuran tunggal dianggap cukup akrat. Adapun pengukuran berulang dilakukan jika hasil pengukuran diharapkan memiliki ketelitian yang tinggi. Didalam pengukuran tunggal, Anda memperoleh nilai ketidakpastian sebesar setengah skala terkecil. Dalam pengukuran berulang, nilai ketidakpastian didapatkan dari simpangan baku nilai rata-rata pengukuran. Nilai rata-rata hasil pengukuran  dapat dituliskan sebagai berikut.

        

Dengan        = rata-rata hasil pengukuran

                                  ∆x       = ketidakpastian pengukuran

                                 = jumlah data hasil pengukuran

                                  n         =  banyaknya pengulangan

 

E.       Keandalan Pengukuran (Reliability of Measurement)

Beberapa istilah yang digunakan untuk menyatakan keandalan pengukuran adalah presisi dan akurasi.

a.       Presisi (Ketelitian)

Presisi adalah derajat kedekatan kesamaan pengukuran antara satu dengan lainnya. Jika hasil pengukuran saling berdekatan (mengumpul) maka dikatakan mempunyai presisi tinggi dan sebaliknya jika hasil pengukuran menyebar maka dikatakan mempunyai presisi rendah. Presisi diindikasikan dengan penyebaran distribusi probabilitas. Distribusi yang sempit mempunyai presisi tinggi dan sebaliknya. Ukuran presisi yang sering digunakan adalah standar deviasi (σ). Presisi tinggi nilai standar deviasinya kecil dan sebaliknya. Presisi dalam sebuah pengukuran bisa dikaitkan dengan 3 hal berikut ini:

1.      Presisi berkaitan dengan perlakuan dalam proses pengukuran, yang meliputi antara lain kualitas alat ukur, sikap teliti si pengukur, kesetabilan tempat dimana dilakukan pengukuran. Contohnya, pengukuran berat badan seorang bayi dengan timbangan bayi lebih presisi dibandingkan dengan pengukuran berat badan bayi tersebut dengan timbangan beras.

2.       Presisi juga berkaitan dengan seberapa besar penyimpangan hasil ukur suatu besaran ketika pengukuran dilakukan secara berulang-ulang. Sebuah pengukuran yang dilakukan secara berulang memberikan hasil 7,2 cm, 7,3 cm, 7,2 cm, dan 7,3 cm. pengukuran kedua yang dilakukan oleh orang yang berbeda memberikan hasil 7,2 cm, 7,4 cm, 7,5 cm, dan 7,1 cm. dapat dikatakan bahwa pengukuran yang dilakukan oleh orang pertama lebih presisi dibandingkan dengan pengukuran yang dilakukan oleh orang kedua.

3.      Presisi juga berhubungan dengan jumlah angka desimal yang dicantumkan dalam hasil pengukuran. Makin banyak angka desimal dalam suatu hasil pengukuran, makin presisi pengukuran tersebut. Sebagai contoh, hasil ukur 3,45 cm lebih presisi dibandingkan dengan 3,5 cm.

Jadi, presisi berhubungan dengan metode pengukuran dan bagaimana hasil ukur tersebut dituliskan.

 

b.      Akurasi (Ketepatan)

Akurasi adalah derajat kedekatan pengukuran terhadap nilai sebenarnya. Akurasi mencakup tidak hanya kesalahan acak, tetapi juga bias yang disebabkan oleh kesalahan sistematik yang tidak terkoreksi. Jika tidak ada bias kesalahan sistematik maka standar deviasi dapat dipakai untuk menyatakan akurasi. Contoh sederhana mengenai akurasi adalah sebagai berikut. Massa jenis air disepakati bernilai 1000 kg/m³. Dua orang siswa melakukan percobaan untuk mengukur massa jenis air. Setelah melakukan beberapa kali pengulangan dalam percobaannya, siswa A memperoleh hasil 1002 kg/m³ sedangkan siswa B memperoleh hasil 1005 kg/m³. Dalam kasus ini, kita katakana hasil pengukuran siswa A memiliki akurasi lebih tinggi (lebih akurat) dibandingkan dengan hasil pengukuran siswa B.

            Alat ukur yang mempunyai presisi tinggi belum tentu alat ukur tersebut mempunyai akurasi tinggi. Akurasi rendah dari alat ukur yang mempunyai presisi tinggi. Sebagai contoh, jika sebuah pengukuran dilakukan dengan metode yang sangat teliti dengan alat ukur yang canggih dan dilakukan berulang-ulang akan menghasilkan pengukuran yang memiliki presisi tinggi. Namun, jika teryata salah satu bagian dari alat ukur tersebut cacat atau tidak berfungsi dengan sempurna, misalnya jarum penunjuk skala bengkok, maka pengukuran tersebut menjadi tidak akurat.

 angka penting

Angka Penting  adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran yang terdiri atas angka pasti dan 1 angka taksiran. Contoh : hasil pengukuran berulang sebuah mistar dengan skala cm adalah 9,4cm , 9,5cm dan 9,6cm. Dalam bilangan tersebut angka 9 adalah angka pasti, sedangkan angka 4, 5 dan 6 adalah angka taksiran.

A.        Aturan Penulisan Angka Penting adalah sebagai berikut :

1.    Semua angka bukan nol adalah angka penting

2.    Semua angka nol yang terletak di antara angka-angka bukan nol termasuk angka penting.

3.    Semua angka nol di sebelah kanan angka bukan nol tanpa desimal tidak termasuk angka penting, kecuali diberi tanda khusus garis mendatar atas atau bawah termasuk angka penting

4.    Semua angka nol di sebelah kiri angka bukan nol tidak termasuk angka penting.

5.    Semua angka nol di belakang angka bukan nol yang terakhir tetapi dibelakang tanda desimal adalah angka penting.

6.    Untuk penulisan notasi ilmiah. Misalnya 2,5 x 10³ , dimana 10³  disebut orde. Sedangkan 2,5 merupakan mantis. Jumlah angka penting dilihat dari mantisnya dalam hal ini memiliki 2 angka penting.

 

B.        Operasi Angka Penting

1.      Penjumlahan dan pengurangan

Hasil penjumlahan atau pengurangan angka penting hanya boleh mengandung satu angka taksiran.

Contoh : 85,6 cm + 13,21 cm = 98,81 cm = 98,8

            (tanda garis bawah pada angka 8 dan 1 menunjukkan 2 angka taksiran, maka ditulis menjadi 1 angka taksiran).

2.      Perkalian dan pembagian

Hasil perkalian dan pembagian angka penting di tulis sebanyak angka penting yang paling sedikit.

     Contoh : 0,6283 cm              empat angka penting

                       2,2       cm  x          dua angka penting (paling sedikit)

                  1,38226 cm²             dibulatkan menjadi 1,4 cm² ( dua angka penting )

 

3.      Perkalian angka penting dengan bilangan eksak.

Bilangan eksak adalah bilangan-bilangan yang pasti, tidak mengandung taksiran. Hasil perkaliaan atau pembagian antara bilangan penting dengan bilangan eksak hanya boleh memiliki angka penting sebanyak angka penting pada bilangan pentingnya.

     Contoh : 8,95 cm                 tiga angka penting

                    25         x            dua angka penting (bilangan eksak)

           223,75 cm = 224 cm              dibulatkan menjadi 224 cm agar sama dengan banyak angka penting pada bilangan penting 8,95.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Kamajaya. 2007. Cerdas Belajar Fisika Untuk Kelas X. Bandung : Grafindo

Kanginan, Marthen. 2016. Fisika Untuk SMA/MA Kelas X. Cimahi : Erlangga.