PENGUKURAN DAN ALAT-ALAT UKUR

Gempa bumi, gelombang tsunami, dan gunung meletus merupakan fenomena atau kejadian alam yang dapat terjadi kapan saja dan dimana saja, tak terkecuali di sekitar kita. Kejadian alam yang terjadi secara berulang-ulang membentuk suatu gajala yang disebut gejala alam, gejala ini dapat diketahui melalu proses IPA. Salah satu aspek dalam proses IPA yang memegang peranan penting adalah pengukuran.

Apa yang dimaksud dengan fisika? Fisika merupakan cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari gejala alam/ fenomena alam dan interaksi yang menyertainya. Setelah mempelajari gejala alam tertentu. Produk IPA terdiri dari konsep, hukum dan teori. Contoh konsep : gaya, suhu, kecepatan, momentum, massa jenis, dan energi. Suatu hukum selalu melibatkan konsep-konsep yang saling berhubungan. Contohnya hukum Archimedes yang menyatakan perangai benda jika berada dalam fluida, selalu melibatkan konsepgaya, percepatan gravitasi, volume dan massa jenis.  Sedangkan contoh teori kinetik gas yang menjelaskan kaitan antara suhu, tekanan, volume dan energi kinetik partikel-partikel gas dalam ruang tertutup.

Berdasarkan konsep hukum, dan teori yang ada, kita dapat meramal suatu keajadian dan menciptakan teknologi yang berguna untuk kesejahteraan umat manusia. Contohnya terjadinya gerhana matahari total dapat diramalkan, tidak hanya tanggalnya, tapi sampai hitungan detik. Selain itu, hasil teknologi mulai dari peralatan rumah tangga sampai penerbangan ruang angkasa merupakan hasil nyata  pengenbangan teori/ hukum fisika, disamping dari cabang ilmu lain.

Dalam mempelajari gejala/fenomena alam, digunakan proses IPA, yang pada pokoknya terdiri atas pengamatan, pengukuran, analisis, dan penarikan kesimpulan. Dianta proses IPA  tersebut, pengukuran memegang peranan penting.

PENGUKURAN

Mengukur adalah membandingkan nilai suatu besaran dengan beberapa nilai satuan besaran tersebut yang telah ditentukan. Ketika kita mengukur panjang sebuah meja, berarti kita membandingkan nilai panjang sebuah meja dengan satuan yang telah ditentukan, misalnya meter, centimeter, inci, jengkal atau satuan panjang lainnya. Jika dikatakan panjang sebuah meja 2,5meter, artinya panjang meja tersebut 2,5 kali panjang meter standar.

Yang menjadi masalah adalah kita tidak pernah dapat mengatakan bahwa panjang meja itu benar-benar 2,5 meter. Dalam pengukuran, selalu ada ketidakpastian dan ini adalah wajar. Ketidakpastian dapat berasal dari ketidaksempurnaan alat ukur maupun proses pengukuran termasuk faktor pengamat. Walaupun demikian, kita harus selalu mengusahakan pengukuran yang semakin presisi  (precise) dan tepat (accurate)

Akurat (accurate) menyatakan seberapa dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Hasil pengukuran dikatakan akurat jika mendekati nilai sebenarnya atau kesalahan totalnya kecil. Tetapi, jika hasil pengukuran yang akurat tersebut rentangnya lebar (deviasinya besar), berarti tidak presisi dan kurang bermanfaat.

Presisi (precise) itu sendiri menyatakan derajat kedekatan data yang dihaasilkan. Hasil pengukuran dikatakan presisi, jika deviasinya kecil dan kesalahan randomnya kecil. Keslahan sistematis dapat menjauhkan hsil pengukuran yang presisi dari nilai yang sebenarnya, yang berarti tidak akurat.

Jadi hasil pengukuran yamng akurat belum tentu presisi, dan hasil pengukuran yang presisi belum tentu akurat.

Contoh lain dapat dilihat dalam pengukuran lapangan sepak bola. Alat laaser pengukur jarak yang pembacaanyya sampai 6 digit akan lebih presisi daripada meteran. Tapi alat ukur laser  yang dikalibrasikan buruk dan mencatat panjang lapangan sepak bola 117,369 m tentusaja kurang akurat dibanding meteran (roll meter) yang hasilnya mungkin 98,7m. Panjang lapangan sepak bola yang benar adalah 100 m.

Alat ukur.

Untuk memperoleh nilai sebuah besaran, kita menggunakan alat ukur yang memiliki skala tertentu. Semakin kecil skala yang digunakan semakin teliti hasil yang diperoleh.

1. Mistar atau penggaris

Skala terkecil sebuah mistar adalah milimeter. Ini berarti ketidakpastian/kesalahan mutlak /ketelitian mistar adalah 0,5mm (setengah skala terkecil), meskipun ada pula yang mengatakan ketelitiannya 1 mm. Bagaimana cara membaca  hasil pengukuran panjang benda diukur menggunakan mistar tidak boleh terjadi paralaks dan harus sampai pada perkiraan yang dapat diterima, tidak boleh hanya sampai pada skala yang sudah pasti saja.

2. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang, diameter luar, diameter dalam, dan kedalaman benda. Bagian-bagian utama dengan lebar skala terkecil sati milimeter, memiliki skala nonius/vernier. Lebar skala nonius masing-masing 0,9mm. Hal ini mungkin karena panjang seluruh skala nonius adalah 9 mm tetapi dibagi menjadi 10 buah skala. Jadi selisih satu skala pada rehang tetap dan rahang bergeser adalah ( 1 – 0,9)mm  atau 0,1 mm. Ketelitian atau ketidakpastian jangka sorong adalam 0,1 mm.

Secara umum pembacaan skala pada jangka adalah sebagai berikut:

P  =   x   +   nk

Keterangan:

p panjang benda yang  diukur, mulai dari garis 0 skala utama sampai dengan garis 0 skala nonius.

x  angka pada skala utama yang sudah pasti.

n  banyaknya skala nonius disebelah kiri garis skala nonius yang berimpit dengan garis skala milimeter

k adalah ketelitian jangka sorong    

Contoh soal

Gambar di bawah ini menunjukan pengukuran lebar balok menggunakan jangka sorong. Lebar balok adalah….

Jawab :

Garis di sebelah atas merupakan skala utama dan garis di sebelah bawah merupakan skala nonius (skala tambahan). Jangka sorong menggunakan satuan centimeter (cm). Jarak antara tiap garis pada skala utama = 1 cm.
Hasil pengukuran menggunakan jangka sorong = skala utama + skala nonius.
Angka 0 dari skala nonius berada di antara 1,9 dan 2 karenanya skala utama = 1,9 cm
Garis pada skala nonius yang berhimpit dengan garis pada skala utama adalah garis ke-8 karenanya skala nonius = 8 x 0,01 cm = 0,08 cm.
(0,01 cm = 0,1 mm merupakan batas ketelitian dari jangka sorong).
Jadi hasil pengukuran menggunakan jangka sorong adalah 1,9 cm + 0,08 cm = 1,98 cm.

sumber : http://gurumuda.net/pengukuran-menggunakan-jangka-sorong-dan-mikrometer-skrup-contoh-soal-un.htm

3. Mikrometer sekrup

Mikrometer skrup memiliki ketelitian 0,01mm, bagian-bagian mikrometer skrup adalah, skala utama pada rahang memiliki skala terkecil 0,5mm. Jumlah skala pada selubung luar 50 buah. Jika selubung diputar saru putaran, maka rahang geser bergerak 0,5 mm. Namun jika selubung diputar 1 skala, rahang geser bergerak 1/50 x 5 mm atau 0,01 mm.

Pengukuran panjang benda dengan mikrometer sekrup dinyatakan dengan persamaan :

P  =   x   +   nk

Keterangan:

p panjang benda yang  diukur

x  angka pada skala utama yang sudah pasti.

n  banyaknya skala putar

k adalah ketelitian mikrometer skrup           

Contoh soal :

Sebuah benda ketebalannya diukur menggunakan mikrometer skrup seperti gambar di bawah. Hasil pengukuran ketebalan benda adalah ….

Jawab :

Garis di sebelah kiri merupakan skala utama dan garis di sebelah kanan merupakan skala tambahan. Mikrometer skrup menggunakan satuan milimeter (mm). Jarak antara tiap garis pada skala utama = 1 mm.
Hasil pengukuran menggunakan mikrometer skrup = skala utama + skala tambahan.
Skala utama = 2 mm
Garis pada skala tambahan yang berhimpit dengan garis tengah pada skala utama adalah garis ke-37 karenanya skala tambahan = 37 x 0,01 mm = 0,37 mm.
(0,01 mm merupakan batas ketelitian dari mikrometer skrup).
Jadi hasil pengukuran menggunakan mikrometer skrup adalah 2 mm + 0,37 mm = 2,37 mm.

sumber : http://gurumuda.net/pengukuran-menggunakan-jangka-sorong-dan-mikrometer-skrup-contoh-soal-un.htm

4. Alat ukur massa, waktu dan suhu

Alat ukur massa, alat ukur waktu, dan alat ukur suhu, (termometer) pada posisi nol yang sangat mudah berubah. Oleh karena itu setiap akan dipakai posisi nol harus selalu diperiksa untuk menghindari terjadinya zero erro.

5.  Multimeter dan basic meter

Gambar multimeter

Multimeter sering disebut multitester atai avometer, tergantunf pada mereknya. Alat ini dapat difungsikan sebagai alat ukur dari beberapa besaran listrik. Avometer singkatan dari amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter yang secara berurutan berfungsi sebagai alat ukur kuat arus, beda potensial dan hambatan. Pada multimeter terdapat tombol fungsi yang dapat diputar. Disamping untuk memilih fungsi, tombol teersebut dapata digunakan untuk memilih batas ukur.

 Basicmeter adalah alat ukur yang sangat peka, tapi hanya dapat digunakan untuk mengukur arus/tegangan yang sangat kecil (dalam orde mikro). Jika hendak difungsikan sebagai ampere meter perlu ditambah dengan tahanan paralel.

 Cara memasang amperemeter dan volt meter dalam rangkaian :

Pada prinsipnya, ampere meter dipasang seri dengan komponen yang dilewati arus dan voltmeter dipasang paralel dengan komponen yang akan diukur beda potensianya.

Cara membaca  multimeter

a. Putar tombol fungsi ke posisi yang sesuai!  Contoh pilihannya, V-AC (voltmeter arus bolakbalik), V-DC (voltmeter arus searah), A-AC (ampermeter arus bolak-balik), dan A-DC (amperemeter arus searah)

b. Pilih batas ukur yang tepat ! yang harus diperhatikan adalah batas ukur harus lebih besar dari perkiraan nilai kuat arus atau beda potensial yang akan diukur, tetapi sebaiknya jangan terlalu tinggi karena akan menjadikan multitester menjadi tidak peka. Jika jarumnya menyimpang dari batas maksimum atau lebih, segera matikan rangkaian, lalu perbesar batas ukuranya. Sebagai contoh, untuk mengukur beda potensial ujung-ujung resistor dengan sarus sebuah baerai 1,5 volt dapa dipilih V-DC dengan batas ukur 5 volt.

c. Pilih skala yang sesuai dengan batas ukur, lalu baca angka yang ditunjukkan jarum! Pada multitester yang terdapt banyak skala, misalnya 0-500, 0-250, 0-50, 0-10, dan 0-5. Jika kita memillih batas ukur 5 (volt maupun ampere), maka yang kita baca adalah skala 0 – 5. Bagaimana jika tidak ada skala yang sesuai? Kita dapat menggunakan skala lain yang mirip. Misalnya batas ukur yang sudah dipilih adalh 12 volt, kita dapat memilih skala 0 – 10. Karena jarum menunjukkan nilai maksimum ( yaitu 10) maka beda potensial yang diukur adalah 12 volt. Jika jarum berada tepat di tengah-tengah (angka 5), maka beda potensialnya 6 volt, dan seterusnya. Jika jarum berada pada angka 8, maka beda potensial yang diukur adalah 8/10 x 12 volt = 9,6 volt.

d. Setelah selesai skalar harus dalam posisi off.