Mengenal Beberapa Alat Ukur

Sabtu, 21 Januari 2012

Dalam fisika, kita mengenal beberapa alat ukur, antara lain alat ukur panjang, massa, waktu, kuat arus lisrik, teganga listrik, suhu dan lain-lainnya.

     1.      Alat Ukur Panjang

        Alat ukur panjang yang sering digunakan dalam fisika antara lain: penggaris, jangka sorong, dan   micrometer.

a.    Jangka Sorong

     Jangka sorong mempunyai rahang tetap dan rahang sorong yang dapat digeser, yang dilengkapi dengan 10 bagian skala. Skala ini disebit nonius atau vernir. Jangka sorong mempunyai ketelitian 0,1 mm. Harga ini diperoleh karena pada skala vernir dibagi 10 bagian. Untuk bagian skala nonius 1 mm. Pada gambar 1.1b, angka nol dari nonius terletak antara angka 11 dan 12 milimeter pada skala utama. Garis skala nonius yang berimpit dengan skala utama adalah garis skala nonius 4. Jadi, hasil pengukuran adalah 11,4 milimeter. Angka 1 dan 1 pada pengukuran tadi disebut angka pasti, sedangkan angka 4 disebut angka taksiran, tetapi ntidak boleh diabaikan. Angka-angka 1, 1, dan 4 disebut angka penting.

 

b. Mikrometer Sekrup

          Pada gambar 1.2, pengukuran tebal karet dengan menggunakan mikrometer sekrup.

 

       Mikrometer sekrup mempunyai skala tetap dan skala ulir Skala ulir mempunyai skala 0 sampai dengan 50. Tiap satu putaran skala ulir bergeser 0,5 mm. Jadi, satu skala pada ulir =

         Maka ketelitian micrometer = 0,01 mm.

       Pada gambar 1.2b, skala tetap menunjukkan angka 7,0 mm lebih, lebihnya dapat dilihat pada skala ulir. Pada skala ulir menunjuk angka 13. Jadi, lebihnya = 13 × 0,01 mm = 0,13 mm. Jadi tebal karet penghapus = 7,0 mm + 0,13 mm = 7,13 mm.

2.      Alat Ukur Massa

      Dalam percakapan sehari-hari perbedaan antara massa dan berat tidak begitu penting. Bahkan kita akan ditertawakan apabila mengatakan: “Massa petinju itu 120 kg”. Tetapi di dalam fisika massa dan berat adalah besaran-besaran fisika yang berbeda. Oleh karena berat (yang benar adalah gaya berat) berbanding lurus dengan massa, kita dapat mengukur massa sebuah benda dengan cara membandingkan gaya gravitasi bumi terhadap benda itu dengan gaya gravitasi bumi terhadap massa standar. Untuk maksud ini kita gunakan neraca sama lengan yang dilengkapi dengan alat timbangan seperti tampak pada gambar 1.3a.

     Anak timbangan itu dimaksudkan sebagai massa standar apabila neraca dalam keadaan seimbang maka massa benda yang ditimbang sama dengan massa sejumlah anak timbangan yang digunakan. Alat lain untuk mengukur massa benda adalah neraca ohauss (gambar 1.3b).

 

     Dalam keadaan tanpa beban neraca diusahakan seimbang kemudian letakkan benda yang akan diukur masssanya di atas piring neraca! Aturlah posisi anak timbangan sampai tercapai keseimbangan kembali! Denagan ddemikian massa benda sama dengan massa yang ditunjukkan oleh posisi anak timbangan.

3. Alat Ukur Waktu

  Alat ukur waktu yang sering digunakan dalam kegiatan fisika adlah stopwach (lihat gambar 1.4). Misalnya, untuk mengukur selang waktu sebuah benda yang dilempar sampai jatuh kembali.

      Tekan pertama kali untuk mengembalikan posisijarum ke titik nol. Tekan kedua kali bersamaan dengan saat benda dilempar. Tekan ketiga kali saat benda jatuh. Selang waktu dapat dibaca pada jarum, jarum pendek mnunjukkan skala menit, jarum panjang skala detik.

4. Alat Ukur Listrik 
               Alat ukur listrik yang sering biasa digunakan pada kegiatan fisika di SMA adalah basicmeter. Basicmeter dapat digunakan untuk mengukur kuat arus listik dan tegangan listrik (lihat gambar 1.5).  

a.    Binding post untuk memilih batas ukur maksimum

b.    Saklar pemilih fungsi (voltmeter/amperemeter)

c.    Ground/nol

d.    Penyetel nol

e.    Petunjuk fungsi alat

f.     Saklameter

      Alat ukur listrik lain misalnya lihat gambar 1.6!

a.    Voltmeter, untuk mengukur tegangan listrik

b.    Amperemeter, untuk mengukur kuat arus listrik

c.    Multimeter multiester, untu k mengukur kuat arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan

  ***

Read Post | komentar

Kesalahan Dalam Pengukuran

Kamis, 12 Januari 2012

Hasil percobaan dalam fisika dinyatakan secara kuantitatif. Maka harus dilakukan pengukuran yang sangat teliti. Dalam hal ini sangat diperlukan alat ukur dengan skala bervaliditas tinggi. Walaupun demikian, setiap melakukan percobaan tidak bebas dari kesalahan-kesalahan.

1.    Kesalahan Sistematis

a.       Kesalahan Alat Ukur

Alat ukur tidak ada yang sempurna baik sempurna baik pada pembuatannya maupun penerapannya

b.      Kesalahan Paralaks

Kesalahan ini bersifat perorangan, yaitu pengamat kurang memahami cara membaca atau mengamati alat ukur

c.       Kesalahan karena Kecerobohan

Misalkan kita menimbang zat cair, karena kurang hati-hati ada bagian zat cair yang terpercik maka ketika ditimbang untuk kedua kalinya, massanya berkurang

2.    Kesalahan Kebetulan

Kesalahan kebetulan ditimbulkan oleh hal-hal yang tidak dapat diramalkan terlebih dahulu.

a.         Kesalahan Menaksir

Angka taksiran seseorang berbeda dengan angka taksiran orang lain. Atau karena kelelahan, taksiran seseorang berbeda dari waktu ke waktu.

b.        Kesalahan Gangguan

Kesalahan gangguan disebabkan karrena perubahan kondisi, misalnya adanya perubahan suhu, perubahan tegangan listrik, perubahan tekanan udara, dan goncangan alat ukur.

3.    Meningkatkan Ketelitian

Salah satu cara untuk meningkatkan ketelitian adalah dengan cara melakukanpengukuran berkali-kali, perhatikan table 1.8!

Tabel 1.8 Contoh Meningkatkan Ketelitian (Pengukuran Luas Meja)

Pengkuran	Panjang	lebar	Luas
I II III IV	a1 a2 a3 a4	b1 b2 b3 b4	A1 = a1 b1 = … A2 = a2 b2 = … A3 = a3 b3 = … A4 = a4 b4 = …

Pada table 1.8, kita menentukan luas meja dengan melakukan 4 kali pengukuran. Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang kita harapkan, maka ditentukan nilai rata-ratanya.

Luas meja rata-rata : 

a.         Kesalahan Relatif

Pengukuran pertama

Selanjutnya dapat ditentukan kesalahan relative kedua, ketiga dan keempat, sehingga kesalahan relative rata-rata dapat dihitung.

Kita dapat juga memperoleh memperoleh kesalahan mutlak S dengan

                                                     S = r×A_r

b.         Kesalahan Mutlak

Kesalahan jenis ini merupakan jumlah harga mutlak dari perbedaan harga setiap pengukuran terhadap harga rata-ratanya dibagi dengan cacah pengukuran (i).
 

        Kita juga dapat menyatakan kesalahan dalam bentuk persentase terhadap harga reratanya.

Kesalahan ini disebut kesalahan relative. Oleh karena itu, hasil dapat dituliskan. 

                                              A = A_r  S atau A = A_r  r

***

Read Post | komentar

Angka Penting dan Angka Pasti

Rabu, 11 Januari 2012

Nelly mengukur sebatang galah dengan dua alat ukur panjang yang berbeda. Alat ukur A berskala terkecil cm (sentimeter). Alat ukur B berskala terkecil mm (milimeter). Dari pengukuran diperoleh hasil seperti pada table 1.6

Tabel 1.6 Contoh Pengukuran dalam Centimetr dan Milimeter

No	Alat Ukur yang Digunakan	Hasil Pengukuran	Hasil Pengukuran Dalam Satuan Meter
1. 2.	A B	246,6 cm 2467,9 mm	2,468 m 2,4679 m

           

            Dari hasil pengukuran, bantulah Nelly menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut!

1.         Dengan alat ukur A:

a.    Angka berapakah yang merupakan angka taksiran?

b.    Bolehkah kalian menyebut angka taksiran yang lain? Jika boleh, sebutkan!

c.    Angka-angka berapakah yang merupakan angka pasti?

d.   Bolehkah kalian menyebut angka pasti yang lain?

2.         Dengan alat ukur B, jawablah peertanyaan-pertanyaan seperti no.1!

3.         Dari pengukuran dengan alat ukur A dan dengan alat ukur B, manakah yang lebih teliti?

4.         Sebutkan kesimpulan apa saja dari hasil pengukuran itu!

1.             Pengertian Angka Penting

Pada hasil pengukuran 2,468 m, terdapat satu angka taksiran yaitu angka 8 dan 3angka pasti yaitu angka 2, 4 dan6.Jadi, terdapat 4 angka penting. Pada hasil pengukuran 2,4679 m terdapat satu angka taksiran, yaitu angka 9 dan 4 angka pasti, yaitu angka 2,4,6 dan 7. Jadi terdapat 5 angka penting. Dapat diyakini hasil pengukuran 2,4679 m lebih teliti dari hasil pengukuran 2, 468 m.

Dari kegiatan yang yang dilakukan pleh Nelly dapat disimpulkan sebagai berikut.

• Setiap melakukan pengukuran, ada satu angka yang diragukan, yang disebut angka taksiran.Dan satu atau lebih angka yang tidak diragukan, yang disebut angka pasti. Keduanya disebut angka penting

• Semakin banyak cacah angka penting pada suatu pengukuran, semakin teliti hasil pengukuran itu.

2.             Menghitung Cacah Angka Penting

Angka-angka penting sebagai lambang bilangan dinyatakan dengan angka 9. Perhatikan contoh pada table 1.7 berikut!

Tabel 1.7 Contoh Hasil Pengukuran cacah Angka Penting

No	Hasil Pengukuran	Cacah Angka Penting
1 2 3 4 5 6 7 8	Masa benda 1,67 g Panjang tali 2,376 m Volume benda 20,0 m3 Tebal buku 0,4 cm Diameter kawat 0,06 cm Massa cincin 0,07 g Berat benda 5,006 N Panjang jalan 32000 km	3 4 3 1 1 2 4 2

Dari table 1.7 di atas, untuk memudahkan cara menentukan cacah angka penting dapat digunakan pedoman sebagai berikut.

• Untuk angka penting yang ada tanda komanya, cacah angka penting dihitung dari angka bukan nol yang paling kiri ke kanan, perhatikan dengan cermat no. 1-7!

• Untuk angka penting yang tidak ada tanda komanya, cacah angka penting dihitung dari angka bukan nol kanan ke kiri, lihat no.8!

• Hasil pengukuran panjang jalan sebesar 32.000 km (lihat no.8), bias ditulis lebih sederhana 3,2×10⁷ m. Penulisan semacam ini disebut penulisan dengan menggunakan notasi ilmiah atau penulisan ilmiah. Notasi ilmiah diperkenalkanuntuk mempermudah, hal-hal sebagai berikut

1) Jarak pengukuran yang sangat jauh atausebaliknya, misalkan jarak matahari ke bumi 1496000000000 m = 1,496×10¹² m. Jari-jari inti atom = 1,2×10^-11 m

2)  Massa suatu benda yang nilainya sangat besar atau sebaliknya, misalkan massa bumi = 598×10²⁴ kg dan massa electron sebesar 9,1×10^-31

3)   Dimensi waktu sangat besar atau sebaliknya, misalkan umur jagat raya menurut perhitungan Hubble sudah 2×10¹⁰ tahun dan waktu hidup suatu partikel pion sebesar 2,6×10^-8 sekon.

3.             Berhitung dengan Angka  Penting

Dalam mengolah data, kita sering membagi, mengalikan, menjumlah atau mengurangkan. Untuk itu digunakan aturan-aturan sebagai berikut.

• Hasil penjumlahan atau pengurangan dengan angka penting hanya boleh ada satu angka taksiran.

• Hasil kali atau hasil bagi dari angka penting, mempunyai cacah angka penting yang sama dengan cacah angka penting dari factor kali atau bagi yang cacah angka pentingnya paling sedikit.

• Pada penarikan akar pada angka penting, menghasilkan angka yang memiliki cacah angka penting sama dengan cacah angka penting yang ditarik akarnya.

• Perhatikan, Nelly menimbang 40 butir telur massanya 2,735 kg. Angka 40 di sini diperoleh tidak dari mengukur tetapi diperoleh dari menimbang. Angka tersebut dinamakan angka eksak atau angka pasti. Aturan pada angka penting tidak diberlakukan pada angka eksak.

                    ***

Read Post | komentar (1)

Besaran Fisika dan Pengukuran (Bag. 2)

Pada postingan sebelumnya telah kita uraikan tentang besaran pokok dengan sangat jelas. Karena ada besaran pokok, maka pasti ada besaran turunan. Nah!!! Berikut diuraikan besaran turunan bersama dengan dimensi.

1.            Besaran Turunan

Selain besaran pokok dan satuan standar seperti table 1.1, dikenal juga besaran dan satuan turunan, perhatikan table 1.3!

          Tabel 1.3 Besaran Turunan, Lambang, Satuan dan Simbol

No	Besaran Turunan	Lambang	Satuan	Simbol
1	Kecepatan	v	meter/sekon	m/s=ms-1
2	Percepatan	a	meter/sekon2	m/s2=ms-2
3	Gaya	F	newton	N
4	Luas	L	meter2	m2
5	Volume	V	meter-3	m3
6	Massa Jenis	ρ	kilogram/meter3	kg/m3=kgm-3
7	Tekanan	P	pascal	Pa
8	Usaha	W	joule	J

2.      Dimensi

Pada umumnya besaran mempunyai dimensi, yang dimaksud dengan dimensi suatu besaran adalah bagaimana cara besaran tersebut disusun dari besaran pokok. Dimensi besaran pokok dinyatakan dengan lambing berupa huruf besar dan biasanya diberi kurung persegi, seperti terlihat dalam table 1.4. Dimensi besaran turunan diperoleh dengan jalan menurunkan atau menjabarkan dari dimensi besaran pokok. Tabel 1.5 menumjukkan beberapa contoh dimensi turunan.

            Tabel1.4 Dimensi Besaran Pokok

No	Nama Besaran Pokok	Lambang Dimensi
1	Panjang	[L]
2	Massa	[M]
3	Waktu	[T]
4	Kuat Arus Listrik	[I]
5	Suhu	[θ]
6	Intensitas Cahaya	[J]
7	Jumlah Zat	[N]

          Tabel 1.5 Dimensi Besaran Turunan

No	Nama Besaran Turunan	Lambang Dimensi
1	Kecepatan	[L] [T]-1
2	Percepatan	[L] [T]-2
3	Gaya	[M] [L] [T]-2
4	Luas	[L]2
5	Volume	[L]3
6	Massa jenis	[M] [L]-3
7	Tekanan	[M] [L]-1 [T]-2
8	Usaha dan sebagainya	[M] [L]2 [T]-2

           

Pada table 1.5, kecepatan mempunyai satuan meter per sekon atau ms^-1. Meter adalah besaran panjang yang mempunyai dimensi [L], sedangkan sekon besaran waktu mempunyai dimensi [T]. Oleh karena itu, kecepatan mempunyai dimensi [L] [T]^-1.

Analisis Dimensional

Dengan diketahuinya dimensi dari suatu besaran maka kita dapat menentukan hubungan kesetaraan antara dua besaran yang berbeda. Contoh penggunaan analisis dimensional antara lain sebagai berikut.

a.  Untuk mengungkapkan adanya hubungan kesetaraan antara dua besaran yang seperti tampak berbeda.  

      Misalnya: Energi kinetic (E_k)

dengan usaha (W) = F×S.
Dimensi energi kinetik dapat diturunkan dari:

      Dimensi           E_k   = dimensi besaran massa× (dimensi besaran kecepatan)²

                                    = [M]×{[L] [T]^-1}²

                                    = [M]×[L]² [T]^-2

                                    = [M] [L]² [T]^-2

      Sedangkan dimensi usaha dapat diturunkan dari

                       W  = gaya×perpindahan

                            = massa×percepatan×perpindahan

      Dimensi    W = dimensi besaran massa×dimensi besaran percepatan × dimensi besaran panjang

                           =  [M]×[L] [T]^-2×[L]

                           =  [M] [L]² [T]^-2

    Dengan demikian terlihat bahwa dimensi E_k sama dengan dimensi W. Jadi, dapat disimpulkan bahwa ada kesetaraan antara energy kinetic dengan usaha. Karena satuan energy kinetic adalah joule maka satuan usaha juga joule. Jika dua besaran dapat dijumlahkan maka kedua besaran mempunyai dimensi sama.

b.  Dengan menggunakan analisis dimensi, memudahkan untuk menentukan kebenaran   suatu persamaan.

     Misalkan, persamaan s = v t, dimana s = perpindahan, v = kecepatan, dan t = waktu. Benarkah persamaan itu? Tentu, untuk menjawab pertanyaan ini kita harus menentukan dimensinya sebagai berikut.

S        =            perpindahan, merupakan besara panjang dan mempunyai dimensi [L]

v         =           kecepatan, mempunyai dimensi [L] [T]^-1

t          =           waktu, mempunyai dimensi [T]

Dimensi v t             = [L] [T]^-1×[T]

                              = [L]

Persamaan di atas menunjukkan dimensi v t sama dengan dimensi s.

Jadi, persamaan s = v t adalah benar.

Read Post | komentar