Sistem Besaran Satuan dan Pengukuran - Cuntorio

Fisika adalah ilmu pengetahuan yang didasarkan atas percobaan. Percobaan memerlukan pengukuran, dan untuk menjelaskan hasil pengukuran biasanya digunakan angka atau bilangan. Misalnya, dalam suatu percobaan di laboratorium diperoleh hasil pengukuran panjang tali 5 meter, suhu air 10°C, dan volum alkohol 3 cm3. 

Dalam fisika, panjang, suhu, dan volum ini dikenal dengan istilah besaran. Jadi, besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan hasilnya selalu dapat dinyatakan dengan angka. Perhatikan bahwa keimanan, sopan santun, dan kejujuran tidak termasuk besaran karena tidak dapat diukur serta tidak dapat dinyatakan dengan angka. Pada saat mengukur besaran, kita sebenarnya membandingkan antara besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang digunakan sebagai patokan. 

Panjang tali 5 meter, artinya tali tersebut panjangnya 5 kali panjang mistar yang panjangnya 1 meter. Dalam hal ini, angka 5 menyatakan nilai dari besaran panjang, sedangkan meter menyatakan satuan dari besaran panjang. Perlu diketahui bahwa tidak semua besarod fisika selalu mempunyai satuan. besaran fisika yang tidak mempunyai satuan antara lain, indeks bias, koefisien gesekan, dan massa jenis relative.

Sekarang kita akan mempelajari beberapa alat yang digunakan untuk mengukur besaran panjang,massa,waktu dan kuat arus.

1. Mengukur Panjang  

a. Mistar
Untuk mengukur panjang benda biasanya digunakan mistar atau penggaris. Terdapat beberapa jenis mistar sesuai dengan skalanya. Mistar yang skala terkecilnya 1 mm disebut mistar berskala mm, sedangkan mistar yang skala terkecilnya 1 cm disebut mistar berskala cm. Mistar yang biasa digunakan adalah mistar berskala mm (Gambar 2.2). Satu skala terkecil mistar ini adalah 1 mm atau 0,1 cm. Oleh karena itu, ketelitian mistar berskala mm adalah 1 mm atau 0,1 cm. 

Ketika mengukur panjang dengan menggunakan mistar, posisi mata hendaknya berada pada tempat yang tepat, yaitu terletak pada garis yang tegak lurus mistar. Garis ini ditarik dari titik yang diukur (Gambar 2.3). Jika posisi mata berada di luar garis tersebut, panjang benda yang diukur akan terbaca lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sebenarnya. 

Akibatnya, pengukuran menjadi kurang teliti dan terjadilah kesalahan pengukuran. Kesalahan semacam ini dikenal dengan istilah kesalahan paralaks. Pada Gambar 2.3, jika posisi mata di (a) panjang benda akan terbaca 8,2 cm, sedangkan jika posisi mata di (c) panjang benda akan terbaca 8,4 cm. 

b. Jangka Sorong Untuk mengukur panjang dengan ketelitian 0,1 mm digunakan jangka sorong (Gambar 2.4). Jangka sorong terdiri dari dua pasang rahang. Pasangan rahang pertama digunakan untuk mengukur diameter dalam, sedangkan pasangan rahang yang kedua digunakan untuk mengukur diameter luar. Dari pasangan rahang ini terdapat rahang yang tidak dapat bergerak (disebut rahang tetap), dan ada rahang yang dapat digeser (disebut rahang geser). 

Pada rahang tetap terdapat skala utama dalam satuan cm dan mm. Pada rahang geser terdapat skala pendek yang terbagi menjadi 10 bagian yang sama. Skala: ini disebut nonius atau vernier. Panjang 10 skala nonius adalah 9 mm, sehingga panjang 1 skala nonius adalah 0,9 mm.Jadi, selisih antara skala nonius dan skala utama adalah 0,1 mm. Ketika rahang ditutup, panjang benda yang diukur adalah nol. Dalam hal ini angka nol pada skala utama berimpit dengan angka nol pada skala nonius (Gambar 2.4b). 

Ditinjau dari cara membaca skala, ada 2 tipe jangka sorong, analog dan digital. Penggunaan jangka sorong analog memerlukan ketelitian pengamatan skala untuk menentukan panjang benda yang diukur. Sebaliknya, pada jangka sorong digital ukuran benda yang diamati akan langsung terlihat di layar LCD. Dalam hal carapengukuran, penggunaan jangka sorong arfalog dan jangka sorong digital tidak berbeda. Dalam Gambar 2.5 diperlihatkan penggunaan jangka sorong untuk mengukur berbagai bentuk benda. Arnatilah dengan cermat! 

Pembesaran skala nonius dan skala utama sebuah jangka sorong diperlihatkan dalam Gambar 2.6 Angka nol pada skala nonius terletak antara 4,2 cm dan 4,3 cm. Skala nonius yang keempat berimpit dengan salah satu skala utama. Mulai dari skala keempat ini ke kiri, selisih antara skala utama dengan skala nonius bertambah 0,1 mm atau 0,01 cm setiap melewati satu skala. Karena terdapat empat skala, maka selisih antara skala utama dengan skala nonius adalah 0,4 mm atau 0,04 cm. Dengan demilcian, panjang benda yang diukur. adalah 4,2 cm + 0,04 cm = 4,24 cm.

c. Mikrometer Sekrup
Untuk mengukur benda-benda yang sangat kecil sampai ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm digunakan mikrometer sekrup (Gambar 2.7). Bagian utama mikrometer sekrup adalah sebuah poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar yang disebut bidal. Pada ujung silinder pemutar ini terdapat garis-garis skala yang membagi 50 bagian yang sama. 

Jika bidal digerakkan satu putaran penuh, maka poros akan maju (atau mundur) 0,5 mm. Karena silinder pemutar mempunyai 50 skala di sekelilingnya, maka kalau silinder pemutar bergerak satu skala, poros akan bergeser sebesar 0,5 mm/50 = 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup pada Gambar 2.7(a) menghasilkan pembacaan 13,43 mm.. Pembacaan ini berasal dari 13,00 mm pada skala utama ditambah 0,43 mm pada skala bidal. 

Pada saat mengukur panjang benda dengan mikrometer sekrup, bidal diputar sehingga benda dapat diletakkan di antara landasan dan poros. Ketika poros hampir menyentuh benda, pemutaran dilakukan dengan menggunakan roda bergigi agar poros tidak menekan benda. Dengan memutar roda bergigi ini putaran akan berhenti segera setelah poros menyentuh benda. Jika poros sampai menekan benda, pengukuran menjadi tidak teliti. 

Seperti halnya jangka sorong, mikrometer sekrup terbagi dalam 2 tipe, analog (Gambar 2.7b) dan digital (Gambar 2.7c). Selain berbeda dalam hal kemudahan pembacaan skala, kedua tipe mikrometer tesebut sama dalam hal penggunaannya. Dalam Gambar 2.8 diperlihatkan pengukuran diameter menggunakan mikrometer. 

2. Mengukur Massa
Massa benda diukur dengan menggunakan neraca. Terdapat beberapa jenis neraca. Jenis neraca yang sering digunakan adalah neraca yang memiliki tiga lengan berskala yang dilengkapi dengan beban geser (Gambar 2.9). 

Lengan paling belakang memiliki skala 0 g-200 g dengan skala terkecil 100 g. Lengan di depannya memiliki skala 0 g-1 00 g dengan skala terkecil 10 g, dan lengan paling depan memiliki skala 0 g-1 g, dengan skala terkecil 0,1. Benda yang akan diukur massanya diletakkan pada piringan. Untuk mengetahui massa benda, beban pada ketiga lengan diatur sehingga terjadi kesetimbangan. Massa benda yang diukur sama dengan jumlah massa yang ditunjukkan pada beban geser. 

Di samping neraca sebagaimana diuraikan di atas, di laboratorium modern telah dilengkapi dengan neraca digital. Dibandingkan dengan neraca tiga lengan, neraca digital mempunyai kepekaan (sensitivitas) yang lebih baik. Artinya, neraca digital sangat peka terhadap perubahan massa yang diukur. Oleh karena itu, pengukuran massa benda dengan neraca digital dapat dilakukan dengan mudah. 

3. Mengukur Waktu
Waktu dapat diukur dengan jam atau arloji serta stopwatch. Terdapat beberapa jenis stopwatch. Ada stopwatch yang memiliki satu tombol, yaitu untuk menjalankan, menghentikan, serta mengembalikan jarum ke titik nol (Gambar 2.10). Ada pula stopwatch yang memiliki dua atau tiga tombol. Pada saat juga terdapat stopwatch digital (Gambar 2.11) yang memungkinkan pengukuran waktu dilakukan dengan mudah.

4. Mengukur Kuat Arus
Untuk mengukur kuat arus digunakan amperemeter atau multimeter. Pada amperemeter analog, nilai kuat arus dapat dibaca pada skala yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk (Gambar 2.12a). Dalam penggunaannya, amperemeter dipasang secara seri dengan rangkaian. Ini berarti kita harus memotong kawat rangkaian untuk membuat hubungan ke ujung-ujung terminal amperemeter (Gambar 2.13). 

Daftar Pustaka: Yudhistira