Materi IPA PENGUKURAN

November 12, 2009 ikaapriana071644057

BAB I
PEMBAHASAN

1.1. Pengertian Pengukuran
Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan. Misalnya, kamu melakukan kegiatan pengukuran panjang meja dengan pensil. Dalam kegiatan tersebut artinya kamu membandingkan panjang meja dengan panjang pensil. Panjang pensil yang kamu gunakan adalah sebagai satuan. Sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka disebut besaran, sedangkan pembanding dalam suatu pengukuran disebut satuan. Satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua orang disebut satuan baku, sedangkan satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang tidak sama untuk orang yang berlainan disebut satuan tidak baku. Panjang, massa dan waktu disebut besaran, sedangkan untuk satuan meter, kilogram, dan menit disebut satuan baku. Untuk pensil disebut satuan tidak baku. Cobalah cari dan sebutkan berdasarkan apa yang kamu temukan di sekitarmu besaran fisika beserta satuan baku dan satuan tidak baku!

1.2. Besaran Pokok dan Besaran Turunan
Besaran Pokok adalah besaran yang satuannya telah didefinisikan terlebih dahulu.
Besaran Turunan adalah besaran yang satuannya diperoleh dari besaran pokok.
Besaran yang dapat diukur dan memiliki satuan disebut besaran fisika. Misalnya panjang, massa, waktu, suhu dan lain-lain. Sedangkan besaran yang tidak dapat diukur dan tidak memiliki satuan, merupakan sesuatu yang tidak termasuk besaran fisika. Contoh yang tidak termasuk besaran fisika adalah sedih, senang, kesetiaan, dll. Berdasarkan hasil konferensi umum tentang berat dan ukuran ke-14 tahun 1971 satuan dalam SI ditetapkan sebagai satuan besaran pokok di bawah ini.

Tabel 1.4 Besaran Pokok dalam Satuan Internasional

Di dalam kamar mandi sekolah terdapat bak air yang berbentuk kubus, bagaimana kamu menentukan volume bak air tersebut? Besaran dan satuan apakah yang digunakan?
Dari pertanyaan di atas tentu kamu dapat menjawabnya yaitu dengan mengalikan panjang sisi-sisinya. Jika dalam pengukuran kamu menggunakan meter sebagai satuan panjang maka satuan besaran volume adalah meter x meter x meter (m3 ). Volume termasuk besaran turunan dan m3 merupakan satuan turunan. Contoh besaran turunan antara lain volume, luas, kecepatan, gaya, dll.

1.3. Sistem Internasional
Dahulu orang biasa menggunakan jengkal, hasta, depa, langkah sebagai alat ukur panjang. Ternyata hasil pengukuran yang dilakukan menghasilkan data berbeda-beda yang berakibat menyulitkan dalam pengukuran, karena jengkal orang satu dengan lainnya tidak sama. Oleh karena itu, harus ditentukan dan ditetapkan satuan yang dapat berlaku secara umum. Usaha para ilmuwan melalui berbagai pertemuan membuahkan hasil sistem satuan yang berlaku di negara manapun dengan pertimbangan satuan yang baik harus memiliki syarat-syarat sebagai berikut:
1)satuan selalu tetap, artinya tidak mengalami perubahan karena pengaruh apapun, misalnya suhu, tekanan dan kelembaban.
2)bersifat internasional, artinya dapat dipakai di seluruh negara.
3)mudah ditiru bagi setiap orang yang akan menggunakannya.
Pada tahun 1960 diresmikan satu sistem satuan yang dapat dipakai di seluruh negara (Internasional). Sistem ini disebut Sistem Internasional (SI). Satuan-satuan SI yang mempunyai syarat-syarat tersebut ditentukan dari sistem MKS (Meter sebagai satuan besaran panjang, Kilogram sebagai satuan besaran massa, Sekon sebagai satuan besaran waktu).
a. Standar untuk Satuan Pokok Panjang
Standar untuk satuan pokok panjang dalam SI adalah meter (m). Satu meter standar sama dengan jarak yang ditempuh oleh cahaya dalam ruang hampa (vakum) pada selang waktu 1/299 792 458 sekon. Satuan panjang dapat diturunkan dari satu meter standar yang telah ditentukan sebagai berikut :
a. 1 desimeter (dm) = 0,1 m = 10-1 m
b. 1 sentimeter (cm) = 0,01 m = 10-2 m
c. 1 milimeter (mm) = 0,001 m = 10-3 m
d. 1 dekameter (dam) = 10 m = 101 m
e. 1 hektometer (hm) = 100 m = 102 m
f. 1 kilometer (km) = 1000 m = 103 m
Untuk memudahkan dalam melakukan konversi satu satuan SI besaran panjang ke satuan SI lainnya dapat kita gunakan tangga satuan besaran panjang di bawah ini!

Singkatan sistem pengukuran yang lain dapat dilihat pada tabel 1.6 di bawah ini.
Tabel 1.6 Singkatan sistem pengukuran untuk satuan

Masih terdapat satuan panjang selain yang telah ditetapkan menurut SI, yaitu inci, yard dan kaki. Satuan ini dapat diubah ke satuan meter sebagai berikut :
1 inci = 3,54 x 10 –2 m
1 yard = 91,44 x 10 –2 m
1 kaki = 30,48 x 10 –2 m

b. Standar untuk Satuan Pokok Massa
Standar untuk satuan pokok massa dalam SI adalah kilogram ( kg ). Satu kilogram standar sama dengan massa sebuah silinder yang terbuat dari campuran platina-iridium. Massa standar disimpan di Sevres, Paris, Perancis. Massa satu kilogram standar mendekati massa 1 liter air murni pada suhu 4 0 C. Di dalam kehidupan sehari-hari sering terjadi salah kaprah dengan massa suatu benda. Massa adalah kuantitas yang terkandung dalam suatu benda. Misalnya terdapat dua buah kantong plastik (kantong plastik A dan kantong plastik B) dengan catatan ukurannya sama. Kantong plastik A diisi penuh dengan tanah, sedang kantong plastik B diisi penuh dengan kapas. Apa yang akan kamu rasakan jika kedua kantong plastik itu diangkat? Tentu akan terjadi perbedaan. Ternyata massa sekantong tanah lebih besar daripada massa sekantong kapas. Kesalahan umum biasanya dikatakan berat sekantong tanah lebih besar dibandingkan berat sekantong kapas.
Satuan massa dapat diturunkan dari satu kilogram standar yang telah ditentukan sebagai berikut :
a. 1 ton = 1.000 kg = 103 kg
b. 1 kuintal = 100 kg = 102 kg
c. 1 hektogram (hg) = 1 ons = 0,1 kg = 10-1 kg
d. 1 dekagram (dag) = 0,01 kg = 10-2 kg
e. 1 gram (g) = 0,001 kg = 10-3 kg
f. 1 miligram (mg) = 0,000001 kg = 10-6 kg
g. 1 mikrogram (mg) = 0,000000001kg = 10-9 kg
Agar memudahkan dalam melakukan konversi satu satuan SI besaran massa ke satuan SI lainnya dapat kita gunakan tangga satuan besaran massa di bawah ini!

c. Standar untuk Satuan Pokok Waktu
Standar untuk satuan pokok waktu dalam SI adalah sekon (s). Satu sekon standar adalah waktu yang diperlukan oleh atom Cesium – 133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali. Dalam selang waktu 300 tahun hasil pengukuran dengan menggunakan jam atom ini tidak akan bergeser lebih dari satu sekon. Satuan waktu lain yang biasanya dipakai dalam kehidupan sehari-hari antara lain : menit, jam, hari, minggu, bulan,tahun dan abad
1 menit = 60 sekon
1 jam = 60 menit = 3.600 sekon
1 hari = 24 jam = 1.440 menit = 86.400 sekon

1.4. Suhu dan Pengukurannya
Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda .
A. Termometer
Alat yang digunakan untuk mengukur suhu benda dengan tepat dan menyatakannya dengan angka disebut termometer. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa kaca berongga yang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bagian atas cairanadalah ruang hampa udara.

Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan suhu suatu benda. Untuk lebih memahami prinsip kerja termometer, lakukan demonstrasi berikut ini! Panaskan air berwarna di dalam tabung sampai mendidih seperti ditunjukkan pada gambar di atas! Amati dengan teliti air berwarna tersebut. Apakah yang terjadi? Tentu tidak lama kemudian kamu akan melihat bahwa zat cair dalam pipa kaca naik mencapai titik tertentu. Perubahan volume zat cair dalam pipa dapat digunakan untuk mengukur volume. Seperti kita ketahui bahwa zat cair sebagai bahan pengisi termometer ada dua macam, yaitu air raksa dan alkohol. Nah, ternyata zat cair tersebut memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.
1. Termometer air raksa.
Berikut ini beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain :
1.Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya menjadi teliti.
2.Air raksa mudah dilihat karena mengkilat.
3.Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur.
4.Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu – 40 0C dan mendidih pada suhu 360 0 C.
5.Volume air raksa berubah secara teratur.
Selain beberapa keuntungan, ternyata air raksa juga memiliki beberapa kerugian, antara lain:
1.Air raksa harganya mahal.
2. Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.
3.Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.
2. Termometer alkohol
Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :
1.Alkohol harganya murah.
2.Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar.
3.Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol –1300C.
Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :
1.Membasahi dinding kaca.
2.Titik didihnya rendah (78 0C)
3.Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.

a. Termometer zat cair dalam gelas
Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur temperatur pada daerah batas pengukuran yang dipengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler. Prinsip yang dipakai adalah zat cair memuai apabila dipanaskan.

b. Termokopel
Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Besarnya aliran listrik pada kawat berubah sesuai dengan perubahan suhu. Keuntungan termokopel terletak pada kecepatan mencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur.
c. Termometer hambatan listrik
Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabilasuhu logam tersebut naik.

d. Termometer gas volume tetap
Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabung manometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap.

B. Perbandingan Skala Termometer
Supaya suhu suatu benda dapat diukur dengan menggunakan termometer hingga diketahui nilainya, maka dinding kaca termometer diberi skala dengan cara menandai titik-titik tertentu pada kaca. Setelah itu masing-masing titik tersebut diberi angka untuk menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Langkah yang dipakai untuk menentukan skala suhu termometer menurut Celsius, sebagai berikut:
a.Titik tetap bawah skala Celsius (00) menggunakan suhu air yang sedang membeku (es).
b.Titik tetap atas (1000C) menggunakan suhu air yang sedang mendidih pada tekanan udara normal yaitu 1 atm.
c.Bagi jarak antara kedua titik tetap atas dan titik tetap bawah menjadi bagian yang sama (100 bagian). Hal ini menunjukkan bahwa jarak antara dua garis berurutan sama dengan 10C. Di bawah ini ditunjukkan perbandingan empat skala suhu, yaitu skala suhu Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin.

1) Termometer Celsius
Dibuat oleh Anders Celsius dari Swedia pada tahun 1701 – 1744.
Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendidih (100 0C).
Titik tetap bawah menggunakan air yang membeku atau es yang sedang mencair (00 C).
Perbandingan skalanya 100.
2) Termometer Reamur
Dibuat oleh Reamur dari Perancis pada tahun 1731.
Titik tetap atas menggunakan air yang mendidih (800R).
Titik tetap bawah menggunakan es yang mencair (00R).
Perbandingan skalanya 80.
3) Termometer Fahrenheit
Dibuat oleh Daniel Gabriel Fahrenheit dari Jerman pada tahun 1986- 1736
Titik tetap atas menggunakan air mendidih (2120F).
Titik tetap bawah menggunakan es mencair (00F).
Perbandingan skalanya 180.
4) Termometer Kelvin
Dibuat oleh Kelvin dari Inggris pada tahun 1848-1954
Titik tetap atas menggunakan air mendidih (373 K).
Titik tetap bawah menggunakan es mencair (273 K).
Perbandingan skalanya 100.

1.5. Alat Ukur
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai alat ukur panjang, massa dan waktu yang digunakan untuk melakukan pengukuran. Dalam bab ini akan dibahas tiga besaran pokok yaitu, panjang, massa dan waktu. Berikut dijelaskan alat ukur panjang, massa dan waktu.

1. Alat Ukur Panjang
Alat ukur panjang yang biasa dipakai antara lain mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup.
a. Mistar
Terdapat berbagai jenis mistar sesuai dengan skalanya di sekitar kita. Mistar dengan skala terkecil 1 mm disebut mistar berskala mm. Mistar dengan skala terkecil cm disebut mistar berskala cm. Mistar mempunyai tingkat ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Pembacaan skala pada mistar dilakukan dengan kedudukan mata pengamat tegak lurus dengan skala mistar yang dibaca.

b. Jangka Sorong
Jangka sorong mempunyai nonius atau vernier, yaitu skala yang mempunyai panjang 9 mm dan dibagi atas 10 bagian yang sama. Perbedaan satu bagian skala nonius dengan satu skala utama adalah 0,1 mm, sehingga tingkat ketelitian jangka sorong adalah sebesar 0,1 mm.
Bagian penting yang terdapat pada jangka sorong adalah:
1) Rahang tetap yang memiliki skala utama.
2) Rahang sorong (dapat digeser-geser) yang memiliki skala nonius.

Jangka sorong biasa digunakan untuk mengukur panjang suatu benda, garis tengah bagian luar tabung, diameter bola, garis tengah bagian dalam tabung, dan dalamnya tabung.

c. Mikrometer Sekrup
Gambar 1.12 Mikrometer Sekrup Alat ukur panjang ini memiliki tingkat ketelitian yang paling tinggi yaitu sebesar 0,01 mm. Mikrometer sekrup biasa digunakan untuk mengukur benda yang sangat tipis, misalnya tebal kertas.
Cara kerja mikrometer sekrup adalah jika selubung luar dengan skala 50 diputar satu kali maka rahang geser dan selubung akan bergerak maju atau mundur. Jarak maju mundurnya rahang geser sejauh 0,5 mm/50 menghasilkan tingkat ketelitian 0,01 mm.

2. Alat Ukur Massa
Alat yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda adalah neraca. Berbagai jenis neraca yang biasa digunakan adalah neraca batang antara lain: neraca sama lengan, neraca tiga lengan (O’hauss – 2610 dapat mengukur massa sampai 2.610 kg dengan ketelitian 0,1 gram ), neraca empat lengan (O’hauss – 311 dapat mengukur massa sampai 310 gram dengan ketelitian 0,01 gram).

3. Alat Ukur Waktu
Gambar 1.16 Stopwatch dan arloji Alat ukur waktu yang biasa dipakai adalah jam atau stopwacth. Misalkan kita mengukur selang waktu pelari 100 m menggunakan stopwatch dengan cara menekan tombol start dan menekan tombol stop pada saat finish. Kemudian kita baca waktu yang diperlukan pada stopwatch, misalnya 75,5 sekon. Stopwatch mekanis memiliki ketelitian 0,1 sekon, stopwatch elektronik memiliki ketelitian 0,001
sekon, sedangkan arloji atau jam tangan mempunyai tingkat ketelitian 1 sekon.

1.6. Pengukuran Besaran Turunan
Terdapat beberapa besaran turunan yang dapat kamu jumpai dalam kehidupan sehari-hari antara lain : luas, volume, kecepatan dll. Bagaimana kamu dapat menentukan dan mengukur besaran turunan? Kamu dapat melakukan pengukuran dengan dua cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Misalnya, menentukan kecepatan sepeda motor yang mempunyai satuan m/s. Kamu dapat melakukan pengukuran langsung yaitu dengan menggunakan spidometer, sedangkan pengukuran tidak langsung menggunakan rol meter untuk mengukur jarak tempuh dan
stopwatch untuk mengukur waktu tempuh. Hasil bagi antara jarak tempuh
dengan waktu tempuh menghasilkan kecepatan. Kecepatan termasuk besaran turunan karena satuannya diperoleh dari besaran pokok panjang dan waktu. Coba kamu sebutkan contoh besaran turunan yang lain dan jelaskan diperoleh dari besaran pokok apa saja!
1. Besaran Luas
Bagaimana kamu dapat menentukan luas sebidang tanah yang bentuknya bujursangkar? Tentu kamu dapat menentukannya dengan cara mengukur panjang sisi-sisinya kemudian kamu hitung dengan rumus :

2. Besaran Volume
Pernahkah kamu melakukan pengukuran volume suatu bidang berbentuk kubus? Tentu kamu dapat melakukannya yaitu dengan cara mengukur panjang sisi-sisinya kemudian kamu hitung dengan rumus:

Entry Filed under: Uncategorized

Trackback this post  |  Subscribe to comments via RSS Feed