PENGUKURAN DAN BESARAN

 A. Pengukuran, Besaran dan Satuan

Pengukuran adalah kegiatan membandingkan sesuatu dengan sesuatu yang lain yang sejenis yang ditetapkan sebagai satuan.

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka misalnya , Panjang, Massa Waktu, Suhu, Intensitas dll.

Satuan adalah sesuatu yang menyatakan ukuran suatu besaran yang diikuti bilangan.

Besaran dalam fisika terbagi menjadi dua:

Besaran pokok, yaitu besaran yang satuannya telah ditentukan secara internasional (SI) sebagai dasar besaran lain (turunan). Tujuh besaran pokok:

gambar diatas adalah 7 besaran pokok yang sudah ditentukan berdasarkan satuan Internasional namun ada beberapa besaran pokok yang tak berdimensi 

Besaran turunan, yaitu besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok. Beberapa besaran turunan, yaitu:

Besaran berdasarkan arahnya terdiri dari:

a. Besaran skalar, besaran yang tak punya arah. Contoh: massa (m), panjang (L), waktu (t), kelajuan (v), massa jenis (ρ).

b. Besaran vektor, besaran yang punya arah. Contoh: gaya (F), percepatan (a), kecepatan (v), momentum (p).

B. Dimensi Besaran

Dimensi besaran adalah cara suatu besaran tersusun atas besaran pokok.

Contoh:
Tentukan dimensi besaran gaya dan usaha!
Gaya:
F = m.a
F = M.L/T²
F = M.L.T–²
Usaha:
W = F.s
W = M.L.T–².L
W = M.L².T–²

Dimensi besaran dapat digunakan untuk:

a. Membuktikan kesetaraan dua besaran
Contoh:
Buktikan bahwa besaran momentum dan impuls adalah besaran yang setara!
Momentum
P = m.v 

P = M.L.T-1

Impuls
I = M.L.T-2 .T = M.L.T-1
kedua besaran tersebut setara.

b. Membuktikan kebenaran suatu persamaan atau rumus
Contoh:
Buktikan bahwa rumus λ = v.t bernilai benar!
λ = v.t
L = L.T-1.T
L = L
berarti rumus tersebut benar

C. Pengukuran

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran yang diukur dengan besaran lain.

Beberapa perbandingan internasional pada besaran pokok per satuannya:

1) Panjang
Satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum, dalam selang waktu 1/299.792.458 s.

2) Massa
Satu kilogram didefinisikan sebagai massa 1 liter air murni bersuhu 4°C.

3) Waktu
Satu detik didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan atom cesium-133 untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

4) Kuat arus listrik
Satu Ampere didefinisikan sebagai kuat arus yang dialirkan melalui dua buah kawat yang sejajar dan diletakkan pada jarak pisah 1 m dalam vakum, menghasilkan gaya 2 x 10-7 N tiap meter kawat.

5) Suhu
Satu Kelvin didefinisikan sebagai 1/273.16 kali suhu termodinamika titik tripel air.

6) Intensitas cahaya
Satu candela didefinisikan sebagai intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540 x 1012 Hz dengan intensitas radiasi sebesar 1/683 W/Sr.

7) Jumlah zat
Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung zat elementer sebanyak atom yang terdapat pada 0.012 kg karbon-12.

Walaupun telah memiliki definisi, pengukuran masih memiliki kesalahan atau ketidakpastian dalam pengukurannya.

Kesalahan pengukuran sistematis diakibatkan:
a. Keterbatasan ketelitian alat ukur.
b. Kesalahan pengaturan/kalibrasi alat ukur.
c. Kesalahan sudut pandang (paralaks) saat membaca alat ukur.
d. Kesalahan akibat penyederhanaan nilai/sistem.
e. Pengukuran tunggal sehingga tidak akurat.

Oleh karena itu, kesalahan relatif atau batas suatu toleransi pengukuran harus selalu dicantumkan dalam hasil pengukuran.

Pengukuran tunggal adalah pengukuran yang dilakukan terhadap suatu besaran sebanyak satu kali saja.

Nilai kesalahan pengukuran tunggal antara lain:

a. Kesalahan mutlak
Δx = 1/2 x ketelitian

b. Kesalahan relatif
KR = Δx/x
dengan persentase kesalahan relatif
%KR = Δx/x x 100%

Pengukuran berulang adalah pengukuran yang dilakukan terhadap suatu besaran secara berulang untuk mendapatkan akurasi.

Nilai kesalahan pengukuran berulang antara lain:

a. Kesalahan mutlak
Δx = (Σ|xi-x̅|)/n

b. Kesalahan relatif
KR = Δx/x
dengan persentase kesalahan relatif
%KR = Δx/x x 100%

Keterangan:
xi = data pengukuran i
x̅ = rata-rata hasil pengukuran
n = jumlah percobaan

Penulisan akhir hasil pengukuran:
l = x ± Δx
l = x ± KR

1. Pengukuran Panjang

Dalam pengukuran panjang, dapat digunakan:

a. penggaris atau mistar

Penggaris adalah alat ukur panjang dengan ketelitian 1 mm/0,1 cm  

Pengukuran
x = x2 – x1
x = 7,2 – 0,5
x = 6,7
∆x = 1/2 x ketelitian
∆x = 1/2 x 0,2 cm
∆x = 0,05 cm
l = x ± Δx
l = 6,7 ± 0,05 cm

b. Jangka sorong

Jangka sorong adalah alat ukur panjang dengan ketelitian 0,1 mm/0,01 cm.

Panjang pada skala utama (xutama) adalah skala yang terdapat di sebelah kiri titik 0 skala nonius.
Panjang pada skala nonius (xnonius) adalah skala yang berimpit dengan skala utama.

Pengukuran
x utama = 3,1 cm
x nonius = 0,07 cm
x = xutama + xnonius
x = 3,1 + 0,07
x = 3,17 cm
Δx = 1/2 x ketelitian
Δx = 1/2 x 0,01 cm
Δx = 0,005
l = x ± Δx
l = 3,17 ± 0,005 cm

c. Mikrometer sekrup

Mikrometer sekrup adalah alat ukur panjang dengan ketelitian 0,01 mm/0,001 cm.

Panjang pada skala utama (xutama) adalah skala terpanjang yang masih dapat terbaca.
Panjang pada skala nonius (xnonius) adalah skala yang berimpit dengan skala utama.

Pengukuran:
xutama = 3,5 mm
xnonius = 0,37 mm
x = xutama + xnonius
x = 3,5 + 0,37
x = 3,87 mm
Δx = 1/2 x ketelitian
Δx = 1/2 x 0,01 mm
Δx = 0,005 mm
l = x ± Δx
l = 3,87 ± 0,005 mm

Share: