Besaran, Satuan dan Pengukuran

Hallo sobat Fisika :). Tetap sehat semua kan? Saya yakin kalian sudah semakin semangat belajar pastinya. Ketika seseorang membuat sebuah kapal laut, tentunya mereka harus melakukan dengan tingkat presisi dan akurasi yang tinggi. Sebab, apabila ada kesalahan pengukuran sedikit saja dalam proses pembuatannya, maka akan berakibat fatal pada fungsi kapal laut.

Bahkan dapat menyebabkan kecelakaan dan membahayakan keselamatan jiwa banyak orang, kan? Maka dari itu, seseorang yang akan membuat kapal laut harus memahami mengenai besaran, satuan dan pengukuran. Tentu saja hal ini juga berlaku untuk kamu yang merupakan calon ilmuwan masa depan. Untuk lebih memahami materi tersebut, mari simak pembahasan berikut ini, ya 🙂

Besaran dan Satuan

Besaran dalam fisika diartikan sebagai sesuatu yang dapat diukur, serta memiliki nilai (besar) dan satuan. Sedangkan, satuan digunakan sebagai pembanding dalam pengukuran. Satuan baku memiliki tiga syarat, yaitu bersifat tetap, mudah ditiru, dan bersifat internasional. Berdasarkan satuannya, besaran dibagi menjadi dua, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

• Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditentukan terlebih dahulu dan tidak diturunkan dari besaran-besaran lain.

• Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Artinya, untuk menentukan besaran ini, harus menggunakan rumus-rumus tertentu yang memuat besaran-besaran pokok.

• Notasi Ilmiah

Notasi ilmiah adalah cara penulisan nomor yang mengakomodasi nilai-nilai terlalu besar atau kecil untuk dengan mudah ditulis dalam notasi desimal standar. Penulisannya adalah sebagai berikut.

a = bilangan asli 1 sampai 9, boleh berupa desimal
n = bilangan eksponen

Contoh soal

1) Tentukan bilangan 823.000.000 dalam bentuk notasi ilmiah!

823.000.000=8,23 x 10⁸

2) Tentukan bilangan 0,0000000642 dalam bentuk notasi ilmiah!

0,0000000642=6,42 x 10^-8

• Konversi Satuan

Pengukuran

• Pengukuran Panjang

a) Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur panjang yang memiliki ketelitian 0,1 cm. Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter luar suatu tabung, kawat atau tebal suatu benda. Selain itu, jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter bagian dalam tabung dan kedalamannya.

Jangka sorong terdiri atas rahang bawah, rahang atas, dan pengukur kedalaman. Rahang bawah untuk mengukur diameter luar tabung. Rahang atas digunakan untuk mengukur diameter bagian dalam tabung. Adapun bagian ujung digunakan untuk mengukur kedalaman tabung.

Cara membaca hasil jangka sorong:

• Perhatikan gambar di atas. Skala atas merupakan skala utama sedangkan yang bawah merupakan skala nonius.
• Skala utama menunjukkan angka 5,3 cm (dilingkari warna biru, angka sebelum 0 nonius).
• Skala nonius menunjukkan angka 5 (dilingkari warna merah, yang berimpit dengan skala utama). Skala nonius ini dikalikan dengan ketelitian jangka sorong yaitu 5 x 0,1 cm= 0,5 cm.
• Kemudian, hasil skala utama dan nonius dijumlahkan menjadi 5,35 cm (inilah hasil pengukuran dari jangka sorong tersebut.

b) Mikrometer sekrup

Mikrometer adalah alat ukur panjang yang memiliki ketelitian 0,01 mm, sehingga lebih teliti dibandingkan jangka sorong. Mikrometer biasanya digunakan untuk mengukur benda-benda yang sangat tipis, misalnya kertas.

Bagian utama mikrometer adalah poros berulir, dipasang pada silinder pemutar atau bidal. Cara membaca hasil mikrometer sekrup sebagai berikut:

• Perhatikan gambar di atas. Skala sebelah kiri merupakan skala utama sedangkan yang kanan merupakan skala nonius.
• Skala utama menunjukkan angka 4 mm
• Skala nonius menunjukkan angka 30 (berimpit dengan skala utama). Skala nonius ini dikalikan dengan ketelitian jangka sorong yaitu 30 x 0,01 mm= 0,3 mm.
• Kemudian hasil skala utama dan nonius dijumlahkan menjadi 4,3 m (inilah hasil pengukuran dari mikrometer sekrup tersebut.

Masih ada beberapa alat lagi untuk mengukur panjang seperti penggaris/mistar dan rollmeter.

• Pengukuran Massa

Massa merupakan salah satu besaran pokok yang bisa diukur menggunakan neraca. Neraca yang biasa digunakan adalah neraca O’Hauss tiga lengan dengan rincian sebagai berikut.

• Lengan belakang memiliki skala 0 – 100 gram.
• Lengan tengah memiliki skala 0 – 500 gram.
• Lengan depan memiliki skala 0 – 10 gram.

Hasil pengukuran massa di atas adalah 40 gram + 500 gram + 2,4 gram = 542,4 gram.

• Pengukuran Waktu

Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur waktu adalah stopwatch. Perhatikan contoh berikut.

Hasil pengukuran waktu menggunakan stopwatch di atas adalah 5 menit + 7 sekon.

• Pengukuran Suhu

Untuk mengukur suhu suatu benda kita bisa menggunakan alat ukur yang disebut dengan termometer. Ada empat jenis termometer, yaitu termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Setiap termometer memiliki titik tetap bawah dan titik tetap atas yang berbeda-beda.

Berikut perbandingannya.

C : R : F-32 : K-273 = 5 : 4 : 9 : 5

• Pengukuran Kuat Arus Listrik

Alat untuk mengukur arus listrik disebut amperemeter, sedangkan untuk mengukur tegangan listrik disebut voltmeter. Adapun contoh gambar alatnya adalah sebagai berikut.

Hasil pengukuran amperemeter di atas adalah sebagai berikut.

Angka Penting

• Pengertian Angka Penting

Angka penting adalah angka yang diperoleh dari hasil pengukuran (dengan menggunakan alat ukur).

• Aturan Angka Penting

1)   Semua angka bukan nol termasuk angka penting.

Contoh :

• 13,28 cm terdapat 4 angka penting
• 1,8 kg terdapat 2 angka penting

2) Angka nol terletak sebelum angka bukan nol bukan angka penting.

Contoh :

• 0,00005 km terdapat 1 angka penting
• 0,00345 cm terdapat 3 angka penting

3) Angka nol yang terletak di antara angka bukan nol termasuk angka penting.

Contoh :

• 4005 mm terdapat 4 angka penting
• 303 cm terdapat 3 angka penting

4) Angka nol yang terletak setelah angka bukan nol, terdapat dua aturan yaitu:

Jika desimal maka termasuk angka penting.

Contoh :

• 9,100 mm terdapat 4 angka penting
• 0,020 cm terdapat 2 angka penting

Jika bukan desimal maka bukan angka penting.

Contoh :

• 9800 mm terdapat 2 angka penting
• 1000 cm terdapat 1 angka penting

Guna mengurangi tingkat kesalahan, maka sebaiknya penulisan dilakukan dalam bentuk notasi ilmiah.

Misal : 82000 m

Ditulis 8,2 x 10⁴    terdapat 2 angka penting

Ditulis 8,20 x 10⁴  terdapat 3 angka penting

• Aturan Pembulatan

a) Angka lebih dari 5 dibulatkan ke atas.

Contoh :

72,679 cm dibulatkan menjadi 72,68 cm

72,67 cm dibulatkan menjadi 72,7 cm

b) Angka kurang dari 5 dibulatkan ke bawah

Contoh :

32,432 cm dibulatkan menjadi 32,43 cm

32,43 cm  dibulatkan menjadi 32,4 cm

c) Angka tepat 5 dapat dibulatkan ke atas jika angka sebelumnya ganjil, ke bawah jika angka sebelumnya genap.

Contoh :

2,215 cm dibulatkan menjadi 2,22 cm

3,245 cm dibulatkan menjadi 3,24 cm

• Operasi Aljabar dalam Angka Penting

A. Aturan Penjumlahan dan Pengurangan

Dalam penjumlahan atau pengurangan maka hasilnya hanya boleh mengandung 1(satu) angka taksiran / angka yang meragukan saja.

B. Aturan Perkalian dan Pembagian

Dalam perkalian atau pembagian dari dua angka penting, maka hasilnya mengikuti jumlah angka penting yang paling sedikit.

Ketidakpastian Pengukuran

Kesalahan (error) adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai sebenarnya. Kesalahan dapat digolongkan menjadi tiga :

1. Kesalahan umum (ketelodoran) -> disebabkan oleh keterbatasan pengamat dan kurang mahirnya dalam menggunakan alat/merangkai alat
2. Kesalahan sistematis -> disebabkan oleh kesalahan alat itu sendiri, misalnya kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, keausan alat, melemahnya elastisitas pegas, kesalahan paralaks dan sebagainya.
3. Kesalahan acak (random) -> disebabkan oleh fluktuasi-fluktuasi yang sulit dikendalikan, misalnya fluktuasi tegangan listrik PLN, panas yang terserap ke lingkungan, gerak acak dari partikel dan lain sebagainya.

• Penyebab Ketidakpastian dalam Pengukuran

1. Kesalahan alamiah -> disebabkan faktor lingkungan yang sulit dikontrol, misal pengaruh cuaca, efek suhu, gravitasi, angin dan lain sebagainya.
2. Kesalahan alat -> disebabkan kesalahan kalibrasi, faktor keausan alat, ataupun karena keterbatasan alat itu sendiri.
3. Kesalahan objek ukur -> misal mengukur diameter pipa, ternyata permukaan luar pipa tidak berbentuk lingkaran sempurna.
4. Kesalahan manusia -> karena pengamatan  yang tidak tepat (kesalahan paralaks), yaitu pengamatan yang tidak secara tegak lurus pada skala yang diamati ataupun karena cacat mata, kesalahan dalam merangkai alat atau cara menggunakan alat dan sebagainya.

• Faktor-Faktor Yang Perlu Diperhatikan Dalam Pengukuran

1. Kalibrasi alat -> alat-alat yang digunakan harus dikalibrasi secara tepat sesuai dengan standar yang ada.
2. Presisi (ketepatan) -> dimungkinkan akan didapat hasil yang relatif sama untuk beberapa kali pengukuran terhadap satu objek ukur yang sama.
3. Akurasi (ketelititian) -> sebuah alat dikatakan baik jika mempunyai ketelitian tinggi, ditunjukkan oleh batas ketelitian alat atau jumlah angka pentingnya.
4. Sensitivitas (kepekaan) -> alat yang bagus adalah alat yang mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap sekecil apapun perubahan yang ditimbulkan, misal terhadap perubahan suhu yang sangat kecil sudah dapat terdeteksi.

Pemahaman Akhir

Dalam pembuatan kapal laut, presisi dan akurasi yang tinggi dalam pengukuran sangat penting. Kesalahan kecil dalam pengukuran dapat berakibat fatal pada fungsi kapal dan membahayakan keselamatan jiwa. Oleh karena itu, pemahaman tentang besaran, satuan, dan pengukuran dalam fisika sangat diperlukan.

Besaran dalam fisika adalah sesuatu yang dapat diukur dan memiliki nilai serta satuan. Terdapat besaran pokok dan besaran turunan. Besaran pokok memiliki satuan yang telah ditentukan sebelumnya dan tidak diturunkan dari besaran lain. Sementara itu, besaran turunan diturunkan dari besaran pokok melalui rumus-rumus tertentu.

Pengukuran merupakan proses untuk mendapatkan nilai suatu besaran menggunakan alat ukur yang tepat. Dalam pengukuran panjang, digunakan alat seperti jangka sorong dan mikrometer sekrup. Untuk pengukuran massa, digunakan neraca. Pengukuran waktu menggunakan stopwatch, sedangkan pengukuran suhu menggunakan termometer. Pengukuran kuat arus listrik menggunakan amperemeter dan tegangan listrik menggunakan voltmeter.

Dalam pengukuran, penting untuk memperhatikan angka penting dan aturan pembulatan. Angka penting adalah angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, sedangkan aturan pembulatan menentukan cara pembulatan nilai yang tepat. Operasi aljabar dalam angka penting mengikuti aturan tertentu, seperti aturan penjumlahan dan pengurangan serta aturan perkalian dan pembagian.

Dalam pengukuran, terdapat juga konsep ketidakpastian yang merupakan penyimpangan nilai yang diukur dari nilai sebenarnya. Ketidakpastian dapat disebabkan oleh kesalahan umum, kesalahan sistematis, dan kesalahan acak. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pengukuran meliputi kalibrasi alat, presisi, akurasi, sensitivitas, dan faktor-faktor lain yang dapat memengaruhi hasil pengukuran.

Dengan pemahaman yang baik tentang besaran, satuan, dan pengukuran, serta penerapan yang tepat dalam pembuatan kapal laut maupun dalam ilmu fisika secara umum, diharapkan dapat menghasilkan hasil yang akurat, presisi, dan aman dalam pengukuran dan penelitian ilmiah.

Sekian penjelasan mengenai besaran, satuan, dan pengukuran. Semoga penjelasan ini menambah pengetahuanmu. Semangat belajar!

Sumber:

Astutik, Sri. 2009. Buku Pintar Belajar Fisika untuk Siswa SMA/MA. Sagufindo Kinarya

https://id.wikipedia.org/wiki/Notasi_ilmiah