1
2
3
4
5
6
7
8 MATERI Perhatikan gambar-gambar di bawah ini. Sumber gambar : https://adjar.grid.id/read/543395406 Tentu kalian sudah tidak asing lagi dengan kegiatan pengukuran yang terlihat pada gambar di atas. Kalian menemukan dan mengalami aktivitas-aktivitas tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Aktifitas pengukuran banyak dilakukan pada berbagai bidang seperti ekonomi, Kesehatan, Teknik, Pendidikan, dan lain-lain. Contoh kegiatan pengukuran pada bidang ekonomi adalah pada transaksi jual beli barang dan jasa, misalnya pengukuran massa benda pada jasa paket dan pengiriman barang, pengukuran massa bahan makanan di pasar, pengukuran volume bensin yang dibeli di SPBU, dan lain-lain. Bayangkan jika alat ukur yang digunakan tidak sesuai, tentu ada kerugian yang ditanggung oleh penjual dan konsumen. Contoh lainnya pada bidang Kesehatan, salah satunya adalah dosis obat yang diberikan kepada pasien, dosis obat yang tidak terukur dengan tepat dapat membahayakan nyawa pasien. Oleh karena itu, sangat penting bagi kalian untuk mempelajari materi pengukuran. A. PENGUKURAN Pengukuran adalah membandingkan nilai suatu besaran yang diukur menggunakan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan. Hasil pengukuran tunggal dapat dinyatakan sebagai berikut. Keterangan: x = besaran fisis yang diukur; xo = hasil pengukuran yang terbaca; dan ∆x = ketidakpastian pengukuran = ½ skala terkecil alat ukur. Untuk melakukan pengukuran, kita harus menggunakan alat ukur. Berikut ini adalah beberapa alat ukur besaran-besaran dalam fisika.
9 a. Pengukuran Panjang Besaran panjang dapat diukur menggunakan mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup. 1. Mistar Mistar mempunyai nilai skala terkecil (NST) 1 mm atau 0,1 cm. Tingkat ketelitian mistar adalah setengah dari skala terkecil tersebut, yaitu 0,5 mm atau 0,05 cm. 2. Jangka Sorong Jangka sorong memiliki skala terkecil 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin, diameter luar, diameter dalam, kedalaman, ketebalan sebuah benda . Bagian-bagian penting jangka sorong adalah sebagai berikut. Rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm. Rahang geser yang dilengkapi skala nonius (tambahan). Jangka sorong dalam industri permesinan sangat penting karena alat ukur panjang ini mempunyai tingkat ketelitian yang tinggi/akurat dan keistimewaan yang lain. Dalam penggunaannya jangka sorong dapat digunakan untuk mengkur panjang, diameter dalam dan luar serta kedalaman. Tingkat ketelitian jangka sorong selalu mengalami perkembangan dari tahun ke tahun mulai dari 0,5 mm, 0,1 mm, 005 mm dan sekarang yang banyak digunakan daat mencapai 0,02 mm. tingkat ketelitian jangka sorong atau skala terkecil disebut skala Nonius.
10 Untuk lebih jelasnya kita lihat gambar jangka sorong dibawah ini https://www.fisikabc.com/2017/04/jangka-sorong-1.html 1. Rahang Dalam Rahang dalam terdiri atas 2 rahang, yaitu rahang geser dan rahang tetap. Rahang dalam berfungsi untuk mengukur diameter luar atau ketebalan suatu benda. 2. Rahang Luar Rahang luar terdiri atas 2 rahang, yaitu rahang geser dan rahang tetap. Rahang luar berfungsi untuk mengukur diameter dalam suatu benda 3. Depth probe atau pengukur kedalaman Bagian ini berfungsi untuk mengukur kedalaman suatu benda 4. Skala utama (dalam cm) Skala utama dalam bentuk satuan cm memiliki fungsi untuk menyatakan hasil pengukuran utama dalam bentuk centimeter (cm) . 5. Skala utama (dalam inchi) Skala utama dalam bentuk satuan cm memiliki fungsi untuk menyatakan hasil pengukuran utama dalam bentuk inchi. 6. Skala nonius (dalam mm) Skala nonius dalam bentuk satuan mm memiliki fungsi sebagai skala pengukuran fraksi dalam bentuk milimeter (mm). 7. Skala nonius (dalam inchi) Skala nonius dalam bentuk satuan inchi memiliki fungsi sebagai skala pengukuran fraksi dalam bentuk inchi. 8. Pengunci Mempunyai fungsi untuk menahan bagian-bagian yang bergerak saat berlangsungnya proses pengukuran misal rahang. Cara menentukan nilai skala terkecil (nst) alat ukur jangka sorong Beberapa alat ukur seperti jangka sorong dan mikrometer, memiliki dua skala yaitu skala utama dan skala nonius. Untuk menentukan NST alat ukur tersebut dapat ditentukan dengangan rumus: = ℎ
11
12 0 1 2 Utama 0 5 Nonius Skala utama : 0,3 cm Skala nonius (yang paling berimpit) : 3 x 0,01cm = 0,03 cm Hasil pembacaan jangka sorong : skala utama + skala nonius = 0,3 cm + 0,03 cm = 0,33 cm atau 3,3 mm Jenis-Jenis Jangka Sorong Jenis-jenis jangka sorong memang sangat banyak, berdasarkan penampilan nilai pengukuran jangka sorong terdiri dari 3 jenis yaitu jangka sorong analog, dial dan digital. 1. Jangka Sorong Analog Jangka sorong yang memiliki skala utama dan Vernier/geser merupakan jenis jangka sorong analog yang artinya pembacaan jangka sorong secara konvensional atau manual. 2. Jangka Sorong Dial Jangka sorong dial ini proses pembacaannya dengan melihat jarum penunjuk pada dial. Jangka sorong dial menggunakan sistem mekanis yang terdiri dari rak dan pinion, ada gear-set di dalamnya yang menggerakkan dial dengan peningkatan seperseribu inci (atau seratus mm). Untuk membaca, nilai ‘paling signifikan’ dibaca dari aturan dan nilai fraksional dari dial. Yang menyenangkan dari dial caliper adalah tidak menggunakan baterai dan meskipun tidak tahan air, berfungsi dengan baik meskipun lembab. 3. Jangka Sorong Digital
13 Jangka sorong digital tidak memiliki sistem rack / pinion / gear. Ini membuat lebih tahan goncangan. Jangka sorong digital juga dapat dengan mudah mengkonversi dari inci ke mm. Keuntungan menggunakan jangka sorong digital, kita bisa langsung mengetahui nilai terukurnya suatu obyek/benda. 3. Mikrometer Sekrup Mikrometer sekrup memiliki ketelitian yang tinggi, yaitu setengah dari 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran tipis dan kecil, seperti mengukur ketebalan kertas, diameter kawat, dan sebagainya. Bagian-bagian dari mikrometer sekrup adalah rahang putar, skala utama, dan skala putar. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,5 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm. Cara menentukan nilai skala terkecil (nst) alat ukur mikrometer sekrup Beberapa alat ukur seperti jangka sorong dan mikrometer, memiliki dua skala yaitu skala utama dan skala nonius. Untuk menentukan NST alat ukur tersebut dapat ditentukan dengangan rumus: = ℎ Perhatikan gambar mikrometer berikut! Skala utama (skala pada silinder tetap) memiliki nilai terkecil 0,5 mm. Jumlah garis pada skala nonius (skala putar) mikrometer adalah 50. Oleh karena itu, NST mikrometer adalah = 0,5 50 = 0,01
14 Bagian-Bagian Mikrometer Sekrup 1. Micrometer frame Frame adalah rangka dari mikrometer sekrup, fungsinya sebagai rangka untuk meletakan komponen mikrometer lainnya juga sebagai pegangan terhadap mikrometer. Micrometer frame terbuat dari baja tuang yang menyerupai huruf C. Sehingga profilnya terlihat kuat dan solid. Selain harus kuat, frame ini juga harus tahan terhadap pemuaian. Hal ini dikarenakan kalau frame memuai maka akan ada penambahan jarak antara anvil dengan spindle. Imbasnya tentu hasil pengukuran kurang akurat. Oleh sebab itu, bahan penyusun frame tidak hanya baja tapi dicampur bahan-bahan lainnya supaya lebih tahan panas. 2. Anvil Anvil adalah batang kecil yang terletak diujung frame, anvil bersifat tetap artinya batang kecil ini tidak bisa digerakan. Fungsi anvil adalah sebagai penahan terhadap benda kerja yang akan diukur. 3. Spindle Spindle adalah batang berbentuk lebih panjang yang posisinya ada pada ujung frame lainnya. Jadi, sekilas spindle dan anvil itu memiliki bentuk yang mirip. Namun anvil lebih kecil dan bersifat tetap, sementara spindle lebih panjang dan dapat digeser. Fungsi spindle adalah sebagai penjepit benda kerja yang akan diukur, setelah benda kerja dimasukan kedalam mikrometer maka benda tersebut akan dijepit oleh anvil dan spindle. 4. Sleeve Sleeve adalah lintasan dari thimble, sleeve berbentuk seperti tabung yang letaknya ada diujung luar frame mikrometer. Fungsi utama sleeve sebenarnya sebagai tempat diletakannya skala utama. 5. Thimble Thimble adalah bagian berbentuk tabung yang terletak dibagian luar sleeve, fungsi thimble adalah untuk meletakan skala nonius. Thimble dapat diputar, dan setiap putaran
15 thimble akan menggerakan spindle. 6. Ratchet Knob Rachet knob berfungsi sebagai penggerak thimble, artinya meski thimble bisa digerakan namun ketika melakukan pengukuran, thimble ini tidak boleh disentuh apalagi diputar. untuk menggerakan spindle agar menjepit benda kerja, maka kita memutar ratchet knob. Ratchet knob ini memiliki mekanisme yang mencegah pergerakan berlebih spindle terhadap benda kerja. Kalau kita putar sampai mentok, maka akan terdengar bunyi pada ratchet knob, itu tandanya spindle telah menyentuh benda kerja. Namun dalam kondisi ini, spindle masih bisa diputar. hanya saja, kalau itu dilakukan maka hasil pengukuran tidak akan akurat. 7. Lock Lock berfungsi sebagai pengunci thimble agar tidak berputar. Sehingga kita bisa leluasan membaca hasil pengukuran secara akurat. 8. Skala utama Skala utama adalah nilai yang menunjukan hasil pengukuran, pada skala utama ini akan ada banyak garis vertikal dan satu garis horizontal. Garis-garis vertikal tersebut, memiliki nilai 1 mm tiap garisnya. Sementara garis horizontal dijadikan acuan untuk menentukan nilai decimal. 9. Skala nonius Skala nonius adalah skala yang akan menunjukan nilai desimal terhadap suatu pengukuran, letak skala ini melingkar pada thimble. Tiap garis, memiliki nilai 0,01 mm. Oleh sebab itu, mikrometer disebut memiliki ketelitian 0,01 mm karena bisa membaca hingga ketelitian 0,01 mm. 10. Komponen tambahan Komponen tambahan ini terletak diluar mikrometer, artinya komponen tambahan tidak memiliki peran apapun terhadap mikrometer namun masih dibutuhkan untuk proses kalibrasi. Komponen tambahan tersebut antara lain ; Calibration rod, ini adalah batang kecil dibuat dengan ukuran tertentu. Umumnya ada tiga ukuran calibration rod, yakni 25 mm, 50 mm dan 75 mm. calibration rod ini digunakan sebagai acuan untuk menyetting atau mengkalibrasi skala mikrometer. Micrometer calibration wrench, merupakan kunci yang digunakan untuk memutar sleeve. Ketika kalibrasi dilakukan, harusnya garis horizontal pada skala utama lurus
16 dengan 0 pada skala nonius. Kalau belum lurus, maka skala utama diputar menggunakan kunci ini. Cara membaca mikrometer sekrup: 1. Bacalah skala utama terakhir yang terlihat didepan skala poros putar (ingat skala utama mempunyai skala terkecil 0,5 mm). 2. Bacalah skala nonius yang terletak segaris atau berimpit dengan sumbu poros tetap (skala nonius terdapat 50 skala) dikalikan 0,01mm Contoh membaca mikrometer skrup: Skala utama = 14,5 mm Skala nonius = (11 x 0,01 mm) = 0,11 mm Hasil pengukuran = 14,5 mm + 0,11 mm= 14,61 mm = 1,461 cm Skala utama : 3,5 mm Skala nonius : skala berimpit x skala terkecil mikrometer sekrup = (12 x 0,01) mm = 0,12 mm Hasil pembacaan: skala utama + skala nonius = 3,5 mm + 0,12 mm = 3,62 mm b. Pengukuran Massa Besaran massa diukur menggunakan alat ukur neraca (timbangan). Prinsip kerja neraca adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang digunakan. Neraca yang biasa digunakan di laboratorium sekolah adalah neraca O’Hauss tiga lengan. Bagian-bagian dari neraca O’Hauss tiga lengan sebagai berikut. Lengan belakang memiliki skala 0 sampai 500 g; Lengan tengah memiliki skala 0 sampai 100 g; dan Lengan depan memiliki skala 0 sampai 10 g.
17 Maka hasil pengukurannya = 400g + 70 g + 9,4 g = 479, 4 gram c. Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik Amperemeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik, sedangkan voltmeter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik. Secara umum, cara pembacaan kedua alat ukut tersebut sama, yaitu seperti berikut. d. Pengukuran Volume Benda Tidak Beraturan Volume sebuah benda padat dengan bentuk yang tidak beraturan seperti batu dan potongan logam dapat diukur dengan cara memasukkan benda-benda tersebut ke dalam gelas ukur yang telah terisi zat cair. Setelah itu, lihat perubahan volume yang terjadi. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut. 10 20 40 60 80 100 Hasil pengukuran di samping adalah sebagai berikut: flffi = ffl ff fi ! flffi = 60 100 fi5! = 3!
18 Maka volume logam di samping adalah V2 – V1 = 100 ml – 50 ml = 50 ml e. Pengukuran Waktu (Stopwatch) Untuk mengukur waktu pada suatu peristiwa yang sedang berlangsung, dapat menggunakan alat ukur stopwatch. Pengukuran waktu tersebut menunjukkan skala 2 pada menit dan skala 12 pada sekon. Dengan demikian, hasil pengukurannya adalah 2 menit 12 sekon. B. Ketidakpastian Mutlak Ketidakpastian Mutlak Pengukuran Tunggal Bagaimana cara menyatakan hasil satu kali pengukuran? Pengukuran tunggal adalah pengukuran yang dilakukan satu kali saja, misalnya objek pengukuran tak mungkin di ulang. Untuk pengukuran tunggal diambil kebijaksanaan bahwa nilai ketidakpastiannya (Δx) dirumuskan: Δx =1/2 x NST Dimana Δx = ketidakpastian pengukuran. NST = nilai skala terkecil dan hasilnya dinyatakan dengan pola ( x ± Δx), dengan adalah hasil pengukuran terbaik dan Δx adalah ketidakpastian mutlak. C. Beberapa Cara Untuk Merawat Alat Ukur Untuk menghindari kerusakan ataupun berkurangnya tingkat presisi pada alat ukur ada banyak cara merawat alat ukur yang sering sekali dilakukan di bengkel atau laboratorium. Adapun berikut ini cara-caranya: 1. Penyimpanan alat ukur di tempat yang tertutup Biasanya alat-alat ukur disimpan di sebuah loker ataupun lemari dengan temperatur ruangan yang sehingga alat ukur tersebut tidak memuai. 2. Hindari penumpukan penempatan alat ukur Penempatan alat-alat ukur tidak boleh ditumpuk begitu saja, karena setiap benda memiliki masa jadi bisa saja timbul kerusakan akibat penumpukan alat ukur.
19 3. Gunakan cover yang ada Selalu gunakan sarung ataupun kotak yang tersedia agar alat ukur tidak rusak akibat hantaman secara langsung dari benda lain. 4. Pemakaian yang sesuai target. Gunakan alat ukur sesuai dengan cara pemakaian dan instruksi yang ada. Misalnya sebuah penggaris stainless steel digunakan untuk mengukur ukuran suatu benda, bukan untuk dijadikan pengganti pisau. 5. Hindari benturan keras Usahakan agar alat ukur tidak terjatuh dan menghantam benda keras yang ada dibawah. 6. Hindari alat ukur dari benda kecil Selalu membersihkan alat ukur dari pasir ataupun potongan-potongan besi sebelum menyimpannya di tempat penyimpanan alat ukur tersebut. 7. Perawatan secara berkala Selalu melakukan perawatan dengan teratur secara periodik. Misalnya alat ukur dibersihkan apabila ada benda-benda kecil yang bukan bagian dari alat ukur tersebut secara seminggu sekali ataupun terjadwal di hari terakhir bekerja.
20 RANGKUMAN Pengukuran : menentuan besaran terhadap suatu standar atau satu satuan ukur. Pengukuran tunggal : pengukuran yang dilakukan satu kali saja. Akurasi : ketepatan, kesamaan atau kedekatan suatu hasil pengukuran dengan angka atau data yang sebenarnya (true value). Mistar : alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran panjang. Jangka sorong : alat ukur yang mampu mengukur jarak, kedalaman, diameter dalam dengan tingkat ketelitian dan ketepatan yang sangat baik. Mikrometer sekrup : alat ukur panjang, tebal, diameter luar sebuah benda dengan tingkat ketelitiannya 0,01 mm.
21 DAFTAR PUSTAKA Buku Sagendra, Bekti dkk. (2022).Proyek IPAS. Jakarta : Penerbit Erlangga. Jurnal Nurhasan Ropi`i. Efektivitas Penggunaan Media Peraga Ikonik Jangka Sorong dan Mikrometer Sekrup Terhadap Pemahaman Konsep Pengukuran. 2019. Jurnal Inovasi Pendidikan Fisika dan Riset Ilmiah : 3(1) : 9-14. Murdoko, E., Akhlis, I., & Linuwih, S. (2017). Pengembangan Media Pembelajaran Alat Ukur Panjang Mikrometer Sekrup dan Jangka Sorong untuk Siswa SMA dengan Perangkat Lunak Construct 2. UPEJ Unnes Physics Education Journal, 6(3), 73-79. Suhendar, H., & Fitri, E. B. (2022). PEMBELAJARAN PENGUKURAN LABORATORIUM FISIKA DI MAN 2 CIRACAS JAKARTA TIMUR. Jurnal Pengabdian Masyarakat Sains dan Aplikasinya (JPMSA), 2(2), 25-28.