URAIAN MATERI PEMBELAJARAN ”PENGUKURAN FISIKA”  (Alat Ukur Panjang, Massa, dan Waktu)

Posted on

URAIAN MATERI PEMBELAJARAN ”PENGUKURAN FISIKA”

 

 
 

  1. Alat Ukur Panjang

Untuk mengukur panjang suatu benda, anda dapat menggunakan mistar, rolmeter, jangka sorong, dan mikrometer skrup.
Dalam mengukur panjang suatu benda, selain memperhatikan ketelitian alat ukurnya, juga memperhatikan jenis dan macam benda yang akan diukur.

  • Penggaris / Mistar

Mistar adalah salah satu alat ukur panjang yang paling sering anda gunakan pada kehidupan sehari.hari. Skala terkecil dari mistar adalah 1 mm atau 0,1 cm.
Ketelitian mistar adalah ½ x skala terkecil = 0,05 cm.
Dengan ketelitian 0,05 cm ini maka mistar dapat anda gunakan untuk mengukur panjang sebuah buku atau pensil.
Untuk menggunakan mistar dapat anda lakukan dengan cara menempatkan mistar tersebut diatas benda yang akan diukur panjangnya, pastikan bahwa titik nol skala mistar tepat berimpit dengan salah satu ujung benda yang akan diukur.
Langkah-langkah yang ditempuh untuk membaca hasil pengukran dengan mistar adalah :

    1. Pastikan bahwa titik nol skala mistar telah berimpit dengan salah satu ujung benda yang diukur panjangnya.
    2. Baca skala yang ditunjukkan oleh ujung benda yang satunya.
    3. Nyatakan hasil pengukuran yang anda peroleh dalam 2 desimal sesuai tingkat ketelitian mistar.

Hasil pengukuran dengan menggunakan suatu alat ukur dapat dinyatakan dengan format sebagai berikut :
Hasil pengukuran = xo  + Dx
Dengan xo = hasil pembacaan pengukuran dengan alat ukur dan
Dx  = ketidakpastian alat ukur
Untuk mistar karena ketelitiannya atau ketidakpastiannya = 0,05 cm (2 desimal) maka xo harus dinyatakan dalam 2 desimal pula.
Misalnya L = (4,95 + 0,05) cm

  • Jangka sorong

Jangka sorong adalah suatu alat ukur panjang yang dapat dipergunakan untuk mengukur panjang suatu benda dengan ketelitian hingga 0,1 mm. keuntungan penggunaan jangka sorong adalah dapat dipergunakan untuk mengukur diameter sebuah kelereng, diameter dalam sebuah tabung atau cincin, maupun kedalam sebuah tabung.
Pada gambar disamping ditunjukkan bagian-bagian dari jangka sorong. (sorot masing-masing bagian dari jangka sorong tersebut untuk mengetahui nama setiap bagian).
Secara umum, jangka sorong terdiri atas 2 bagian yaitu rahang tetap dan rahang geser. Jangka sorong juga terdiri atas 2 bagian yaitu skala utama yang terdapat pada rahang tetap dan skala nonius (vernier) yang terdapat pada rahang geser.
Sepuluh skala utama memiliki panjang 1 cm, dengan kata lain jarak 2 skala utama yang saling berdekatan adalah 0,1 cm. Sedangkan sepuluh skala nonius memiliki panjang 0,9 cm, dengan kata lain jarak 2 skala nonius yang saling berdekatan adalah 0,09 cm. Jadi beda satu skala utama dengan satu skala nonius adalah 0,1 cm – 0,09 cm = 0,01 cm atau 0,1 mm. Sehingga skala terkecil dari jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.
Ketelitian dari jangka sorong adalah setengah dari skala terkecil. Jadi ketelitian jangka sorong adalah : Dx = ½ x 0,01 cm = 0,005 cm
Dengan ketelitian 0,005 cm, maka jangka sorong dapat dipergunakan untuk mengukur diameter sebuah kelereng atau cincin dengan lebih teliti (akurat).
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa jangka sorong dapat dipergunakan untuk mengukur diameter luar sebuah kelereng, diameter dalam sebuah tabung atau cincin maupun untuk mengukur kedalaman sebuah tabung. Berikut akan dijelaskan langkah-langkah menggunakan jangka sorong untuk keperluan tersebut

  1. Mengukur diameter luar

  • Untuk mengukur diameter luar sebuah benda (misalnya kelereng) dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut
    • Geserlah rahang geser jangka sorong kekanan sehingga benda yang diukur dapat masuk diantara kedua rahang (antara rahang geser dan rahang tetap)
    • Letakkan benda yang akan diukur diantara kedua rahang.
    • Geserlah rahang geser kekiri sedemikian sehingga benda yang diukur terjepit oleh kedua rahang
    • Catatlah hasil pengukuran anda
  1. Mengukur diameter dalam

  • Untuk mengukur diameter dalam sebuah benda (misalnya diameter dalam sebuah cincin) dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :
  • Geserlah rahang geser jangka sorong sedikit kekanan.
  • Letakkan benda/cincin yang akan diukur sedemikian sehingga kedua rahang jangka sorong masuk ke dalam benda/cincin tersebut
  • Geserlah rahang geser kekanan sedemikian sehingga kedua rahang jangka sorong menyentuh kedua dinding dalam benda/cincin yang diukur
  • Catatlah hasil pengukuran anda
    1. Mengukur kedalaman
  • Untuk mengukur kedalaman sebuah benda/tabung dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :
    • Letakkan tabung yang akan diukur dalam posisi berdiri tegak.
    • Putar jangka (posisi tegak) kemudian letakkan ujung jangka sorong ke permukaan tabung yang akan diukur dalamnya.
    • Geserlah rahang geser kebawah sehingga ujung batang pada jangka sorong menyentuh dasar tabung.
    • Catatlah hasil pengukuran anda.

Untuk membaca hasil pengukuran menggunakan jangka sorong dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

  • Bacalah skala utama yang berimpit atau skala terdekat tepat didepan titik nol skala nonis.
  • Bacalah skala nonius yang tepat berimpit dengan skala utama.
  • Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan :
  • Hasil = Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x skala terkecil jangka sorong) =  Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x 0,01 cm)
Menarik Lainnya  Kontrak P3K Paling Lama Hanya 5 Tahun, Namun Bisa Diperpanjang

Karena Dx = 0,005 cm (tiga desimal), maka hasil pembacaan pengukuran (xo) harus juga dinyatakan dalam 3 desimal. Tidak seperti mistar, pada jangka sorong yang memiliki skala nonius, Anda tidak pernah menaksir angka terakhir (desimal ke-3) sehingga anda cukup berikan nilai 0 untuk desimal ke-3. sehingga hasil pengukuran menggunakan jangka sorong dapat anda laporkan sebagai :
Panjang  L =  xo  ­+  Dx
Misalnya L = (4,990 + 0,005) cm

  • Mikrometer Skrup

Mikrometer skrup merupakan alat ukur panjang yang memiliki tingkat ketelitian yang tinggi. Mikrometer skrup dapat dipergunakan untuk mengukur tebal kertas, diameter kawat tipis, tebal plat tipis yang memerlukan tingkat ketelitian yang tinggi.
Seperti halnya jangka sorong, mikrometer skrup terdiri atas :

  • Rahang tetap yang berisi skala utama yang dinyatakan dalam satuan mm. Panjang skala utama mikrometer pada umumnya mencapai 25 mm. jarak antara 2 skala utama yang saling berdekatan adalah 0,5 mm.
  • Poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar (bidal). Pada ujung bidal terdapat garis skala yang membagi menjadi 50 bagian yang sama yang disebut skala nonius.
  • Rahang geser yang dihubungkan dengan bidal, yang digunakan untuk memegang benda yang akan diukur bersama dengan rahang tetap.

Jika bidal digerakkan 1 putaran penuh maka poros akan maju/mundur 0,5 mm. karena selubung luar memiliki 50 skala, maka skala terkecil mikrometer skrup adalah 0,5 mm/ 50 = 0,01 mm.
Ketelitian dari mikrometer skrup adalah setengah dari skala terkecil. Jadi ketelitian mikrometer skrup adalah :
x = ½ x 0,01 mm = 0,005 mm
Dengan ketelitian 0,005 mm, maka mikrometer skrup dapat dipergunakan untuk mengukur tebal kertas atau diameter kawat tipis dengan lebih teliti (akurat).
Untuk menggunakan mikrometer skrup dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

  • Putar bidal (pemutar besar) berlawanan arah jarum jam sehingga ruang antara rahang tetap dengan rahang geser cukup untuk menempatkan benda yang akan diukur.
  • Letakkan benda yang akan diukur diantara rahang tetap dan rahang geser.
  • Kemudian putar bidal (pemutar besar) searah jarum jam sehingga benda yang diukur terjepit oleh rahang tetap dan rahang geser.
  • Putar pemutar kecil (roda bergerigi) searah jarum jam sehingga skala nonius pada pemutar besar tidak bergeser lagi.
  • Baca hasil pengukuan yang diperoleh.

Untuk membaca hasil pengukuran menggunakan mikrometer skrup dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

  • Tentukan nilai skala utama yang terdekat dengan selubung silinder (bidal) dari rahang geser (atau skala utama yang berada tepat didepan/berimpit dengan selubung silinder luar rahang geser)
  • Tentukan nilai skala nonius yang yang berimpit dengan garis mendatar pada skala utama
  • Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan :
  • Hasil = Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x skala terkecil mikrometer skrup)

= Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x 0,01 mm)
Karena Dx = 0,005 mm (tiga desimal), maka hasil pembacaan pengukuran (xo) harus juga dinyatakan dalam 3 desimal. Karena kita tidak perlu menaksir angka terakhir (desimal ke-3) maka kita  cukup berikan nilai 0 untuk desimal ke-3. sehingga hasil pengukuran menggunakan Mikrometer skrup dapat anda laporkan sebagai :
Panjang L = (Xo + DX)
Misalnya L = (3,250 + 0,005) mm
 

2. Alat Ukur Massa

Untuk mengukur massa suatu benda digunakan neraca. Dari segi bentuk, alat ukur massa dalam fisika sangat berbeda dengan alat ukur massa yang sering kita jumpai di dalam kehidupan kita sehari-hari. Dalam kehidupan sehari-hari kita kenal neraca sama lengan yang biasa kita jumpai di toko mas, neraca”dacin” gabah, ada pula neraca pasar yang biasa digunakan untuk menimbang sayuran dan bahan pokok dipasar, dan bahkan ada neraca pegas yang sering digunakan ibu-ibu untuk menimbang bahan-bahan kue.
Dari sekian banyak bentuk neraca, neraca yang paling sering digunakan dilabolatorium adalah neraca lengan, neraca pelat datar dan neraca inersia, tetapi neraca ini mungkin sangat sulit ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.
Prinsip kerja neraca ada 4 macam yaitu prinsip kesetimbangan gaya gravitasi (contohnya : neraca sama lengan), prinsip kesetimbangan momen gaya (contohnya: neraca dacin), prinsip kesetimbangan gaya elastis dengan gaya gravitasi (contohnya : neraca pegas), dan prinsip inersia/kelembaman.

  • Neraca 3 Lengan

Neraca adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur massa suatu benda.
Dalam Pembelajaran ini kita akan membahas neraca 3 lengan sebagai salah satu alat ukur massa yang paling banyak ditemui di labolatorium.Pada umumnya neraca 3 lengan (sering disebut sebagai neraca Ohause) memiliki batas ukur hingga 600 gram.
Neraca 3 lengan terdiri atas :

  • Penyangga beban yang digunakan untuk menempatkan benda yang akan diukur.
  • Lengan neraca yang terdiri atas 3 lengan yaitu lengan paling belakang yang memiliki skala dari 0-100gram dengan jarak antar skala 10 gram. Lengan yang terletak di tengah-tengah yang memiliki skala dari 0-500gram dengan jarak antar skala adalah 100 gram. dan lengan paling depan yang memiliki skala dari 0-10 dengan jarak antar skala 0,1 gram.
  • Pemberat (anting) yang diletakkan pada masing-masing lengan yang dapat digeser-geser dan sebagai penunjuk hasil pengukuran.
  • Titik 0, yang digunakan untuk menentukan titik kesetimbangan.
Menarik Lainnya  Download Modul PJJ Bahasa Inggris SMP Kelas 7 8 9 Semester 2

Skala terkecil dari neraca tersebut adalah 0,1 gram (yaitu jarak antar skala pada lengan yang paling depan)
Ketelitian dari neraca adalah setengah dari skala terkecil. Jadi ketelitian neraca adalah :
Dx = ½ x 0,1 gram = 0,05 gram
Dengan ketelitian 0,05 gram, maka neraca 3 lengan dapat dipergunakan untuk mengukur massa sebuah benda dengan lebih teliti (akurat).
Untuk mengukur massa suatu benda dengan menggunakan neraca 3 lengan dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

  • Siapkan benda yang massanya mau diukur, kemudian tempatkan benda tersebut diatas penyangga beban (bagian neraca untuk menempatkan benda yang akan diukur).
  • Geser anting (pemberat) pada masing-masing lengan dimulai dari pemberat paling besar hingga pemberat paling kecil sedemikian sehingga lengan neraca dalam keadaan setimbang (horizontal) yang ditandai dengan berimpitnya garis mendatar pada ujung lengan dengan titik 0 (nol).
  • Setelah posisi lengan setimbang, maka bacalah hasil pengukuran yang anda peroleh.

Untuk membaca hasil pengukuran menggunakan Neraca 3 lengan dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

  • Bacalah Skala yang ditunjukkan oleh anting (pemberat) pada masing-masing lengan neraca.
  • Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan :
  • Hasil = Pembacaan skala pada lengan tengah + Pembacaan skala pada lengan Belakang + Pembacaan skala pada lengan depan

Karena Dx = 0,05 gram (dua desimal), maka hasil pembacaan pengukuran (xo) harus juga dinyatakan dalam 2 desimal.
Seperti halnya pada lat ukur panjang, hasil pengukuran menggunakan neraca dapat anda laporkan sebagai :
Massa M  =  xo  +  Dx
Misalnya  M = ( 322,75 + 0,05) gram
 

3. Alat Ukur Waktu

Dalam kehidupan sehari-hari anda pasti pernah menyusun sebuah jadwal kegiatan. Dalam jadwal tersebut anda pansi mencantumkan waktu berlangsungnya kegiatan. misalnya dalam penyusunan jadwal pelajaran, pelajaran pertama adalah Fisika yaitu mulai pukul 07.30 – 08.15 wita kemudian istirahat 15 menit.
Alat ukur waktu yang sering anda temukan dalam kehidupan sehari-hari adalah jam (jam dinding, jam bandul, jam tangan).
Selain jam, alat ukur waktu yang paling sering digunakan dilabolatorium adalah stopwatch.
Dari segi tampilan penunjuk waktu terdapat 2 jenis alat ukur waktu yaitu digital dan analog.
Pada pembelajaran ini, alat ukur waktu yang akan dibahas adalah stopwatch khususnya stopwatch analog, karena penggunaan alat ukur ini perlu sedikit keterampilan baik dalam pembacaan hasil pengukuran maupun penggunaannya.

  • Stopwatch

Stopwatch merupakan alat ukur waktu yang paling sering ditemui dilabolatorium.
Terdapat 2 jenis stopwatch yaitu stopwatch digital dan stopwatch analog. Penggunaan stopwatch digital lebih mudah dibandingkan dengan stopwatch analog karena pada stopwatch digital hasil pengukuran dapat dibaca langsung dalam bentuk angka.
Secara umum stopwatch analog terdiri atas :

  • Tombol Start, Stop dan reset yang dipergunakan untuk memulai, menghentikan maupun mengulang pengukuran waktu.
  • Skala dalam detik, skala ini disusun melingkar dibagian pinggir dengan jarak antar skala 0,2 detik.
  • Jarum panjang, yang berfungsi sebagai penunjuk hasil pengukuran dalam detik.
  • Skala dalam menit, skala ini disusun melingkar dengan jarak antar skala 1 menit.
  • Jarum pendek, yang berfungsi sebagai penunjuk waktu dalam menit.

Ketika jarum panjang bergerak 1 putaran penuh, maka jarum pendek akan bergerak 1 skala. karena 1 putaran jarum panjang = 60 detik, maka 1 menit = 60 detik
Telah disebutkan sebelumnya bahwa skala terkecil dari tersebut adalah 0,2 detik (yaitu jarak antar skala pada skala detik )
Ketelitian dari stopwatch adalah setengah dari skala terkecil. Jadi ketelitian stopwatch adalah :Dx = ½ x 0,2 detik = 0,1 detik
Dengan ketelitian 0,1 detik, maka stopwatch dapat dipergunakan untuk mengukur waktu  dengan lebih teliti (akurat) bila dibandingkan dengan jam (arloji).
Untuk mengukur waktu dengan menggunakan stopwatch dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

  • Siapkan benda yang akan diukur waktunya, misalnya anda ingin mengukur periode ayunan bandul..
  • Tekan tombol start untuk memulai pengukuran.
  • Jika ingin menghentikan pengukuran klik tombol stop (tombol ini menjadi satu dengan tombol start).
  • Selanjutnya baca hasil pengukuran yang anda peroleh, nyatakan hasilnya dalam detik. ( ingat 1 menit = 60 detik)
  • Jika ingin mengulang (memposisikan jarum stopwatch ke titik 0) maka tekan tombol reset (tombol ini juga menjadi satu dengan start maupun stop)

Untuk membaca hasil pengukuran menggunakan Stopwatch dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

  • Bacalah Skala yang ditunjukkan oleh jarum panjang (ini merupakan hasil pengukuran dalam detik).
  • Bacalah Skala yang ditunjukkan oleh jarum pendek (ini merupakan hasil pengukuran dalam menit).
  • Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan :
  • Hasil = Pembacaan skala oleh jarum panjang + Pembacaan skala oleh jarum pendek
  • karena 1 menit = 60 detik, maka, hasil pengukuran dapat dinyatakan sebagai :
  • Hasil = {skala pada jarum panjang + (60 x skala pada jarum pendek)} detik.

Karena Dx = 0,1 detik (1 desimal), maka hasil pembacaan pengukuran (xo) harus juga dinyatakan dalam 1 desimal.
Seperti halnya pada alat ukur panjang, hasil pengukuran menggunakan stopwatch dapat anda laporkan sebagai :
Waktu t  =  xo  +  Dx
Misalnya  t = (160,8 + 0,1) detik

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *