Instrumen Pengukuran
1.
Alat Ukur Panjang
Penggaris/mistar,
jangka sorong, dan mikrometer sekrup merupakan contoh alat ukur panjang. Setiap
alat ukur memiliki ketelitian yang berbeda, sehingga Anda harus bisa memilih
alat ukur yang tepat untuk sebuah pengukuran. Pemilihan alat ukur yang kurang
tepat akan menyebabkan kesalahan pada hasil pengukuran.
A.
Mistar
Alat ukur panjang yang sering Anda gunakan
adalah mistar atau penggaris. Pada umumnya, mistar memiliki skala terkecil 1 mm
atau 0,1 cm. Mistar mempunyai ketelitian pengukuran 0,5 mm, yaitu sebesar
setengah dari skala terkecil yang dimiliki oleh mistar. Pada saat melakukan pengukuran dengan
menggunakan mistar, arah pandangan hendaknya tepat pada tempat yang diukur.
Artinya, arah pandangan harus tegak lurus
dengan skala pada mistar dan benda yang di ukur. Jika pandangan mata
tertuju pada arah yang kurang tepat, maka akan menyebabkan nilai hasil
pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil. Kesalahan pengukuran semacam
ini di sebut kesalahan paralaks.
B.
Jangka Sorong
Jangka sorong terdiri atas dua bagian,
yaitu rahang tetap dan rahang geser. Skala panjang yang terdapat pada rahang
tetap merupakan skala utama, sedangkan skala pendek yang terdapat pada rahang
geser merupakan skala nonius atau vernier. Nama vernier diambilkan dari nama
penemu jangka sorong, yaitu Pierre Vernier, seorang ahli teknik berkebangsaan
Prancis.
Skala utama pada jangka sorong
memiliki skala dalam cm dan mm. Sedangkan skala nonius pada jangka sorong
memiliki panjang 9 mm dan di bagi dalam 10 skala, sehingga beda satu skala
nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jadi,
skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong
tepat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, kedalaman
tabung, dan panjang benda sampai nilai
10 cm.
C.
Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup sering digunakan
untuk mengukur tebal bendabenda tipis dan mengukur diameter benda-benda bulat
yang kecil seperti tebal kertas dan diameter kawat.
Mikrometer sekrup terdiri atas dua
bagian, yaitu poros tetap dan poros ulir. Skala panjang yang terdapat pada
poros tetap merupakan skala utama, sedangkan skala panjang yang terdapat pada
poros ulir merupakan skala nonius. Skala
utama mikrometer sekrup mempunyai skala dalam mm, sedangkan skala
noniusnya terbagi dalam 50 bagian. Satu
bagian pada skala nonius mempunyai nilai
1/50 × 0,5 mm atau 0,01 mm. Jadi, mikrometer sekrup mempunyai tingkat
ketelitian paling tinggi dari kedua alat
yang telah disebutkan sebelumnya, yaitu 0,01 mm. Perhatikan gambar berikut!
2. Alat
Ukur Massa
Massa
benda menyatakan banyaknya zat yang terdapat dalam suatu benda. Massa tiap
benda selalu sama dimana pun benda tersebut berada. Satuan SI untuk massa
adalah kilogram (kg). Alat untuk mengukur massa disebut neraca. Ada beberapa
jenis neraca, antara lain, neraca ohauss, neraca lengan, neraca langkan, neraca
pasar, neraca tekan, neraca badan, dan neraca elektronik. Setiap neraca
memiliki spesifikasi penggunaan yang berbeda-beda. Jenis neraca yang umum ada
di sekolah Anda adalah neraca tiga lengan dan empat lengan. Pada neraca tiga
lengan, lengan paling depan memuat angka satuan dan sepersepuluhan, lengan
tengah memuat angka puluhan, dan lengan paling belakang memuat angka ratusan.
Cara
menimbang dengan menggunakan neraca tiga lengan adalah sebagai berikut.
a. Posisikan skala neraca pada posisi nol dengan
menggeser penunjuk pada lengan depan dan belakang ke sisi kiri dan lingkaran skala
diarahkan pada angka nol!
b. Periksa bahwa neraca pada posisi setimbang!
c. Letakkan benda yang akan diukur di tempat yang
tersedia pada neraca!
d. Geser ketiga penunjuk diurutkan dari penunjuk
yang terdapat pada ratusan, puluhan, dan satuan sehingga tercapai keadaan
setimbang!
e. Bacalah massa benda dengan menjumlah nilai yang ditunjukkan
oleh penunjuk ratusan, puluhan, satuan, dan sepersepuluhan!
3. Alat
Ukur Waktu
Standar
satuan waktu adalah sekon atau detik.
Alat yang digunakan untuk mengukur waktu biasanya adalah jam atau arloji. Untuk
megukur selang waktu yang pendek digunakan stopwatch. Stopwatch memiliki
tingkat ketelitian sampai 0,01 detik. Alat ukur yang paling tepat adalah jam
atom. Jam ini hanya digunakan oleh para ilmuwan di laboratorium.
Arloji
ada dua jenis, yaitu arloji mekanis dan arloji digital. Jarum arloji mekanis
digerakkan oleh gerigi mekanis yang selalu berputar, sedangkan arloji digital
berdasarkan banyaknya getaran yang dilakukan oleh sebuah kristal kuarsa yang
sangat kecil. Arloji akan bekerja sepanjang sumber energinya masih ada.
Ketelitian arloji adalah 1 sekon. Kelemahan arloji mekanis maupun digital
adalah selalu bergerak sehingga sulit dibaca secara teliti.
Ketidakpastian
Pengukuran
Saat
melakukan pengukuran mengunakan alat, tidaklah mungkin Anda mendapatkan nilai yang
pasti benar (xo), melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Apakah
penyebab ketidakpastian pada hasil pengukuran?
Secara
umum penyebab ketidakpastian hasil pengukuran ada tiga, yaitu kesalahan umum,
kesalahan sistematik, dan kesalahan acak.
1. Kesalahan Umum
Kesalahan umum adalah kesalahan yang
disebabkan keterbatasan pada pengamat saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini
dapat disebabkan karena kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan
dalam menyusun dan memakai alat, terutama untuk alat yang melibatkan banyak
komponen.
2. Kesalahan Sistematik
Kesalahan sistematik merupakan
kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan dan atau lingkungan di
sekitar alat yang memengaruhi kinerja alat. Misalnya, kesalahan kalibrasi,
kesalahan titik nol, kesalahan komponen alat atau kerusakan alat, kesalahan
paralaks, perubahan suhu, dan kelembaban.
a.
Kesalahan Kalibrasi
Kesalahan kalibrasi terjadi karena
pemberian nilai skala pada saat pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak
tepat. Hal ini mengakibatkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar
atau lebih kecil dari nilai sebenarnya.
Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan
alat yang telah terstandarisasi.
b.
Kesalahan Titik Nol
Kesalahan titik nol terjadi karena
titik nol skala pada alat yang digunakan tidak tepat berhimpit dengan jarum
penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa kembali tepat pada skala nol.
Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan sesuai
dengan selisih dari skala nol semestinya. Kesalahan titik nol dapat diatasi
dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran
c.
Kesalahan
Komponen
Alat Kerusakan pada alat jelas sangat
berpengaruh pada pembacaan alat ukur. Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas
yang digunakan sudah lama dan aus, maka akan berpengaruh pada pengurangan
konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada
angka nol yang membuat skala berikutnya bergeser.
d.
Kesalahan Paralaks
Kesalahan paralaks terjadi bila ada
jarak antara jarum penunjuk dengan garis-garis skala dan posisi mata pengamat
tidak tegak lurus dengan jarum.
3.
Kesalahan Acak
Kesalahan acak adalah kesalahaan yang
terjadi karena adanya fluktuasifluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran.
Kesalahan ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara,
fluktuasi tegangan listrik, landasan bergetar, bising, dan radiasi.
a. Gerak Brown Molekul Udara
Molekul udara seperti Anda ketahui
keadaannya selalu bergerak secara tidak teratur atau rambang. Gerak ini dapat
mengalami fluktuasi yang sangat cepat dan menyebabkan jarum penunjuk yang
sangat halus seperti pada mikrogalvanometer terganggu karena tumbukan dengan
molekul udara.
b.
Fluktuasi Tegangan Listrik
Tegangan listrik PLN atau sumber tegangan lain seperti aki dan
baterai selalu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur dan cepat sehingga
menghasilkan data pengukuran besaran listrik yang tidak konsisten.
c.
Landasan yang Bergetar
Getaran pada landasan tempat alat
berada dapat berakibat pembacaan skala yang berbeda, terutama alat yang
sensitif terhadap gerak. Alat seperti seismograf butuh tempat yang stabil dan
tidak bergetar. Jika landasannya bergetar, maka akan berpengaruh pada
penunjukkan skala pada saat terjadi gempa bumi.
d.
Bising
Bising merupakan gangguan yang selalu
Anda jumpai pada alat elektronik. Gangguan ini dapat berupa fluktuasi yang
cepat pada tegangan akibat dari komponen
alat bersuhu.
e.
Radiasi Latar Belakang
Radiasi gelombang elektromagnetik dari
kosmos (luar angkasa) dapat mengganggu pembacaan dan menganggu operasional
alat. Misalnya, ponsel tidak boleh digunakan di SPBU dan pesawat karena bisa
mengganggu alat ukur dalam SPBU atau pesawat. Gangguan ini dikarenakan
gelombang elektromagnetik pada telepon seluler dapat mengasilkan gelombang
radiasi yang mengacaukan alat ukur pada SPBU atau pesawat.
No comments:
Post a Comment