Home / Fisika / Pengukuran Fisika

Pengukuran Fisika

  • 8 min read

Penulis : Jehnsen Hirena Kane, Mahasiswa FMIPA Jurusan Fisika UI 2016

Pendahuluan

Konsep mengukur telah ada dari zaman dahulu kala dan memiliki banyak tujuan dalam setiap tindakannya. Mulai dari mengukur untuk hidup seperti manusia mengukur panjang tombak yang aman untuk digunakan melawan binatang purba, untuk berdagang seperti mengukur barang yang akan dibarterkan, sampai dengan untuk meningkatkan taraf kualitas hidup manusia seperti yang kita lakukan dalam eksperimen sains dalam pengembangan teknologi.

Sains merupakan ilmu berbasis pada pengukuran dan perbandingan. Tanpa kedua hal ini tidak akan ada yang namanya sains, oleh karena itu para saintis perlu melakukan standarisasi mengenai bagaimana kita harusnya mengukur dan membandingkan.

Cabangnya sains, yaitu fisika memiliki tujuan untuk mendesain dan melakukan eksperimen yang meningkatkan kemampuan kita dalam mengukur dan membandingkan. Sebagai contoh para teknisi jam di seluruh dunia mengembangkan mekanisme jam yang memiliki akurasi super akurat sehingga dapat membandingkan waktu dengan tepat.

Mangkanya tidak heran apabila kamu dapat menemukan jam – jam dengan harga yang luar biasa mahal (selain karena desain dan material), padahal hanya digunakan untuk menghitung waktu yang bahkan tidak kita sadari telah berlalu. Faktanya, tanpa adanya jam yang memiliki akurasi ekstrem, teknologi GPS yang saat ini sangat memudahkan kita untuk bepergian dan bahkan membeli makanan tidak akan dapat bekerja sebagaimana mestinya.

jam

(gambar jam, diperoleh dari internet)

Dengan mengukur kita dapat mengembangkan ilmu pengetahuan yang selama ini meningkatkan taraf kualitas hidup kita. Pada artikel ini kamu akan mempelajari lebih dalam mengenai pengukuran.

Pengertian Pengukuran

Apa yang dimaksud dengan pengukuran? Pengukuran memiliki banyak pengertian yang dikembangkan banyak orang, namun menurut KBBI, pengukuran adalah “proses, cara, perbuatan mengukur”.

Kalau kamu masih bingung mari kita artikan pengukuran sebagai suatu tindakan menentukan nilai dan besaran dari bagian suatu objek atau fenomena, dimana nilai dan besaran yang digunakan dapat dibandingkan dengan besaran lain yang sudah ditentukan skala dan satuannya.

Suatu pengukuran memiliki rumus umum sebagai berikut:

rumus umum pengukuran

dengan:

  • x adalah nilai dari pengukuran
  • 1 adalah nilai awal pengukuran atau nilai yang dapat terukur
  • 2 adalah kesalahan standar atau nilai tidak pasti dari pengukuran

Rumus di atas menjelaskan bahwa di setiap pengukuran pasti memiliki kemungkinan salah. Oleh karenanya sedikit kesalahan dan perbedaan hasil pengukuran yang dilakukan oleh orang lain sudah seharusnya dapat dimaklumi di dalam dunia pengukuran.

Lalu sebenarnya apa itu kesalahan standar atau nilai tidak pasti dari suatu pengukuran? Kesalahan standar adalah suatu nilai yang memberikan ke tidak pastian dalam suatu pengukuran yang penyebabnya mungkin sudah diketahui ataupun belum diketahui.

Kesalahan standar nyatanya sering kali ada di kehidupan sehari – hari, seperti ketika kamu menimbang berat badan dan menemukan bahwa timbangan yang kamu gunakan tidak memberikan nilai pasti dan terus berubah – rubah, misalnya dari 49 kg ke 50 kg kemudian ke 51 kg lalu kembali ke 50 kg sampai ke 49 kg dan begitu seterusnya. Apa yang kamu hadapi adalah fluktuasi nilai pengukuran dengan kesalahan standar sebesar 1 kg yang disebabkan oleh ke tidak tepatan bawaan atau rusaknya timbangan kamu.

Apabila kamu pikirkan lebih jauh lagi, ada kesalahan standar yang disebabkan oleh diri kamu sendiri ketika menimbang berat badan. Kesalahan yang membuat nilai pada timbangan tidak merepresentasikan berat badan kamu sebenarnya.

Kesalahan standar tersebut adalah berat dari baju atau barang lain yang melekat pada tubuh kamu (makanan yang baru kamu makan juga termasuk), yang mungkin beratnya berkisar antara 0.3 kg sampai dengan 1.5 kg.

timbangan

(ilustrasi timbangan, diambil dari internet)

Sumber Kesalahan Standar

Kesalahan standar merupakan bagian yang tak dapat dihindari ketika kita mengukur, oleh karena itu ada baiknya kamu memahami kesalahan standar lebih jauh. Berikut pembagian kesalahan standar berdasarkan penyebabnya:

Kesalahan standar karena operator pengukuran

Dalam pengukuran operator atau pelaku pengukuran biasanya tak luput dari kesalahan. Kesalahan yang biasanya terjadi karena operator biasanya disebabkan oleh salah metode pengukuran ataupun ke tidak telitian operator dalam membaca nilai hasil ukur.

Sebagai contoh seseorang yang mengukur panjang dari suatu objek menggunakan penggaris haruslah membaca nilai pada penggaris dengan posisi mata tegak lurus penggaris, karena apabila tidak demikian biasanya operator akan salah membaca nilai pada penggaris.

Kesalahan standar karena lingkungan pengukuran

Dalam suatu pengukuran biasanya kita ingin mengukur suatu objek secara terpisah dari sistem atau lingkungan sekitarnya untuk menghindari adanya pengaruh dari lingkungan.

Sebagai contoh ketika kita ingin mengukur ukuran ikan, kita harus terlebih dahulu mengeluarkan ikan dari air, karena air dapat menyebabkan bias pada bentuk asli ikan yang pada akhirnya meningkatkan nilai kesalahan standar.

Kesalahan standar karena alat ukur

Alat ukur adalah komponen utama dalam standarisasi pengukuran. Namun seperti yang kamu ketahui alat ukur juga terbuat dari berbagai material dan susunan komponen yang tidak boleh berubah sedikit pun agar hasil pengukuran akurat.

Sebagai contoh, komponen besi pada alat ukur tentu dapat mengalami korosi atau proses mengkarat yang tentunya dapat mengganggu proses pengukuran. Korosi biasanya di atasi dengan melapisi permukaan besi dengan suatu lapisan anti korosi.

Contoh Soal Latihan

  1. Misalnya kamu sedang menimbang berat badan kamu sendiri, saat itu kamu belum makan dan minum dalam waktu dekat serta sedang menggunakan pakaian seberat 0.5 kg. Bagaimanakah bentuk rumus pengukuran apabila timbangan yang digunakan memiliki akurasi yang sangat tinggi?

Diketahui

  • 5 = 0.5 kg

Ditanya

  • Bagaimana bentuk rumus pengukuran pada kasus di atas?

Jawab

  • Pada kasus ini, perlu diperhatikan bahwa kesalahan standar yang berasal dari pakaian akan menambah nilai berat badan yang ditampilkan oleh timbangan. Telah diasumsikan timbangan memiliki akurasi yang sangat tinggi, oleh karena itu diasumsikan tidak ada kesalahan standar yang berasal dari timbangan, sehingga rumus pengukuran berubah menjadi:

6

2. Apabila saat mengukur seperti pada soal nomor satu, timbangan menilai massa badan kamu adalah 50 kg dan diketahui percepatan gravitasi di sekitar kamu adalah 10 m/s2, berapakah berat tubuh kamu?

Diketahui

  • 7 = 50 kg
  • g = 10 m/s2
  • 8 = 0.5 kg

Ditanya

  • Berapa berat tubuh kamu?

Jawab

  • Pada kasus seperti ini, kamu harus terlebih dahulu menentukan nilai dari massa tubuh kamu yang sebenarnya:

9

Perlu diingat bahwa massa badan berbeda dengan berat badan. Orang- orang sering salah mengartikan massa sama dengan berat badan untuk mempermudah pembicaraan sehari-hari, padahal berat adalah:

10

3. Sebuah pengukuran dilakukan dengan menggunakan wadah ukur berkapasitas 10 L. Awalnya wadah tersebut memiliki air di dalamnya dan ketinggian air berada pada indikator 4L.

pengukuran

(ilustrasi soal nomor 3, diambil dan diedit kembali dari internet)

Kemudian sebuah kayu di masukan ke wadah ukur dan kayu tercelup sepenuhnya sehingga ketinggian air berada di indikator 6 L. Pengukuran apakah yang dilakukan dan berapa nilai hasil pengukuran yang dilakukan?

Diketahui

  • Ketinggian awal air berada pada indikator 4L
  • Ketinggian akhir air berada pada indikator 6 L

Ditanya

  • Pengukuran apa yang dilakukan?
  • Berapa nilai hasil pengukuran?

Jawab

  • Pengukuran menggunakan wadah ukur dalam satuan L dan memperhatikan peningkatan tinggi air berdasarkan indikator pada wadah air. Liter adalah satuan dari volume, jadi dapat disimpulkan pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran volume kayu
  • Sebelum kayu di masukan wadah ukur menilai volume air adalah 4 L, sedangkan ketika kayu dimasukkan, wadah ukur menilai volume air dan kayu adalah 6 L. Sehingga dapat disimpulkan volume kayu adalah 6L – 4L = 2 L.

Pertanyaan Umum

  • Apa itu pengukuran? Pengukuran adalah suatu tindakan menentukan nilai dan besaran dari bagian suatu objek atau fenomena, dimana nilai dan besaran yang digunakan dapat dibandingkan dengan besaran lain yang sudah ditentukan skala dan satuannya.
  • Apa yang dimaksud dengan kesalahan standar? Kesalahan standar adalah suatu nilai yang memberikan ke tidak pastian dalam suatu pengukuran yang penyebabnya mungkin sudah diketahui ataupun belum diketahui.
  • Apa saja sumber dari kesalahan standar? Kesalahan standar dapat bersumber dari operator pengukuran, lingkungan pengukuran, dan dari alat ukur itu sendiri.

Daftar Pustaka

[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2016). Principles of Physics Extended, International Student Version. India: Wiley India Pvt. Ltd

[2] Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1996). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 9th. International Edition (Brooks/Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, USA, 2011)

Baca juga