pelajaran smk gua booo . ( fisika kelas 1 )

Mengukur Besaran Pokok
July 30th, 2010 · Buku Sekolah Gratis · IPA 1 SMP No comments - Tags: Alat Ukur Massa, Alat Ukur Panjang, Alat Ukur Waktu, Jangka Sorong, Mengukur Suhu, Mikrometer Sekrup, Neraca Ohaus, Pengertian Suhu, Timbangan Pasar

Seperti yang telah dibahas sebelumnya bahwa dalam mempelajari IPA diperlukan kegiatan pengukuran, tetapi apakah yang dimaksud dengan mengukur itu? Tahukah kamu caranya? Untuk dapat memahami pengertian mengukur, alangkah baiknya kamu lakukan kegiatan Ayo Coba 1.1 berikut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 1

Mari, ulas kembali kegiatan Ayo Coba 1.1 tersebut. Ketika melakukan kegiatan mengukur panjang meja, pada dasarnya kamu sedang membandingkan panjang meja yang menjadi besaran yang diukur dengan sebuah satuan dan alat ukur tertentu. Dalam hal ini, sebagai satuan pem bandingnya dapat berupa jengkal, pensil, ataupun sentimeter. Ketika kamu sedang mengukur panjang meja dengan jengkal, kamu sedang membandingkan panjang meja itu dengan satuan jengkal. Ketika kamu mengukur panjang meja itu dengan pensil, kamu sedang membanding kan panjang meja dengan satuan pensil yang kamu gunakan. Apakah yang kamu bandingkan ketika mengukur meja dengan mistar? Dapatkah kamu menjelaskannya?

Mengukur dengan jengkal, pensil, dan depa merupakan pengukuran dengan satuan tak baku. Adapun mengukur dengan satuan sentimeter dan meter merupakan pengukuran dengan satuan baku karena sudah ada standarnya secara internasional. Jadi, mengukur adalah kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang sudah ditetapkan sebagai satuan standar. Karena pentingnya proses mengukur ini, sebaiknya kamu harus mengenal dan tahu cara menggunakan alat ukur, terutama alat ukur yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Alat ukur yang digunakan dalam suatu pengukuran tidak boleh sembarang, tetapi harus memiliki kriteria tertentu sebagai satuan standar besaran. Satuan standar yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut.

a. Tetap, tidak mengalami perubahan dalam keadaan apapun.

b. Dapat digunakan secara internasional.

c. Mudah ditiru.

1. Alat Ukur Panjang

Meter standar untuk panjang internasional yang pertama adalah sebuah batang yang terbuat dari campuran platina iridium. Meter standar ini disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional, di kota Sevres dekat Paris. Oleh karena meter standar ini tidak mudah untuk ditiru dan tidak memadai lagi untuk ilmu pengetahuan dan teknologi modern, pada 1960 satuan standar panjang diubah. Hasil pertemuan ke-11 konferensi umum mengenai berat dan ukuran, satu meter standar sama dengan 1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom gas krypton-86 di dalam ruang hampa pada suatu peristiwa lucutan listrik. Pada 1983, defi nisi satu meter di tetapkan sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama selang waktu 1/299.792.458 sekon. Selanjutnya, alat ukur ini ditiru di negara masing-masing. Kemudian, digunakan sebagai standar alat ukur panjang yang sah.

2 - Mengukur Besaran Pokok 2

Alat ukur pada Gambar 1.6 tentu tidak asing bagi kamu karena setiap hari kamu menggunakannya. Selain yang terlihat pada gambar, alat ukur panjang apa lagi yang kamu ketahui? Alat ukur panjang yang sering digunakan seharihari adalah meteran. Nama meteran diambil karena satuan yang dipakainya adalah meter. Tukang jahit, pedagang kain, dan tukang ukur tanah banyak meng guna kan alat ukur ini. Adapun alat ukur panjang lainnya adalah mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup. Sudahkah kamu mengetahui cara menggunakannya? Supaya kamu mahir menggunakannya,coba pahami bahasan-bahasan berikut.

a. Mistar

Pada umumnya, mistar yang sering digunakan memiliki satuan milimeter (mm), sentimeter (cm), dan inchi (in). Skala mistar setiap 1 sentimeter memiliki 10 garis dengan lebar 1 milimeter. Oleh karena satu bagian terkecil mistar adalah 1 mm atau 0,1 cm, berarti ketelitian mistar itu adalah 1 mm. Jika pengukuran tidak berimpit dengan skala, bisa ditaksir sampai 0,5 mm, yaitu setengah dari skala terkecil.

2 - Mengukur Besaran Pokok 3

Cara melakukan pengukuran dengan mistar pada dasarnya telah kamu ketahui. Akan tetapi, supaya kamu memperoleh hasil pengukuran yang akurat, ada beberapa hal yang harus diperhatikan. Jika kamu akan mengukur panjang sebuah benda dengan mistar, ujung sebelah kiri benda kamu letakkan pada angka nol satuan mistar. Ingat jangan menyamakan ujung sebelah kiri benda dengan ujung mistar. Mengapa? Hasil pengukuran dapat dilihat dari skala batas sebelah kanan benda yang diukur. Akan tetapi, perlu diingat pada saat membaca alat ukur, mata harus tegak lurus dengan skala yang dibaca. Biasakan jujur terhadap hasil pengukuran walaupun perbedaannya sedikit sekali. Skala yang terukur tidak tepat dengan garis skala, tetapi lebih atau kurang sedikit sehingga skala tersebut harus kamu taksir.

2 - Mengukur Besaran Pokok 4

b. Jangka Sorong

Apakah kamu mengenal jangka sorong? Jangka sorong me rupakan alat ukur panjang yang dapat digunakan untuk mengukur panjang, diameter luar, diameter dalam, dan kedalaman lubang suatu benda yang tidak terlalu panjang.

2 - Mengukur Besaran Pokok 5

Jangka sorong terdiri atas dua bagian, yakni bagian rahang tetap yang berskala milimeter atau disebut skala utama yang pembagiannya sama dengan mistar dan bagian yang dapat digeser yang memiliki skala yang disebut skala nonius ( skala vernier). Pembagian skala nonius bergantung pada ketelitian jangka sorong yang digunakan. Jangka sorong yang sering digunakan dalam kehidupan seharihari atau di laboratorium adalah jangka sorong dengan ketelitian 0,1 mm. Semakin besar ketelitian jangka sorong, semakin teliti suatu hasil pengukuran. Pada buku ini yang akan diperkenalkan adalah jangka sorong dengan ketelitian 0,05 mm. Cara penggunaan jangka sorong dengan ketelitian yang lainnya, hampir sama dan kamu dapat mempelajarinya sendiri.

2 - Mengukur Besaran Pokok 6

Jangka sorong dengan ketelitian 0,1 mm memiliki jumlah skala nonius 10 skala. Jika skala nonius digeser ke kiri sehingga rahang tetap dan rahang geser berimpit atau angka 0 (nol) skala nonius berimpit dengan angka 0 (nol) skala utama (lihat Gambar 1.10), 9 mm skala utama akan dibagi menjadi 10 bagian yang sama pada skala nonius. Jadi, 1 skala nonius panjangnya 9/10 mm = 0,9 mm, sedangkan satuan bagian skala utama panjangnya 1 mm. Selisih skala utama dengan skala nonius adalah 1 mm – 0,9 mm = 0,1 mm. Selisih ini menyatakan nilai skala terkecil dari nonius pada jangka sorong. Berarti ketelitian jangka sorong ini adalah 0,1 mm.

2 - Mengukur Besaran Pokok 7

Perhatikan Gambar 1.11(a). Agar kamu dapat lebih memahami cara penggunaan jangka sorong, pelajari contoh pengukuran panjang suatu batang silinder. Langkah-langkah yang harus kamu lakukan adalah sebagai berikut.

a) Buka mur pengunci jangka sorong.

b) Letakkan batang silinder di antara rahang tetap dan rahang geser.

c) Gerakkan rahang geser sehingga menjepit batang silinder, lalu kuatkan mur pengunci supaya skala tidak bergeser lagi.

d) Baca skala utama dengan cara melihat angka nol skala nonius. Skala tersebut terletak di skala berapa pada skala utama?

e) Perhatikan dengan saksama antara skala nonius dan skala utama. Cari salah satu skala nonius yang paling tepat segaris (berimpit) dengan skala utama.

f ) Hasil pengukurannya adalah skala utama ditambah skala nonius.

Adapun pada Gambar 1.11(b), diperlihatkan contoh skala hasil pengukuran oleh jangka sorong yang memiliki ketelitian 0,1 mm. Dari gambar tersebut, terlihat skala nonius terletak di 2,5 cm pada skala utama dan skala nonius yang tepat segaris dengan skala utama adalah skala 3.

Jadi, hasil pengukurannya adalah:

• skala utama = 2,5 cm = 25 mm;

• skala nonius = 3 × 0,1 mm = 0,3 mm;

• hasil pengukuran jangka sorong = 25,3 mm.

c. Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup merupakan alat ukur panjang yang sangat teliti karena memiliki ketelitian 0,01 mm. Alat ini biasanya digunakan untuk mengukur panjang,diameter luar, dan ketebalan suatu benda. Mikrometer sekrup terdiri atas rahang utama sebagai skala utama dan rahang putar sebagai skala nonius. Perhatikan gambar bagian-bagian sebuah mikrometer sekrup berikut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 8

Skala utama mikrometer sekrup dibagi dalam satuan milimeter dan setiap 5 mm diberi angka. Jika selubung pengukur diputar satu kali putaran penuh, rahang akan bergeser (maju atau mundur bergantung pemutarannya) sebesar 0,5 mm dan jika diputar dua putaran penuh rahang akan bergeser 1 mm. Selubung pengukur ( skala nonius) dibagi menjadi 50 bagian dan tiap 5 bagian diberi angka sehingga 1 skala selubung pengukur memiliki panjang (1/50) x 0,5 mm = 0,01 mm. Angka ini menunjukkan nilai skala terkecil dari nonius pada mikrometer sekrup. Berarti ketelitian mikrometer sekrup adalah 0,01 mm.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat, diperlukan ketelitian dan latihan penggunaan mikrometer sekrup. Peganglah mikrometer sekrup dengan tangan kananmu. Usahakan agar skala pada posisi pengukuran dapat terlihat jelas. Bingkai mikrometer sekrup ditahan dengan telapak tangan dan jari kelingking (lihat Gambar 1.13 a), sedangkan jari tengah menahan bingkai bagian bawah selubung pengukur. Ibu jari dan telunjuk tangan kanan memutar selubung pengukur dan gigi geser (lihat Gambar 1.13 b). Benda yang hendak diukur dipegang dengan tangan kiri.

2 - Mengukur Besaran Pokok 9

Pada saat memutar selubung, pengukur kunci harus dalam keadaan terbuka. Ibu jari dan telunjuk tangan kanan memutar selubung pengukur dengan cara memutar gigi geser. Pemutaran harus dihentikan ketika terdengar suara “klik”. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga mikrometer sekrup agar tidak rusak.

Nah, agar kamu mahir dalam menggunakan mikrometer sekrup, pelajari contoh pengukuran ketebalan kertas berikut. Perhatikan langkah-langkahnya.

a) Buka pengunci mikrometer sekrup sehingga selubung dapat bergerak.

b) Letakkan kertas di antara rahang.

c) Putar gigi geser pada selubung pemutar sampai terdengar suara “klik”.

d) Hentikan pemutaran, lalu kunci agar skala tidak berubah.

e) Baca skala utama apakah menunjukkan satuan atau tengahan satuan.

f ) Baca skala nonius yang tepat segaris dengan skala utama.

g) Hitung hasil pengukuran dengan cara menjumlahkan skala utama dengan skala nonius, kemudian jumlahkan atau kurangi dengan ketelitian mikrometer sekrup.

2. Alat Ukur Massa

Standar Internasional massa adalah sebuah platina iridium yang disebut kilogram standar. Kilogram standar ini disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional. Jadi, satu kilogram adalah massa sebuah kilogram standar yang disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional. Alat ukur massa yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari (terutama dalam dunia perdagangan) dikenal dengan nama timbangan atau neraca. Satuan standar massa yang digunakan merupakan tiruan dari massa standar yang telah disepakati secara internasional.

Prinsip kerja timbangan atau neraca adalah ke setimbangan. Prosesnya sama dengan alat ukur yang lain, yaitu membandingkan suatu besaran yang diukur (massa benda) dengan besaran sejenis yang dijadikan satuan standar sehingga terjadi kesetimbangan. Satuan tim bangan yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah ons, kuintal, dan ton. Hubungan ketiga satuan ini terhadap kilogram adalah sebagai berikut.

1 ton = 1.000 kg

1 kuintal = 100 kg

1 ons = 0,1 kg

a. Timbangan Pasar

Pada Gambar 1.16 ditunjukkan timbangan pasar yang sering diguna kan. Cara menggunakan alat ini adalah dengan meletakkan benda di sebelah kiri pada tempatnya dan anak timbangan diletakkan di sebelah kanan hingga mencapai kesetimbangan.

2 - Mengukur Besaran Pokok 10

b. Neraca Ohaus

Pengukuran massa di laboratorium biasanya menggunakan neraca Ohaus yang memiliki 3 lengan atau 4 lengan. Neraca tiga lengan umumnya memiliki kapasitas 610 gram dengan ketelitian 0,1 gram. Setiap lengan pada neraca memiliki skala dengan beban geser sebagai kilogram standar (lihat Gambar 1.17). Lengan pertama menunjukkan skala puluhan (0 – 500 gram), lengan kedua menunjukkan satuan (0 – 100 gram), dan lengan ketiga menunjukkan desimal (0 – 10 gram) dengan skala terkecil 0,1 gram. Benda yang akan diukur diletakkan di sebelah kiri. Dengan cara menggeser ketiga anak timbangan ke sebelah kanan sampai dicapai kesetimbangan, kamu dapat mengetahui massa benda tersebut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 11

Misalnya, hasil pengukuran yang ditunjukkan lengan pertama 0 gram, lengan kedua 80 gram, sedangkan lengan ketiga 0,3 gram. Hasil pengukuran massa benda tersebut adalah 0 gram + 80 gram + 0,3 gram = 80,3 gram.

Penggunaan neraca empat lengan hampir sama dengan neraca tiga lengan. Namun, ketelitian alat ukur ini lebih baik. Skala terkecil pada lengannya yang ke-4 adalah 0,01 gram. Beban yang akan ditimbang diletakkan di baki timbangan. Selanjutnya, anak timbangan digeser ke kanan dengan cara berurutan dari yang terbesar ke yang terkecil sampai terjadi kesetimbangan.

2 - Mengukur Besaran Pokok 12

Misalnya, hasil pengukuran massa suatu benda diperlihatkan sebagai berikut. Keempat lengan berturut-turut menunjukkan 100 gram, 20 gram, 5 gram, dan 0,66 gram. Jadi, hasil pengukuran massa benda tersebut adalah 100 gram + 20 gram + 5 gram + 0,66 gram = 125,66 gram.

3. Alat Ukur Waktu

Banyak alat pengukur waktu yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Alat pengukur waktu ini hampir di setiap tempat dapat kamu temukan. Coba kamu cari sebanyakbanyaknya alat ukur waktu yang sering digunakan.

2 - Mengukur Besaran Pokok 13

Standar waktu yang telah dikenal adalah sekon, menit, dan jam. Dalam satuan SI, standar waktu adalah sekon. Hubungan antara ketiga besaran tersebut adalah 1 jam = 60 menit = 3.600 sekon.

Beberapa alat ukur waktu yang biasa kamu gunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah jam tangan (arloji), jam dinding, dan jam weker. Pada setiap jenis jam, biasanya dilengkapi dengan jarum sekon, jarum menit, dan jarum jam. Selain itu, ada juga jam digital yang memudahkan kamu untuk mengukur waktu setiap saat. Di dalam laboratorium, alat pengukur waktu yang digunakan adalah stopwatch yang terdiri atas stopwatch digital dan stopwatch analog.

Adapun stopwatch yang banyak digunakan di laboratorium adalah stopwatch analog yang bekerjanya menggunakan per spiral. Jadi, untuk menggunakan stopwatch ini per harus dikencangkan dengan cara memutar bagian pemutarnya.

2 - Mengukur Besaran Pokok 14

Stopwatch ini memiliki satu tombol hingga tiga tombol. Kedua alat ini prinsipnya sama, tombol pertama untuk menjalankan stopwatch, tombol kedua untuk menghentikan stopwatch, dan tombol ketiga untuk mengembalikan jarum pada posisi nol. Apabila stopwatch telah selesai dipakai dan akan disimpan di tempatnya, stopwatch harus dalam keadaan hidup. Mengapa demikian?

4. Mengukur Suhu

a. Pengertian Suhu

Saat demam, bagaimanakah kamu memastikan bahwa badan kamu panas? Ada beberapa cara yang dapat di lakukan untuk menjawabnya. Pertama, dengan menggunakan tangan dan rasakan panas badanmu. Kedua, dengan menggunakan tangan teman atau saudara untuk membandingkan panas badanmu dengan teman atau saudaramu. Ketiga, dengan menggunakan alat ukur suhu. Cara manakah yang akan kamu lakukan? Agar kamu dapat memahami pengertian suhu, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 1.4 berikut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 15

Setelah kamu melakukan Ayo Coba 1.4, ditunjukkan bahwa pada saat kamu memasukkan tangan kananmu ke dalam wadah 1 kamu merasakan air tersebut dingin. Sementara itu, pada saat kamu memasukkan tangan kirimu ke dalam wadah 3 kamu merasakkan air tersebut hangat.

Akan tetapi, pada saat kamu memasukan kedua tanganmu ke dalam wadah 2 maka kedua tanganmu akan tetap merasakan air yang sebelumnya. Tangan kananmu merasakan air dingin dan tangan kirimu merasakan air hangat. Hal ini menunjukkan bahwa perasaan bukanlah suatu alat ukur yang tepat. Ukuran derajat panas dinginnya suatu benda disebut dengan suhu.

b. Mengukur Suhu

Apabila kamu ingin mengukur suhu badanmu, apakah alat ukur yang kamu gunakan? Bagaimanakah prinsip kerja dari alat tersebut? Untuk dapat mengetahuinya, coba kamu lakukan Ayo Coba 1.5 ini. Ketika kamu sakit lalu diperiksa ke dokter, langkah pertama yang dilakukan perawat terhadap badanmu adalah mengukur suhu badanmu. Alat apa yang digunakan untuk mengukur suhu badanmu? Seperti yang telah kamu ketahui, alat untuk mengukur suhu adalah termometer.

Prinsip dasar kerja termometer adalah pemuaian zat cair, sama dengan percobaan pada kegiatan Ayo Coba 1.5. Jadi, sebuah termometer yang diisi dengan zat cair memiliki sifat termometrik. Sifat termometrik adalah sifat suatu benda yang mudah berubah karena pengaruh suhu. Biasanya, zat cair yang digunakan sebagai pengisi termometer adalah alkohol atau raksa. Dua zat cair ini memiliki sifat termometrik yang lebih baik daripada zat cair lain, di antaranya sebagai berikut.

a. Segera mengambil panas dari benda-benda yang hendak diukur

b. Pemuaiannya teratur

c. Tidak membasahi dinding

d. Mudah dilihat skalanya

Pada kolom raksa sebuah termometer badan dibuat lekukan supaya zat cair yang telah memuai tidak mudah turun kembali. Jadi, sebelum termometer badan digunakan, kita harus mengibas-ngibaskan termometer tersebut terlebih dahulu supaya raksanya turun. Prinsip kerja termometer dalam mengukur suhu adalah dengan memanfaatkan pemuaian zat cair, yaitu perubahan volume zat cair ketika didinginkan atau dipanaskan. Pipa termometer dilengkapi dengan bagian penyem pitan. Hal ini dimaksudkan supaya ketika cairan dalam termometer mengalami pemuaian, cairan tersebut tidak mudah kembali turun. Cara pembacaan skala termometer adalah dengan melihat batas maksimum cairan tersebut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 16

Bagaimanakah skala termometer ditetapkan? Untuk mengetahuinya, lakukan kegiatan Ayo coba 1.6 ini.

2 - Mengukur Besaran Pokok 172 - Mengukur Besaran Pokok 18

Dalam pembuatan skala termometer, diperlukan dua titik tetap, yakni titik tetap atas dan titik tetap bawah. Kemudian, skala tersebut dibagi menjadi beberapa bagian untuk menyatakan satuan derajatnya. Pada umumnya, titik tetap bawah yang digunakan adalah keadaan ketika es melebur pada tekanan 1 atm. Adapun titik tetap atas adalah keadaan ketika air mendidih pada tekanan 1 atm.

2 - Mengukur Besaran Pokok 19

Ukuran suhu dinyatakan dengan derajat Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Reamur (°R), dan Kelvin (K). Satuan suhu dalam SI adalah Kelvin (K). Titik tetap bawah dan titik tetap atas setiap ukuran suhu tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.3 berikut ini.

2 - Mengukur Besaran Pokok 20

Berikut ini digambarkan perbandingan skala titik tetap atas dan titik tetap bawah dari keempat jenis termometer.

2 - Mengukur Besaran Pokok 21

Berdasarkan gambar di atas, hubungan antara skala Celsius, skala Kelvin, dan skala Fahrenheit dapat dituliskan sebagai berikut.

2 - Mengukur Besaran Pokok 22

Sumber :

Karim, Saeful dkk, 2009, Belajar IPA I : Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VII, Jakarta : Pusat perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, h. 9 – 27.