Pengukuran Besaran Fisika Untuk Massa, Panjang, dan Waktu
Pengukuran
Fisika mempelajari gejala alam secara kuantitatif atau melalui analisis nyata, sehingga masalah pengukuran besaran fisis memiliki arti yang sangat penting.
Mengukur adalah istilah untuk membandingkan suatu besaran fisis dengan besaran fisis sejenis sebagai standar satuan yang telah disepakati sebelumnya.
Tujuan dilakukannya pengukuran adalah untuk mengetahui nilai ukur suatu besaran fisis dengan hasil yang akurat.
- Melakukan pengukuran yang benar
- Membaca nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur dengan tepat
- Memperhitungkan aspek ketepatan
- Ketelitian
- kepekaan alat ukur yang digunakan
Pengukuran
Kita harus tahu bahwa pada setiap proses pengukuran tidak ada yang memberi hasil yang benar-benar tepat atau dengan kata lain bahwa setiap hasil ukur selalu ada ketidakpastiannya.
Besar ketidakpastian bergantung pada keahlian orang yang melakukan percobaan pengukuran dan pada peralatan yang digunakan. Sering kali hasilnya hanya dapat berupa taksiran.
Sebagai contoh jika kita mengukur panjang meja dengan batang meteran yang mempunyai skala terkecil 1 cm dan memperlihatkan panjang meja tersebut 2,50 m. Maka kita dapat memperkirakan secara tidak langsung bahwa panjang meja tersebut mungkin antara 2,495 m dan 2,505 m.
Panjang meja tersebut berada dalam batas kira-kira ± 0,005 m atau sama dengan ± 0,5 cm dari panjang yang dinyatakan.
Bagaimana jika kita kita menggunakan meteran berskala milimeter. Jika kita menggunakan skala milimeter dan kita ukur dengan hati-hati, maka kita dapat memperkirakan panjang meja berada dalam batas ± 0,5 mm sebagai ganti ± 0,5 cm.
Untuk menunjukkan ketelitian ini, kita menggunakan empat angka untuk menyatakan panjang meja, seperti 2,503 m.
Digit yang diketahui yang dapat dipastikan selain angka nol yang dipakai untuk menetapkan letak koma disebut sebagai angka signifikan.
Jika kita melihat contoh yang diberikan di atas maka panjang meja 2,50 m dikatakan memiliki tiga angka signifikan, sedangkan panjang meja 2,503 m dikatakan memiliki empat angka signifikan.
Contoh lain, kita misalkan terlihat bilangan 0,00103 sebagai hasil ukur, maka bilangan 0,00103 ini memiliki tiga angka signifikan atau tiga angka nol yang pertama bukanlah angka signifikan melainkan hanyalah untuk menempatkan koma. Secara notasi ilmiah, bilangan ini dinyatakan sebagai 1,03 x 10-3.
Kita sering melakukan kesalahan dalam perhitungan, khususnya ketika kita menggunakan kalkulator, yaitu menampilkan lebih banyak angka dalam jawaban daripada yang diperlukan. Sebagai contoh, ketika kita ingin mengukur suatu luas suatu lingkaran dengan menggunakan rumus L = π(3,14)r2.
Jika kita perkirakan secara kasar secara melangkah, diperoleh jari-jari lingkaran adalah 8 m, maka dengan kalkulator 10 digit kita akan memperoleh luas lingkaran Π(8 m)2 atau sama dengan 226,980092 m2.
Angka-angka di belakang koma ini menyesatkan dalam menentukan ketelitian pengukuran luas tersebut. kita memperoleh jari-jari hanya dengan melangkah sehingga berharap bahwa pengukuran memiliki nilai ketelitian berkisar 0,5 m. Ini artinya bahwa jari-jari lingkaran tersebut paling panjang 8,5 m atau paling pendek 7,5 m sehingga hasil ukur luas untuk jari-jari paling panjang adalah Π(8,5 m)2 = 226,980092 m2 dan hasil ukur luas untuk jari-jari paling pendek adalah Π(7,5 m)2 = 176,714587 m2.
Angka signifikan yang diperoleh dari hasil perkalian atau pembagian tidaklah lebih besar daripada jumlah terkecil angka signifikan dalam masing-masing bilangan yang terlibat dalam perkalian atau pembagian.
Aturan Umum Dalam Mengalikan atau Membagi Bilangan
Ada juga aturan umum yang wajib kita ikuti jika ingin mengalikan atau membagi berbagai bilangan. Untuk lebih jelasnya misalkan kita tinjau pada contoh di atas sebelumnya.
Pada contoh di atas, jari-jari lapangan bermain hanya sampai satu angka signifikan, sehingga luasnya juga hanya diketahui sampai satu angka signifikan. Sehingga hasil perhitungan luas harus ditulis menjadi 2 x 102 m2, yang secara tidak langsung menyatakan antara 150 m2 dan 250 m2.
Ketelitian suatu penjumlahan atau selisih antar dua pengukuran hanyalah sebaik ketelitian paling tidak teliti dari kedua pengukuran tersebut.
Hasil dari penjumlahan atau pengurangan dua bilangan tidak mempunyai angka signifikan di luar tempat desimal terakhir dimana kedua bilangan asal mempunyai angka signifikan.
Contoh Soal Cara Mengukur Besaran Fisika
Tentukanlah jumlah dari bilangan 1,040 dan 0,2134.Jawab
Bilangan pertama adalah 1,040, memiliki tiga angka signifikan di belakang koma, sedangkan bilangan kedua adalah 0,2134 memiliki empat angka signifikan.
Menurut aturan yang telah dijelaskan di atas sebelumnya, jumlahan disini hanya dapat mempunyai tiga angka signifikan di belakang koma. Sehingga hasil penjumlahan dari kedua angka tersebut adalah: 1,040 + 0,2134 = 1,253
Contoh Benda Fisika Berbagai Ukuran Panjang dan Massa
Dalam kehidupan sehari-hari, kita mengenal benda-benda yang beraneka ragam entah dari segi bentuk, ukuran panjang maupun massanya.
Berikut ini adalah contoh beberapa benda dengan berbagai ukuran panjang dan massa.
| Tabel Orde Magnitudo Panjang Beberapa Benda (Tipler, 1991) | |
|---|---|
| Ukuran panjang | Meter |
| Jari-jari proton | 10-15 |
| Jari-jari atom | 10-10 |
| Jari-jari virus | 10-7 |
| Jari-jari amuba raksasa | 10-4 |
| Jari-jari biji kenari | 10-2 |
| Tinggi manusia | 100 |
| Tinggi gunung-gunung tertinggi | 104 |
| Jari-jari bumi | 107 |
| Jarak bumi-matahari | 1011 |
| Jari-jari tata surya | 1013 |
| Jarak ke bintang terdekat | 1016 |
| Jari-jari galaksi bimasakti (milky way) | 1021 |
| Jari-jari alam semesta yang tampak | 1026 |
| Tabel Orde Magnitudo Massa Beberapa Benda (Tipler, 1991) | |
|---|---|
| Massa | Kg |
| Elektron | 10-30 |
| Proton | 10-27 |
| Asam amino | 10-25 |
| Hemoglobin (darah merah) | 10-22 |
| Virus flu | 10-19 |
| Amuba raksasa | 10-8 |
| Titik hujan | 10-6 |
| Semut | 10-2 |
| Manusia | 102 |
| Roket saturnus-5 | 106 |
| Piramida | 1010 |
| Bumi | 1024 |
| Matahari | 1030 |
| Galaksi bimasakti | 1041 |
| Alam semesta | 1052 |
| Tabel Orde Magnitudo Beberapa Selang Waktu (Tipler, 1991) | |
|---|---|
| Selang Waktu | Sekon |
| Waktu untuk cahaya menembus inti | 10-23 |
| Periode radiasi cahaya tampak | 10-15 |
| Periode gelombang mikro | 10-10 |
| Waktu-paro moun | 10-6 |
| Periode bunyi tertinggi yang masih dapat didengar | 10-4 |
| Periode denyut jantung manusia | 102 |
| Periode rotasi bumi (1 hari) | 105 |
| Periode revolusi bumi (1 tahun) | 107 |
| Umur manusia | 109 |
| Umur jajaran gunung | 1015 |
| Umur bumi | 1017 |
| Umur alam semesta | 1018 |
Materi Terkait
- 1 Mengenal Besaran dan Satuan dalam Fisika
- 2 Pengukuran Besaran Fisika Untuk Massa, Panjang, dan Waktu
- 3 Besaran Pokok Dalam Fisika
- 4 Mengenal Besaran Turunan dalam Fisika
- 5 Cara Menghitung Penjumlahan Vektor Mengenal Besaran Vektor dan Besaran Skalar
- 6 Metode Pengurangan Vektor
- 7 Penjumlahan Vektor dengan Cara Analisis Vektor