PERCOBAAN I
PENGGUNAAN ALAT-ALAT
UKUR I
I. TUJUAN
1. Mempelajari penggunaan
alat-alat ukur pengukuran panjang, massa, dan volume
2. Mampu menggunakan dan
memahami alat-alat ukur dasar
3. Mampu menentukan
ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang
4. Dapat mengaplikasikan
konsep ketidakpastian dan angka berarti dalam pengolahan hasil pengukuran
II. LANDASAN TEORI
Fisika merupakan ilmu yang memahami segala sesuatu
tentang gejala alam melalui pengamatan atau observasi dan memperoleh
kebenarannya secara empiris melalui panca indera. Karena itu, pengukuran
merupakan bagian yang sangat penting dalam proses membangunkonsep-konsep
fisika.
Pengukuran merupakan kegiatan sederhana, tetapi sangat
penting dalam kehidupan. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu
besaran dengan besaran lain sejenis yang dipergunakan sebagai satuannya.
(Wasis,2004:19)
Ketepatan hasil pengukuran
ditentukan oleh ketepatan hasil melihat skala induk yang ada pada alat ukur.
Kesalahan penglihatan dapat terjadi kalau memperhatikan skala dari arah
samping. Kesalahan demikian dinamakan kesalahan paralaks. Ketidaktepatan hasil
pengukuran dapat juga bersumber pada keterbatasannya skala terkecil yang pada
skala induk. Penafsiran terpaksa dilakukan dan akan menimbulkan angka yang diragukan.
Kesulitan ini dapat dihindari dengan menambah sebuah skala selain skala induk
yang sudah ada. Sakala pembantu ini dinamakan dengan membaca skala nonius hasil
pengukuran akan lebih teliti.
(Drs.Kardiawarman,M.Se,dkk.1993:19)
Pengukuran micrometer sekrup
memiliki ketidakpastian yang lebih kecil. Ini juga menghasilkan suatu
pengukuran yang lebih akurat. Ketidakpastian juga disebut galat (error). Karena
hal tersebut juga mengindikasikan selisih maksimum yang mungkin terjadi antara
nilai terukur dan nilai sebenarnya. Ketidakpastian dari sebuah nilai terukur
bergantung pada teknik pengukuran yang dilakukan
(Sears & Zemansky,2007:7)
Jangka sorong merupakan alat ukr
panjang yang memiliki skala utama pada rahang sorongnya. Skala utama memiliki
skala terkecil 1 mm dan skala nonius memiliki skala terkecil 0,3 mm. Jangka
sorong dapat diguunakan untuk mengukur diameter luar,diameter dalam dan lebar
suatu rongga.
Mikrometer sekrup adalah alat ukur
yang mempunyai pengukuran yang sangat kecil. Alat ukur ini digunakan untuk
mengukur panjang dan ketebalan suatu benda yang teliti. Alat ini memiliki skala
tetap dan skala putar dan nonius.
Mistar merupakan alat ukur yang bisa
dipakai untuk mengukur panjang,lebar maupun tinggi suatu benda. Pada umumnya
skala yang berukuran desimal dan ukuran inci dimana setiap panjang 1 cm dibagi dalam 10 bagian yang sama. Dimana
jarak 2 strip panjang = 1 cm dan 2 strip pendek = 0,1 cm =1 mm
(Ketut
Lasmi,2002:21-24)
Pengukuran yang akurat merupakan
bagian penting dari fisika. Tetapi tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat.
Ada ketidak pastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran. Ketidakpastian
yang muncul dari sumber yang berbeda. Diantara yang paling penting, selain
kesalahan adalah keterbatasan ketepatan setiap alat pengukur dan ketidak
mampuan membaca sebuah instrument diluar
batas bagian terkecil yang ditunjukan.
Sering kali, ketidakpastian pada
suatu nilai terukur tidak dinyatakan secara ekseplisit ketidak pastian biasanya
dianggap sebesar satu atau dua satuan ( atau bahkan tiga) dari digit terakhir
yang diberikan
(Dougles C Giancoli,1998:91)
Umumnya kuantitas besaran fisika
berhubungan dengan 4 faktor besaran yang penting yaitu panjang,massa, waktu dan
muatan. Dimana setiap besaran tersebut mempunyai definisi, dan mempunyai relasi
matematis termasuk kuantitasnya. Awalnya ahli fisika dunia mengadakan pertemuan
umum di Paris tahun 1960 tentang berat dan ukuran untuk menentukan
mempergunakan MKSC.
Meter satuannya m yaitu satuan
panjang 1 m = 1.650.763,73 kali panjang gelombang dari emisi radiasi atau
elektromagnetik.
Kilogram adalah satuan massa
standard massa 1 kg adalah sebuah silinder platina iridium yang disimpan oleh
the internasional bureali of weights and
measures,diserves. Sekon adalah satuan waktu sesuai dengan himpunan astronomi
internasional maka sekon didefinisikan sebagai
durasi musim panas tahun 1900 atau dapat didefinisikan
sebagai
hari
(Bernard
Mediaman,2008:1- 4)
III. PROSEDUR KERJA
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat :
·
Mistar
·
Jangka sorong
·
Micrometer skrup
3.1.2 Bahan :
·
Balok
·
Silinder
·
Bola baja
3.2 Skema Kerja
Jangka sorong
|
disediakan jangka
sorong serta bahan-bahan yang akan diukur
ditentukan skala
nonius dari jangka sorong yang digunakan
ditentukan skala
terkecil dari jangka sorong yang digunakan
diukur panjang
balok dengan menggunakan jangka sorong
dicatat
hasil pengukuran pada table data
diulangi
pengukuran sebanyak 5 kali
diukur lebar balok
dengan menggunakan jangka sorong
dicatat hasil
pengukuran pada tabel data
diukur
tinggi balok dengan jangka sorong
dicatat
hasil pengukuran pada table data
Hasil
|
3.2.2 Mikrometer sekrup
Mikrometer
skrup
|
disediakan
micrometer skrup serta bahan-bahan yang akan diukur
ditentukan skala
nonius dari micrometer skrup yang akan digunakan
ditentukan skala
terkecil dari micrometer skrup yang akan digunakan
diukur
tebal kertas mengguakan micrometer skrup
dicatat hasil pengukuran pada tabel
diulangi
pengukuran selama 5 kali
diukur tebal kertas
sampul buku menggunakan micrometer skrup
dicatat
hasil pengukuran pda tabel
diulangi
pengukuran sebanyak 5 kali
Hasil
|
Mistar
|
disediakan mistar
disediakan balok
diukur panjang balok,
lebar balok dan tinggi balok
diulangi pengukuran
panjang, lebar, dan tinggi sebanyak 4-5 kali
Hasil
|
3.3 Gambar alat
3.3.1 Mikrometer sekrup
3.3.2 Jangka sorong
3.3.3 Mistar
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
a. Pengukuran dengan
menggunakan jangka sorong (balok)
Pengukuran
|
X1 (mm)
|
X2 (mm)
|
X3 (mm)
|
X4 (mm)
|
X5 (mm)
|
Rata-rata (mm)
|
Panjang
|
114,5
|
114,5
|
114,5
|
114,75
|
114,8
|
114,61
|
Lebar
|
79,35
|
79,3
|
80,1
|
79,65
|
79,60
|
79,6
|
Tinggi
|
62
|
62,1
|
59,75
|
59,3
|
59,55
|
60,54
|
b. Pengukuran dengan menggunakan mistar (balok)
Pengukuran
|
X1 (mm)
|
X2 (mm)
|
X3 (mm)
|
X4 (mm)
|
X5 (mm)
|
Rata-rata (mm)
|
Panjang
|
113
|
113
|
112,5
|
112,5
|
112,8
|
112,8
|
Lebar
|
77
|
77
|
76,5
|
76
|
76,6
|
76,6
|
Tinggi
|
60
|
60
|
60
|
60
|
60
|
60
|
c. Mikrometer sekrup (kertas sampul, karton, dan
silinder)
Pengukuran
|
X1 (mm)
|
X2 (mm)
|
X3 (mm)
|
X4 (mm)
|
X5 (mm)
|
Rata-rata (mm)
|
Panjang
|
0,025
|
0,023
|
0,0235
|
0,022
|
0,023
|
0,0138
|
Lebar
|
0,019
|
0,017
|
0,019
|
0,019
|
0,019
|
0,0142
|
Tinggi
|
11,85
|
11,66
|
11,60
|
11,47
|
11,64
|
11,646
|
4.2 Pembahasan
Suatu pengukuran yang akurat sangat bergantung pada
metode pengukuran dan alat ukur. Pada percobaan kali ini, pengukuran dilakukan
menggunakan alat ukur berupa jangka sorong dan mikrometer sekrup, serta mistar.
Jangka sorong atau sigmat merupakan alat ukur yang
ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter. Menurut Wasis (2004:24)
jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang dilengkapi dengan nonius yang
ketelitiannya sampai 0,02 mm. Bagian terpenting dari jangka sorong adalah
bagian yang tetap berskala panjang (rahang tetap) dan bagian yang dapat
digeser-geser (rahang geser).
Kegunaan jangka sorong adalah:
1.
Untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara
diapit;
2.
Untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya
berupa lubang dengan cara diulur;
3.
Untuk mengukur kedalaman lubang pada suatu benda.
Mikrometer sekrup merupakan salah satu alat ukur panjang yang
memiliki tingkat ketelitian cukup tinggi. Tingkat ketelitian mikrometer sekrup
mencapai 0,01 mm atau 0,001 cm. Dengan ketelitian yang baik. Mikrometer sekrup
dapat digunakan untuk mengukur dimensi luar benda yang sangat tipis seperti
kertas, karton maupun silinder.
Menurut Taufik Rachim (1980:169) mikrometer sekrup adalah
alat ukur linear yang mempunyai batas ukur maksimal 25 mm. Alat ini mempunyai
nonius sehingga ketelitiannya dapat mencapai 0,01mm.
Mikrometer sekrup mempunyai dua skala, yaitu skala utama
dan skala nonius. Skala utama ditunjukkan oleh silinder lingkaran dalam,
sedangkan skala nonius ini ditunjukkan oleh selubung lingkaran.
Suatu pengukuran yang akurat sangat bergantung pada
metode pengukuran dan alat ukur. Namun setiap pengukuran memiliki kesalahan
yang berbeda tergantung kepada keadaan alat ukur, metode yang digunakan dalam
mengukur, dan kemampuan orang yang mengukurnya. Pada saat melakukan pengukuran
menggunakan jangka sorongterdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang dilakukan
oleh praktikan. Misalnya kesalahan dalam melihat angka yang berimpit pada skala
nonius. Ini menunjukkan bahwa kemampuan membaca skala yang dimiliki oleh
praktikan masih kurang. Kesalahan pada penggunaan mikrometer sekrup yaitu
ketidaktelitian pada pembacaan skala dalam mengukur benda yang ketebalannya
sangat tipis. Kesalahan lainnya pada penggunaan mistar yaitu kurang cermatnya
praktikan meletakkan mistar tepat digaris nol.
Kesalahan yang terjadi dapat berupa kesalahan bersistem
dan kesalahan acak. Kesalahan bersistem yaitu kesalahan yang bersumber pada
pemakai alat ukur seperti kesalahan titik nol, kesalahan paralak (penglihatan),
gesekan dan kesalahan alat yang sering dipakai, dan gangguan teknik. Sedangkan
kesalahan acak terjadi karena kesalahan penafsiran oleh praktikan yang
melakukan pengukuran, kekeliruan dalam pembacaan skala, dan kurangnya daya
penglihatan.
Kesalahan dalam mengkalibrasi alat juga memperngaruhi
hasil yang didapat nantinya. Jangka sorong dikalibrasi
dengan cara mendorong rahang geser hingga menyentuh rahang tetap. Apabila
rahang geser berada pada posisi yang tepat di angka nol, yaitu angka nol pada
skala utama dengan angka nol pada skala nonius saling berhimpit pada satu garis
lurus, maka jangka sorong tersebut sudah terkalibrasi dan siap digunakan. Hal-hal
yang menyebabkan kegagalan kalibrasi dan pengukuran menggunakan jangka sorong
adalah: 1. Kesalahan umum (orang yang melakukan penggukuran), 2. Kesalahan
sistematis (kerusakan alat,
lingkungan), 3. Kesalahan acak (tidak diketahui penyebabnya). Faktor terjadinya
kerusakan alat adalah ketidakstabilan suhu ruang penyimpanan, sehingga
memungkinkan jangka sorong untuk memuai atau menyusut, terbentur dan/atau
tergores.
Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu
akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan
membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun
internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi. Sistem manajemen kualitas
memerlukan sistem pengukuran yang efektif, termasuk di dalamnya kalibrasi
formal, periodik dan terdokumentasi, untuk semua perangkat pengukuran. ISO 9000
dan ISO 17025 memerlukan sistem kalibrasi yang efektif.
Kalibrasi diperlukan
untuk:
·
Perangkat baru
·
Suatu perangkat setiap
waktu tertentu
·
Suatu perangkat setiap
waktu penggunaan tertentu (jam operasi)
·
Ketika suatu perangkat
mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi
·
Ketika hasil pengamatan
dipertanyakan
Hal-hal
yang perlu diperhatikan dalam mengkalibrasi mikrometer adalah sebagai berikut :
·
Menggerakan silinder putar poros harus dapat berputar dengan
baik dan tidak terjadi goyangan karena ausnya ulir utama.
·
Kedudukan nol. Apabila mulut ukur dirapatkan maka garis
referensi harus menunjukkan nol.
·
Kerataan dan kesejajaran muka ukur (permukaan sensor).
·
Kebenaran dari hasil pengukuran. Hasil pengukuran dibandingkan
dengan standar yang benar.
·
Bagian – bagian seperti gigigelincir dan pengunci poros ukur
harus berfungsi dengan baik.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai
berikut, kita dapat mempelajari penggunaan alat-alat ukur pengukuran panjang,
massa dan volume, kita mampu menggunakan dan memahami alat-alat ukur dasar,
mampu menentukan ketidak pastian pada pengukuran tunggal dan berulan, dan kita
dapat mengaplikasikan konsep ketidak pastian dan angka berarti dalam pengolahan
hasil pengukuran.
5.2 Saran
Dalam melakukan percobaan ini diharapkan
dapat mengetahui dan memahami cara penggunaan alat ukur dan harus memiliki
keseriusan dan ketelitian, agar hasil yang didapatkan sesuai dan tidak terjadi
ketidak pastian.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Dogles. 1998. Ilmu Fisika. Jakarta: Erlangga
Kadiawarman. 1993. Fisika Dasar. Jakarta: Erlangga
Lasmi, Ketut. 2002. Fisika Universitas. Yogyakarta: Tiga Serangkai
Mediaman, Benard. 2005. Fisika. Klaten: Yudistira
Sears, dkk. 2007. Fisika Untuk Sains
dan Teknik. Jakarta: Tiga Serangkai
Wasis. 2004. Sistem
satuan pengukuran. Jakarta: BPPK
LAMPIRAN
PERHITUNGAN
A. Jangka sorong
Rumusnya :
Panjang (p) = Su (skala utama) + Sn (skala
nonius)
Lebar (l) = Su (skala utama) + Sn (skala
nonius)
Tinggi (t) = Su (skala utama) + Sn (skala
nonius)
1.
P = Su + Sn
= 11,5 cm + 0,3
mm
= 115 mm + 0,3
mm
= 115,3 mm
L = Su + Sn
= 7,4 cm + 0,55
mm
= 74 mm + o,55
mm
= 74,55 mm
T = Su + Su
= 5,7 cm + 0,6
mm
= 57 mm + 0,6 mm
= 57,6 mm
2.
P = Su + Sn
= 11,6 cm + 0.8
mm
= 116 mm + 0,8
mm
= 11,8 mm
L = Su + Sn
= 7,6 cm + 0,8 mm
= 76 mm + 0,8 mm
= 76,8 mm
T = Su + Sn
= 5,7 cm + 0,4
mm
= 57 mm + 0,4 mm
= 57,4 mm
3.
P = Su + Sn
= 11,6 cm + 0,5
mm
= 116 mm + 0,5
mm
= 116,5 mm
L = Su + Sn
= 11,4 cm + 0,1
mm
= 114 mm + 0,1
mm
= 114,1 mm
T = Su + Sn
= 5,7 cm + 0,6
mm
= 57 mm + 0,6 mm
= 57,6 mm
4.
P = Su + Sn
= 11,4 cm + 0,1
mm
= 114 mm + 0,1
mm
= 114,1 mm
L = Su + Sn
= 7,6 cm + 0,55
mm
= 76 mm + 0,55
mm
= 76,55 mm
T = Su + Sn
= 5,7 cm + 0,6
mm
= 76 mm + 0,6 mm
=76,,5 mm
5.
P = Su + Sn
= 11,5 cm + 0,4
mm
= 115 mm + 0,4
mm
= 115,4 mm
L = Su + Sn
= 7,6 cm + 0,7
mm
= 76 mm + 0,7 mm
= 76,7 mm
T = Su + Sn
= 5,7 cm + 0,7
mm
= 57 mm + 0,7 mm
= 57,7 mm
Rata – rata pengukuran dari jangka sorong
a.
Panjang (P) =
=
=
114,61 mm
b.
Lebar (l) =
=
=
76,4 mm
c.
Tinggi (t) =
=
= 57,8 mm
B. Mistar
1.
Panjang = 11,8 cm = 118 mm
Lebar = 7,8 cm = 78 mm
Tinggi = 5,8 cm =58 mm
2.
Panjang = 11,9 cm = 119 mm
Lebar = 7,9 cm = 79 mm
Tinggi = 5,9 cm = 59 mm
3.
Panjang = 11,8 cm = 118 mm
Lebar = 7,7 cm = 77 mm
Tinggi = 5,8 cm = 58 mm
4.
Panjang = 11,7 cm = 117 mm
Lebar = 7,9 cm = 79 mm
Tinggi = 5,9 cm = 59 mm
5.
Panjang = 11,8 cm = 118 mm
Lebar = 7,7 cm = 77 mm
Tinggi = 5,8 cm =58 mm
Rata-rata pengukuran dari mistar
a.
Panjang (p) =
=
= 118 mm
b.
Lebar (l) =
=
= 78 mm
c.
Tinggi (t) =
=
= 58 mm
C. Mikrometer sekrup
1.
Tebal 1 = 0,99 mm
Tebal 2 = 0,67 mm
Tebal 3 = 4,01 mm
2.
Tebal 1 = 0,19 mm
Tebal 2 = 0,67 mm
Tebal 3 = 4,01 mm
3.
Tebal 1 = 0,19 mm
Tebal 2 = 0,68 mm
Tebal 3 = 4,01 mm
4.
Tebal 1 = 0,20 mm
Tebal 2 = 0,67 mm
Tebal 3 = 4,01 mm
5.
Tebal 1 = 0,18 mm
Tebal 2 = 0,68 mm
Tebal 3 = 4,00 mm
Rata – rata
pengukuran dari micrometer sekrup
a.
Tebal 1 =
=
=
0,152 mm
b.
Tebal 2 =
=
= 0,67
mm
c.
Tebal 3 =
=
=
4,008 mm
EVALUASI
1.
Hitung volume benda pada percobaan pengukuran jangka
sorong volume rata-rata benda (balok).
2.
Hitung volume benda pada percobaan pengukuran mistar
volume rata-rata benda (balok)
3.
Bandingkan dari berbagai metode pengukuran mana yang
lebih baik ?
4.
Buat analisis dan beri kesimpulan dari percobaan ini.
Jawab:
1.
P = 114,61 mm
l = 79,60 mm
t = 60,54 mm
V = P x l x t
= 114,61 mm x 79,60 mm x 60,54 mm
= 552.303,75 mm3
2.
P = 112,8 mm
l = 76,6 mm
t = 60,0 mm
V = P x l x t
= 112,8 mm x 76,6 mm x 60,0 mm
= 518.428,8 mm3
3.
Jangka sorong lebih teliti dibanding mistar, dan
mikrometer sekrup lebih teliti dibanding mistar dan jangka sorong. Jangka
sorong memiliki ketelitian mencapai 0,1 mm. Sehingga jangka sorong lebih teliti
dan akurat. Mikrometer sekrup memiliki ketelitian mencapai 0,01 mm sehingga
dibandingkan jangka sorong dan mistar, mikrometer sekrup lebih teliti dan
akurat
4.
Pada percobaan penggunaan alat-alat ukur I ini,
pengukuran menggunakan jangka sorong menghasilkan panjang rata-rata 114,61 mm,
lebar rata-rata 79,6 mm, dan tinggi rata-rata 60,54 mm. Pengukuran menggunakan
mistar menghasilkan panjang rata-rata 112,8 mm, lebar rata-rata 76,6 mm, dan
tinggi rata-rata 60 mm. Pengukuran menggunakan mikrometer sekrup menghasilkan
tebal karton 0,0188 mm, tebal kertas sampul 0,0142, dan tebal silinder 11,646
mm. Kesimpulannya mikrometer sekrup merupakan alat ukur dengan ketelitian
tinggi yang mampu mengukur benda yang tipis.