FISIKA, pengukuran besaran

A. Pengukuran Besaran Fisika (Massa, Panjang, dan
Waktu)
Fisika mempelajari gejala alam secara kuantitatif sehingga
masalah pengukuran besaran fisis memiliki arti yang sangat
penting. Mengukur adalah membandingkan suatu besaran fisis
dengan besaran fisis sejenis sebagai standar (satuan) yang telah
disepakati lebih dahulu. Tujuan pengukuran adalah untuk
mengetahui nilai ukur suatu besaran fisis dengan hasil akurat.
Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk memperoleh
hasil ukur yang akurat yaitu dengan melakukan pengukuran
yang benar, membaca nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur
dengan tepat, memperhitungkan aspek ketepatan, ketelitian,
dan kepekaan alat ukur yang digunakan.
1. Pengukuran
Suatu kenyataan yang harus kita pahami 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 pelaksana percobaan dan pada peralatan yang
digunakan, yang sering kali hanya dapat ditaksir.
Sebagai contoh kalau kita mengukur panjang meja
dengan batang meteran yang mempunyai skala terkecil 1 cm
dan menunjukkan panjang meja tersebut 2,50 m, kita
menyatakan secara tidak langsung bahwa panjang meja
tersebut mungkin antara 2,495 m dan 2,505 m. Panjang meja
berada dalam batas kira-kira ± 0,005 m = ± 0,5 cm dari panjang
yang dinyatakan. Tetapi jika kita menggunakan meteran
berskala milimeter dan kita mengukur dengan hati-hati, 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, misalnya 2,503
m. Digit yang diketahui yang dapat dipastikan (selain angka
nol yang dipakai untuk menetapkan letak koma) disebut angka
signifikan. Dari contoh di atas maka panjang meja 2,50 m
dikatakan mempunyai tiga angka signifikan; sedangkan
panjang meja 2,503 m dikatakan mempunyai empat angka
signifikan. Contoh lain, misalnya kita menyajikan bilangan0,00103 sebagai hasil ukur, maka bilangan 0,00103 ini
mempunyai tiga angka signifikan (tiga angka nol yang
pertama bukanlah angka signifikan tetapi hanyalah untuk
menempatkan koma). Secara notasi ilmiah, bilangan ini
dinyatakan sebagai 1,03 x 10
-3
. Kesalahan siswa yang umum,
khususnya sejak digunakannya kalkulator, yaitu menampilkan
lebih banyak angka dalam jawaban daripada yang diperlukan.
Sebagai contoh, kalian akan mengukur suatu luas suatu
lingkaran dengan menggunakan rumus L = 􀁓r
2
. Jika kalian
memperkirakan jari-jarinya 8 m, dengan kalkulator 10 digit
maka diperoleh luas lingkaran yaitu 􀁓(8 m)
2
= 226,980092 m
2
.
Angka-angka di belakang koma ini menyesatkan ketelitian
pengukuran luas ini. Kalian memperoleh jari-jari hanya dengan
melangkah sehingga berharap bahwa pengukuran kalian
dengan ketelitian 0,5 m. Hal ini berarti 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
􀁓(8,5 m)
2
= 226,980092 m
2
dan hasil ukur luas untuk jari-jari
paling pendek adalah 􀁓(7,5 m)
2
= 176,714587 m
2
. Aturan umum
yang harus diikuti jika mengalikan atau membagi berbagai
bilangan adalah:
Angka signifikan pada hasil perkalian atau pembagian tidaklah lebih besar daripada
jumlah terkecil angka signifikan dalam masing-masing bilangan yang terlibat dalam
perkalian atau pembagian.
Pada contoh di atas, jari-jari lapangan bermain yang hanya
sampai satu angka signifikan, sehingga luasnya juga hanya
diketahui sampai satu angka signifikan. Jadi hasil perhitungan
luas harus ditulis sebagai 2 x 10
2
m
2
, yang menyatakan secara
tidak langsung bahwa adalah antara 150 m
2
dan 250 m
2
.
Ketelitian suatu jumlahan atau selisih dua pengukuran
hanyalah sebaik ketelitian paling tidak teliti dari kedua pengukuran
itu. Suatu aturan umum yang harus diikuti adalah:
Hasil dari penjumlahan atau pengurangan dua bilangan tidak mempunyai angka
signifikan di luar tempat desimal terakhir dimana kedua bilangan asal mempunyai
angka signifikan.