Dasar-dasar pengukuran

DASAR-DASAR PENGUKURAN

Nama                                           : A.Marwah

1.      Jelaskan pengertian pengukuran tunggal dan pengukuran ganda?

Jawab :

·         Pengukuran tunggal adalah pengukuran yang dilakukan satu kali saja. Ketidakpastian pada pengukuran tunggal ditentukan dari setengah skala terkecil dari alat ukur yang digunakan.

·         Pengukuran ganda dilakukan lebih dari satu kali (n kali), dimaksud agar diperoleh data perolehan yang mendekati sempurna ketelitiannya. Pengukuran ganda dilakukan untuk besaran yang sulit diukur jika hanya satu kali, misalnya kecepatan suatu benda dan sebagainya.

2.        Jelaskan mengapa suatu pengukuran selalu dihinggapi ketidakpastian!
Jawab : Secara umum penyebab ketidakpastian hasil pengukuran ada tiga, yaitu kesalahan umum, kesalahan sistematik, dan kesalahan acak.

1)      Kesalahan Umum

Kesalahan umum adalah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada pengamat saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan dalam menyusun dan memakai alat, terutama untuk alat yang melibatkan banyak komponen.

2)      Kesalahan Sistematik

Kesalahan sistematik merupakan kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan dan atau lingkungan di sekitar alat yang memengaruhi kinerja alat. Misalnya, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan komponen alat atau kerusakan alat, kesalahan paralaks, perubahan suhu, dan kelembaban.

a.       Kesalahan Kalibrasi

Kesalahan kalibrasi terjadi karena pemberian nilai skala pada saat pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini mengakibatkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya. Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

b.      Kesalahan Titik Nol

Kesalahan titik nol terjadi karena titik nol skala pada alat yang digunakan tidak tepat berhimpit dengan jarum penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa kembali tepat pada skala nol. Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan sesuai dengan selisih dari skala nol semestinya. Kesalahan titik nol dapat diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran.

c.       Kesalahan Komponen Alat

Kerusakan pada alat jelas sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur. Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah lama dan aus, maka akan berpengaruh pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang membuat skala berikutnya bergeser.

d.      Kesalahan Paralaks

Kesalahan paralaks terjadi bila ada jarak antara jarum penunjuk dengan garis-garis skala dan posisi mata pengamat tidak tegak lurus dengan jarum.

3)      Kesalahan Acak

Kesalahan acak adalah kesalahaan yang terjadi karena adanya fluktuasi-fluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, lkitasan bergetar, bising, dan radiasi.

a.       Gerak Brown Molekul Udara

Molekul udara seperti kita ketahui keadaannya selalu bergerak secara tidak teratur atau rambang. Gerak ini dapat mengalami fluktuasi yang sangat cepat dan menyebabkan jarum penunjuk yang sangat halus seperti pada mikrogalvanometer terganggu karena tumbukan dengan molekul udara.

b.      Fluktuasi Tegangan Listrik

Tegangan listrik PLN atau sumber tegangan lain seperti aki dan baterai selalu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur dan cepat sehingga menghasilkan data pengukuran besaran listrik yang tidak konsisten.

c.       Landasan yang Bergetar

Getaran pada landasan tempat alat berada dapat berakibat pembacaan skala yang berbeda, terutama alat yang sensitif terhadap gerak. Alat seperti seismograf butuh tempat yang stabil dan tidak bergetar. Jika lkitasannya bergetar, maka akan berpengaruh pada penunjukkan skala pada saat terjadi gempa bumi.

d.      Bising

Bising merupakan gangguan yang selalu kita jumpai pada alat elektronik. Gangguan ini dapat berupa fluktuasi yang cepat pada tegangan akibat dari komponen alat bersuhu.

e.       Radiasi Latar Belakang

Radiasi gelombang elektromagnetik dari kosmos (luar angkasa) dapat mengganggu pembacaan dan menganggu operasional alat. Misalnya, ponsel tidak boleh digunakan di SPBU dan pesawat karena bisa mengganggu alat ukur dalam SPBU atau pesawat. Gangguan ini dikarenakan gelombang elektromagnetik pada telepon seluler dapat mengasilkan gelombang radiasi yang mengacaukan alat ukur pada SPBU atau pesawat.

Adanya banyak faktor yang menyebabkan kemungkinan terjadinya kesalahan dalam suatu pengukuran, menjadikan kita tidak mungkin mendapatkan hasil pengukuran yang tepat benar. Oleh karena itu, kita harus menuliskan ketidakpastiannya setiap kali melaporkan hasil dari suatu pengukuran. Untuk menyatakan hasil ketidakpastian suatu pengukuran dapat menggunakan cara penulisan x = (x_o ± Δx), dengan x merupakan nilai pendekatan hasil pengukuran terhadap nilai benar, x_o merupakan nilai hasil pengukuran, dan Δx merupakan ketidakpastiannya (angka taksiran ketidakpastian).

3.      Jelaskan pengertian istilah :

a.      Ketidakpastian sistematik

b.      Ketidak pastian acak/rambang

c.       Nilai skala terkecil

d.      Skala utama

e.       Skala nonius

f.       Precision

g.      Sentivitas

h.      Accurancy

Jawab :

a.       Ketidakpastian sistematik bersumber dari alat ukur yang digunakan atau kondisi yang menyertai saat pengukuran. Bila sumber ketidakpastian adalah alat ukur, maka setiap alat ukur tersebut digunakan akan memproduksi ketidakpastian yang sama.

b.      Ketidakpastian acak bersumber dari adanya fluktuasi-fluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran. Ketidakpastian ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, lkitasan bergetar, bising, dan radiasi.

c.       Nilai Skala Terkecil ( NST ) adalah nilai terkecil dari hasil pengukuran yang masih dapat dibaca dengan alat ukur tersebut.

d.      Pada jangka sorong : skala utama terletak pada rahang tetap yang berupa skala dalam cm dan mm.

Pada mikrometer sekrup : skala utama mempunyai skala mm dan 0,5 mm.

e.       Pada jangka sorong : skala nonius terletak pada rahang geser yang terdapat 10 skala yang panjangnya 9 mm.

Pada mikrometer sekrup : skala nonius mempunyai 50 skala dengan laju putar 0,5 mm/putaran.

f.       Precision/ketepatan : tingkat kesamaan di dalam sekelompok pengukuran atau sejumlah instrumen.

g.      Sensitivitas : perbandingan antara sinyal output; respon intrumen terhadap perubahan input atau variabel yang diukur.

h.      Accurancy / Ketelitian : tingkat kesesuaian suatu hasil pengukuran terhadap harga yang sebenarnya.

4.      Jelaskan jenis-jenis kesalahan sistematik yang terjadi pada pengukuran!

Jawab : Jenis-jenis kesalahan sistematik yang terjadi pada pengukuran yaitu :

a.       Kesalahan Kalibrasi

Kesalahan kalibrasi terjadi karena pemberian nilai skala pada saat pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini mengakibatkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya. Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

b.      Kesalahan Titik Nol

Kesalahan titik nol terjadi karena titik nol skala pada alat yang digunakan tidak tepat berhimpit dengan jarum penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa kembali tepat pada skala nol. Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan sesuai dengan selisih dari skala nol semestinya. Kesalahan titik nol dapat diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran.

c.       Kesalahan Komponen Alat

Kerusakan pada alat jelas sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur. Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah lama dan aus, maka akan berpengaruh pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang membuat skala berikutnya bergeser.

d.      Kesalahan Paralaks

Kesalahan paralaks terjadi bila ada jarak antara jarum penunjuk dengan garis-garis skala dan posisi mata pengamat tidak tegak lurus dengan jarum.

5.      Sebutkan kesalahan yang termasuk dalam ketidakpastian ramban/acak!

Jawab : Kesalahan yang termasuk dalam ketidakpastian ramban/acak yaitu, gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, lkitasan bergetar, bising, dan radiasi.

6.      Klasifikasikan alat-alat ukur besaran fisika beserta fungsinya masing-masing?
Jawab :

A.    Macam-Macam Alat Ukur Dalam Fisika

1)      Amperemeter / Ampere Meter

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.

Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arca pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambah dengan hambatan shunt.

2)      Voltmeter / Volt Meter 

Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat.

3)      Ohmmeter / Ohm Meter 

Ohm meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur hambatan listrik yang merupakan suatu daya yang mampu menahan aliran listrik pada konduktor.Alat tersebut menggunakan galvanometer untuk melihat besarnya arus listrik yang kemudian dikalibrasi ke satuan ohm

4)      Termometer

pengukur suhu, baik suhu udara maupun suhu air. Satuan yang digunakan adalah celcius.

5)       Jangka Sorong

Jangka sorong adalah suatu alat ukur  panjang yang dapat dipergunakan amok mengukur panjang suatu benda denganketelitian hingga 0,1 mm. keuntungan penggunaan jangka sorong adalah dapat dipergunakan amok mengukur diameter sebuah kelereng, diameter dalam sebuah tabung atau cincin, maupun kedalam sebuah tabung. Kegunaan jangka sorong adalah:

–        Untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;

–        Untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang(pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur;

–        Untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara”menancapkan/menusukkan” bagian pengukur. Bagian pengukur tidak terlihat pada gambar karena berada di sisi pemegang

6)      Lux Meter 

 Alat ukur cahaya (lux meter) adalah alat yang digunakan amok mengukur  besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Besarnya intensitas cahaya ini perlu Untuk diketahui karena pada dasarnya manusia juga memerlukan penerangan yang cukup.Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya.  Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat diukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital.

7)      Barometer

Barometer merupakan alat pengukur tekanan dalam satuan MB. Barometer ada dua jenis yaitu barometer raksa dan barometer aneroid. Tetapi kegunaan mereka tetap sama yaitu mengukur tekanan udara.

B.     Alat Ukur Besaran Fisika

Fisika tidak bisa dilepaskan dari proses pengukuran berbagai besaran fisika dan alat ukur yang digunakan dalam fisika sedikit berbeda dengan alat ukur yang digunakandalam kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan dalam fisika membutuhkan tingkat ketelitian yang sangat tinggi. Berikut adalah beberapa alat ukur yang digunakan dalam proses pengukuran besaran fisika.

1)      Alat ukur panjang

Alat ukur panjang terdiri dari beberapa jenis seperti meteran lipat (pita), mistar, jangka sorong, dan mikrometer dan masing-masing mempunyai tingkatketelitian yang berbeda.

·         Mistar 

–        Untuk mengukur benda yang panjangnya kurang dari 50 cm atau 100 cm.

–        Tingkat ketelitiannya 0,5 mm ( ‘/s x 1 cm)

–        Satuan yang tercantum dalam mistar adalah cm, mm, serta inchi.Untuk mendapatkan basil pengukuran yang tepat, maka sudut pengamatan harus tegak lotus dengan obyek dan mistar.

·         Meteran Pita

Digunakan untuk mengukur suatu obyek yang tidak bisa dilakukan dengan mistar, misalnya karena ukurannya terlalu panjang atau bentuknya tidak lurus. Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 1 mm.

·         Mikrometer Sekrup

–        Gunakan untuk mengetahui ukuran panjang yang sangat kecil

–        Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,01 mm

2)      Alat Ukur Massa

·         Neraca Pasar, yaitu neraca yang biasa digunakan di pasar-pasar tradisional. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan meletakkan benda yang akan ditimbang di bagian yang berbentuk mirip baskom, lalu di bagian sebelahnya yang datar diletakkan bandul neraca yang hampir seimbang dengan bobot benda, selanjutnya lengan neraca akan bergerak dan hasil pengukuran dapat diketahui.

·         Neraca Dua Lengan, yaitu neraca yang biasanya terdapat di laboratorium. Cara pemakaian neraca ini hampir sama dengan cara pemakaian neraca pasar, bedanya bandul neraca yang terdapat pada neraca pasar dapat digantikan dengan barang lain.

·         Neraca Tiga Lengan, yaitu neraca yang juga biasanya terdapat di laboratorium. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan cara menggeser ketiga penunjuk ke sisi paling kiri (skalanya menjadi nol), kemudian letakkan benda yang akan diukur pada bagian kiri yang terdapat tempat untuk benda yang akan diukur, lalu geser ketiga penunjuk ke kanan hingga muncul keseimbangan, dan hasil pengukuran dapat diketahui.

3)      Alat Ukur Besaran Waktu

Alat yang digunakan untuk mengukur waktu biasanya adalah jam atau arloji. Satuan waktu dalam satuan internasional adalah sekon atau detik Jam ada dua jenis, yaitu jam mekanis dan jam digital. Jarum jam mekanis digerakkan oleh gerigi mekanis, sedangkan jam digital berdasarkan banyaknya getaran yang dilakukan oleh sebuah kristal kuarsa . Jam akan bekerja sepanjang sumber energinya masih ada. Ketelitian jam adalah 1 sekon. Kelemahan jam mekanis maupun digital adalah selalu bergerak sehingga sulit dibaca dengan teliti.

Sedangkan untuk mengukur selang waktu yang lebih singkat menggunakan stopwatch dengan tingkat ketelitian 0,01 sekon. 

7.      Bagaimana cara menentukan nilai skala terkecil (NST) suatu alat ukur yang memiliki skala nonius?

Jawab : Tentukan dulu skala noniusnya kemudian dikalikan dengan 1/2
karena NST itu skala terkecil, skala terkecil itu nonius.

Δx = ½NST

dengan hasil pengukuran dituliskan sebagai

X = x ± Δx