Ketika Anda akan melakukan pengukuran
suatu besaran Fisika, dibutuhkan alat ukur untuk membantu Anda
mendapatkan data hasil pengukuran. Untuk mengukur panjang suatu benda,
dapat menggunakan mistar, jangka sorong, atau mikrometer ulir (sekrup).
Untuk mengukur massa suatu benda dapat menggunakan timbangan atau
neraca. Adapun untuk mengukur waktu, Anda dapat menggunakan jam atau stopwatch. Dapatkah Anda menyebutkan alat ukur lainnya selain alat ukur tersebut?
Selain
faktor alat ukur, untuk mendapatkan data hasil pengukuran yang akurat
perlu juga dipertimbangkan faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi
proses pengukuran, antara lain benda yang diukur, proses pengukuran,
kondisi lingkungan, dan orang yang melakukan pengukuran.
a. Mistar Ukur
Pada
umumnya, mistar sebagai alat ukur panjang memiliki dua skala ukuran,
yaitu skala utama dan skala terkecil. Satuan untuk skala utama adalah
sentimeter (cm) dan satuan untuk skala terkecil adalah milimeter (mm).
Skala terkecil pada mistar memiliki nilai 1 milimeter, seperti yang
terlihat pada Gambar 1.1. Jarak antara skala utama adalah 1 cm.
Gambar 1.1 Skala pada mistar ukur.
Di
antara skala utama terdapat 10 bagian skala terkecil sehingga satu
skala terkecil memiliki nilai 1/10 cm = 0,1 cm atau 1 mm. Mistar
memiliki ketelitian atau ketidakpastian pengukuran sebesar 0,5 mm atau
0,05 cm, yakni setengah dari nilai skala terkecil yang dimiliki oleh
mistar tersebut. Selain skala sentimeter (cm), terdapat juga skala
lainnya pada mistar ukur. Tahukah Anda mengenai skala tersebut? Kapankah
skala tersebut digunakan?
b. Jangka Sorong
Pernahkah
Anda melihat atau menggunakan alat ukur yang memiliki skala nonius?
Salah satu alat ukur ini adalah jangka sorong. Anda dapat menggunakan
alat ukur ini untuk mengukur diameter dalam, diameter luar, serta
kedalaman suatu benda yang akan diukur. Jangka sorong merupakan alat
ukur panjang yang terdiri atas skala utama, skala nonius, rahang
pengatur garis tengah dalam, rahang pengatur garis tengah luar, dan
pengukur kedalaman. Rahang pengatur garis tengah dalam dapat digunakan
untuk mengukur diameter bagian dalam sebuah benda. Adapun rahang
pengatur garis tengah bagian luar dapat digunakan untuk mengukur
diameter bagian luar sebuah benda.
Gambar 1.2 Alat ukur jangka sorong dengan bagian-bagiannya
Coba
Anda ukur panjang sebuah benda dengan menggunakan alat ukur ini. Ketika
Anda menggunakan jangka sorong, Anda akan menemukan nilai skala
terkecil pada alat ukur tersebut. Tahukah Anda apakah nilai skala
terkecil itu? Nilai skala terkecil pada jangka sorong, yakni
perbandingan antara satu nilai skala utama dengan jumlah skala nonius.
Skala nonius jangka sorong pada Gambar 1.2, memiliki
jumlah skala 20 maka skala terkecil dari jangka sorong tersebut adalah 1
mm/20 = 0,05 mm. Nilai ketidakpastian jangka sorong ini adalah setengah
dari skala terkecil sehingga jika dituliskan secara matematis,
diperoleh ∆x = ½ x 0,05 mm = 0,025 mm
b. Mikrometer Ulir (Sekrup)
Seperti
halnya jangka sorong, mikrometer ulir (sekrup) terbagi ke dalam
beberapa bagian, di antaranya landasan, poros, selubung dalam, selubung
luar, roda bergerigi, kunci poros, dan bingkai (Gambar 1.3). Skala utama dan nonius terdapat dalam selubung bagian dalam dan selubung bagian luar.
Gambar 1.3 Alat ukur mikrometer sekrup dengan bagian-bagiannya
Selubung
bagian luar adalah tempat skala nonius yang memiliki 50 bagian skala.
Satu skala nonius memiliki nilai 0,01 mm. Hal ini dapat diketahui ketika
Anda memutar selubung bagian luar sebanyak satu kali putaran penuh,
akan diperoleh nilai 0,5 mm skala utama. Oleh karena itu, nilai satu
skala nonius adalah 0,5/50 mm = 0,01 mm sehingga nilai ketelitian atau
ketidakpastian mikrometer ulir (sekrup) adalah Δx = ½ × 0,01
mm = 0,005 mm atau 0,0005 cm. Jika jangka sorong dapat digunakan untuk
mengukur diameter benda, begitu pula dengan mikrometer sekrup. Menurut
Anda, dari kedua alat ukur tersebut, manakah yang memiliki nilai
keakuratan yang tinggi?
c. Stopwatch
Pernahkah
Anda mengukur,berapa lama Anda berlari? Menggunakan apakah Anda
mengukurnya? Banyak sekali macam dan jenis alat ukur waktu. Salah satu
contohnya adalah stopwatch. Stopwatch merupakan alat
pengukur waktu yang memiliki skala utama (detik) dan skala terkecil
(milidetik). Pada skala utama, terdapat 10 bagian skala terkecil
sehingga nilai satu skala terkecil yang dimiliki oleh stopwatch analog adalah 0,1 detik.
Gambar 1.4 Pengukuran menggunakan stopwatch analog dalam mengukur waktu.
Ketelitian atau ketidakpastian (Δx) dari alat ukur stopwatch analog adalah Δx = ½ × 0,1 detik = 0,05 detik. Selain stopwatch analog, terdapat juga stopwatch digital. Menurut Anda samakah pengukuran stopwatch analog dengan stopwatch digital? Manakah yang lebih akurat?
e. Neraca
Mungkin
Anda pernah menimbang sebuah telur dengan menggunakan timbangan atau
membandingkan massa dua buah benda, dengan menggunakan kedua tangan
Anda. Dalam hal ini Anda sedang melakukan pengukuran massa. Hanya saja
alat yang digunakan berbeda. Terdapat banyak macam alat ukur massa,
misalnya neraca ohaus, neraca pegas, dan timbangan. Setiap alat ukur
massa memiliki cara pengukuran yang berbeda. Cobalah Anda ukur massa
sebuah benda kemudian tuliskan cara mengukurnya.
Gambar 1.5 Neraca ohaus digunakan sebagai alat ukur massa.