Tanpa kita sadari, mungkin saja banyak alat ukur yang sudah kita kenal untuk mengukur besaran-besaran pokok. Khususnya tiga besaran pokok yang sering sekali kita gunakan, yaitu massa, panjang, dan waktu.
Ketika mengukur tinggi badan atau menggambar garis dengan sebuah mistar. Kita menggunakan alat ukur untuk mengukur besaran pokok panjang, yaitu mistar atau meteran.
Saat kita membeli gula pasir atau beras, atau mungkin saat kita menimbang tepung untuk membuat adonan kue. Alat yang kita gunakan tidak lain adalah alat ukur massa. Demikian pula saat menyetel jam weker untuk bangun shalat subuh, atau memakai stopwatch untuk lomba lari. Kita mengunakan alat ukur waktu. Ya, ternyata banyak sekali alat ukur besaran fisika yang sudah kita kenal.
Untuk beberapa keperluan ilmiah, alat-alat seperti jam weker, mistar, meteran atau timbangan tepung tidak bisa lagi digunakan. Karena alat ukur tersebut tidak bisa untuk mengukur benda yang ukurannya sangat kecil sehingga tidak bisa terukur oleh alat ukur tersebut, kita memang memerlukan ketelitian yang lebih baik.
Alat Ukur Panjang: Jangka-Sorong dan Mikrometer-Sekrup
(Sumber: http://websiteedukasi.blogspot.com)
Ambillah uang logam Rp. 500,00, dan cobalah ukur ketebalan koin tersebut menggunakan mistar. Bisakah kita peroleh hasil pengukuran yang tepat? Tentu kita akan mendapatkan kesulitan untuk menentukan hasil pengukuran yang tepat, karena sekeping uang logam terlalu tipis ketika mengukur menggunakan mistar.
Sekeping uang mungkin tidak akan menjadi masalah jika saat membuatnya dengan ketebalan yang tidak sama. Namun, jika yang tidak tepat ukurannya adalah sebuah baut atau sekrup, maka akibatnya akan sangat besar. Insdustri pembuat sekrup dan baut akan merugi jika barang yang dihasilkan tidak tepat ukurannya, hal ini karena pihak pembeli akan menolaknya. Sekrup dan baut yang tidak tepat bisa menyebabkan mesin-mesin yang memerlukannya rusak atau bahkan menyebabkan kecelakaan jika digunakan dalam kendaraan atau alat transportasi. Jadi, dalam kehidupan sehari-hari sangat memerlukan alat ukur yang lebih baik dari mistar.
Alat ukur untuk mengukur panjang selain mistar adalah jangka-sorong dan mikrometer-sekrup. Kedua alat ini lebih teliti dari mistar biasa. Kelebihan dari jangka-sorong dan mikrometer-sekrup adalah keduanya dapat mengukur benda yang lebih kecil dari 1 milimeter (ketelitiannya kurang dari 1 milimeter). Jika kita gunakan mistar, tentu saja akan sangat sulit mengukur benda yang ukurannya lebih kecil dari 1 mm, atau dengan ketelitian di bawah 1 mm.
Sebagian besar dari kita mungkin belum pernah menggunakan jangka-sorong atau mikrometer-sekrup. Bahkan mungkin, melihat atau memegang bendanya pun belum pernah. Memang kedua alat ini tidak umum dipakai sehari-hari. Biasanya, alat-alat ukur ini hanya ada di laboratorium atau industri suku cadang kendaraan, seperti pembuatan baut, sekrup, dan ring sekrup. Untuk dapat menggunakan kedua alat ukur ini, agak sulit jika hanya membaca petunjuk dalam buku. Bagaimanapun, kita harus langsung mempraktikkannya. Jika sekolah kita memiliki fasilitas laboratorium fisika, biasanya terdapat kedua alat ukur tersebut. Jadi, tidak ada salahnya untuk mengunjungi laborarorium di sekolah Anda agar dapat mencobanya secara langsung sambil membaca petunjuk.
Seperti juga mistar, baik jangka-sorong maupun mikrometer-sekrup memiliki skala. Uniknya, dalam jangka-sorong dan mikrometer-sekrup terdapat dua macam skala yang digunakan sekaligur. Kedu skala tersebut yaitu skala utama (SU) dan skala nonius (SN). SN inilah yang membuat jangka-sorong dan mikrometer-sekrup menjadi lebih teliti darj mistar. Cara membaca SU sebetulnya tidak berbeda dengan cara membaca skala yang ada pada mistar biasa. Namun, untuk membaca SN terdapat cara dan aruran tersendiri.
Berikut cara mengukur menggunakan jangka sorong secara singkat:
- Jepitlah benda yang akan kita ukur pada rahang jangka sorong. Kemudian bacalah skalanya.
- Lihatlah letak titik nol dari SN dan SU.
- Carilah SN yang berhimpit tepat dengan SU untuk menghitung kelebihannya dan di bagi dengan 100 (angka 100 muncul dari perbandingan skala. Untuk sementara anggaplah angka 100 ini sebagai ketentuan saja).
- Kemudian jumlahkan nilai SN dan SU
Pada mikrometer sekrup, prinsip yang kita pakai pada dasarnya sama saja. Perbedaannya hanyalah terletak pada bentuk alat ukurnya.
Langkah pengukurannya adalah sebagai berikut:
- Jepitlah benda yang akan kita ukur pada penjepit dengan memutar pemutar skala seperti memutar sekrup. Kemudian bacalah skalanya.
- Lihatlah angka terakhir yang terbaca pada SU.
- Carilah SN yang berhimpit tepat dengan garis melintang pada SU untuk menghitung kelebihannya. Dan membagi dengan 100 (angka 100 muncul dari perbandingan skala, untuk sementara anggaplah angka 100 ini sebagai ketentuan saja).
- Kemudian jumlahkan nilai SN dan SU
Seperti halnya jangka sorong, hasil pengukuran mikrometer sekrup juga sangat teliti.
Alat Ukur Massa: Timbangan atau Neraca
Massa benda dapat di ukur menggunakan timbangan. Namun, untuk beberapa benda yang memerlukan ketelitian yang baik atau benda yang sangat kecil massanya, membutuhkan timbangan khusus. Timbangan khusus ini di antaranya adalah neraca teknis atau timbangan emas. Timbangan emas yang baik, dapat mengukur massa hingga 0,1 mg.
Terdapat berbagai jenis dan bentuk neraca teknis. Cara membaca skalanya pun berbeda. Namun, prinsip penggunaannya tidak jauh berbeda. Dalam setiap neraca atau timbangan selalu terdapat tempat untuk menaruh benda yang akan ditimbang dan sebagai penyeimbang terdapat wadah atau alat mengatur anak timbangan (kiloan).
Dari gambar, terlihat sepertinya penggunaan neraca teknis ini rumit. Namun, sebetulnya sangat mudah dan sederhana. Jika kita dapat menimbang benda dengan timbangan biasa, maka kita dapat menggunakan neraca teknis.
Sebagian besar komponen neraca teknis di atas, kita gunakan untuk menyimpan neraca. Jika belum mahir, kita bisa meminta bantuan guru atau petugas laboratorium untuk mengaturnya. Dalam menimbang, yang harus kita perhatikan hanya bagian skala penunjuk keseimbangan dan tombol pemutar untuk menaikkan lengan neraca agar siap menimbang. Berikut cara menyiapkan dan menimbang menggunakan neraca teknis.
- Mempersiapkan Neraca Teknis
- Bandul keseimbangan harus berhimpit dengan pasangannya, yaitu dengan mengatur sekrup pengatur meja alas.
- Angkatlah lengan neraca dengan memutar tombol pemutar dan seimbangkan lengan neraca dengan memperhatikan jarum petunjuk keseimbangan. Apabila jarak ayunan kiri kira-kira sama dengan jarak ayunan ke kanan, ini berarti lengan neraca sudah seimbang. Jika belum, aturlah dengan memutar sekrup.
- Jika kedua langkah tersebut sudah tercapai, putar kembali sekrup tombol pemutar untuk menaikkan lengan neraca agar lengan neraca turun.
- Cara menggunakan:
- Letakkan benda yang akan ditimbang pada salah satu piringan dan anak timbangan yang kira-kira sama beratnya, pada piringan lainnya.
- Angkat lengan neraca dengan memutar tombol pemutar untuk menaikkan lengan. Jika sudah seimbang ini berarti massa benda sama dengan massa anak timbangan. Apabila belum seimbang, turunkan lengan neraca dengan memutar tombol pemutar untuk menaikkan lengan dan tambah atau kurangi anak timbangan sampai seimbang.
Presisi dan Akurasi dalam Pengukuran
Dalam hal yang berhubungan dengan pengukuran dan alat ukur, ada dua istilah yang seringkali kita gunakan, yaitu istilah untuk menilai apakah alat tersebut baik atau tidak, yaitu presisi (teliti) dan akurasi (tepat). Pengertian kedua istilah ini sebenarnya berbeda. Presisi berkaitan dengan seberapa teliti alat ukur dapat mengukur sebuah besaran. Namun, hasil yang kita peroleh belum tentu benar. Yang menandai suatu alat memiliki presisi tinggi yaitu hasil pengukuran dengan jumlah angka di belakang koma yang lebih banyak. Misalnya, jangka sorong terkenal lebih presisi dari mistar. Mengapa? Hal ini karena ketika mengukur sebuah benda menggunakan jangka sorong, misalnya memperoleh hasil 2,345 cm, ada tiga angka di belakang koma.
Namun, jika kita bandingkan dengan mistar, hasil yang kita peroleh mungkin 2,3 cm, yang hanya memiliki satu angka di belakang koma. Meskipun sebuah jangka sorong rusak (misal, skalanya sudah tidak benar), ia masih tetap bisa kita sebut lebih presisi dari sebuah penggaris yang masih baik.
Akurasi menunjukkan seberapa dekat suatu hasil pengukuran dengan nilai yang sebenarnya. Misalnya, jika kita ketahui pengukuran percepatan gravitasi bumi seharusnya 9,8 m/s2, maka jika hasil pengukuran yang Ahmad, Badru, dan Cici peroleh masing-masing adalah 9,7 m/s2, 11 m/s2, dan 12 m/s2. Pengukuran Ahmad lebih akurat dari pengukuran Badru dan Cici. Mengapa? Hal ini karena hasil pengukuran Ahmad lebih dekat ke 9,8 m/s2.
Referensi:
- Crowell, Benjamin. 2002. Discover Physics. California: Fullerton.
- Halliday, David dan Resnick, Robert. 1990. Fisika Jilid I Edisi Ketiga. Jakarta: Penerbit Erlangga
- Tipler, Paul. 2001. Fisika Jilid II Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Penerbit Erlangga.
