Alat Ukur Besaran Panjang, Massa dan Waktu

Dalam kehidupan sehari-hari kita sudah tidak awam lagi dengan istilah pengukuran. Seperti misalnya, tukang kayu mengukur tinggi pintu, penjual minyak mengukur volume minyak yang akan dijualnya, petani mengukur massa gabah yang dihasilkan dari sawahnya, pelari mengukur waktu yang diperlukan untuk menempuh lintasan yang ia tempuh, perawat mengukur suhu badan pasien, dan lain-lain. Apakah pengukuran itu?

Pada bagian pembahasan ini sudah dibahas, untuk mengetahui panjang suatu meja dapat dilakukan dengan membandingkannya dengan panjang jengkal tangan, sehingga dihasilkan panjang meja dinyatakan dalam jengkal, misalnya panjang meja sama dengan 8 jengkal. Dalam hal ini panjang adalah besaran, 8 adalah nilai atau besar dari besaran panjang, dan jengkal adalah satuan. Namun, pengukuran menggunakan jengkal ini memungkinkan sebuah meja yang sama hasil pengukurannya akan jauh berbeda jika dilakukan oleh dua orang yang berbeda, karena panjang jengkal kedua orang itu jauh berbeda. Oleh karena itu, para ahli sepakat untuk menggunakan pembanding dengan satuan standar. Jadi, pengukuran besaran fisika dilakukan dengan membandingkan besaran yang akan diukur dengan suatu besaran standar yang dinyatakan dengan bilangan dan satuan.Satuan standar panjang adalah meter, sehingga pengukuran panjang dilakukan membandingkan panjang benda yang diukur dengan panjang batang atau pita yang nilainya 1 meter. Batang atau pita meter ini disebut meteran atau penggaris atau mistar. Dengan demikian, pengukuran panjang sebuah meja menggunakan mistar akan menghasilkan nilai dengan satuan meter, misal 1,2 meter. 

Secara umum, hasil pengukuran suatu besaran (apapun besarannya) dapat dinyatakan dalam bentuk:

besaran= {nilai}{satuan}

Misal:

1) Hasil pengukuran panjang meja menggunakan meteran atau mistar:

panjang= 1,2m

2) Hasil pengukuran massa gula menggunakan timbangan sama lengan: 

massa= 2,5kg

3) Hasil pengukuran waktu menggunakan jam atau stopwatch:waktu= 30s

Pada contoh di atas, meteran atau mistar, timbangan sama lengan, stopwatch

disebut alat ukur. Meteran atau mistar adalah alat ukur panjang, timbangan sama lengan adalah alat ukur massa, dan stopwatch adalah alat ukur waktu. Alat ukur panjang yang lain diantaranya jangka sorong dan mikrometer skrup yang penggunaannya bergantung pada benda yang diukur. Berikut ini akan dibahas beberapa jenis alat ukur.

1. Mistar atau Penggaris

Mistar atau penggaris adalah alat ukur panjang yang sering digunakan. Alat ukur 

ini memiliki skala terkecil 1 mm atau 0,1 cm (lihat Gambar 1).

Pada saat melakukan pengukuran dengan mistar, arah pandangan harus tegak lurus dengan dengan skala pada mistar dan benda yang diukur. Jika tidak tegak lurus maka hasil pengukurannya, 

kemungkinan lebih besar atau lebih kecil dari ukuran yang sebenarnya.

Hasil Pengukuran pada Gambar 1.5 sebelah kiri menunjukkan:

a) Skala terdekat di angka 18 mm

b) Lebihannya sekitar 0,5 mm

c) Hasilnya = (18 +0,5) mm = 18,5 mm = 1,85 cm

Hasil Pengukuran pada Gambar 1.5 sebelah kanan menunjukkan:

d) Skala terdekatdi angka 15 mm

e) Lebihannya sekitar 0,0

f) Hasilnya = (15 + 0,0) mm = 15,0 mm = 1,50 cm

2. Jangka Sorong
Jangka sorong (vernier caliper) juga merupakan alat ukur panjang yang dapat
digunakan untuk mengukur diameter luar dan dalam suatu benda serta dapat juga untuk mengukur kedalaman suatu lubang. Penemu jangka sorong adalah seorang ahli teknik berkebangsaan Prancis, Pierre Vernier. Jangka sorong terdiri dari dua bagian, yaitu rahang tetap dan rahang geser atau rahang sorong (lihat Gambar 2).

Skala panjang yang terdapat pada rahang tetap adalah skala utama, sedangkan
skala pendek pada rahang geser adalah skala nonius atau vernier. Skala vernier diambil
dari nama penemunya. Skala utama memiliki skala dalam cm dan mm, sedangkan skala
nonius ada yang memiliki panjang 9 mm dan dibagi 10 skala. Sehingga beda satu skala
nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jadi, skala
terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.

Membaca Jangka Sorong:
1) Langkah pertama, tentukan terlebih dahulu skala utama. Pada Gambar 3. angka nol
pada skala nonius terletak diantara skala 4,7 cm dan 4,8 cm pada skala utama. Jadi,
skala utama menunjukkan4,7 cm lebih.
2) Langkah kedua, menentukan kelebihan pada skala utama. Skala nonius yang
berimpit dengan skala utama adalah angka 4. Jadi Skala nonius 4 x 0,01 cm = 0,04
cm.
3) Langkah ketiga, menjumlahkan skala tetap dan skala nonius. Hasil pengukuran = 4,7
cm + 0,04 cm = 4,74 cm.
Jadi, hasil pengukurannya adalah sebesar 4,74 cm.

3. Mikrometer Sekrup
Pengertian mikrometer sekrup sendiri menunjukkan bahwa alat tersebut mampu
mengukur ukuran suatu benda hingga ketelitian mikrometer. Mikrometer skrup dan
bagian-bagiannya ditunjukkan pada Gambar 4., menunjukkan bahwa jika
selubung luar Mikrometer Sekrup diputar satu kali putaran, searah/berlawanan dengana arah gerak jarum jam, maka rahang geser dan juga selubung luar akan bergerak maju/mundur sejauh 0,5 mm. Karena selubung luar dibagi dalam 50 skala, maka satu skala besarnya sama dengan 0,5mm/50 atau 0,01 mm. Jika selubung diputar 1 skala, maka rahang geser akan bergeser sejauh 0,01 mm.Jadi, skala terkecil mikrometer skrupa adalah 0,01 mm atau 0,001 cm.

1) Menentukan nilai skala utama yang terdekat dengan selubung silinder (skala utama yang berada tepat di depan/berimpit dengan selubung silinder luar rahang geser).
Pada Gambar 5. terlihat nilai 8,5 mm lebih.

2) Menentukan lebihannya dengan cara membaca skala nonius yang berimpit dengan
garis mendatar pada skala utama, dalam hal ini yang berimpit adalah skala 40,
sehingga nilai noniusnya adalah 40 x 0,01 mm = 0,40 mm.
3) Hasil pengukurannya didapat dengan cara menjumlahkan nilai skala utama dan nilai
skala nonius, sehingga dihasilkan: 8,5 mm + 0,40 mm = 8,90 mm.

4. Alat Ukur Massa
Alat ukur massa adalah neraca. Ada beberapa macam neraca, salah satunya
adalah neraca tiga lengan Ohaus (Gambar 6).

Ohaus diambil dari nama seorang ilmuwan asal New Jersey, Amerika Serikat, yaitu Gustav Ohaus. Ilmuwan kelahiran 30 Agustus 1888 ini memperkenalkan Ohaus Harvard Trip Balance pada tahun 1912 yang kemudian diangkat dengan nama neraca Ohaus.

Neraca ini dapat untuk menimbang barang dengan ketelitian mencapai 0,01 gram.
Neraca Ohaus terdiri dari dua jenis, yaitu neraca Ohaus dua lengan dan tiga lengan.
Neraca Ohaus jenis pertama ini mempunyai dua lengan dengan wadah kecil dari logam
untuk menimbang. Lengan satu digunakan untuk meletakkan benda/logam yang akan
ditimbang, lengan dua untuk meletakkan bobot timbangan. Jadi, neraca ini masih
memerlukan pemberat untuk ukuran timbangannya. Cara menggunakan neraca Ohaus dua lengan sama seperti menggunakan timbangan biasa. Yang perlu diperhatikan adalah memastikan bahwa timbangan dalam posisi seimbang sebelum dilakuan untuk pengukuran massa. Neraca Ohaus dua lengan ini banyak dijumpai di toko-toko emas sebagai alat timbang.
Sepeti namanya, neraca Ohaus tiga lengan mempunyai tiga lengan dan satu cawan tempat benda (Gambar 6). Neraca yang dalam bahasa Inggris disebut Ohaus triple beam ini mempunyai bagian-bagian sebagai berikut.

• Lengan Depan memiliki anting logam yang dapat digeser dengan skala 0, 1, 2, 3, 4, ...,10 gram. Masing-masing terdiri 10 skala tiap skala 1 g, jadi skala terkecil 0,1 g.
• Lengan Tengah dilengkapi dengan anting lengan yang dapat digeser-geser. Skala pada lengan ini sebesar 100 g, dengan skala dari 0,100, 200, sampai dengan 500g.
• Lengan Belakang dilengkapi dengan anting lengan yang dapat digeser-geser dengan nilai tiap skala Gustav Ohaus sebesar10 gram, dari skala 0, 10, 20, sampai dengan 100 g.

Gambar 7. menunjukkan hasil pembacaan massa menggunakan neraca tiga lengan. Adapun prosedur penimbangannya adalah sebagai berikut.
1) Lepaskan pengunci, kemudian putar sekrup yang berada disamping atas piringan
neraca ke kiri atau ke kanan sampai posisi lengan neraca mendatar (horizontal). Ini
berarti, dalam keadaan tanpa beban, skala neraca dalam keadaan nol.
2) Untuk melakukan pengukuran, taruh benda yang akan diukur dalam cawan atau
wadah, kemudian geser-geser anting pada ketiga lengan neraca mulai dari lengan
belakang (dengan skala terbesar) ke lengan depannya (skala lebih kecil) hingga
lengan neraca dalam keadaan mendatar.
3) Jumlahkan nilai dari posisi anting pada ketiga lengan tersebut(lihat Gambar 7)

5. Alat Ukur Waktu
Salah satu alat ukur waktu adalah stopwatch (lihat Gambar 8).

Stopwatch merupakan alat yang digunakan untuk mengukurwaktu yang diperlukan dalam kegiatan,
misalnya: berapa lama sebuah mobil dapat mencapai jarak 60 km, atau berapa waktu
yang dibutuhkan seorang pelari untuk mencapai jarak 100 meter. Ada dua jenis
Stopwatch yaitu jenis analog dan jenis digital. Stopwatch analog pada umumnya memiliki
skala terkecil 0,1sekon, sedangkan yang digital memiliki skala terkecil hingga 0,01 sekon.

Cara menggunakan stopwatch analog yaitu dengan memulai menekan tombol
Start (tombol besar) hingga waktu tertentu dan untuk menghentikannya dengan menekan
tombol tersebut sekali lagi. Kemudian untuk mengembalikan pada posisi Nol (reset)
dengan menekan tombol yang satunya atau tombol kecil (lihat Gambar 1.12).

Share this post