25 June 2016

Pengukuran


A. Pengukuran Besaran Pokok
1.  Pengukuran Besaran Panjang
a.    Mistar (Penggaris)
Alat ukur mistar memiliki beberapa bentuk atau variasi ada yang berbentuk lurus, segitiga atau rol. Mistar bentuk lurus untuk mengukur benda yang tidak begitu panjang biasanya panjang maksimal sekitar 1 meter, untuk mistar segitiga panjang maksimal berkisar 0,5 meter. Untuk mengukur benda yang panjang paling tepat menggunakan mistar rol (kelos) karena memiliki panjang bervariasi dari 3 meter hingga 10 meter atau lebih.
Skala terkecil pengukuran mistar adalah 1 mm sesuai dengan jarak garis terkecil yang terdapat pada skala penggaris. Mistar mempunyai tingkat ketelitian sebesar setengah dari skala terkecil yang dimiliki mistar tersebut, yaitu 0,5 mm atau 0,05 cm.
Saat mengukur dengan menggunakan mistar kamu harus membaca skala pada alat secara benar, yaitu posisi mata tepat di atas tanda yang akan dibaca. Posisi yang salah akan menyebabkan kesalahan baca atau kesalahan paralaks.
b.    Jangka sorong
 Dibanding mistar jangka sorong memiliki tingkat keteitian yang lebih tinggi yaitu 0,1 mm. Jangka sorong memiliki dua bagian utama yaitu:
1)  Rahang tetap, terdapat skala panjang yang disebut skala utama. Setiap skala menyatakan 1 mm.
2)  Rahang geser (rahang sorong), terdapat skala pendek yang disebut nonius atau vernier.
Jangka sorong memiliki nonius dengan panjang 9 mm yang terbagi atas 10 skala yang sama. Pembagian ini mengakibatkan beda satu skala nonius dan satu skala utama sebesar 0,1 mm atau 0,01 cm. Dengan demikian, ketelitian jangka sorong sebesar 0,1 mm
Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter bola, diameter dalam tabung, dan kedalaman lubang.
Cara membaca skala pada jangka sorong adalah sebagai berikut:
1)  Pembacaan dimulai dengan menentukan skala tetap yang sejajar dengan skala nonius. Nilai pada skala tetap ini dalam satuan cm.
2)  Untuk menentukan skala nonius, yaitu kita cari garis yang berhimpitan dengan skala tetap. Nilai tersebut dalam satuan mm.
3)  Untuk memperoleh panjang yang sebenarnya, kita jumlahkan angka yang telah diperoleh dalam pengukuran.
Contoh penggunaan seperti pada gambar di mana:
c.    Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup memiliki ketelitian tertinggi dibanding alat ukur lainnya, tingkat ketelitiannya mencapai 0,01 mm. Mikrometer sekrup biasanya difunakan untuk mengukur benda yang yang tipis seperti tebal kertas, diameter kawat, tebal plat dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil. Seperti pada jangka sorong mikrometer sekrup juga mempunyai dua skala yaitu skala utama dan skala nonius.
Cara pembacaan skala tetap yaitu letakkan benda yang akan diukur pada sela pengukuran. Angka yang berhimpitan dengan skala tetap adalah hasil pengukuran. Jika garis tidak berhimpitan, maka dipilih angka terdekat yang lebih kecil. Satuan skala tetap ini adalah milimeter (mm). Hasil pengukuran skala putar adalah angka yang sejajar dengan garis mendatar pada skala tetap. Angka pada skala putar tersebut kemudian dikalikan dengan 0,01 mm. Hasil pengukuran yang sebenarnya adalah jumlah antara hasil skala tetap dan skala putar.
2.   Pengukuran Besaran Massa
a.    Neraca Ohauss
Ada dua jenis neraca Ohauss, yaitu neraca dua lengan yang mempunyai batas
Ketelitian 0,0l g dan neraca tiga lengan yang mempunyai batas ketelitian 0,l g.
Neraca Ohauss sering digunakan di laboratorium dan di toko-toko emas. Cara menggunakan neraca ini adalah:
1)  Benda yang akan diukur diletakkan dipiringan neraca, sedangkan beban lengan digeserkan hingga seimbang.
2)  Maka massa benda = jumlah massa yang ditunjukkan oleh besarnya skala.
Catatan:
Ada 3 lengan beban pada neraca Ohauss. Lengan pertama menyatakan ratusan, lengan kedua menyatakan puluhan, dan lengan ketiga menyatakan satuan.
b.    Neraca sama lengan dan neraca langkan
Neraca sama lengan dan neraca langkan sering digunakan di laboratoium.
Neraca sama lengan juga sering digunakan oleh pedagang emas. Neraca sama lengan dan neraca langkan memiliki ketelitian 1 g.
c.    Neraca pasar (timbangan)
Neraca pasar memiliki batas ketelitian ½ ons atau 50 g. Neraca ini biasanya digunakan oleh para pedagang di pasar untuk menimbang gula, buah, sayur, dan sebagainya.
d.    Neraca elektronik
Neraca elektronik sering digunakan di swalayan, mal, dan supermarket. Massa benda dapat terukur secara akurat dan ditampilkan dalam bentuk angka (digital).  Ketelitian neraca ini adalah 0,01 g.
3.   Pengukuran Besaran Waktu
a.    Jam Matahari
Jam matahari adalah jam pertama yang diciptakan hampir 3.000 tahun yang lalu. Jam matahari memanfaatkan gerakan bayangan suatu benda diam yang dibentuk oleh cahaya matahari. Kelemahan jam matahari adalah tidak dapat digunakan saat cuaca mendung dan pada malam hari.
b.    Arloji
Arloji ada dua jenis, yaitu arloji mekanis dan arloji digital. Ketelitian arloji adalah 1 sekon. Kelemahan arloji mekanis maupun digital adalah selalu bergerak sehingga sulit dibaca secara teliti.
c.    Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur selang waktu yang sang at pendek, seperti denyut nadi, denyut jantung, atau kecepatan lari sprinter 100 m. Stopwatch digital memiliki ketelitian 0,001 sekon. Pengukuran dengan stopwatch dilakukan dengan menghidupkan stopwatch saat mulai pengukuran dan menghentikannya pada saat mengakhiri pengukuran. Caranya dengan menekan tombol yang ada pada stopwatch.
d.    Jam Atom Caesium
Jam atom caesium digunakan dalam penelitian yang memerlukan ketelitian tinggi. Jam ini digerakkan oleh atom caesium dan diperkirakan hanya membuat kesalahan 1 sekon dalam waktu 1 juta tahun.

02 June 2016

Suhu


A. Pengertian Suhu
Saat malam kita merasa dingin sedang pada siang hari kita merasakan panas. Perbedaan panas atau dingin tersebut disebut dengan suhu, sehingga suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Benda yang panas memiliki suhu lebih tinggi dibandingkan dengan benda dingin. Dalam SI,  suhu dinyatakan dalam satuan Kelvin (K) meskipun dalam kehidupan sehari-hari suhu lebih banyak dinyatakan dalam satuan derajat Celcius (°C).
B. Alat Ukur Suhu
Secara sederhana kita dapat menentukan sebuah benda panas atau dingin karena kita memiliki indra perasa. Namun kita tidak dapat menentukan secara tepat berapa nilai panas tersebut, hal ini karena ketika kita mengukur panas dengan indra perasa maka hasil yang dirasakan setiap orang bisa berbeda maka nilai pengukuranya bersifat relatif maka untuk mendapatkan nilai suhu yang tepat maka digunakan termometer.
Dasar dari pembuatan termometer adalah perubahan volume zat cair dengan prinsip kerja bahwa apabila zat cair dalam termometer terkena panas, maka akan memuai sehingga tinggi zat cair pada pipa kaca berubah dan akan menunjukkan skala tertentu. Dari sinilah suhu sebuah benda dapat dibaca dan ditentukan.
1.  Zat yang digunakan sebagai bahan pengisi termometer
a.  Air raksa
1.  Keunggulan raksa sebagai bahan pengisi termometer adalah:
-    Raksa tidak membasahi dinding kaca,
-    Raksa merupakan penghantar panas yang baik,
-    Kalor jenis raksa rendah akibatnya dengan perubahan panas yang kecil cukup dapat  mengubah suhunya,
-    Jangkauan ukur raksa lebar karena titik bekunya -39°C dan titik didihnya 357°C.
-    Volume air raksa berubah secara teratur
2.  Kelemahan raksa sebagai bahan pengisi termometer yaitu:
-    Raksa tidak dapat digunakan mengukur lebih rendah dari -39°C.
-    Harga raksa mahal.
-    Bila tabungnya pecah sangat berbahaya, karena raksa termasuk zat beracun.
b.  Alkohol
1.  Keuntungan alkohol sebagai bahan pengisi termometer antara lain:
-    Memiliki titik beku yang rendah sampai -114°C.
-    Harganya relatif lebih murah.
-    Alkohol lebih cepat mengalami pemuaian.
2.  Kelemahan alkohol sebagai bahan pengisi termometer, yaitu:
-    Pemuaiannya tidak teratur.  
-    Tidak berwarna sehingga sulit dilihat.
-    Membasahi dinding kaca.
-    Tidak bisa digunakan untuk mengukur suhu benda yang tinggi, sebab pada suhu 78°C alkohol sudah mendidih.
2.  Macam termometer
a.  Berdasarkan kegunaannya
1.  Termometer dinding (termometer ruang)
Berfungsi untuk mengukur suhu suatu ruangan, mempunyai batas ukur -22°C sampai dengan 50°C atau O°F sampai dengan 120°F.
2.  Termometer klinis atau termometer suhu badan
Termometer klinis digunakan untuk mengukur suhu badan manusia. Skala pada termometer ini adalah 35°C sampai dengan 42°C. Zat pengisi termometer ini adalah raksa.
3. Termometer optik (pirometer)
Termometer optik digunakan untuk mengukur benda-benda bersuhu tinggi dan berkilau. Titik tetap atasnya mencapai 1000°C.
4.  Termometer maksimium - minimum Six Bellani
Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu maksimum dan minimum dalam selang waktu tertentu. Termometer ini menggunakan zat pengisi raksa dan alkohol dalam tabung berbentuk U (sekarang digunakan minyak creosote).
5.  Termometer laboratorium
Termometer laboratorium merupakan termometer yang dipakai dalam suatu praktikum di laboratorium. Cara penggunaannya: bagian tendon (reservoir) dimasukkan ke dalam cairan atau larutan, kemudian permukaan zat termometrik (alkohol atau raksa) pada termometer akan menunjukkan skala suhu.
b.  Berdasarkan skalanya
1.  Termometer Celcius
Termometer Celsius ditemukan oleh Andreas Celcius (1701–1744), seorang ahli fisika dari Swedia. Celcius menentukan titik tetap bawah skala termometer dengan patokan suhu es yang sedang mencair, yang diberi skala 0°. Titik tetap atasnya berpatokan pada suhu air mendidih pada tekanan 76 cmHg, yang diberi skala 100°. Satuan suhu yang diukur menggunakan termometer Celsius yaitu derajat celsius, ditulis: °C.
2.  Termometer Reamur
Termometer ini dikenalkan oleh Reamur, seorang ahli fisika berkebangsaan Prancis. Reamur menentukan titik tetap bawah dan titik tetap atas skala termometer sama seperti Andreas Celcius. Namun, Reamur memberi skala 0° untuk titik tetap bawah  dan 80° untuk titik tetap atas termometernya. Satuan suhu yang diukur menggunakan termometer Reamur yaitu derajat reamur, ditulis: °R.
3.  Termometet Fahrenheit
Termometer jenis ini dikenalkan oleh Gabriel D. Fahrenheit, seorang ahli fisika berkebangsaan Jerman. Fahrenheit menetapkan titik tetap bawah, yaitu suhu campuran es dan garam amonium klorida. Titik ini ditetapkan menjadi 0°F. Suhu campuran air dan es (titik beku air) pada termometer Fahrenheit diberi skala 32°F. Sementara titik tetap atas termometer ini, yaitu suhu air mendidih diberi skala 212°F.
4.  Termometer Kelvin
Termometer Kelvin ditetapkan oleh fisikawan Inggris Lord Kelvin. Skala Kelvin memiliki satuan Kelvin (disingkat K, bukan °K). Pada skala Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273 °C. Suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu nol mutlak, molekul-molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala Kelvin sering digunakan untuk keperluan ilmiah. Skala Kelvin merupakan satuan internasional untuk temperatur.
3.  Perbandingan skala termometer
No.
Jenis Termometer
Titik Tetap Bawah
Titik Tetap Atas
Selisih
(Jumlah Skala)
1.
Celcius
0°C
100°C
100
2.
Reamur
0°R
80°R
80
3.
Fahrenheit
32°F
212°F
180
4.
Kelvin
273°K
373°K
100
Perbandingan skala
C : R : (F – 32) = 100 : 80 : 180
C : R : (F – 32) = 5 : 4 : 9
Dari perbandingan di atas diperoleh rumus sebagai berikut:
a.  Perbandingan skala Celcius dan Reamur
C : R = 5 : 4
b.  Perbandingan skala Celcius dan Fahrenheit
C : (F – 32) = 5 : 9
c.  Perbandingan skala Reamur dan Fahrenheit
R : (F – 32) = 4 : 9
d.  Untuk suhu dalam SI menggunakan skala Kelvin dapat ditentukan dengan rumus
K = C + 273 atau C = K – 273