Pengukuran

Bab 3 Pengukuran

Pengertian Pengukuran

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran yang diukur dengan alat ukur yang digunakan sebagai satuan. Sesuatu yang dapat diukur dan dapat dinyatakan dengan angka disebut besaran, sedangkan pembanding dalam suatu pengukuran disebut satuan.

Satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang sama atau tetap untuk semua orang disebut satuan baku, sedangkan satuan yang digunakan untuk melakukan pengukuran dengan hasil yang tidak sama untuk orang yang berlainan disebut satuan tidak baku.

1. Pengukuran Besaran Panjang
Alat ukur yang digunakan untuk mengukur panjang benda haruslah sesuai dengan ukuran benda. Sebagai contoh, untuk mengukur lebar buku kita gunakan pengaris, sedangkan untuk mengukur lebar jalan raya lebih mudah menggunakan meteran kelos.

a. Pengukuran Panjang dengan Mistar
Penggaris atau mistar berbagai macam jenisnya, seperti penggaris yang berbentuk lurus, berbentuk segitiga yang terbuat dari plastik atau logam, mistar tukang kayu, dan penggaris berbentuk pita (meteran pita). Mistar mempunyai batas ukur sampai 1 meter, sedangkan meteran pita dapat mengukur panjang sampai 3 meter. Mistar memiliki ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Posisi mata harus melihat tegak lurus terhadap skala ketika membaca skala mistar. Hal ini untuk menghindari kesalahan pembacaan hasil pengukuran akibat beda sudut kemiringan dalam melihat atau disebut dengan kesalahan paralaks.

b. Pengukuran Panjang dengan Jangka Sorong
Bagaimanakah mengukur kedalaman suatu tutup pulpen? Untuk mengukur kedalaman tutup pulpen dapat kita gunakan jangka sorong. Jangka sorong merupakan alat ukur panjang yang mempunyai batas ukur sampai 10 cm dengan ketelitiannya 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter cincin dan diameter bagian dalam sebuah pipa. Bagian-bagian penting jangka sorong yaitu:
1. rahang tetap dengan skala tetap terkecil 0,1 cm
2. rahang geser yang dilengkapi skala nonius. Skala tetap dan nonius mempunyai selisih 1 mm.

Menggunakan Jangka Sorong

1. Langkah pertama. Tentukan terlebih dahulu skala utama. Pada gambar terlihat skala nol nonius terletak di antara skala 2,4 cm dan 2,5 cm pada skala tetap. Jadi, skala tetap bernilai 2,4 cm.
2. Langkah kedua. Menentukan skala nonius. Skala nonius yang berimpit dengan skala tetap adalah angka 7. Jadi, skala nonius bernilai 7 x 0,01 cm = 0,07 cm.
3. Langkah ketiga. Menjumlahkan skala tetap dan skala nonius. Hasil pengukuran = 2,4 cm + 0,07 cm = 2,47 cm. Jadi, hasil pengukuran diameter baut sebesar 2,47 cm.

c. Pengukuran Panjang dengan Mikrometer Sekrup
Tahukah kamu alat ukur apa yang dapat digunakan untuk mengukur benda berukuran kurang dari dua centimeter secara lebih teliti? Mikrometer sekrup memiliki ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm. Mikrometer sekrup dapat digunakan untuk mengukur benda yang mempunyai ukuran kecil dan tipis, seperti mengukur ketebalan plat, diameter kawat, dan onderdil kendaraan yang berukuran kecil. Bagian-bagian dari mikrometer adalah rahang putar, skala utama, skala putar, dan silinder bergerigi. Skala terkecil dari skala utama bernilai 0,1 mm, sedangkan skala terkecil untuk skala putar sebesar 0,01 mm.

Menggunakan Mikrometer Sekrup

1. Langkah pertama. Menentukan skala utama, terlihat pada gambar skala utamanya adalah 1,5 mm.
2. Langkah kedua. Perhatikan pada skala putar, garis yang sejajar dengan skala utamanya adalah angka 29. Jadi, skala nonius sebesar 29 x 0,01 mm = 0,29 mm.
3. Langkah ketiga. Menjumlahkan skala utama dan skala putar. Hasil pengukuran = 1,5 mm + 0,29 mm = 1,79 mm. Jadi hasil pengukuran diameter kawat adalah 1,79 mm.

Jika sahabat ingin mencoba simulasi menggunakan jangka sorong dan mikrometer sekrup dapat klik disini.


2. Pengukuran Besaran Massa
Pernahkah kamu pergi ke pasar? Ketika di pasar kamu mungkin akan melihat berbagai macam alat ukur timbangan seperti dacin, timbangan pasar, timbangan emas, bahkan mungkin timbangan atau neraca digital. Timbangan tersebut digunakan untuk mengukur massa benda. Prinsip kerjanya adalah keseimbangan kedua lengan, yaitu keseimbangan antara massa benda yang diukur dengan anak timbangan yang digunakan. Dalam dunia pendidikan sering digunakan neraca O’Hauss tiga lengan atau dua lengan.

Menggunakan Neraca O’Hauss
Sekantong plastik terigu ditimbang dengan neraca O’Hauss tiga lengan. Posisi lengan depan, tengah, dan belakang dalam keadaan setimbang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Dari gambar dapat diketahui bahwa:

• posisi anting depan 5,5 gram
• posisi anting tengah 20,0 gram
• posisi anting belakang 200,0 gram

Jadi, massa terigu adalah 225,5 gram

3. Pengukuran Besaran Waktu
Ketika bepergian kita tidak lupa membawa jam tangan. Jam tersebut kita gunakan untuk menentukan waktu dan lama perjalanan yang sudah ditempuh. Berbagai jenis alat ukur waktu yang lain, misalnya: jam analog, jam digital, jam dinding, jam atom, jam matahari, dan stopwatch. Dari alat-alat tersebut, stopwatch termasuk alat ukur yang memiliki ketelitian cukup baik, yaitu sampai 0,1 s.

Jangka Sorong

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

Pada gambar diatas ditunjukkan bagian-bagian dari jangka sorong. (sorot masing-masing bagian dari jangka sorong tersebut untuk mengetahui nama setiap bagian).

Secara umum, jangka sorong terdiri atas 2 bagian yaitu rahang tetap dan rahang geser. Jangka sorong juga terdiri atas 2 bagian yaitu skala utama yang terdapat pada rahang tetap dan skala nonius (vernier) yang terdapat pada rahang geser.

Sepuluh skala utama memiliki panjang 1 cm, dengan kata lain jarak 2 skala utama yang saling berdekatan adalah 0,1 cm. Sedangkan sepuluh skala nonius memiliki panjang 0,9 cm, dengan kata lain jarak 2 skala nonius yang saling berdekatan adalah 0,09 cm. Jadi beda satu skala utama dengan satu skala nonius adalah 0,1 cm – 0,09 cm = 0,01 cm atau 0,1 mm. Sehingga skala terkecil dari jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.

Ketelitian dari jangka sorong adalah setengah dari skala terkecil. Jadi ketelitian jangka sorong adalah : Dx = ½ x 0,01 cm = 0,005 cm

Dengan ketelitian 0,005 cm, maka jangka sorong dapat dipergunakan untuk mengukur diameter sebuah kelereng atau cincin dengan lebih teliti (akurat).

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa jangka sorong dapat dipergunakan untuk mengukur diameter luar sebuah kelereng, diameter dalam sebuah tabung atau cincin maupun untuk mengukur kedalaman sebuah tabung. Berikut akan dijelaskan langkah-langkah menggunakan jangka sorong untuk keperluan tersebut

1. Mengukur diameter luar

Untuk mengukur diameter luar sebuah benda (misalnya kelereng) dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut

* Geserlah rahang geser jangka sorong kekanan sehingga benda yang diukur dapat masuk diantara kedua rahang (antara rahang geser dan rahang tetap)
* Letakkan benda yang akan diukur diantara kedua rahang.
* Geserlah rahang geser kekiri sedemikian sehingga benda yang diukur terjepit oleh kedua rahang
* Catatlah hasil pengukuran anda

2. Mengukur diameter dalam

Untuk mengukur diameter dalam sebuah benda (misalnya diameter dalam sebuah cincin) dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

* Geserlah rahang geser jangka sorong sedikit kekanan.
* Letakkan benda/cincin yang akan diukur sedemikian sehingga kedua rahang jangka sorong masuk ke dalam benda/cincin tersebut
* Geserlah rahang geser kekanan sedemikian sehingga kedua rahang jangka sorong menyentuh kedua dinding dalam benda/cincin yang diukur
* Catatlah hasil pengukuran anda

3. Mengukur kedalaman

Untuk mengukur kedalaman sebuah benda/tabung dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

* Letakkan tabung yang akan diukur dalam posisi berdiri tegak.
* Putar jangka (posisi tegak) kemudian letakkan ujung jangka sorong ke permukaan tabung yang akan diukur dalamnya.
* Geserlah rahang geser kebawah sehingga ujung batang pada jangka sorong menyentuh dasar tabung.
* Catatlah hasil pengukuran anda.

Untuk membaca hasil pengukuran menggunakan jangka sorong dapat dilakukan dengan langkah sebagai berikut :

1. Bacalah skala utama yang berimpit atau skala terdekat tepat didepan titik nol skala nonis.
2. Bacalah skala nonius yang tepat berimpit dengan skala utama.
3. Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan :

Hasil = Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x skala terkecil jangka sorong) = Skala Utama + (skala nonius yang berimpit x 0,01 cm)

Karena Dx = 0,005 cm (tiga desimal), maka hasil pembacaan pengukuran (xo) harus juga dinyatakan dalam 3 desimal. Tidak seperti mistar, pada jangka sorong yang memiliki skala nonius, Anda tidak pernah menaksir angka terakhir (desimal ke-3) sehingga anda cukup berikan nilai 0 untuk desimal ke-3. sehingga hasil pengukuran menggunakan jangka sorong dapat anda laporkan sebagai :

Panjang L = xo ­+ Dx

Misalnya L = (4,990 + 0,005) cm

Jangka sorong biasanya digunakan untuk:

1. mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;

2. Mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur;

3. Mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara “menancapkan/menusukkan” bagian pengukur.

4. Jangka sorong memiliki dua macam skala: skala utama dan nonius.

Mikrometer Sekrup
Mikrometer Sekrup merupakan alat ukur panjang yang memiliki ketelitian 0,01 mm. Mikrometer terdiri atas tiga jenis yaitu:
1. Mikrometer luar (Outside micrometer /aka micrometer caliper) digunakan untuk mengukur diameter kawat, tebal plat, dan tebal batang.

2. Mikrometer dalam (Inside micrometer) digunakan untuk mengukur diamter dari suatu lubang.

3. Mikrometer kedalaman (Depth micrometer) digunakan untuk mengukur kedalaman dari suatu lubang.

Pada kesempatan kali ini yang akan dibahas adalah mikrometer luar karena memang sering digunakan dan pada prinsipnya cara menggunakan mikrometer dalam dan mikrometer kedalaman pun sama.
Sebelum menggunakan, kita harus mengenal terlebih dahulu bagian - bagian dari mikrometer skrup.

1.Bingkai (Frame)
Bingkai ini berbentuk huruf C terbuat dari bahan logam yang tahan panas serta dibuat agak tebal dan kuat. Tujuannya adalah untuk meminimalkan peregangan dan pengerutan yang mengganggu pengukuran. Selain itu, bingkai dilapisi plastik untuk meminimalkan transfer panas dari tangan ketika pengukuran karena jika Anda memegang bingkai agak lama sehingga bingkai memanas sampai 10 derajat celcius, maka setiap 10 cm baja akan memanjang sebesar 1/100 mm.
2. Landasan (Anvil)
Landasan ini berfungsi sebagai penahan ketika benda diletakan dan diantara anvil dan spindle.
3. Spindle (gelendong)
Spindle ini merupakan silinder yang dapat digerakan menuju landasan.
4. Pengunci (lock)
Pengunci ini berfungsi sebagai penahan spindle agar tidak bergerak ketika mengukur benda.
5. Sleeve
Tempat skala utama.
6. Thimble
Tempat skala nonius berada
7. Ratchet Knob
Untuk memajukan atau memundurkan spindel agar sisi benda yang akan diukur tepat berada diantara spindle dan anvil.

Cara menggunakan mikrometer skrup:
1.Membuka pengunci mikrometer skrup kemudian membuka celah antara spindle dan anvil sedikit lebih besar dari benda yang akan diukur dengan cara memutar Ratchet Knob
2. Masukan benda yang akan diukur diantara spindle dan anvil.
3. Geserkan spindle ke arah benda dengan cara memutar ratchet knob sampai terdengar bunyi klik. Jangan sampai terlalu kuat, cukup sampai benda tidak jatuh saja.
4. Kunci mikrometer skrup agar spindle tidak bergerak.
5. Keluarkan benda dari mikrometer skrup dan baca skalanya.

Cara membaca mikrometer skrup:
1. Posisikan mikrometer skrup tegak lurus terhadap arah pandangan.
2. Bacalah skala utama pada mikrometer skrup. Garis bagian atas menunjukan angka bulat dalam mm contohnya 1 mm, 2 mm, 3 mm, dst. Sedangan garis skala bagian bawah menunjukan bilangan 0,5. Perhatikan gambar berikut!

Dari gambar tersebut, garis skala atas menunjukan angka 7 mm dan garis skala bagian bawahnya menunjukan 0,5 mm maka skala utama pada mikrometer skrup tersebut menunjukan angka 7,5 mm.
3. Bacalah skala nonius yaitu garis yang tepat segaris dengan garis pembagi pada skala utama. Setiap satu garis pada skala nonius menunjukan 0,01 mm. Pada gambar di atas, skala nonius menunjukan angka 22 dikalikan dengan 0,01 mm sehingga skala noniusnya menunjukan 0,22 mm.
4. Jumlahkan hasil pengukuran dari skala utama dengan hasil pengukuran dari skala nonius. Sehingga dari gambar diatas diperoleh hasil pengukuran 7,5 mm + 0,22 mm = 0,72 mm.
Untuk lebih memahami perhatikan contoh pembacaan skala beriut ini!

 Dari gambar tersebut, skala utama menunjukan angka 3 mm dan skala nonius menunjukan 0,46 mm sehingga hasil pengukuran yang diperoleh adalah 3 mm + 0,46 mm = 3,46 mm.

Pada gambar tersebut, skala utama menunjukan angka 3,5 mm dan skala nonius menunjukan angka 0,06 mm sehingga hasil pengukuran yang diperoleh adalah 3,5 mm + 0,06 mm = 3,56 mm.

Ketidakpastian dari pengukuran dengan mikrometer skrup adalah setengahnya dari skala terkecil mikrometer skrup tersebut. yaitu 0,5 x 0,01 = 0,005 sehingga hasil pengukuran dapat dituliskan sebagai berikut