Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 13 Edisi 1 Mei 2012
PENGUKURAN (KALIBRASI) VOLUME DAN MASSA JENIS ALUMUNIUM L. Antika , E. Julianty, Miroah, A. Nurul, F. Hapsari Prodi Pendidikan Fisika Pasca Sarjana Universitas Negeri Jakarta Jl. Rawamangun Muka No 1. Jakarta13220
ABSTRAK PENGUKURAN (KALIBRASI) VOLUME DAN MASSA JENIS ALUMUNIUM. Pengukuran yang akurat merupakan bagian penting dari fisika walaupun demikian tidak ada pengukuran yang benar – benar tepat. Ada ketidakpastian yang berhubungan dengan setiap pengukuran. Ketidakpastian muncul dari sumber yang berbeda. Percobaan kali ini menggunakan alat ukur mikrometer sekrup yang digunakan untuk mengukur diameter dan panjang benda serta menggunakan neraca untuk mengukur massa benda. Benda yang di ukur adalah alumunium. Mikrometer sekrup yang digunakan untuk mengukur benda memiliki ukuran maksimal sekitar 2,50 cm. Pengukuran massa benda di ukur dengan neraca yang mempunyai ketelitian 0,001 gram. Untuk menghitung massa jenis di gunakan persamaan:
ρ=
m . v
Hasil pengukarn diameter alumunium 2,222 cm; panjang silinder alumunium 9,996 cm; massa aluminum
103,0213 g, volume alumunium 38,7 cm3, 2,66 g/cm3. Kata kunci: pengukuran, micrometer sekrup, neraca, alumunium.
1. Pendahuluan Fisika merupakan ilmu pengetahuan yang mempunyai pengaruh besar terhadap perkembangan ilmu pengetahuan yang lainnya, misalnya teknologi elektronika, teknologi informasi, dan teknologi alat ukur. Hal ini disebabkan di dalam fisika mengandung prinsip prinsip dasar mengenai gejala-gejala alam yang ada di sekitar kita. Fenomena dan gejala-gejala alam tersebut meliputi besaran-besaran fisika di antaranya: gerak, cahaya, kalor, listrik, dan energi. Penerapan besaran-besaran fisika dalam aktivitas kegiatan sehari-hari senantiasa berkaitan dengan pengamatan dan pengukuran. Sebagai contoh, informasi kecepatan gerak pesawat terbang bagi seorang pilot berguna untuk mengoperasikan pesawat yang dikendalikannya. Besarnya suhu badan kita merupakan informasi untuk mengetahui apakah badan kita sehat atau tidak. Sepatu dan pakaian yang kita gunakan mempunyai ukuran tertentu. Pengukuran yang dalam bahasa inggris dikenal dengan istilah measurement merupakan suatu kegiatan yang dilakukan untuk mengukur. Artinya memberi angka terhadapsesuatu yang disebut objek pengukura atau objek ukur. Menurut Allen & Yen (1979: 2) pengukuran (measurement) adalah penetapan angka bagi individu dengan cara sistematis yang mencerminkan sifat (karakteristik) dari individu. Menurut Saifuddin Azwar (2010: 3) pengukuran adalah suatu prosedur pemberian angka terhadap atribut atau variabel suatu kontinum. Sementara itu, menurut Anas Sudijono (2011: 4) pengukuran
dapat diartikan sebagai kegiatan untuk mengukur sesuatu. Pada hakekatnya, kegiatan ini adalah membandingkan sesuatu dengan atau atas dasar ukuran tertentu. Menurut Saifuddin Azwar (2010: 4-6) karekteristik dari pengukuran, yaitu: 1) perbandingan antara atribut yang di ukur dengan alat ukurnya, maksudnya apa yang di ukur adalah atribut atau dimensi dari sesuatu, bukan sesuatu itu sendiri; 2) hasilnya dinyatakan secara kuantitatif artinya, hasil pengukuran berwujud angka; 3) hasilnya bersifat deskriptif, maksudnya hanya sebatas memberikan angka yang tidak diinterpretasikan lebih jauh. Dari ketiga karakteristik yang disebutkan tersebut maka dapat dikemukakan bahwa pengukuran merupakan pengambilan keputusan yang menghasilkan sebuah angka tetapi angka yang diberikan tidak memberikan interpretasi lebih jauh. Berdasarkan beberapa definisi tersebut, maka dapat dikemukakan bahwa pengukuran adalah proses pemberian angka atau deskripsi numerik kepada individu atau benda. Hasil dari pengukuran adalah angka. Oleh karena itu, dapat dipahami bahwa pengukuran bersifat kuantitatif. Pengukuran merupakan kegiatan 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 22
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 13 Edisi 1 Mei 2012
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. Kegiatan mengukur dapat diartikan sebagai proses perbandingannsuatu obyek terhadap standar yang relevan dengan mengikuti peraturan peraturan terkait dengan tujuan untuk dapat memberikan gambaran yang jelas tentang obyek ukurnya. Dengan melakukan proses pengukuran dapat: • membuat gambaran melalui karakteristik suatu obyek atau prosesnya. • mengadakan komunikasi antar perancang, pelaksana pembuatan, • penguji mutu dan berbagai pihak yang terkait lainnya. • memperkirakan hal hal yang akan terjadi • melakukan pengendalian agar sesuatu yang akan terjadi dapat sesuai dengan harapan perancang.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Poros Tetap yaitu poros di ujung yang tidak bergerak Poros Geser, poros yang bisa dierakkann ke depang dan kebelakang Skala utama (salam satuan mm) Skala Nonius atau Skala Putar Pemutar, menggerakkan poros geser Pengunci Rachet, sama seperti poros geser tapi lebih kecil Frame berbentuk U
Gambar Alumunium. Mikrometer Sekrup Untuk mengukur panjang benda sampai ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm digunakan mikrometer sekrup. Mikrometer sekrup memiliki dua macam skala, yaitu skala utama dan skala melingkar. Bagian utama mikrometer sekrup adalah sebuah poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar atau biasa disebut bidal. Pada ujung silinder pemutar ini terdapat garis-garis skala yang membagi 50 bagian yang sama. Jika silinder pemutar diputar satu putaran penuh, maka poros akan bergerak sejauh 0,5 mm. Mengingat silinder pemutar memiliki 50 skala, maka kalau silinder pemutar bergerak satu skala, poros akan bergeser 0,5 mm/50 = 0,01 mm = 0,001 cm. Mikrometer sekrup pada Gambar menghasilkan pembacaan 7,38 mm. Hasil ini berasal dari bacaan pada 7 mm pada skala utama ditambah 0,38 pada skala melingkar.
Gambar 1.1 Mikrometer sekrup
Bagian-Bagian dari Micrometer Sekrup. Secara standard bagian-bagian mikrometer sekrup terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut.
Spesifikasi Alumunium: 1. Panjang = 100 mm 2. Massa = 103 gram 3. Diameter = 22 mm
Fungsi dari Mikrometer Sekrup Mikrometer berfungsi untuk mengukur panjang/ketebalan/diameter dari benda-benda yang cukup kecil seperti lempeng baja, aluminium, diameter kabel, kawat, lebar kertas, dan masih banyak lagi. Penggunaan mikrometer sekrup sangat luas, intinya adalah mengukur besaran panjang dengan lebih presisi.
Jangka Sorong Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi dengan display digital. Pada versi analog, umumnya tingkat ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorang dibawah 30cm dan 0.01 untuk yang di atas 30cm. Kegunaan jangka sorong adalah: • untuk mengukur suatu benda dari sisi luar dengan cara diapit;
23
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 13 Edisi 1 Mei 2012 • •
untuk mengukur sisi dalam suatu benda yang biasanya berupa lubang (pada pipa, maupun lainnya) dengan cara diulur; untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara "menancapkan/menusukkan" bagian pengukur. Bagian pengukur tidak terlihat pada gambar karena berada di sisi pemegang.
dan mempunyai arah, berat suatu benda dipengaruhi oleh massa benda dan gravitasi yang mempengaruhinya.
Tabel 1.1 Massa Jenis Benda.
Neraca
Gambar 1.2 Berbagai jenis neraca. Jenis-jenis alat ukur massa • Neraca gantung neraca ini digunakan untuk mengukur massa jika kalianpernah melihat maka kalian melihatnya di toko- toko beras, atau pupuk. • Neraca analog neraca adalah jenis neraca yang digunakan untuk mengukur massa tepung sebelum measak roti atau juga bisa untuk mengukur massa di toko buah. • Neraca digital ini dapat kalian lihat di tokotoko buah atau kadang juga di temukan di laboratorium karena hasil pengukuran yang digunakan lebih tepat dibandingkan dengan alat ukur massa yang lain selain itu dengan alat ukur ini di dapatkan pengukuran lebih teliti. Dan tentunya cara penggunaanya lebih mudah karena dapat terlihat langsung di dalam neraca. walau kelebihannya alat ukur ini lebih mahal di banding dengan yang lainnya • Neraca sama lengan Neraca ini sering kalian lihat di toko emas, karena bisanya digunakan untuk menimbang emas. • Neraca Ahaus (Neraca tiga lengan dan Neraca empat lengan). Neraca ini biasanya terdapat di laboratorium untuk praktek-praktek IPA. Massa Jenis Masa Jenis atau sering disebut densitas (density) merupakan masa suatu benda per satuan volumenya. Masa jenis dilambangkan dengan huruf yunani p dibaca “rho”). Rumus masa jenis ρ = massa / volume. Sedangkan berat jenis itu sendiri merupakan gaya
2. Metodologi Pengukuran Metode pengukuran dilakukan secara langsung. Pada pengukuran diameter dan panjang di gunakan micrometer sekrup dengan langkah langkah sebagai berikut. 1. Pastikan pengunci dalam keadaan terbuka. 2. Lakukan pengecekan ketika apakah poros tetap dan poros geser bertemu skala dan skala nonius utama menunjukkan angka nol. 3. Buka rahang dengan menggerakkan pemutar ke arah kiri sampai benda dapat masuk ke dalam rahang. 4. Letakkan benda dintara poros tetap dan poros geser lalu tutup kembali rahang hingga tepat menjepit benda. 5. Putarlah Pengunci agar pemutar tidak bisa bergerak lagi. Dengarkan bunyi “klik” yang muncul. Pada pengukuran massa dilakukan menggunakan neraca dengan langkah-langkah sebagai berikut. a. Setiap lengan jangan lupa berada pada skala 0. b. Kalibrasi terlebih dahulu, dengan cara memutar skrup knop pemutar kalibrasi di bagian belakang, sampai seimbang atau jarum penunjuk menunjukkan anka titik nol, hal ini dilakukan agar pengukrannya lebih tepat. c. Meletakakan benda yang diukur massanya. Menggeser skalanya mulai dari lengan yang besar dan jangan sampai melebihi titik nol , baru skala yang kecil sampai menunjukkan keseimbangan di titik nol ( dua garis sejajar). Membaca hasil pengukuran dengan menjumlahkan setiap skala mulai dari yang besar hingga yang kecil agar lebih mudah.
24
Spektra: Jurnal Fisika a dan Aplikasiinya, Vol. 13 E Edisi 1 Mei 20 012
3.Hasill Penelitian n Berikut data d penelitiann langsung yanng telah kami lakukan : 1. Diameter D silindder aluminium m dan grafik standar deviasiinya Tabel 1.22 Diameter siliinder yang terrukur Diameterr silinder alum munium meng ggunakan micrrometer No
Data
Standar Deviasi D
1
2,24
0,011
2
2,23
0,011
3
2,23
0,011
4
2,23
0,011
5
2,2
0,011
6
2,21
0,011
7
2,22
0,011
8
2,21
0,011
9
2,23
0,011
10
2,2
0,011
11
2,25
0,011
12
2,22
0,011
13
2,23
0,011
14
2,2
0,011
15
2,23
0,011
rata-rata
2,2222
Ketidakppastian relatif =
Δx 22,2 − 22 × 100% ⇔ × 100% = 0,9% x 222
Gaambar 1.3 Staandar deviasi 2.
.
Panjang silindder aluminium m dan grafik sttandar deviasiinya Panjang di ukkur menggunaakan jangka soorong.
25
Spektra: Jurnal Fisika a dan Aplikasiinya, Vol. 13 E Edisi 1 Mei 20 012
Tabel 1.3 Pannjang Silinderr Panjang silinnder alumuniuum menggunaakan jangka so orong No
Data
1
9,99
0,02
2
9,98
0,02
3
10,01
0,02
4
10,02
0,02
5
10,01
0,02
6
9,98
0,02
7
9,98
0,02
8
9,99
0,02
9
10
0,02
10
10,02
0,02
11
10,02
0,02
12
9,98
0,02
13
9,98
0,02
14
9,99
0,02
15
9,99
0,02
raata-rata
9,996
Ketidakppastian relatif :
=
Standar Deviasi D
Δx 99,9 − 100 × 1000% ⇔ × 1000% = −0,1% x 100
Gambar 1.4 Standaar deviasi penggukuran panjaang.
26
Spektra: Jurnal Fisika a dan Aplikasiinya, Vol. 13 E Edisi 1 Mei 20 012
3.
Massa silindeer aluminium dan d grafik staandar deviasiny ya Tabel 1.4 Pannjang silinder. Massa silinder s alumuunium mengguunakan neracaa N No
Data
1
103,03
0,18
2
103,06
0,18
3
103,01
0,18
4
102,98
0,18
5
102,87
0,18
6
102,88
0,18
7
103,5
0,18
8
102,94
0,18
9
102,93
0,18
10
103,06
0,18
11
103,04
0,18
12
103,02
0,18
13
103,03
0,18
14
103
0,18
15
102,97
0,18
rataa-rata
103,0213
m = Ketidakppastian relatif massa
Standdar Deviasi
Δm 103,02 − 10 03 × 100% ⇔ × 100% = 0,01% 103 m
Gambar 1.5 Standar deeviasi pengukkuran silinder
27
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. 13 Edisi 1 Mei 2012
4.
Volume dan massa Jenis Berdasarkan hasil pengukuran maka diperoleh : V = πr t = 3,14.(1,1) 9,9 = 38,7 cm3 ``Massa Jenis alumunium di peroleh: 2
ρ=
2
m 103 = = 2,6 g/cm3 v 38,7
Kesalahan Literatur
=
ρ hitung − ρ ukur × 100% ρ hitung
=
2,6 − 2,7 × 100% = −3,8% 2,6
DAFTAR PUSTAKA [1] Saripudin, A.D. Rustiawan K, dan A.Suganda.2009.praktis belajar fisika 1:untuk kelas X SMA/MA Program ilmu pengetahuan alam. Pusat perbukuan Departemen Nasional. Depdiknas.Jakarta. 1994. [2] Prof. DR. H. Djaali dan DR. Pudji Mujiono, Pengukuran dalam Bidang Pendidikan, Pasca Sarjana, UNJ, 2007 eprints.uny.ac.id
28
