ALAT UKUR DAN PENGUKURAN

PENGUKURAN

Pengukuran adalah suatu teknik untuk mengkaitkan suatu bilangan pada suatu sifat fisis dengan membandingkannya dengan suatu besaran standar yang telah diterima sebagai suatu satuan. Sedangkan mengukur kegiatan yang dilakukan untuk memperoleh data secara kuantitatif maupun kualitatif. Di dalam mengukur suatu besaran tentunya kita perlu memilih alat ukur yang sesuai dengan besaran yang diukur. Berikut ini adalah alat-alat sederhana dalam pengukuran dasar :

1.      Jangka sorong (mistar geser)

Jangka sorong adalah alat ukur panjang yang memiliki ketelitian 0,1 mm dengan ketelitian yang lebih baik dari mistar. Jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter luar suatu tabung, kawat, atau tebal sebuah buku. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter bagian dalam tabung atau botol dan juga kedalamannya. Perhatikan gambar :

                                                                       Gambar 1.1. jangka sorong

Jangka sorong terdiri atas rahang tetap yang memiliki skala tetap , rahang geser yang memiliki skala nonius (vernier) , rahang bawah, rahang atas dan pengukur kedalaman. Pada Jangka sorong, rahang bawah digunakan untuk mengukur diameter luar tabung dan rahang atas digunakan untuk mengukur diamater bagian daiam tabung. Adapun bagian ujung digunakan untuk mengukur kedalaman tabung.

Rahang geser jangka sorong dapat digeser secara bebas disesuaikan dengan ukuran benda. Pada rahang geser terdapat skala nonius, yaitu skala yang menentukan ketelitian pengukuran pada jangka sorong. Pada saat keadaan kedua rahang tertutup, yaitu angka 0 skala utama dalam sentimeter berhimpit dengan angka 0 skala nonius, saat diamati ternyata panjang 10 skala nonius = 9 mm, ini berarti panjang 1 skala nonius = 0,9 mm. Sehingga selisih antara skala utama pada rahang tetap dengan skala nonius adalah (1 – 0,9) = 0,1 mm.

Hasil pengukuran dengan jangka sorong akan memuat angka pasti dari skala utama dan angka taksiran dari skala nonius yang segaris (berhimpit) dengan skala utama. Penjumlahan dari keduanya merupakan angka penting. Hasil pengukuran itu dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

              X =( Xo + ∆X. 0,1 ) mm

                                             atau X = hasil skala utama + hasil skala nonius

     Kegunaan jangka sorong adalah:

• Untuk mengukur suatu benda bagian luar dengan cara diapit, contoh :  mengukur tebal buku
• Untuk mengukur bagian dalam atau diameter lubang suatu benda, contoh  besar diameter lubang pipa, botol atau tabung
• Untuk mengukur kedalamanan celah/lubang pada suatu benda dengan cara “menancapkan/menusukkan” bagian pengukur pengukur kedalaman.

2.      Mikrometer sekrup

Mikrometer sekrup atau disebut juga Mikrometer adalah alat ukur yang lebih cermat dari jangka sorong. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur benda-benda yang tergolong kecil dan tipis, misalnya diameter pensil, diameter kawat/ kabel listrik, tebal karton, tebal sehelai kertas hingga diameter rambut. Mikrometer memiliki ketelitian ukur 0,01 mm (Mikrometer analog), bahkan pada Mikrometer elektronik digital, dapat mencapai ketlitian hingga 0,002 mm (2µm). Berikut disajikan bagian-bagian dari Mikrometer.

Bagian utama Mikrometer adalah poros ukur yang dapat bergerak, dipasang pada Silinder pemutar ( Bidal). Pada Bidal terdapat skala Nonius yang memiliki 50 bagian skala. Jika skala Nonius diputar satu kali putaran (50 skala), maka bidal akan bergerak maju 0,5 mm, yang dapat diamati pada skala Utama (pada gambar 3.1  (Bidal bergerak maju kearah kiri) Berarti, jika Bidal diputar satu skala, maka akan bergeser sejauh 0,5 mm dibagi 50 = 0,01 mm . Hasil pengukuran Mikrometer terhadap sebuah benda, dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

X =( Xo + ∆X. 0,01 ) mm

Yaitu :
X0 = hasil skala utama
ΔX = hasil skala nonius ( Skala bidal yang berimpit dengan skala utama)
X = hasil pengukuran Mikrometer terhadap sebuah benda

Berikut ini adalah Mikrometer elektronik digital yang ketelitian ukurnya dapat mencapai 0,002 mm ( 2 mikrometer)

3.     Spherometer

Pada umumnya spherometer memiliki NST skala vertikal (skala utama) 0,5 mm dan jumlah  skala putar (nonius) sebanyak 50 skala.

NST alat ini dapat ditentukan dengan cara seperti mikrometer sekrup. Hasil pengukuran dari suatu spherometer dapat ditentukan dengan cara membaca penunjukkan bagian ujung skala putar terhdap skala utama dan garis vertical (yang membagi skala utama menjadi skala bagian kiri dan kanan) terhadap skala putar. Berikut ini adalah gambar spherometer :

4.      Amperemeter 

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Umumnya alat ini dipakai oleh teknisi elektronik dalam alat multi tester listrik yang disebut avometer gabungan dari fungsi amperemeter, voltmeter dan ohmmeter.

Amper meter dapat dibuat atas susunan mikroamperemeter dan shunt yang berfungsi untuk deteksi arus pada rangkaian baik arus yang kecil, sedangkan untuk arus yang besar ditambhan dengan hambatan shunt.

Amperemeter bekerja sesuai dengan gaya lorentz gaya magnetis. Arus yang mengalir pada kumparan yang selimuti medan magnet akan menimbulkan gaya lorentz yang dapat menggerakkan jarum amperemeter. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar pula simpangannya.

5.      Voltmeter 

Voltmeter adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Dengan ditambah alat multiplier akan dapat meningkatkan kemampuan pengukuran alat voltmeter berkali-kali lipat.

Gaya magnetik akan timbul dari interaksi antar medan magnet dan kuat arus. Gaya magnetic tersebut akan mampu membuat jarum alat pengukur voltmeter bergerak saat ada arus listrik. Semakin besar arus listrik yang mengelir maka semakin besar penyimpangan jarum yang terjadi

6.      Thermometer

Alat ukur suhu adalah termometer, dan ada banyak jenis termomter. Dilihat dari jenis skala ada tiga macam termomometer, yaitu Celcius, Fahrenheit, dan Reamur. Ditinjau dari bahan termometrik yang digunakan juga ada tiga jenis termometer, yaitu termometer gas, zat cair, dan zat padat (termokopel dan hambatan platina).

Termometer raksa dan termometer alkohol mempunyai kelebihan masing-masing. Keunggulan termometer raksa dibandingkan alkohol adalah: (1) raksa mudah dilihat karena mengkilat, (2) jangkauan raksa cukup lebar (-400C sampai dengan 3500C). Keunggulan termometer alkohol dibandingkan raksa adalah: (1) alkohol lebih peka, sebab perubahan volumnya lebih besar daripada raksa untuk perubahan suhu yang sama. Jadi, untuk perubahan suhu yang sama, perubahan panjang kolom raksa lebih besar, (2) alkohol dapat mengukur suhu yang sangat dingin, misalnya suhu di kutub, sebab titik beku alkohol sangat rendah, yaitu -1120C. 

Untuk mengukur suhu yang sangat tinggi digunakan termometer gas yang jangkauan suhunya lebar (-2500C sampai dengan 15000C). Untuk mengukur suhu yang sangat tinggi (di atas 10000C) seperti tungku peleburan baja atau permukaan matahari (di atas 60000C), digunakan pirometer. Pirometer mengukur radiasi yang dipancarkan oleh benda.

7.      Stopwatch

Sebenarnya ada banyak alat ukur waktu yang tersedia, seperti jam tangan, jam dinding, jam bandul dan sebagainya. Namun yang sering digunakan di laboratorium adalah stopwatch.

Ada banyak jenis stopwatch dengan berbagai ketelitian, mulai dari 1 detik, 1/10 detik, sampai 1/100 detik.

Ada juga stopwatch digital dengan ketelitian yang sangat tinggi, misalnya fasilitas stopwatch di handphone.

8.      Gelas Ukur

Massa jenis termasuk besaran turunan yaitu sama dengan massa dibagai volume benda. Oleh karena itu, untuk menentukan massa jenis sebuah benda kita perlu dua alat ukur, yaitu  alat ukur massa (neraca) dan alat ukur volume (penggaris untuk benda yang teratur bentuknya atau gelas ukur).

Cara lain untuk mengukur volume benda adalah dengan memasukkan benda langsung ke dalam gelas ukur.

Contoh:

Mula-mula air pada gelas ukur menunjuk skala pada 12,4 ml. Setelah sebuah benda dimasukkan pada gelas ukur, air menunjuk pada skala 20,2 ml.

Jadi volume benda tersebut adalah 20,2 ml – 12,4 ml  atau 7,8 ml

9.      Neraca Ohauss

Neraca ohauss terdiri dari 3 jenis yaitu masing-masing ohauss 310 gram, 311 gram dan 2610 gram. Cara menentukan hasil pengukuran dari neraca ohauss 311 dan 2610 gram sama saja yaitu dengan menjumlahkan masing-masing lengannya. Oleh karena itu, sebalum menggunakannya, terlebih dahulu ditentukan NST masing-masing lengannya. Neraca ohauss 310 gram ada;lah neraca yang berlengan dua dan dilengkapi dengan skala berputar sebgai skala nonius . oleh karena itu neraca ini jauh lebih teliti dari neraca 2610 dan 311 gram. Cara menentukannya adalah dengan menjumlahkan pengukuran msing-masing lengan, skala berputar dan penunjukkan nonius. Cara menentukan NST-nya sama dengan mistar geser dan mikrometer.

                  Dan di bawah ini adalah contoh neraca yang sering ditemukan di laboratarium

Ada empat macam prinsip kerja neraca, yaitu:

• Prinsip kesetimbangan gaya gravitasi, contoh neraca sama lenga
• Prinsip kesetimbangan momen gaya, contoh neraca dacin
• Prinsip kesetimbangan gaya elastis, contoh neraca pegas untuk menimbang bahan-bahan ku
• Prinsip inersia (kelembaman), contoh neraca inersia