PENGUKURAN

Untuk mencapai suatu tujuan tertentu di dalam fisika, kita biasanya melakukan pengamatan yang disertai dengan pengukuran. Pengamatan suatu gejala secara umum tidak lengkap apabila tidak ada data yang didapat dari hasil pengukuran. Lord Kelvin, seorang ahli fisika berkata, bila kita dapat mengukur yang sedang kita bicarakan dan menyatakannya dengan angka-angka, berarti kita mengetahui apa yang sedang kita bicarakan itu.

Apa yang Anda lakukan sewaktu melakukan pengukuran? Misalnya anda mengukur panjang meja belajar dengan menggunakan jengkal, dan mendapatkan bahwa panjang meja adalah 7 jengkal. Dalam pengukuran di atas Anda telah mengambil jengkal sebagai satuan panjang. Kenyataan dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukan pengukuran terhadap besaran tertentu menggunakan alat ukur yang telah ditetapkan. Misalnya, kita menggunakan mistar untuk mengukur panjang. Pengukuran sebenarnya merupakan proses pembandingan nilai besaran yang belum diketahui dengan nilai standar yang sudah ditetapkan.

ALAT UKUR BESARAN

Alat Ukur Besaran Pokok

Mistar : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,5 mm.

Jangka sorong : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,1 mm.

Mikrometer : untuk mengukur suatu panjang benda mempunyai batas ketelitian 0,01 mm. 

Neraca : untuk mengukur massa suatu benda.

Stop Watch : untuk mengukur waktu mempunyai batas ketelitian 0,01 detik.

Termometer : untuk mengukur suhu.

Amperemeter : untuk mengukur kuat arus listrik (multimeter)

Alat Ukur Besaran Turunan

Speedometer : untuk mengukur kelajuan

Dinamometer : untuk mengukur besarnya gaya.

Higrometer : untuk mengukur kelembaban udara.

Ohm meter : untuk mengukur tahanan ( hambatan ) listrik

Volt meter : untuk mengukur tegangan listrik.

Ohm meter dan voltmeter dan amperemeter biasa menggunakan multimeter.

Barometer : untuk mengukur tekanan udara luar.

Hidrometer : untuk mengukur berat jenis larutan.

Manometer : untuk mengukur tekanan udara tertutup.

Kalorimeter : untuk mengukur besarnya kalor jenis zat.

Istilah dalam Pengukuran

Ketelitian adalah suatu ukuran yang menyatakan tingkat pendekatan dari nilai yang diukur terhadap nilai benar x₀.

Kepekaan adalah ukuran minimal yang masih dapat dikenal oleh instrumen/alat ukur

Ketepatan (akurasi) adalah suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang sama. 

Dengan memberikan suatu nilai tertentu pada besaran fisis, ketepatan merupakan suatu ukuran yang menunjukkan perbedaan hasil-hasil pengukuran pada pengukuran berulang.

Akurasi alias Ketelitian Pengukuran

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. Di antara yang paling penting, selain kesalahan, adalah keterbatasan ketepatan setiap alat pengukur dan ketidakmampuan membaca sebuah alat ukur di luar batas bagian terkecil yang ditunjukkan. Misalnya anda memakai sebuah penggaris centimeter untuk mengukur lebar sebuah papan, hasilnya dapat dipastikan akurat sampai 0,1 cm, yaitu bagian terkecil pada penggaris tersebut. Alasannya, adalah sulit untuk memastikan suatu nilai di antara garis pembagi terkecil tersebut, dan penggaris itu sendiri mungkin tidak dibuat atau dikalibrasi sampai ketepatan yang lebih baik dari ini.

Ketika menyatakan hasil pengukuran, penting juga untuk menyatakan ketepatan atau perkiraan ketidakpastian pada pengukuran tersebut. Sebagai contoh, hasil pengukuran lebar papan tulis :  5,2 plus minus 0,1 cm. Hasil Plus minus 0,1 cm (kurang lebih 0,1 cm) menyatakan perkiraan ketidakpastian pada pengukuran tersebut sehingga lebar sebenarnya paling mungkin berada di antara 5,1 dan 5,3.

Persentase ketidakpastian merupakan perbandingan antara ketidakpastia dan nilai yang diukur, dikalikan dengan 100 %. Misalnya jika hasil pengukuran adalah 5,2 cm dan ketidakpastiannya 0,1 cm maka persentase ketidakpastiannya adalah : (0,1 / 5,2) x 100 % = 2 %.

Seringkali, ketidakpastian pada suatu nilai terukur tidak dinyatakan secara eksplisit. Pada kasus seperti ini, ketidakpastian biasanya dianggap sebesar satu atau dua satuan (atau bahkan tiga) dari angka terakhir yang diberikan. Sebagai contoh, jika panjang sebuah benda dinyatakan sebagai 5,2 cm, ketidakpastian dianggap sebesar 0,1 cm (atau mungkin 0,2 cm). Dalam hal ini, penting untuk tidak menulis 5,20 cm, karena hal itu menyatakan ketidakpastian sebesar 0,01 cm; dianggap bahwa panjang benda tersebut mungkin antara 5,19 dan 5,21 cm, sementara sebenarnya anda menyangka nilainya antara 5,1 dan 5,3 cm.

Ketidakpastian Mutlak dan Relatif

Hasil pengukuan selalu dilaporkan sebagai x = x plus minus delta x di mana delta x merupakan setengah skala terkecil istrumen (pengukuran tunggal) atau berupa simpangan baku nilai rata-rata sampel (pengukuran berulang).  Delta x dinamakan ketidakpastian mutlak. Ketidakpastian mutlak berhubungan dengan ketepatan pengukuran, di mana semakin kecil ketidakpastian mutlak yang dicapai, semakin tepat pengukuran tersebut. Misalnya pengukuran panjang dengan mikrometer skrup, L = (4,900  0,005 ) cm. Nilai 0,005 cm merupakan ketidakpastian mutlak yang diperoleh dari setengah skala terkecil mikrometer dan 4,9 merupakan angka pasti.

Read More

Cabang-cabang Fisika

Kalau kita masih mengenyam
pendidikan pada tingkat
sekolah dasar, kita mengenal
Matematika dan IPA. Setelah
masuk ke jenjang Sekolah
Menengah, ternyata IPA terbagi atas Fisika, Kimia dan
Biologi. Selanjutnya, bagi
yang melanjutkan pendidikan
ke perguruan tinggi yang
mengambil Jurusan Fisika,
ternyata banyak sekali cabang fisika yang dipelajari
walaupun hanya sebagian
kecil. Pada Jurusan Fisika/
Program Studi Fisika
mempelajari Mekanika, Listrik
dan Magnet, Gelombang dan Optik, Elektronika, Fisika
Modern, Fisika Matematika
dan lain-lain bahkan sampai
pada penggunaan aplikasi
komputer. Pada kesempatan ini penulis
akan membahas beberapa
cabang ilmu fisika yang
penulis ketahui di antaranya
sebagai berikut: Mekanika Mekanika adalah satu cabang
fisika yang mempelajari
tentang gerak. Mekanika
terbagi atas 2 bagian yakni
Kinematika dan Dinamika.
Pada kinematika membahas bagaimana suatu objek yang
bergerak tanpa menyelidiki
sebab-sebab apa yang
menyebabkan suatu objek
bergerak. Sedangkan pada
dinamika mempelajari bagaimana suatu objek yang
bergerak dengan menyelidiki
penyebab. Secara rinci yang
dibahas pada mekanika adalah
sebagai berikut: Gerak partikel Medan gaya Gerak osilasi Pusat medan gaya Gerak sistem partikel Benda tegar Gerak melingkar (rotasi) Mekanika medium kontinu Persamaan Lagrange Tensor Getaran Relativitas khusus Listrik dan Magnet Antara listrik dan magnet
tidak dapat dipisahkan sebab
medan listrik dapat
menimbulkan medan magnet
dan begitu sebaliknya, medan
magnet dapat menimbulkan medan listrik. Listrik terbagi
atas dua bagian yakni listrik
statis (elektrostatis) dan
listrik dinamis
(elektrodinamika).Secara rinci
yang dibahas pada listrik magnet adalah: Analisis vektor dan
aplikasinya pada listrik dan
magnet Listrik statis Listrik dinamis Medan magnetik Bahan magnetik Persamaan Maxwell Radiasi muatan Fisika Panas
(Termodinamika) Pada cabang ini yang dipelajari
adalah: Konsep suhu dan kalor Sistem termodinamika Hukum-hukum
termodinamika Gas Fungsi termodinamika Perubahan wujud zat Fisika Cahaya (Gelombang) Gelombang dalam medium Gelombang transversal Gelombang longitudinal Gelombang elektromagnetik Interferensi gelombang Difraksi gelombang Pandu gelombang Perambatan gelombang Fisika Kuantum Radiasi benda hitam Hukum-hukum dan teori
kuantum (hukum pergeseran
Wien, hukum Stefan-
Boltzmann, teori Raleigh-Jean,
teori Planck, statistik Bose-
Einstein) Paket gelombang dan prinsip
ketidakpastian Masalah satu dimensi Masa tiga dimensi Metode operator Spin dan momentum sudut Sistem partikel Teori perturbasi bebas waktu Mekanika kuantum Fisika Inti (Nuklir) Pada dasarnya bahasan pada
Fisika Inti dipelajari pada
Fisika Kuantum. Objek bahasa
pada Fisika Inti di antaranya: Radioaktivitas Model atom hidrogen Sifat-sifat inti (nuklir) Energi ikat inti Susunan dan gaya inti Reaksi inti Fisika Optik (Geometri) Pada dasarnya pada fisika
optik yang dibahas juga
terdapat pada cabang fisika
Gelombang. Yang dibahas
pada Fisika Optik adalah: Alat-alat optik dan
penggunaannya Refleksi dan difraksi Interferensi Geometri optik Difraksi Gaussian (Transformasi Gauss) Holografi (Perekaman) dan
piranti holografi Laser Deterktor cahaya (photo
detector) Serat optik dan aplikasinya
dalam bidang telekomunikasi Fisika Elektronika Rangkaian ekuivalen Arus transien Arus bolak balik Dioda dan Semikonduktor Transistor Rangkaian terpadu (IC) Penguat (Amplifier) FET Elektronika digital Astronomi/Kosmografi
(Ilmu Falak) Kosmografi/astronomi adalah
ilmu mempelajari tentang
perbintangan dan benda-
benda angkasa. Materi yang
dibahas pada astronomi adalah
Tata surya, bola langit, benda- benda langit, dan lain-lain
termasuk sistem penanggalan
baik pada kalender Masehi
maupun kalender hijriyah. Fisika Kedokteran (Fisika
Medis) Dalam fisika kedokteran
membahas bagaimana
penggunaan ilmu fisika dalam
bidang kedokteran (medis), di
antaranya: Biomekanika meliputi gaya
dan hukum fluida dalam
tubuh Bioakuistik (bunyi dan
efeknya pada sel hidup/
manusia) Biooptik (mata dan
penggunaan alat-alat optik) Biolistrik (sistem listrik pada
sel hidup terutama pada
jantung manusia) Fisika radiasi Fisika Lingkungan Pada Fisika lingkungan, objek
yang dibahas terbagi atas 3
kategori yakni Fisika Tanah
dalam/Bumi, Fisika Tanah
Permukaan dan Fisika udara.
Secara rinci dapat diuraikan sebagai berikut: Hukum-hukum gas dan
transpor Radiasi Transfer entitas dan aplikasi
Fourier Kesetimbangan panas pada
permukaan air, tumbuhan,
hewan dan manusia Tanah Iklim dan cuaca Pencemaran lingkungan fisik Hidrologi fisik Fisika gempa (Seismografi
fisik) Fisika laut (oseanografi fisik) Udara dan Atmosfer, dll Fisika Fluida Bagian-bagiannya adalah: Mekanika fluida Tekanan Tekanan hidrostatik Hukum Pascal Tegangan permukaan Hukum Archimedes Aliran fluida Persamaan kontinuitas Persamaan Bernouli dll Geofisika Geofisika adalah perpaduan
antara ilmu fisika, geografi,
kimia dan matematika. Dari
segi Fisika yang dipelajari
adalah: Ilmu Gempa atau Seismologi
yang mempelajari tentang
gempa Magnet bumi Gravitasi termasuk pasang
surut dan anomali gravitasi
bumi Geo-Elektro (aspek listrik
bumi), dll Selain yang diuraikan di atas,
seiring perkembangan zaman,
ilmu fisika telah menjadi
bagian dari segi kehidupan,
misalnya aplikasi fisika dalam
bidang ekonomi (ekonomifisika), solusi
persamaan-persamaan Fisika-
Matematik dengan
menggunakan komputer
(fisika komputasi), dan lain-
lain yang mengakibatkan fisika itu selalu ada dalam
berbagai aspek. Namun yang
perlu digarisbawahi adalah
objek kajian fisika dibatasi
pada Materi dan Gejala Alam.
Dalam mempelajari fisika, modal utama yang harus
dikuasai adalah Matematika.

Read More

SEJARAH FISIKA

Sejarah fisika

Sejarah fisika sepanjang yang telah diketahui telah dimulai pada tahun sekitar 2400 SM, ketika kebudayaan
Harappan menggunakan suatu benda untuk memperkirakan dan menghitung sudut bintang di angkasa. Sejak saat itu fisika terus berkembang sampai ke level sekarang.

Perkembangan ini tidak hanya membawa perubahan di dalam bidang dunia benda, matematika dan filosofi namun juga, melalui teknologi , membawa perubahan ke dunia sosial masyarakat . Revolusi ilmu yang berlangsung terjadi pada sekitar tahun 1600 dapat dikatakan menjadi batas antara pemikiran purba dan
lahirnya fisika klasik .

Dan akhirnya berlanjut ke tahun 1900 yang menandakan mulai berlangsungnya era baru yaitu era fisika modern. Di era ini ilmuwan tidak melihat adanya penyempurnaan di bidang ilmu pengetahuan, pertanyaan demi pertanyaan terus bermunculan tanpa henti, dari luasnya galaksi , sifat alami dari kondisi vakum sampai lingkungan subatomik. Daftar persoalan dimana fisikawan harus pecahkan terus bertambah dari waktu ke waktu. Fisika Awal Sejak zaman dulu, manusia terus memperhatikan bagaimana benda-benda di sekitarnya berinteraksi, kenapa benda yang tanpa disangga jatuh keb bawah, kenapa benda yang berlainan memiliki sifat yang berlainan juga, dan sebagainya. Mereka juga mengira-ira tentang misteri alam semesta, bagaimana bentuk dan posisi bumi di tengah alam yang luas ini dan bagaima sifat-sifat dari matahari dan bulan, dua benda
yang memiliki posisi penting dalam kehidupan manusia purba. Secara umum, untuk menjawab pertanyaan-
pertanyaan ini mereka secara mudah langsung mengaitkannya dengan pekerjaan dewa. Akhirnya, jawaban yang mulai ilmiah namun tentu saja masih terlalu berspekulasi, mulai berkembang. Tentu saja jawaban ini kebanyakan masih salah karena tidak didasarkan pada eksperimen, bagaimanapun juga dengan begini ilmu pengetahuan mulai mendapat tempatnya. Fisika pada masa awal ini kebanyakan berkembang dari dunia filosofi, dan bukan dari eksperimen yang sistematis. Kontribusi Islam Saat itu kebudayaan didominasi oleh Kekaisaran Roma, ilmu medik dan fisika berkembang sangat pesat yang dipimpin oleh ilmuwan dan filsuf dari Yunani. Runtuhnya Kekaisaran Roma berakibat pada mundurnya perkembangan ilmu pengetahuan di dataran Eropa.


Bagaimanapun juga kebudayaan di timur tengah terus berkembang pesat, banyak ilmuwan dari Yunani
yang mencari dukungan dan bantuan di timur tengah ini. Akhirnya ilmuwan muslim pun berhasil mengembangkan ilmu astronomi dan matematika, yang akhirnya menemukan bidang ilmu pengetahuan baru yaitu kimia. Setelah bangsa Arab menaklukkan Persia, ilmu pengetahuan berkembang dengan cepat di Persia dan ilmuwan terus bermunculan yang akhirnya dengan giatnya memindahkan ilmu yang telah ada dari kebudayaan Yunani ke timur tengah yang saat itu sedang mundur dari Eropa yang mulai memasuki abad kegelapan.

Read More