Secara umum, pengukuran adalah suatu kegiatan yang dilakukan untuk mengetahui nilai atau ukuran suatu benda atau objek. Sedangkan pengukuran fisika atau pengukuran fisis dapat di definisikan sebagai kegiatan yang dilakukan untuk mengetahui nilai atau ukuran suatu benda/objek atau suatu materi dengan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan satuan besaran yang lain dan menggunakan satuan standar. Dalam kehidupan sehari-hari mungkin kita sering melakukan pengukuran, apakah itu pengukuran panjang kayu, pengukuran panjang jalan dan lain sebagainya tentunya hal ini dilakukan untuk mengetahui berapa panjang objek tersebut. Namun pengukuran itu kadang-kadang tidak menggunakan satuan sebagaimana mestinya dan dalam perhitungannya pun walaupun hasilnya sesuai namun satuan-satuan yang digunakan tidak mengikuti kaidah-kaidah sebagai dalam Sistem Satuan Internasional (SI).
Contoh Kasus:
Misalnya seorang pengolah kayu menghitung berapa isi (volume) kayu yang telah dikerjakan. Panjang kayu adalah 4 meter, lebar 12 sentimeter (cm) sedangkan tebalnya adalah 8 sentimeter (cm) dengan jumlah keseluruhan kayu sebanyak 26 batang. Berdasarkan yang penulis lihat di masyarakat, biasanya pemilik kayu langsung melakukan perkalian panjang x labar x tebal x jumlah kayu, sehingga dari contoh ini diperoleh dengan mengalikan angka-angkanya yaitu 4 x 12 x 8 x 20 = 9.984. Dari hasil 9.984 ini berarti mendekati nilai 10.000, dan nilai 10.000 ini dikatakan 1 kubik (\(m^3\)). Pengukuran ini jelas tidak mempertimbangkan satuan yang digunakan walaupun perhitungan hasil pengukurannya adalah benar. Pengukuran seperti ini dapat dikatakan sebagai pengukuran secara umum.
Melaksanakan kegiatan pengukuran dapat disebut dengan mengukur. Mengukur suatu besaran fisika atau pengukuran fisis tentunya harus menggunakan alat ukur yang tepat dan presisi. Misalnya seorang penjual sembako menimbang 1 karung gula dengan menggunakan timbangan 100 kg. Setelah dilakukan penimbangan, diperoleh berat gula adalah 50 kilogram. Kemudian penjual tersebut akan membagi 1 karung gula tersebut menjadi bungkusan-bungkusan kecil yang masing-masing bungkusan dengan berat 1 kilogram. Secara sekilas, dapat kita tebak hasilnya akan diperoleh sebanyak 50 bungkus gula kemasan 1 kilogram. Namun jika menggunakan timbangan 100 kg untuk menimbang gula 1 kg mungkin hasilnya akan jauh dari jumlah 50 bungkus. Jadi kita harus menggunakan timbangan yang lebih kecil dari 100 kg, misalnya timbangan 5 kg atau timbangan 2 kg. Perhatikan model timbangan seperti tambar berikut ini:
Gambar di atas menunjukkan model dan jenis timbangan yang berbeda, jika kita membagi 1 karung gula dengan berat 50 kg menjadi masing-masing 1 kg, maka timbangan pada gambar 2 di atas, dapat dimungkinkan jumlah gula yang kita bungkus dengan kemasan masing-masing 1 kg, akan kita dapatkan hasil sebanyak 50 bungkus. Kalaupun kurang atau lebihnya tidak akan terlalu banyak.
Istilah berat suatu benda, di dalam fisika satuannya bukan kilogram (kg) atau turunannya. Penggunaan istilah berat yaitu hanya digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan dalam fisika lebih kenal dengan besaran massa dengan satuan standar kilogram (kg). Berat sebenarnya adalah gaya yang ditimbulkan akibat gravitasi suatu tempat terhadap suatu benda yang satuannya adalah Newton (N), sedangkan massa adalah ukuran jumlah materi dalam suatu benda yang besarnya tetap, dengan satuan standar kilogram (kg). Suatu benda dengan massa 100 kg yang berada di bumi, jika dibawa di bulan massanya akan tetap 100 kg namun ketika berada di bulan bukan berarti karena lebih ringan maka massanya kurang dari 100 kg.
Contoh Soal:
Hitunglah berat sebuah robot ketika berada di bumi dan di bulan yang memiliki massa 400 kg bila percepatan gravitasi bumi adalah 9,8 m/\(s^2 \) dan percepatan gravitasi bulan adalah 1,6 m/\(s^2 \)
Jawaban:
Diketahui
- Massa robot = 400 kg
- Percepatan gravitasi bumi =9,8 m/\(s^2 \)
- Percepatan gravitasi builan = 1,6 m/\(s^2 \)
Jadi dapat kita hitung dengan menggunakan rumus berat (W) yaitu:
W = m.g
Wbumi =m.gbumi
Wbumi = 400 kg.9,8 m/\(s^2 \) = 3.920 kgm/\(s^2 \)
Wbulan =m.gbulan
Wbulan = 400 kg.1,6 m/\(s^2 \) = 640 kgm/\(s^2 \)
Jadi diperoleh berat robot di bumi adalah 3.920 kgm/\(s^2\) sedangkan ketika berada di bulan adalah 640 kgm/\(s^2\). Sehingga robot tersebut tentunya akan terasa lebih ringan jika berada di bulan namun jika kita timbang dengan menggunakan timbangan, massanya tetap 400 kg. Selain itu dari perhitungan di atas, satuan yang dihasilkan adalah kgm/\(s^2\) dimana satuannya sama dengan satuan Newton (N). Dengan demikian berat robot di bumi adalah 3.920 N sedangkan ketika berada di bulan adalah 640 N.
Di dalam fisika, ketepatan dalam pengukuran, ketepatan penggunaan alat, ketepatan pembacaan hasil pengukuran serta banyaknya jumlah pengukuran menentukan semakin telitinya pengukuran itu. Selain itu, jika hasil pengukuran akan dihitung, satuan yang digunakan harus sesuai dengan satuan sistem SI. Misalnya jika satuan dalam gram, maka harus kita ubah dahulu ke satuan kilogram (kg), jika satuan dalam liter, maka kita harus ubah dahulu ke meter kubik (\(m^3\)), begitu pula satuan lain harus diubah dahulu ke sistem SI. Namun kadang-kadang untuk perhitungan sederhana misalnya dalam menghitung volume suatu benda, jika satuannya tidak diubah dalam satuan standar SI, setidaknya semua satuannya harus sama. Misalnya seperti contoh soal berikut ini.
Contoh soal:
Hitunglah volume 1 lembar kertas ukuran F4 jika panjang kertas adalah 33 cm, lebar 21,5 cm dan tebal kertas dalam 1 ream adalah 50 mm?
Jawaban:
Dari soal di atas diperoleh:
Panjang kertas = 33 cm
Lebar kertas = 21,5 cm
tebal kertas dalam 1 ream = 50 mm (milimeter)
Yang kita akan cari adalah berapa volume kertas dalam 1 lembar. Karena rumus menghitung volume adalah panjang x lebar x tebal maka, yang pertama-tama kita cari dahulu berapa tebal kertas. Dalam 1 ream kertas terdapat 500 lembar, jadi tebal kertas per lembar dapat kita hitung sebagai berikut:
\(\frac{50}{500} \)=0,1 mm
Di dalam fisika, perhitungan hasil pengukuran harus menggunakan satuan standar dimana satuan standar untuk panjang dan sejenisnya adalah meter (disingkat m) atau minimal satuannya sama. Dari soal ini, kita peroleh tebal kertas adalah 0,1 mm, yang tentu satuannya berbeda dengan panjang dan lebar kertas. Olehnya itu satuan tebal kertas kita ubah ke sentimeter (cm), dimana 0,1 mm = 0,01 cm. Sehingga volume kertas dapat kita peroleh:
V = panjang x lebar x tabel
V = 33 cm x 21,5 cm x 0,01 cm =7,095 \(cm^3\)
Soal latihan:
- Hitunglah volume lantai sebuah bangunan dalam satuan SI dimana diketahui panjang lantai adalah 20 meter, lebar lantai 830 cm sedangkan tebalnya 20 cm?
- Berapa berat sebuah pesawat ruang angkasa yang memiliki massa 4 ton ketika berada di bumi dan ketika berada di planet Mars dimana percepatan gravitasi bumi adalah 9,8 m/\(s^2\) sedangkan percepatan gravitasi planet Mars adalah 3,7 m/\(s^2\) ? Jelaskan