Pengukuran dalam Pembelajaran IPA di SD

Mengukur adalah proses membandingkan suatu besaran dengan besaran standar sejenis dengan cara dan system tertentu. Secara umum setiap orang dapat menentukan besaran standar, cara alat, dan system yang digunakan untuk melakukan pengukuran. Contohnya ketika seseorang akan membagi batang bambu menjadi beberapa potong, mungkin ia akan menggunakan besaran dan satuan standar “jengkal” serta tangan sebagai cara, alat, dan system dalam melakukan pengukuran panjang potongan-potongan bambu tersebut.

Tentu saja hasil pengukuran tersebut sangat subyektif dan tidak akurat. Agar hasil pengukuran akurat dan obyektif, maka pengukuran harus menggunakan cara, atal, dan sistem yang telah disepakati dan diterima dalam dunia ilmiah. Selain itu, perlu juga diperhatikan aturan penulisan hasil pengukuran.

Pada umumnya data hasil pwngukuran tidak dalam bentuk bilangan bulat, bahkan bilangan desimal dengan digit yang sangat banyak, maka diperlukan sebuah aturan pembulatan untuk menyingkat laporan pengukuran hingga digit yang diperlukan saja. Misalnya jika kita peroleh panjang meja 2,7435 meter, bukankah cukup melaporkannya hingga satu digit di belakang koma saja sehingga menjadi 2,7 meter. Aturan pembulatan terkadang sangat penting ketika kita berhadapan dengan angka-angka pecahan dengan jumlah desimal yang banyak. Dalam pembulatan terdapat aturan, yaitu :

Aturan I :

Jika angka dibelakang angka terakhir yang ingin diruliskan kurang dari 5, maka hilangkan angka tersebut dalam semua angka dibelakangnya. Misalnya kita ingin membulatkan 5,3467 menjadi satu angka dibelakang koma, karena angka terakhir setelah angka 3 adalah angka 4, dan kurang dari 5, maka kita hilangkan seluruh angka dibelakang 3 tersebut menjadi 5,3.

Contoh : Bulatkanlah 4,3423 menjadi sampai 2 digit di belakang koma.

Jawab : Hasil pembulatannya 4,34 karena setelah digit kedua bernilai dibawah 5 (yakni 2).

Aturan II :

Namun jika angka dibelakang angka terakhir yang ingin dituliskan lebih dari 5, maka tambahkan digit terkahir dengan 1. Misalnya kita ingin membulatkan 5,3867 menjadi 1 angka dibelakang koma, karena angka terakhir setelah angka 3 adalah 8, dan 8 lebih dari 5, maka kita hilangkan seluruh angka dibelakang 3 tersebut dan tambahkan 3 dengan 1, sehingga 5,4.

Contoh : Bulatkanlah 4,3473 menjadi sampai du digit dibelakang koma.

Jawab:Hasil pembulatannya 4,35 karena setelah digit kedua bernilai diatas 5 (yakni 7) 

System Satuan dan Notasi Ilmiah Hasil Pengukuran

Tujuh besaran standar yang ditetapkan oleh International Bureau of Weights and Measures (1971) disebut juga besaran pokok dan satuan yang digunakan untuk besaran pokok tersebut dikenal dengan satuan besaran pokok. Dua atau lebih besaran pokok dapat membentuk besaran lainnya yang disebut dengan besaran turunan. Misalnya luas dan volume diturunkan dari besaran panjang karena satuan luas dan volume menyangkut satuan panjang. Satuan yang diberlakukan untuk besaran ini disebut satuan besaran turunan, yang ditetapkan berdasarkan satuan-satuan besaran pokok. Untuk menegaskan kesetaraan antar besaran dengan satuan yang Nampak berbeda digunakan symbol dimensi.

Macam-macam besaran pokok beserta satuannya :

1. Panjang (Meter);

2. Massa (Kilogram);

3. Waktu (Sekon);

4. Suhu (Kelvin);

5. Kuat Arus (Ampere);

6. Intensitas Cahaya (Candela);

7. Jumlah Zat (Mole);

Macam-Macam Besaran Turunan :

1. Luas;

2. Volume;

3. Masa Jenis;

4. Kecepatan;

5. Percepatan;

6. Momentum;

7. Gaya;

8. Tekanan;

9. Energi;

10. Daya;

Contoh Nama dan Simbol Notasi Ilmiah Kelipatan yang Biasa Digunakan dalam Sains :

1.  Deka (da), nilainya 10 pangkat 1;

2.  Hekto (h), nilainya 10 pangkat 2;

3.  Kilo (k), nilainya 10 pangkat 3;

4.  Mega (M), nilainya 10 pangkat 6;

5.  Giga (G), nilainya 10 pangkat 9;

6.  Tera (T), nilainya 10 pangkat 12;

7.  Peta (P), nilainya 10 pangkat 15;

8.  Eksa (E), nilainya 10 pangkat 18;

9.  Desi (d), nilainya 10 pangkat min 1;

10. Senti (c), nilainya 10 pangkat min 2;

11.  Mili (M), nilainya 10 pangkat min 3;

12. Mikro (M), nilainya 10 pangkat min 6;

13. Nano (n), nilainya 10 pangkat min 9;

14. Piko (p), nikainya 10 pangkat min 12;

15. Femto (f), nilainya 10 pangkat min 15;

16. Atto (a), nilainya 10 pangkay min 18;

Standar Untuk Suhu

Standar Untuk Suhu

suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut “thermometer”. Dalam perkembangan sejarah penggunaan skala thermometer, mula mula ditetapkan suhu terendah ( 0) adalah suhu air murni pada saat mulai membeku (titik beku) atau saat mulai mencair (titik cair). Itulah yang dilakukan oleh Celcius dan Reamur. Suhu tertinggi adalah suhu air murni saat mulai mendidih. Angka tersebut 100  pada Celcius dan 80pada 

Reamur. Pada thermometer Fahrenheit, suhu 0 bukanlah saat air mulai membeku, melainkan es bercampur dengan garam. Sedangkan keadaan air saat mulai membeku Fahrenheit menetapkan angka 32, dan untuk saat air mulai mendidih ditetapkan pada angka 212.

Sejalan dengan perkembangan IPTEK, standar suhu terendah dalam skala thermometer tidak lagi ditetapkan 0C,  0R, atau -32F melainkan 0 mutlak., yaitu saat ketika tidak ada kemungkinan kehiudpan. Atau tidak ada energy sama sekali. Suhu tersebut disebut 0 Kelvin yang setara dengan -273C.

Standar Untuk Waktu

Standar Untuk Waktu

Ada 2 segi dalam pengukuran waktu. Untuk keperluan keseharian masyarakat dan untuk keperluan ilmu pengetahuan. Dalam masyarakat, waktu (detik, jam, hari, minggu, bulan dan tahun) diperlukan supaya kejadian-kejadian dapat disusun berurutan. Pada kebanyakan pekerjaan ilmiah yang dibutuhkan adalah lamanya selang waktu (time interval) suatu kejadian berlangsung. Karena itu penggunaan standar waktu harus dapat menjawab pertanyaan “kapan hal itu berlangsung ?” dan “berapa lama kejadiannya ?”.

Kita dapat menggunakan sembarang kejadian yang berulang untuk mengukur waktu. Pengukuran berlangsung dengan menghitung pengulangannya. Dari sekian banyak keadian yang berulang-ulang dalam alam, perputaran (rotasi) bumi pada porosnya telah digunakan selama berabad-abad sebagai standar waktu untuk menetapkan panjangnya hari. Sebagai standar waktu masyarakat sampai sekarang masih dipakai definisi satu detik (matahari rata-rata) adalah 1/86.400 hari (matahari rata-rata. Waktu yang didasarkan atas rotasi bumi disebut waktu universal (universal time-UT).

Waktu universal harus diukur berdasarkan pengamatan astronomis yang dilakukan selama beberapa minggu. Karena itu kita membutuhkan jam bumi yang baik, yang disertai oleh pengamatan astronomis. Selain jam bumi, jam Kristal kwarsa yang didasarkan atas getaran berkala terus menerus dari Kristal kwarsa dapat dipakai sebagai standar waktu sekunder yang baik, yang terbaik diantaranya dapat mencatat waktu selama setahun dengan penyimpangan maksimum sebesar 0,02 detik. Untuk memenuhi standar waktu yang lebih baik, di beberapa Negara telah dikembangkan jam atomic yang menggunakan getaran atomic berkala sebagai standar.

Standar Besaran dan Satuan

Standar Untuk Massa

Lembaga Berat dan Ukuran Internasional menetapkan dan menyimpan sebuah silinder platinum-iridium sebagai standar primer SI untuk massa. Berdasarkan perjanjian Internasional benda ini disebut sebagai massa sebesar 1 Kilogram (1kg). Standar sekunder dikirimkan ke laboratorium standar satuan di seluruh negara. Massa standar lainnya dibandingkan dengan massa standar sekunder ini dengan menggunakan neraca sama lengan. 

Dalam perkembangan teknologi yang semakin pesat, kita membutuhkan standar massa lainnya untuk keperluan pengukuran massa berukuran atomik. Selain satuan standar primer untuk massa, saat ini telah dikenal standar massa kedua dalam skala atomik, yaitu massa dari atom C12.

Penggunaan satuan massa (kg) seringkali dalam kehidupan bermasyaakat sehari-hari mengalami kerancuan dengan penggunaan satuan untuk hasil pengukuran berat benda. Sesunguhnya terdapat perbedaan yang sangat mendasar antara konsep berat dan konsep massa, bukan saja pada penggunaan satuannya melainkan pada konsep fisiknya. 

Standar Untuk Waktu

Standar Untuk Waktu

Ada 2 segi dalam pengukuran waktu. Untuk keperluan keseharian masyarakat dan untuk keperluan ilmu pengetahuan. Dalam masyarakat, waktu (detik, jam, hari, minggu, bulan dan tahun) diperlukan supaya kejadian-kejadian dapat disusun berurutan. Pada kebanyakan pekerjaan ilmiah yang dibutuhkan adalah lamanya selang waktu (time interval) suatu kejadian berlangsung. Karena itu penggunaan standar waktu harus dapat menjawab pertanyaan “kapan hal itu berlangsung ?” dan “berapa lama kejadiannya ?”.

Kita dapat menggunakan sembarang kejadian yang berulang untuk mengukur waktu. Pengukuran berlangsung dengan menghitung pengulangannya. Dari sekian banyak keadian yang berulang-ulang dalam alam, perputaran (rotasi) bumi pada porosnya telah digunakan selama berabad-abad sebagai standar waktu untuk menetapkan panjangnya hari. Sebagai standar waktu masyarakat sampai sekarang masih dipakai definisi satu detik (matahari rata-rata) adalah 1/86.400 hari (matahari rata-rata. Waktu yang didasarkan atas rotasi bumi disebut waktu universal (universal time-UT).

Waktu universal harus diukur berdasarkan pengamatan astronomis yang dilakukan selama beberapa minggu. Karena itu kita membutuhkan jam bumi yang baik, yang disertai oleh pengamatan astronomis. Selain jam bumi, jam Kristal kwarsa yang didasarkan atas getaran berkala terus menerus dari Kristal kwarsa dapat dipakai sebagai standar waktu sekunder yang baik, yang terbaik diantaranya dapat mencatat waktu selama setahun dengan penyimpangan maksimum sebesar 0,02 detik. Untuk memenuhi standar waktu yang lebih baik, di beberapa Negara telah dikembangkan jam atomic yang menggunakan getaran atomic berkala sebagai standar.

Konsep Dasar Mengenai Pengukuran, Gerak dan Energi

Pengukuran merupakan bagian yang tidak pernah dapat dipisahkan dari kegiatan manusia dalam kehidupan sehari-hari. Sangat sering kita menyaksikan atau mungkin terlibat langsung dengan pengukuran seperti mengukur panjang kain untuk pakaian, luas tanah, berat badan, volume minyak dalam jerigen, suhu badan, lama perjalanan atau durasi kegiatan rapat dan sebagainya.

Sesuatu yang dapat diukur disebut dengan "BESARAN". Ia selalu terdapat dalam fenomena alam yang kita pelajari.

v Pengukuran : Besaran dan Satuan

Fisika pada dasarnya selalu berhubungan dengan pengukuran. Namun pengukuran saja tidak cukup, pada tahap selanjutnya pengukuran tersebut haruslah menghasilkan angka-angka yang dapat dihitung dan akhirnya diinterpretasikan (ditafsirkan). Fisika seperti halnya Matematika yaitu merupakan disiplin ilmu yang banyak melibatkan angka dan perhitungan, perbedaannya adalah, didalam Fisika angka dan perhitungan pada umumnya diperoleh dari hasil pengukuran dan percobaan (secara langsung ataupun tidak dan percobaan ril ataupun dalam pikiran), sedang dalam Matematika kita tidak harus melakukan pengukuran dan percobaan. Pengukuran dalam Fisika dan perhitungan angka-angka dalam Matematika sangat erat dengan aktivitas kehidupan kita sehari-hari.

Banyak yang dapat Anda perhatikan tentang alat-alat ukur yang dapat digunakan di lingkungan Anda, misalnya di rumah, di toko, di pasar, dan sebagainya. Alat-alat ukur seperti mistar (penggaris) dan meteran gulung untuk mengukur panjang, neraca dan timbangan untuk mengukur berat atau massa, gelas ukur (literan) untuk mengukur volume, thermometer untuk mengukur suhu, jam untuk mengukur waktu, ampere meter untuk mengukur kuat arus listrik, dan alin sebagainya. Ada juga kegiatan  mengukur melalui perhitungan. Misalnya, pegawai PLN menghitung berapa besar energi listrik yang digunakan oleh setiap konsumen setiap hari.

Alat-alat tersebut digunakan untuk mengukur sesuatu yang disebut besaran, dan haslnya biasanya dinyatakan dalam bentuk angka. Dengan demikian besaran (quantity) adalah sesuatu yang dapat diukur atau dinyatakan dengan angka. Panjang, massa, waktu, suhu, luas, volume, berat, energi , dan kuat arus adalah contoh besaran. Besaran-besaran tersebut, dapat kita bedakan antara besaran yang dapat diukur langsung dengan alat, dan besaran yang tidak dapat diukur secara langsung dengan alat.  Besar energi yang dimiliki suatu benda, besar koefisien gaya gesekan, dan besar koefisien pemuaian benda ketika dipanaskan, adalah contoh besaran yang tidak dapat diukur langsung dengan alat, melainkan diperoleh melalui perhitungan dari besaran-besaran lain.

Sistem, cara atau aturan untuk menyatakan sebuah besaran fisikake dalam angka dinamakan "sistem satuan". Sistem satuan juga menunjukkan bagaimana sebuah besaran diukur atau dibandingkan dengan besaran sejenis lain. Contoh sederhana misalnya, ketika kita mengukur panjang sebuah meja dengan menjengkalnya, kita peroleh bahwa panjangnya  misalnya 20 jengkal, artinya cara mengukur panjang meja adalah dengan cara membandingkannya denan jengkal tangan kita, dan hasilnya panjang meja sebanding dengan 20 jengkal tangan kita. Dan apabila kita lakukan pengukuran dengan menggunakan hasta, misal kita dapatkan hasilnya 4 hasta, artinya kita mengukur meja dengan cara membandingkannya terhadap hasta tangan kita dan hasilnya panjang meja sebanding dengan 4 hasta tangan kita. Namun demikian, tidaklah akurat mengukur dengan jengkal ataupun hasta, sebab jengkal dan hasta masing-masing manusia tidaklah sama dan mungkin berubah menurut usia. Untuk itu perlu dibuat alat pembanding yang standar dan berlaku secara Internasional relatif tetap menurut waktu. salah satu badan Internasional yang mengatur sistem satuan adalah " Internasional Bureau of Weights and Measures" di Paris. Badan ini membuat standarisasi untuk panjang (meter), waktu (sekon), dan massa (kilogram), dikenal dengan sistem MKS. Seluruh dunia mengacu pada standar ini sehingga disebut juga dengn "Sistem Internasional" (SI). Dalam perkembangannya lembaga ini telah menetapkan 7 besaran pokok beserta satuan besarannya. Ketujuh besaran pokok tersebut adalah : panjang, massa, waktu, suhu (kelvin), kuat arus (ampere), intensitas cahaya (candela), dan jumlah zat (mol).