IPA TERAPAN UNTUK SMK PARIWISATA

Hak Cipta pada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Dilindungi Undang-Undang

Milik Negara Tidak Diperdagangkan Penulis : Noor Hudallah Agus Suryanto Sri Handayani 750.014 BAS k Kotak Katalog dalam terbitan (KDT)

2017 Disusun dengan huruf Times New Roman, 11 pt

KATA PENGANTAR

Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945 Pasal 31 ayat (3) mengamanatkan bahwa Pemerintah mengusahakan dan menyelenggarakan satu sistem pendidikan nasional, yang meningkatkan keimanan dan ketakwaan serta akhlak mulia dalam rangka mencerdaskan kehidupan bangsa, yang diatur dengan undang-undang. Atas dasar amanat tersebut telah diterbitkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional

Implementasi dari undang-undang Sistem Pendidikan Nasional tersebut yang dijabarkan melalui sejumlah peraturan pemerintan, memberikan arahan tentang perlunya disusun dan dilaksanakan delapan standar nasional pendidikan, diantaranya adalah standar sarana dan prasarana. Guna peningkatan kualitas lulusan SMK maka salah satu sarana yang harus dipenuhi oleh Direktorat Pembinaan SMK adalah ketersediaan bahan ajar siswa khususnya bahan ajar Peminatan C1 SMK sebagai sumber belajar yang memuat materi dasar kejuruan

Kurikulum yang digunakan di SMK baik kurikulum 2013 maupun kurikulum KTSP pada dasarnya adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. Bahan ajar Siswa Peminatan C1 SMK ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang sesuai.

Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan berbentuk tugas (project based

learning ), dan penyelesaian masalah (problem solving based learning) yang mencakup

proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan kemampuan mencipta. Bahan ajar ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan kurikulum yang digunakan, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Bahan ajar ini merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu Bahan Ajar ini perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan penyempurnaan.

Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian bahan ajar ini. Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan Generasi Emas seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).

Jakarta, Agustus 2017 Direktorat Pembinaan SMK

DAFTAR ISI

Halaman:

Kata Pengantar ................................................................................................................. iv Daftar Isi .......................................................................................................................... vi

BAB 1 BESARAN FISIKA DAN PENGUKURANYA ................................................. 1

A. Besaran dan Satuan ...................................................................................... 1 B. Mengkonversi Satuan Panjang, Massa dan Waktu ........................................ 8 C. Mengkonversi Satuan Besaran Turunan ...................................................... 10 D. Mengkonversi Satuan Besaran Turunan Volume ........................................ 10 E. Pengukuran .................................................................................................. 11 F. Angka Penting ............................................................................................. 17 G. Pengukuran dan Ketidakpastian .................................................................. 18

BAB 2 GAYA, USAHA DAN ENERGI ....................................................................... 27

A. Gaya ........................................................................................................... 27 B. Hukum Newton ........................................................................................... 34 C. Usaha ........................................................................................................... 36 D. Energi .......................................................................................................... 36

BAB 3 KEKUATAN BAHAN, TEGANGAN PERMUKAAN DAN ELASTISITAS 50

A. Karakteristik, Jenis dan Kekuatan bahan ..................................................... 50 B. Tegangan, Regangan dan Modulus Elastisitas ............................................ 65 C. Hukum Hooke untuk Susunan Pegas ........................................................... 72

BAB 4 SUHU DAN KALOR ......................................................................................... 78

A. Konsep Suhu dan Kalor ............................................................................... 78 B. Pengaruh kalor terhadap zat ........................................................................ 89 C. Perpindahan kalor ........................................................................................ 92 D. Perambatan Kalor ......................................................................................... 93

BAB 5 MATERI DAN PERUBAHANNYA ................................................................ 99

A. Materi dan Klasifikasinya ............................................................................ 99 B. Sifat dan Wujud Materi ............................................................................. 100 C. Perubahan Materi ...................................................................................... 101 D. Manfaat Perubahan Materi dalam Kehidupan ............................................ 103

BAB 6 MEDAN LISTRIK DAN MEDAN MAGNET .............................................. 108

A. Medan Listrik ............................................................................................ 108 B. Medan Magnet ........................................................................................... 118

BAB 7 POTENSIAL LISTRIK & LISTRIK SEARAH ........................................... 137

A. Potensial Listrik ......................................................................................... 137 B. Dielektrik .................................................................................................... 144 C. Arus Listrik Searah .................................................................................... 149

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 165

GLOSARIUM .............................................................................................................. 168

BIODATA PENULIS ................................................................................................... 169

BAB 1 BESARAN FISIKA DAN PENGUKURANYA A. Besaran dan Satuan Cobalah ukur panjang, lebar, dan tinggi buku menggunakan mistar. Berapa

hasilnya? Tentu hasilnya akan berbeda antara satu buku dan buku lainnya. Misalnya, setelah diukur diketahui sebuah buku memiliki panjangnya 30 cm, lebarnya 20 cm, dan tebalnya 4 cm. Panjang, lebar, dan tinggi buku yang diukur tersebut, dalam fisika merupakan contoh-contoh besaran. Sementara itu, angka 20, 15, dan 4 menyatakan besar dari besaran tersebut dan dinyatakan dalam satuan centimeter (cm). Dengan demikian, besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka, sedangkan satuan merupakan acuan yang digunakan dalam pengukuran atau membandingkan dalam suatu pengukuran besaran.

1. Besaran

Setiap besaran memiliki satuan yang berbeda sesuai dengan yang telah ditetapkan. Besaran dalam Fisika dikelompokkan menjadi besaran pokok dan besaran turunan. Besaran berdasarkan cara memperolehnya dapat dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu: a.

Besaran Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari pengukuran. Karena diperoleh dari pengukuran maka harus ada alat ukurnya. Sebagai contoh adalah massa.

Massa merupakan besaran fisika karena massa dapat diukur dengan menggunakan neraca.

Besaran non Fisika yaitu besaran yang diperoleh dari penghitungan. Dalam hal ini tidak diperlukan alat ukur tetapi alat hitung sebagai misal kalkulator. Contoh besaran non fisika adalah Jumlah. Besaran Fisika sendiri dibagi menjadi 2, yaitu besaran pokok dan besaran turunan.

1) Besaran Pokok

Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lainnya. Terdapat tujuh besaran pokok yang telah ditetapkan, yakni massa, waktu, panjang, kuat arus listrik, temperatur, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Selain itu, terdapat dua besaran tambahan yang tidak memiliki dimensi, yakni sudut datar dan sudut ruang (tiga dimensi). Satuan dan lambang satuan dari besaran pokok dapat Anda lihat pada Tabel 1.1 dan Tabel 1.2 berikut:

Tabel 1.1 Tujuh Besaran Pokok dalam Sistem Internasional Besaran Pokok Satuan Lambang Satuan

Panjang Meter M Massa Kilogram kg Waktu Secon (detik) s Arus Listrik Ampere A Suhu Kelvin K Intensitas Cahaya Kandela cd Jumlah Zat Mole mol

Tabel 1.2 Dua Besaran Tambahan dalam Sistem Internasional Besaran tambahan Satuan Lambang satuan

Sudut datar Radian Rad Sudut ruang Steradian Sr

2) Besaran Turunan Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari beberapa besaran pokok.

Sebagai contoh, volume sebuah balok adalah panjang × lebar × tinggi. Panjang, lebar, dan tinggi adalah besaran pokok yang sama. Dengan kata lain, volume diturunkan dari tiga besaran pokok yang sama, yakni panjang. Contoh lain adalah kelajuan, yakni jarak dibagi waktu. Kelajuan diturunkan dari dua besaran pokok yang berbeda, yakni panjang (jarak) dan waktu.

Satuan dari besaran turunan biasanya diturunkan dari besaran pokoknya, misal ₃ volume satuanya m . Namun, ada pula yang memilik satuan sendiri. Berikut tabel besaran turunan dan satunya pada tabel 1.3.

Tabel 1.3 Besaran Turunan dan Satuanya

Besaran Turunan Satuan Lambang satuan

Gaya Newton N Energi Joule J Daya Watt W Tekanan Pascal Pa

Besaran Turunan Satuan Lambang satuan

Frekuensi Hertz Hz Muatan Listrik Coulomb C Beda Potensial Volt

V Hambatan Listrik Ohm Ω

Kapasitas Kapasitor Farad F Fluks Magnetik Weber Wb Induksi Magnetik Tesla T Induktansi Henry H Fluk Cahaya Lumen ln Kuat Penerangan Lux lx

Selain itu, berdasarkan ada tidaknya arah, besaran juga dikelompokkan menjadi dua, yaitu besaran skalar dan besaran vektor.

Besaran skalar yaitu besaran yang mempunyai besar dan satuan saja tanpa memiliki arah.

Contoh: panjang, massa, waktu.

Besaran vektor yaitu besaran yang memiliki besar (nilai), satuan dan arah. Contoh: kecepatan, gaya, perpindahan.

2. Satuan

Ada dua macam sistem satuan yang sering digunakan dalam ilmu Fisika dan ilmu teknik, yakni sistem metrik dan sistem Inggris. Satuan dibahas dalam materi ini adalah sistem metrik. Sistem metrik kali pertama digunakan di negara Prancis yang dibagi menjadi dua bagian, yakni sistem MKS (meter, kilogram, sekon) dan CGS (centimeter, gram, sekon). Akan tetapi, satuan internasional menetapkan sistem MKS sebagai satuan yang dipakai untuk tujuh besaran pokok.

a. Penetapan Satuan Panjang

Kali pertama, satu meter didefinisikan sebagai jarak antara dua goresan yang terdapat pada kedua ujung batang platina-iridium pada suhu 0°C yang disimpan di Sevres dekat Paris. Batang ini disebut meter standar. Meskipun telah disimpan pada tempat yang aman dari pengaruh fisik dan kimia, meter standar ini akhirnya mengalami perubahan panjang walaupun sangat kecil. Pada 1960, satu meter standar didefinisikan sebagai jarak yang sama dengan 1.650.763,73 kali riak panjang gelombang cahaya merah-jingga yang dihasilkan oleh gas kripton.

Sumber

Gambar 1.1 Jarak dua goresan pada balok logam campuran dari platina dan iridium

yang tersimpan di International Bureau of Weight and Measures b.

Penetapan Satuan Massa Kilogram standar adalah sebuah massa standar, yakni massa sebuah

silinder platina-iridium yang aslinya disimpan di Sevres dekat Paris. Di Kota

Sevres terdapat tempat kantor internasional tentang berat dan ukuran.

Selanjutnya, massa kilogram standar disamakan dengan massa 1 liter air murni

pada suhu 4°C.

Sumber

Gambar 1.2 Duplikat massa standar yang disimpan di national institute of standard technology

(NIST), Amerika Serikat

c. Penetapan Satuan Waktu

Satuan waktu dalam SI adalah detik atau sekon. Pada awalnya, 1 detik atau 1

sekon didefinisikan dengan hari Matahari rata-rata. Oleh karena 1 hari Matahari

86.400

rata-rata dari tahun ke tahun tidak sama, standar ini tidak berlaku lagi. Pada 1956, sekon standar ditetapkan secara internasional, yakni: 1 1 =

31.556.925,9747 ℎ 1900 Akhirnya pada 1967, ditetapkan kembali bahwa satu sekon adalah waktu yang diperlukan atom Cesium untuk bergetar sebanyak 9.192.631.770 kali.

Sumber Gambar 1.3: Atom cesium-133 memancarkan gelombang dengan frekuensi osilasi d.

Penetapan Satuan Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik yang diukur dinyatakan dalam satuan Ampere. Satu Ampere didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik satu Coulomb (1 Coulomb = 6,25 × 1018 elektron atau proton) yang melewati suatu penampang dalam waktu 1 sekon. Contoh gambar alat ukur Ampere meter adalah:

Sumber: Shttps://mdesyra.wordpress.com/

Gambar 1.4: Ampere meter

e. Penetapan Satuan Suhu

Sebelum 1954, titik acuan suhu diambil sebagai titik lebur es pada harga 0°C dan titik didih air berharga 100°C pada tekanan 76 cmHg. Kemudian pada 1954, dalam kongres Perhimpunan Internasional Fisika, diputuskan bahwa suhu titik lebur es pada 76 cmHg menjadi T = 273,15 K dan titik didih air pada 76 cmHg menjadi T = 373,15 K.

Sumber: http://www.berpendidikan.com/

Gambar 1.5 Perbandingan titik didih dan titik beku pada termometer f.

Penetapan Satuan Intensitas Cahaya

Sumber cahaya standar kali pertama menggunakan sumber cahaya buatan, yang ditetapkan berdasarkan perjanjian internasional yang disebut sebagai lilin. Pada 1948, ditetapkan sumber cahaya standar yang baru, yakni cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam pada suhu titik lebur platina (1.773°C) yang dinyatakan dengan satuan kandela.

Satuan kandela didefinisikan sebagai benda hitam seluas satu meter persegi yang bersuhu titik lebur platina (1.773°C). Benda ini akan memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat cahaya sebesar 6 × 105 kandela.

Sumber: http://www.bikasolusi.co.id/

Gambar 1.6 Candela standar g.

Penetapan Satuan Jumlah Zat

Jumlah zat adalah besaran pokok fisika yang mengukur jumlah cuplikan zat elementer yang dapat berupa elektron, atom, ion, molekul, atau partikel tertentu. Satuan SI untuk jumlah zat ini adalah mol yang didefinisikan sebagai jumlah atom dalam elemen carbon-12 seberat 12 g. 1 mol mempunyai 6,0221415×1023 atom dari bahan murni yang diukur, yang sering dikenal sebagai bilangan Avogadro.

Sumber: https://www.sciencelearn.org.nz/

Gambar 1.7 1 Mole of Carbon

3. Dimensi

Dalam Fisika, ada tujuh besaran pokok yang berdimensi dan dua besaran pokok tambahan yang tidak berdimensi. Semua besaran dapat ditemukan dimensinya. Jika dimensi sebuah besaran diketahui, dengan mudah dapat diketahui pula jenis besaran tersebut. Tujuh besaran pokok yang berdimensi dapat Anda lihat pada tabel berikut ini.

Tabel 1.4 Dimensi Besaran No Besaran Dimensi

1 Panjang [L]

2 Massa [M]

3 Waktu [T]

4 Arus Listrik [I]

5 Suhu [θ]

6 Intensitas Cahaya [J]

7 Jumlah Zat [N] Dimensi suatu besaran menunjukkan bagaimana cara besaran tersebut tersusun oleh besaran-besaran pokok. Besaran pokok tambahan adalah sudut datar dan sudut ruang, masing-masing memiliki satuan radian dan steradian, tetapi keduanya ₃ tidak berdimensi. Contoh, besaran volume memiliki satuan m dimensi.

B. Mengkonversi Satuan Panjang, Massa dan Waktu

Pada kehidupan sehari-hari saat kita di tempat kerja, di rumah, dan sebagainya adakalanya kita harus mengonversi satuan panjang, satuan massa, dan satuan waktu. Bagaimana cara mengonversi satuan-satuan tersebut?

Satuan panjang antara lain sentimeter (cm), meter (m), dan kilometer (km); sedangkan satuan massa, antara lain gram (g) dan kil ogram (kg). Untuk mengnversi satuan-satuan tersebut diperlukan kali satuan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan tangga konversi besaran panjang dan massa pada Gambar 1.8.

Sumber: http://www.rumusmatematikadasar.com/

Gambar 1.8 Konversi satuan panjang

Seperti pada besaran panjang dan massa, besaran waktu juga memiliki beberapa satuan yang dapat salmg dikonversikan. Saman-satuan besaran waktu, antara lain jam, menit, dan detik. 1 jam =60 menit 1 menit = 60 sekon

Contoh 1.1 Konversi satuan.

Konversikan satuan-satuan berikut! a.

5,5 km = ... m b.

3000 cm = ... m c. 5000 g= ... kg d.

6,25 g = ... mg e. 4,5 jam = ... menit f. 360 sekon = ... menit

Jawab: a.

5,5 km = 5,5 x 1000 = 5500 m

3000

b. = 30 m 3000 cm =

100 5000

c. = 5 kg 5000 g =

1000 d.

6,25 g = 6,25 x 1000 = 6250 mg

4,5 jam = 4,5 x 60 menit = 270 menit

360

360 sekon = = 6 menit f.

60 C.

Mengkonversi Satuan Besaran Turunan

Contoh besaran turunan adalah luas dan volume. Bagaimana menentukan luas papan tulis? Berapakah volume air dalam suatu bak mandi yang penuh? Luas merupakan besarnya suatu daerah bidang. Luas dapat diperoleh dengan mengalikan antara dua besaran pokok panjang (panjang dan lebar atau alas dan tinggi). Karena luas merupakan turunan dari besaran panjang, maka satuannya juga diturunkan dari besaran panjang. Satuan luas yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain km², m², dan cm². Volume dapat diartikan sebagai besarnya suatu ruang. Volume suatu balok dapat diperoleh dengan cara mengalikan tiga besaran pokok panjang (panjang, lebar, dan tinggi). Satuan volume, antara lain cm³, m³, dan km³.

Contoh 1.2 Konversikan satuan satuan berikut. ₂ ₂

a. = ... cm 6,5 m ₂ ₂

b. = .... cm 700 mm

Jawab: a.

6,5 m² = 6,5 x 10.000 cm² = 65000 cm² ₂

700

b. cm = 7cm² 700 mm²=

100 D.

Mengkonversi Satuan Besaran Turunan Volume

Satuan volume benda cair yang sering digunakan, yaitu m³, dm³ (liter), cm³, dan cc. Liter adalah unit pengukur volume. Hubungan antarsatuan volume adalah setiap naik satu satuan dikali dengan seribu apabila turun satu satuan dibagi dengan seribu. Hubungan antarsatuan volume adalah sebagai berikut. 1 liter = 10 desiliter = 100 centiliter = 1.000 milliliter.

Contoh 1.3

1. Suatu restoran membuat es lemon tea di water Jug berisi 0,02 m³ Es lemon tea tersebut

dibeli oleh 9 orang masing-masing 1,8 liter. Berapa sisa es lemon tea yang ada di dalam water jug?

Jawab:

0,02 m³ ( 9 X 1,8-1iter) = 20.000cm³-16.200 cm³ = 3. 800 cm³ ₃

2. Seorang petugas kebersihan mengisi bak mandi yang volumenya 1 m petugas

kebersihan tersebut mengisi bak mandi dengan menggunakan ember kecil yang volumenya l dm3. Berapa kali petugas kebersihan harus mengangkut air dengan ember?

Jawab:

Volume bak mandi 1 m³ = 1.000 L 1dm³ = 1 L. Jadi, petugas kebersihan harus mengangkut air sebanyak 1.000 L atau 1.000 kali.

E. Pengukuran 1. Pengukuran panjang a. Mistar (Penggaris)

Mistar atau penggaris adalah alat ukur panjang yang sering digunakan. Alat ukur ini memiliki skala terkecil 1 mm atau 0,1 cm. Mistar memiliki ketelitian pengukuran setengah dari skala terkecilnya yaitu 0,5 mm. Pada saat melakukan pengukuran dengan mistar, arah pandangan harus tegak lurus dengan dengan skala pada mistar dan benda yang diukur. Jika tidak tegak lurus akan menyebabkan kesalahan dalam pengukuran, bisa lebih besar atau lebih kecil dari ukuran aslinya.

Untuk mengukur panjang benda biasanya digunakan mistar atau penggaris. Ada beberapa jenis mistar sesuai dengan skalanya. Mistar yang skala terkecilnya 1 mm disebut mistar berskala mm, sedangkan mistar yang skala rerkecilnya 1 cm disebut mistar berskala cm. Mistar yang biasa digunakan adalah mistar berskala mm. Satu skala terkecil mistar ini adalah 1 mm atau 0,1 cm. Oleh karena itu, ketelitian mistar berskala mm adalah 1 mm atau 0,l cm.

Untuk mengukur panjang benda menggunakan mistar, posisi mata harus berada pada tempat yang tepat, yaitu terlerak pada garis yang tegak lurus terhadap mistar. Jika posisi rnata berada di luar garis tersebur, panjang benda yang diukur akan terbaca lebih kecil arau lebih besar dari nilai yang sebenarnya. Akibatnya, pengukuran menjadi kurang teliti dan terjadilah kesalahan pengukuran. Kesalahan semacam ini dikenal dengan istilah kesalahan paralaks.

Sumber

Gambar 1.9 Pembacaan mistar b.

Jangka Sorong

Jangka sorong juga merupakan alat pengukur panjang dan biasa digunakan untuk mengukur diameter suatu benda. Penemu jangka sorong adalah seorang ahli teknik berkebangsaan Prancis, Pierre Vernier. Jangka sorong terdiri dari dua bagian, yaitu rahang tetap dan geser (sorong). Skala panjang yang terdapat pada rahang tetap adalah skala utama, sedangkan skala pendek pada rahang geser adalah skala nonius atau vernier, diambil dari nama penemunya. Skala utama memiliki skala dalam cm dan mm. Sedangkan skala nonius memiliki panjang 9 mm dan dibagi 10 skala. Sehingga beda satu skala nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jadi, skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.

Sumber: Sumber

Gambar 1.10 Jangka sorong

a b

Sumber

Gambar 1.11 Skala jangka sorong

Cara mengukur panjang benda menggunakan jangka sorong ditunjukkan oleh

Gambar 1.11 (b). Ditunjukkan pada gambar tersebut skala utama (sku) adalah 62 skala dan skala nonius (skn) adalah 4 skala. Sehingga panjang benda yang diukur dibaca

dengan cara berikut: Panjang benda = sku . 1 mm + skn . 0,1 mm = 62 . 1 mm + 4 . 0,1 mm = 62 mm + 0,4 mm = 62,4 mm c.

Mikrometer Sekrup

Mikrometer sekrup biasa digunakan untuk mengukur benda-benda yang tipis, seperti tebal kertas dan diameter rambut. Mikrometer sekrup terdiri atas dua bagian, yaitu selubung (poros tetap) dan selubung luar (poros ulir). Skala panjang pada poros tetap merupakan skala utama, sedangkan pada poros ulir merupakan skala nonius. Skala utama mikrometer sekrup mempunyai skala dalam mm, sedangkan skala noniusnya terbagi dalam 50 bagian. Satu bagian pada skala nonius mempunyai nilai 1/50 × 0,5 mm atau 0,01 mm. Jadi, mikrometer sekrup memiliki ketelitian yang lebih tinggi dari dua alat yang telah disebutkan sebelumnya, yaitu 0,01 mm.

Sumber

Gambar 1.12 Mikrometer sekrup

Pada mikrometer sekrup di atas, ditunjukkan bahwa sku = 9 skala dan skn = 43 skala, maka panjang benda yang diukur dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut: Panjang benda = (sku . 0,5 + skn . 0,01) mm

= (9 . 0,5 + 43 . 0,01) mm = (4,5 + 0,43) mm = 4,93 mm 2.

Pengukuran Massa a. Timbangan Pasar

Timbangan yang banyak digunakan di pasar. Terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian tempat benda dan bagian anak timbangan. Berkapasitas ukur maksimal 15-20 kg dan bisa dibawa dengan tangan.

Sumber: https://fjb.m.kaskus.co.id/

Gambar 1.13 Timbangan pasar b.

Neraca Dua Lengan

Alat ukur massa ini mempunyai ketelitian yang lebih dibandingkan dengan timbangan pasar. Disebut dua lengan karena terdiri dari dua lengan utama, demikian juga berlaku untuk penyebutan tiga lengan jika terdiri atas tiga lengan. Batas ketelitian alat ini adalah: 0,1 gr.

Sumber: https://ukurkadarair.com/

Gambar 1.14 Neraca dua lengan c.

Timbangan Gantung

Timbangan jenis ini banyak di jumpai di pasar-pasar, kapasitas ukur maksimal 100 s.d. 150 kilogram. Cara menimbangnya yaitu dengan membungkus benda dalam wadah karung (bisa yang lain) kemudian di kaitkan dengan pengait yang ada di timbangan gantung.

Sumber: https://www.tokopedia.com/

Gambar 1.15 Timbangan gantung d.

Neraca Ohaus Neraca Ohaus adalah alat ukur massa benda dengan ketelitian 0.01 gram.

Prinsip kerja neraca ini adalah sekedar membanding massa benda yang akan diukur dengan anak timbangan. Anak timbangan neraca Ohaus berada pada neraca itu sendiri. Kemampuan pengukuran neraca ini dapat diubah dengan menggeser posisi anak timbangan sepanjang lengan. Anak timbangan dapat digeser menjauh atau mendekati poros neraca. Massa benda dapat diketahui dari penjumlahan masing-masing posisi anak timbangan sepanjang lengan setelah neraca dalam keadaan setimbang. Ada juga yang mengatakan prinsip kerja massa seperti prinsip kerja tuas.

Neraca Ohaus terdiri dari tiga lengan, sehingga sering disebut juga neraca tiga lengan. Neraca ini mempunyai tiga buah lengan, yaitu lengan pertama yang berskala ratusan gram, lengan kedua yang berskala puluhan gram, dan lengan ketiga yang berskala satuan gram. Neraca ini mempunyai ketelitian sampai dengan 0,1 gram. Neraca O Hauss dengan tiga buah lengan ini terdiri atas:

lengan 10 gram
lengan 100 gram
lengan 500 gram

Sumber: https://untuksemua101.blogspot.co.id/

Gambar 1.16 Neraca ohaus

Ilustrasi cara membaca neraca Ohaus untuk mengukur massa benda. Berikut ini cara mengukur massa menggunakan neraca Ohaus:

Sumber

Gambar 1.17 Pembacaan neraca ohaus

Untuk membaca hasil pengukuran, mulailah dari angka di lengan 500 g, 100 gram dan terakhir 10 gram. Pada contoh di atas, lengan 500 gram berada di tengah, ada kemungkinan di model lain, lengan 500 gram ada di belakang atau malah di depan. Hasil pengukuran pada contoh di atas: Nilai baca = 400 + 90 + 8,2 = 498,2 gram.

F. Angka Penting

Angka penting adalah angka hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti (eksak) dan angka taksiran. Angka pasti diperoleh dari penghitungan skala alat ukur, sedangkan angka taksiran yaitu angka hasil pengukuran yang diperoleh dengan memperkirakan nilainya. Nilai ini muncul karena yang terukur terletak diantara skala terkecil alat ukur. Dalam setiap pengukuran hanya diperbolehkan memberikan satu angka taksiran.

Semua angka-angka hasil pengukuran adalah bagian dari angka penting. Namun, tidak semua angka hasil pengukuran merupakan angka penting. Berikut ini merupakan aturan penulisan nilai dari hasil pengukuran. ➢ Semua angka bukan nol merupakan angka penting.

548 memiliki 3 angka penting
1,871 memiliki 4 angka penting ➢ Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol termasuk angka penting.
2,022 memiliki 4 angka penting. ➢

Angka nol yang terletak di sebelah kanan tanda koma dan angka bukan nol termasuk angka penting.

4,500 memiliki 3 angka penting. ➢

Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik yang terletak di sebelah kiri maupun di sebelah kanan koma desimal, bukan angka penting.

0,63 memiliki 2 angka penting • 0,008 memiliki 1 angka penting.

1. Penjumlahan dan Pengurangan

Operasi penjumlahan dan pengurangan angka-angka penting, hasilnya hanya boleh mengandung satu angka taksiran (angka yang diragukan).

Contoh: a.

Jumlahkan 363,219 kg, 6,43 kg dan 16,5 kg 363,219  9 angka taksiran 6,43  3 angka taksiran 16,5  5 angka taksiran + 386,149  dibulatkan 386,1 karena hanya boleh mengandung satu angka taksiran b.

Jumlahkan 4,74 x 1014 kg dan 6,950 x 103 kg  4 angka taksiran

4,74 x 104 = 4,74 x 104

6,950 x 103 = 6,950 x 103  0 angka taksiran + 54,350 x 103 = dibulatkan 54,4 x 103, karena hanya boleh mengandung satu angka dan dalam notasi ilmiah di tulis 5,44 x 104 c.

Kurangi 578,39 m dengan 312 m 578,39  9 angka taksiran 312  2 angka taksiran - 266,39  266 m karena hanya boleh mengandung satu angka taksiran d. Kurangi 5,4 x 102 m dengan 165 m 540 m  4 angka taksiran

165  5 angka taksiran - 375  280 karena hanya boleh mengandung saatu angka taksiran Agar jelas banyak angka pentingya, maka ditulis dalam bentuk notasi ilmiah 2,8 x 102 m.

G. Pengukuran dan Ketidakpastian

1. Kesalahan Umum

Kesalahan umum adalah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada pengamat saaKesalahan ini dapat disebabkan karena kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan dalam menyusun dan memakai alat, terutama untuk alat yang melibatkan banyak komponen.

2. Kesalahan Sistematik

Kesalahan sistematik merupakan kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan dan atau lingkungan di sekitar alat yang memengaruhi kinerja alat. Misalnya, erubahan suhu, dan kelembaban.

a. Kesalahan Kalibrasi

Kesalahan kalibrasi terjadi karena pemberian nilai skala pada saat pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini mengakibatkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya. Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

b. Kesalahan Titik Nol

Kesalahan titik nol terjadi karena titik nol skala pada alat yang digunakan tidak tepat berhimpit dengan jarum penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa kembali tepat pada skala nol. Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan sesuai dengan selisih dari skala nol semestinya. Kesalahan titik nol dapat diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran.

c. Kesalahan Komponen Alat Kerusakan pada alat jelas sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur.

Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah lama dan aus, maka akan berpengaruh pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang membuat skala berikutnya bergeser.

Kesalahan Paralaks d.

Kesalahan paralaks terjadi bila ada jarak antara jarum penunjuk dengan garis- garis skala dan posisi mata pengamat tidak tegak lurus dengan jarum.

3. Kesalahan Acak

Kesalahan acak adalah kesalahaan yang terjadi karena adanya fluktuasifluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, lkitasan bergetar, bising, dan radiasi.

a. Gerak Brown Molekul Udara

Molekul udara seperti kita ketahui keadaannya selalu bergerak secara tidak teratur atau rambang. Gerak ini dapat mengalami fluktuasi yang sangat cepat dan menyebabkan jarum penunjuk yang sangat halus seperti pada mikrogalvanometer terganggu karena tumbukan dengan molekul udara.

b. Fluktuasi Tegangan Listrik

Tegangan listrik PLN atau sumber tegangan lain seperti aki dan baterai selalu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur dan cepat sehingga menghasilkan data pengukuran besaran listrik yang tidak konsisten.

c. Lintasan yang Bergetar

Getaran pada lintasan tempat alat berada dapat berakibat pembacaan skala yang berbeda, terutama alat yang sensitif terhadap gerak. Alat seperti seismograf butuh tempat yang stabil dan tidak bergetar. Jika lintasannya bergetar, maka akan berpengaruh pada penunjukkan skala pada saat terjadi gempa bumi.

d. Bising Bising merupakan gangguan yang selalu kita jumpai pada alat elektronik.

Gangguan ini dapat berupa fluktuasi yang cepat pada tegangan akibat dari komponen alat bersuhu.

Radiasi latar belakang e.

Radiasi gelombang elektromagnetik dari kosmos (luar angkasa) dapat mengganggu pembacaan dan menganggu operasional alat. Misalnya, ponsel tidak boleh digunakan di SPBU dan pesawat karena bisa mengganggu alat ukur dalam SPBU atau pesawat. Gangguan ini dikarenakan gelombang elektromagnetik pada telepon seluler dapat mengasilkan gelombang radiasi yang mengacaukan alat ukur pada SPBU atau pesawat.

Adanya banyak faktor yang menyebabkan kemungkinan terjadinya kesalahan dalam suatu pengukuran, menjadikan kita tidak mungkin mendapatkan hasil pengukuran yang tepat benar. Oleh karena itu, kita harus menuliskan ketidakpastiannya setiap kali melaporkan hasil dari suatu pengukuran. Untuk menyatakan hasil dapat menggunakan cara penulisan x = (x o

± Δx), dengan x merupakan nilai pendekatan hasil pengukuran terhadap nilai benar, x o merupakan nilai hasil pengukuran, dan Δx merupakan ketidakpastiannya (angka taksiran ketidakpastian).

1) Ketidakpastian pada Pengukuran Tunggal Pengukuran tunggal merupakan pengukuran yang hanya dilakukan sekali saja.

Pada pengukuran tunggal, nilai yang dijadikan pengganti nilai benar adalah hasil pengukuran itu sendiri. Sedangkan ketidakpastiannya diperoleh dari setengah nilai skala terkecil instrumen yang digunakan. Misalnya, kita mengukur panjang sebuah benda menggunakan mistar.

Sumber

Gambar 1.18 Mistar ukur

Pada gambar 1.18, ujung benda terlihat pada tanda 15,6 cm lebih sedikit. Berapa nilai lebihnya? Ingat, skala terkecil mistar adalah 1 mm. Telah kita sepakati bahwa ketidakpastian pada pengukuran tunggal merupakan setengah skala terkecil alat. Jadi, ketidakpastian pada pengukuran tersebut adalah sebagai berikut.

1 = 2 ∗ 1 = 0,5 = 0,05

Karena nilai ketidakpastiannya memiliki dua desimal (0,05 mm), maka hasilpengukurannyapun harus kita laporkan dalam dua desimal. Artinya, nilai x harus kita laporkan dalam tiga angka. Angka ketiga yang kita laporkan harus kita taksir, tetapi taksirannya hanya boleh 0 atau 5. Karena ujung benda lebih sedikit dari 15,6 cm, maka nilai taksirannya adalah 5. Jadi, pengukuran benda menggunakan mistar tersebut dapat kita laporkan sebagai berikut.

Panjang benda (l) l = x ± Δx

= (15,6 ± 0,05) cm Arti dari laporan pengukuran tersebut adalah kita tidak tahu nilai x (panjang benda) yang sebenarnya. Namun, setelah dilakukan pengukuran sebanyak satu kali kita mendapatkan nilai 15,6 cm lebih sedikit atau antara 15,60 cm sampai 15,70 cm. Secara statistik ini berarti ada jaminan 100% bahwa panjang benda terdapat pada selang 15,60 cm sampai 15,7 cm atau (15,60 ≤ x ≤ 15,70) cm.

2) Ketidakpastian pada pengukuran berulang

Agar mendapatkan hasil pengukuran yang akurat, kita dapat melakukan pengukuran secara berulang. Lantas bagaimana cara melaporkan hasil pengukuran berulang? Pada pengukuran berulang kita akan mendapatkan hasil pengukuran sebanyak N kali. Berdasarkan analisis statistik, nilai terbaik untuk menggantikan nilai benar x0adalah nilai ratarata dari data yang diperoleh (x0). Sedangkan untuk nilai ketidakpastiannya (Δx ) dapat digantikan oleh nilai simpangan baku nilai rata-rata sampel. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

⋯ + ∑
= =
− (∑ ) √ ∑ ∆ =

− Keterangan:

x 0 = hasil pengukuran yang mendekati nilai benar Δx N = banyaknya pengkuran yang dilakukan

Pada pengukuran tung gal nilai ketidakpastiannya (Δx) disebut yang dicapai pada pengukuran tunggal, maka hasil pengukurannya pun makin mendekati kebenaran. Nilai ketidakpastian tersebut juga menentukan banyaknya angka yang boleh disertakan pada laporan hasil pengukuran. Bagaimana cara menentukan banyaknya angka pada pengukuran berulang?

Cara menentukan banyaknya angka yang boleh disertakan pada pengukuran berulang adalah dengan mencari pengukuran berulang tersebut. Ketidakpastian relatif dapat ditentukan dengan membagi dengan nilai rata-rata pengukuran. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

∆ = ∗ %

Setelah mengetahua, kita dapat menggunakan aturan yang telah disepakati para ilmuwan untuk mencari banyaknya angka yang boleh disertakan dalam laporan hasil pengukuran berulang. Aturan banyaknya angka yang dapat dilaporkan dalam pengukuran berulang adalah sebagai berikut:

a. 10% berhak atas dua angka

b. ketidakpastian relatif 1% berhak atas tiga angka

Kuat arus, intersitas cahaya, suhu, waktu e. Intensitas cahaya, kecepatan, percepatan, waktu

Kuat arus, panjang, waktu, dan massa jenis c. Panjang, luas, waktu dan jumlah zat d.

Suhu, volume, massa jenis dan kuat arus b.

dalam system Internasional adalah … a.

tepat!

Secara umum peny

Dimensi suatu besaran menunjukkan bagaimana cara besaran tersebut tersusun oleh besaran-besaran pokok. ➢

Satuan internasional menetapkan sistem MKS sebagai satuan yang dipakai untuk tujuh besaran pokok. ➢

Berdasarkan cara menghitungnya besaran dibagi menjadi dua, besaran fisika dan besaran non fisika. ➢ Besaran fisika dibagi menjadi besaran pokok dan besaran turunan. ➢

Satuan merupakan acuan yang digunakan dalam pengukuran atau membandingkan dalam suatu pengukuran besaran. ➢

➢ Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka. ➢

c. ketidakpastian relatif 0,1% berhak atas empat angka Rangkuman

UJI KOMPETENSI

A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau E di depan jawaban yang

1. Diantara kelompok besaran berikut, yang termasuk kelompok besaran pokok

2. Perhatikan tabel berikut! No. Besaran Satuan dalam SI

1 Jumlah zat Mole

2 Suhu Celcius

3 Waktu Sekon

4 Panjang Km

5 Massa Gram Pasangan yang benar adalah...

1 dan 2 b. 1 dan 3 c. 2 dan 3 d. 2 dan 4 e. 3 dan 5

3. Kelompok besaran di bawah ini yang merupakan kelompok besaran turun

adalah … a. Panjang lebar dan luas b.

Kecepatan, percepatan dan gaya c. Kuat arus, suhu dan usaha d.

Kecepatan, berat dan suhu e. Intensitas cahaya, banyaknya mol dan volume

Sebuah sepeda motor bergerak dengan kecepatan sebesar 72 km/jam jika dinyatakan 4. dalam satuan Internasional (SI), maka kec epatan sepeda motor adalah …

_{- -1} a.

d. 20 ms

1 36 ms

_{-1 -1} b.

e. 15 ms 30 ms

_-1 c.

24 ms 5. Rumus dimensi momentum adalah...

_-3 a.

MLT _{-1 -2}

b. T ML _-1 c.

MLT ₂

d. -2 T ML _{-2 -2}

e. T ML

6. Ketidakpastian yang ada pada pengukuran tunggal ditetapkan sama dengan setengah

skala terkecil dari alat ukur yang digunakan. Jika kita menggunakan mistar atau penggaris, maka ketidakpastiannya adalah sama dengan ...

c. 0,01 cm 0,05 cm b.

d. 1 cm 0,1 cm

7. Jika hasil pengukuran yang dihasilkan dengan mistar adalah 4,35 cm, maka penulisan laporan hasil pengukuran yang benar adalah ...

d. (4,35 ± 0,04) cm (4,35 ± 0,1) cm

b. (4,35 ± 0,5) cm (4,35 ± 0,01) cm c.

(4,35 ± 0,05) cm

8. Suatu benda berbentuk bola kecil diukur diameternya menggunakan mikrometer skrup

seperti terlihat pada gambar di bawah ini. cara membaca skala mikrometer skrup Bacaan skala yang tepat dari pengukuran diameter benda tersebut adalah a.

d. 8,41 mm 5,31 mm b.

e. 7,31 mm

8,31 mm c.

6,31 mm

9. Sebuah benda diukur dengan jangka sorong. Jika skala pada pengukuran ditunjukkan

pada gambar di bawah ini, maka panjang benda tersebut adalah

a. 6,66 cm

d. 6,06 cm

b. 5,64 cm

e. 5,66 cm

c. 6,65 cm

B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat! 1.

Sebuah perahu menyeberangi sungai yang lebarnya 180 meter dan kecepatan arus airnya 4 m/s. Bila perahu di arahkan menyilang tegak lurus sungai dengan kecepatan 3 m/s, maka setelah sampai diseberang perahu telah menempuh lintasan sejauh...

2. Vektor F1 = 20 N berimpit sumbu x positif, Vektor F2 = 20 N bersudut 120° terhadap F1 dan F3 = 24 N bersudut 240° terhadap F1. Resultan ketiga gaya pada pernyataan di atas adalah...

3. Seorang siswa ingin mengukur keliling sebuah kamar berbentuk persegi panjang dan berdasarkan pengukuran yang ia lakukan diperoleh panjang kamar 4,13 meter dan lebar 8,2 meter. Keliling kamar tersebut berdasarkan aturan angka penting adalah ...

4. Seorang murid menimbang serbuk NaCl sebanyak 45,87 gram. Jika serbuk tersebut dibagi ke dalam tiga wadah dengan jumlah yang sama besar, masing- masing wadah akan mendapat bagian sebanyak ....

5. Carilah dimensi dari besaran turunan berikut! a.

Dimensi dari gaya b. Dimensi dari daya c. Dimensi dari energi d. Dimensi dari impuls e. Dimensi dari momentum

IPA TERAPAN UNTUK SMK PARIWISATA