Besaran, Satuan, dan Ketidakpastian dalam Fisika

Pengukuran adalah proses membandingkan suatu besaran fisik dengan besaran lain yang dijadikan sebagai satuan standar. Misalnya, saat mengukur panjang suatu benda, kita membandingkan panjang benda tersebut dengan satuan standar seperti meter (m).

Jenis Besaran dalam Fisika dan Contohnya

Dalam fisika, besaran dibagi menjadi dua kelompok utama:

Besaran yang didefinisikan secara independen dan tidak diturunkan dari besaran lain. Contohnya adalah, panjang (m), massa (kg), waktu (s), kuat arus listrik (A), suhu (K), jumlah zat (mol), intensitas cahaya (cd)

Besaran yang diturunkan dari besaran pokok melalui hubungan matematis. Contohnya adalah, kecepatan (m/s), percepatan (m/s²), gaya (N = kg.m/s²), tekanan (Pa = N/m²), energi (J = N.m)

Ketidakpastian dalam Pengukuran

Dalam dunia nyata, tidak ada pengukuran yang benar-benar bebas dari kesalahan atau ketidakpastian. Bahkan alat ukur yang sangat presisi tetap memiliki batas toleransi. Oleh karena itu, setiap hasil pengukuran harus disertai dengan nilai ketidakpastian (Δx) untuk menunjukkan rentang kemungkinan nilai sebenarnya dari besaran yang diukur. Ketidakpastian dalam pengukuran dapat bersumber dari beberapa faktor berikut:

Setiap alat ukur memiliki batas ketelitian, yaitu nilai terkecil yang dapat dibaca dengan alat tersebut. Ketidakpastian akibat skala terkecil biasanya ditentukan dengan rumus:

Kesalahan sistematis adalah kesalahan yang terjadi secara konsisten akibat kelemahan alat ukur atau prosedur yang digunakan. Jenis-jenis ketidakpastian sistematis meliputi:

• Kesalahan kalibrasi: Alat ukur tidak dikalibrasi dengan benar sehingga memberikan hasil yang selalu meleset.

• Kesalahan titik nol: Jarum penunjuk tidak tepat di angka nol saat alat belum digunakan.

• Kesalahan alat: Ketidaksempurnaan fisik alat seperti batang penggaris yang sudah aus.

• Kesalahan paralaks: Kesalahan membaca skala karena sudut pandang yang tidak sejajar dengan garis skala.

Kesalahan acak adalah kesalahan yang tidak dapat diprediksi, berubah-ubah dalam setiap pengukuran, dan biasanya disebabkan oleh faktor lingkungan atau kondisi eksternal. Contoh:

• Gerakan Brown yang memengaruhi pengukuran partikel kecil.

• Fluktuasi tegangan listrik yang memengaruhi alat elektronik.

• Noise atau gangguan dalam sistem pengukuran digital atau elektronik.

Selain alat, manusia sebagai pengamat juga merupakan sumber ketidakpastian. Kesalahan dapat terjadi karena:

• Kurangnya ketelitian saat membaca skala.

• Tidak memperhatikan posisi mata sejajar dengan skala.

• Tidak mencatat hasil pengukuran dengan benar.