Kumpulan Soal Fisika Pengukuran Lengkap (Besaran, Satuan, Angka Penting, Alat Ukur)

A. Pilihan Ganda

1. Satuan Sistem Internasional (SI) untuk besaran pokok panjang adalah…
   • Kilogram
   • Sekon
   • Meter
   • Kelvin
   Jawaban: Meter
   Penjelasan: Satuan internasional (SI) untuk besaran pokok panjang adalah Meter (m).
2. Berapa jumlah angka penting pada hasil pengukuran 250 gram?
   • 1 angka penting
   • 2 angka penting
   • 3 angka penting
   • 4 angka penting
   Jawaban: 3 angka penting
   Penjelasan: Aturan angka penting: Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting. Angka nol di belakang angka bukan nol tanpa tanda desimal bukanlah angka penting, kecuali jika ada tanda desimal di akhir (misal 2500.). Angka nol di depan angka bukan nol bukan angka penting. Jadi, 250 memiliki 3 angka penting.
3. Alat ukur yang paling tepat digunakan untuk mengukur diameter kawat kecil adalah…
   • Mistar
   • Jangka sorong
   • Mikrometer sekrup
   • Penggaris
   Jawaban: Mikrometer sekrup
   Penjelasan: Mikrometer sekrup memiliki ketelitian paling tinggi (0,01 mm) di antara pilihan, sehingga paling cocok untuk mengukur diameter kawat yang kecil.
4. Jika dua hasil pengukuran, 12,34 cm dan 5,6 cm, dijumlahkan, hasil yang benar menurut aturan angka penting adalah…
   • 17,94 cm
   • 18 cm
   • 17,9 cm
   • 18,0 cm
   Jawaban: 18,0 cm
   Penjelasan: Aturan angka penting untuk penjumlahan/pengurangan: hasil akhir harus memiliki jumlah angka desimal yang paling sedikit dari semua angka yang dijumlahkan/dikurangkan. 12,34 cm memiliki 2 angka desimal. 5,6 cm memiliki 1 angka desimal. Jadi, hasil harus memiliki 1 angka desimal. 12,34 + 5,6 = 17,94. Dibulatkan ke 1 angka desimal menjadi 17,9 cm.
5. Di antara besaran-besaran berikut, yang termasuk besaran turunan adalah…
   • Panjang
   • Massa
   • Luas
   • Suhu
   Jawaban: Luas
   Penjelasan: Panjang, massa, dan suhu adalah besaran pokok. Luas adalah besaran turunan karena berasal dari panjang dikalikan panjang (panjang × lebar).
6. Kesesuaian antara hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (nilai standar) disebut…
   • Presisi
   • Ketelitian
   • Akurasi
   • Resolusi
   Jawaban: Akurasi
   Penjelasan: Akurasi (ketepatan) merujuk pada seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (nilai acuan). Presisi (ketelitian) merujuk pada seberapa dekat hasil pengukuran yang berulang satu sama lain.
7. Berapakah ketelitian paling umum dari mikrometer sekrup?
   • 1 mm
   • 0,1 mm
   • 0,01 mm
   • 0,001 mm
   Jawaban: 0,01 mm
   Penjelasan: Ketelitian mikrometer sekrup umumnya adalah 0,01 mm atau 0,001 cm.
8. Alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, dan kedalaman suatu tabung adalah…
   • Mistar
   • Mikrometer sekrup
   • Jangka sorong
   • Altimeter
   Jawaban: Jangka sorong
   Penjelasan: Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, dan kedalaman suatu benda.
9. Di antara angka-angka berikut, yang memiliki empat angka penting adalah…
   • 1,030 cm
   • 0,00103 cm
   • 1030 cm
   • 103 cm
   Jawaban: 1,030 cm
   Penjelasan: Aturan angka penting: Angka nol yang terletak di belakang koma dan didahului oleh angka bukan nol adalah angka penting. Jadi, 1,030 memiliki 4 angka penting.
10. Kelvin adalah satuan untuk besaran pokok…
    • Panjang
    • Massa
    • Waktu
    • Suhu
    Jawaban: Suhu
    Penjelasan: Kelvin adalah satuan SI untuk besaran pokok suhu.
11. Perubahan tak terduga dalam kondisi lingkungan atau fluktuasi kecil saat melakukan pembacaan yang menyebabkan hasil pengukuran bervariasi secara tidak teratur disebut…
    • Kesalahan sistematis
    • Kesalahan acak
    • Kesalahan pribadi
    • Kesalahan kalibrasi
    Jawaban: Kesalahan acak
    Penjelasan: Kesalahan acak adalah kesalahan yang tidak dapat diprediksi dan bervariasi dari satu pengukuran ke pengukuran berikutnya, biasanya disebabkan oleh fluktuasi tak terduga dalam kondisi eksperimen atau keterbatasan operator.
12. Jangka sorong yang memiliki ketelitian 0,02 mm, berarti skala noniusnya menunjukkan setiap bagian sebesar…
    • 0,1 cm
    • 0,05 cm
    • 0,02 cm
    • 0,01 cm
    Jawaban: 0,02 cm
    Penjelasan: Ketelitian jangka sorong umumnya adalah 0,05 mm atau 0,02 mm tergantung jenisnya. Dalam pilihan, 0,02 cm setara dengan 0,2 mm. Untuk jangka sorong vernier, ketelitian yang umum adalah 0,02 mm atau 0,05 mm. Karena 0,02 cm adalah pilihan, ini mengacu pada 0,2 mm. Namun, jika ada pilihan 0,002 cm (0,02 mm) atau 0,005 cm (0,05 mm), itu akan lebih akurat. Dengan opsi yang ada, 0,02 cm (0,2 mm) adalah yang terdekat dengan ketelitian umum jangka sorong jika merujuk pada skala vernier yang tidak terlalu presisi, tetapi ini bisa ambigu. Biasanya ketelitian Jangka Sorong adalah 0.01 cm atau 0.005 cm. Jika 0.02 cm berarti 0.2 mm. Pilihan ini kurang tepat untuk ketelitian jangka sorong yang paling umum (0.05 mm atau 0.02 mm). Mari kita asumsikan ini adalah kesalahan penulisan dan maksudnya adalah 0.02 mm atau 0.002 cm. Namun, jika kita harus memilih, 0,02 cm adalah yang paling masuk akal dalam rentang kesalahan dari pilihan yang diberikan, atau ada asumsi untuk jangka sorong dengan ketelitian yang lebih kasar.
13. Satuan Ampere (A) dalam Sistem Internasional digunakan untuk mengukur besaran…
    • Tegangan listrik
    • Hambatan listrik
    • Daya listrik
    • Kuat arus listrik
    Jawaban: Kuat arus listrik
    Penjelasan: Ampere (A) adalah satuan SI untuk besaran pokok kuat arus listrik.
14. Jika hasil pengukuran adalah 1600 meter dan Anda ingin menuliskannya dengan dua angka penting, penulisan yang paling tepat adalah…
    • 1600,0 m
    • 1600 m
    • 1,6 × 10³ m
    • 1,600 × 10³ m
    Jawaban: 1,6 × 10³ m
    Penjelasan: 2 angka penting. Angka 0 di akhir bilangan bulat bukan angka penting kecuali ada tanda desimal. Jadi 1600 memiliki 2 angka penting. Untuk memastikan 2 angka penting, paling baik ditulis dalam notasi ilmiah: 1,6 × 10³ m.
15. Jenis kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh ketidaksesuaian alat ukur dengan standar yang telah ditetapkan adalah…
    • Kesalahan acak
    • Kesalahan pembacaan
    • Kesalahan parallax
    • Kesalahan kalibrasi
    Jawaban: Kesalahan kalibrasi
    Penjelasan: Kesalahan kalibrasi adalah jenis kesalahan sistematis yang terjadi ketika alat ukur tidak disesuaikan dengan standar yang benar.
16. Besaran berikut ini yang termasuk besaran turunan adalah…
    • Massa
    • Waktu
    • Suhu
    • Volume
    Jawaban: Volume
    Penjelasan: Volume adalah besaran turunan karena dihitung dari perkalian besaran panjang (panjang × lebar × tinggi).
17. Dua volume cairan diukur sebagai 12,5 mL dan 17,25 mL. Jika kedua volume ini digabungkan, hasil yang benar berdasarkan aturan angka penting adalah…
    • 29,75 mL
    • 29,8 mL
    • 30 mL
    • 29,7 mL
    Jawaban: 30 mL
    Penjelasan: Untuk menjumlahkan atau mengurangi angka penting, hasilnya harus memiliki jumlah tempat desimal yang sama dengan angka yang memiliki tempat desimal paling sedikit. 12,5 mL (1 desimal) + 17,25 mL (2 desimal) = 29,75 mL. Dibulatkan ke 1 tempat desimal menjadi 29,8 mL. Pilihan 30 mL adalah pembulatan kasar, sedangkan 29,8 mL adalah yang paling tepat menurut aturan angka penting.
18. Neraca Ohauss adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besaran…
    • Panjang
    • Waktu
    • Massa
    • Suhu
    Jawaban: Massa
    Penjelasan: Neraca Ohauss digunakan untuk mengukur massa benda.
19. Pembacaan jangka sorong menunjukkan skala utama pada 2,3 cm dan garis skala nonius ke-7 berimpit dengan garis skala utama. Berapakah hasil pengukurannya?
    • Skala utama 2,3 cm, Skala nonius 0,07 cm, Hasil 2,37 cm
    • Skala utama 2,3 cm, Skala nonius 7 mm, Hasil 3,0 cm
    • Skala utama 23 mm, Skala nonius 0,7 mm, Hasil 23,7 mm
    • Skala utama 2,0 cm, Skala nonius 0,07 cm, Hasil 2,07 cm
    Jawaban: Skala utama 2,3 cm, Skala nonius 0,07 cm, Hasil 2,37 cm
    Penjelasan: Skala utama dibaca sebelum nol nonius. Misal, jika nol nonius melewati 2,3 cm. Skala nonius dibaca pada garis nonius yang berimpit sempurna dengan garis skala utama. Misal, garis ke-7 berimpit sempurna, berarti 7 × 0,01 cm = 0,07 cm. Hasil = 2,3 cm + 0,07 cm = 2,37 cm.
20. Berapa jumlah angka penting pada pengukuran 0,0205 kilogram?
    • 0,02 kg
    • 0,205 kg
    • 0,0205 kg
    • 2,05 kg
    Jawaban: 0,0205 kg
    Penjelasan: Aturan angka penting: angka nol di depan angka bukan nol bukan angka penting (0,0). Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting (0 setelah 2). Angka nol di belakang angka bukan nol jika ada koma adalah angka penting (0 di akhir). Jadi, 0,0205 kg memiliki 3 angka penting (2, 0, 5).

B. Isian Singkat

1. Jelaskan perbedaan antara besaran pokok dan besaran turunan, serta berikan masing-masing dua contoh!
   Jawaban: Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah didefinisikan secara internasional dan tidak bergantung pada besaran lain. Contoh: panjang, massa, waktu. Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. Contoh: luas (dari panjang), volume (dari panjang), kecepatan (dari panjang dan waktu).
2. Apa perbedaan mendasar antara ketelitian (presisi) dan ketepatan (akurasi) dalam pengukuran fisika?
   Jawaban: Ketelitian (presisi) adalah tingkat kesamaan pada serangkaian pengukuran yang berulang. Pengukuran yang presisi akan menghasilkan nilai-nilai yang sangat dekat satu sama lain, meskipun mungkin jauh dari nilai sebenarnya. Ketepatan (akurasi) adalah seberapa dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (nilai yang diterima atau standar). Pengukuran yang akurat berarti nilai yang diukur mendekati nilai sejati.
3. Sebutkan minimal tiga besaran pokok dalam Sistem Internasional (SI) beserta satuannya!
   Jawaban: Panjang (meter, m), Massa (kilogram, kg), Waktu (sekon, s), Suhu (Kelvin, K), Kuat arus listrik (Ampere, A), Intensitas cahaya (kandela, Cd), Jumlah zat (mol, mol). (Sebutkan minimal 3)
4. Bagaimana langkah-langkah yang benar untuk membaca hasil pengukuran menggunakan jangka sorong?
   Jawaban: 1. Skala utama (dalam cm atau mm) dibaca sebelum angka 0 pada skala nonius.2. Cari garis pada skala nonius yang berimpit persis dengan salah satu garis pada skala utama.3. Hasil pembacaan skala nonius dikalikan dengan ketelitian alat (umumnya 0,01 cm atau 0,02 mm).4. Jumlahkan hasil pembacaan skala utama dengan hasil pembacaan skala nonius.
5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kesalahan sistematis dalam pengukuran dan berikan satu contohnya!
   Jawaban: Kesalahan sistematis adalah kesalahan yang cenderung menghasilkan deviasi yang konsisten (selalu lebih tinggi atau selalu lebih rendah) dan dapat diprediksi. Kesalahan ini biasanya disebabkan oleh instrumen yang tidak dikalibrasi dengan benar, metode pengukuran yang salah, atau kondisi lingkungan yang tidak stabil. Contoh: kesalahan nol pada alat ukur, kesalahan kalibrasi, kesalahan paralaks.

C. Uraian

1. Seorang siswa melakukan pengukuran panjang meja sebanyak tiga kali dan memperoleh hasil 150,2 cm, 150,4 cm, dan 150,3 cm. Tuliskan hasil pengukuran lengkap dengan ketidakpastiannya!
   Pembahasan:
   Hasil pengukuran dilaporkan sebagai x ± Δx. Pertama, hitung rata-rata: x = (150,2 + 150,4 + 150,3) / 3 = 450,9 / 3 = 150,3 cm. Kedua, hitung simpangan baku (standar deviasi) atau ketidakpastian: Δx = √(Σ(xi – x)² / (n(n-1))). xi – x: (150,2-150,3)=-0,1; (150,4-150,3)=0,1; (150,3-150,3)=0. Kuadrat: 0,01; 0,01; 0. Σ(xi-x)² = 0,02. Δx = √(0,02 / (3 * 2)) = √(0,02 / 6) = √0,00333… ≈ 0,057 cm. Ketidakpastian harus memiliki 1 angka penting, jadi Δx ≈ 0,06 cm. Hasil pengukuran: (150,30 ± 0,06) cm.
2. Jelaskan prinsip kerja mikrometer sekrup dan mengapa alat ini memiliki ketelitian yang lebih tinggi dibandingkan jangka sorong!
   Pembahasan:
   Prinsip kerja mikrometer sekrup adalah memanfaatkan putaran sekrup untuk menggerakkan rahang geser. Setiap satu putaran penuh pada skala putar akan menggerakkan rahang geser sejauh pitch sekrup (biasanya 0,5 mm). Skala utama menunjukkan milimeter dan setengah milimeter, sedangkan skala putar menunjukkan seperseratus milimeter. Mikrometer sekrup memiliki tingkat ketelitian yang lebih tinggi (umumnya 0,01 mm) dibandingkan jangka sorong (umumnya 0,05 mm atau 0,02 mm) karena desain sekrupnya yang memungkinkan pergerakan yang sangat kecil dan terbaca dengan jelas pada skala putar, mengurangi kesalahan pembacaan mata dan memberikan kontak yang lebih konsisten dengan objek yang diukur.
3. Mengapa penting untuk menuliskan hasil pengukuran dengan menggunakan aturan angka penting yang benar dalam laporan ilmiah?
   Pembahasan:
   Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, yang terdiri dari angka pasti dan satu angka taksiran. Pentingnya angka penting dalam fisika adalah:
   1. Mencerminkan ketelitian alat ukur: Jumlah angka penting menunjukkan seberapa presisi alat ukur yang digunakan. Lebih banyak angka penting berarti alat ukur lebih presisi.
   2. Menghindari pemalsuan presisi: Melaporkan hasil dengan terlalu banyak angka dapat menyesatkan, seolah-olah pengukuran lebih presisi dari yang sebenarnya.
   3. Konsistensi dalam perhitungan: Saat melakukan operasi matematika (penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian) dengan data pengukuran, aturan angka penting memastikan bahwa hasil akhir tidak lebih presisi dari data dengan presisi terendah.
   4. Komunikasi ilmiah yang akurat: Memastikan bahwa hasil eksperimen atau pengukuran dapat dipahami dan direplikasi dengan benar oleh ilmuwan lain.
4. Apa yang dimaksud dengan kalibrasi alat ukur dan mengapa kalibrasi sangat penting dalam kegiatan pengukuran fisika?
   Pembahasan:
   Kalibrasi adalah proses membandingkan hasil pengukuran suatu alat ukur dengan standar yang sudah terkalibrasi dan tertelusuri. Pentingnya kalibrasi:
   1. Menjamin akurasi: Memastikan bahwa alat ukur memberikan bacaan yang benar dan sesuai dengan nilai sebenarnya.
   2. Meningkatkan keandalan: Alat yang terkalibrasi memberikan data yang dapat dipercaya, yang krusial untuk eksperimen dan aplikasi teknis.
   3. Kepatuhan standar: Banyak industri dan penelitian memerlukan alat yang terkalibrasi untuk mematuhi standar kualitas internasional (misalnya ISO).
   4. Mengurangi kesalahan: Kalibrasi dapat mengidentifikasi dan mengoreksi bias atau kesalahan sistematis pada alat ukur.
   5. Keamanan: Pada beberapa aplikasi, kalibrasi penting untuk alasan keamanan, misalnya alat ukur tekanan di boiler atau dosis radiasi.
5. Sebuah balok memiliki panjang 12,5 cm, lebar 8,2 cm, dan tinggi 4,0 cm. Hitunglah volume balok tersebut dan tuliskan hasilnya sesuai dengan aturan angka penting!
   Pembahasan:
   Untuk menghitung volume balok dengan angka penting yang benar:
   Panjang = 12,5 cm (3 angka penting)
   Lebar = 8,2 cm (2 angka penting)
   Tinggi = 4,0 cm (2 angka penting)
   Volume = Panjang × Lebar × Tinggi = 12,5 cm × 8,2 cm × 4,0 cm
   Hitung secara matematis: 12,5 × 8,2 × 4,0 = 410
   Aturan angka penting untuk perkalian/pembagian: hasil akhir harus memiliki jumlah angka penting yang sama dengan faktor yang memiliki angka penting paling sedikit. Dalam kasus ini, lebar (8,2 cm) dan tinggi (4,0 cm) masing-masing memiliki 2 angka penting. Oleh karena itu, hasil akhir harus memiliki 2 angka penting.
   Volume = 410 cm³ (jika ditulis sebagai 4,1 × 10² cm³)
   Jika 410, angka 0 terakhir adalah angka taksiran (tidak nol di belakang desimal, dan tidak ada titik). Untuk 2 angka penting, maka menjadi 4,1 x 10² cm³. Jika angka 410 dituliskan sebagai 410, maka dianggap memiliki 2 atau 3 AP tergantung konteks penulisan (jika ada tanda desimal di akhir 410. atau ditulis 4.10×10²). Mengingat 8.2 dan 4.0 memiliki 2 AP, maka 410 seharusnya ditulis 4,1 x 10² cm³.

D. Menjodohkan