Kuasai materi pengukuran dalam fisika dengan kumpulan latihan soal komprehensif ini! Pengukuran adalah dasar dari semua eksperimen fisika, melibatkan pemahaman tentang besaran, satuan, dimensi, serta penggunaan alat ukur yang tepat seperti jangka sorong dan mikrometer sekrup. Dalam artikel ini, Anda akan menemukan beragam soal fisika yang mencakup konsep angka penting, notasi ilmiah, dan penentuan ketidakpastian pengukuran. Latihan ini dirancang untuk siswa SMA/SMK yang ingin mengasah kemampuan mereka dalam fisika, memahami prinsip-prinsip dasar pengukuran, dan mempersiapkan diri untuk ujian. Dengan berbagai jenis soal seperti pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan menjodohkan, Anda akan mendapatkan pengalaman belajar yang menyeluruh dan efektif. Mari kita mulai menguji dan meningkatkan pemahaman Anda tentang materi pengukuran!
Contoh Soal soal fisika materi pengukuran
A. Pilihan Ganda
1. Manakah di antara kelompok besaran berikut yang seluruhnya merupakan besaran pokok?
- A. Panjang, luas, volume
- B. Massa, berat, gaya
- C. Panjang, massa, waktu
- D. Waktu, kecepatan, percepatan
- E. Suhu, energi, daya
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah didefinisikan secara independen. Panjang, massa, dan waktu adalah contoh besaran pokok.
2. Satuan Sistem Internasional (SI) untuk besaran suhu adalah…
- A. Celcius
- B. Kelvin
- C. Fahrenheit
- D. Reamur
- E. Joule
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Menurut Sistem Internasional (SI), satuan untuk suhu adalah Kelvin.
3. Besaran turunan yang memiliki dimensi [M][L]²[T]⁻² adalah…
- A. Kecepatan
- B. Percepatan
- C. Gaya
- D. Energi
- E. Daya
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Dimensi [M][L]²[T]⁻² adalah dimensi untuk energi (usaha) dan juga momen gaya. Kecepatan [L][T]⁻¹, Percepatan [L][T]⁻², Gaya [M][L][T]⁻², Daya [M][L]²[T]⁻³.
4. Seorang siswa mengukur panjang suatu benda menggunakan jangka sorong. Hasil pengukuran menunjukkan 5,45 cm. Angka 5,45 cm memiliki berapa angka penting?
- A. 1
- B. 2
- C. 4
- D. 3
- E. 5
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Semua angka bukan nol adalah angka penting. Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting. Angka nol di belakang koma desimal adalah angka penting. Jadi, 5,45 memiliki 3 angka penting.
5. Hasil pengukuran tebal sebuah buku dengan mikrometer sekrup adalah 4,32 mm. Notasi ilmiah dari hasil pengukuran tersebut adalah…
- A. 4,32 × 10⁰ mm
- B. 43,2 × 10⁻¹ mm
- C. 0,432 × 10¹ mm
- D. 432 × 10⁻² mm
- E. 4,32 × 10¹ mm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Notasi ilmiah ditulis dalam bentuk a × 10ⁿ, di mana 1 ≤ a < 10. Jadi, 4,32 mm sudah dalam bentuk notasi ilmiah, yaitu 4,32 × 10⁰ mm.
6. Jika sebuah benda memiliki massa 250 gram, dan ingin dikonversi ke kilogram, maka nilainya adalah…
- A. 2,5 kg
- B. 0,25 kg
- C. 25 kg
- D. 0,025 kg
- E. 250000 kg
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: 1 kilogram = 1000 gram. Jadi, 250 gram = 250/1000 kg = 0,25 kg.
7. Perhatikan hasil pengukuran berikut: 0,005070 kg. Jumlah angka penting pada hasil pengukuran tersebut adalah…
- A. 3
- B. 5
- C. 4
- D. 6
- E. 7
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Angka nol di depan angka bukan nol bukan angka penting. Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting. Angka nol di belakang angka bukan nol dan di belakang koma desimal adalah angka penting. Jadi, 5, 0, 7, 0 adalah angka penting, total 4 angka penting.
8. Sebuah meja memiliki panjang 120 cm dan lebar 80 cm. Luas meja tersebut berdasarkan aturan angka penting adalah…
- A. 9,6 × 10³ cm²
- B. 9600 cm²
- C. 96 × 10² cm²
- D. 9,600 × 10³ cm²
- E. 9600,0 cm²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Panjang 120 cm (3 AP), lebar 80 cm (2 AP). Hasil perkalian harus memiliki angka penting paling sedikit dari faktor-faktornya. Luas = 120 cm × 80 cm = 9600 cm². Jika 80 dianggap 2 AP (yaitu 8,0 × 10¹), maka hasilnya harus 2 AP. 9600 cm² (2 AP) adalah 9,6 × 10³ cm².
9. Alat ukur yang paling tepat digunakan untuk mengukur diameter luar sebuah cincin dengan presisi tinggi adalah…
- A. Penggaris
- B. Mikrometer sekrup
- C. Jangka sorong
- D. Meteran
- E. Stopwatch
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Mikrometer sekrup memiliki ketelitian lebih tinggi (0,01 mm) dibandingkan jangka sorong (0,05 mm atau 0,02 mm) atau penggaris (1 mm).
10. Besaran yang tidak memiliki dimensi adalah…
- A. Volume
- B. Massa jenis
- C. Percepatan
- D. Gaya
- E. Sudut
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: E
Pembahasan: Sudut bidang datar (radian) dan sudut ruang (steradian) adalah besaran tambahan yang tidak memiliki dimensi. Volume [L]³, Massa jenis [M][L]⁻³, Percepatan [L][T]⁻², Gaya [M][L][T]⁻².
11. Pembacaan skala utama jangka sorong menunjukkan 3,2 cm dan skala nonius berhimpit pada angka 6. Berapakah hasil pengukuran tersebut jika ketelitian jangka sorong adalah 0,01 cm?
- A. 3,20 cm
- B. 3,21 cm
- C. 3,26 cm
- D. 3,62 cm
- E. 3,80 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Hasil = Skala Utama + (Skala Nonius × Ketelitian) = 3,2 cm + (6 × 0,01 cm) = 3,2 cm + 0,06 cm = 3,26 cm.
12. Hasil pengukuran mikrometer sekrup menunjukkan skala utama 5,5 mm dan skala nonius berhimpit pada angka 23. Berapakah hasil pengukuran tersebut?
- A. 5,23 mm
- B. 5,73 mm
- C. 5,78 mm
- D. 7,30 mm
- E. 7,80 mm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Skala utama = 5,5 mm. Skala nonius = 23 × 0,01 mm = 0,23 mm. Hasil pengukuran = 5,5 mm + 0,23 mm = 5,73 mm.
13. Jika dua buah besaran memiliki dimensi yang sama, maka dapat disimpulkan bahwa…
- A. Keduanya adalah besaran yang sejenis
- B. Keduanya pasti memiliki satuan yang sama
- C. Keduanya adalah besaran pokok
- D. Keduanya adalah besaran turunan
- E. Keduanya tidak dapat dibandingkan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Besaran yang memiliki dimensi yang sama adalah besaran yang sejenis atau memiliki karakteristik fisika yang sama, meskipun namanya bisa berbeda (misal: energi dan usaha).
14. Sebuah pengukuran tunggal menggunakan penggaris dengan skala terkecil 1 mm. Jika hasil pengukuran adalah 15,4 cm, maka ketidakpastian mutlak pengukuran tersebut adalah…
- A. 1 mm
- B. 0,1 cm
- C. 0,01 cm
- D. 0,05 cm
- E. 0,5 cm
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ketidakpastian mutlak untuk pengukuran tunggal dengan alat analog adalah setengah dari skala terkecil. Skala terkecil penggaris adalah 1 mm atau 0,1 cm. Jadi, ketidakpastian mutlak = 1/2 × 0,1 cm = 0,05 cm.
15. Jika massa suatu benda adalah 2,50 kg dan volume 0,0010 m³, maka massa jenis benda tersebut menurut aturan angka penting adalah…
- A. 2500 kg/m³
- B. 2,5 × 10³ kg/m³
- C. 2,50 × 10³ kg/m³
- D. 2,500 × 10³ kg/m³
- E. 25 × 10² kg/m³
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Massa = 2,50 kg (3 AP), Volume = 0,0010 m³ (2 AP). Massa jenis = massa/volume = 2,50 kg / 0,0010 m³ = 2500 kg/m³. Hasil pembagian harus memiliki angka penting sebanyak angka penting paling sedikit dari bilangan yang dibagi. Jadi, hasilnya harus 2 AP. 2500 kg/m³ dalam 2 AP menjadi 2,5 × 10³ kg/m³.
16. Pernyataan yang benar mengenai angka penting adalah…
- A. Angka nol di depan angka bukan nol selalu merupakan angka penting.
- B. Angka nol di antara angka bukan nol bukan merupakan angka penting.
- C. Angka nol di akhir bilangan bulat selalu merupakan angka penting.
- D. Semua angka bukan nol adalah angka penting.
- E. Angka nol di belakang koma desimal selalu bukan angka penting.
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Angka nol di sebelah kanan angka bukan nol dan di sebelah kanan tanda koma desimal adalah angka penting. Contoh: 2,00 memiliki 3 AP. Angka nol di depan angka bukan nol bukan angka penting. Angka nol di antara angka bukan nol adalah angka penting. Angka nol di akhir bilangan bulat tanpa tanda desimal bisa jadi angka penting atau bukan.
17. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik adalah…
- A. Amperemeter
- B. Voltmeter
- C. Ohmmeter
- D. Neraca
- E. Stopwatch
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Voltmeter untuk tegangan, Ohmmeter untuk hambatan, Neraca untuk massa, Stopwatch untuk waktu.
18. Konversi 72 km/jam ke m/s menghasilkan…
- A. 10 m/s
- B. 15 m/s
- C. 20 m/s
- D. 25 m/s
- E. 30 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: 1 km = 1000 m, 1 jam = 3600 s. Jadi, 72 km/jam = 72 × (1000 m / 3600 s) = 72 × (10/36) m/s = 2 × 10 m/s = 20 m/s.
19. Pernyataan yang benar mengenai besaran pokok dan besaran turunan adalah…
- A. Semua besaran dalam fisika adalah besaran pokok.
- B. Besaran pokok tidak diturunkan dari besaran lain, sedangkan besaran turunan diturunkan dari besaran pokok.
- C. Besaran pokok dan besaran turunan memiliki dimensi yang sama.
- D. Besaran turunan selalu memiliki satuan yang lebih kompleks daripada besaran pokok.
- E. Jumlah besaran pokok lebih banyak daripada besaran turunan.
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Besaran pokok adalah besaran dasar yang satuannya tidak diturunkan dari besaran lain. Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok.
20. Sebuah balok memiliki panjang 12,5 cm, lebar 8,0 cm, dan tinggi 5,00 cm. Volume balok tersebut dengan memperhatikan angka penting adalah…
- A. 500 cm³
- B. 500,0 cm³
- C. 5,0 × 10² cm³
- D. 5,00 × 10² cm³
- E. 5,000 × 10² cm³
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Panjang = 12,5 cm (3 AP). Lebar = 8,0 cm (2 AP). Tinggi = 5,00 cm (3 AP). Hasil perkalian harus mengikuti jumlah angka penting terkecil, yaitu 2 AP. Volume = 12,5 × 8,0 × 5,00 = 500 cm³. Dalam 2 AP, ini menjadi 5,0 × 10² cm³.
B. Isian Singkat
1. Berapakah jumlah angka penting pada bilangan 10,020?
Jawaban: 5
2. Alat ukur yang memiliki ketelitian 0,01 mm dan biasa digunakan untuk mengukur ketebalan benda yang sangat tipis adalah…
Jawaban: Mikrometer sekrup
3. Satuan SI untuk besaran daya adalah…
Jawaban: Watt
4. Dimensi untuk besaran tekanan adalah…
Jawaban: [M][L]⁻¹[T]⁻²
5. Hasil penjumlahan 2,45 cm + 1,2 cm menurut aturan angka penting adalah…
Jawaban: 3,7 cm
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah besaran pokok berikut dengan satuan SI-nya yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Panjang | Meter |
| Massa | Kilogram |
| Waktu | Sekon |
| Suhu | Kelvin |
| Arus Listrik | Ampere |
2. Jodohkanlah alat ukur berikut dengan besaran yang diukurnya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Jangka Sorong | Panjang/Diameter |
| Mikrometer Sekrup | Ketebalan Benda Tipis |
| Neraca Ohaus | Massa |
| Stopwatch | Waktu |
| Amperemeter | Kuat Arus Listrik |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan mendasar antara besaran pokok dan besaran turunan, serta berikan masing-masing dua contoh besaran beserta satuan SI-nya.
Besaran pokok adalah besaran yang satuannya telah ditetapkan terlebih dahulu dan tidak bergantung pada besaran lain. Ada tujuh besaran pokok dalam Sistem Internasional (SI). Contoh: Panjang (satuan SI: meter, m) dan Massa (satuan SI: kilogram, kg).
Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari satu atau lebih besaran pokok. Contoh: Kecepatan (satuan SI: meter per sekon, m/s) dan Gaya (satuan SI: Newton, N atau kg⋅m/s²).
2. Bagaimana cara menentukan jumlah angka penting dalam suatu bilangan? Berikan contoh untuk setiap aturan yang Anda sebutkan.
Aturan penentuan angka penting:
1. Semua angka bukan nol adalah angka penting. Contoh: 123,45 memiliki 5 angka penting.
2. Angka nol yang terletak di antara angka bukan nol adalah angka penting. Contoh: 2005 memiliki 4 angka penting.
3. Angka nol di depan angka bukan nol (nol di awal) bukan angka penting. Contoh: 0,0032 memiliki 2 angka penting (3 dan 2).
4. Angka nol di belakang angka bukan nol dan di belakang tanda koma desimal adalah angka penting. Contoh: 12,00 memiliki 4 angka penting.
5. Angka nol di belakang angka bukan nol pada bilangan bulat tanpa tanda koma desimal bisa jadi angka penting atau bukan. Untuk menghindarinya, gunakan notasi ilmiah. Contoh: 2000 bisa 1 AP (2 × 10³), 2 AP (2,0 × 10³), 3 AP (2,00 × 10³), atau 4 AP (2,000 × 10³).
3. Jelaskan secara singkat prinsip kerja dan perbedaan ketelitian antara jangka sorong dan mikrometer sekrup dalam pengukuran panjang.
Jangka sorong adalah alat ukur panjang yang terdiri dari rahang tetap dan rahang geser (nonius). Prinsip kerjanya adalah dengan membaca skala utama dan kemudian menambahkan hasil pembacaan skala nonius yang berhimpit dengan skala utama. Ketelitian umumnya 0,05 mm atau 0,02 mm.
Mikrometer sekrup adalah alat ukur panjang yang lebih presisi, terdiri dari selubung utama dan selubung putar (timbal). Prinsip kerjanya menggunakan ulir sekrup untuk menggerakkan rahang geser. Hasil pengukuran didapat dari penjumlahan skala utama dan skala putar. Ketelitiannya lebih tinggi, yaitu 0,01 mm. Perbedaan utamanya terletak pada ketelitian, di mana mikrometer sekrup lebih teliti daripada jangka sorong, sehingga cocok untuk mengukur ketebalan benda yang sangat tipis.
4. Sebuah kawat diukur panjangnya 12,4 cm (3 AP), lebarnya 0,25 cm (2 AP), dan tebalnya 0,080 cm (2 AP). Hitunglah volume kawat tersebut dengan memperhatikan aturan angka penting.
Diketahui:
Panjang (p) = 12,4 cm (3 AP)
Lebar (l) = 0,25 cm (2 AP)
Tebal (t) = 0,080 cm (2 AP)
Volume (V) = p × l × t
V = 12,4 cm × 0,25 cm × 0,080 cm
V = 0,248 cm³
Dalam perkalian, hasil akhir harus memiliki jumlah angka penting yang sama dengan jumlah angka penting terkecil dari bilangan-bilangan yang dikalikan. Dalam kasus ini, angka penting terkecil adalah 2 AP (dari lebar dan tebal).
Maka, 0,248 cm³ dibulatkan menjadi 0,25 cm³ (2 AP).
Jadi, volume kawat tersebut adalah 0,25 cm³.
5. Apa yang dimaksud dengan ketidakpastian dalam pengukuran? Sebutkan dua jenis ketidakpastian utama dan jelaskan secara singkat penyebabnya.
Ketidakpastian dalam pengukuran adalah batas sejauh mana nilai hasil pengukuran dapat dipercaya atau akurat. Setiap pengukuran selalu mengandung ketidakpastian karena keterbatasan alat ukur, kondisi lingkungan, dan keterampilan pengamat.
Dua jenis ketidakpastian utama adalah:
1. **Ketidakpastian Acak (Random Uncertainty):** Disebabkan oleh fluktuasi yang tidak dapat diprediksi dalam kondisi pengukuran, seperti perubahan suhu yang kecil, getaran, atau kesalahan pembacaan yang tidak disengaja oleh pengamat. Ketidakpastian ini dapat dikurangi dengan melakukan pengukuran berulang dan mengambil nilai rata-rata.
2. **Ketidakpastian Sistematis (Systematic Uncertainty):** Disebabkan oleh faktor-faktor yang secara konsisten mempengaruhi hasil pengukuran ke arah yang sama, seperti kalibrasi alat yang salah, kesalahan nol pada alat ukur, atau metode pengukuran yang tidak tepat. Ketidakpastian ini tidak dapat dikurangi dengan pengukuran berulang, melainkan harus diidentifikasi dan dikoreksi (misalnya dengan kalibrasi ulang alat).