BAB 1Alat pengukur

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Langsung ke: navigasi, cari

Dalam fisika dan teknik, pengukuran merupakan aktivitas yang membandingkan kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia-nyata. Alat pengukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut. Seluruh alat pengukur terkena error peralatan yang bervariasi. Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara pengukuran dinamakan metrologi.

Fisikawan menggunakan banyak alat untuk melakukan pengukuran mereka. Ini dimulai dari alat yang sederhana seperti penggaris dan stopwatch sampai ke mikroskop elektron dan pemercepat partikel. Instrumen virtual digunakan luas dalam pengembangan alat pengukur modern.

Sistem Pengukuran :Sekumpulan aktifitas, prosedur, alat ukur, software dan orang yangbertujuan mendapatkan data pengukuran terhadap karakteristik

yang sedang diukur.

KONSEP DASAR PENGUKURANTerminologiBerbagai istilah penting yang diberikan disini adalah istilah-istilah yang di ambil dari standar International. Istilah-istilah tersebut kebanyakan mempunyai pengertian dan aplikasi khusus dibandingkan dengan difinisi umum yang terdapat dalam kamus,dengan demikian berbagai difinisi yang diberikan lebih ditekankan untuk memperjelas penggunaan atau memperlancar komunikasi dan kesamaan pengertian.

Metrologi ( Metrology )Ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan pengukuran

InstrumentasiBidang ilmu dan teknilogi yang mencakup perancangan, pembuatan, penggunaan instrumen/alat fisika atau sistem instrumen untuk keperluan deteksi, penelitian, pengukuran serta pengolahan data.

Pengukuran ( measurement )Serangkaian kegiatan yang bertujuan untuk menentukan nilai suatu besaran dalam bentuk angka (kwantitatif). Jadi mengukur adalah suatu proses mengaitkan angka secara empirik dan obyektif pada sifat-sifat obyek atau kejadian nyata sehingga angka yang diperoleh tersebut dapat memberikan gambaran yang jelas mengenai obyek atau kejadian yang diukur.

Ketelitian (accuracy)Kemampuan dari alat ukur untuk memberikan indikasi pendekatan terhadap harga sebenarnya dari obyek yang diukur.

Ketepatan (precision)Kedekatan nilai-nilai pengukuran individual yang didistribusikan sekitar nilai rata-ratanya atau penyebaran nilai pengukuran individual dari nilai rata-ratanya.Alat ukur yang mempunyai presisi yang bagus tidak menjamin bahwa alat ukur tersebut mempunyai akurasi yang bagus. Repeatabilitas (repeatability)Kemampuan alat ukur untuk menunjukkan hasil yang sama dari proses pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dan identik.

Kesalahan ( error )Beda aljabar antara nilai ukuran yang terbaca dengan nilai“sebenarnya “ dari obyek yang diukur.Perubahan pada reaksi alat ukur dibagi oleh hubungan perubahan aksinya.

Resolusi (resolution)Besar pernyataan dari kemampuan peralatan untuk membedakan artidari dua tanda harga atau skala yang paling berdekatan daribesaran yang ditunjukkan.

Kalibrasi ( calibration )Serangkaian kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional penunjukan alat ukur atau menujukkan nilai yang diabadikan bahan ukur dengan cara membadingkannya dengan standar ukur yang tertelusuri ke standar nasional dan/atau international.

Koreksi ( correction )Suatu harga yang ditambahkan secara aljabar pada hasil dari alat ukur untuk mengkompensasi penambahan kesalahan sistematik.

Ketertelusuran ( traceability )Terkaitnya hasil pengukuran pada standar nasional/internasional melalui peralatan ukur yang kinerjanya diketahui, standar-standar yang dimiliki laboratorium tempat pengukuran dilakukan dan kemampuan personil lab. tersebut.

Kehandalan ( reliability )Kesanggupan alat ukur untuk melaksanakan fungsi yang disyratkan untuk suatu periode yang ditetapkan.

Ketidakpastian Pengukuran ( uncertainty )Perkiraan atau taksiran rentang dari nilai pengukuran dimana nilai sebenarnya dari besaran obyek yang diukur ( measurand ) terletak.

TransduserBagian dari alat ukur untuk mengubah atau mengkonveksikan suatu bentuk energi atau besaran fisik yang diterimanya ( sensing elemen ) kedalam bentuk energi yang lain, sehingga mudah diolah oleh peralatan berikutnya.

SensorBagian/elemen dari alat ukur yang secara langsung berhubungan dengan obyek yang terukur (elemen perasa).

Rentang ukur (range)Besar daerah ukur antara batas ukur bawah dan batas ukur atas

Jangkauan (span)Beda modulus antara dua batas rentang nominal dari alat ukur.Contoh :Rentang nominal – 10V sampai 10 Volt. Jangkauan 20V

Standar Internasional ( Inrnational standard )Standar yang ditetapkan oleh persetujuan international sebagai dasar untuk menetapkan suatu harga atau besaran bagi semua standar lsin dari besaran yang ada.

Standar Nasional ( National standard )Standar yang ditetapkan oleh peraturan pemerintah sebagai dasar Untuk menetapkan harga atau besaran dalam suatu negara, untukSemua standar lain dari besaran yang ada.

Standar primer ( Primary standard )Standar yang mempunyai kualitas paling tinggi pada suatu besaran tertentu.Catatan : Konsep standar primer berlaku baik untuk satuan dasaratau satuan turunan.

Standar skunder ( secopndary standard )Standar yang harganya tertentu dibandingkan dengan standar primer.

Standar kerja ( working standard )Standar yang dikalibrasi oleh standar reference dan digunakan terus menerus untuk mengalibrasi dan mengecek alat ukur atau material yang diukur.

Konfigurasi dan Karakteristik Alat UkurPengukuran memberikan arti penting bagi manusia untuk menggambar kan berbagai fenomena alam dalam bentuk kuantitatif atau angka.Lord Kelvin menyatakan : “Bila anda dapat mengukur apa yang anda bicarakan serta menyatakannya dalam bentuk angka, maka andamengerti apa yang anda bicarakan. Tetapi bila anda tidak dapat mengukurnya dan tidak dapat menyatakannya dalam bentuk angka, makapengetahuan anda memuaskan atau mengecewakan”. Yang seringmenjadikan masalah dalam tingkat kesalahan yang terjadi dalampengukuran sangat diperlukan, untuk mengerti karakteristik operasional alat ukur dan cara pengujian, kinerja yang telah ditentukan.

Untuk melakukan studi lebih lanjut berikut diberikan klasifikasi tentang alat ukur berdasarkan berbagai kriteria maupun berdasarkan bentuk keluarannya.Fungsi alat ukur yang banyak digunakan di industri maupun di Lab. pengujian antara lain alat ukur suhu, alat ukur tekanan, alat ukur gaya dan lain-lain, harus mampu secara akurat mendeteksi setiap perubahan.Untuk memperoleh unjuk kerja optimum sejumlah karakteristik dasar harus diperhatikan. Karakteristik alat ukur tersebut harus dapat di ekspresikan dalam bentuk kwantitatif.Akurasi pengukuran adalah salah satu atribut utama dari karakteristik statis yang banyak digunakan sebagai petunjuk penting untuk pemilihan alat ukur. Dalam pengukuran, akurasi setiap alat ukur sangat dipengaruhi oleh sensitifitas rentang kerja, ketidak linieran dan sifat-sifat dari transedur.Berikut diberikan berbagai parameter yang pada umumnya banyak ditemukan disetiap lembaran data pada setiap alat ukur.

Akurasi atau KetelitianAkurasi pengukuran atau pembacaan adalah istilah yang sangat relatif. Akurasi didefinisikan sebagai beda atau kedekatan (closeness) antara nilai yang terbaca dari alat ukur dengan nilai sebenarnya. Dalam eksperiman, nilai sebenarnya yang tidak pernah diketahui diganti dengansuatu nilai standar yang diakui secara konvensional. Secara umum akurasi sebuah alat ukur ditentukan dengan cara kalibrasi pada kondisi operasi tertentu dandapat diekspresikan dalambentuk plus-minus atau presentasi dalam skala tertentu atau pada titik pengukuran yang spesifik. Semua alat ukur dapat diklasifikasikan dalam tingkat atau kelas yang berbeda-beda, tergantung pada akurasinya. Sedang akurasi dari sebuah sistem tergantung pada akurasi Individual elemen pengindra primer, elemen skunder dan alat manipulasi

Yang lain.Setiap unit mempunyai kontribusi terisah dengan batas tertentu. Jika ± a1, = a2 dan ± a3 adalah batas akurasi individual, maka akurasi total dari sistem dapat diekspresikan dalam bentuk bawah akurasi seperti berikut : A = ± ( a1+ a2 + a3 ) ………………..Dalam hal tertentu nilai batas bawah akurasi total diatas mempunyai kelemahan, maka dalam praktek orang lebih sering menggunakan nilai akar kuadrat rata-rata untuk mendefinisikan nilai akurasi dari sebuah sistem, yaitu :A = ± √ ( a1² + a2² + a3² ),,,……………………

Presisi atau KetepatanPresisi adalah istilah untuk menggambarkan tingkat kebebasan alat ukur dari kesalahan acak. Jika pengukuran individual Dilakukan berulang-ulang, maka sebran hasil pembacaan akanberubah-ubah disekitar nilai rata-ratanya.Bila Xn adalah nilai pengukuran ke n dan Xn adalah nilai rata-ratanya n pengukuran maka secara metematis, presisi dapat dinyatakan sebagai Presisi = 1 - | Xn – Xn | = ( 1 - | Xn + Xn | ) 100% …… Xn XnPresisi tinggi dari alat ukur tidak mempunyai implikasi terhadap akurasi pengukuran. Alat ukur yang mempunyai presisi tinggi belum tentu alat ukur tersebut mempunyai akurasi tinggi. Akurasirendah dari alat ukur yang mempunyai presisi tinggi pada umum nya disebabkan oleh bias dari pengukuran, yang bisa dihilangkan dengan kalibrasi.

Dua istilah yang mempunyai arti mirip dengan presisi adalah repeatability dan reproducibility. Repeability digunakan untukmenggambarkan kedekatan (closeness) keluaran pembacaan biladimasukkan yang sama digunakan secara berulang-ulang pada periode waktu yang singkat pada kondisi dan lokasi pengukuran yang sama, dan dengan alat ukur yang sama. Reproducibility digunakan untuk menggambar kedekatan ( closeness) keluaran pembacaan bila masukan yang sama digunakan secara berulangulang.Persamaa pada keduanya adalah menggambarkan sebaran keluaranpembacaan induvidual untuk masukan yang sama. Sebaran akanmengacu pada repeatability bila kondisi pengukurannya tetap, danakan mengacu reproducibility kondisi pengukurannya berubah.Derajat repeatability dan reproducibility dlm. pengukuran hanyamerupakan alternatif untuk mengekspresikan presisi dari sebuah

alat ukur

A. Satuan SI

Eksperimen-eksperimen dalam bidang Fisika melibatkan berbagai macam pengukuran.

Suatu pengukuran harus diusahakan seakurat mungkin dan reproducible. Langkah pertama agar

pengukuran menghasilkan data yang akurat dan data itu tetap sama walaupun diukur oleh orang

yang berbeda adalah menentukan satuan besaran yang diukur. Satuan yang digunakan oleh setiap

pengukur tentu saja harus sama. Oleh karena itu perlu memperhatikan standar sistem satuan yang

telah disepakati secara internasional..

Saat ini kita telah memiliki sistem satuan yang berlaku secara internasional, yaitu satuan

SI. SI adalah kependekan dari frase Système International d'Unités, bahasa Perancis. Satuan SI

ini diadopsi dari sistem metrik yang sudah digunakan oleh para ilmuwan Perancis sejak tahun

1795. Satuan SI diatur oleh Lembaga Berat dan Ukuran Internasional (The International Bureau

of Weights and Measures) di Sevres, Perancis. Sebelum ada standar internasional setiap negara

menetapkan sistem satuannya masing - masing. Sebagai contoh, satuan panjang di Indonesia

dikenal hasta, jengkal dan tumbak, di Inggris dikenal inci dan feet, dan di Perancis adalah meter.

Dalam satuan SI ditetapkan bahwa meter (m) sebagai satuan panjang, kilogram sebagai satuan

massa dan sekon sebagai satuan waktu.Satuan – satuan tersebut dikenal sebagai sistem MKS.

Selain sistem MKS dikenal juga sistem CGS, yaitu centimeter (cm), gram (g), dan sekon (s),

masing-masing untuk satuan panjang, massa, dan waktu.

Saat ini satuan SI secara resmi digunakan di semua negara di dunia, namun dalam

praktek sehari-hari beberapa negara (misalnya Amerika Serikat) masih menggunakan sistem

satuan non-SI.

B. Satuan dari besaran pokok.

Besaran panjang, massa dan waktu disebut besaran pokok, karena dari besaran tersebut

dapat diturunkan besaran-besaran yang lain seperti gaya dan energi. Besaran pokok didefinisikan

sebagai besaran yang satuanya telah ditetapkan terlebih dahulu. Satuan dari besaran pokok

disebut satuan pokok. Satuan pokok SI seluruhnya ada tujuh, yaitu seperti yang terlihat pada

Tabel 1.

Tabel 1 Satuan pokok SI

Besaran Satuan Simbol

Panjang

Massa

Waktu

Kuat arus listrik

Suhu

Jumlah zat

Intensitas cahaya

meter

kilogram

sekon

ampere

kelvin

mol

candela

m

kg

s

A

K

mol

cd

Suatu besaran standart harus memiliki syarat sebagai berikut :

- praktis dalam penggunaannya

- mudah didapat

- mudah dibuat

- dipakai dimana –mana

Maka seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan sejumlah penemuan oleh para

ilmuwan, standar satuan terus berubah.. Berikut ini akan dijelaskan satuan standar ketujuh

besaran pokok.

C. ALAT UKUR KELOMPOK UMUM FISIKA

Dalam ilmu fisika besaran pokok yang sering digunakan di tingkat SMA adalah besaran panjang, massa, waktu, suhu dan kuat arus. Pada bagian ini kita akan melakukan diskusi hanya tentang lima besaran pokok saja dari tujuh besaran pokok tersebut.

1. Panjang

a. Pengertian Panjang

Pada awalnya panjang 1 meter didefinisikan sebagai jarak dari kutub utara ke garis

kathulistiwwa melalui Paris dibagi menjadi 10 juta meter. Kemudian dibuat suatu meter standar

dari batang yang terbuat dari campuran platina-iridium.

Tetapi, meter standar ini sangat susah dibuat ulang dan sangat rentan terhadap kerusakan. Oleh

karena itu, dibuat suatu definisi baru dari satu meter, yaitu, sama dengan 1 650 761.73 kali

panjang gelombang sinar jingga yang dipancarkan oleh atom-atom krypton-86 dalam ruang

hampa pada satu loncatan listrik

Pada perkembangan berikutnya, panjang satu meter didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh

oleh cahaya tampak (dalam ruang vakum) dalam selang waktu 1/299 792 458 sekon

Meter adalah satuan dasar untuk ukuran panjang dalam sistem SI. Satuan meter disingkat

menggunakan simbol m. Meter biasa ditulis sebagai metre dalam bahasa Inggris, atau meter

dengan ejaan Amerika

a. Alat Ukur Besaran Panjang

Alat ukur besaran panjang dalam fisika terdiri dari beberapa jenis mulai dari mistar 30 cm,

mistar 1 m, meteran gulung, meteran lipat, jangka sorong dan micrometer sekrup. 1) Penggaris

Pada umumnya, mistar yang biasa digunakan adalah untuk mengukur panjang benda yang

berskala cm atau mm. Satu bagian terkecil dari mistar adalah 1 mm atau 0,1 cm oleh karena itu

mistar dikatakan mempunyai ketelitian pengukuran sampai dengan 0,1 cm atau 1 mm.

Gambar 3.8 Macam-macam Pengaris

2) Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai seperseratus milimeter.

Terdiri dari dua bagian,yaitu skala utama dan skala nonius. Skala utama tidak dapat digerak –

gerakkan; sedangkan skala nonius dapat digeserkan/ digeser. Pembacaan hasil pengukuran

sangat bergantung pada keahlian dan ketelitian pengguna maupun alat. Jangka sorong terbaru

sudah dilengkapi dengan bacaan digital. Jangka sorong yang ad memiliki ketelitian 0,1 mm,

0,05 mm dan 0,02mm

Tingkat ketelitian pengukuran dengan menggunakan jangka sorong lebih baik dibandingkan

dengan menggunakan penggaris.

Gambar 3.9 Jangka Sorong

0 1 2 3 4 5 6cm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Skala utama

Skala Nonius

Satuan Skala Utama

Rahang yang digunakan untuk mengukur diameter luar

Rahang yang digunakan untuk mengukur diameter dalamBatang Utama

Batang Geser

Batang yang digunakan untuk mengukur kedalaman botol

Kegunaan jangka sorong adalah untuk mengukur ketebalan atau diameter luar benda dengan cara

diapit, dan untuk mengukur diameter dalam lubang (pada pipa, maupun lainnya) dan kedalaman.

Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur ketebalan sebuah benda, diameter luar bola

atau silinder, diameter dalam lubang, dan untuk mengukur kedalaman botol.

a. Bagian-bagian Jangka Sorong

Gambar 3.10 Bagian-bagian Jangka Sorong

Jangka sorong terdiri dari dua pasang rahang, yaitu sepasang rahang untuk mengukur garis

diameter luar dan sepasang rahang lagi untuk mengukur diameter dalam. Selain itu jangka

0 1 2 3 4 5 6cm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

sorong dilengkapi pula dengan sederet sala yang pendek, yang disebut nonius, dan kedua rahang

yang terdapat pada jangka sorong dapat digeser-geser.

b. Contoh menentukan perhitungan pada jangka sorong

1. Lihat angka pada skala utama sebelum angka 0 pada skala nonius

2. Catat angka tersebut sebagai angka pengukuran utama

3. Cari garis yang sejajar (berhimpit) antara skala utama dengan skala nonius

4. Lihat angka yang ditunjukan oleh skala nonius

5. Hitung mundur ke arah 0 pada skala nonius

6. Tambahkan nilai tersebut ke nilai lebih dari skala utama

7. Hasil pengukuran harus ditambah/kurang (±) dengan angka ketidak pastian

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 1 2 3 4 5 6cm

Contoh Cara Menentukan Hasil Pengukuran pada Jangka Sorong

1. Perhatikan gambar skala berikut ini !

Angka yang ditunjukan oleh skala utama sebelum angka 0 nonius adalah 1,2 cm = 12 mm

Garis yang berhimpit antara skala utama dan nonius berada di angka 8 nonius setelah

dikalikan 0,01 diperoleh 0,08

Tambahkan angka utama dengan angka nonius : 1,2 + 0,08 = 1,28 cm atau 12,80 mm

Hasil pengukuran yang dilaporkan adalah

Pengukuran tunggal= (12,80 ± 0,5 NST) =(12,80 ± (0,5.0,01) = ( 2,80 ± 0,005)cm

Jika pengukuran berulang = Cari dulu angka ketidakpastian

3) Mikrometer Sekrup

Gambar 3. 11 Mikrometer Sekrup

0 5

05

Mikrometer sekrup disebut juga mikrometer ulir. Alat ini mempunyai ketelitian pengukuran

sampai 0,01 mm, biasanya alat ini digunakan untuk mengukur tebal lempengan plat,

kertas, dan diameter kawat. Jadi tingkat ketelitian hasil pengukuran besaran panjang dengan

mikrometer jauh lebih teliti dibandingkan dengan menggunakan jangka sorong. Tetapi

mikrometer hanya dapat digunakan untuk mengukur ketebalan dan diameter luar bola atau

silinder.

Bagian-bagian Mikrometer Sekrup

Gambar 3.12 Bagian-bagian Mikrometer Sekrup

b) Contoh Cara Menentukan Hasil Pengukuran pada Micrometer Sekrup

1. Pastikan pengunci dalam keadaan terbuka

2. Buka rahang dengan cara memutar ke kiri pada skala putar sehingga benda dapat

dimasukkan ke rahang

m

Rahang yang digunakan

untuk mengukur

diameter bola kecil atau ketebalan

Nilai ketelitian alat

0.Sekrup

Pengunci

Satuan Alat Skala Utama

Sakala Nonius

Pegangan / Pemutar

Bidal

Benda yang akan

diukur

Batang Utama

Batang Nonius

0

50 5

mm

3. Letakkan benda yang akan di ukur pada rahang dan putar sampai tepat

4. Putar pengunci sampai skala putar tak dapat digerakkan dan berbunyi klik

5. Lihat angka pada skala utama sebelum batang nonius

6. Perhatikan skala putar berada pada angka berapa skala utama, misalkan panjang benda

adalah X mm

7. Perhatikan penunjukkan skala putar.Angka pada skala putar berimpit dengan garis

mendatar pada skala utama misalnya angka yang didapat adalah Y

8. Maka hasil pengukuran adalah = (X + (Yx 0,01)

c) Contoh menghitung Hasil Pengukuran yang ditunjukan oleh micrometer sekrup

2. Perhatikan gambar skala berikut ini !

Angka yang ditunjukan oleh skala utama sebelum batang nonius adalah 5,5 mm

Garis yang berhimpit antara skala utama dan nonius berada di angka 2 nonius setelah

dikalikan 0,01 maka menjadi 0,02 dengan satuan mm

Tambahkan angka utama dengan angka nonius : 5,5 mm + 0,02 mm = 5,52 mm

Jadi hasil pengukuran tunggal dapat dilaporkan = (5,52 ± 0,5 NST)

= (5,52 ± (0,5 . 0,01)

= ( 5,52 ± 0,005) mm

Jika pengukurannya berulang cari dulu angka ketidakpastiannya dengan menggunakan

persamaan 1.(Lihat bab II)

2. Kilogram

Standar internasional untuk massa adalah sebuah silinder platina-iridium yang disebut

kilogram standar. Kilogram standar ini disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran Internasional,

Sevres dekat Paris, dan berdasarkan perjanjian internasional memiliki massa satu kilogram. Satu

kilogram adalah massa sebuah kilogram standar yang disimpan di The International Bureau of

Weighs and Measures.

a. Pengertian Massa

Massa adalah sifat fisika dari suatu benda, yang secara umum dapat digunakan untuk mengukur banyaknya materi yang terdapat dalam suatu benda.Dalam sistem SI, massa diukur dalam kilogram. Berbeda dengan berat, massa disetiap tempat selalu sama. Misalnya: massa kita ketika di bumi dan di bulan sama, akan tetapi berat kita di bumi berbeda jika dibandingkan di bulan. Mula-mula satuan massa didefinisikan sebagai massa 1 liter air murni pada suhu 4 derajat Celcius. Setelah itu, ditetapkan standar massa satu kilogram dalam SI sama dengan massa sebuah silinder platinum iridium yang disimpan di lembaga berat dan

C. Spherometer Spherometer merupakan alat untuk mengukur jejari kelengkungan suatu permukaan. Biasanya digunakan untuk mengukur kelengkungan lensa. Spherometer memiliki 4 kaki, dengan 3 kaki yang permanen dan satu kaki tengah yang dapat diubah-ubah ketinggiannya. Ketelitian spherometer bisa mencapai 0,01 mm. D. Neraca Torsi

Neraca torsi digunakan untuk mengukur massa suatu zat. Ketelitian yang dimiliki neraca ini bermacam-macam antara lain sebesar 0,1 g atau 0,05 g atau 0,01 g. E. Specific Gravity/Densitometer

Specific gravity adalah alat yang digunakan untuk mengukur kerapatan (massa jenis) suatu zat cair. Bedanya dengan densitometer adalah bahwa nilai yang ditunjukkan oleh specific gravity merupakan nilai relatif terhadap kerapatan air (1 g/ml). F. Stopwatch

Stopwatch merupakan alat pengukur waktu. Stopwatch yang sering dipakai biasanya berketelitian 0,1 s atau 0,2 s. Telepon genggam (HP) biasanya juga disertai fasilitas stopwatch. Ketelitian stopwatch pada telepon genggam biasanya 0,01 s. G. Temometer

Termometer adalah alat pengukur suhu. Termometer yang biasa digunakan dalam Lab. Fisika Dasar adalah termometer Celcius dengan ketelitian 0,50C atau 10C. H. Multimeter

Multimeter adalah alat pengukur besaran listrik, seperti hambatan, kuat arus, tegangan, dsb. Ketelitan alat ini sangat beragam dan bergantung pada besar nilai maksimum yang mampu diukur. Berhati-hatilah dalam menggunakan alat ini. Perhatikan posisi saklar sesuai dengan fungsinya dan besar nilai maksimum yang mampu diukur. Jika digunakan untuk mengukur

tegangan maka alat ini harus dirangkai paralel, colok (+) dihubungkan dengan (+) rangkaian, sedangkan colok (-) dengan bagian (-)nya. Sedangkan jika digunakan untuk mengukur kuat arus yang melalui suatu cabang rangkaian maka alat ini harus dirangkai secara seri melalui cabang tersebut

Pengukuran

A. Besaran dan Satuan.

Sebenarnya dalam kehidupan sehari-hari kita sering berhubungan dengan besaran dan satuan. Ketika  menyebutkan tinggi badan seseorang 175 cm dan berat badannya 60 kg, maka kita sedang berhubungan dengan besaran panjang dan satuannya cm, dan besaran massa dengan satuan kg.

Nah, apa itu besaran dan satuan?

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka serta mempunyai satuan.

Satuan adalah sesuatu yang digunakan untuk menyatakan hasil pengukuran, atau pembanding dalam suatu pengukuran tertentu.

Ada  banyak besaran fisika, oleh karena itu perlu dipilih beberapa besaran yang menjadi besaran dasar dan besaran-besaran lain dapat diturunkan daripadanya.

A.1 Besaran Pokok

Berdasarkan hasil-hasil pertemuan sebelumnya dan hasil-hasil panitia internasional, maka dalam Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 (1971) di Perancis, berhasil menetapkan tujuh besaran sebagai dasar (besaran pokok) seperti pada tabel 1.1. dan merupakan dasar bagi Sistem Satuan Internasional yang biasa disingkat SI (dari bahasa Perancis “Le Systeme Internasional d’Unites.”)

Berdasarkan satuan-satuan di atas, jika kita akan menentukan jari-jari bumi (6,37 x 106 m ) atau periode garputala (2,3 x 10-3 s) maka akan di dapatkan bilangan-bilangan yang sangat besar atau sangat kecil. Agar bilangan-bilngan tersebut lebih sederhana maka dalam konferensi tersebut juga dianjurkan  penggunaan awalan seperti tebel 1.2.

Jadi, jari-jari bumi seperti di atas dapat ditulis sebagai 6,37 Mm dan periode garputala sebagai 2,3 ms.

A.2 Definisi Satuan Standar SI

1. Satuan Panjang

Satu meter  adalah  1.650.763,73 kali panjang gelombang sinar merah jingga dalam vakum yang dipancarkan oleh isotop Krypton Kr86.

2.  Satuan Massa

Satu kilogram standar adalah massa dari sebuah model silinder platina iridium yang aslinya disimpan di Lembaga Berat dan Ukuran International di  Sevres. Standar sekunder dikirim ke berbagai negara dan massa-massa benda yang lainnya ditentukan dengan menggunakan teknik neraca berlengan sama.

3. Satuan waktu

Satu sekon adalah waktu yang diperlukan oleh atom cesium (Cs – 133) untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631.770 kali

4.  satuan suhu

Satu kelvin adalah 1/273,16 suhu titik tripel air.

5. Satuan kuat arus listrik

Satu ampere  adalah arus tetap yang dipertahankan untuk tetap mengalir pada dua batang penghantar sejajar dengan panjang tak terhingga dan dengan luas penampang yang dapat diabaikan  dan dipisahkan sejauh satu meter dalam vakum, yang akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 N m-1.

6. Satuan intensitas cahaya

Satu candela  adalah intesitas cahaya yang besarnya sama dengan intensitas sebuah sumber cahaya pada satu arah tertentu yang memancarkan radiasi monokhromatik dengan frekuensi 540 x 1012 Hz dan memiliki intensitas pancaran pada arah tersebut sebesar 1/683 watt per steradian.

7. Satuan jumlah zat

Satu mol sama dengan jumlah zat yang mengandung satuan elementer sebanyak jumlah atom di dalam 0,012 kg karbon-12. Satuan elementer dapat berupa atom, molekul, ion, elektron, dll dan harus ditentukan.

A.3 Besaran Turunan

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya merupakan gabungan dari satuan-satuan dasar (pokok).

Contoh:

-          Luas (  m2 )

-          Massa jenis ( kg/m3)

-          Kecepatan (m/s)

Beberapa besaran turunan dapat dilihat pada tabel berikut!

Disamping  besaran pokok dan besaran turunan, masih ada satuan besaran tambahan sebagai berikut:

B. Alat Ukur Besaran Fisika

Fisika tidak bisa dilepaskan dari proses pengukuran berbagai besaran fisika dan alat ukur yang digunakan dalam fisika sedikit berbeda dengan alat ukur yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan dalam fisika membutuhkan tingkat ketelitian yang sangat tinggi.

Berikut adalah beberapa alat ukur yang digunakan dalam proses pengukuran besaran fisika.

1. Alat ukur panjang

Alat ukur panjang terdiri dari beberapa jenis seperti meteran lipat (pita),  mistar, jangka sorong, dan mikrometer dan masing-masing mempunyai tingkat ketelitian yang berbeda

a. Mistar

Untuk mengukur benda yang panjangnya kurang dari  50 cm atau 100 cm. Tingkat ketelitiannya 0,5 mm ( ½ x 1 cm) Satuan yang tercantum dalam mistar adalah cm, mm, serta inchi.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat, maka sudut pengamatan harus tegak lurus dengan obyek dan mistar.

Contoh pengukuran dengan mistar:

Panjang balok di atas adalah 3,2 cm atau 32 mm.

b. Meteran lipat (pita pengukur)

Digunakan untuk megukur suatu obyek yang tidak bisa dilakukan dengan mistar, misalnya karena ukurannya terlalu panjang atau bentuknya tidak lurus.

Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 1 mm.

c. Jangka sorong

Digunakan untuk mengetahui panjang bagian luar maupun bagian benda dengan sangat akurat / teliti

Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,1 mm

Jangka sorong seperti pada gambar di atas adalah jangka sorong yang skalanya mudah dibaca. Tetapi jangka sorong yang ada di laboratorium sekolah mempunyai cara pembacaan skala yang berbeda, dimana ada skala utama dan skala vernier/nonius.

Cara membaca skala:

Hasil pembacaan =  4,74 cm atau 47,4 mm

d. Mikrometer Sekrup

Digunakan untuk mengetahui ukuran panjang yang sangat kecil Mempunyai tingkat ketelitian sampai dengan 0,01 mm

2. Alat Ukur Massa

Neraca  yang digunakan di laboratorium fisika pada umumnya berbeda neraca yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.

Berikut adalah beberapa contoh neraca berbagai bentuk.

Dan di bawah ini adalah contoh neraca yang sering ditemukan di laboratarium

Ada empat macam prinsip kerja neraca, yaitu:

Prinsip kesetimbangan gaya gravitasi, contoh neraca sama lenga Prinsip kesetimbangan momen gaya, contoh neraca dacin Prinsip kesetimbangan gaya elastis, contoh neraca pegas untuk menimbang bahan-bahan

ku Prinsip inersia (kelembaman), contoh neraca inersia

3. Alat Ukur Waktu

Sebenarnya ada banyak alat ukur waktu yang tersedia, seperti jam tangan, jam dinding, jam bandul dan sebagainya. Namun yang sering digunakan di laboratorium adalah stopwatch.

Ada banyak jenis stopwatch dengan berbagai ketelitian, mulai dari 1 detik, 1/10 detik, sampai 1/100 detik.

Ada juga stopwatch digital dengan ketelitian yang sangat tinggi, misalnya fasilitas stopwatch di handphone.

4. Alat Ukur Suhu (temperatur)

Alat ukur suhu adalah termometer, dan ada banyak jenis termomter. Dilihat dari jenis skala ada tiga macam termomometer, yaitu Celcius, Fahrenheit, dan Reamur. Ditinjau dari bahan termometrik yang digunakan juga ada tiga jenis termometer, yaitu termometer gas, zat cair, dan zat padat (termokopel dan hambatan platina).

Stetoskop

Stetoskop berasal dari bahasa Yunani yaitu stéthos yang berarti dada dan skopé yang berarti  pemeriksaan. Stetoskop  adalah sebuah alat medis akustik yang berfungsi untuk auskultasi, atau mendengarkan suara-suara internal tubuh, seperti suara jantung, paru, dan usus.

Sejarah  Stetoskop

Sebelum stetoskop ditemukan, para dokter memeriksa dada kliennya dengan cara menempelkan telinganya secara langsung ke dada klien. Cara seperti ini tentu mengganggu klien. Selain itu, suara yang terdengar  juga kurang jelas karena hanya menggunakan salah satu telinga.

Stetoskop ditemukan di Perancis pada 1816 oleh René-Théophile-Hyacinthe Laennec. Waktu itu stetoskop  terdiri dari tabung kayu. Tahun 1851, Arthur Binaural Leared menciptakan stetoskop dari karet dan pada tahun 1852 George Cammann menyempurnakan desain stetoskop  dan mulai diproduksi untuk tujuan komersial.

Rappaport dan Sprague merancang stetoskop baru di tahun 1940-an, yang merupakan cikal bakal  standar  ukuran stetoskop masa kini, terdiri dari dua sisi, salah satunya adalah digunakan untuk sistem pernapasan, dan yang lainnya digunakan untuk sistem kardiovaskular.

Pada awal tahun 1960 Dr David Littmann, seorang profesor Harvard Medical School, menciptakan stetoskop baru yang lebih ringan dibandingkan  model-model sebelumnya hingga akhir tahun 1970 ditemukan sistem diafragma yang meningkatkan hasil pendengaran.

Jenis Stetoskop

Ada beberapa jenis stetoskop, antara lain :

Stetoskop Akustik

Stetoskop Akustik ini paling umum  bagi kebanyakan orang, terdiri dari diafragma, chestpiece, bel, pipa karet / plastik, earpiece. Di bagian chestpiece ini terdiri dari dua sisi yang dapat ditempatkan pada klien untuk mendengarkan suara, yaitu sebuah diafragma (bagian plastik bundar) dan  bel.

Bagian Stetoskop

Jika diafragma atau bel diletakkan di klien, suara tubuh menggetarkan diafragma, menciptakan gelombang tekanan akustik yang berjalan ke atas pipa menuju telinga pendengar. Bel mentransmisikan suara frekuensi rendah, sedangkan diafragma mentransmisikan suara dengan frekuensi yang lebih tinggi.

Stetoskop Elektronik

Stetoskop elektronik memerlukan konversi gelombang suara akustik untuk sinyal-sinyal listrik.  Tidak seperti stetoskop akustik, yang semuanya didasarkan pada metoda fisika.

Stetoskop elektronik terdiri dari bagian membran biasa disebut chest piece, selang/tubing, mik kondensor, dan jack penghubung ke soundcard. Stetoskop biasa dipotong pada earpiece-nya kemudian dipasang mik kondensor sebagai transducer untuk mengubah suara menjadi getaran listrik. Selanjutnya dipasang jack yang sesuai dengan soundcard.

Stetoskop Elektronik

Stetoskop elektronik dapat digunakan dengan menggunakan teknologi melalui bluetooth. Kalau dilihat dari modelnya memang terlihat sama dengan stetoskop biasa. Dengan adanya bluetooth ini tentu akan memberikan kemudahan bagi pemeriksa untuk dapat menganalisa tanpa dibatasi jarak terlalu pendek dengan kliennya.

Tidak hanya itu saja, stetoskop canggih ini memiliki kemampuan untuk menolak suara berisik dari luar, selain itu Anda juga dapat merekam dan mendokumentasikan irama detak jantung klien.

Stetoskop Janin

Sebuah stetoskop janin atau fetoscope adalah stetoskop akustik berbentuk seperti terompet. Ia ditempatkan pada perut wanita hamil untuk mendengarkan bunyi jantung janin. Stetoskop janin juga dikenal sebagai Pinard’s stetoskop atau pinard.

Alat Pengukur Tekanan Darah

May 19, 2007 by rendra

Saya kira hampir semua orang pasti pernah diperiksa tekanan darahnya. Mungkin ada yang bertanya dalam hati, “Bagaimana ya kok bisa tekanan darah diukur?”. Sebenarnya prinsip kerjanya sederhana. Bagi yang pernah belajar fluid Statics di mata kuliah Mekanika Fluida mungkin bisa memperkirakannya dengan baik. Berikut ini saya coba paparkan secara singkat bagaimana prinsip pengukuran tekanan darah tersebut. Gambar dan penjelasan ini saya ambil dari ebook Fundamentals of Fluid Mechanics yang dibuat oleh Bruce R. Munson, Professor of Engineering Mechanics at Iowa State University since 1974, Donald F. Young, Anson Marston Distinguished Professor Emeritus in Engineering, is a faculty member in the Department of Aerospace Engineering and Engineering Mechanics at Iowa State University, dan Theodore H. Okiishi, Associate Dean of Engineering and past Chair of Mechanical Engineering at Iowa State University. Mohon maaf para Mr di atas, saya belum ijin untuk menampilkannya di sini, boleh ya…

Prinsip kerja alat pengukur tekanan darah sama dengan U-Tube Manometer. Manometer adalah alat pengukur tekanan yang menggunakan tinggi kolom (tabung) yang berisi liquid statik untuk menentukan tekanan. Manset dipasang ‘mengikat’ mengelilingi lengan dan kemudian ditekan dengan tekanan di atas tekanan arteri lengan (brachial) dan kemudian secara perlahan tekanannya diturunkan. Pembacaan tinggi mercuri dalam kolom (tabung manometer) menunjukkan peak pressure (systolic) dan lowest pressure (diastolic).

Prinsip U-Tube Manometer

Tekanan pada titik A sama besarnya dengan pada titik 1. Tekanan di titik 2 adalah tekanan di

titik 1 ditambah dengan h1. Tekanan di titik 2 sama dengan tekanan di titik 3, yaitu h2. Berdasarkan persamaan besar tekanan di titik 2 dan titik 3, dapat dituliskan sebuah persamaan :

Fluida pada A dapat berupa liquid atau gas. Bila fluida pada A berupa gas, pada umumnya

tekanan h1 dapat diabaikan, karena berat dari gas sangat kecil sehingga P2 hampir sama dengan PA. Oleh karena itu berlaku persamaan :

Dalam kasus alat pengukur tekanan darah, h2 adalah tinggi cairan merkuri pembacaan pada kaca

tabung dan adalah berat spesifik dari merkuri.

Berikut ini adalah tambahan penjelasan teknis (yang saya cuplik dari wikipedia) atas komentar Goio dan Wiku :Stetoskop biasanya diletakkan diantara lengan (arteri pembuluh darah) dekat siku dan ‘bebatan kain bertekanan’ yang mengikat lengan. Tujuan bebatan kain dipompa (diberi tekanan) agar aliran darah yang melewati pembuluh darah arteri di lengan jadi terhenti. Pada saat tekanan dalam bebatan kain dilepaskan perlahan-lahan, dan kemudian darah mulai dapat mengalir lagi melalui pembuluh darah arteri, maka dari stetoskop akan terdengar suara wussshhhh…(suara sedkit menghentak). Hal itu merupakan pertanda untuk ‘mencatat’ penampakan ukuran pada manometer, yang merupakan tekanan darah systolic. Dan seterusnya sampai suara (wushhh…) tidak terdengar kembali yang mana itu merupakan ukuran tekanan darah dyastolic (dilihat dari displai manometer).

Ukuran tekanan darah normal untuk manusia dewasa (dengan kondisi saat pengukuran normal, tidak setelah berolahraga):* Systolic : kurang dari 120 mmHg (2,32 psi atau 15 kPa)* Diastolic : kurang dari 80 mmHg (1,55 atau 10 kPa)

Termometer

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Langsung ke: navigasi, cari

Sebuah termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti bahang dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa.

Jenis termometer

Ada bermacam-macam termometer menurut cara kerjanya:

Termometer raksa Termokopel Termometer inframerah Termometer Galileo Termistor Termometer bimetal mekanik Sensor suhu bandgap silikon merkuri termo Termometer alkohol

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid.

Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.

Berikut ini perbandingan skala dari termometer diatas

Yang menjadi masalah dalam bab suhu adalah kebanyakan orang kesulitan untuk mengubah dari satu skala ke skala yang lainnya. Berikut ini adalah contoh mengubah dari skala celcius ke skala fahrenheit

Untuk skala yang lain caranya sama dengan contoh diatas. Thermometer menurut isinya dibagi menjadi : termometer cair, termometer padat, termometer digital. Semua termometer ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing. Sedangkan berdasarkan penggunaannya termometer bermacam-macam sebagai misal termometer klinis, termometer lab dan lain-lain.

Berikut ini pembahasan macam macam termometer.

Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang  dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.

Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan :

1. raksa penghantar panas yang baik

2. pemuaiannya teratur3. titik didihnya tinggi4. warnanya mengkilap5. tidak membasahi dinding

Sedangkan keunggulan alkhohol adalah :

1. titik bekunya rendah2. harganya murah3. pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah diamati

Termometer Laboratorium

Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

Termometer Klinis

Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

Termometer Ruangan

Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C

Termometer Digital

Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

Termokopel

Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya. Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda

PENETAPAN KEKENTALAN ( VISKOSITAS )

1. Pengertian dasar

Kekentalan adalah suatu sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir,

dimana makin tinggi kekentalan maka makin besar hambatannya. Kekentalan didefenisikan

sebagai gaya yang diperlukan untuk menggerakkan secara berkesinambungan suatu

permukaan datar melewati permukaan datar lain dalam kondisi mapan tertentu bila ruang

diantara permukaan tersebut diisi dengan cairan yang akan ditentukan kekentalannya.

Satuan dasar yang digunakan adalah poise ( 1 poise = 100 sentipoise )

Pada penetapan viskositas, penentuan suhu adalah penting karena viskositas dapat berubah

sesuai suhu. Secara umum viskositas akan menurun dengan naiknya suhu. Viskositas dapat

diukur secara langsung jika dimensi alat pengukur diketahui dengan tepat. Tetapi umumnya

pengukuran lebih praktis dilakukan dengan mengkalibrasi alat menggunakan cairan yang

sudah diketahui viskositasnya kemudian kekentalan cairan uji ditetapkan dengan

membandingkan terhadap viskositas cairan yang telah diketahui.

B. Penetapan Viskositas

Ada beberapa prinsip penetapan viskositas yaitu :

1. Viskosimeter kapiler ( contoh : viskometer Ostwald )

Pada metode ini viskositas ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi

cairan uji untuk lewat antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi , melalui suatu

tabung kapiler vertikal. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu

yang dibutuhkan bagi suatu cairan yang viskositasnya sudah diketahui ( biasanya air )

untuk lewat antara dua tanda tersebut. Jika 1 dan 2 masing-masing adalah viskositas

dari cairan yang tidak diketahui dan cairan standar , 1 dan 2 adalah kerapatan dari

masing-masing cairan, t1 dan t2 adalah waktu alir dalam detik. Maka viskositas cairan

yang tidak diketahui adalah :

1 = ρ1 . t1

2 ρ2 . t2

η1 = ρ1 . t1 . 2

ρ2 . t2

η2 dan ρ2 dapat diketahui dari literatur, ρ1 diperoleh dari pengukuran kerapatan (berat

jenis) dengan metode piknometer, t1 dan t2 masing-masing diketahui dengan cara

mengukur waktu yang diperlukan oleh zat uji maupun air untuk mengalir melalui dua

garis tanda pada tabung kapiler viscometer ostwald.

2. Viskometer bola jatuh ( viscometer Hoeppler )

Pada viskometer tipe ini, suatu bola gelas atau bola besi jatuh kebawah dalam suatu

tabung gelas yang hampir vertikal, mengandung cairan yang diuji pada temperatur

konstan. Laju jatuhnya bola yang mempunyai kerapatan dan diameter tertentu adalah

kebalikan fungsi viskositas sample tersebut. Waktu bagi bola tersebut untuk jatuh antara

dua tanda diukur dengan teliti dan diulangi beberapa kali. Viskositas cairan dihitung

dengan rumus :

= t .(Sb – Sf ) .B

dimana t adalah waktu lamanya bola jatuh antara kedua titik dalam detik,

Sb adalah gravitasi jenis dari bola dan Sf adalah gravitasi jenis dari cairan, keduanya

pada temperatur dimana percobaan dilakukan. B adalah konstanta untuk bola tertentu

yang besarnya sudah ada pada pedoman penggunaan alat tersebut.

3. Viskometer “Cup dan Bob” ( Brookfield, Viscotester)

Dalam viskometer ini sampel dimasukkan dalam ruang antara dinding luar bob/rotor dan

dinding dalam mangkuk (cup) yang pas dengan rotor tersebut. Berbagai alat yang tersedia

berbeda dalam hal bagian yang berputar, ada alat dimana yang berputar adalah rotornya,

ada juga bagian mangkuknya yang berputar.

Alat viscotester adalah contoh viskometer dimana yang berputar adalah bagian rotor.

Terdapat dua tipe yaitu viscotester VT-03 F dan VT- 04 F.

VT -04 F digunakan untuk mengukur zat cair dengan viskositas tinggi, VT-03F untuk

mengukur zat cair yang viskositasnya rendah. Prinsip pengukuran viskositas dengan alat

ini adalah cairan uji dimasukkan kedalam mangkuk, rotor dipasang .kemudian alat

dihidupkan. Viskositas zat cair dapat langsung dibaca pada skala .

RHEOLOGI

24 11 2008

Rheologi berasal dari bahasa Yunani yaitu rheo dan logos. Rheo berarti mengalir, dan logos berarti ilmu. Sehingga rheologi adalah ilmu yang mempelajari tentang aliran zat cair dan deformasi zat padat. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir; semakin tinggi viskositas, semakin besar tahanannya untuk mengalir. Viskositas dinyatakan dalam simbol η.

Dalam bidang farmasi, prinsip-prinsip rheologi diaplikasikan dalam pembuatan krim, suspensi, emulsi, losion, pasta, penyalut tablet, dan lain-lain. Selain itu, prinsip rheologi digunakan juga untuk karakterisasi produk sediaan farmasi (dosage form)sebagai penjaminan kualitas yang sama untuk setiap batch. Rheologi juga meliputi pencampuran aliran dari bahan, penuangan,

pengeluaran dari tube, atau pelewatan dari jarum suntik. Rheologi dari suatu zat tertentu dapat mempengaruhi penerimaan obat bagi pasien, stabilitas fisika obat, bahkan ketersediaan hayati dalam tubuh (bioavailability). Sehingga viskositas telah terbukti dapat mempengaruhi laju absorbsi obat dalam tubuh.

Penggolongan bahan menurut tipe aliran dan deformasi ada 2 yaitu Sistem Newtonian dan Sistem Non-Newtonian.

SISTEM NEWTONIAN

Hukum aliran dari Newton diilustrasikan oleh gambar berikut. Saatnya menggunakan imajinasi dinamika fisika anda! J

GAMBAR Diasumsikan gambar tersebut adalah sebuah balok cairan yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul paralel, bagaikan setumpuk kartu. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang diam.

Digunakan istilah :

Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).

Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran.

 

 

Viskositas η merupakan perbandingan antara Shearing stress F’/A dan Rate of shear dv/dr. Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik cm -2

 

 

 

Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas. Satuan fluiditas adalah centipoise (cps). 1cps= 0,01poise

 

F’/A = η dv/dr

η= F’/A = F    dv/dr    G

f = 1/η

 

Viskositas Kinematik adalah viskositas absolut dibagi kerapatan cairan (bobot jenis).satuannya adalah stokes, s atau centistokes, cs.

Viskositas kinematik = η /r

 

Grafik rheogram aliran Newtonian diilustrasikan sebagai berikut :

 

Besarnya Rate of shear sebanding dengan Shearing stress.

 

Pengaruh Suhu terhadap Viskositas

RUMUS ARRHENIUS :

h = A.eEv/RT

A = konstanta tergantung pada berat molekul dan molar volume cairan

Ev = energi aktivasi yang diperlukan untuk menginisiasi aliran antar molekul

Dibutuhkan lebih banyak energi untuk memecah ikatan dan membuat cairan tersebut mengalir, karena cairan tersebut tersusun dari molekul-molekul yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Tetapi ikatan ini akan dipecahkan pada temperatur yang tinggi oleh perpindahan panas dan Ev akan menurun dengan nyata. Viskositas cairan akan menurun jika suhu diturunkan, sedangkan viskositas gas meningkat jika suhu dinaikkan.

 

SISTEM NON-NEWTONIAN

Ada 3 jenis tipe aliran dalam sistem Non-Newtonian, yaitu : PLASTIS, PSEUDOPLASTIS, dan DILATAN.

Oke, akan kita bahas satu per satu, ini akan semakin seru J karena kebanyakan farmasis akan berhadapan dengan cairan Non-Newtonian seperti larutan koloid, emulsi, suspensi cair, krim, salaep, dan lain-lain.

1.Aliran Plastis

Kurva aliran plastis tidak melalui titik (0,0) tapi memotong sumbu shearing stress (atau auakan memotong jika bagian lurus dari kurva tersebut diekstrapolasikan ke sumbu) pada suatu titik tertentu yang dikenal dengan sebagai harga yield. Cairan plastis tidak akan mengalir sampai shearing stress dicapai sebesar yield value tersebut. Pada harga stress di bawah harga yield value, zat bertindak sebagi bahan elastis (meregang lalu kembali ke keadaan semula, tidak mengalir).

U = ( F – f )G

U adalah viskositas plastis, dan f adalah yield value.

Aliran plastis berhubungan dengan adanya partikel-partikel yang tersuspensi dalam suspensi pekat. Adanya yield value disebabkan oleh adanya kontak antara partikel-partikel yang berdekatan (disebabkan oleh adanya gaya van der Waals), yang harus dipecah sebelum aliran dapat terjadi. Akibatnya, yield value merupakan indikasi dari kekuatan flokulasi. Makin banyak suspensi yang terflokulasi, makin tinggi yield value-nya. Kekuatan friksi antar partikel juga berkontribusi dalam yield value. Ketika yield value terlampaui (shear stress di atas yield value), sistem plastis akan menyerupai sistem newton.

 

2. Aliran Pseudoplastis

Aliran pseudoplastis ditunjukkan oleh beberapa bahan farmasi yaitu gom alam dan sisntesis seperti dispersi cair dari tragacanth, natrium alginat, metil selulosa, dan natrium karboksimetil selulosa. Aliran pseudoplastis diperlihatkan oleh polimer-polimer dalam larutan, hal ini berkebalikan dengan sistem plastis, yang tersusun dari partikel-partikel tersuspensi dalam emulsi. Kurva untuk aliran pseudoplastis dimulai dari (0,0) , tidak ada yield value, dan bukan suatu harga tunggal.

Viskositas aliran pseudoplastis berkurang dengan meningkatnya rate of shear. Rheogram lengkung untuk bahan-bahan pseudoplastis ini disebabkan adanya aksi shearing terhadap molekul-molekul polimer (atau suatu bahan berantai panjang). Dengan meningkatnya shearing stress, molekul-molekul yang secara normal tidak beraturan, mulai menyusun sumbu yang panjang dalam arah aliran. Pengarahan ini mengurangi tahanan dari dalam bahan tersebut dan mengakibatkan rate of shear yang lebih besar pada tiap shearing stress berikutnya.

FN = η’ G

Eksponen N meningkat pada saat aliran meningkat hingga seperti aliran newton. Jika N=1 aliran tersebut sama dengan aliran newton.

 

3. Aliran Dilatan

Aliran dilatan terjadi pada suspensi yang memiliki presentase zat padat terdispersi dengan konsentrasi tinggi. Terjadi peningkatan daya hambat untuk mengalir (viskositas) dengan meningkatnya rate of shear. Jika stress dihilangkan, suatu sistem dilatan akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.

Pada keadaaan istirahat, partikel-partikel tersebuat tersususn rapat dengan volume antar partikel pada keadaan minimum. Tetapi jumlah pembawa dalam suspensi ini cukup untuk mengisi volume ini dan membentuk ikatan lalu memudahkan partikel-partikel bergerak dari suatu tempat ke tempat lainnya pada rate of shear yang rendah. Pada saat shear stress meningkat, bulk dari system itu mengembang atau memuai (dilate). Hal itu menyebabkan volume antar partikel menjadi meningkat dan jumlah pembawa yang ada tidak cukup memenuhi ruang kosong tersebut. Oleh karena itu hambatan aliran meningkat karena partikel-partikel tersebut tidak dibasahi atau dilumasi dengan sempurna lagi oleh pembawa. Akhirnya suspense menjadi pasta yang kaku.

 

TIKSOTROPI, ANTITIKSOTROPI, dan RHEOPEKSI

Tiksotropi

Tiksotropi

Anti-Tiksotropi

Anti-tiksotropi

Rheopeksi

Rheopeksi