MATERI OBJEK PENGAMATAN IPA

 Selamat! Kamu sekarang telah menjadi peserta didik kelas VII. Saatnya kamu

mempelajari lebih dalam lagi tentang benda-benda yang ada di sekitarmu.

Benda-benda yang ada di sekitarmu dapat dipelajari melalui mata pelajaran

ilmu pengetahuan alam (IPA). IPA adalah ilmu tentang segala sesuatu yang ada di

sekitarmu.

Para ilmuwan atau scientist mempelajari hal-hal yang terjadi di sekitarmu

dengan cara melakukan serangkaian penelitian dengan sangat cermat dan hatihati.

Dengan cara seperti itu, para ilmuwan dapat menjelaskan apa dan mengapa

sesuatu yang ada di alam sekitar dapat terjadi, serta memperkirakan sesuatu

yang terjadi saat ini maupun saat yang akan datang. Hasil temuan mereka dapat

dimanfaatkan untuk kesejahteraan hidup manusia. Hasil temuan dalam bidang

teknologi yang ada di alam sekitar seperti komputer, televisi, biji jagung hibrida,

pupuk, dan sebagainya.

Pada bab ini, kamu akan mempelajari apa yang diselidiki dalam IPA, bagaimana

melakukan pengamatan dan mempelajari pengukuran sebagai bagian dari

pengamatan. Langkah awal untuk mempelajari benda-benda di sekitar kita dapat

dilakukan melalui pengamatan (observasi).

A. Penyelidikan IPA

Kegiatan pengamatan terhadap temanmu yang telah kamu lakukan, hasilnya berupa deskripsi. Misalnya, tinggi badan, rambut hitam, kulit cokelat, hidung mancung, mata sipit, dan lain-lain. Dengan hasil pengamatan ini, berbagai pertanyaan lainnya akan muncul. Misalnya berapakah tinggi badannya? Berapakah massa tubuhnya? Dengan demikian, kamu perlu melakukan penyelidikan lebih lanjut, sehingga akan memperoleh pemahaman yang lebih lengkap tentang temanmu tersebut. Dengan cara inilah IPA akan berkembang. Lakukan kegiatan berikut untuk memahami bagaimana cara mengembangkan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).

Penyelidikan ilmiah IPA melibatkan sejumlah proses yang harus dikuasai, antara lain seperti berikut.

1. Pengamatan Menggunakan pancaindra, termasuk melakukan pengukuran dengan alat ukur yang sesuai. Pengamatan dilakukan untuk mengumpulkan data dan informasi.

2. Membuat Inferensi Merumuskan penjelasan berdasarkan pengamatan. Penjelasan ini digunakan untuk menemukan pola-pola atau hubungan antaraspek yang diamati dan membuat perkiraan.

3. Mengomunikasikan Mengomunikasikan hasil penyelidikan baik lisan maupun tulisan. Hal yang dikomunikasikan termasuk data yang disajikan dalam bentuk tabel, grafik, bagan, dan gambar yang relevan.

Pada saat ini, penyelidikan tentang alam telah menghasilkan kumpulan pengetahuan yang demikian kompleks. Untuk memudahkan, pengetahuan- pengetahuan tersebut digolongkan menjadi empat (4), yaitu sebagai berikut.
1) Fisika, mempelajari tentang aspek mendasar alam, misalnya materi, energi, gaya, gerak, panas, cahaya, dan berbagai gejala alam fisik lainnya.
2) Kimia, meliputi penyelidikan tentang penyusun dan perubahan zat.
3) Biologi, mempelajari tentang sistem kehidupan mulai dari ukuran renik sampai dengan lingkungan yang sangat luas.
4) Ilmu Bumi dan Antariksa, mempelajari asal mula bumi, perkembangan dan keadaan saat ini, bintang-bintang, planet-planet, dan berbagai benda langit lainnya.

B. PENGUKURAN

Mengukur merupakan kegiatan penting dalam kehidupan dan kegiatan utama di dalam IPA. Contoh, kamu hendak mendeskripsikan suatu benda, misalnya mendeskripsikan dirimu. Kemungkinan besar kamu akan menyertakan tinggi badan, umur, massa tubuh, dan lainlain. Tinggi badan, umur, dan massa tubuh merupakan sesuatu yang dapat diukur. Segala sesuatu yang dapat diukur disebut besaran. Seperti yang telah kamu lakukan, mengukur merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang dipakai sebagai satuan. Misalnya, kamu melakukan pengukuran panjang meja dengan jengkalmu. Dengan demikian, kamu harus membandingkan panjang meja dengan panjang jengkalmu. Jengkalmu digunakan sebagai satuan pengukuran. Misalnya, hasil pengukurannya yaitu panjang meja sama dengan 6 jengkal. 

Sekarang bayangkan, apa yang terjadi jika setiap pengukuran di dunia ini menggunakan satuan yang berbeda-beda, misalnya jengkal? Ketika kamu memesan baju ke penjahit dengan panjang lengan 3 jengkal, kemungkinan besar hasilnya tidak akan sesuai dengan keinginanmu. Mengapa? Karena penjahit itu menggunakan jengkalnya. Demikian juga, jika satuan yang digunakan adalah depa, seperti Gambar 1.10. Oleh karena itu, diperlukan satuan yang disepakati bersama untuk semua orang. Satuan yang disepakati ini disebut satuan baku.

Sistem Internasional lebih mudah digunakan karena disusun berdasarkan kelipatan bilangan 10, Penggunaan awalan di depan satuan dasar SI menunjukkan bilangan 10 berpangkat yang dipilih. Misalnya, awalan kilo berarti 103 atau 1.000. Berarti, 1 kilometer berarti 1.000 meter. Contoh lain, pembangkit listrik menghasilkan daya 500 Mwatt yang berarti sama dengan 500.000.000 watt. Jadi, penulisan awalan menyederhanakan angka hasil pengukuran, sehingga mudah dikomunikasikan ke pihak lain. Pengukuran yang baik dan tepat memerlukan alat ukur yang sesuai

C. BESARAN POKOK 

kamu telah menyimpulkan bahwa dalam kegiatan pengukuran perlu menggunakan satuan baku, yaitu satuan yang disepakati bersama. Besaran yang satuannya didefinisikan disebut besaran pokok. Besaran pokok ada 3, yaitu panjang, massa, dan waktu.

Berdasarkan hasil Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971, Sistem Internasional disusun mengacu pada tujuh besaran pokok seperti tercantum pada Tabel 1.2. Empat besaran pokok yang lain akan dipelajari pada bab-bab berikutnya.

D. BESARAN TURUNAN

Besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran pokok. Contohnya besaran luas yang merupakan turunan dari besaran panjang. Kemudian kecepatan yang merupakan turunan dari besaran panjang dan waktu. Untuk mengukur kecepatan, jarak tempuh dibagi dengan waktu tempuh. Sehingga menghasilkan satuan m/s atau meter per detik.

E. CARA MENGGUNAKAN ALAT UKUR

1. JANGKA SORONG

Jangka sorong adalah alat ukur yang mampu mengukur jarak, kedalaman, maupun ‘diameter dalam’ suatu objek dengan tingkat akurasi dan presisi yang sangat baik (±0,05 mm). Hasil pengukuran dari ketiga fungsi alat tersebut dibaca dengan cara yang sama.

Alat ini dipakai secara luas pada berbagai bidang industri enjiniring (teknik), mulai dari proses desain/perancangan, manufaktur/pembuatan, hingga pengecekan akhir produk. Alat ini dipakai luas karena memiliki tingkat akurasi dan presisi yang cukup tinggi, mudah digunakan, mudah dibawa-bawa, dan tidak membutuhkan perawatan khusus. Karena alasan inilah jangka sorong lebih disukai insinyur (enjinir) dibandingkan alat ukur konvensional seperti penggaris.

Perhatikan hasil pengukuran diatas. Cara membaca jangka sorong untuk melihat hasil pengukurannya hanya dibutuhkan dua langkah pembacaan:

1. Membaca skala utama: Lihat gambar diatas, 21 mm atau 2,1 cm (garis merah) merupakan angka yang paling dekat dengan garis nol pada skala vernier persis di sebelah kanannya. Jadi, skala utama yang terukur adalah 21mm atau 2,1 cm.

1. Membaca skal vernier: Lihat gambar diatas dengan seksama, terdapat satu garis skala utama yang yang tepat bertemu dengan satu garis pada skala vernier. Pada gambar diatas, garis lurus tersebut merupakan angka 3 pada skala vernier. Jadi, skala vernier yang terukur adalah 0,3 mm atau 0,03 cm.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran akhir, tambahkan kedua nilai pengukuran diatas. Sehingga hasil pengukuran diatas sebesar 21 mm + 0,3 mm = 21,3 mm atau 2,13 cm.

2. MIKROMETER SKRUP

Mikrometer sekrup adalah alat pengukuran yang terdiri dari sekrup terkalibrasi dan memiliki tingkat kepresisian 0.01 mm (10-5 m). Alat ini ditemukan pertama kali oleh Willaim Gascoigne pada abad ke-17 karena dibutuhkan alat yang lebih presisi dari jangka sorong. Penggunaan pertamanya adalah untuk mengukur jarak sudut antar bintang-bintang dan ukuran benda-benda luar angkasa dari teleskop.

Meskipun mengandung kata “mikro”, alat ini tidak tepat digunakan untuk menghitung benda dengan skala mikrometer. Kata “mikro” pada alat ini diambil dari Bahasa Yunani micros yang berarti “kecil”, bukan skala mikro yang berarti 10-6

Pada contoh pengukuran di atas, cara membaca mikrometer sekrup tersebut adalah:

• Untuk skala utama, dapat dilihat bahwa posisi thimble telah melewati angka “5” di bagian atas, dan pada bagian bawah garis horizontal telah melewati 1 strip. 0.5mm. Artinya, pada bagian ini didapat hasil pengukuran 5 + 0.5 mm = 5.5 mm. Pengukuran juga dapat dilakukan dengan prinsip bahwa setiap 1 strip menandakan jarak 0.5mm. Dikarenakan terlewati 5 strip di atas garis horizontal dan 6 strip di bawah garis horizontal, maka total jarak adalah (5+6) x 0.5mm = 5.5mm
• Pada bagian kedua, terlihat garis horizontal di skala utama berhimpit dengan angka 28 di skala nonius. Artinya, pada skala nonius didapatkan tambahan panjang 0.28mm
• Maka, hasil akhir pengukuran mikrometer sekrup pada contoh ini adalah 5.5 + 0.28 = 5.78mm. Hasil ini memiliki ketelitian sebesar 0.01 mm.

KONVERSI SATUAN DAN NOTASI ILMIAH

1. KONVERSI SATUAN

Konversi satuan sangat penting dilakukan ketika kita berhubungan dengan hitung-hitungan nilai besaran. Contohnya ketika hendak mengubah satuan panjang dari meter ke kilometer (km), mengubah waktu dari jam ke detik, dan lain sebagainya. Jadi, konversi satuan ini akan berguna tidak hanya di pelajaran sekolah, tapi juga di kehidupan nyata.

1. Konversi Untuk Satuan Ukuran Berat, Panjang, dan Luas

Berikut ini yaitu satuan ukuran secara umum yang dapat kita konversi untuk berbagai keperluan sehari – hari yang telah disusun berdasarkan urutan dari yang terbesar hingga yang terkecil, yaitu antara lain 

Faktor Konversi Satuan :

Faktor Konversi Satuan yaitu merupakan angka yang menunjukkan kesetaraan nilai suatu besaran antara dua satuan yang berbeda. Faktor konversi ini bersifat tetap (konstan). Faktor konversi juga bisa bersifat timbal balik, artinya jika sebuah satuan A dari suatu besaran dapat diubah ke satuan B, maka satuan B juga dapat diubah ke satuan A.

Contoh Faktor Konversi Satuan :

1 km = maka 1000 m dan 1 m = (1/1000) km

1 inch = maka 2,54 cm dan 1 cm = 1/2,54 inch

1 kg = maka 1000 g dan 1 g = (1/1000) kg

1 liter = maka 1000 ml dan 1 ml = (1/1000) liter

1 jam = maka 60 menit dan 1 menit = (1/60) jam

2. Konversi Untuk Satuan Ukuran Panjang

• 1 km = yaitu sama dengan 10 hm

• 1 km = yaitu sama dengan 1.000 m

• 1 km = yaitu sama dengan 100.000 cm

• 1 km = yaitu sama dengan 1.000.000 mm

• 1 m = yaitu sama dengan 0,1 dam

• 1 m = yaitu sama dengan 0,001 km

• 1 m = yaitu sama dengan 10 dm

• 1 m = yaitu sama dengan 1.000 mm

3. Konversi Untuk Satuan Ukuran Berat Atau Massa

• 1 kg = yaitu sama dengan 10 hg

• 1 kg = yaitu sama dengan 1.000 g

• 1 kg = yaitu sama dengan 100.000 cg

• 1 kg = yaitu sama dengan 1.000.000 mg

• 1 g = yaitu sama dengan 0,1 dag

• 1 g = yaitu sama dengan 0,001 kg

• 1 g = yaitu sama dengan 10 dg

• 1 g = yaitu sama dengan 1.000 mg

4. Konversi Satuan Ukuran Luas

• 1 km2 = yaitu sama dengan 100 hm2

• 1 km2 = yaitu sama dengan 1.000.000 m2

• 1 km2 = yaitu sama dengan 10.000.000.000 cm2

• 1 km2 = yaitu sama dengan 1.000.000.000.000 mm2

• 1 m2 = yaitu sama dengan 0,01 dam2

• 1 m2 = yaitu sama dengan 0,000001 km2

• 1 m2 = yaitu sama dengan 100 dm2

• 1 m2 = yaitu sama dengan 1.000.000 mm2

Untuk satuan ukuran panjang konversi dari suatu tingkat menjadi satu tingkat di bawahnya yaitu dapat dikalikan dengan 10 dan sedangkan untuk konversi satu tingkat di atasnya dapat dibagi dengan angka 10, contohnya yaitu antara lain :

Untuk satuan ukuran berat konversinya juga hampir mirip dengan ukuran panjang namun satuan meter diganti menjadi gram. Untuk satuan berat tidak akan memiliki turunan gram persegi maupun gram kubik, contohnya yaitu antara lain :

Satuan ukuran luas sama dengan ukuran panjangnya namun untuk mejadi satu tingkat di bawah dikalikan dengan 100. Begitu juga dengan kenaikan satu tingkat di atasnya dibagi dengan angka 100. Satuan ukuran luas tidak lagi meter, akan tetapi meter persegi (m2 = m pangkat 2), contohnya yaitu antara lain :

Contoh Soal

1. Berapakah nilai konversi dari 100 cm dalam satuan dm ?

Penyelesaian :

Karena satuan dm  berada satu tingkat diatas cm, maka dibagi 10 :

Jawab :

2. Berapakah nilai konversi dari  10 mm dalam satuan m ?

Penyelesaian :

Karena satuan m berada tiga tingkat diatas mm, maka dibagi 1000 :

Jawab :

3. Berapakah nilai konversi dari  100 cm dalam satuan mm ?

Penyelesaian :

Karena satuan mm berada satu tingkat dibawah cm, maka dikali 10 :

Jawab :

• 100 cm = 100 : 10 = 10 dm

• 10 mm = 10 : 1000 = 0,01 m

• 100 cm = 100 x 10 = 1000  mm

2. NOTASI ILMIAH

Pengertian notasi ilmiah adalah cara penulisan nomor yang mengakomodasi nilai-nilai terlalu besar atau kecil jika ditulis dalam notasi desimal standar.

Sebelum membahas cara mengubah suatu bilangan ke dalam bentuk notasi ilmiah, perhatikan bilangan berpangkat berikut dengan bilangan pokok 10.

104 = 10.000 → Sebanyak 4 angka nol di sebelah kanan 1

Contoh:

Dalam bidang ilmu pengetahuan alam, seringkali kita menemukan bilangan-bilangan yang bernilai sangat besar maupun sangat kecil. Hal ini terkadang membuat kita mengalami kesulitan dalam membaca atau menulisnya.

Misalnya sebagai berikut.

a. Panjang jari-jari neutron kira-kira:

0,000 000 000 000 00137 m

b. Jumlah molekul dalam 18 gram air adalah:

602.000.000.000.000.000.000.000

Jika dituliskan dalam bentuk notasi ilmiah, maka diperoleh:

■ Pertama kita akan mengubah panjang jari-jari neutron ke dalam notasi ilmiah, yaitu sebagai berikut:

0,00000000000000137

Notasi ilmiah terdiri dari perkalian dua faktor. Faktor pertama bilangan lebih besar dari 1 dan kurang dari 10 sedangkan faktor kedua adalah bilangan berpangkat dengan bilangan pokok 10.

Faktor pertama = 1,37 (lebih dari 1 dan kurang dari 10)

Faktor kedua = 10-15

Darimana angka -15 dalam pangkat 10 tersebut didapat?

Coba kalian perhatikan angka bewarna merah pada bilangan yang menyatakan panjang jari-jari neutron di atas. Jumlahnya ada 15 angka di sebelah kiri angka 1. Dan karena letaknya di sebelah kiri maka pangkatnya merupakan bilangan negatif. Dengan demikian, bentuk notasi ilmiah dari jari-jari neutron tersebut adalah sebagai berikut.

0,00000000000000137 = faktor pertama × faktor kedua

0,00000000000000137 = 1,37 × 10-15

■ Kedua kita akan mengubah jumlah molekul air ke dalam notasi ilmiah, yaitu sebagai berikut:

602.000.000.000.000.000.000.000

Dari bilangan tersebut kita peroleh dua faktor notasi ilmiah yaitu:

Faktor pertama = 6,02 (lebih dari 1 dan kurang dari 10)

Faktor kedua = 1023

Darimana angka 23 dalam pangkat 10 tersebut didapat?

Coba kalian perhatikan angka bewarna hijau pada bilangan yang menyatakan jumlah molekul air di atas. Jumlahnya ada 23 angka di sebelah kanan angka 6. Dan karena letaknya di sebelah kanan maka pangkatnya merupakan bilangan positif. Dengan demikian, bentuk notasi ilmiah dari jumlah molekul air tersebut adalah sebagai berikut.

602.000.000.000.000.000.000.000 = faktor pertama × faktor kedua

602.000.000.000.000.000.000.000 = 6,02 × 1023