Dasar Teori Alat ukur adalah alat yang digunakan untuk mengukur suatu besaran dalam fisika. Pada umumnya ada tiga besaran yang paling banyak diukur dalam dunia fisika untuk tingkat SMA yaitu panjang, massa dan waktu. Macam-macam alat ukur panjang, massa dan waktu. Kali ini akan dibahas mengenai alat pengukur massa. Dalam kehidupan sehari-hari, massa sering diartikan sebagai berat, tetapi dalam tinjauan fisika kedua besaran tersebut berbeda. Massa tidak dipengaruhi gravitasi, sedangkan berat dipengaruhi oleh gravitasi. Lebih jelasnya massa adalah banyaknya zat yang terkandung di dalam suatu benda. Satuan SI-nya adalah kilogram (kg). Sedangkan berat adalah besarnya gaya yang dialmi benda akibat gaya tarik bumi pada benda tersebut. Satuan SI-nya Newton (N). Untuk mengukur massa benda dapat digunakan neraca atau timbangan. Menimbang benda adalah menimbang sesuatu yang tidak memerlukan tempat dan biasanya tidak dipergunakan pad reaksi kimia, seperti menimbang cawan, gelas kimia dan lainlain. Menimbang zat adalah menimbang zat kimia yang dipergunakan untuk membuat larutan atau akan direaksikan. Untuk menimbang zat ini diperlukan tempat penimbangan yang dapat digunakan seperti gelas kimia, kaca arloji dan kertas timbang Untuk melakukan proses pengukuran massa/penimbangan suatu zat atau benda alangkah lebih baiknya kita juga mengetahui hal-hal yang beraitan dengan timbangan itu sendiri. Hal yang perlu diketahui diantaranya adalah cara kalibrasi, penanganan timbangan, kebersihan timbangan dan cara mengoprasikan timbangan tersebut. Menimbang zat dengan penimbangan selisih dilakukan jika zat yang ditimbang dikhawatirkan akan menempel pada tempat menimbang dan sukar untuk dibilas. Pada penimbangan selisih akan diperoleh berat zat yang masuk ke dalam tempat yang diinginkan bukan pada tempat menimbang. Dalam praktikum biologi neraca ini biasa digunakan untuk menimbang bahan-bahan yang dibutuhkan dalam jumlah yang sangat kecil. Beberapa praktikum yang sering memerlukan alat ini yaitu praktikum mikrobiologi dan kultur jaringan, dimana neraca ini digunakan untuk menimbang bahan yang akan digunakan untuk membuat media untuk bakteri, jamur ataupun untuk media tanam kultur jaringan. Selain itu dengan adanya tingkat ketelitian yang tinggi maka hal tersebut dapat meminimalkan kesalahan dalam pengambilan media yang dibutuhkan. Jumlah media yang tidak tepat dalam pembuatan media baik untuk kultur jaringan ataupun media bakteri tentunya akan berpengaruh terhadap konsentrasi zat dalam media. Hal tersebut dapat menyebabkan terjadinya kekeliruan dalam hasil praktikum yang dilaksanakan. Ada beberapa jenis timbangan yang sering digunakan akan tetapi secara garis besar timbangan yang digunakan dibedakan menjadi 3 yaitu : 1. Timbangan kasar, timbangan kasar yaitu timbangan dengan ketelitian kurang atau sama dengan 0,1 g,
2. Timbangan sedang, timbangan sedang yaitu timbangan dengan ketelitian antara 0,01 g 0,001 g 3. Timbangan halus timbangan halus yaitu timbangan dengan ketelitian lebih besar atau sama dengan 0,0001 g. 1. Neraca Kasar Salah satu contoh dari neraca kasar yaitu neraca Triple Beam. Alat ini digunakan untuk menimbang bahan dengan ketelitian alat sedang (0.01-0.001 gram). Selain itu digunakan pula untuk menimbang bahan kimia dalam proses pembuatan larutan, akan tetapi bukan yang digunakan untuk standarisasi. Neraca ini pada salah satu lengannya rangkap dan tiap batang pada lengan itu berskala dan beban geser. Kemampuan neraca 2610 gr dengan kepekaan. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan cara menggeser ketiga penunjuk ke sisi paling kiri (skalanya menjadi nol), kemudian letakkan benda yang akan diukur pada bagian kiri yang terdapat tempat untuk benda yang akan diukur, lalu geser ketiga penunjuk ke kanan hingga muncul keseimbangan, dan hasil pengukuran dapat diketahui. 2. Neraca dengan Ketelitian Sedang
Nereaca digital elektronik ini merupakan alat yang sering ada dalam laboratorium yang digunakan untuk menimbang bahan yang akan digunakan. Neraca digital berfungsi untuk membantu mengukur berat serta cara kalkulasi fecare otomatis harganya dengan harga dasar satuan banyak kurang. digunakan untuk menimbang bahan dengan ketelitian alat sedang (0.01-0.001 gram). Selain itu digunakan pula untuk menimbang bahan kimia dalam proses pembuatan larutan, akan tetapi bukan yang digunakan untuk standarisasi. Kita mengenal neraca digital sebagai alat ukur untuk satuan berat. Dibandingkan dengan neraca jaman dulu yang masih menggunakan neraca analog atau manual, neraca digital memiliki fungsi lebih sebagai alat ukur, diantaranya neraca digital lebih akurat, presisi, akuntable (bisa menyimpan hasil dari setiap penimbangan). Neraca Digital Neraca diigital (neraca elektronik) di dalam penggunaanya sangat praktis, karena besar massa benda yang diukur langsung ditunjuk dan terbaca pada layarnya. 3. Neraca dengan Ketelitian Tinggi Alat ini berfungsi untuk menimbang bahan dengan ketelitian tinggi (0.0001 gram). Serta digunakan untuk menimbang bahan kimia dalam proses pembuatan larutan untuk uji kuantitatif dan proses standarisasi. Selain itu berfungsi untuk menimbang sampel / bahan dalam analisis kuantitatif. Neraca analitik jenis ini yang sering digunakan di laboratorium kimia. Beberapa hal yang perlu diperhatikan bekerja dengan neraca ini adalah: Neraca analitik digital adalah neraca yang sangat peka, karena itu bekerja dengan neraca ini harus secara halus dan hati-hati. Sebelum mulai menimbang persiapkan semua alat bantu yang dibutuhkan dalam penimbangan Langkah kerja penimbangan yang meliputi: a. Persiapan pendahuluan alat-alat penimbangan, siapkan alat dan zat yang akan ditimbang, sendok, kaca arloji dan kertas isap.
b. pemeriksaan pendahuluan terhadap neraca meliputi: periksa kebersihan neraca (terutama piring-piring neraca), kedataran dan kesetimbangan neraca. c. penimbangan, dapat dilakukan setelah diperoleh keadaan setimbang pada neraca dan timbangan pada posisi nol, demikian pula setelah penimbangan selesai posisi timbangan dikembalikan seperti semula Kalibrasi a. Pengontrolan Neraca Digital Timbangan/Neraca dikontrol dengan menggunakan anak timbangan yang sudah terpasang atau dengan dua anak timbangan eksternal, misal 10 gr dan 100 gr. Timbangan/Neraca digital, harus menunggu 30 menit untuk mengatur temperatur. Jika menggunakan timbangan yang sangat sensitif, hanya dapat bekerja pada batas temperatur yang ditetapkan. Timbangan harus terhindar dari gerakan (angin) sebelum menimbang angka nol harus dicek dan jika perlu lakukan koreksi. Penyimpangan berat dicatat pada lembar/kartu kontrol, dimana pada lembar tersebut tercantum pula berapa kali timbangan harus dicek. Jika timbangan tidak dapat digunakan sama sekali maka timbangan harus diperbaiki oleh suatu agen (supplier). b. Penanganan Neraca Kedudukan timbangan harus diatur dengan sekrup dan harus tepat horizontal dengan Spirit level (waterpass) sewaktu-waktu timbangan bergerak, oleh karena itu, harus dicek lagi. Jika menggunakan timbangan elektronik, harus menunggu 30 menit untuk mengatur temperatur. Jika menggunakan timbangan yang sangat sensitif, anda hanya dapat bekerja pada batas temperatur yang ditetapkan. Timbangan harus terhindar dari gerakan (angin) sebelum menimbang angka nol harus dicek dan jika perlu lakukan koreksi. Setiap orang yang menggunakan timbangan harus merawatnya, sehingga timbangan tetap bersih dan terawat dengan baik. Jika tidak, sipemakai harus melaporkan kepada manajer lab. timbangan harus dikunci jika anda meninggalkan ruang kerja. c.kebersihan Neraca Kebersihan timbangan harus dicek setiap kali selesai digunakan, bagian dan menimbang harus dibersihkan dengan menggunakan sikat, kain halus atau kertas (tissue) dan membersihkan timbangan secara keseluruhan timbangan harus dimatikan, kemudian piringan (pan) timbangan dapat diangkat dan seluruh timbangan dapat dibersihkan dengan menggunakan pembersih seperti deterjen yang lunak, campurkan air dan etanol/alkohol. Sesudah dibersihkan timbangan dihidupkan dan setelah dipanaskan, cek kembali dengan menggunakan anak timbangan. Prosedur pengoperasian neraca analitik digital Berikut adalah prosedur yang harus diharus diketahui dan harus dilakukan dalam mengoprasikan neraca digital sebelum hingga setelah penimbangan: 1. Keadaan neraca harus siap pakai 2. Neraca harus bersih (terutama piring-piring neraca) 3. Anak timbangan dalam keadaan lengkap 4. Persiapan pendahuluan terhadap alat bantu penimbangan 5. Pemeriksaan kedataran neraca dan kesetimbangan neraca 6. Pekerjaan penimbangan dan perhitungan hasil penimbangan
7. Melaporkan hasil penimbangan 8. Mengembalikan neraca pada keadaan semula Proses Pengukuran Secara umum proses menimbangan dengan neraca elektronik/digital adalah: 1. Pastikan bahwa timbangan sudah menyala. 2. Pastikan timbangan menunjukkan angka nol ( jika tidak perlu di koreksi). 3. Letakakan benda yang massanya akan diukur pada piringan tempat benda. 4. Baca skala yang tertera pada display digital sesuai skala satuan timbangan tersebut. 5. Untuk pengukuran yang sensitivitasnya tinggi perlu menunggu 30 menit, karena hanya dapat bekerja pada batas temperatur yang ditetapkan. Langkah kerja penimbangan dengan neraca analitik meliputi: 1. Persiapan alat bantu penimbangan Untuk menimbang zat padat diperlukan: Kaca arloji yang kering dan bersih, digunakan untuk menampung kelebihan zat yang ditimbang, karena kelebihan zat tidak boleh dikembalikan ke botol zat. Sendok (biasanya sendok plastik) Kertas isap untuk memegang tempat menimbang pada saat memasukan/mengeluarkan alat timbang (dan zat) ke atau dari dalam neraca Botol timbang sebagai tempat penimbangan Zat yang akan ditimbang dan setelah penimbangan selesai, botol zat harus dikembalikan ke tempatnya 2. Pemeriksaan pendahuluan terhadap neraca adalah: Pemeriksaan kebersihan neraca terutama piring-piring neraca dapat dibersihkan menggunakan sapu-sapu yang tersedia dalam neraca Pemeriksaan kedataran neraca dilakukan dengan cara melihat water pass, dengan mengatur sekrup pada kaki neraca sehingga gelembung air di water pass tepat berada di tengah Pemeriksaan kesetimbangan neraca yang dilakukan dengan membiarkan dahulu pointer bergoyang ke kiri dan ke kanan beberapa kali. Jika goyangan maksimum ke kiri dan ke kanan kira-kira sama jauh maka neraca dalam keadaan setimbang 3. Cara menggunakan neraca analitis Nolkan terlebih dulu neraca tersebut Letakkan zat yang akan ditimbang pada bagian timbangan Baca nilai yang tertera pada layar monitor neraca Setelah digunakan, nolkan kembali neraca tersebut
Beberapa jenis neraca yang lain. 1. Neraca Ohaus Neraca Ohauss ini berguna untuk mengukur massa benda atau logam dalam praktek laboratorium. Kapasitas beban yang ditimbang dengan menggunakan neraca ini adalah 311 gram. Batas ketelitian neraca Ohauss yaitu 0,1 gram. Neraca Lengan Gantung Neraca ini berguna untuk menentukan massa benda, yang cara kerjanya dengan menggeser beban pemberat di sepanjang batang. Fungsi dan Prinsip kerja Neraca Alat ukur massa yang sering digunakan dalam laboratorium fisika adalah neraca Ohaus. Tingkat ketelitian alat ini lebih baik daripada neraca pasar yang sering dijumpai di toko-toko atau di warung. Neraca Ohaus adalah alat ukur massa benda dengan ketelitian 0.01 gram. Prinsip kerja neraca ini adalah sekedar membanding massa benda yang akan dikur dengan anak timbangan. Anak timbangan neraca Ohaus berada pada neraca itu sendiri. Kemampuan pengukuran neraca ini dapat diubah dengan menggeser posisi anak timbangan sepanjang lengan. Anak timbangan dapat digeser menjauh atau mendekati poros neraca. Massa benda dapat diketahui dari penjumlahan masing-masing posisi anak timbangan sepanjang lengan setelah neraca dalam keadaan setimbang. Ada juga yang mengatakan prinsip kerja massa seperti prinsip kerja tuas. Skala dalam Neraca Ohaus Banyaknya skala dalam neraca bergantung pada neraca lengan yang digunakan. Setiap neraca mempunyai skala yang berbeda-beda, tergantung dengan lengan yang digunakannya. Ketelitian neraca merupakan skala terkecil yang terdapat dalam neraca yang digunakan disaat pengukuran. Misalnya pada neraca Ohauss dengan tiga lengan dan batas pengukuran 310 gram mempunyai ketelitian 0,01 gram. Hal ini erat kaitannya ketika hendak menentukan besarnya ketidakpastian dalam pengukuran. Berdasarkan referensi bahwa ketidakpastian adalah ½ dari ketelitian alat. Secara matematis dapat ditulis: Ketidakpastian = ½ x skala terkecil Misalnya untuk neraca dengan tiga lengan dan batas ukur 310 gram mempunyai skala terkecil 0,1 gram, sehingga diperoleh ketidakpaastian ½ 0,1 = 0,05 Jenis Neraca Ohaus Neraca Ohaus terbagi menjadi dua macam, di antaranya: 1. Neraca Ohaus dua lengan Nilai skala ratusan dan puluhan di geser, tapi skala satuan dan 1/100 nya di putar. Gambar (1.10) merupakan neraca Ohaus dua lengan. Neraca ini memiliki dua lengan. Lengan depan terdapat satu anting logam yang digeser-geser dari 0, 10, 20,, 100g. Sedangkan lengan belakang
lekukan-lekukan mulai dari 0, 100, 200,, 500 g. Selain dua lengan, neraca ini memiliki skala utama dan skala nonius. Skala utama 0 sampai 9 g sedangkan skala nonius 0 sampai 0,9 g. Neraca Ohaus dua lengan terdiri dari beberapa komponen, di antaranya: 1. Lengan depan 2. Lengan belakang 3. System magnetic 4. Penggeser anak timbangan 5. Venier 6. Kait 7. Skala 8. Lekuk 9. Wadah 10. Alas 2. Neraca Ohaus tiga lengan Neraca Ohaus tiga lengan memiliki nilai skalanya dari yang besar sampai ketelitian 0.01 g yang di geser. Neraca ini memiliki tiga lengan, yakni sebagai berikut: 1. Lengan depan memiliki anting logam yang dapat digeser dengan skala 0, 1, 2, 3, 4,.., 10gr. Di mana masing-masing terdiri 10 skala tiap skala 1 gr.jadi skala terkecil 0,1 gram 2. Lengan tengah, dengan anting lengan dapat digeser, tiap skala 100 gr, dengan skala dari 0,100, 200,, 500gr. 3. Lengan belakang, anting lengan dapat digeser dengan tiap skala 10 gram, dari skala 0, 10, 20,, 100 gr.
Bagian-bagian Neraca Ohauss: Tempat beban yang digunakan untuk menempatkan benda yang akan diukur. Tombol kalibrasi yang digunakan untuk mengkalibrasi neraca ketika neraca tidak dapat digunakan untuk mengukur. Lengan neraca untuk neraca 3 lengan berarti terdapat tiga lengan dan untuk neraca ohauss 4 lengan terdapat empat lengan. Pemberat (anting) yang diletakkan pada masing-masing lengan yang dapat digeser-geser dan sebagai penunjuk hasil pengukuran. Titik 0 atau garis kesetimbangan, yang digunakan untuk menentukan titik kesetimbangan. Kalibrasi Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi. Sistem manajemen kualitas memerlukan sistem pengukuran yang efektif, termasuk di dalamnya kalibrasi formal, periodik dan terdokumentasi, untuk semua perangkat pengukuran. ISO 9000 dan ISO 17025 memerlukan sistem kalibrasi yang efektif. Kalibrasi diperlukan untuk: Perangkat baru Suatu perangkat setiap waktu tertentu Suatu perangkat setiap waktu penggunaan tertentu (jam operasi) Ketika suatu perangkat mengalami tumbukan atau getaran yang berpotensi mengubah kalibrasi Ketika hasil observasi dipertanyakan Kalibrasi, pada umumnya, merupakan proses untuk menyesuaikan keluaran atau indikasi dari suatu perangkat pengukuran agar sesuai dengan besaran dari standar yang digunakan dalam akurasi tertentu. Adapun teknik pengkalibrasian pada neraca ohauss adalah dengan memutar tombol kalibrasi pada ujung neraca ohauss sehingga titik kesetimbangan lengan atau ujung lengan tepat pada garis kesetimbanagn, namun sebelumnya pastikan semua anting pemberatnya terletak tepat pada angka nol di masing-masing lengan. Cara pengukuran massa benda dengan neraca Ohaus
Dalam mengukur massa benda dengan neraca Ohaus dua lengan atau tiga lengan sama. Ada beberapa langkah di dalam melakukan pengukuran dengan menggunakan neraca ohaus, antara lain: 1. Melakukan kalibrasi terhadap neraca yang akan digunakan untuk menimbang, dengan cara memutar sekrup yang berada disamping atas piringan neraca ke kiri atau ke kanan posisi dua garis pada neraca sejajar; 2. Meletakkan benda yang akan diukur massanya; 3. Menggeser skalanya dimulai dari yang skala besar baru gunakan skala yang kecil. Jika panahnya sudah berada di titik setimbang 0; dan 4. Jika dua garis sejajar sudah seimbang maka baru memulai membaca hasil pengukurannya. 2. Neraca Pasar Neraca Pasar, yaitu neraca yang biasa digunakan di pasar-pasar tradisional, bentuknya seperti pada gambar dibawah ini. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan meletakkan benda yang akan ditimbang di bagian yang berbentuk mirip baskom, lalu di bagian sebelahnya yang datar diletakkan bandul neraca yang hampir seimbang dengan bobot benda, selanjutnya lengan neraca akan bergerak dan hasil pengukuran dapat diketahui. 3. Neraca Kamar Mandi 4. Neraca Kamar Mandi, adalah neraca yang biasa digunakan untuk mengukur berat badan, neraca ini biasanya terdapat di klinik, rumah sakit, rumah, atau mungkin di tempat-tempat lain yang memiliki neraca ini. Cara pemakaian neraca ini yaitu dengan cara kita naik ke atas neraca ini, selanjutnya jarum yang terdapat di neraca akan menunjukkan berapa hasil pengukuran berat badan kita.