Pengukuran

Pengukuran adalah kuantifikasi atribut dari suatu objek atau peristiwa, yang dapat digunakan untuk membandingkan dengan objek atau peristiwa lain.^[1] Dengan kata lain, pengukuran adalah proses menentukan seberapa besar atau kecilnya kuantitas fisik dibandingkan dengan kuantitas referensi dasar dari jenis yang sama.^[2] Ruang lingkup dan penerapan pengukuran bergantung pada konteks dan disiplin ilmu. Dalam ilmu pengetahuan alam dan teknik, pengukuran tidak berlaku untuk sifat nominal objek atau peristiwa, yang konsisten dengan pedoman kosakata metrologi internasional yang diterbitkan oleh Biro Berat dan Ukuran Internasional. Namun, di bidang lain seperti statistik serta ilmu sosial dan perilaku, pengukuran dapat memiliki beberapa tingkatan, yang mencakup skala nominal, ordinal, interval, dan rasio.^[1][3]

Pengukuran adalah landasan perdagangan, sains, teknologi, dan penelitian kuantitatif dalam banyak disiplin ilmu. Secara historis, banyak sistem pengukuran yang ada untuk berbagai bidang kehidupan manusia untuk memfasilitasi perbandingan dalam bidang-bidang ini. Sering kali hal ini dicapai melalui kesepakatan lokal antara mitra dagang atau kolaborator. Sejak abad ke-18, perkembangan berkembang menuju penyatuan, standar yang diterima secara luas yang menghasilkan Sistem Satuan Internasional (SI) modern. Sistem ini mereduksi semua pengukuran fisik menjadi kombinasi matematis dari tujuh unit dasar. Ilmu pengukuran dikejar dalam bidang metrologi.

Pengukuran didefinisikan sebagai proses perbandingan kuantitas yang tidak diketahui dengan kuantitas yang diketahui atau standar.

Sistem bobot dan ukuran yang tercatat paling awal berasal dari milenium ke-3 atau ke-4 sebelum Masehi. Bahkan peradaban yang paling awal pun membutuhkan pengukuran untuk tujuan pertanian, konstruksi, dan perdagangan. Unit standar awal mungkin hanya berlaku untuk satu komunitas atau wilayah kecil, dengan setiap wilayah mengembangkan standarnya sendiri untuk panjang, luas, volume, dan massa. Seringkali sistem seperti itu terkait erat dengan satu bidang penggunaan, sehingga ukuran volume yang digunakan, misalnya, untuk biji-bijian kering tidak terkait dengan ukuran cairan, dan keduanya tidak memiliki hubungan khusus dengan satuan panjang yang digunakan untuk mengukur kain atau tanah. Dengan berkembangnya teknologi manufaktur, dan semakin pentingnya perdagangan antar komunitas dan akhirnya di seluruh dunia, bobot dan ukuran standar menjadi sangat penting. Dimulai pada abad ke-18, sistem timbangan dan ukuran yang dimodernisasi, disederhanakan, dan seragam dikembangkan, dengan unit dasar yang ditentukan oleh metode yang lebih tepat dalam ilmu metrologi. Penemuan dan penerapan listrik merupakan salah satu faktor yang memotivasi pengembangan satuan standar yang dapat diterapkan secara internasional.

Pengukuran properti dapat dikategorikan berdasarkan kriteria berikut: tingkatan, besaran, satuan, dan ketidakpastian. Kriteria ini memungkinkan perbandingan yang tidak ambigu di antara pengukuran.

• Tingkat pengukuran adalah taksonomi untuk karakter metodologis suatu perbandingan. Sebagai contoh, dua kondisi properti dapat dibandingkan dengan rasio, perbedaan, atau preferensi ordinal. Jenisnya biasanya tidak dinyatakan secara eksplisit, tetapi implisit dalam definisi prosedur pengukuran.
• Besaran adalah nilai numerik dari karakterisasi, biasanya diperoleh dengan alat ukur yang dipilih secara tepat.
• Sebuah unit memberikan faktor pembobotan matematis pada besaran yang diturunkan sebagai rasio terhadap properti artefak yang digunakan sebagai standar atau kuantitas fisik alami.
• Ketidakpastian mewakili kesalahan acak dan sistemik dari prosedur pengukuran; ini menunjukkan tingkat kepercayaan dalam pengukuran. Kesalahan dievaluasi dengan mengulangi pengukuran secara metodis dan mempertimbangkan akurasi dan presisi alat ukur.

Pengukuran yang paling umum menggunakan Sistem Satuan Internasional (SI) sebagai kerangka perbandingan. Sistem ini mendefinisikan tujuh satuan dasar: kilogram, meter, candela, detik, ampere, kelvin, dan mol. Semua satuan ini didefinisikan tanpa mengacu pada objek fisik tertentu yang berfungsi sebagai standar. Definisi bebas artefak menetapkan pengukuran pada nilai yang tepat terkait dengan konstanta fisik atau fenomena lain yang tidak berubah-ubah di alam, berbeda dengan artefak standar yang tunduk pada kerusakan atau kehancuran. Sebaliknya, unit pengukuran hanya dapat berubah melalui peningkatan akurasi dalam menentukan nilai konstanta yang terkait dengannya.

Usulan pertama untuk mengaitkan satuan dasar SI dengan standar eksperimental yang tidak bergantung pada fiat adalah oleh Charles Sanders Peirce (1839-1914),^[4] yang mengusulkan untuk mendefinisikan meter dalam hal panjang gelombang garis spektral.^[5] Hal ini secara langsung memengaruhi eksperimen Michelson-Morley; Michelson dan Morley mengutip Peirce dan menyempurnakan metode Peirce.^[6]

Kecuali beberapa konstanta kuantum fundamental, unit pengukuran berasal dari kesepakatan historis. Tidak ada sesuatu yang melekat di alam yang menyatakan bahwa satu inci harus memiliki panjang tertentu, atau bahwa satu mil adalah ukuran jarak yang lebih baik daripada satu kilometer. Namun, sepanjang sejarah manusia, pertama-tama untuk kenyamanan dan kemudian karena kebutuhan, standar pengukuran berevolusi sehingga masyarakat memiliki tolok ukur yang sama. Hukum yang mengatur pengukuran pada awalnya dikembangkan untuk mencegah penipuan dalam perdagangan.

Satuan pengukuran umumnya didefinisikan secara ilmiah, diawasi oleh pemerintah atau lembaga independen, dan ditetapkan dalam perjanjian internasional, yang paling utama adalah Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM), yang didirikan pada tahun 1875 oleh Konvensi Meter, yang mengawasi Sistem Satuan Internasional (SI). Sebagai contoh, meter didefinisikan ulang pada tahun 1983 oleh CGPM dalam hal kecepatan cahaya, kilogram didefinisikan ulang pada tahun 2019 dalam hal konstanta Planck, dan yard internasional didefinisikan pada tahun 1960 oleh pemerintah Amerika Serikat, Inggris, Australia, dan Afrika Selatan dengan satuan 0,9144 meter.

Di Amerika Serikat, National Institute of Standards and Technology (NIST), sebuah divisi dari Departemen Perdagangan Amerika Serikat, mengatur pengukuran komersial. Di Inggris, peran ini dilakukan oleh National Physical Laboratory (NPL), di Australia oleh National Measurement Institute,[8] di Afrika Selatan oleh Council for Scientific and Industrial Research, dan di India oleh National Physical Laboratory of India.

Satuan adalah besaran yang diketahui atau besaran standar yang digunakan untuk mengukur besaran fisik lainnya.

Sebelum satuan SI diadopsi secara luas di seluruh dunia, sistem satuan Inggris dan kemudian satuan imperial digunakan di Britania Raya, Persemakmuran, dan Amerika Serikat. Sistem ini kemudian dikenal sebagai satuan adat AS di Amerika Serikat dan masih digunakan di sana dan di beberapa negara Karibia. Berbagai sistem pengukuran ini terkadang disebut sistem foot-pound-second setelah satuan Imperial untuk panjang, berat, dan waktu meskipun ton, berat seratus, galon, dan mil laut, misalnya, berbeda dengan satuan A.S.. Banyak satuan Imperial yang masih digunakan di Inggris, yang secara resmi telah beralih ke sistem SI-dengan beberapa pengecualian seperti rambu-rambu jalan, yang masih menggunakan satuan mil. Bir dan sari buah apel harus dijual dengan satuan liter, dan susu dalam botol yang dapat dikembalikan dapat dijual dengan satuan liter. Banyak orang mengukur tinggi badan mereka dalam satuan kaki dan inci serta berat badan mereka dalam satuan stone dan pound, untuk memberikan beberapa contoh. Satuan imperial digunakan di banyak tempat lain, misalnya, di banyak negara Persemakmuran yang dianggap metrik, luas tanah diukur dalam hektar dan luas lantai dalam kaki persegi, terutama untuk transaksi komersial (bukan statistik pemerintah). Demikian pula, bensin dijual per galon di banyak negara yang menggunakan sistem metrik.

Sistem metrik adalah sistem pengukuran desimal yang didasarkan pada satuan untuk panjang, meter, dan massa, kilogram. Sistem ini memiliki beberapa variasi, dengan pilihan satuan dasar yang berbeda, meskipun hal ini tidak mempengaruhi penggunaan sehari-hari. Sejak tahun 1960-an, Sistem Satuan Internasional (SI) adalah sistem metrik yang diakui secara internasional. Satuan metrik untuk massa, panjang, dan listrik digunakan secara luas di seluruh dunia baik untuk keperluan sehari-hari maupun untuk keperluan ilmiah.

Sistem Satuan Internasional (disingkat SI dari nama bahasa Prancis Système International d'Unités) adalah revisi modern dari sistem metrik. Sistem ini merupakan sistem satuan yang paling banyak digunakan di dunia, baik dalam perdagangan sehari-hari maupun dalam ilmu pengetahuan. SI dikembangkan pada tahun 1960 dari sistem meter-kilogram-detik (MKS), bukan sistem sentimeter-gram-detik (CGS), yang pada gilirannya memiliki banyak varian. Satuan SI untuk tujuh besaran fisika dasar adalah:

Basis Kuantitas	Satuan	Simbol	Konstanta Penentu
Waktu	sekon (detik)	s	pemisahan yang sangat halus dalam caesium-133
Panjang	meter	m	kecepatan cahaya, c
Massa	kilogram	kg	konstanta plank, h
Arus Listrik	ampere	A	muatan dasar, e
Temperatur	Kelvin	K	konstanta Boltzmann, k
Luminositas	kandela	cd	besar cahaya dari sumber 540 THz, Kcd
Jumlah Partikel	mol	mol	konstanta Avogrado, NA

Dalam SI, satuan dasar adalah pengukuran sederhana untuk waktu, panjang, massa, suhu, jumlah zat, arus listrik, dan intensitas cahaya. Satuan turunan dibuat dari satuan dasar, misalnya, watt, yaitu satuan untuk daya, didefinisikan dari satuan dasar sebagai m²·kg·s⁻³. Sifat fisik lainnya dapat diukur dalam satuan majemuk, seperti densitas material, diukur dalam kg/m³.

SI memungkinkan perkalian yang mudah ketika beralih di antara satuan yang memiliki basis yang sama tetapi awalan yang berbeda. Untuk mengonversi dari meter ke sentimeter, Anda hanya perlu mengalikan jumlah meter dengan 100, karena ada 100 sentimeter dalam satu meter. Sebaliknya, untuk beralih dari sentimeter ke meter, Anda harus mengalikan jumlah sentimeter dengan 0,01 atau membagi jumlah sentimeter dengan 100.

Artikel utama: Panjang

Penggaris adalah salah satu alat yang digunakan dalam proses pengukuran panjang, misalnya geometri, gambar teknik, teknik, dan pertukangan, untuk mengukur panjang atau jarak atau untuk menggambar garis lurus. Sebenarnya, penggaris adalah instrumen yang digunakan untuk membuat garis lurus dan instrumen yang dikalibrasi yang digunakan untuk menentukan panjang disebut pengukur, namun penggunaan yang umum menyebut kedua instrumen tersebut sebagai penggaris dan nama khusus straightedge digunakan untuk aturan yang tidak bertanda. Penggunaan kata measure, dalam arti alat ukur, hanya bertahan dalam frasa meteran, instrumen yang dapat digunakan untuk mengukur tetapi tidak dapat digunakan untuk menarik garis lurus. Selain itu, Alat ukur panjang selain mistar ialah jangka sorong dan mikrometer sekrup.

Artikel utama: Waktu

Waktu adalah pengukuran abstrak dari perubahan elemen pada kontinum non-spasial. Waktu dapat dilambangkan dengan angka ataupun periode yang diberi nama seperti jam, hari, minggu, bulan, dan tahun. Ini adalah rangkaian kejadian yang tampaknya tidak dapat diubah dalam kontinum non-spasial ini. Ini juga digunakan untuk menunjukkan interval antara dua titik relatif pada kontinum ini. Alat ukur waktu yang umum digunakan ialah Stopwatch, Jam dinding dan Arloji.

Artikel utama: Massa

Massa mengacu pada properti intrinsik dari semua objek material untuk menahan perubahan momentumnya. Berat, di sisi lain, mengacu pada gaya ke bawah yang dihasilkan ketika sebuah massa berada dalam medan gravitasi. Pada saat jatuh bebas, (tidak ada gaya gravitasi netto), benda-benda tidak memiliki berat tetapi tetap mempertahankan massanya. Satuan massa dalam satuan imperial meliputi ons, pon, dan ton. Satuan metrik gram dan kilogram adalah satuan massa.

Salah satu alat untuk mengukur berat atau massa disebut timbangan. Timbangan pegas mengukur gaya tetapi tidak mengukur massa, sedangkan timbangan membandingkan berat, keduanya membutuhkan medan gravitasi untuk beroperasi. Beberapa instrumen yang paling akurat untuk mengukur berat atau massa didasarkan pada sel beban dengan pembacaan digital, tetapi membutuhkan medan gravitasi untuk berfungsi dan tidak akan berfungsi saat jatuh bebas. Alat ukur Massa yang umum digunakan ialah Neraca. Neraca dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu : Neraca dua lengan, Neraca Langkah dan Neraca Elektronik.

Pengukuran Volume pada sebuah zat dibagi menjadi tiga, yaitu :

• Pengukuran Volume Zat Cair
• Pengukuran Volume Zat Padat
• Pengukuran Volume Zat Gas

Salah satu alat yang umum digunakan pada pengukuran volume ialah Silinder Ukur. Salah satu alasan pengukuran volume menggunakan silinder ukur ialah mudah diperoleh dan digunakan.

Ukuran yang digunakan dalam ekonomi adalah ukuran fisik, ukuran nilai harga nominal, dan ukuran harga riil. Ukuran-ukuran ini berbeda satu sama lain berdasarkan variabel yang mereka ukur dan variabel yang dikecualikan dari pengukuran.

Dalam bidang penelitian survei, pengukuran dilakukan terhadap sikap, nilai, dan perilaku individu dengan menggunakan kuesioner sebagai instrumen pengukuran. Seperti semua pengukuran lainnya, pengukuran dalam penelitian survei juga rentan terhadap kesalahan pengukuran, yaitu penyimpangan dari nilai sebenarnya dari pengukuran dan nilai yang diberikan dengan menggunakan instrumen pengukuran.^[7] Dalam penelitian survei substantif, kesalahan pengukuran dapat menyebabkan kesimpulan yang bias dan estimasi efek yang salah. Untuk mendapatkan hasil yang akurat, ketika kesalahan pengukuran muncul, hasilnya perlu dikoreksi untuk kesalahan pengukuran.

Aturan berikut ini secara umum berlaku untuk menampilkan ketepatan pengukuran:^[8]

1. Semua angka bukan 0 dan angka 0 yang muncul di antara keduanya adalah signifikan untuk ketepatan angka apa pun. Contohnya, angka 12000 memiliki dua digit signifikan, dan memiliki batas tersirat 11500 dan 12500.
2. Angka 0 tambahan dapat ditambahkan setelah pemisah desimal untuk menunjukkan ketepatan yang lebih besar, sehingga meningkatkan jumlah desimal. Sebagai contoh, 1 memiliki batas tersirat 0,5 dan 1,5 sedangkan 1,0 memiliki batas tersirat 0,95 dan 1,05.

Karena pengukuran yang akurat sangat penting dalam banyak bidang, dan karena semua pengukuran merupakan perkiraan, maka banyak upaya yang harus dilakukan untuk membuat pengukuran seakurat mungkin. Sebagai contoh, pertimbangkan masalah pengukuran waktu yang diperlukan sebuah benda untuk jatuh sejauh satu meter (sekitar 39 inci). Dengan menggunakan ilmu fisika, dapat ditunjukkan bahwa, dalam medan gravitasi Bumi, benda apa pun membutuhkan waktu sekitar 0,45 detik untuk jatuh sejauh satu meter. Namun demikian, berikut ini adalah beberapa sumber kesalahan yang muncul:

• Perhitungan ini digunakan untuk percepatan gravitasi 9,8 meter per detik kuadrat (32 ft/s²). Tetapi pengukuran ini tidak tepat, tetapi hanya tepat hingga dua digit yang signifikan.
• Medan gravitasi bumi sedikit bervariasi tergantung pada ketinggian di atas permukaan laut dan faktor lainnya.
• Perhitungan 0,45 detik melibatkan ekstraksi akar kuadrat, sebuah operasi matematis yang membutuhkan pembulatan ke beberapa digit signifikan, dalam hal ini dua digit signifikan.

Selain itu, sumber kesalahan eksperimental lainnya termasuk:

• kecerobohan,
• menentukan waktu yang tepat saat benda dilepaskan dan waktu yang tepat saat benda menyentuh tanah,
• pengukuran ketinggian dan pengukuran waktu keduanya melibatkan beberapa kesalahan,
• hambatan udara,
• postur tubuh peserta manusia.^[9]

Eksperimen ilmiah harus dilakukan dengan sangat hati-hati untuk menghilangkan sebanyak mungkin kesalahan, dan untuk menjaga agar perkiraan kesalahan tetap realistis.

Pengukuran langsung merupakan metode pengukuran yang membandingkan antara suatu besaran yang tidak diketahui nilainya dengan standar pengukuran. Jenis pengukuran ini umum diterapkan pada pengukuran besaran listrik dengan menggunakan alat ukur listrik. Pengukuran tidak langsung mengetahui nilai besaran dengan mengukur kuantitas dari segi fungsional dan sesuai dengan jenis besaran yang diperlukan.^[10]

1. ^ ^{a b} Pedhazur, Elazar J.; Schmelkin, Liora Pedhazur (1991). Measurement, design, and analysis: an integrated approach. Hillsdale, N.J: Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-89859-555-0. 
2. ^ Young, Hugh D (Roger A). University Physics with Modern Physics 13th. Pearson. ISBN 978-0-321-69686-1.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan); Parameter |first2= tanpa |last2= di Authors list (bantuan); Periksa nilai tanggal di: |date= (bantuan)
3. ^ Gitman, Lawrence J.; Joehnk, Michael D. (1999). Fundamentals of investing (edisi ke-7th ed). Reading, Mass: Addison-Wesley. ISBN 978-0-321-02106-9. Pemeliharaan CS1: Teks tambahan (link)
4. ^ Crease, Robert P. (2012). World in the balance: the historic quest for an absolute system of measurement (edisi ke-1. print. as a Norton paperback). New York: W. W. Norton. ISBN 978-0-393-34354-0. 
5. ^ Hey, J. S. (1946). Solar Radiations in the 4–6 Metre Radio Wave-Length Band. Dordrecht: Springer Netherlands. hlm. 166–167. ISBN 978-94-009-7754-9. 
6. ^ Crease, Robert P. (2012). World in the balance: the historic quest for an absolute system of measurement (edisi ke-1. print. as a Norton paperback). New York: W. W. Norton. ISBN 978-0-393-34354-0. 
7. ^ Dawy, Zaher; Yaacoub, Elias E. (2012). Resource allocation in uplink OFDMA wireless systems: optimal solutions and practical implementations. IEEE series on digital & mobile communication. Hoboken, NJ: Wiley [u.a.] ISBN 978-0-471-48348-9. 
8. ^ "Quantifying Archaeology". Quantitative Analysis in Archaeology: 1–4. 2010-11-22. doi:10.1002/9781444390155.ch1. 
9. ^ Gill, Simeon; Parker, Christopher J. (2016-01-01). "Scan posture definition and hip girth measurement: the impact on clothing design and body scanning" (dalam bahasa Inggris). doi:10.1080/00140139.2016.1251621']. ISSN 0014-0139. 
10. ^ Puriyanto, R. D., dan Rosyady, P. A. (2021). Ashari, Budi, ed. Dasar-Dasar Pengukuran Besaran Listrik. Yogyakarta: UAD Press. hlm. 1. ISBN 978-602-0737-44-7.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)

• BIPM International Vocabulary of Measurement (VIM)
• 'Universcale', an application showing the relative sizes of objects
• A Dictionary of Units of Measurement Diarsipkan 2018-10-06 di Wayback Machine.
• Comprehensive Unit Conversion Calculator Diarsipkan 2012-09-20 di Wayback Machine.
• 'Metrology – in short' 3rd edition, July 2008 ISBN 978-87-988154-5-7
• mensuration formulas Diarsipkan 2012-05-09 di Wayback Machine. A collection of important mensuration formulas.