Objek IPA dan Pengamatannya: Satuan, Besaran Pokok, dsb

Objek IPA dan pengamatannya adalah kunci sukses utama dalam menghasilkan pengetahuan yang akurat, terbukti, dan bukan asumsi semata. Para ilmuwan (scientist) mempelajari berbagai hal dan sesuatu yang terjadi di sekitar kita dengan cara yang sangat cermat dan hati-hati.

Melalui cara seperti itu, mereka mampu menjelaskan apa dan mengapa sesuatu yang ada di alam dapat muncul dan terjadi. Bukan itu saja, mereka juga dapat memperkirakan sesuatu yang saat ini maupun hal yang akan datang yang dapat terjadi.

Ibaratnya, para ilmuwan berdiri di bahu raksasa dan mampu melihat ke depan dengan sangat baik tanpa asumsi atau ramalan yang tidak berdasarkan kajian ilmiah. Melainkan melalui pengamatan dan pengukuran objektif berdasarkan fakta yang tampak dan dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah.

Selain itu, hasil temuan para ilmuwan juga selalu dimanfaatkan untuk kesejahteraan hidup manusia. Hasil temuan dalam bidang teknologi yang ada di alam sekitar meliputi handphone, komputer, televisi, biji jagung hibrida, pupuk, dan sebagainya.

Bagaimana caranya agar kita mampu melakukan hal yang sama? Seperti yang sebelumnya telah disebutkan, objek penyelidikan IPA dan cara pengamatan yang objektif, yakni berdasarkan yang dapat dilihat, dicermati, dan dibuktikan dan bukan perasaan semata adalah kuncinya. Berikut adalah berbagai pemaparan dan penjelasan yang dapat membawa kita pada kemampuan serupa dengan para ilmuwan.

Penyelidikan IPA

Kegiatan pengamatan dalam penyelidikan IPA hasilnya dapat berupa deskripsi atau tabel data untuk membuatnya lebih mudah terbaca. Melalui cara seperti itu kita tidak hanya mampu mendeskripsikan sesuatu atau seseorang secara abstrak dan tidak jelas.

Bayangkan jika kita harus mendeskripsikan seseorang hanya dalam sekejap. Kita mungkin akan memberikan informasi yang salah, misalnya hanya menyebutkan “sosoknya jangkung, berkulit cokelat, dan berhidung mancung”. Berapa orang yang memiliki ciri serupa? Terlalu banyak.

Melalui observasi yang dilakukan dengan cermat dan hati-hati, kita dapat menentukan tinggi badan, rambut hitam, kulit cokelat, hidung mancung, mata sipit, dsb. Bahkan melalui observasi yang dilengkapi dokumentasi foto juga kita dapat memastikan bahwa orang itu adalah benar-benar orang itu dengan segala karakteristik yang teramati.

Melalui hasil pengamatan di atas, akan muncul berbagai pertanyaan lain. Contohnya, jika seseorang kita sebut seseorang yang jangkung atau tinggi, berapakah tinggi badannya? Apa benar seseorang itu memang tinggi atau hanya karena kita yang bertubuh lebih pendek dari yang kita amati saja? Ya, pengukuran cara itu sangatlah subjektif, tergantung dari pengamatnnya: kita.

Bisa jadi seseorang yang kita amati itu sebetulnya memilik tinggi yang biasa saja jika kita bandingkan dengan tinggi rata-rata orang Indonesia. Oleh karena itu, diperlukan pengukuran objektif yang dapat benar-benar mengukur tinggi seseorang. Selain pengamatan yang cermat dan hati-hati, penyelidikan IPA juga akan melibatkan beberapa proses lain yang akan dijelaskan pada pemaparan di bawah ini.

Proses Penyelidikan IPA

Pada umumnya, penyelidikan ilmiah IPA akan melibatkan sejumlah proses yang harus dikuasai, yang di antara adalah sebagai 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.

Keterampilan melakukan pengamatan dan mencoba menemukan hubungan-hubungan yang diamati secara sistematis seperti yang telah kamu lakukan sangatlah penting. Dengan keterampilan ini, kamu dapat mengetahui bagaimana mengumpulkan fakta dan menghubungkan fakta-fakta untuk membuat suatu penafsiran atau kesimpulan.

Keterampilan ini juga merupakan keterampilan belajar sepanjang hayat yang dapat digunakan bukan saja untuk mempelajari berbagai macam ilmu, tetapi juga dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Objek yang Dipelajari dalam IPA

Objek yang dipelajari dalam IPA meliputi seluruh benda di alam dengan segala interaksinya untuk dipelajari pola-pola keteraturannya. Objek-objek tersebut dapat berupa benda yang sangat kecil dan tidak terlihat tanpa bantuan mikroskop seperti bakteri, virus, bahkan partikel-partikel penyusun atom. Bisa juga berupa benda-benda yang berukuran sangat besar, misalnya lautan, bumi, matahari hingga jagat raya ini.

Penyelidikan tentang alam telah menghasilkan kumpulan pengetahuan yang sangat kompleks. Oleh karena itu, untuk memudahkan dan memfokuskan penelitian, pengetahuan-pengetahuan tersebut digolongkan menjadi empat (4), yaitu sebagai berikut.

1. Fisika, yakni ilmu yang mempelajari tentang aspek mendasar alam, misalnya materi, energi, gaya, gerak,panas, cahaya, dan berbagai gejala alam fisik lainnya.
2. Kimia,
   Ilmu yang 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,
   ilmu yang mempelajari asal mula bumi, perkembangan dan keadaan saat ini, bintang-bintang, planet-planet, dan berbagai benda langit lainnya.

Pengukuran sebagai Bagian dari Pengamatan

Seperti yang telah dibahas sebelumnya di atas, sangat besar kemungkinannya bahwa sesuatu yang kita amati hanyalah penilaian kita semata dan tidak mencerminkan kebenaran yang sebenarnya dari orang lain. Oleh karena itu, diperlukan pengukuran objektif yang dapat benar-benar mengukur sesuatu dengan hasil yang sama bagi semua orang dan seluruh bidang keilmuan. Mudahnya, panjang sesuatu itu relatif, akan tampak sangat panjang bagi anak kecil, namun tidak sepanjang itu bagi orang dewasa.

Hal itu akan mengaburkan suatu hal jika tidak dilakukan. Contohnya, Bagaimana penjahit dapat membuatkan baju dengan ukuran yang tepat? Atau, bagaimana seorang penjual buah menentukan berat yang tepat agar tidak rugi dan mendapatkan keuntungan? Kedua peristiwa tersebut sangat terkait dengan kegiatan pengukuran.

Pengukuran

Mengukur merupakan kegiatan penting dalam kehidupan dan kegiatan utama di dalam IPA. Contohnya, kita akan hendak mendeskripsikan sesuatu, misalnya mendeskripsikan seseorang. Kita harus menyertakan tinggi badan, umur, massa tubuh, dan lain-lain. Tinggi badan, umur, dan massa tubuh merupakan sesuatu yang dapat diukur. Segala sesuatu yang dapat diukur disebut besaran.

Mengukur merupakan kegiatan membandingkan suatu besaran yang diukur dengan besaran sejenis yang dipakai sebagai satuan. Contoh paling sederhana dari pengukuran adalah dengan melakukan pengukuran panjang meja dengan jengkal jari tangan kita.

Dengan begitu, kita harus membandingkan panjang meja dengan panjang jengkal tangan kita. Misalnya, ternyata hasil pengukurannya adalah panjang meja ternyata sama dengan 6 jengkal kita.

Misalnya, ada 2 rekan kita yang melakukan pengukuran panjang meja yang sama, tetapi dengan jengkal masing-masing. Hasilnya, sebagai adalah berikut:

1. Panjang meja = 6 jengkal Roni
2. Panjang meja = 5,5 jengkal Siska, dan
3. Panjang meja = 7 jengkal Tedi

Mengapa hasil pengukurannya berbeda? Karena panjang jengkal seseorang juga berbeda-beda. Oleh karena itu, satuan pengukuran jengkal tidak bisa diandalkan. Lalu pengukuran seperti apa yang dapat menghasilkan pengukuran yang sama? Berikut adalah penjelasannya.

Pengukuran Sistem Metrik

Kita pasti pernah mendengar satuan sentimeter, kilogram, dan detik. Satuan-satuan tersebut adalah contoh satuan baku dalam Sistem Internasional (SI). Pada tahun 1700, sekelompok ilmuwan mulai menggunakan sistem ukuran yang dikenal dengan nama Sistem Metrik tersebut.

Hingga akhirnya pada tahun 1960, Sistem Metrik dipergunakan dan diresmikan sebagai Sistem pengukuran Internasional. Penamaan ini berasal dari bahasa Prancis, Le Systeme Internationale d’Unites.

Dalam satuan SI, setiap jenis ukuran memiliki satuan dasar, contohnya panjang memiliki satuan dasar meter. Untuk hasil pengukuran yang lebih besar atau lebih kecil dari meter, dapat digunakan awalan-awalan, seperti ditunjukkan dalam Tabel di bawah ini.

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 sistem metrik ini sendiri tentunya dapat dilakukan dengan berbagai pengukur yang sesuai dengan benda yang diukur. Contohnya untuk mengetahui panjang dan lebar suatu benda, kita dapat menggunakan penggaris atau mistar yang menggunakan ukuran sistem metrik dan bisa dengan mudah kita temukan di toko alat tulis.

Besaran Pokok

Besaran yang satuannya didefinisikan disebut besaran pokok. Ada tiga jenis besaran pokok, yaitu panjang, massa, dan waktu.

Panjang

Dalam IPA, panjang menyatakan jarak antara dua titik. Misalnya, panjang papan tulis adalah jarak antara titik pada ujung-ujung papan tulis, panjang bayi yang baru lahir adalah jarak dari ujung kaki sampai ujung kepala bayi itu.

Ketika melakukan pengukuran, perhatikan posisi nol alat ukur. Untuk pengukuran panjang, ujung awal benda berimpit dengan angka nol pada alat ukur. Selain itu, posisi mata harus tegak lurus dengan skala yang ditunjuk. Hal itu harus dilakukan untuk menghindari kesalahan hasil pembacaan pengukuran.

Massa

Setiap benda tersusun dari materi, dan jumlah materi yang terkandung dalam suatu benda disebut massa benda (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 16). Dalam sistem internasional (SI), massa diukur dalam satuan kilogram (kg). Misalnya, massa tubuhmu 52 kg, massa seekor kelinci 3 kg, massa sekantong gula 1 kg.

Dalam kehidupan sehari-hari, masyarakat biasa menggunakan istilah “berat” untuk massa. Padahal, massa tidak sama dengan berat. Massa suatu benda ditentukan oleh kandungan materinya dan tidak mengalami perubahan meskipun kedudukannya berubah. Sebaliknya, berat sangat bergantung pada kedudukan di mana benda tersebut berada. Mengapa? Karena benda akan memiliki gravitasi yang berbeda di tempat yang berbeda. Sebagai contoh, saat astronot berada di bulan, beratnya tinggal 1/6 dari berat dia saat di bumi.

Dalam SI, massa menggunakan satuan dasar kilogram (kg), sedangkan berat menggunakan satuan N ewton (N). Satu kilogram standar (baku) sama dengan massa sebuah silinder yang terbuat dari campuran platinumiridium yang disimpan di Sevres, Paris, Prancis. Massa 1 kg setara dengan 1 liter air pada suhu 4^oC.

Waktu

Waktu adalah selang antara dua kejadian atau dua peristiwa (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 19). Misalnya, waktu hidup seseorang dimulai sejak ia dilahirkan hingga meninggal, waktu perjalanan diukur sejak mulai bergerak dari titik A sampai dengan akhir gerak (berhenti) di titik B. Waktu dapat diukur dengan jam tangan atau stopwatch.

Satuan SI untuk waktu adalah detik atau sekon (s). Satu sekon standar (baku) adalah waktu yang dibutuhkan atom Cesium untuk bergetar 9.192.631.770 kali. Berdasarkan jam atom ini, hasil pengukuran waktu dalam selang waktu 300 tahun tidak akan bergeser lebih dari satu sekon.

Untuk peristiwa-peristiwa yang selang terjadinya cukup lama, waktu dinyatakan dalam satuan-satuan yang lebih besar, misalnya menit, jam, hari, bulan, tahun, dan abad. 1 hari = 24 jam 1 jam = 60 menit 1 menit = 60 sekon Untuk kejadian-kejadian yang cepat sekali, dapat digunakan satuan milisekon (ms) dan mikrosekon (µs).

Besaran Pokok dan Satuannya

Berdasarkan hasil Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971, Sistem Internasional disusun mengacu pada tujuh besaran pokok seperti tercantum pada tabel di bawah ini.

Besaran Turunan

Besaran-besaran yang dapat diukur selain 7 (tujuh) besaran pokok termasuk besaran turunan. Disebut besaran turunan karena besaran-besaran tersebut dapat diturunkan dari besaran-besaran pokoknya. Contohnya adalah luas ruang sebagai turunan dari besaran pokok panjang yang dihasilkan dari perkalian panjang dan lebar. Contoh besaran turunan yang lainnya adalah volume, konsentrasi larutan, dan laju pertumbuhan. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah berbagai besaran turunan lainnya.

Luas

Untuk benda yang berbentuk persegi, luas benda dapat ditentukan dengan mengalikan hasil pengukuran panjang dengan lebarnya. Dalam SI, panjang diukur dengan satuan meter (m), sementara turunannya, yakni luas, memiliki satuan meter x meter, atau meter persegi (m²).

Volume

Volume adalah besaran turunan yang berasal dari besaran pokok panjang. Kita dapat menentukan volume benda padat yang bentuknya teratur. Contoh benda padat teratur bentuknya adalah balok. Cara menentukan volumenya adalah dengan mengukur terlebih dahulu panjang, lebar, dan tingginya, kemudian mengalikannya.

Jika, panjang, lebar, dan tinggi diukur dalam satuan meter (m), maka volume yang diperoleh satuannya meter kubik (m³). Dengan kata lain, volume adalah total luas keseluruhan dari ruang yang mengisi suatu benda. Hal itu berarti benda yang tidak padat juga dapat diketahui volumenya.

Bagaimana cara menentukan volume suatu zat cair? Zat cair tidak memiliki bentuk yang tetap. Bentuk zat cair selalu mengikuti bentuk wadahnya. Oleh karena itu, jika zat cair dituangkan ke dalam gelas ukur. Kemudian, volume zat cair dapat dibaca pada skala sesuai ketinggian permukaan zat cair di dalam gelas ukur tersebut.

Konsentrasi Larutan

Jika kita melarutkan gula pada air, maka kita akan merasakan rasa manis pada air tersebut. Namun terkadang air yang kita beri gula dapat terasa kurang manis atau bahkan terasa terlalu manis. Kurang manis atau terlalu manisnya air yang diberi gula tergantung dari konsentrasi larutan yang ada.

Makin banyak gula yang ditambahkan, makin manis rasa larutan itu. Selain dari manis atau tidaknya larutan gula tersebut, kita juga dapat menentukan banyaknya gula dan air di dalam larutan tersebut melalui besaran konsentrasi larutan.

Ada banyak cara untuk merumuskan konsentrasi larutan. Pada contoh larutan tersebut, konsentrasi dapat dirumuskan sebagai massa gula (zat terlarut) dibagi volume air (zat pelarut), yaitu dengan membagi masa terlarut dengan volume pelarut, atau:

K = massa terlarut/volume pelarut

Laju Pertumbuhan

Besaran panjang dan waktu dapat digunakan untuk menentukan pertumbuhan tanaman. Durasi pertumbuhan tersebut disebut dengan besaran laju pertumbuhan. Contohnya, jika kita menanam jagung maka pada pengukuran awal, diperoleh tinggi tanaman yang hanya 20 cm saja. Namun dalam waktu 10 hari, tingginya bertambah menjadi 60 cm. Kita dapat menentukan laju pertumbuhan jagung tersebut dengan perhitungan sebagai berikut:

Referensi

1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2017). Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VII. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.