Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

1

PENGUKURAN DIMENSI DAN KONVERSI SATUAN A. PENGANTAR

Para ilmuwan melakukan percobaan untuk memperoleh nilai kuantitas

fisika yang ditelitinya. Kuantitas fisika atau yang lebih dikenal dengan besaran

fisika adalah sesuatu yang dapat diukur dan memiliki nilai yang dinyatakan

dalam suatu satuan tertentu (Fauliza, 2008). Besaran terdiri dari 1) besaran

pokok yaitu besaran yang berdiri sendiri dan 2) besaran turunan yaitu besaran

yang diperoleh dari turunan besaran pokok.

Pada tahun 1960 ditetapkan 7 besaran pokok dan satuannya yang dikenal

dengan istilah SYSTEME INTERNATIONAL D’UNITES atau satuan internasional

(SI) sebagai berikut:

No. Besaran Simbol

Besaran Satuan Simbol

Satuan Dimensi simbol

1. Panjang l meter m L 2. Massa m kilogram kg M 3. Waktu t sekon (detik) s T 4. Arus Listrik i ampere A I 5. Temperatur T kelvin K θ 6. Jumlah zat n Mol mol N 7. Intensitas cahaya lv candela Cd J

Selain satuan standar, besaran pokok juga memiliki satuan-satuan tidak

standar yang digunakan secara luas di beberapa negara. Contoh satuan tidak

standar adalah sebagai berikut:

Panjang

- 1 inci = 2,54 cm

- 1 m = 3,28 ft

- 1 km = 0,621 mil

- 1 yd = 3 ft

- 1 Å = 10-10 m

- 1 ly = 9,46 x 1015 m

- 1 parsec = 3,09 x 1016 m

- 1 fermi = 10-15 m

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

2

Massa

- 1 sma = 1,6605 x 10-27 kg

- 1 kg = 2,205 lb

- 1 slug = 14,59 kg

- 1 ton = 103 kg

Waktu

- 1 menit = 60 s

- 1 jam = 3.600 s

- 1 hari = 8,64 x 104 s

- 1 tahun = 3,1536 x 107 s

Untuk menentukan nilai besaran dibutuhkan suatu instrumen atau alat

ukur. Penggaris, jangka sorong, neraca analitik, ampere meter, thermometer, dan

lux meter merupakan contoh alat ukur besaran. Selanjutnya operasi matematika

yang dilakukan terhadap nilai besaran tersebut dapat menghasilkan turunan,

misalnya luas (m2) dari perkalian dua dimensi panjang, gaya (kg.m/s2) dari

perkalian massa, panjang dibagi kuadrat waktu dan sebagainya.

B. TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengukur dimensi sebuah benda

2. Mahasiswa dapat menghitung besaran turunan dari besaran-besaran

pokok

3. Mahasiswa dapat melakukan konversi antar satuan

C. ALAT DAN BAHAN

1. Jangka sorong

2. Mikrometer skrup

3. Neraca analitik

4. Gelas ukur

D. LANGKAH KEGIATAN

1. Mengukur ketebalan, diameter dan kedalaman sebuah benda

menggunakan jangka sorong

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

3

Gambar jangka sorong (Luhde Hidayanti, 2012)

- Jangka sorong dapat digunakan untuk mengukur: 1) suatu benda dari

sisi luar (mengukur panjang dan tebal suatu benda) dengan cara diapit

dengan menggunakan rahang luar (external jaws), 2) diameter suatu

benda yang biasanya berupa lubang (misalnya lubang pipa, lubang

cincin, maupun lubang lainnya) dengan cara memasukannya pada

rahang dalam (internal jaws) dan 3) kedalamanan celah/lubang pada

suatu benda dengan cara "menancapkan/ menusukkan" bagian

pengukur (depth measuring blade).

Cara penggunaan:

- Bacalah skala utama (SU) yang berimpit di depan titik nol pada skala

nonius (SN)

- Bacalah skala nonius yang tepat berimpit dengan skala utama.

- Hasil pengukuran dinyatakan dengan persamaan berikut:

Nilai = SU + (SN x Ketelitian jangka sorong)

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

4

2. Mengukur besaran panjang sebuah benda menggunakan mikrometer

sekrup

Gambar mikrometer sekrup (Afdan, 2012)

- Mikrometer sekrup dapat mengukur panjang hingga ketelitian 0,01

mm (Ruwanto, 2002).

Cara penggunaan

- Tentukan pembacaan skala tetap yang dibatasi oleh skala putar

- Jika tidak tepat berhimpit, gunakan pembacaan skala terdekat yang

lebih kecil.

- Cari angka pada skala putar yang sejajar dengan garis mendatar pada

skala tetap.

- Jumlahkan kedua hasil pengukuran dengan rumus seperti pada jangka

sorong.

3. Mengukur massa jenis sebuah benda

- Massa jenis merupakan perbandingan massa benda dengan volumenya

- Untuk benda beraturan misalnya balok maka massa jenisnya adalah

berat benda tersebut dibagi dengan volumenya (p x l x t balok)

- Untuk benda tidak beraturan dapat menggunakan bantuan gelas ukur

yang diisi air.

- Caranya timbang berat benda yang akan diukur massa jenisnya

- Siapkan gelas ukur kemudian masukkan air dengan volume tertentu

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

5

- Masukkan benda yang telah ditimbang ke dalam gelas ukur hingga

tenggelam, kemudian catat kenaikan volume air sebagai volume benda

tersebut.

- Jika gelas ukur terlalu kecil sehingga benda tidak dapat dimasukkan ke

dalamnya, cari wadah lain kemudian isikan air hingga penuh

- Celupkan benda ke dalam hingga seluruh bagian tenggelam kemudian

tampung seluruh air yang tumpah

- Ukur volume air yang tumpah tadi sebagai volume benda yang

tercelup.

4. Melakukan konversi antar satuan

- Konversi antar satuan dilakukan dengan cara mengalikan atau

membagi satuan asal dengan satuan lain yang dapat menghilangkan

satuan asal.

- Contoh, massa jenis sebuah benda sebesar 800 gram/liter akan

dikonversi ke dalam satuan kg/m3.

- 1 kg = 1000 gram, maka 1 kg/1000 gram = 1

- 1 m3 = 1000 liter, maka 1000 liter/1 m3 = 1

- Karena nilai suatu besaran tidak akan berubah jika dikalikan 1 maka

satuan di atas dapat dikonversi dengan cara berikut

- 800 𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟×

1 𝑘𝑔

1000 𝑔𝑟𝑎𝑚×

1000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

1 𝑚3 = 800 kg/m3

E. HASIL

Tabulasikan hasil pengukuran dan perhitungan ke dalam tabel berikut:

No. Benda yang Diukur

Dimensi Nilai dan Satuan Konversi ke SI

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

6

F. EVALUASI

1. Tentukan secara tepat ketebalan, diameter dan kedalam lubang sebuah

dop pipa 1 inchi menggunakan jangka sorong dan mikrometer sekrup.

2. Tentukan berat jenis sebuah batako menggunakan penggaris dan

timbangan

3. Tentukan berat jenis baut baja menggunakan gelas ukur dan timbangan

4. Lakukan konversi satuan berikut:

- Massa jenis air sebesar 1080 gram/liter ke dalam satuan kg/m3

- Kecepatan udara sebesar 20 km/jam ke dalam satuan m/detik

G. REFERENSI

Afdan Pustaka Fisika [Online] // Pustaka Fisika Web site. - 10 7, 2012. - 1 3,

2015. - https://pustakafisika.wordpress.com/tag/mikrometer-sekrup/.

Fauliza Osa Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan [Book]. - Bandung :

Grafindo Media Pratama, 2008. - Vol. 1. Luhde Hidayanti Cara Penggunaan Jangka Sorong (Vernier caliper)

[Online] // Mafia Online. - 12 24, 2012. - 1 3, 2015. - http://mafia.mafiaol.com/2012/12/cara-penggunaan-jangka-sorong-vernier.html.

Ruwanto Bambang Asas Asas Fisika 1A SMA Kelas X Sem I [Book]. - [s.l.] :

Yudhistira, 2002.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

7

PENGUKURAN DEBIT ALIRAN PADA SALURAN TERBUKA

A. PENGANTAR

Menurut Asdak (1995), teknik pengukuran debit aliran sungai langsung di

lapangan pada dasarnya dapat dilakukan melalui empat kategori, yaitu (Asdak,

1995):

1. Pengukuran volume aliran sungai

2. Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan

menentukan luas penampang melintang sungai

3. Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang

dialirkan dalamaliran sungai.

4. Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti

weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat)

Salah satu metode sederhana yang paling sering digunakan untuk

mengukur debit aliran pada saluran terbuka seperti sungai adalah Embody’s float

methods dengan rumus sebagai berikut (Rizal):

𝑅 =𝑊𝐷𝐴𝐿

𝑡

dengan

R : debit air (m3/detik)

W : rata-rata lebar (m)

D : rata-rata kedalaman (m)

A : Konstanta perairan (0,8 untuk dasar berbatu/berkerikil dan 0,9 untuk

dasar berlumpur)

L : Jarak yang ditempuh floating material (m)

t : waktu tempuh (detik)

B. TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengukur luas penampang aliran terbuka

2. Mahasiswa dapat mengukur kecepatan aliran

3. Mahasiswa dapat menghitung debit aliran

4. Mahasiswa dapat melakukan konversi antar satuan

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

8

C. ALAT DAN BAHAN

1. Alat Penanda

2. Stop watch

3. Meteran

4. Floating material (misalnya gabus)

5. Alat tulis

6. Alat hitung

D. LANGKAH PERCOBAAN

1. Cari sebuah saluran air terbuka dengan bentuk penampang yang relatif

rata misalnya saluran irigasi atau riol kota.

2. Ukur lebar saluran dan kedalaman saluran yang terisi air.

3. Hitung luas penampang basah

4. Tentukan jarak pengukuran, kemudian tandai saluran di bagian bagian

hulu (x1) dan hilir (x2) menggunakan penanda (misalnya kapur)

5. Siapkan stop watch kemudian lemparkan floating material beberapa

meter sebelum tanda x1.

6. Saat floating material tepat berada di titik x1 tekan start pada stop watch,,

kemudian pada saat tepat berada di x2 tekan stop.

7. Catat waktu tempuh floating material dari x1 ke x2.

8. Hitung kecepatan aliran dan debit aliran

E. HASIL

Catat data hasil pengukuran sebagai berikut:

- Saluran yang diukur = ……..

- Lebar rata-rata (w) = …….. meter

- Kedalaman rata-rata (d) = …….. meter

- Luas penampang basah (A) = (w d) = …….. m2

- Jarak tempuh floating material (x) = …….. meter

- Waktu tempuh floating material (t) = …….. detik

- Kecepatan aliran (v) = x/t = …….. m/detik

- Konstanta perairan (K) = ……..

- Debit aliran (Q) = (A K) = …….. m3/detik

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

9

F. PERHITUNGAN KONVERSI SATUAN

1. Misalkan lebar saluran = 0,5 m dan kedalaman muka air = 0,2 m. Maka

luas penampang saluran, A = 0,5 m 0,2 m = 0,1 m2.

2. Misalkan panjang titik ukur = 10 m dan jarak tempuh floating material =

100 detik. Maka kecepatan aliran, = 10 m/100 detik = 0,1 m/detik

3. Debit aliran, Q = 0,1 m2 0,1 m/detik = 0,01 m3/detik

4. Konversi satuan kecepatan dari meter/detik ke km/jam (1 km = 1000 m,

1 jam = 3600 detik) adalah :

v = 0,1 m

dt×

1 km

1000 m×

3600 dt

1 jam= 0,36

km

jam

5. Konversi satuan debit dari m3/detik ke liter/menit (1 m3 = 1000 liter, 1

menit = 60 detik) adalah :

Q = 0,01 m

dt×

1 km

1000 m×

3600 dt

1jam= 0,36

km

jam

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

10

KONVERSI SATUAN DEBIT ALIRAN TERTUTUP

A. TUJUAN

1. Mahasiswa dapat mengukur luas penampang aliran tertutup

2. Mahasiswa dapat mengukur debit aliran

3. Mahasiswa dapat melakukan konversi antar satuan

B. ALAT DAN BAHAN

1. Gelas ukur 1000 ml

2. Stop watch

3. Alat tulis

4. Alat hitung

C. LANGKAH PERCOBAAN

1. Cari sebuah aliran fluida tertutup misalnya saluran air PDAM.

2. Siapkan stopwatch kemudian hidupkan keran secara penuh.

3. Isikan air ke dalam gelas ukur bersamaan dengan itu tekan tombol start

pada stopwatch.

4. Tekan tombol stop sebelum air mengisi batas atas skala ukur.

5. Baca hasil pengukuran waktu pengisian (t) dan volume air pada gelas

ukur (V)

6. Hitung debit aliran tertutup dengan rumus (Q) = V/t

D. HASIL

Catat data hasil pengukuran sebagai berikut:

- Jenis saluran yang diukur = ……..

- Waktu pengisian (t) = …….. detik

- Volume tertampung (V) = …….. m3

- Debit aliran (Q) = (t V) = …….. m3/detik

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

11

E. PERHITUNGAN KONVERSI SATUAN

1. Misalkan waktu pengisian = 80 detik dan volume air = 800 ml.

2. Konversikan satuan volume ke satuan internasional (1 m3 = 106 ml)

sebagai berikut :

800 ml × 1m3

106ml = 8×10-4m3

3. Debit aliran (Q) = 8 10-4 m3/80 detik = 1 10-5 m3/detik.

4. Konversi satuan debit dari m3/detik ke liter/menit (1 m3 = 1000 liter, 1

menit = 60 detik) adalah :

Q = 1×10−5 𝑚3

dt×

1000 liter

1𝑚3×

60 dt

1 menit= 0,6

liter

menit

F. EVALUASI

1. Sebuah aliran sungai dengan dasar berlumpur memiliki lebar 18 meter

dan kedalaman 16 meter. Jika kecepatan aliran sungai sebesar 0,8 meter

perdetik, berapa debit aliran sungai tersebut?

2. Debit aliran air pada saluran tertutup diketahui sebesar 48 liter permenit.

Berapa debit tersebut jika dikonversi ke dalam satuan m3/detik?

G. REFERENSI

Asdak Chay Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai [Book]. - Yogyakarta : Gadjah Mada University Press, 1995.

Rizal Kahar Metode Pengukuran Debit [Online] // academia.edu. - 1 15,

2015. - http://www.academia.edu/3685862/Metode_pengukuran_debit.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

12

PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN SUHU

A. PENGANTAR

Suhu merupakan derajat panas dinginnya sebuah benda. Semakin tinggi

suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu

menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu

benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun

gerakan di tempat getaran. Makin tinggi energi atom-atom penyusun benda,

makin tinggi suhu benda tersebut (Wikipedia, 2014).

Satuan SI untuk suhu adalah Kelvin, namun di beberapa negara di Amerika

dan Eropa bisanya menggunakan satuan derajat Fahrenheit sedangkan di

Indonesia menggunakan derajat Celcius. Satuan lainnya adalah derajat Reamur

(Prasodjo, et al., 2006). Konversi nilai temperatur untuk masing-masing satuan

dapat dilihat pada tabel berikut (Wikipedia, 2014):

Dari Ke

Celcius Reamur Fahrenheit Kelvin Celcius 4/5 C 9/5C + 32 C + 273 Reamur 5/4R 9/4 + 32 5/4R + 273 Fahrenheit 5/9(F-32) 4/9(F-32) Kelvin K-273 4/5(K-273)

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut thermometer. Prinsip

dasar dari alat ini adalah fenomena pemuaian yang merupakan indeks

temperatur. Beberapa thermometer yang sudah lazim dikenal adalah

thermometer air raksa/alcohol, thermometer tahanan (termistor thermometer),

thermometer elemen (thermocouple), pyrometer optic, dan thermometer gas

bervolume tetap (Gabriel, 1996).

Secara umum kelembaban menyatakan konsentrasi uap air di udara. Angka

konsentasi ini dapat diekspresikan dalam kelembaban absolut, kelembaban

spesifik atau kelembaban relatif (Wikipedia, 2013). Kelembapan absolute

mendefinisikan massa dari uap air pada volume tertentu campuran udara

atau gas, dan umumnya dinyatakan dalam gram per meter kubik (g/m3).

Kelambaban relatif adalah tekanan parsial dari uap air dalam udara dibagi

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

13

dengan tekanan uap air pada suhu yang sama, dinyatakan sebagai persentase

(Young, et al., 2002). Alat untuk mengukur kelembaban disebut higrometer.

Gambar 1. Termometer (Admin, 2010), Hygrometer (Wikipedia, 2014) dan Psychrometer

B. TUJUAN

1. Mahasiswa mampu mengukur suhu udara menggunakan termometer

2. Mahasiswa mampu mengukur kelembaban udara menggunakan

hygrometer dan psychrometer

3. Mahasiswa mampu melakukan konversi antar satuan suhu

C. ALAT DAN BAHAN

1. Termometer

2. Hygrometer

3. Psychrometer

4. Alat tulis

5. Alat hitung

D. LANGKAH KEGIATAN

1. Pengukuran suhu udara

- Pegang atau gantung thermometer, hindarkan sensor bagian bawah

menyentuh benda selain udara

- Biarkan kurang lebih 5 menit atau diperkirakan sensor thermometer

telah beradaptasi dengan udara sehingga muai alcohol atau muai Hg

atau gerak jarum penunjuk atau warna indikator menjadi stabil

- Baca derajat temperatur sesuai skala yang ada, jika perlu konversikan

kedalam satuan derajat Celsius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

14

2. Pengukuran kelembaban menggunakan hygrometer

- Letakkan hygrometer di daerah yang akan diukur kelembabannya

- Biarkan beberapa saat hingga jarum penunjuk kelembaban stabil

- Baca kelembaban relatif yang ditunjukkan jarum penunjuk

3. Pengukuran kelembaban menggunakan psychrometer

- Isi tabung di bagian bawah psychrometer dengan air kemudian

masukkan sumbu thermometer basah ke dalam tabung tersebut

- Letakkan psychrometer di daerah yang akan diukur kelembabannya,

usahakan aliran udara melewati bagian bawah thermometer

- Diamkan hingga angka thermometer stabil kemudian baca suhu pada

temometer kering dan temometer basah

- Catat selisih kedua suhu tersebut

- Hubungkan garis pada scroll bar

(warna kuning) dengan suhu

kering sesuai nilai selisih suhu

- Baca kelembaban relatif yang

ditunjukkan kolom di bawahnya

- Pada gambar di samping nilai

suhu pada temperatur kering =

27C, suhu basah = 23C

sehingga selisih suhu = 4C.

- Kelembaban udara seperti yang ditunjukkan kolom di bawah garis 4

adalah 70%

E. HASIL

1. Tabulasikan hasil pengukuran dan perhitungan suhu ke dalam tabel

berikut:

No. Zat yang diukur Temperatur

(C)

Konversi K F R

1. 2. 3. 4.

…………………………. …………………………. …………………………. ………………………….

…… …… …… ……

…… …… …… ……

…… …… …… ……

…… …… …… ……

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

15

2. Catat data-data hasil pengukuran kelembaban udara

Suhu kering : …….. C

Suhu basah : …….. C

Selisih suhu : …….. C

Kelembaban udara : …….. %

F. EVALUASI

1. Tuliskan langkah pengukuran suhu udara menggunakan termometer?

2. Hasil pembacaan suhu udara di suatu lokasi sebesar 86F. berapa suhu

udara di lokasi tersebut dalam satuan C.

3. Menggunakan psychrometer, tentukan kelembaban udara jika suhu

kering = 33C dan suhu basah = 27C

G. REFERENSI

Admin Medical Thermometer [Online] // Dreamstime. - 2010. - 1 15, 2015. - http://www.dreamstime.com/stock-photos-medical-thermometer-image19531503.

Gabriel J. F. Fisika Kedokteran [Book]. - Jakarta : Buku Kedokteran, 1996. Prasodjo Budi [et al.] Seri IPA, Teori dan Aplikasi Fisika, SMP Kelas VII

[Book]. - [s.l.] : Yudhistira, 2006. - Vol. 2. Wikipedia Hygrometer [Online] // Wikipedia. - 11 7, 2014. - 1 15, 2015. -

http://en.wikipedia.org/wiki/Hygrometer. Wikipedia Kelembapan [Online] // Wikipedia . - 4 6, 2013. - 1 15, 2015. -

http://id.wikipedia.org/wiki/Kelembapan. Wikipedia Suhu [Online] // Wikipedia. - 12 19, 2014. - 1 15, 2015. -

http://id.wikipedia.org/wiki/Suhu. Young Hugh D. and Freedman Roger A. Fisika Universitas [Book]. - Jakarta :

Erlangga, 2002. - 10 : Vol. 1.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

16

PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN CAHAYA

A. PENGANTAR

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat

mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm (Kalumuck, 2000). Pada

bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang

gelombang kasat mata maupun yang tidak (Smith, 2006), (Kumar, 2008). Selain

itu, cahaya adalah paket partikel yang disebut foton. Kedua definisi tersebut

merupakan sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut

"dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian

dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi

cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting

pada fisika modern (Wikipedia, 2014).

Ilmu yang mempelajari tentang kuantitas cahaya disebut fotometri.

Kuantitas cahaya yang dimaksud adalah kuat cahaya (I), arus cahaya (F), kuat

penerangan (E) dan terang cahaya (e) (Gabriel, 1996). Kuantitas cahaya yang

terkait dengan kesehatan lingkungan adalah kuat penerangan, yaitu arus cahaya

per satu satuan luas yang dinyatakan dalam satuan lux. Satu lux diartikan

sebagai kuat penerangan sebesar 1 lumens yang diterima sebuah bidang seluas 1

m2. Alat yang digunakan untuk mengukur kuat penerangan disebut lux meter

atau light meter (Cherrie, et al., 2011). Light meter mengukur arus listrik yang

dihasilkan oleh cahaya yang jatuh pada permukaan photoelectric light cell atau

photo cell.

Gambar 1. Light Meter

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

17

B. TUJUAN

1. Mahasiswa mampu mengukur intensitas cahaya menggunakan lux meter

2. Mahasiswa mampu mengukur dan menghitung intensitas pencahayan

umum

3. Mahasiswa mampu mengukur dan menghitung intensitas pencahayan

lokal

4. Mahasiswa mampu mengukur dan menghitung daya pantul benda

C. ALAT DAN BAHAN

1. Lux meter

2. Alat tulis

3. Alat hitung

4. Meteran

D. LANGKAH KEGIATAN

1. Prosedur Umum

- Posisikan range pengukuran

pada skala tertinggi dengan cara

menggeser switch range ke

bagian paling kanan (x100).

- Hidupkan lux meter dengan

menggeser tombol ”off/on”

kearah On.

- Cek daya baterai dengan

memastikan tidak ada tulisan

“lobat” pada layar.

- Atur range pengukuran sesuai

intensitas cahaya.

Gambar 2. Teknik Pengukuran Cahaya

- Arahkan sensor cahaya di daerah yang akan diukur iluminasinya.

Untuk penerangan umum, arahkan sensor menghadap sumber cahaya,

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

18

posisi badan berdiri sehingga sel foto berada pada ketinggian 1 hingga

1.2 meter dari lantai dan berjarak sejangkauan lengan dari badan.

- Baca hasil pengukuran pada layar panel.

2. Pengukuran dan perhitungan pencahayaan umum

- Pencahayaan umum (general lighting) adalah intensitas cahaya rata-

rata yang terukur di seluruh bidang yang luas, misalnya ruang kantor

- Bagi seluruh lantai ruangan menjadi kotak-kotak (grid) berukuran 90 x

90 cm (tiga ubin ukuran 30 cm)

- Tandai pertemuan grid dengan spidol sebagai titik pengukuran

- Ukur cahaya di setiap titik, kemudian hitung rata-ratanya

Gambar 3. Teknik Pengukuran General Lighting

3. Pengukuran dan perhitungan pencahayaan lokal

- Pencahayaan setempat (local lighting) adalah pencahayaan di suatu

titik dimana suatu objek dilihat, misalnya meja, kursi, panel-panel dll

- Pengukuran cahaya dilakukan di titik dimana objek dilihat.

- Jika bidang kerja cukup luas dapat diambil 2 atau 3 titik atau sesuai

kebutuhan kemudian hitung rata-ratanya

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

19

Gambar 4. Teknik Pengukuran Local Lighting

4. Pengukuran dan perhitungan daya pantul

- Daya pantul (reflectance) adalah kemampuan suatu benda

memantulkan cahaya yang mengenai permukaannya

- Letakkan fotocell sejajar bidang yang diukur dan catat nilai cahaya yang

datang (A lux)

- Arahkan fotocell menghadap dan rapat pada bidang tersebut sehingga

hasil ukur = 0 lux.

- Tarik perlahan-lahan fotocell sehingga angka pada display meningkat,

kemudian hentikan pada saat angka maksimal. Catat sebagai cahaya

pantul (B lux)

- Reflectant = (A-B)/A x 100%

E. HASIL

Tabulasikan hasil pengukuran dan perhitungan ke dalam tabel berikut:

1. Pencahayaan Umum

Ruang/bidang yang diukur ……………….. Luas ……………….. m2

No. Titik Intensitas cahaya (lux) 1. 2. 3. . .

n.

1. 2. 3. . .

n.

……………... ……………... ……………... ……………... ……………... ……………...

Rata-rata

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

20

2. Pencahayaan setempat

Bidang yang diukur ……………….. Luas ……………….. m2

No. Titik Intensitas cahaya (lux) 1. 2. .

n.

1. 2. .

n.

……………... ……………... ……………... ……………...

Rata-rata

3. Daya pantul

- Bidang/benda yang diukur : ………………..

- Cahaya datang : ……… lux

- Cahaya pantul : ……… lux

- Daya pantul : ……… %

F. EVALUASI

1. Berapa jumlah titik pengukuran cahaya untuk ruang kelas yang

berdimensi 5 x 7 meter?

2. Sebuah meja kerja berwarna coklat memantulkan cahaya sebesar 36 lux.

Jika cahaya yang jatuh ke meja tersebut sebesar 98 lux, berapa daya

pantul meja tersebut?

G. REFERENSI

Cherrie John W., Howie Robin M. and Semple Sean Monitoring for Health Hazard at Work [Book]. - [s.l.] : Wiley-Black Well, 2011. - 4th.

Gabriel J. F. Fisika Kedokteran [Book]. - Jakarta : Buku Kedokteran, 1996. Kalumuck Karen E. Human body explorations: hands-on investigates of

what makes us tick [Book]. - [s.l.] : Kendall Hunt, 2000. - p. 74. - ISBN 9780787261535.

Kumar Narinder Comprehensive Physics XII [Book]. - [s.l.] : Laxmi

Publications, 2008. - p. 1416. - ISBN 9788170085928. Smith Gregory Hallock Camera lenses: from box camera to digital [Book]. -

[s.l.] : SPIE Press, 2006. - p. 4. - ISBN 9780819460936. Wikipedia Cahaya [Online] // Wikipedia Indonesia. - 5 17, 2014. - 1 12,

2015.

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

21

PENGUKURAN SUARA DI LINGKUNGAN

A. PENGANTAR

Bunyi atau suara adalah pemampatan mekanis atau gelombang

longitudinal yang merambat melalui medium. Medium atau zat perantara ini

dapat berupa zat cair, padat, gas. Jadi, gelombang bunyi dapat merambat

misalnya di dalam air, batu bara, atau udara. Manusia mendengar bunyi

saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai

ke gendang telinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh

telinga manusia berkisar antara 20 Hz sampai 20 kHz pada amplitudo berbagai

variasi dalam kurva responsnya. Suara di atas 20 kHz disebut ultrasonik dan di

bawah 20 Hz disebut infrasonik (Wikipedia, 2014).

Salah satu instrument untuk mengukur

tingkat suara atau bising disebut Sound Level

Meter (SLM). Bagian dasar dari kebanyakan SLM

adalah mikrofon, amplifier, pengatur jaringan,

dan layar (Barron, 2003).

Tingkat tekanan suara dinyatakan sebagai

SPL dengan rumus sebagai berikut: SPL = 20 log

(P/P0) dimana P0 = tekanan suara acuan sebesar

2 x 10-5 Pa (Huboyo, et al., 2008).

Reduksi suara dapat dihitung menggunakan persamaan L2 – L1 = 10 log

(d2/d1). Symbol d menunjukkan jarak pengukuran dari sumber suara dengan

satuan meter sedangkan symbol L menunjukkan tingkat suara pada jarak d

dengan satuan desi Bell (Rios, et al., 2010).

B. TUJUAN

1. Mahasiswa mampu mengukur tingkat suara menggunakan sound level

meter (SLM)

2. Mahasiswa mampu menghitung tingkat kebisingan di lingkungan

3. Mahasiswa mampu menghitung sebaran bising dari garis (line source)

Gambar 1. SLM (Admin, 2014)

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

22

C. ALAT DAN BAHAN

1. SLM

2. Alat tulis

3. Alat hitung

D. LANGKAH KEGIATAN

1. Persiapan pengukuran

- Cek Baterai dengan melihat indikator baterai pada layar

- Kalibrasi internal dengan cara menekan tombol cal kemudian

mencocokkan nilai yang tertera pada layar dengan nilai acuan di

atasnya

- Atur respon jaringan dengan menekan tombol fast/slow (respon fast

untuk pengukuran bising lingkungan)

- Atur mode jaringan dengan menekan tombol A/C/P (pilih mode A)

- Atur rentang pengukuran

- Pilih mode waktu yang digunakan dengan menekan menu (10 menit

untuk pengukuran bising lingkungan)

- Pilih mode pengukuran dengan menekan tombol mode (Leq, Le, Lmax,

none)

2. Melakukan pengukuran bising di lingkungan

- Pastikan posisi alat ± 1,2 m dari

lantai/ tanah, tidak terhalang

bangunan, pohon, papan reklame

dan sejenisnya, ada jarak dari

barrier (≥ 3 meter), dan tidak dalam

kondisi hujan.

- SLM dapat dipegang atau dipasang

pada trifoot dan mikrofon

mengarah kepada sumber bising.

- Sebelum menekan tombol “start”

pastikan alat telah disetting dengan

benar sesuai bising yang akan

diukur.

Gambar 2. Pengukuran Bising

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

23

- SLM akan berhenti secara otomatis sesuai waktu yang telah

ditentukan, data tersimpan di dalam memori alat dan bisa dipanggil

sewaktu-waktu meskipun alat telah dimatikan.

- Untuk pengukuran secara manual, data kebisingan dikumpulkan

selama 10 menit dengan pencatatan tiap 5 detik, sehingga total data

yang dikumpulkan berjumlah 120 data.

3. Perhitungan tingkat kebisingan (Kusumaatmadja, 1996)

- Menurut Kepmen LH No. 48 tahun 1996 tentang Baku Tingkat

Kebisingan, intensitas kebisingan lingkungan merupakan akumulasi

nilai bising yang dikumpulkan selama 24 jam (LSM) dengan waktu

pengukuran mengacu pada ketentuan berikut:

No. Kebisingan Terminologi Waktu Waktu Pengambilan A. Periode Siang

L1 L2 L3 L4

06.00 – 09.00 09.00 – 14.00 14.00 – 17.00 17.00 – 22.00

jam 07.00 jam 10.00 jam 15.00 jam 20.00

B. Periode Malam L5 L6 L7

22.00 – 24.00 24.00 – 03.00 03.00 – 06.00

jam 23.00 jam 01.00 jam 04.00

- Tingkat kebisingan siang hari dihitung menggunakan rumus

LS = 10 log 1/16 (T1.100,1L1 + T2.100,1L2 + T3.100,1L3 + T4.100,1L4),

dimana T adalah terminologi waktu siang hari yaitu T1 = 3 jam, T2 = 5

jam, T3 = 3 jam, T4 = 5 jam. Sedangkan L1 s.d. L4 adalah nilai kebisingan

pada periode T1 s.d. T4.

- Tingkat kebisingan malam hari dihitung menggunakan rumus

LM = 10 log 1/8 (T5.100,1L5 + T6.100,1L6 + T7.100,1L7),

dimana T adalah terminologi waktu malam hari yaitu T5 = 2 jam, T6 = 3

jam, dan T7 = 3 jam. Sedangkan L5 s.d. L7 adalah nilai kebisingan pada

periode T5 s.d. T7.

- Tingkat kebisingan siang dan malam hari dihitung menggunakan

rumus

LSM = 10 log 1/24 (16.100,1Ls + 8.100,1(LM+5)).

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

24

Untuk pengukuran bising secara manual, 120 data yang dikumpulkan

disusun dalam sebuah distribusi frekuensi menggunakan rumus-rumus

berikut:

- Menentukan nilai R (rentang), yaitu R = nilai tertinggi – nilai terendah

- Menentukan nilai k (jumlah kelas), yaitu k = 1 + 3,3 log n. karena

jumlah data (n) = 120 maka nilai k = 7.86 (jumlah kelas antara 7 hingga

8)

- Menentukan nilai i (interval kelas), yaitu i = R/k

- Memasukkan seluruh data ke dalam tabel distribusi frekuensi sebagai

berikut:

No. Interval Bising Frekuensi (Ti) Nilai Tengah (Li) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

- Menghitung nilai LTM5 menggunakan rumus berikut:

10 log 1/120 (Ti.100,1Li + …. + Tj.100,1Lj), dimana T adalah frekuensi bising

kelas ke-i dan Li adalah nilai tengah bising kelas ke-i.

- Nilai LTM5 dihitung di setiap periode mewakili L1 s.d. L7.

4. Perhitungan sebaran bising dari sumber garis (line source).

- Untuk menghitung sebaran bising dari sumber garis dapat digunakan

rumus berikut :

𝐿2 = 𝐿1 − 10𝑙𝑜𝑔 (𝑑2

𝑑1)

Dimana L2 adalah kebisingan pada titik ke-2, L1 adalah kebisingan pada

titik ke-1, d2 adalah jarak dari sumber bising ke titik 1, dan d1 adalah

jarak dari sumber bising ke titik 1,

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

25

E. HASIL

Tabulasikan hasil pengukuran kebisingan secara manual ke dalam matriks

berikut:

1. Rekapitulasi hasil pengukuran kebisingan lingkungan secara manual

2. Distribusi frekuensi

No. Interval Bising Frekuensi (Ti) Nilai Tengah (Li)

LTM5

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

……. - ……. ……. - ……. ……. - ……. ……. - ……. ……. - ……. ……. - ……. ……. - ……. ……. - …….

…………….. …………….. …………….. …………….. …………….. …………….. …………….. ……………..

…………….. …………….. …………….. …………….. …………….. …………….. …………….. ……………..

……………..

3. Rekapitulasi kebisingan menurut terminologi waktu

No. Bising Periode Terminologi waktu Kebisingan (dBA) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

L1 L2 L3 L4

L5 L6 L7

06.00 – 09.00 09.00 – 14.00 14.00 – 17.00 17.00 – 22.00 22.00 – 24.00 24.00 – 03.00 03.00 – 06.00

……………... ……………... ……………... ……………... ……………... ……………... ……………...

Materi Kuliah Fisika Lingkungan

- Program Percepatan Pendidikan Prodi D-3 Kesling -

26

4. Rekapitulasi kebisingan siang dan malam hari

Bising Periode Terminologi waktu Kebisingan (dBA) LS LM LSM

06.00 – 22.00 (16 jam) 22.00 – 06.00 (8 jam) 06.00 – 06.00 (24 jam)

……………... ……………... ……………...

F. EVALUASI

1. Tuliskan langkah umum penggunaan sound level meter

2. Hitung kebisingan siang, kebisingan malam dan kebisingan siang malam

dari data berikut: L1 = 44 dBA, L2 = 52 dBA, L3 = 70 dBA, L4 = 46 dBA, L5 =

40 dBA, L6 = 38 dBA, L1 = 39 dBA.

3. Kebisingan di sisi jalan raya pada jarak 6 meter adalah 76 dB. Perkirakan

jarak ideal untuk permukiman jika baku tingkat kebisingan untuk zone

tersebut = 55 dBA.

G. REFERENSI

Admin PT. Tridinamika Jaya Instrument [Online] // Pusat Kalibrasi. - PT. Tridinamika Jaya Instrument, 9 26, 2014. - 9 1, 2015. - http://pusatkalibrasi.com/penyedia-sound-level-murah/.

Barron Randall F. Industrial Noise Control and Acoustics [Book]. - New

York : Marcel Dekker Inc., 2003. Huboyo Haryono Setiyo and Sumiyati Sri Buku Ajar Pengendalian Bising

dan Bau [Book]. - Semarang : Universitas Dipenogoro, 2008. Kusumaatmadja Sarwono Baku Tingkat Kebisingan // Keputusan Menteri

Lingkungan Hidup No. 48 tahun 1996. - Jakarta : Kementerian Lingkungan Hidup, 1996.

Rios Mario Grau and Saenz Mario Grau Riesgos Ambientales En La

Industria [Book]. - Madrid : Universidad Nacional de Educacion A Distancia, 2010.

Wikipedia Bunyi [Online] // Wikipedia. - 8 11, 2014. - 1 14, 2015. -

http://id.wikipedia.org/wiki/Bunyi.