Top Banner
DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN Gina Hasanah Hidayah, Irwan, Suharna.A Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar Abstrak. Telah dilakukan eksperimen yang berjudul Dasar Pengukuran dan Ketidakpastian. Ada beberapa hal yang melatarbelakangi mengapa eksperimen ini dilakukan, diantaranya adalah menggunakan alat-alat ukur dasar, menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang, dan mengerti angaka penting. Kata kunci: Pengukuran, Ketidakpastian, Alat-alat ukur dasar, Pengukuran Tunggal dan Berulang, Angka Penting RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana cara menggunakan alat-alat ukur dasar ? 2. Bagaimana cara menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang ? 3. Bagaimana cara memahami penggunaan angka berarti TUJUAN 1. Menggunakan alat-alat ukur dasar. 2. Menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang. 3. Memahami penggunaan angka berarti. METODOLOGI EKSPERIMEN Teori Singkat Arti Pengukuran
44

Dasar Pengukuran Dan Ketidakpastian

Nov 14, 2015

Download

Documents

pengukuran merupakan hal dasar yang harus dipelajari oleh seorang pelajar , terutama mereka yang mempelajari fisika
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIANGina Hasanah Hidayah, Irwan, Suharna.ALaboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Telah dilakukan eksperimen yang berjudul Dasar Pengukuran dan Ketidakpastian. Ada beberapa hal yang melatarbelakangi mengapa eksperimen ini dilakukan, diantaranya adalah menggunakan alat-alat ukur dasar, menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang, dan mengerti angaka penting.Kata kunci: Pengukuran, Ketidakpastian, Alat-alat ukur dasar, Pengukuran Tunggal dan Berulang, Angka PentingRUMUSAN MASALAH1. Bagaimana cara menggunakan alat-alat ukur dasar ?2. Bagaimana cara menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang ?3. Bagaimana cara memahami penggunaan angka berartiTUJUAN1. Menggunakan alat-alat ukur dasar.2. Menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang.3. Memahami penggunaan angka berarti.

METODOLOGI EKSPERIMENTeori SingkatArti PengukuranPengukuran adalah bagian dari Keterampilan Proses Sains yang merupakan pengumpulan informasi yang baik secara kuantitatif maupun secara kualitatif. Deangan melakukan pengukuran, dapat diperoleh besarnya atau nilai suatu besaran atau bukti kualitatif. Dalam pembelajaran sains Fisika, seorang pendidik tidak hanya menyampaikan kumpulan fakta-fakta saja tetapi seharusnya mengajarkan sains sebagai proses (menggunakan pendekatan proses). Oleh karena itu melakukan percobaan atau eksperimen dalam Sains Fisika sangat penting. Melakukan percobaan dalam laboratorium, berarti sengaja membangkitkan gejala-gejala alam kemudian melakukan pengukuran.Ketepatan dan Ketelitian PengukuranKetepatan (Keakuratan). Jika suatu besaran diukur beberapa kali (pengukuran berganda) dan menghasilkan harga-harga yang menyebar di sekitar harga yang sebenarnya maka pngukuran dikatakan akurat. Pada pengukuran ini, harga rata-ratanya mendekati harga yang sebenarnya.

Ketelitian (Kepresisian). Jika hasil-hasil pengukuran terpusat disuatu daerah tertentu maka pengukuran disebut presisi(harga tiap pengukuran tidak jauh berbeda).Angka Penting1. Semua angka yang bukan nol adalah angka penting.2. Angka nol yang terletak di antara angka bukan nol termasuk angka penting.3. Angka nol di sebelah kanan angka bukan nol termasuk angka penting, kecuali kalau ada penjelasan lain, misanya berupa garis di bawah angka terakhir yang masih di anggap penting.4. Angka nol yang terletak di sebelah kiri angka bukan nol, baik di sebelah kanan maupun sebelah kiri koma desimal tidak termasuk angka penting.Penjumlahan dan Pengurangan Angka PentingPada waktu menggunakan bilangan-bilangan tidak eksak(angka penting) maka hasil terakhir hanya boleh mengandung satu angka ragu-ragu dengan memperhatikan aturan berikut. Angka ragu-ragu di tambah atau di kurangi dengan angka ragu-ragu menghasilkan angka ragu-ragu. Angka pasti di tambah atau di kurangi dengan angka ragu-ragu menghasilkan angka ragu-ragu. Angka pasti di tambah atau di kurangi dengan angka penting menghasilkan angka pasti.Perkalian dan Pembagian Angka PentingPada waktu mengalikan dan membagi bilangan tidak eksak dengan bilangan tidak eksak, hasilnya mengandung angka penting sebanyak angka penting yang paling sedikit di antara yang diperkalikan atau dibagi itu. Sedangkan jika yang dikalikan adalah bilangan eksak dengan bilangan tidak eksak makahasilnya mengandung angka penting sebanyak angka penting bilangan tidak eksak.

Ketidakpastian PengukuranKetidakpastian BersistemKetidakastian (kesalahan) bersistem akan menyebabkan hasil yang diperoleh menyimpang dari hasil sebenarnya. Sumber-sumber ketidakpastian bersistem ini antara lain :1. Kesalahan kalibrasi alat; dapat diketaui dengan membangdingkannya dengan alat yang lain.2. Kesalahan titik nol (KTN)3. Kerusakan komponen alat, misalnya pegas yang telah lama dipakai sehingga menjadi tidak alastis lagi.4. Gesekan.5. Kesalahan paralaks6. Kesalahan karena keadaan saat bekerja, kondisi alat pada saat di kallibrasi berbeda dengan kondisi pada saat alat bekerja.Ketidakpastian Rambang (Acak)Kesalahan ini bersumber dari gejala yang tidak mungkin dikendalikan atau diatasi berupa perubahan yang berlangsung sangat cepat sehingga pengontrolan dan penganturan diluar kemampuan. Ketidakpastian ini menyebabkan pengukuran jatuh agak ke kiri dan ke kanan dari nilai yang sebenarnya. Sumber-sumber ketidakpastian acak ini antara lain : 1. Kesalahan menaksir bagian skala.Sumber pertama ketidakpastian pada pengukuran adalah keterbatasan alat ukur. Harga yang lebih kecil dari nilai skala terkecilalat ukur (NST) tidak dapat lagi dibaca, sehingga dilakukan taksiran. Artinya, suatu ketidakpastian telah menyusup pada hasil pengukuran. Ada 3 faktor penentu dalam hal penaksiran, yaitu : Jarak fisis (physical distance) antara dua goresan yang berdekatan. Halus atau kasarnya jarum penunjuk. Daya pisah (resolving power) mata manusia.2. Keadaan yang berfluktuasi, artinya keadaan yang berubah cepat terhadap waktu. Misalnya kuat arus listrik, tegangan jala-jala PLN , dan sumber tegangan lain yang selalu berubah-ubah secara tidak teratur.3. Gerak acak (gerak Brown) molekul-molekul udara. Gerak ini menyebabkan penujukan jarum dari alat ukur yang sangat halus menjadi terganggu. 4. Landasan yang bergetar.5. Bising (Noise) yaitu gangguan pada alat elektronik yang berupa fluktuasi yang cepat pada tegangan karena komponen alat yang meningkat temperatur kerjanya.6. Radiasi latar belakang seperti radiasi kosmos dari angkasa luar.

Analisis Ketidakpastian PengukuranSuatu pengukuran selalu disertai dengan ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adalah nilai skala terkecil, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan paralaks, adanya gesekan, fluktuasi parameter pengukuran dan lingkungan yang saling mempengaruhi serta keterampilan pengamat. Dengan demikian amat sulit untuk mendapatkan nilai sebenarnya suatu besaran melalui pengukuran. Ketidakpastian Pengukuran TunggalPengukuran tunggal adalah pengukuran yang dilakukan satu kali saja. Keterbatasan skala alat ukut dan keterbatasan kemampuan mengamati serta banyak sumber kesalahan lain, mengakibatkan Hasil Pengukuran Selalu Dihinggapi Ketidakpastian.Nilai x sampai goresan terakhir dapat diketahui dengan pasti, namun bacaan selebihnya adalah terkaan atau dugaan belaka sehingga patut diragukan. Inilah ketidakpastian yang dimaksud dan diberi lambang x. lambang x merupakan ketidakpastian mutlak. Untuk pengukuran tunggal diambil kebijaksaan.x= NST AlatDimana x adalah ketidakpastian pengukuran tunggal. Angka 2 pada persamaan 1.1 mempunyai arti satu skala( nilai antara dua goresan terdekat) masih dapat dibagi 2 bagian secara jelas oleh mata. Nilai x menghasilkan pengukuran dilaporkan dengan cara yang sudah dibakukan seoreti berikut.

Dimana:

Mistar digunakan untuk engukur panjang sebuah benda seperti pada gambar 1.1 berikut.Hasil pengukuran panjang dapat dituliskan: = (3,650,05) cmHasil ini memberikan informasi bahwa panjang benda yang diukur diduga bernilai sekitar 3,65 cm. ketidakpastian yamg ditunjukkan alat ditaksir lebih kecil dari NST, oleh karena jarak pisah antara dua goresan yang berdekatan tampak jelas dan dapat dibagi dua dengan jelas. Ini memberikan alasan untuk menaksir ketidakpastiannya kurang dari NST (0,05) cm. sehingga dapat dilaporkan bahwa panjang benda berada pada rentang 3,60 cm sampai dengan 3,70 cm.x atau ketidakpastian mutlak dalam nilai dan memberi gambaran tentang mutum alat ukur yang digunakan.Semakin baik mutu alat ukur, semakin kecil yang diperoleh.

AlatdanBahan1. Penggaris/mistar2. Jangka sorong3. Mikrometer sekrup4. Stopwatch5. Termometer6. Balok besi7. Kelereng 8. Neraca ohaus (2610,311,310)9. Gelas ukur10. Kaki tiga dan kasa11. Pembakar bunsen12. Air secukupnyaIdentifikasiVariabelKegiatan 11. Panjang 2. Lebar 3. Tinggi4. Diameter5. Massa6. Suhu Kegiatan 21. Panjang 2. Lebar3. Tinggi4. Diameter5. Massa6. Suhu DefinisiOperasionalVariabelKegiatan 11. Htwhtht2. FlfKegiatan 27. Htwhtht8. FlfProsedurKerjaKegiatan 11. Pengukuran panjanga. Menentukan NST mistar, jangka sorong dan micrometer sekrupb. Mengukur masing-masing sebanyak 3 kali, untuk panjang lebar dan tinggi pada kubus dengan menggunakan alat ukur panjangc. Mencatat hasil pengukuran pada tabel hasil pengukuran beserta ketidakpastiannyad. Mengukur masing-masing sebanyak 3 kali, untuk diameter bola dengan menggunakan alat ukur panjang e. Mencatat hasil pengukuran pada tabel hasil pengukuran beserta ketidakpastiannya2. Pengukuran massaa. Menentukan NST neraca ohaus 2610, 311 dan 310b. Mengukur massa kubus dan bola, dengan menggunakan alat ukur massa sebanyak tiga kali secara berulangc. Mencatat hasil pengukuran pada tabel hasil pengukuran dan ketidakpastiannya.3. Pengukuran suhu dan waktua. Menyiapkan gelas ukur, bunsen pembakar lengkap dengan kaki tiga dan lapisan absesnya dan sebuah termometer.b. Mengisi gelas ukur dengan air hingga bagian dan diletakkan diatas kaki tiga tanpa ada pembakarc. Menentukan NST termometer dan stopwatchd. Mengukur temperatur awal aire. Meyalakan bunsen pembakar dan menunggu hingga temperatur air naik 20C dari suhu awal dan dicatat sebagai suhu mula-mulaf. Menjalankan stopwatch, tepat ketika suhu awal naik 20Cg. Mencatat temperatur air setiap selang waktu 60s beserta.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATAHasil Pengamatan

1. Pengukuran panjanga. Mistar

b. Jangka sorong20 SN=39 SUSN=1,95 SUNST = 2,00 1,95 = 0,05 mmc. Micrometer sekrup

Tabel 1. Hasil Pengkuran PanjangNoBendaBesaran yang diukurHasil Pengukuran (mm)

mistarJangka sorongMikometer sekrup

1

kubus

panjang

Lebar

Tinggi

2Kelerengdiameter

2. Pengukuran massa a. Neraca ohaus 2610

Massa beban gantung = -

Tabel.2 hasil pengukuran massa dengan neraca ohauss 2610Benda Penun. lengan 1Penun. Lengan 2Penun. lengan 3Massa beban gantungMassa benda (gr)

kubus6000,95-

6001.50-

6000,95-

kelereng005,75-

005,80-

005,85-

b. Neraca ohaus 311

Tabel.3 hasil pengukuran massa dengan neraca ohauss 311BendaPenun lengan 1Penun lengan 2Penun jengan 3Penun lengan 4Massa benda (gr)

Kubus 06020,315

06020,361

06020,340

kelereng0050,715

0050,760

0050,545

c. Neraca ohaus 310

Jumlah skala nonius = 10NST neraca ohauss 310:1,9 SP = 10 SN0,19 SP = SNNST = NSP-NSTN= 0,2-0,19=0,01 grTabel 4. Hasil pengukuran massa dengan neraca ohauss 310 gramBendaPenun lengan 1Penun lengan 2Penun skala putarPenun skala noniusMassa benda (gr)

Kubus0602,458

0602,455

0602,457

kelereng005,958

005,902

005,901

3. Pengukuran suhu dan waktua. Termometer

Temperatur mula-mula (T0) = 32,00Cb. Stopwatch

Tabel 5. Hasil pengukuran waktu dan suhuNoWaktu (s)Temperatur (0C)Perubahan temperatur (0C)

160,034,02,0

2120,036,02,0

3180,038,02,0

4240,040,02,0

5300,041,51,5

6360,043,01,5

ANALISIS DATA1. Pengukuran panjanga. Mistar1) KubusBendaPanjang (mm)Lebar (mm)Tinggi (mm)

Kubus

a) Panjang

mm

mm

mm mm

b) Lebar

mm

mm

mm mm

c) Tinggi

mm

mm

mm mm

d) volume

2) kelereng BendaDiameter (mm)

Kelereng

a) diameter

mm

mm

mm mm

b) volume

b. Jangka sorong1) KubusBendaPanjang (mm)Lebar (mm)Tinggi (mm)

Kubus

a) panjang

mm

mm

mmmm, karena nilainya 0 maka kesalahan mutlak yang digunakan adalah kesalahan alat ukur yaitu 0,05mm

b) lebar

mm

mm

mmmm, karena nilai defiasi maksimum adalah 0 maka, ketidakpastian mutlak yang digunakan adalah kesalahan alat ukur yaitu 0,05 mm

c) tinggi

mm

mm

mm mm, karena nilai defiasi maksimum adalah 0 maka, ketidakpastian mutlak yang digunakan adalah kesalahan alat ukur yaitu 0,05 mm

d) volume

2) kelerengBendaDiameter (mm)

Kelereng

a) diameter

mm

mm

mm mm

b) volume

c. Mikrometer sekrup1) KubusBendaPanjang (mm)Lebar (mm)Tinggi (mm)

Kubus

a) Panjang

mm

mm

mm mm

b) Lebar

mm

mm

mm mm

c) Tinggi

mm

mm

mm mm

d) Volume

2) KelerengBendaDiameter (mm)

Kelereng

a) Diameter

mm

mm

mm mm

b) Volume

2. Pengukuran massaa. Neraca ohauss 26101) Kubus Benda Penun. lengan 1Penun. Lengan 2Penun. lengan 3Massa beban gantungMassa benda (gr)

kubus6000,95-

6001.50-

6000,95-

Massa

gr

gr

gr mm

2) kelerengBendaPenun lengan 1Penun. Lengan 2Penun lengan 3Beban gantungMassa benda (gr)

kelereng005,75-

005,80-

005,85-

massa

gr

gr

gr mm

b. Neraca ohauss 3111) kubusBendaPenun lengan 1Penun lengan 2Penun jengan 3Penun lengan 4Massa benda (gr)

Kubus 06020,315

06020,361

06020,340

gr

gr

gr mm

2) kelereng BendaPenun lengan 1Penun lengan 2Penun lengan 3Penun lengan 4Massa benda (gr)

kelereng0050,715

0050,760

0050,545

gr

gr

gr mm

c. Neraca ohauss 3101) Kubus Benda Penun lengan 1Penun lengan 2Penun skala putarPenun skala noniusMassa benda (gr)

Kubus0602,458

0602,455

0602,457

Massa

gr

gr

gr mm

BendaPenun lengan 1Penun lengan 2Penun skala putarPenun skala noniusMassa benda(gr)

kelereng005,958

005,902

005,901

gr

gr

gr mm

3. Massa jenis , m= massa pada neraca ohaus 310 = 62,52 gr

a. Kubus 1) Massa jenis kubus (mistar, V=7700mm3)

2) Massa jenis kubus (jangka sorong, V=7680mm3)

3) Massa jenis kubus (mikrometer sekrup, V=8519mm3)

b. Kelereng (m=5,95 gr)1) Massa jenis kelereng (mistar, V=2400mm3)

2) Massa jenis kelereng (jangka sorong, V=2510mm3)

3) Massa jenis kelereng (mikrometer sekrup, V=2310mm3)

PEMBAHASANPengukuran apapun yang dilakukan baik dengan menggunakan alat ukur panjang, massa suhu maupun waktu, akan menghasilkan nilai yang mengandung ketidakpastian. Diantara berbagai alat ukur yang memiliki fungsi yang sama dalam sistem pegukuran ditemukan ketelitian (NST) atau batas terkecil yang dapat diukur dengan menggunakan alat ukur yang berbeda. Apalagi untuk alat ukur yang mempunyai fungsi yang tidak sama. Kesalahan dalam pengukuran dikelompokkan menjadi dua yaitu, kesalahan bersistem dan kesalahan rambang atau acak. Dikenal juga dua ketidak pastian yaitu ketidakpastian mutlak (dan ketidakpastian relatif (yang saling berhubungan terutama dalam penentuan presentase ketidakpastian (KR). Pengukuran dari segi kuantitas datanya dibagi menjadi dua yaiu pengukuran tunggal dan pengukuran berganda. Dalam praktikum ini pengukuran yang digunakan adalah pengukuran berganda, yang diselesaikan seperti pada bentuk analisis data. Dalam pengukuran ini, ada tiga macam bentuk pengukuran yaitu, pengukuran panjang, pengukuran massa dan pengukuran suhu dan waktu. Bahan yang diukur adalah kubus dan kelereng kecil.Dalam pengukuran panjang, yang diukur adalah panjang, lebar dan tinggi pada kubus dan diameter pada kelereng dengan menggunakan mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup. Dari hasil pengukuran panjang akan diperoleh volume balok dan volume kelereng, nilai ketidakpastian mutlak dari kubus dan kelereng diperoleh dari perambatralatan persamaan dari volume kubus dan kelereng.Sedangkan dalam pengukuran massa, yang diukur adalah massa dari kubus dan kelereng dengan menggunakan neraca ohaus 2610, 311 dan 310 gram. Hasil dari pengukuran massa dengan menggunakan neraca ohauss 310 digunakan untuk mengukur massa jenis dari kubus dan kelereng. Nilai ketidakpastian mutlak massa jenis kubus dan kelereng diperleh dengan merambatralatkan persamaan massa jenis.Pengukuran suhu dan waktu menunjukkan bahwa setiap pertambahan waktu setelah api dinyalakan, temperatur air akan naik. Untuk empat menit pertama, suhu bertambah 20C setiap pertambahan satu menit dan pada menit selanjutnya temperatur air naik hanya 1,50C. Jika diperhatikan harusnya untuk petambahan menit selanjutnya temperatur air akan naik lebih cepat. Tapi, pada hasil pengukuran pada menit ke 5 temperatur air justru melambat begitu pula pada menit ke 6. Hal ini menunjukkan bahawa nyala api tidak konstan selama memanaskan air.

SIMPULAN DAN DISKUSIABCD...DAFTAR RUJUKAN