Physics report

                 DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN

Irmayanty, Karsimen, Destalina, Reni Reuanti

 

                                                        PENDIDIKAN FISIKA ICP B

Abstrak

Telah dilakukan eksperimen dasar pengukuran dan ketidakpastian yang bertujuan untuk (1) menentukan ketidakpastian pada pengukuran berulang, (2) memahami penggunaan angka berarti. (3). Mampu mengolah data hasil pengukuran serta menentukan kesalahan relative pada setiap pengukuran. Eksperimen ini terdiri atas tiga kegiatan. Pada kegiatan pertama dilakukan pengukuran panjang dengan menggunakan mistar, jangka sorong, dan micrometer sekrup. Pada kegiatan kedua dilakukan pengukuran massa suatu benda dengan menggunakan neraca ohauss 310, 311, dan 2610 gram, untuk mengetahui NST dan ketidakpastian pada alat ukur. Pada kegiatan ketiga dilakukan pengukuran waktu dan suhu dengan menggunakan stopwatch dan thermometer untuk mengetahui perubahan temperature setelah beberapa menit. Sehingga di peroleh, NST mistar = 1 mm, NST jangka sorong = 0,05 mm, NST micrometer sekrup = 0,01 mm, NST neraca ohauss 310 = 0,05 mm, NST neraca ohauss 311 = 0,1 mm, NST neraca ohauss 2610 = 0,01 mm, NST thermometer = 1, dan NST stopwatch = 0,1 s. dan diperoleh kesimpulan bahwa (1) pada kegiatan pertama dan kedua terdapat ketidakpastian pada pengukuran berulang yang telah dilakukan. (2) pada kegiatan ketiga  terjadi perubahan temperature setelah beberapa menit. Sehingga setiap pengukuran memiliki kesalahan relative dan derajat kebenaran.

Kata kunci : panjang, massa, waktu, suhu dan volume.

 

Rumusan masalah : 

1.      Bagaimana menggunakan alat-alat ukur dasar?

2.      Bagaimana menentukan ketidakpastian pada pengukuran berulang dan NST pada alat ukur?

3.      Bagaimana mendefinisikan angka penting dan menerapkanya?

4.      Bagaimana mengolah data hasil pengukuran?

5.      Bagaimana menentukan kesalahan relative pada setiap pengukuran?

Tujuan :

1.      Mampu menggunakan alat-alat ukur dasar.

2.      Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran berulang.

3.      Mengerti dan memahami penggunaan angka berarti.

Metodologi eksperimen

Teori singkat  

Pengukuran dalam fisika terbentang mulai dari ukuran partikel yang sangat kecil seperti massa electron, sampai dengan ukuran yang sangat besar, seperti massa bumi. pengukuran adalah bagian dari keterampilan proses sains yang merupakan pengumpulan informasi baik secara kuantitatif maupun secara kualitatif. Dengan melakukan pengukuran, dapat diperoleh besarnya atau nilai suatu besaran atau bukti kulitatif.

Ketetapan dan ketelitian pengukuran

Ketetapan (presisi), adalah suatu aspek pengukuran yang menyatakan kemampuan alat ukur untuk memberikan hasil pengukuran sama pada pengukuran berulang.

Ketelitian (akurasi), adalah suatu aspek yang menyatakan tingkat pendekatan dari nilai hasil pengukuran alat ukur dengan nilai benar X₀, nanti akan diketahui bahwa ketelitian pengukuran berhubungan dengan ketidakpastian relative  x 100 %.

Angka penting atau angka berarti

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, yang terdiri dari angka eksak dan sat angka terakhir yang ditaksir (atau diragukan)

Aturan-aturan angka penting

1.      Semua angka bukan nol adalah angka penting.

2.      Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol termasuk angka penting.

3.      Semua angka nol yang terletak pada deretan akhir dari angka-angka yang ditulis di belakang koma desimal termasuk angka penting.

4.      Angka-angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik decimal adalah bukan angka penting.

Ketidakpastian Pengukuran

Ketidakpastian bersistem

1.      Kesalahan kalibrasi.

2.      Kesalahan titik nol.

3.      Kerusakan komponen alat.

4.      Gesekan .

5.      Kesalahan paralaks.

6.      Kesalahan karena keadaan saat bekerja.

Ketidakpastian acak, disebabkan adanya fluktasi-fluktasi yang halus pada kondisi-kondisi pengukuran. Fluktasi-fluktasi halus dapat disebabkan oleh gerak Brown molekul udara, fluktasi tegangan listrik PLN atau baterai, landasan yang bergetar, dan bising.

Analisis ketidakpastian pengukuran

Suatu pengukuran selalu diserta dengan ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adalah NST (nilai skala terkecil), lingkungan yang saling mempengaruhi, keterampilan pengamat, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, dan fluktasi-fluktasi pengukuran serta adanya gesekan. Dengan demikian amat sulit untuk mendapatkan nilai sebenarnya suatu besaran melalui pengukuran.

Alat dan bahan

1.      Penggaris / mistar

2.      Jangka sorong

3.      Micrometer sekrup

4.      Stopwatch

5.      Thermometer

6.      Balok besi

7.      Kelereng (bola-bola kecil)

8.      Neraca ohauss

9.      Gelas ukur

10.  Kaki tiga dan kasa

11.  Pembakar Bunsen

12.  Air secukupnya.

Prosedur kerja

Pada eksperimen ini terdapat tiga kegiatan, sebelum memulai percobaan dilakukan pengecekan terhadap alat, apakah alat yang digunakan masih berfungsi dengan baik, dengan mengecek alat yang digunakan.

Pada kegiatan 1, melakukan pengukuran panjang suatu benda. Dengan langkah sebagai berikut:

Pertama-tama ambil mistar, jangka sorong, dan micrometer sekrup tentukan NST. Selanjutnya ukurlah masing-masing sebanyak tiga kali untuk panjang, lebar, dan tinggi balok berbentuk kubus yang disediakan dengan menggunakan ketiga alat ukur tersebut. Catat hasil pengukuran pada hasil pengamatan dengan disertai ketidakpastiannya. Kemudian ukurlah masing-masing sebanyak tiga kali untuk diameter bola (ukur ditempat berbeda) yang disediakan dengan menggunakan ketiga alat ukur tersebut. Catat hasil pengukuran pada table hasil pengamatan dengan disertai ketidak pastianya.

Pada kegiatan 2, melakukan pengukuran massa suatu benda. Dengan langkah sebagai berikut:

Pertama-tama tentukan NST masing-masing neraca yang digunakan. Selanjutnya ukur massa balok kubus dan bola (yang kamu gunakan pada pengukuran panjang) sebanyak tiga kali secara berulang. Kemudian catat hasil pengukuran yang dilengkapi dengan ketidakpastian pengukuran.

Pada kegiatan 3, melakukan pengukuran suhu dan waktu. Dengan langkah sebagai berikut:

Pertama-tama siapkan gelas ukur, Bunsen pembakar lengkap dengan kaki tiga dan lapisan asbesnya dan sebuah thermometer. Kedua, isi gelas ukur dengan air hingga ½ bagian dan letakkan diatas kaki tiga tanpa ada pembakar. Ketiga, ukur temperaturnya sebagai temperature mula-mula (T₀). Keempat, nyalakan Bunsen pembakar dan tunggu beberapa saat hingga nyalanya terlihat normal. Kelima, letakkan Bunsen pembakar tadi tepat di bawah gelas kimia bersamaan dengan menjalankan alat pengukur waktu. Kemudian, catat perubahan temperature yang terbaca pada thermometer tiap selang waktu 1 menit sampai di peroleh 10.

Pembahasan

Dari hasil tersebut terlihat bahwa terdapat ketidakpastian pada pengukuran. Hal ini disebabkan oleh alat ukur itu sendiri dan kesalahan-kesalahan yang mungkin dilakukan pada saat pengukuran, begitu pula dengan kesalahan relative timbul karena beberapa factor, setiap pengukuran memilki kesalahan relative karena alat ukur itu sendiri memiliki ketidakpastian, akan tetapi jika pengukuran yang dilakukan sudah tepat dan teliti maka kemungkinan besar kesalahan itu dapat diatasi. Dalam pengukuran berulang  yang harus dlakukan adalah menghitung rata-rata dan menentukan deviasi pengukuran, agar dapat menentukan volume pada setiap pengukuran, setelah itu menggunakan teori rambat ralat dan menentukan kesalahan relative pada pengukuran agar mendapatkan derajat kebenaran pada hasil pengukuran, dari kesalahan relative ituah kita dapat menentukan berapa angka penting yang digunakan dalam melaporkan hasil pengukuran. Dan dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, terlihat bahwa tingkat ketelitian pengukuran bergantng pada alat ukur yang digunakan, dan pada pengukuran panjang alat ukur yang memilki tingkat ketelitian yang paling tinggi adalah micrometer sekrup, sedangkan pada pengukuran massa alat ukur yang memilki tingkat ketelitian yang paling tinggi adalah neraca ohauss 310 gram.

 

Kesimpulan

Berdasarkan hasil eksperimen dan analisis yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa :

1.      Ketidakpastian suatu pengukuran itu bergantung pada alat ukur yang digunakan dan kesalahan-kesalahan yang dilakukan pada saat pengukuran.

2.      Makin kecil ketidakpastian mutlak, makin tepat pengukuran tersebut.

3.      Makin kecil ketidakpastian relative, makin tinggi ketelitian pengukuran tersebut.

4.      Dalam menentukan Nilai skala terkecil, terlebih dahulu memperhatikan batas ukur dan jumlah skala, alat ukur yang digunakan.

5.      Angka penting ditentukan dari kesalahan relative pada pengukuran berulang

6.      Dalam pengukuran berulang, pengolahan data dilakukan dengan menghitung rata-rata pengukuran lalu, menentukan deviasi makasimum, atau jika perlu menghitung rata-rata deviasi

7.      Setiap pengukuran dapat memiliki kesalahan yang berbeda-beda, tergantung kepada keadaan alat ukur, perbedaan tingkat ketelitian alat ukur, metode yang digunakan dalam mengukur, dan kemampuan orang yang mengukurnya.

8.      Kesalahan relative ditentukan setelah melakukan perhitungan dengan menggunakan teori rambat ralat pada pengukuran berulang tersebut.

Daftar Rujukan

1.      Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga  (terjemahan). Jakarta: Erlangga.

2.      Kanginan, Marthen. 2010. Physics Bilingual. Jakarta: Erlangga.

3.      Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.