Ketidakpastian pengukuran

BAB IPENDAHULUAN

I.1.Latar BelakangDalam ilmu fisika, pengukuran dan besaran merupakan hal yang bersifat dasar. Dalam penggunaan ilmu fisika, memang berbagai aspek dalam ilmu ini tak dapat terpisah dari pengukuran dan besaran-besaran. Contohnya saja bila kita mau menghitung volume balok, kita pasti harus mengukur dulu untuk mengetahui berapa panjang, lebar dan tinggi balok dengan menggunakan penggaris. Setelah itu baru kita dapat menghitung volumenya.Didasari oleh betapa pentingnya besaran dan pengukuran, maka dilakukanlah praktikum fisika yang berisi materi dasar-dasar pengukuran yang dapat membantu siswa memahami hal ini.Dan untuk melengkapi praktikum itu, maka disusunlah laporan praktikum ini, yang berisi laporan dari hasil praktikum yang telah dilakukan dan beberapa tinjauan materi yang menunjang. Adapun tujuan dari disusunya laporan ini, selain untuk melengkapi praktikum, juga untuk memenuhi tugas dari mata kuliah fisika dasar.

I.2.TujuanAdapun tujuan yang hendak dicapai dari pelaksanaan praktikum ini adalah sebagai berikut:Mempelajari penggunan alat-alat ukur dasar.Menuliskan dengan benar bilangan-bilangan berari dan hasil pengukuran/perhitungan.Menghitung besaran-besaran lain berdasarkan ukuran-ukuran dasar.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A.PengukuranUntukmencapai suatu tujuan tertentu, di dalam fisika,kita biasanya melakukan pengamatan yang diikuti dengan pengukuran. Pengamatan suatu gejala secara umum tidaklah lengkap bila tidak dilengkapi dengan data kuantitatif yang didapat dari hasil pengukuran. Lord Kelvin, seorang ahli fisika berkata, bila kita dapat mengukur apa yang sedang kita bicarakan dan menyatakannya dengan angka-angka, berarti kita menghetahui apa yang sedang kita bicarakan itu.Sedangkan arti dari pengukuran itu sendiri adalah membandingkan sesuatu yang sedang diukur dengan besaran sejenis yang ditetapkan sebagai satuan, misalnya bila kita mendapat data pengukuran panjang sebesar 5 meter, artinya benda tersebut panjangnya 5 kali panjang mistar yang memiliki panjang 1 meter. Dalam hal ini, angka 5 menunjukkan

nilai dari besaran panjang, sedangkan meter menyatakan besaran dari satuan panjang.Dan pada umumnya, sesuatu yang dapat diukur memiliki satuan. Sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka kita sebut besaran. Panjang, massa dan waktu termasuk pada besaran karena dapat kita ukur dan dapat kita nyatakan dengan angka-angka. Akan tetapi kebaikan dan kejujuran misalnya. Tidak dapat kita ukur dan tidak dapat kita nyatakan dengan angka-angka.Tapi walaupun demikian, tidak semua besaran fisika selalu mempunyai satuan. Beberapa besaran fisika ada yang tidak memiliki satuan. Antara lain adalah indek bias, koefisien gesekan, dan massa jenis relatif

B.Pengukuran Panjang Benda1. Dengan Menggunakan MistarUntuk mengukur panjang suatu benda, dalam kehidupan sehari-hari kita lumrah menggunakan mistar atau penggaris. Terdapat beberapa jenis mistar sesuai dengan skalanya. Ada mistar yang skala terkecilnya mm (mistar milimeter) dan ada mistar yang skala terkecilnya cm (mistar centimeter). Mistar yang sering kita gunakan biasanya adalah mistar milimeter. Dengan kata lain, mistar itu mempunyai skala terkecil 1 milimeter dan mempunyai ketelitian 1 milimeter atau 0,1 cm.Ketika mengukur dengan menggunakan mistar, posisi mata hendaknya diperhatikan dan berada di tempat yang tepat, yaitu terletak pada garis yang tegak lurus mistar. Garis ini ditarik dari titik yang diukur. Jika sampai mata berada diluar garis tersebut, panjang benda yang terbaca bisa menjadi salah. Bisa saja benda akan terbaca lebih besar atau lebih kecil dari nilai yang sebenarnya. Akibat dari hal ini adalah terjadinya kesalahan dalam pengukuran yang biasa disebut kesalahan paralaks.

2. Dengan Menggunakan Jangka SorongUntuk melakukan pengukuran yang mempunyai ketelitian 0,1 mm diperlukan jangka sorong. Jangka sorong mempunyai fungsi-fungsi pengukuran, yaitu:Pengukuran panjang bagian luar benda.Pengukuran panjang rongga bagian dalam benda.Pengukuran kedalaman lubang dalam benda.Jangka sorong sendiri mempunyai bagian-bagian sebagai berikut:Rahang yang tetap (biasa disebut rahang tetap), memiliki skala panjang yang disebut skala utama.Rahang yang dapat digeser-geser (disebut rahang geser), yang memiliki skala pendek yang disebut nonius atau vernier.Rahang tetap terdapat skala-skala utama dalam satuan cm dan mm. Sedangkan pada rahang geser terdapat skala pendek yang terbagi menjadi 10 bagian yang sama besar. Skala inilah yang disebut sebagai nonius atau vernier. Panjang 10 skala nonius itu adalah 9 mm, sehingga panjang 1 skala nonius adalah 0,9 mm. Jadi selisih antara skala nonius dan skala utama adalah 0,1 mm.atau 0,01 cm. Sehingga dapat ketelitian jangka sorong adalah 0,1 mm.Contoh pengukuran dari jangka sorong adalah sebagai berikut. Bila diukur sebuah benda didapat hasil bahwa skala pada jangka sorong terletak antara skala 5,2 cm dan 5,3 cm. Sedangkan skala nonius yang keempat berimpit dengan salah satu skala utama. Mulai dari skala keempat ini ini kekiri, selisih antara skala utama dan skala nonius bertambah

0,1 mm atau 0,01 cm setiap melewati satu skala. Karena terdapat 4 skala, maka selisih antara skala utama dan skala nonius adalah 0,4 mm atau 0,04 cm. Dengan demikian, dapat ditarik kesimpulan kalau panjang benda yang diukur tersebut adalah 5,2 cm+0,04 cm=5,24 cm.

3. Dengan Mengunakan Mikrometer SekrupUntuk megukur benda-benda yang sangat kecil sampai ketelitian 0,01 mm atau 0,001 cm digunakan alat bernama mikrometer sekrup. Bagian utama dari mikrometer sekrup adalah sebuah poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar yang disebut bidal. Pada ujung silinder pemutar ini terdapat garis-garis skala yang membagi 50 bagian yang sama. Jika bidal digerakan satu putaran penuh, maka poros akan maju (atau mundur) sejauh 0,5 mm. Karena silinder pemutar mempunyai 50 skala disekelilingnya, maka kalau silinder pemutar bergerak satu skala, poros akan bergeser sebesar 0,5 mm/50 = 0,01 mm atau 0,001 cm.Sangat perlu diketahui, pada saat mengukur panjang benda dengan mikrometer sekrup, bidal diputar sehingga benda dapat diletakan diantara landasan dan poros. Ketika poros hampir menyentuh benda, pemutaran dilakukan dengan menggunakan roda bergigi agar poros tidak menekan benda. Dengan memutar roda berigi ini, putaran akan berhenti segera setelah poros menyentuh benda. Jika sampai menyentuh benda yang diukur, pengukuran menjadi tidak teliti.

C.Sistem InternasionalSatuan untuk suatu besaran sebenarnya bisa dipilih secara sembarang. Untuk satuan panjang saja kita bebas untuk menggunakan centimeter, meter, kaki, mil dan sebagainya. Bahkan ada orang yang menggunakan satuan hasta sebagai satuan panjang. Penggunaan berbagai macam satuan ini ternyata bisa membuat beberapa kesulitan. Misalnya kita akan memerlukan berbagai macam alat ukur yang berbeda untuk satuan yang berbeda pula. Kesulitan selanjutnya dalah saat kita akan melakukan komunikasi ilmiah. Kita mungkin akan kesulitan untuk melakukan konversi dari sebuah satuan menjadi satuan yang lain. Dikarenakan hal itulah, maka para ilmuwan dunia sepakat membuat sebuah satuian internasional untuk menghilangkan kesulitan-kesulitan itu, dan lahirlah sistem SI.Dalam satuan SI, panjang memiliki satuan meter, satuan massa adlah kilogram, dan satuan waktu adalah sekon yang dikenal juga dengan sbutan sistem MKS. Selain itu dikenal pula istilah CGS, dengan centimeter sebagai satuan panjang, gram sebagai satuan massa, dan sekon sebagai satuan waktu.Setelah ditetapkan secara internasional, sekarang stiap satuan memiliki standar masing-masing dalam pengukurannya, yaitu:Satuan standar waktuSatu sekon adalah waktu yang dibutuhkan oleh atom cesium 133 untuk melakukan 9.192.631.770 periode radiasi ketika melewati tingkat energi yang paling rendah.Satuan standar panjangSatu meter adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa udara selama selang waktu 1/299.792.458 s.- Satuan standar massaSatu kilogram adalah massa silinder campuran platinum-iridium.- Satuan standar kuat listrik

Satu Ampere adalah kuat arus tetap yang jika dipertahankan mengalir dalam masing-masing dari dua penghantar lurus sejajar dengan panjang tak hingga dan penampang lintang lingkaran yang dapat diabaikan, dengan jarak pemisah 1 meter, dalam ruang hampa akan menghasilkan gaya interaksi antara kedua penghantar sebesar 2x10 newton setiap meter penghantar.Satuan suhuSatu Kelvin adalah 1/273,16 kali suhu termodinamika titik tripel air.Satuan intensitas cahayaSatu kandela adalah intensitas cahaya suatu sumber cahaya yang memancarkan radiasi monokromatik pada frekuensi 540x10 hertz dengan intensitas sebesar 1/683 watt per steradian dalam arah tersebut.Satuan jumlah zatSatu mol adalah jumlah zat yang mengandung unsur elementer zat tersebut dalam jumlah sebanyak atom karbon dalam 0.,012 kg karbon-12.

Tabel Dimensi Besaran Pokok

No Besaran Nama Simbol 1 Massa kilogram Kg 2 Panjang meter m 3 Waktu sekon s 4 Arus listrik ampere A 5 Suhu Kelvin K 6 Jumlah zat mol Mol 7 Intensitas cahaya kandela cd

D.Ketidakpastian dalam PengukuranFisika merupakan ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan berbagai fenomena yang terjadi di alam. Ilmu ini didasarkan pada pengamatan dan percobaan. Pengamatan merupakan pengkajian suatu gejala yang terjadi di alam. Hanya saja, sayangnya suatu gejala alam yang muncul secara alamiah belum tentu terjadi dalam waktu tertentu, sehingga menyulitkan pengamatan. Untuk mensiasati ini, maka dilakukan percobaan yang menyerupai gejala alamiah itu di bawah kendali dan pengawasan khusus. Tanpa percobaan ini, ilmu fisika tak mungkin berkembang seperti saat sekarang ini.Dan selanjutnya, dalam suatu percobaan kita hrus berusaha menelaah dan mempelajarinya. Caranya, kita harus mempunyai data kuantitatif atas percobaan yang kita lakukan. Sanada dengan pendapat Lord Kelvin yang mengungkapkan kalau kita belum belajar sesuatu bila kita tak bisa mendapatkan sebuah data kuantitatif.Untuk itulah dalam fisika dibutuhkan sebuah pengukuran yang akurat. Akan tetapi, ternyata tak ada pengukuran yang mutlak tepat. Setiap pengukuran pasti memunculkan sebuah ketidakpastian pengukuran, yaitu perbedaan antara dua hasil pengukuran. Ketidakpastian juga disebut kesalahan, sebab menunjukkan perbedaan antara nilai yang diukur dan nilai sebenarnya. Hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor itu dibagi dalam 2 garis besar, yaitu: ketidakpastian bersistem dan ketidakpastian acak.

1. Ketidakpastian Bersistem- Kesalahan kalibrasiKesalahan dalam memberi skala pada waktu alat ukur sedang dibuat sehingga tiap kali alat itu digunakan, ketidakpastian selalu muncul dalam tiap pengukuran.Kesalahan titik nolTitik nol skala alat ukur tidak berimpit dengan titik nol jarum penunjuk alat ukur.Kesalahan Komponen AlatSering terjadi pada pegas. Biasanya terjadi bila pegas sudah sering dipakaiGesekanKesalahan yangtimbul akibat gesekan pada bagian-bagian alat yang bergerak.ParalaksKesalahan posisi dalam membaca skala alat ukur.

2.Ketidakpastian Acak- Gerak Brown molekul udaraMenyebabkan jarum penunjuk skala alat ukur terpengaruh.Frekuensi Tegangan listrikPerubahan pada tegangan PLN, baterai, atau akiLandasan yang Bergetar

3.Adanya Nilai Skala Terkecil dari Alat Ukur.4.Keterbatasan dari Pengamat Sendiri

E.Angka PentingAngka penting adalah angka yang diperhitungkan di dalam pengukuran dan pengamatan.Aturan angka penting:Semua angka bukan nol adalah angka penting.Angka nol yang terletak diantara angka bukan nol termasuk angka penting.Untuk bilangan desimal yang lebih kecil dari satu, angka nol yang terletak disebelah kiri maupun di sebelah kanan tanda koma, tidak termasuk angka penting.Deretan angka nol yang terletak di sebelah kanan angka bukan nol adalah angka penting, kecuali ada penjelasan lain.

BAB IIIMETODE PRAKTIKUM

III.1.Alat dan BahanLempengan balok, kubus dan silinderMikrometer sekrupJangka sorongKalkulator

III.2.Prosedur PraktikumUkur panjang dan lebar lempengan kubus dengan jangka sorong dan tinggi lempengan kubus dengan mikrometer sekrup. Masing-masing pengukuran dilakukan sepuluh kali.Ukur panjang dan lebar lempengan balok dengan jangka sorong dan tinggi lempengan balok dengan mikrometer sekrup. Masing-masing pengukuran dilakukan sepuluh kali.Ukur diameter lempengan silinder dengan jangka sorong dan tinggi lempengan silinder dengan mikrometer sekrup.Masing-masing pengukuran dilakukan sepuluh kali.Semua data yang didapat dicatat, lalu dicari rata-ratanya untuk kemudian dicari deviasinya.Kemudian data diolah.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1.HasilA.Pengukuran Kubus (m = 64,39 10 gram) (dalam centimenter)

N Panjang Lebar Tinggi 1 12,045 12,055 5,6 x 10

2 12,04 12,055 5,4 x 10 3 12,03 12,06 5,4 x 10 4 12,03 12,06 5,5 x 10 5 12,035 12,065 5,5 x 10 6 12,04 12,055 5,6 x 10 7 12,05 12,06 5,6 x 10 8 12,035 12,06 5,6 x 10 9 12,04 12,055 5,6 x 10 10 12,035 12,06 5,5 x 10 Rata-rata 12,038 2 x 10 12,058 1,05 x 10 5,53 x 10 2,6 x 10

B.Pengukuran Balok (m = 31,90 10 gram) (dalam centimeter)

n Panjang Lebar Tinggi 1 12,135 5,91 5,6 x 10 2 12,135 5,935 5,7 x 10 3 12,13 5,93 5,7 x 10 4 12,14 5,915 5,6 x 10 5 12,13 5,92 5,6 x 10 6 12,135 5,92 5,6 x 10 7 12,14 5,94 5,7 x 10 8 12,14 5,94 5,6 x 10 9 12,135 5,955 5,8 x 10 10 12,14 5,95 5,6 x 10 Rata-rata 12,14 1,25 x 10 5,93 4,78 x 10 5,65 x 10 2,23 x 10

C.Pengukuran Silinder (m = 84,91 10 gram) (dalam centimeter)

n Diameter Tinggi 1 11,71 9,9 2 11,72 9,9 3 11,715 10,1 4 11,71 1 5 11,735 9,8 6 11,71 9,9 7 11,715 9,9 8 11,715 9,9 9 11,735 9,7 10 11,715 9,8 Rata-rata 11,72 3 x 10 9,89 x 10 3,48 x 10

D.Penghitungan Volume- Volume Kubus

.IV.2.PembahasanSetelah dilakukan percobaan pengukuran terhadap beberapa lempengan logam yaitu kubus, balok dan silinder, ternyata ketidakpastian dalam pengukuran memang terjadi. Setiap pengukuran, misalnya pengukuran panjang balok, semuanya dilakukan sepuluh kali.Dari sepuluh kali pengukuran itu ternyata berbeda-beda walaupun ternyata perbedaannya tidak terlalu jauh. Hali ini disebabkan oleh faktor-faktor penyebab ketidakpastian. Misalnya saja karena kesalahan kalibrasi, yang disebabkan oleh kurang bagusnya alat, bisa juga karena kesalahan pembacaan skala oleh si pengukur dan bisa juga karena ketelitian alat pengukur yang terbatas serta faktor-faktor ketidakpastian lainnya.Sehingga untuk mencari jalan keluarnya, dari sepuluh hasil pengukuran yang ada kemudian dirata-ratakan sehingga ditemukan nilai rata-rata yang kemudian ditetapkan sebagai hasil pengukuran. Hasil pengukuran pun untuk memastikan ketepatannya, dibuat nilai deviasi dengan menggunakan rumus

Dan memang itulah pentingnya mempelajari pengukuran dan ketidakpastian pengukuran dalam fisika. Dengan mempelajarinya, kita bisa menentukan hasil pengukuran dengan lebih teliti dan objektif.

BAB VPENUTUP

V.1.KesimpulanDari percobaan pengukuran ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:Jangka sorong digunakan untuk pengukuran dengan ketelitian 0,1 mm dan mikrometer

sukrup digunakan untuk pengukuran dengan ketelitian 0,01 mm.Setiap pengukuran ternyata mengalami ketidakpastian yang dikarenakan faktor-faktor penyebabnya, yaitu kesalahan bersistem, kesalahan acak, skala terkecil alat pengukur dan keterbatasan orang yang mengukur.Untuk memastikan nilai suatu pengukuran, beberapa hasil pengukuran dapat dirata-ratakan.Nilai deviasi digunakan untuk membuat nilai hasil pengukuran menjadi lebih objektif.

V.2.SaranDisarankan kepada mahasiswa supaya dapat menguasai alat-alat pengukur dan bisa menggunakannya dengan benar sehingga dapat memperkecil kemungkinan ketidakpastian dalam pengukuran.

Daftar Pustaka

Kanginan, Marthen.1995.Fisika SMU kelas 1. Jakarta:Penerbit Erlangga.Ruwanto, Bambang.2003.Asas-Asas Fisika. Jakarta:Yudistira.Zaida, Drs., M.Si.Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran.