LAPORAN TETAP PRAKTIKUM FISIKA

DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN

Disusun oleh:

1. Derryl Tri Jaya (061340411682)

2. Erlangga Pangestu (061340411685)

3. Feraliza Widanti (061340411686)

4. Juriwon (06134041)

5. Meilani Kharlia Putri (06134041)

6. Nita Saraswati (06134041)

7. Seppy Fajriani (06134041)

Kelas : 1EGD

JURUSAN TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2013

DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN

I. TUJUAN

Mampu menggunakan alat-alatukur dasar

Mampu menentukan ketidakpastian padapengukuran tunggal dan berulang

Mengerti arti angka berarti

II. ALAT DAN BAHAN

a) Alat :

1. Penggaris plastik 1 Buah

2. Jangka sorong 1 Buah

3. Termometer 1 Buah

b) Bahan:

1. Tabung Reaksi 3 Buah

2. Gelas Kimia 3 Buah

3. Bola-bola Kecil 1 Buah

4. Kotak Mikrometer Skrup 1 Buah

5. Kotak Pensil 1 Buah

6. Kotak Jangka Sorong 1 Buah

7. Pipa Berongga 1 Buah

III. GAMBAR ALAT DAN BAHAN (Terlampir)

IV. DASAR TEORI

Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan satuan yang dijadikan sebagai patokan. Dalam fisika pengukuran merupakan sesuatu yang sangat vital. Suatu pengamatan terhadap besaran fisis harus melalui pengukuran. Pengukuran-pengukuran yang sangat teliti diperlukan dalam fisika, agar gejala-gejala peristiwa yang akan terjadi dapat diprediksi dengan kuat. Namun bagaimanapun juga ketika kita mengukur suatu besaran fisis dengan menggunakan instrumen, tidaklah mungkin akan mendapatkan nilai benar X0,

melainkan selalu terdapat ketidakpastian.

Beberapa alat ukur dasar yang sering digunakan dalam praktikum adalah jangka sorong, mikrometer skrup, barometer, neraca teknis, penggaris, busur derajat, stopwatch, dan beberapa alat ukur besaran listrik. Masing masing alat ukur memiliki cara untuk mengoperasikannya dan juga cara untuk membaca hasil yang terukur.

Nilai Skala Terkecil

Pada setiap alat ukur terdapat suatu nilai skala yang tidak dapat dibagi-bagi lagi, inilah yang disebut dengan Nilai Skala Terkecil (NST). Ketelitian alat ukur bergantung pada NST ini. Pada Gambar 3 dibawah ini tampak bahwa NST = 0.25 satuan.

Gambar 3 - Skala utama suatu alat ukur dengan NST = 0.25 satuan

Nonius

Pada gambar dibawah ii, hasil pembacaan tanpa nonius adalah 17 satuan dan dengan nonius adalah 16.5 + 4 x 0.1 = 17.4 satuan, karena skala nonius yang berimpit dengan skala utama adalah skala ke-4 atau N1=4

PARAMETER ALAT UKUT

Ada beberapa istilah dan definisi dalam pengukuran yang harus dipahami, diantaranya:

1. Akurasi, kedekatan alat ukur membaca pada nilai yang sebenarnya dari variable yang diukur.

2. Presisi, hasil pengukuran yang dihasilkan dari proses pengukuran, atau derajat untuk membedakan satu pengukuran dengan lainnya.

3. Kepekaan, ratio dari sinyal output atau tanggapan alat ukur perubahan input atau variable yang diukur.

4. Resolusi, perubahan terkecil dari nilai pengukuran yang mampu ditanggapi oleh alat ukur.

5. Kesalahan, angka penyimpangan dari nilai sebenarnya variabel yang diukur.

KETIDAKPASTIAN

Suatu pengukuran selalu disertai oleh ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya Nilai Skala Terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan pegas, kesalahan paralaks, fluktuasi parameter pengukuran, dan lingkungan yang mempengaruhi hasil pengukuran, dan karena hal-hal seperti ini pengukuran mengalami gangguan. Dengan demikian sangat sulit untuk mendapatkan nilai sebenarnya suatu besaran melalui pengukuran. Oleh sebab itu, setiap pengukuran harus dilaporkan dengan ketidakpastiannya.

Ketidakpastian dibedakan menjadi dua,yaitu ketidakpastian mutlak dan relatif. Masing masing ketidakpastian dapat digunakan dalam pengukuran tunggal dan berualang.

Ketidakpastian Mutlak

Suatu nilai ketidakpastia yang disebabkan karena keterbatasan alat ukur itu sendiri. Pada pengukuran tunggal, ketidakpastian yang umumnya digunakan bernilai setengah dari NST. Untuk suatu besaran X maka ketidakpastian mutlaknya dalam pengukuran tunggal adalah:

Δx = ½NST

dengan hasil pengukuran dituliskan sebagai

X = x ± Δx

Melaporkan hasil pengukuran berulang dapat dilakukan dengan berbagai cara, dantaranya adalah menggunakan kesalahan ½ – rentang atau bisa juga menggunakan standar deviasi.

\

Kesalahan ½ – Rentang

Pada pengukuran berulang, ketidakpastian dituliskan idak lagi seperti pada pengukuran tunggal. Kesalahan ½ – Rentang merupakan salah satu cara untuk menyatakan ketidakpastian pada pengukuran berulang. Cara untuk melakukannya adalah sebagai berikut:

Kumpulkan sejumlah hasil pengukuran variable x. Misalnya n buah, yaitu x1, x2, x3, … xn

Cari nilai rata-ratanya yaitu x-bar

x-bar = (x1 + x 2 + … + xn)/n

Tentukan x-mak dan x-min dari kumpulan data x tersebut dan ketidakpastiannya dapat dituliskan

Δx = (xmax – xmin)/2

Penulisan hasilnya sebagai:

x = x-bar ± Δx

Standar Deviasi

Bila dalam pengamatan dilakukan n kali pengukuran dari besaran x dan terkumpul data x1, x2, x3, … xn, maka rata-rata dari besaran ini adalah:

Kesalahan dari nilai rata-rata ini terhadap nilai sebenarnya besaran x (yang tidak mungkin kita ketahui nilai benarnya x0) dinyatakan oleh standar deviasi.

Standar deviasi diberikan oleh persamaan diatas, sehingga kita hanya dapat menyatakan bahwa nilai benar dari besaran x terletak dalam selang (x – σ) sampai (x + σ). Dan untuk penulisan hasil pengukurannya adalah x = x ± σ

Ketidakpastian Relatif

Ketidakpastian Relatif adalah ketidakpastian yang dibandingkan dengan hasil pengukuran. Hubungan hasil pengukurun terhadap KTP (ketidakpastian) yaitu:

KTP relatif = Δx/x

Apabila menggunakan KTP relatif maka hasil pengukuran dilaporkan sebagai

X = x ± (KTP relatif x 100%)

Ketidakpastian pada Fungsi Variabel (Perambatan Ketidakpastian)

Jika suatu variable merupakan fungsi dari variable lain yng disertai oleh ketidakpastin, maka variable ini akan diserti pula oleh ketidakpastian. Hal ini disebut sebagai permbatan ketidakpastian. Untuk jelasnya, ketidakpastian variable yang merupakan hasil operasi variabel-variabel lain yang disertai oleh ketidakpastian akan disajikan dalam tabel berikut ini.

Misalkan dari suatu pengukuran diperoleh (a ± Δa) dan (b ± Δb). Kepada kedua hasil pengukuran tersebut akan dilakukan operasi matematik dasar untuk memperoleh besaran baru.

Alat-alat yang digunakan dalam pengukuran:

1. Jangka sorong

Jangka sorong mempunyai dua rahan dan satu penduga. Rahang dalam digunakan untuk mengukur diameter dalam atau sisi dalam suatu benda. Rahang luar untuk mengukur diameter luar atau sisi luar suatu benda. Sedangkan penduga digunakan untuk mengukur kedalaman. Skala utama pada jangka sorong memiliki skala dalam centimeter dan milimeter. Sedangkan skala nonius pada jangka sorong memiliki panjang 9 mm dan dibagi dalam 10 skala, sehingga beda satu skala nonius dengan satu skala pada skala utama adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.

Jadi, skala terkecil pada jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm. Jangka sorong tepat digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, kedalaman tabung, dan panjang benda sampai nilai 10 cm

2. Mikrometer sekrup

Mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur panjang benda yang memiliki ukuran maksimum sekitar 2,50 cm, benda yang akan diukur panjangnya dijepit diantara bagian A dan B. Untuk menggerakkan bagian B anda harus memutar sekrup bagian C. Pada mikrometer sekrup dalam 0,5 mm pada skala utama terbagi atas 50 skala putar, dan pada setiap penunjukan tidak selalu terdapat skala utama yang berimpit dengan skala putar.

V. PROSEDUR PERCOBAAN

Adapun langkah percobaan dari praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Siapkanlah terlebih dahulu smua alat dan bahan yang akan digunakan.

2. Siapkanlah pula alat tulis yang akan digunakan untuk mencatat setiap hasil percobaan yang telah dilalakukan.

(-)Untuk pengukuran tunggal dan berulang dengan menggunakan alat ukur penggaris plastik dan jangka sorong,

1. Letakkan semua alat dan bahan diatas meja kerja.

2. Buatlah 2 buah format table untuk masing-masing pengukuran yang akan dilakukan

( pengukuran tunggal dan pengukuran berulang )

3. Ukurlah bahan-bahan yang hendak diukur satu persatu (untuk pengukuran tunggal)

4. Tuliskan hasil percobaan pada table pengukuran tunggal.

5. Ukurlah bahan yang akan diukur satu persatu secara berulang oleh masing-masing anggota kelompok ( untuk pengukuran berluang )

6. Tuliskan kembali hasil pengukuran yang telah dilakukan pada table pengukuran berulang.

7. Sisihkan alat dan bahan yang telah digunakan agar dapat melakukan pengukuran berikutnya dengan alat dan bahan yang berbeda.

(-) Untuk pengukuran tunggal dan berulang dengan menggunakan thermometer.

1. Sipakan alat dan bahan yang akan digunakan dan letakkanlah diatas meja kerja.

2. Ambil dan isikanlah air yang akan diukur kedalam gelas kimia (air kran,air hangat,dan air dingin)

3. Buatlah 2 buah format table untuk masing-masing penguluran yang digunakan (tunggal dan berulang)

4. Ukurlah suhu masing-masing air dengan menggunakan thermometer.

5. Tuliskan hasil pengamatan pada table pengukuran tunggal.

6. Ukur kembali suhu masing-masing air menggunakan thermometer oleh setiap anggota kelompok.

7. Tuliskan kembali hasil pengamatan tersebut pada table pengukuran berulang.

8. Rapikan kembali alat dan bahan yang telah digunakan .

VI. DATA HASIL PENGAMATAN

a. Pengukuran Tunggal

1. Pengukuran tunggal menggunakan penggaris plastic.

No Nama Benda Ukuran

1 Kotak Pensil 19,1 cm

2 Kotak Mikrometer Skrup 13,7 cm

3 Kotak Kayu 25,6 cm

2. Pengukuran tuggal dengan menggunakan jangka sorong.

No Nama Benda Ukuran

1 Bola-bola Kecil 20,0 cm

2 Diameter Luar Pipa 26,7 cm

3. Pengukuran tunggal menggunakan thermometer.

No Nama Benda/Jenis Air Ukuran/Suhu

1 Air Panas 610C

2 Air Kran 320C

3 Air Dingin 360C

b. Pengukuran Berulang.

1. Pengukuran dengan menggunakan penggaris plastic

NoNama Barang Yang

Diukur

Percobaan

I II III IV V VI VII

1 Kotak Pensil 19,2 19,2 19,1 19,0 19,0 19,0 19,0

2 Kotak Mikrometer 13,8 13,7 13,7 13,8 13,8 13,5 13,8

3 Kotak Kayu 25,5 25,6 25,6 25,5 25,5 25,6 25,6

2. Pengukuran dengan menggunakan jangka sorong

NoNama Barang Yang

Diukur

Percobaan

I II III IV V VI VII

1 Pipa 26,5 26,6 26,6 26,5 27,0 26,7 27,0

2 Bola-bola Kecil 20,0 20,1 20,0 20,0 20,0 20,4 20,0

3. Pengukuran dengan menggunakan thermometer.

NoNama Barang Yang

Diukur

Percobaan

I II III IV V VI VII

1 Air Hangat 380C 360C 360C 350C 350C 340C 340C

2 Air Kran 320C 310C 320C 320C 320C 320C 310C

3 Air Dingin 310C 320C 320C 330C 320C 310C 320C

VII. PERHITUNGAN

I. Ketidakpastian mutlak pada pengukuran data tunggal

a. Pada penggaris

∆x = ½ NST

= ½ (1mm) = 0,05 mm

b. Pada Jangka Sorong

∆x = ½ NST

= ½ (1mm) = 0,05 mm

(-) Dengan hasil pengukuran dituliskan sebagai berikut :

a. pada penggaris

VIII. ANALISIS PERCOBAAN

Percobaan pengukuran panjang,diameter dan suhu menggunakan alat-alat ukur dasar seperti penggaris plastic,jangka sorong dan juga thermometer. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan ketidakpastian tunggal dan berulang pada pengukuran.

Dari hasil pengamatan didapat bahwa pangukuran tunggal untuk kotak pensil , kotak micrometer skrup dengan mnggunakan penggaris plastic secara berurutan adalah 19,3 cm ,13,7 cm, 25,6 cm. untuk bola besi, diameter luar pipa berurutan adalah 20,0 cm , 26,7 cm , menggunakan jangka sorong .unttuk suhu air panas,air dingin dan juga air kran berturut-turut adalah 610C,360C dan 320C.

Untuk pengukuran berulang ketidakpastian relatifnya pada penggaris plastic berturut-turut adalah sebagai berikut : 20,07 ± 0,2 mm dan 26,7±0,25 mm. Pada thermometer 36,50C±20C, 31,50C±10C dan 310C±0,50C.

Dalam suatu percobaan kita harus berusaha mempelajari caranya ,kita harus mempunyai data kuantitatif atas percobaan yang telah kita lakukan . setiap pengukuran pasti memunculkan sebuah ketidakpastian pengukuran yaitu perbedaan antara dua hasil pengukuran .

Ketidakpastian juga disebut kesalahan,karena menujukkan perbedaan antara nilai ukur dan nilai sebenarnya. Factor penyebab nya yaitu kesa;ahan bersistem , ksalahan acak, skala terkecil dan kesalahan kalibrasi, titk nol , paralaks,fluktuasi pegas serta adanya kemungkinan gesekkan.

IX. KESIMPULAN

1. Memastikan bahwa dalam pengukuran selalu terdapat ketidakpastian hasil pengukuran karena setiap orang memiliki prediksi hasil yang berbeda-beda dalam mengukur benda. Oleh karena itu, pada settiap alat ukur terdapat angka ketelitian . jangka sorong memiliki angka ketelitian 0,05 mm dan micrometer skrup memiliki angka ketelitian 0,01 mm.

2. Ketidakpastian pengukuran adalah suatu rentan nilai dimana disekitar nilai suatu pengukuran terdapat nilai yang sebenarnya. Nilai ketidakpastian dari suatu alat ukur diharapkan berada dibawah nilai yang telah ditentukan dalam table/grafik sehingga dianggap masih mempunyai nilai akurasi yang tinggi untuk pengukuran . digunakan hasil/nilai rata-rata yang kemudian dijadikan hasil pengukuran.

3. Metode kuadrat terkcil digunakn untuk melakukan regresi dan pencocokan kurva yang diharapkan dapat membentuk persamaan matematis tertentu.

X. DAFTAR PUSAKA

Buku penuntun praktikum fisika terapan politeknik negeri sriwijaya

ervinaseptiani.blogspot.com

ifd.fmipa.itb.ac.id

sesaat-fajarzg.blogspot.com

alvinburhani.wordpress.com

LAMPIRAN

c. Gambar Alat :

1. Penggaris

2. Jangka Sorong

3. Thermometer

d. Gambar Bahan

1. Gelas Kimia

2. Bola besi

3. Kotak Mikrometer Skrup/ kotak pensil / kotak jangka sorong

4. Pipa berongga