Penuntun Praktikum Fisika Dasar

download Penuntun Praktikum Fisika Dasar

of 43

  • date post

    26-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    801
  • download

    81

Embed Size (px)

description

Buku tuntunan praktikum fisika semester 1.

Transcript of Penuntun Praktikum Fisika Dasar

  • PENUNTUN PRATIKUM FISIKA DASAR I

    FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS JAMBI

    2014

  • Kata Pengantar

    Penuntun Praktikum Fisika Dasar I ini ditujukan untuk mahasiswa tingkat pertama

    Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Jambi. Penuntun ini bukan merupakan buku teks

    pelajaran fisika, tetapi merupakan petunjuk persiapan untuk melaksanakan praktikum. Oleh

    karena itu, teori yang ditulis pada buku ini sengaja dibuat singkat, hanya sekedar untuk

    memberi gambaran pada permasalahan yang berkaitan dengan eksperimen. Sebelum

    melakukan penelitian mahasiswa diharapkan membaca literature yang lebih lengkap dan luas

    dari buku buku teori fisika seperti Physics, karangan D.C Giancolli, dan sebagainya

    maupun buku buku peralatan praktikum yang dipandang perlu.

    Kami menyadari masih banyak kekurangan yang ada pada buku Penuntun Praktikum

    ini, oleh karena itu kami mengharapkan koreksi, saran, perbaikan dan lain lain untuk edisi

    yang akan datang.

    Jambi, Agustus 2014

    Tim Fisika Dasar

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 1

    TEORI SESATAN DAN KETIDAPASTIAN

    PENDAHULUAN

    Didalam percobaan Fisika, hasil-hasil pengukuran yang diperoleh biasanya tidak

    diterima dengan begitu saja, karena hasil percobaan tersebut harus dapat di

    pertanggungjawabkan keberhasilan dan kebenarannya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan

    manusia dan ketelitian alat-alat yang berbatas.

    Hasil pengukuran percobaan tersebut dapat diterima bila harga besaran yang diukur

    dilengkapi dengan batas-batas penyimpang dari hasil pengukuran tersebut yang disebut

    sebagai Sesatan (Ketidapastian).

    Tetapi selama hasil itu terdapat dalam interval + , percobaan kita sungguh

    mempunyai arti (meaningfull) dan dapat di pertanggungjawabkan (X disini adalah sesatan

    yang disebabkan keterbatasan alat).

    I. Ketidakpastian Dalam Pengukuran

    Kesalahan atau error dalam suatu percobaan dapat dibagi menjadi 2 (dua) golongan,

    yaitu

    1. Kesalahan bersistem

    Yaitu kesalahan yang bersumber pada pemakaian alat ukur yang besarnya

    konstan,sering disebut kesalahn konstan (constant error).

    Dapat terjadi karena :

    a. Kesalahan titik nol (zero error)

    b. Kesalahan kaliberasi pada alat pengukur

    c. Kesalahan peralak (penglihatan)

    d. Gesekan dan fatigue (kelelahan) alat yang sering dipakai.

    e. Kondisi lingkukan peraktikum yang berbeda disbanding saat alat dikalibrasi

    f. Gangguan teknik, seperti kebocoran saluran, keretakan alat

    2. Kesalahan rondom

    Disebut juga kesalahan kebetulan, karena pengulangan pengukuran yang selalu

    memberikan hasil yang berbeda dengan harga yang sebelumnya. Kesalahan ini

    terdiri dari :

    a. Kesalahan penafsiran

    b. Keadaan lingkungan, seperti suhu, tekanan udara atau tegangan listrik

    c. Gangguan teknik, seperti getaran.

    d. Definisi, besaran yang tidakdapat terdefinisikan dengan tepat yaitu persegi,

    lonjong.

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 2

    3. Kesalahan-kesalahan lain

    a. Kekeliruan membaca skala alat

    b. Kesalahan penghitungan dibandingkan dengan cara manual dan menggunakan

    kalkulator atau daptar logaritma.

    II. Perhitungan Kesalahan

    1. Sesatan taksiran

    Bila pengukuran hanya dilakukan 1 (satu) kali, biasanya sesatan diambul

    (setengah) kali skala terkecildari alat ukur yang dipakai.

    Contoh :

    Mengukur pelat logam dilakukan 1 (satu) kali, besarnya 5 cm dengan mistar yang

    skala terkecilnya 1 mm, makahasilnya dapat dituliskan :

    t = (50 + 0,5)mm atau (5+0,05) x 10 mm

    t = 0,5 mm adalah sesatan mutlaknya (absolute)

    sesatan relatip

    t

    t

    2. Menentukan harga rata-rata (nilai terbaik) dan sesatannya

    Jika dilakukan pengukuran sebanyak N kali dengan hasil sebagai berikut :

    Maka untuk mendapatkan nilai terbaik (benar) adalah dengan merata-ratakan

    pengukuran tersebut.

    Dengan menggunakan teori sampling (pendekatan), simpangan buku contoh

    (sample standard deviation)

    a. Untuk pengukuran N < 8

    b. Untuk pengukuran N 8,

    X 100% = 0,5 x 100% = 1%

    X1 , X2, X3, ..XN

    =

    (1)

    = =

    = =

    (2)

    (3)

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 3

    3. Sesatan pada fungsi (persamaan) satu variable.

    Jika y = f(x), dimana x dan f masing-masing sebagai besaran fisis. Karena pada

    besaran x terdapat sesatan , maka pada y akan ada sesatan pula yang dapat

    ditentukan dengan menggunakan kalkulus :

    y = f(x) = f(xx)

    bila fungsi tersebut difungsikan sebagai Deret Taylor disekitar nilai x = x, maka

    didapat :

    y = f( x) = f( )(df(x)/dx x + 1/2( f(x)/d (x

    +..

    Kemudian didepinisikan bahwa nilai terbaik y adalah :

    y=f(x)

    maka,

    | - | = y = | | ( f(x)/d (x

    ..

    Sehingga

    Bila x adalah bagian skala terkecil maka y demikian juga. Bila x simpangan baku

    maka y demikian juga.

    4. Sesatan pada fungsi (persamaan) dua variable.

    z =z(x,y)

    dimana

    x = x y

    y=y y

    Tiga macam keadaan terjadi :

    a. x dan y ditentukan oleh nilai skala terkecil (bukan oleh sebaran gauss) maka,

    z = z (x x, y y)

    sehingga :

    y = | || |

    z = | || | + | z/ y || |

    (4)

    (5)

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 4

    b. x dan y berapa simpangan baku contoh (semesta gauss). Juka x dan y diukur N

    kali dan menghasilkan contoh ,

    x

    y

    sehingga,

    c. Sebaran x dan y berlainan sifatnya (berbeda cara pengukuran). Missal, x

    merupakan simpangan baku (N kali pengukuran) dan y merupakan skala

    terkecil (satu kali pengukuran). Sulit untuk dipadukan, diambil kebijakan

    menyamakan tingkat kepercayaan x dan y, karena

    = x 100% = 68%

    =

    Maka x disesuaikan dengan y,

    Dengan tingkat kepercayaan 68%, maka dengan menggunakan persamaan (6) dapat

    dicari kesalahan terhadap Z.

    5. Sesatan/kesalahan (compensating error)

    Masal

    R = f( , ) = ( )/( + )

    Untuk mencari R, kita tidak dapat menganggap

    R = x/y

    Bentuk persamaan diatas diubah agar tidak berkaitan, sehingga

    1/R = 1/ + 1/

    Maka

    z = = |

    x = x = skala terkecil

    | R/ | = | / | + | / |

    (6)

    (7)

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 5

    X X

    Y

    III. Cara Melaporkan Hasil Akhir Jumlah Angka Berarti

    Jika hasil pengukuran dilaporan sebagai x = 4,52 cm, artinya pasti tentang angka

    pertama (4) dan angka kedua (5), tetapi meragukan angka terakhir (2). Keraguan ini

    dinyatakan dengan menyebut x.

    Dalam hal ini perlu diingat :

    a. Jika x hasil pengukuran tunggal, maka x adalah dari skala terkecil.

    Pelaporannya menjadi : (4,52 0,005) cm, berarti bahwa nilai benar ada dalam

    interval 4,515 dan 4,525.

    b. Jika x hasil pengukuran berulang, maka x berupa deviasi standar dan akan lebih

    kecil dari x tadi.

    Ketelitian percobaan 10%. Jika didapatkan hasil pengukuran x = 921, 11111 maka

    dilaporkan sebagai x = (9,2 0,9) x , memiliki 2 nilai berarti.

    Ketelitian percobaan 1%. Maka dilaporkan x = (9,21 0,09) x . ketelitian

    percobaan meningkat maka memiliki 3 angka berarti.

    Ketelitian percobaan 1 maka dilaporkan x = (9,211 0,009) x , memiliki 4

    angka berarti.

    IV. Membuat Grafik

    Dari percobaan titik-titik data dan , yang diperoleh dari hasil

    perhitungan, bukan pengukuran langsung. Ketidakpastiannya harus disesuaikan

    dengan ketidakpastian pada kertas grafik dan .

    Y

    Hal ini yang harus diingat dan diperhatikan dalam membuat grafik, adalah :

    1. Judul grafik, ditulis pada bagian atas kertas grafik.

    2. Nama besaran pada sumbu horizontal maupun partikel, harus ditulis lengkap

    dengan satuannya, serta harga kaliberasinya jika ada. Contoh : V ( Volt)

    3. Pilih harga satuan sumbu-sumbu grafik yang baik, bilangan bulat atau kelipatan

    puluhan.

    Gambar grafik yang baik

    Gambar grafik yang kurang baik

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 6

    Y

    X

    4. Perhatikan lebih dulu bentuk fungsi dari besaran yang akan digambarkan

    grafiknya, linier (garis lurus) atau kuadratik (garis lengkung).

    5. Bila fungsi y = f(x), desaran pengubah f(x) diplotkan pada sumbu horizontal,

    sedangkan besaran yang diubah y pada sumbu vertikal.

    Y

    X

    V. Menentukan Garis Lurus Terbaik

    Dari hasil penghitungan ataupun pungukuran, tidak semua titik-titik data akan berbeda

    tetap pada satu garis lurus. Cara intuk mendapatkan garis lurus terbaik adalah :

    1. Cara memandang (visual)

    Mata dapat dengan cukup baik melihat apakah sederetan titik data terletak pada

    garis atau agak menyimpang.

    2. Cara titik sentroid

    Titik sentroid adalah titik dengan kordinat :

    = /N dan = /N, N = jumlah titik. Pelotkan titik dan pada kertas

    grafik, kemudian tarik garis lurus melaluinya sedimikian rupa sehingga jumlah

    titik yang terdapat diatas garis lebih kurang samadengan jumlah yang ada

    dibawahnya.

    X Y

    2 1

    4 3

    6 5

    8 7

    10 9

    12 11

  • PRAKTIKUM FISIKA DASAR I Page 7

    3. Cara garis sumbu

    Dari sejumlah titik dua yang telah diplo