Laporan Pengukuran dan Ketidakpastian Fisika Dasar

Berikut ini Laporan Pengukuran dan Ketidakpastian Fisika Dasar yang telah kami lakukan pada praktikum fisika dasar. Semoga laporan pengukuran ini bisa membantu teman-teman yang membutuhkannya.

Daftar Isi

Laporan Pengukuran dan Ketidakpastian

Ahmad Risal Patappa*), Hasmiana, Musdalfah Ramli

Laboratorium Fisika Dasar Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Telah dilakukan percobaan pengukuran dasar dan ketidakpastian pengukuran. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui (1) penggunaan alat-alat ukur dasar, (2) mampu menentukan ketidakpastian tunggal dan berulang serta, (3) mengerti tentang angka penting. Dalam percobaan ini dilakukan 3 kegiatan pengukuran yaitu 1) pengukuran panjang 2) pengukuran massa 3) pengukuran waktu dan suhu. Dalam pengukuran panjang dilakukan pengukuran pada balok dan ke bola menggunakan mistar, jangka sorong dan micrometer sekrup. Dalam pengukuran massa diukur massa balok dan bola menggunakan neraca Ohauss 2610g, 311g, 310g. Dalam pengukuran waktu dan suhu digunakan stopwatch dan termometer Hasil analisis menunjukkan adanya perbedaan ketidakpastian pengukuran dari berbagai alat ukur penggaris memiliki angka ketidakpastian 0,5 mm, jangka sorong memiliki angka ketidakpastian sebesar 0,05 mm, mikrometer sekrup memiliki ketelitian hingga 0,01 mm serta angka ketidakpastiannya adalah 0,005 mm. Pengukuran suhu, hasil percobaan menujukkan angka ketidakpastian termometer adalah sebesar 1 mm, dan stopwatch memiliki angka ketidakpastian sama dengan termometer yaitu sebesar 1 mm.

Rumusan Masalah

Apa yang dimaksud dengan pengukuran?
Bagaimana cara menggunakan alat ukur?
Bagaimana cara menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang?
Bagaimana cara memahami penggunaan angka berarti angka berarti?

Tujuan

Mampu menggunakan alat-alat ukur dasar
Mampu menentukan ketidakpastian pada pengukuran tunggal dan berulang
Mengerti atau memahami penggunaan angka berarti

Metode Eksperimen

Teori Singkat

Pengukuran Panjang

Mistar

Pada setiap alat ukur terdapat suatu nilai skala yang tidak dapat lagi dibagi-bagi, inilah yang disebut Nilai Skala Terkecil ( NST ). Ketelitian alat ukur bergantung pada NST ini. Mistar memiliki NST 0,1 cm atau 1 mm.

Jangka Sorong

Setiap jangka sorong memiliki skala utama ( SU ) dan skala bantu atau skala nonius ( SN ). Pada umumnya, nilai skala utama = 1mm, dan banyaknya skala nonius tidak selalu sama antara satu jangka sorong dengan jangka sorong lainnya. Ada yang mempunyai 10 skala, 20 skala, dan bahkan ada yang memiliki skala nonius sebanyak 50 skala.

Mikrometer Sekrup

Pada umumnya mikrometer sekrup memiliki Nilai Skala Mendatar ( skala utama ) sebesar 0,5 mm dan jumlah skala putar sebanyak 50 skala, dengan demikian maka NST mikrometer sekrup seperti mempunyai NST sebesar,

$NST\: Mikrometer\: Sekrup=\frac{0,5\: mm}{50}=0,01\: mm$

Pengukuran Massa

Neraca Ohauss 2610 gram

Pada neraca ini terdapat 3 lengan dengan batas ukur yangberbeda-beda.Pada ujung lenga dapat digandeng 2 buah beban yang nilainya masing-masing 500 gram dan 1000 gram.Sehingga kemampua atau batas ukur alat ini menjadi 2610 gram. Untuk pengukuran di bawah 610 gram, cukup menggunaka semua lengan neraca dan di atas 610 gram sampai 2610 gram ditambah dengan beban gantung. Hasil pengukuran dapat ditentukan dengan menjumlah penunjukkan beban gantung dengan semua penunjukkan lengan-lengan neraca.

Neraca Ohauss 311 gram

Neraca ini mempunyai 4 lengan dengan nilai skala yang berbeda-beda, masing-masing lengan mempunyai batas ukur dan nilai skala yang berbeda-beda.Untuk menggunakan neraca ini terlebih dahulu tentukan Nilai Skala masing-masing lengan NST dari neraca Ohauss 311 gram, diambil dari nilai skala terkecil dari empat lengannya.Hasil Pengukuran ditentukan dengan menjumlahkan penunjukkan semualengan neraca yang digunakan.

Neraca Ohauss 310 gram

Neraca ini mempunyai 2 lengan dengan nilai skala yang berbeda-beda dan dilengkapi dengan sebuah skala putar ( skala utama ) dan skala nonius. NST Neraca Ohauss 310 dapat ditentukan dengan cara yang sama dengan pada jangka sorong. Hasil pengukuran ditentukan dengan menjumlahkan penunjukkan semua lengan neraca ditambahkan dengan nilai pengukuran dari skala putar dan noniusnya.

Pengukuran Suhu dan Waktu

Thermometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperature suatu zat.Ada dua jenis thermometer yang umum digunakan dalam laboratorium, yaitu thermometer air raksa dan thermometer alcohol. Keduanya adalah thermometer jenis batang gelas dengan batas ukur minimum -10 ℃ dan batas ukur maximum +110 ℃. Nilai skala terkecil untuk kedua jenis thermometer tersebut dapat dapat ditentukan seperti halnya menentukan nilai skala terkecil sebuah mistar biasa, yaitu dengan mengambil batas ukur tertentu dan membaginya dengan jumlah skala dari nol sampai pada ukur yang diambil tersebut.

Stopwatch merupakan salah satu alat ukur waktu yang paling sering digunakan di laboratorium.Alat ukur ini dilengkapi dengan tombol untuk menjalankan, mematikan dan mengembalikkan jarum ke posisi nol. Terdapat beberapa bentuk stopwatch dengan NST yang berbeda-beda. Cara menentukan NST stopwatch sama dengan menentukan NST alat ukur tanpa nonius.

Alat dan Bahan

Alat

Penggaris / mistar
Jangka sorong
Mikrometer sekrup
Stopwatch
Termometer
Statip
Kubus besi
Bola kecil
Neraca Ohauss
Gelas ukur
Kaki tiga dan kasa

Bahan

Pembakar Bunsen
Air secukupnya

Prosedur Kerja

Kegiatan 1 Mengukur panjang, lebar dan tinggi kubus dan mengukur diameter bola dengan mistar, jangka sorong, micrometer sekrup.

Diambil mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup
Ditentukan NST ketiga alat tersebut
Dilakukan pengukuran panjang, lebar, dan tinggi terhadap kubus sebanyak 3x dengan menggunakan mistar, jangka sorong, dan micrometer sekrup. Dicatat hasil pengukuran pada table hasil pengamatan disertai ketidak pastiannya.
Dilakukan pengukuran diameter terhadap bola sebanyak 3x dengan menggunakan mistar, jangka sorong, dan micrometer sekrup. Dicatat hasil pengukuran pada table hasil pengamatan disertai ketidak pastiannya.

Kegiatan 2 Mengukur massa kubus dan kelereng dengan neraca Ohauss 2610 g, 311 g, 310 g.

Diambil neraca Ohauss 2160g, 311g, 310g
Ditentukan NST masing-masing neraca
Dilakukan pengukuran massa terhadap kubus dan kelereng dengan menggunakan neraca Ohauss 2610g, 311g, 310g yang dilakukan masing-masing sebanyak 3 kali.
Dicatat hasil pengukuran pada tabel yang telah disediakan beserta ketidakpastiannya.

Kegiatan 3 Mengukur suhu dan waktu dengan menggunakan thermometer dan stopwatch

Disiapkan gelas ukur, bunsen pembakar lengkap dengan kaki tiga dan lapisan asbesnya dan sebuah termometer.
Di isi gelas ukur dengan air hingga 1⁄2bagian dan di letakkan di atas kaki tiga tanpa ada pembakar.
Diukur temperatur mula-mula $T_{0}$ .
Dinyalakan Bunsen pembakar dan ditunggu beberapa saat hingga terjadi kenaikan suhu 3ºC.
Dijalankan stopwatch.
Dicatat perubahan temperatur yang terbaca pada thermometer tiap selang waktu 1 menit dan dilakukan sebanyak 6 kali.

Hasil Pengamatan dan Analisis Data

Hasil Pengamatan

Pengukuran Panjang

NST Mistar : 0,1 atau 1 mm

NST Jangka Sorong : 20 skala nonius = 39 skala utama (SU = 1 mm)

$20\, skala\: nonius= 39\: mm= \frac{39}{20}= 1,95\: mm=2\: mm$

$1\: skala\: nonius = 1,95\: mm = 2\: mm$

$NST\: Jangka\: Sorong = 2\: mm- 1,95 = 0,05\: mm$

NST Mikrometer Sekrup :

$NST\: alat\:\:=\frac{Nilai\: Skala\: Mendatar}{Jumlah\: Skala\: Putar}$

$NST\: Mikrometer\:\: Sekrup=\frac{0,5}{50}=0,1$

Tabel 1. Hasil pengukuran panjang dengan menggunakan mistar, jangka sorong, micrometer sekrup

Pengukuran Massa

Neraca Ohauss 2610 gram

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 1=\frac{100}{10}=10\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 2=\frac{500}{5}=100\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 3=\frac{10}{100}=0.1\: gram/skala$

$Massa\: Beban\: Gantung=-$

Tabel 2. Hasil pengukuran massa dengan Neraca Ohauss 2610 gram

Neraca Ohauss 311 gram

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 1=\frac{200}{2}=100\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 2=\frac{100}{10}=10\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 3=\frac{10}{10}=1\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 4=\frac{1}{100}=0.01\: gram/skala$

Tabel 3. Hasil pengukuran massa dengan Neraca Ohauss 311 gram

Neraca Ohauss 310 gram

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 1=\frac{200}{2}=100\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Lengan\: 2=\frac{100}{10}=10\: gram/skala$

$Nilai\: Skala\: Putar =10\: Skala\: Nonius=1.9\: Skala\: Putar$

$Jumlah\: Skala\: Nonius=10$

$10\: SN=19\: SP$

$SN= \frac{1,9\: gr}{10}=0,19\: gr\sim 0,2\: gr$

$NST=0,2\: gr-0,19\: gr=0,01\: gr$

Tabel 4. Hasil pengukuran massa dengan Neraca Ohauss 310 gram

Pengukuran Waktu dan Suhu

$NST\: Thermometer=1^{\circ}C$

$Temperatur\: mula-mula\: \left ( T^{\circ} \right )=36^{\circ}C$

$NST\: Stopwatch=0,1\: s$

Tabel 5. Hasil pengukuran waktu dan suhu

Analisis Data

Untuk bagian analisis data pengukuran dan ketidakpastian dapat di download melalui link disini

Pembahasan

Setelah mendapat NST suatu alat ukur maka kita menentukan ketidakpastian pengukuran alat ukur mistar, jangka sorong, dan mikrometer sekrup. Dimana mistar memiliki ketidakpastian sebanyak 0,5 mm, jangka sorong memiliki angka ketidakpastian sebanyak 0,05 mm, dan mikrometer sekrup memiliki ketidak pastian sebanyak 0,005 mm. Ketidakpastian pengukuran terbagi 2 yaitu: pengukuran tunggal dan berganda.

Cara menentukan ketidakpastian pengukuran tunggal (∆x) adalah ∆x=1/2 × NST Alat, NST tresebut dikali dengan ½ karena jarak antar skala masih mampu dibagi 2 oleh mata. Nilai ∆x hasil pengukuran dilaporkan dengan cara yang sudah dibakukan seperti berikut: X=(x±∆x)[X]. Dimana X adalah symbol besaran yang diukur. (x±∆x)merupakan hasil pengukuran ketidakpastiannya. Dan [X] merupakan satuan besaran x (dalam suatu SI). Semakin baik mutu alat ukur, semakin kecil ∆x yang diperoleh. Dan semakin kecil ketidakpastian mutlah, maka semakin tepat hasil pengukuran.

Sedangkan, cara menentukan nilai ketidakpastian pengukuran berganda yaitu dengan mencari hasil rata-rata yang dilaporkan sebagai {x} dari pengukuran tersebut dan mencari deviasi (penyimpangan) terbesar atau deviasi rata-rata yang dilaporkan sebagai ∆x. Deviasi adalah selisih antara tiap hasil pengukuran dari nilai rata-ratanya. Cara mencari rata-rata adalah $\bar{x}=\frac{x_{1}+x_{2}+x_{3}}{3}$ , sedangkan cara mencari deviasi adalah $\delta _{1}=\left | x_{1}-\bar{x} \right |$ , $\delta _{2}=\left | x_{2}-\bar{x} \right |$ , dan $\delta _{3}=\left | x_{3}-\bar{x} \right |$ . $\Delta x$ adalah yang terbesar diantara $\delta _{1}$ , $\delta _{2}$ , dan $\delta _{3}$ . Atau dapat diambil dari $\bar{x}=\frac{x_{1}+x_{2}+x_{3}}{3}$ .

Untuk pengukuran massa neraca memiliki ketelitian yang berbeda-beda Pada neraca ini terdapat 3 lengan dengan batas ukur yangberabeda-beda.Pada ujung lenga dapat digandeng 2 buah beban yang nilainya masing-masing 500 gram dan 1000 gram. Neraca 311 mempunyai 4 lengan dengan nilai skala yang berbeda-beda, masing-masing lengan mempunyai batas ukur dan nilai skala yang berbeda-beda.Untuk menggunakan neraca ini terlebih dahulu tentukan Nilai Skala masing-masing lengan NST dari neraca Ohauss 311 gram, diambil dari nilai skala terkecil dari empat lengannya. Sedangkan Neraca Ohauss 310 gram mempunyai 2 lengan dengan nilai skala yang berbeda-beda dan dilengkapi dengan sebuah skala putar( skala utama ) dan skala nonius. NST Neraca Ohauss 310 dapat ditentukan dengan cara yang sama dengan pada jangka sorong.

Sedangkan untuk pengukuran suhu termometer alat yang digunakan untuk mengukur temperature suatu zat. NST termometer dapat ditentukan seperti halnya menentukan nilai skala terkecil sebuah mistar biasa, yaitu dengan mengambil batas ukur tertentu dan membaginya dengan jumlah skala dari nol sampai pada ukur yang diambil tersebut.

Dan yang terakhir adalah waktu yang diukur menggunakan Stopwatch. Cara menentukan NST stopwatch sama dengan menentukan NST alat ukur tanpa nonius, yaitu 1 × NST stopwatch . NST stopwatch dikali dengan 1 karena jarum yang bergerak pada stopwatch tidak mungkin berhenti diantara skala-skala.

Kesimpulan

Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa, masing-masing alat ukur memiliki tingkat ketelitian dan ketidakpastian pengukuran yang berbeda-beda. Dimana alat ukur panjang, lebar dan tinggi seperti mistar memiliki tingkat ketelitian 0,1 cm atau 1 mm dan ketidakpastiannya sebesar 0,5 mm. Sedangkan untuk mengukur ketebalan seperti jangka sorong memiliki tingkat ketelitian 0,1 mm dan angka ketidakpastiannya 0,05. Dan mikrometer sekrup memiliki tingkat ketelitian hingga 0,01 mm dan angka ketidakpastiannya adalah 0,005 mm.
Sedangkan untuk pengukuran massa neraca Ohauss memiliki tingkat ketelitian yang berbeda-beda tergantung dari tipe neraca yang digunakan.
Sedangkan suhu dalam air yang dipanaskan tiap menitnya akan meningkat.

Daftar Rujukan

Penuntun Praktikum. FISIKA DASAR 1. Unit Laboratorium Fisika Dasar: UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR.

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 2011. Fundamental of Physics. 9th Edition. Penerbit: John Wiley & Sons

Laporan Pengukuran dan Ketidakpastian Fisika Dasar