Pengukuran dan Besaran
description
Transcript of Pengukuran dan Besaran
Laboratorium Fisika Dasar
`
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan
1. Mempelajari cara pemakaian jangka sorong dan mikrometer
2. Mengukur panjang, lebar, tinggi dan diameter beberapa benda ukur
3. Memahami konsep angka penting
4. Mempelajari cara pengolahan data menggunakan analisa kesalahan
1.2 Landasan Teori
Dalam ilmu fisika, pengukuran dan besaran merupakan hal yang bersifat
dasar, dan pengukuran merupakan salah satu syarat yang tidak boleh
ditinggalkan. Pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran
dengan besaran lain yang telah disepakati yang ditetapkan sebagai satuan.
Pada umumnya, sesuatu yang dapat diukur memiliki satuan yang dinyatakan
dengan angka yang disebut sebagai besaran.
Dalam opengukuran, istilah ketelitian (presisi) dan keakuratan
(akurasi) sangat berhubungan dengan pengukuran. Ketelitian atau presisi
adalah istilah untuk menggambarkan tingkat kebebasan alat ukur dari
kesalahan acak yang disebabkan adanya nilai skala terkecil dari alat ukur.
Sedangkan keakuratan atau akurasi adalah beda atau kedekatan (closeness)
antara niali yang terbaca dari alat ukur dengan nilai sebenarnya. Presisi yang
tinggi tidak mempunyai implikasi terhadap akurasi pengukuran. Alat ukur
yang mempunytai presisi tinggi belum tentu alat ukur tersebut mempunyai
akurasi yang tinggi. Akurasi rendah dari alat ukur yang mempunyai opresisi
yang tinggi pada umumnya disebabkan oleh bias dari pengukuran, yang bisa
dihilangkan dengan kalibrasi.
Selain itu, angka penting sangat penting dalam suatu pengukuran.
Angka penting adalah angka yang diperhitumgkan di dalam pengukuran dan
pengamatan. Angka penting mempunyai aturan-aturab yaitu :
1. Semua angkan bukan nol adalah angka penting
Dasar – dasar pengukuran 1Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
2. Angka nol yang terletak diantara angka bukan nol termasuk angka penting
3. Untuk bilangan desimal yang lebih kecil dari satu, angka nol yang terletak
disebelah kiri maupun disebelah kanan tanda koma, tidak termasuk angka
penting
4. Deretan angka nol yang terletak di sebelah kanan angka bukan nol adalah
angka penting, kecuali ada penjelasan lain.
Karena mengukur merupakan kegiatan untuk membandingkan sesuatu
dengan sesuatu yang lainnya yang digunakan sebagai standar acuan
denggan menggunkan alat ukur, maka ada hal-hal yang perlu diperhatikan
dalam menggunakan alat ukur yaitu :
1. Batas ukur dan batas kerja alat, yaitu nilai minimun dan nilai
maksimum yang dapat diukurt dengan alat itu. Sebelum menggunakan
alat-alat, kita harus membaca dahulu batas kerja alat itu.
2. Ketelitian alat (akurasi alat ukur), yaitu niali terkecil yangf dapat
diukur dengan teliti oleh alat tersebut
3. Kesalahan titik nol (zero error), yaitu penunjukkan skala awal
ketika alat belum digunakan.
4. Kesalahan kalibrasi alat, yaitu kesalahan teknik pada pembuatan
skala dar alat itu sendiri.
5. Kesalahan penglihatan (paralaks), yaitu kesalahan yang disebabkan
oleh cara pengamat yang kurang tepat. Bisa saja karena kedudukan
mata pengamat tidak tepat.Untuk menghindarinya, kedudukan mata
pengamat harus tegak lurus pada tanda yang dibaca.
Jenis-jenis alat ukur
A. Mistar
Untuk mengukur panjang benda, dalam kehidupan sehari-hari biasa
digunakan mistar. Terdapat beberapa jenis mistar sesuai dengan
skalanya. Ada mistar yang skala terkecilnya mm ( millimeter) dan ada
mistar yang skala terkecilnya cm (centimeter). Mistar yang sering kita
gunakan biasanya adalah mistar millimeter. Dengan kata lain, mistar
itu mempunyai ketelitian 1 mm atau 0,1 cm. Ketika mengukur dengan
Dasar – dasar pengukuran 2Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
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 mata berada di luar garis
tersebut, panjang benda bisa menjadi salah. Bisa saja benda akan
terbaca lebih besar atau lebih kecil dari nilai yang sebenarnya. Akibat
dari haln ini adalah terjadinya kesalahan dalam pengukuran yang biasa
disebut kesalahan paralaks.
B. Jangka sorong
Jangka sorong merupakan salah satu alat ukur panjang yang dapat
dipergunakan untuk mengukur panjangsuatubendadengan ketelitian 0,1
mm. Secara umum jangka sorongterdiri atas dua bagian yaitu rahang
tetap dan rahang geser. Jangka sorong juga terdiri dari 2 bagian skala
yaitu skala utama dan skala nonius. Skala utama terdapat pada rahang
tetap sedangkan skala nonius terdapat pada rahang geser. Fungsi jangka
sorong adalah sebagai berikut :
1. Mengukur panjang bagian luar benda
2. Mengukur panjang rongga bagian dalam benda
3. Mengukur kedalaman lubang benda
Sepuluh skala utama memiliki panjang 1 cm, dengan kata lain jarak dua
skala berdekatan pada skala utama adalah 0,1 cm. Sedangkan sepuluh
skala nonius memiliki panjang 0,9 cm, dengan kata lain jarak 2 skala
nonius yang saling berdekatan adalah 0,9 cm. Jadi beda satu skala uatama
dengan 1 skala nonius adalahh 0,1 – 0,9 cm = 0,1 cm atau 0,1 mm.
Sehingga skala terkecil dari jangka sorong adalah 0,1 mm atau 0,01 cm.
Ketelitian jangka sorong adalah setengah dari skala terkecil. Jadi
ketelitian jangka sorong adalah :
Dx = ½ x 0,01 cm.
Contoh pengukuran dari jangka sorong adalah sebagai berikut. Bila
diukur sebuah benda didapat hasil bahwa skala pada jangka sorong
terletak pada antara 5,2 cm dan 5,3 cm. Sedangkan skala nonius yang
keempat terimpit dengan salah satu skala utama. Mulai dari skala
Dasar – dasar pengukuran 3Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
keempat ini kekiri, selisih antara skala utama dan skala nonius bertambah
0,1 mm melewati satu skala. Karena terdapat 4 skala, maka selisih antara
skala utama dan skala nonius adalah 0,4 mm. Dengan demikian, dapat
ditarik kesimpulan kalau panjang benda yang diukur tersebut adalah 5,2
cm + 0,04 cm = 5,24 cm.
C. Mikrometer Sekrup
Mikrometer sekrup adalah alat ukur dengan ketelitian 0,01 mm atau
0,001 cm. Mikrometersekrupberfungsisebagaiberikut : atau 0,001 cm.
Mikrometersekrupberfungsisebagaiberikut :
1. Mengukur tingkat ketebalan atau tebal dari suatu benda
2. Mengukur diameter dari benda-benda kecil.
Seperti halnya jangka sorong, micrometer sekrup terdiri dari
a. Rahang tetap yang berisi skala utama yang dinyatakan dalam satuan
mm. Panjang skala utama micrometer pada umumnya mencapai 25
mm. Jarak anatara dua skala utama pada saling berdekatan adalah 0,5
mm.
b. Poros berulir yang dipasang pada silinder pemutar (bidal) pada ujung
bidal terdapat garis skala yang membagi menjadi 50 bagian yang sama
yang disebut skala nonius.
c. Rahang geser yang dihubugkan dengan bidal, yang digunakan untuk
memegang benda yang akan diukur bersama dengan rahang tetap.
Jika bidal digerakkan 1 putaran penuh maka poros akan maju atau
mundur 0,5 mm. Karena selubung luar memiliki 50 skala, maka skala
terkecil micrometer sekrup adalah 0,55 mm/50 = 0,01 mm.
Ketelitian dari micrometer 0,005 mm, maka ini didapat dari
setengah skala terkecilnya. Dengan ketelitian 0,005 mm, maka
mikrometer sekrup dapat dipergunakan untuk mengukur tebal kertas atau
diameter kawat tipis denganlebih akurat.
Dasar – dasar pengukuran 4Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
BAB IIPROSEDUR PERCOBAAN
2.1 Alat dan Bahan
1. Jangka sorong
Berfungsi untuk mengukur panjang bagian luar benda, panjang rongga
bagian dalam benda, dan mengukur lubang dalam benda serta
kedalamannya.
2. Micrometer
Berfungsi untuk mengukur benda-benda yang sangat kecil seperti
mengukur ketebalan uang logam.
3. Penggaris
Berfungsi untuk mengukur panjang suatu benda secara linear dengan skala
terkecil 1 mm.
4. Benda uji berbentuk silinder
Sebagai benda yang akan di uji.
5. Benda uji berbentuk kawat
Sebagai benda yang akan di uji dengan mistar.
6. Benda uji bentuk balok
Sebagai benda uji
7. Benda uji berbentuk plat besi
Sebagai benda yang akan diuji
8. Benda uji berupa cairan
Sebagai benda untuk diuji.
9. Gelas ukur
Untuk mengukur volume benda cair.
10. Benang tebal
Untuk mengukur panjang kawat yang tidak lurus sempurna.
Dasar – dasar pengukuran 5Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
2.2 Cara Kerja
A. Pengukuran balok
1. Panjang balok diukur menggunakan penggaris sebanyak 8 kali.
2. Lebar dan tinggi balok diukur dengan jangka sorong sebanyak 8 kali.
B. Pengukuran kawat
1. Panjang kawat diukur menggunakan penggaris, gunakan benang
sebagai alat bantu untuk mengukur panjang kawat bila kawat yang
digunakan tidak lurus sempurna.
2. Diameter kawat diukur menggunakan micrometer, dilakukan sebanyak
8 kali.
C. Pengukuran volume air
1. Bejana atau gelas ukur kosong ditimbang.
2. 100 ml air dimasukkan kedalam gelas ukur,kemudiaan massa air
ditimbang dan ditentukan.
3. Gelas ukur dikosongkan lagi, 100 ml air dimasukkan dan ditimbang.
4. Diulang minimal 8 kali.
D. Pengukuran benda berbentuk silinder (berongga)
1. Tinggi silinder diukur dengan jangka sorong sebanyak 8 kali.
2. Diameter dalam dan diameter luar silinder diukur dengan jangka
sorong, minimal sebanyak 8 kali.
E. Pengukuran plat besi
1. Panjang plat diukur menggunakan penggaris sebanyak 8 kali
2. Lebar plat diukur menggunakan jangka sorong dan tinggi plat
menggunakan micrometer. masing-masing minimal 8 kali.
Dasar – dasar pengukuran 6Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
2.3 Skema Alat
Gambar 2.3 Alat – alat pengukuranKeterangan :
1. Jangka sorong2. Neraca3. Kawat4. Balok Akrilik5. Tabung berongga6. Jangka sorong7. Gelas ukur
Dasar – dasar pengukuran 7Teknik Industri
1 73 4 5 62
Laboratorium Fisika Dasar
`
BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Jurnal (Terlampir)3.2 Perhitungan dan Ralat A. Menentukan massa jenis balok (plastik/akrilik)
m = 13,49 gr p = 11,16 cm
l = 2,13 cm t = 0,482 cm v = p x l x t
= 11,16 x 2,13 x 0,482 = 11,46 cm3
=
=
= 1,17 g/cm3
Tabel 1 Perhitungan massa jenis balok akrilikiNo m (g) P (cm) l (cm) t (cm) (g/cm3)123
13,4913,2913,39
11,1611,15211,154
2,132,1262,15
0,4820,480,492
1,171,161,13
=
=
= 1,15 g/cm3
Tabel 2 Tabel ralat massa jenis balok akrilikNo (g/cm3) (g/cm3) ( - )g/cm3 ( - )2g/cm3
123
1,171,161,13
1,151,151,15
0,020,01-0,02
0,00040,00010,0004
∑ 0,0009
Dasar – dasar pengukuran 8Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
RM =
=
= = 0,02
RN = x 100%
= x 100%
= 1,74%Keterangan:
RM = Ralat MutlakRN = Ralat Nisbi
B. Menentukan massa jenis kawat besi m = 2 gr p = 12,7 cm d = 0,196 cm
V = ∏ d2 p
= x 3,14 x (0,196)2 x 12,7
= 0,38 cm3
=
=
= 5,26 g/cm2
Tabel 3 Perhitungan massa jenis kawat besiNo m (g) p (cm) d ( cm) (g/cm3)
123
2,02,32,3
12,712,412,3
0,1960,1990,195
5,266,056,38
Dasar – dasar pengukuran 9Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
=
= 5,89 g/cm3
Tabel 4 Tabel ralat massa jenis kawat besi
No (g/cm3) ( - ) g/cm3 ( - ) g/cm3 ( - )2 g/cm3
1 5,26 5,89 -0.63 0,3969
2 6,05 5,89 0,16 0,0256
3 6,38 5,89 0,49 0,2401
= 0,6626
RM =
=
=
=
RN = x 100%
= x 100%
= 9,67%C. Menentukan massa jenis air
m = 52,4 g
v = 40 ml= 40 cm3
=
=
Dasar – dasar pengukuran 10Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
= 1,31 g/cm3
Tabel 5 Perhitungan massa jenis airNo m (g) v (cm3) (g/cm3)1 52,4 40 1,312 51,4 40 1,283 52,5 40 1,31
=
= g/cm3
Tabel 6 Tabel ralat massa jenis airNo (g/cm3) (g/cm3) ( - ) g/cm3 ( - )2 g/cm3
1 1,31 1,3 0,01 0,00012 1,28 1,3 -0,02 0,00043 1,31 1,3 0,01 0,0001
= 0,0006
RM =
=
=
RN = X 100%
= x 100%
= %
D. Menentukan massa jenis tabung beronggam = 28,89 gdd = 1,97 cmdl = 2,552 cm
v = (dl –dd) t
= x 3,14 (2,552-1,97) 9,683
= 4,42 cm3
Dasar – dasar pengukuran 11Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
=
=
= 6,53 g/cm
3
Tabel 7 perhitungan massa jenis tabung berongga
No m (g) dd (cm) dl (cm) g/cm3
1 28,89 1,97 2,552 6,532 28,79 1,952 2,552 6,323 28,79 1.96 2,55 6,44
=
= 6,43 g/cm3
Tabel 8 Tabel Ralat massa jenis tabung berongga
No (g/cm3) ( - ) g/cm3 ( - ) g/cm3 ( - ) 2g/cm3
1 6,53 6,43 0,1 0,01
2 6,32 6,43 -0,11 0,0121
3 6,44 6,43 0,01 0,0001
= 0,0222
RM =
=
= 0,10
RN = X 100%
= x 100%
= 1,55 %
Dasar – dasar pengukuran 12Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
Dasar – dasar pengukuran 13Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
3.3 Analisa
Setelah dilakukan pengamatan, kemudian pengambilan data pengukuran dari
beberapa benda uji dengan alat ukur seperti mikrometer sekrup dan jangka
sorong, dan yang terakhir adalah pengolahan data. Didapatlah hasil dari
beberapa massa jenis benda uji.
Dari hasil eksperimen, massa jenis balok dengan bahan akrilik adalah
1,5 g/cm3, massa jenis kawat besi adalah 5,89 g/cm3. Massa jenis air adalah
1,3 g/cm3, massa jenis tabung berongga dengan bahan PVC adalah 6,43
g/cm3.
Hasil pengukuran massa jenis tersebut sedikit berbeda dengan literatur.
Misalnya massa jenis balok dengan bajan akrilik berdasarkan literatur adalah
1,2 g/cm3 yang lebih besar dari massa jenis berdasarkan eksperimen.
Sedangkan massa jenis air pada literatur adalah 1 g/cm3 yang lebih kecil dari
massa jenis air pada eksperimen.
Di dalam pembahasan, terdapat ralat mutlak (RM) dan ralat nisbi (RN).
Ralat nisbi yaitu ralat yang menyatakan seberapa besar kesalahan pengukuran
yang dilakukan . unk mendapatkan ralat nisbi, diperlukan standar deviasi dari
data pengukuran. Standar deviasi itulah yang disebut ralat mutlak.
Ralat nisbi digunakan untuk menyatakan keakuratan dalam pengukuran.
Jika RN dari suatu pengukuran kurang dari sama dengan lima, maka bisa
dikatakan pengukuran yang dialakukan itu akurat. RN pada pengukuran
massa jenis balok akrilik sebesar 1,74% , pada kawat besi sebesar 9,67 %,
pada air sebesar 1,55 . Dengan demikian, pengukuran pengukuran massa jenis
balok akrilik, massa jenis air dan massa jenis tabung berongga dapat
dikatakan akurat, sedangkan pengukuran massa jenis kawat besi belum
akurat.
Keidakakuratan dalam pegukuran bisa disebabkan oleh dua faktor, yaitu
kesalahan dari pengamat dan kesalahan dari ralat. Kesalahan dari pengamat
itu bisa disebut sebagai kesalahan paralaks yaitu kesalahan ketika membaca
skala. Hal ini disebabkan oleh posisi mata yang tdak tegak lurus terhadap
objek. Inilah kesalahan dari alat bisa disebut juga sebagai kesalahan mutlak.
Dasar – dasar pengukuran 14Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
Kesalahan ini terjadi karena kesalahan dari alat ukur itu sendiri. Contohnya
ketika mengukur benda dengan menggunakan mikrometer sekrup, maka
kesalahan mutlaknya adalah 0,01.
Dasar – dasar pengukuran 15Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil eksperimen yang telah kami lakukan, maka dapat diambil
kesimpulan, bahwa percobaan yang kami lakukan bisa dikatakan cukup
berhasil walaupun masih terdapat ralat.
Ralat yang diperoleh antara lain :
a. Balok akrilik
RM = 0,02
RN = 1,74 %
b. Kawat besi
RM = 0,57
RN = 9,67 %
c. Air
RM = 0,017
RN = 1,7 %
d. Tabung Berongga
RM = 0,10
RN = 1,55 %
4.2 Saran
Dari percobaan yang kami lakukan supaya praktikum selanjutnya
mendapatkan hasil yang memuaskan, maka kami menyarankan :
a. Lebih teliti dan berhati-hati menggunakan alat-alat praktikum
b. Lebih teliti dalam melakukan pengukuran
c. Melakukan praktikum dengan tenang dan serius
d. Lakukan pengukuran berkali-kali sehingga data yang didapatkan lebih
akurat.
Dasar – dasar pengukuran 16Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
JAWABAN PERTANYAAN
1. Berapakah skala terkecil dari alat ukur jangka sorong, mikrometer dan
penggaris?
Skala terkecil dari alat ukur jangka sorong adalah 0,01 cm. Skala terkecil
dari micrometer adalah 0,001 cm. Sedangkan skala terkecil dari penggaris
adalah 0,1 cm.
2. Sebutkan kesalahan yang dapat terjadi bila melakukan pengukuran serta
contoh!
a. Kesalahan paralak
Kesalahan ini terjadi karena posisi mata tidak tegak seperti biasanya
dianjurkan. Contohnya apabila posisi mata saat melihat benda dalam
keadaan miring, sehingga hasil bacaan menjadi tidak tepat.
b. Kesalahan mutlak
Kesalahan ini terjadi karena kesalahan dari alat ukur itu sendiri.
Contohnya ketika mengukur benda dengan menggunakan micrometer
maka kesalahan mutlaknya 0,01 sehingga terjadi kesalahan
pengukuran besaran.
3. Mengapa dalam eksperimen, pengukuran harus diulang beberapa kali?
Pengukuran harus diulangi beberapa kali bertujuan untuk mendapatkan
hasil pengukuran yang akurat dan teliti.
4. Bagaimana cara mendapatkan variasi data yang berbeda untuk mengukur
dimensi benda?
Cara mendapatkanvariasi data yang berbeda untuk mengukur dimensi
benda adalah dengan menggunakan alat ukur yang berbeda, benda uji yang
berbeda, dan tempat atau letak pengujian benda yang berbeda.
5. Papan persegi panjang memiliki panjang (21,3± 0,2) cm dan lebar (9,80 ±
0,1) cm. Hitunglah luas papan dan ketidakpastiannya dalam perhitungan
luas!
Luas = panjang x lebar
Luas = 21,3 cm x 9,80 cm
Dasar – dasar pengukuran 17Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
Luas = 208,74 cm2
Luas = 208,7 cm2
dL = ( p x dL ) + ( l x dp )
dL = ( 21,3 x 0,1 ) cm + (9,8 x 0,2) cm
dL = 2,13 cm + 1,96 cm
dL = 4,09 cm
dL = 4,1 cm
Jadi, luasnya = Luas + dL
= 208,7 + 4,1
= 212, 8 cm2
6. Berapa jumlah angka penting pada nilai terukur ini
(a) 23 cm
(b) 3,589 s
(c) 4,67 . 103 m/s
(d) 0,0032 m?
Jawab :
(a) 23 cm, ada dua angka penting
(b) 3,589 s, ada empat angka penting
(c) 4,67 . 103 m/s, ada tiga angka penting
(d) 0,0032 m, ada dua angka penting
7. Buatlah perkiraan bagan data pengamatan untuk percobaan ini!
No. Benda Panjang Lebar Tinggi
Dasar – dasar pengukuran 18Teknik Industri
Laboratorium Fisika Dasar
`
Dasar – dasar pengukuran 19Teknik Industri