Dasar Pengukuran Dan Ketidakpastian [PDF]

Citation preview

MODUL 1 DASAR PENGUKURAN DAN KETIDAKPASTIAN



Nama Praktikan



: Ayuanda Putri Nurlaylila



NIM



: 102320024



Kelas



: Teknik Kimia 1B (CE-1B)



Tanggal Praktikum



: 13 Oktober 2020



Pimpinan Praktikum : Diva Addini



I. II.



INTISARI DAN KATA KUNCI PENDAHULUAN



2.1.Tujuan Setelah praktikum diharapkan mahasiswa dapat : 1. Menggunakan alat ukur dasar 2. Menentukan angka ketidakpastian dan memahami penggunaan angka berarti 2.2.Dasar Teori Pengukuran adalah suatu keterampilan dari proses sains yang mengumpulkan informasi secara kuantitatif ataupun kualitatif. Setelah melakukan pengukuran akan diperoleh besar atau besaran atau bukti kualitatif. Dalam pengukuran kita mengenal ketepatan dan ketelitian dalam mengukur. Ketepatan adalah suatu besaran yang diukur berulang kali (beberapa kali pengukuran) dan menghasilkan angka “akurat” yang sebenarnya menyebar mendekati harga. Pada pengukuran kali ini, rata rata harga mendekati harga yang sebenarnya. Ketelitian adalah hasil pengukuran yang terpusat atau mengacu pada suatu daerah tertentu. [1] Kita dapat mengukur masing-masing besaran fisik dalam setiap satuannya dengan menggunakan perbandingan suatu standart. Satuan sendiri merupakan nama unik yang ditetapkan untuk mengukur suatu besaran. Contohnya kilogram (kg) untuk menentukan massa.[1] Dalam pengukuran kita akan mengenal beberapa besaran. Besaran pokok, besaran pokok merupakan sekelompok besaran fisika paling dasar dari semua besaran fisika lainnya dan kemudian dapat diturunkan. Contohnya panjang, massa, waktu, kuat arus listrik, suhu, intensitas cahaya, dan jumlah zat. Kemudian ada besaran turunan, besaran turunan adalah besaran yang satuannya diperolh dari besaran pokok atau kombinasi dua buah besaran atau lebih. Contohnya, massa jenis, kecepatan, volume, gaya, kecepatan, luas, percpatan, usaha, daya, tekanan, dan momentum.[2] Ketidakpastian dalam pengukuran, setiap pengukuran pasti memiliki faktor yang memengaruhi keakuratan pengukuran, maka dari itu setiap hasil pengukuran perlu dicantumkan angka ketidakpastian. Ada dua macam ketidakpastian yaitu, ketidakpastian mutlak dan ketidakpastian relatif. Ketidakpastian mutlak, pada setiap alat ukur pasti memiliki keterbatasan yang berbeda-beda yang mungkin disebabkan oleh bberapa faktor seperti skalanya yang tidak dapat dibagi. hal tersebut menyebabkan munculnya ketidakpastian mutlak. Ketidakpastian mutlak bisa saja atau mungkin berbeda untuk pengukuran tunggal maupun pengukuran berulang. Untuk nilai ketidakpastian mutlak pada pengukuran tunggal nilainya setengah dari nilai NST. Contohnya, untuk suatu besaran c maka ketidakpastian mutlak dalam pengukuran adalah :Misalnya untuk suatu besaran X maka ketidakpastian mutlaknya dalam pengukuran tunggal adalah:



∆x =



1 2



NST



Yang kemudian nilai ∆x merupakan asil pengukuran dapat dituliskan menjadi :



X = x ± ∆x Untuk pengukuran berulang dapat ditulis dengan cara lain seperti menggunakan standar deviasi. Standar deviasi atau simpangan baku adalah, statistik yang mengukur kumpulan data relatih terhadap rata-rata dan akan dihitung sebagai akar kuadrat dari varian. Bila didalam pengamatan telah dilakukan n kali pengukuran dari besaran x kemudian terkumpul data x1, x2, ..., xn, maka dapat dituliskan nilai rata-rata dari besaran tersebut adalah :



1



1



𝑛



2



𝑥 = (x1+x2+...+xn) = ∑𝑛𝑗=1 𝑥𝑗 Besar simpangan dari nilai rata-rata yang didapat tersebut terhadap nilai sebenarnya (x0, yang tidak mungkin bisa kita ketahui nilai yang sebenarnya) kemudian dapat dinyatakn oleh standar deviasi berikut :



Sx =



2 √∑𝑛 𝑗=1(𝑥𝑗−𝑥)



(𝑛−1)



=



𝑛 2 2 √𝑛 ∑𝑗=1 𝑥𝑗 − (∑𝑛 𝑗=1 𝑥𝑗)



𝑛(𝑛−1)



Standar deviasi yang diberikn oleh persamaan diatas menyatakan bahwa nilai benar dari besaran x terletak dalam selang (𝑥-sx) sampai (𝑥+sx). Jadi untuk penulisan hasil pengukurannya adalah x=𝑥 ± sx. Ketidakpastian relatif merupakan ukuran dari ketidakpastian yang dapat diperoleh dari perbandingan antara ketidakpastian utlak dengan hasil pengukurannya, yakni :



Ketidakpastian relatif =



∆𝑥 𝑥



Kemudian jika menggunakan ketidakpastian relatif maka hasil dari pengukuran tersebut dapat dilaporkan sebagai :



X = x ± (ketidakpastian relatif x 100%) Ketidakpastian relatif dapat digunakan untuk memvalidasi suatu percobaan atau data di laboratorium. Contoh, ktidakpastian rlatifnya sebesar 10% maka bisa dikatakan data pada percobaan tersebut memiliki error yang kecil. Ketidakpastian pada fungsi variabel, jika pada suatu variabel merupakan fungsi dari variabel lain yang di sertai ketidakpastian, maka variabel ini akan disertai oleh ketidakpastian. Hal ini dapat disebut sebagai perambatan ketidakpastian. Misalnya, dari suatu pengukuran panjang dan lebar suatu prsegi panjang dapat diperoleh nilai a = panjang dan b = lebar. Maka untuk mendapat nilai ketidakpastian dari luasnya, maka harus dihitung dengan rumus perambatan ketidakpastian. Ketidakpastian suatu variabel yang merupakan hasil operasi dari kedua variabel tersebut dapat dihitung dengan rumus seperti tabel dibawah. [3] Tabel 1.1 Contoh perambatan ketidakpastian Variabel



a ± ∆a b ± ∆b



Operasi



Hasil



Ketidakpastian



Penjumlahan



p = a+b



∆p = ∆a+∆b



Pengurangan



q = a-b



∆q = ∆a+∆b



Perkalian



r=axb 𝑎



Pembagian



s=



Pangkat



t = an



𝑏



∆𝑟



∆𝑎 ∆𝑏



∆𝑠



∆𝑎 ∆𝑏



=𝑎 +𝑏 𝑟 =𝑎 +𝑏 𝑠 ∆𝑡 𝑡



=n



∆𝑎 𝑎



Semua besaran fisik, dapat dinyatakan ke dalam beberapa satuan-satuan pokok. Sebagai contoh, kelajuan dinyatakan dalam satuan pandang dan satuan waktu, misal meter per sekon atau mil per jam. Banyak contoh besaran seperti gaya, momentum, kerja, energi, dan daya yang dapat dinyatakan dalam tiga besaran pokok panjang, waktu, dan massa. Pemilihan satuan standar untuk besaran-besaran pokok ini menghasilkan suatu sistem satuan. Sistem satuan yang digunakan secara universal dala, masyarakat secara ilmiah adalah Sistem Internasional (SI). Dalam (SI), standar satuan panjang adalah meter (m), satuan untuk waktu adalah sekon (s), dan standar satuan massa adalah kilogram (kg).[1] Berikut contoh alat ukur yang digunakan dalam pengukuran : 1. Mistar Cara mengukur dengan mistar atau meteran sangat sederhana yaitu, tempatkan satu ujung mistar tepat sejajar dengan salah satu ujung benda yang



akan diukur, kemudian baca skalar pada mistar yang berimpitan dengan ujung kedua benda. Skala tersebut mengungkapkan panjang benda yang diukur. 2. Jangka Sorong Jangka sorong dapat mengukur hingga ketelitian 0,1 mm. Bahkan, jangka sorong terbaru dapat mengukur hingga ketelitian 0,02 mm. 3. Mikrometer Mikrometer sekrup dapat mengukur hingga ketelitian 0,01 mm. Namun, jangkauan panjang pengukuran yang dapat dilakukan sangat terbatas. Beberapa mikrometer hanya mampu mengukur hingga panjang maksimum sekitar 1 inci. 4. Mikroskop Mikroskop adalah alat untuk menghasilkan bayangan yang ukurannya jauh lebih besar daripada benda. Ukuran bayangan yang dihasilkan bisa beberapa kali hingga jutaan kali ukuran benda aslinya.dengan mikroskop maka benda yang sangat kecil menjadi terlihat lebih besar dan benda yang tidak nampak menjadi nampak. 5. Neraca Dua Lengan Prinsip kerja neraca ini adalah membandingkan berat benda yang akan diukur dengan berat anak timbangan 6. Neraca Langkah Neraca langkah atau neraca Buchart memiliki cara kerja yang juga sederhana. Neraca ini terdiri dari sebuah wadah tempat meletakkan benda yang akan diukur dan skala yang berupa lengkungan seperempat lingkaran dengan posisi vertikal. 7. Neraca Elektronik Neraca elektronik adalah neraca yang sangat mudah penggunaannya. Hasil pengukuran tampak pada angka-angka dilayar. Secara otomatis, hasil pengukuran sesuai dengan angka yang tertera pada display tersebut. 8. Arloji Arloji adalah penunjuk waktu yang terus bertambah tampilan waktunya. Arloji lebih sering digunakan untuk menunjukkan waktu pada saat tertentu. 9. Stopwatch Saat ini stopwatch sangat mudah ditemukan. Semua ponsel pasti memiliki stopwatch. 10. Jam Pasir Jam pasir mengandung 0,5 liter butiran yang berbentuk bola. Jari-jari satu butiran adalah 0,3 mm.[2] 2.3. Daftar Peralatan Tabel 1.2. Alat dan bahan No. Alat dan Bahan



Fungsi



1.



Mikrometer sekrup



Pengukuran dimensi benda



2.



Jangka sorong



Pengukuran dimensi benda



3.



Neraca



Pengukuran massa benda



4.



Penggaris



Pengukuran dimensi benda



5.



Termometer



6.



Barometer laboratorium



7.



Gelas ukur



Pengukuran data fisis laboratorium Pengukuran data fisis laboratorium Pengukuran volume benda



8.



Benda tidak beraturan



9.



Bola besi



10. Balok kuningan/alumunium 11. Serabut kawat



Bahan benda Bahan benda Bahan benda Bahan benda



pengukuran



volume



pengukuran



volume



pengukuran



volume



pengukuran



volume



Sumber : Dicky A. 2020