Ketidakpastian Pengukuran Dan Teori Ralat - Arka Hanif Ap - Q1 - Q [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DARING ERA PANDEMI COVID-19 KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN DAN TEORI RALAT



Disusun Oleh Nama NIM Jurusan/Fakultas Kelompok Tanggal Praktikum Asisten



: Arka Hanif Aditya Pratama : 215100500111021 : THP/FTP : Q1 : 21 September 2021 : Dwi Kusuma Ardyanti



LABORATORIUM FISIKA DASAR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2021



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengukuran sangat penting dalam keseharian dan kehidupan yang tentunya manusia tidak bisa lepas darinya. Pengukuran dapat diartikan sebagai cara untuk mengukur atau menghitung besaran, baik itu besaran pokok maupun besaran turunan. Contoh dari besaran pokok antara lain jumlah zat, intensitas cahaya, waktu, arus listrik, suhu, massa, dan panjang. Sementara itu, contoh dari besaran turunan yaitu berupa volume, dimensi, maupun, suatu kapasitas benda yang sedang diamati. Dalam pengukuran, bisa saja terdapat kesalahan dan tidak mutlak selalu benar karena terkadang terdapat suatu kesalahan. Pengukuran dapat terjadi kesalahan apabila tidak sesuai dengan kaidah yang sebelumnya telah ditentukan untuk sebuah pengukuran. Pengukuran memunculkan sebuah ketidakpastian dan ketidakpastian dalam pengukuran mengharapkan praktikan lebih teliti dalam melakukan pengukuran. Hal ini dilakukan agar dapat meminimalisir suatu kesalahan yang akan terjadi pada saat pengukuran dilakukan. Guna meminimalisir kesalahan tersebut, diperlukan ilmu pengukuran yaitu teori ralat. Teori ralat diperlukan karena dalam setiap hasil eksperimen selalu ada ketidakpastian. Kita tidak pernah tahu nilai benar atau nilai sesungguhnya dari besaran fisika yang diamati. Suatu pengamatan atau eksperimen untuk menentukan besaran fisika itu tidak pernah bisa menemukan nilai benar dan yang bisa dilakukan adalah memperoleh hasil terbaik an interval nilai dengan harapan nilai benar itu berada dalam interval. 1.2 Tujuan Praktikum Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat : 1. Mampu menggunakan berbagai alat ukur yang tersedia di rumah masing-masing yang digunakan untuk pengukuran panjang, massa, waktu, suhu, jumlah zat, serta unit lainnya. 2. Menerapkan teori ralat dalam menyatakan dalam menyatakan hasil pengukuran.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Pengertian Pengukuran Presisi dan Akurat Dalam melakukan pengukuran, dikenal istilah presisi dan akurat. Kedua hal ini tidak bisa dipisahkan Ketika melakukan pengukuran. Menurut (Fitrya, et al., 2017), presisi dalam pengukuran diartikan sebagai sejauh mana pengulangan dalam kondisi yang tidak berubah mendapatkan hasil yang sama atau menndapatkan hasil yang serupa dengan pengukuran-pengukuran yang dilakukan sebelumnya. Tentunya hal ini sangat dipengaruhi oleh metode dan alat yang dipakai dalam pengukuran. Selain presisi, ada satu faktor lain yang sangat penting dalam melakukan pengukuran, yaitu pengukuran harus akurat. Menurut (Gandaasari, 2017), akurat mempunyai arti data yang diperoleh sama dengan keadaan sebenarnya dan sesuai dengan definisi operasional dari masing-masing variable yang telah ditetapkan dan informasi dari data yang diperoleh tidak menyesatkan bagi orang yang menerima informasi tersebut. Data yang akurat merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan pengambilan keputusan dan kebijakan. 2.1.2 Macam-Macam Ketidakpastian Teori Ralat Ketidakpastian adalah ukuran sebaran yang secara layak dapat dikaitkan dengan nilai terukur, yang memberikan rentang, terpusat pada nilai terukur, dimana di dalam rentang tersebut terletak nilai benar dengan kemungkinan tertentu.Hasil pengukuran setelah dikoreksi terhadap kesalahan sistematik masih berupa taksiran nilai besaran ukur karena masih terdapat ketidakpastian yang berasal dari pengaruh acak dan koreksi kesalahan sistematik yang tidak sempurna. (Rochmanto, et al., 2016) Ketidakpastian dibedakan menjadi dua, yaitu ketidakpastian mutlak dan relatif. Masing-masing ketidakpastian dapat digunakan dalam pengukuran tunggal dan berulang. Ketidakpastian mutlak adalah suatu nilai ketidakpastian yang disebabkan oleh keterbatasan alat ukur itu sendiri. Sementara itu, ketidakpastian relatif adalah ketidakpastian yang dibandingan dengan hasil pengukuran. (Kristiantoro, et al., 2016)



BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Alat, Bahan, dan Fungsi 3.1.1 Tabel Alat, Bahan, dan Fungsi No 1.



Alat dan Bahan Penggaris



Gambar



Fungsi Untuk mengukur panjang dan diameter benda 1 dan 2



Gambar 3.1 Penggaris Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2021



2.



Timbangan



Untuk mengukur massa benda 1 dan 2



Gambar 3.2 Timbangan Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2021



3.



Telur



Sebagai benda 1



Gambar 3.3 Telur Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2021



4.



Panci



Sebagai benda 2



Gambar 3.4 Panci Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2021



3.2 Cara Kerja (Diagram Alir) 3.2.1 Diagram Alir Ketidakpastian Pengukuran dan Teori Ralat Alat dan Bahan Disiapkan



Diukur diameter bahan uji Ditimbang masa bahan uji



Diulangi sampai tiga kali di tempat yang berbeda



Dihitung volume benda uji, volume rata-rata, dan ralatnya



Dihitung massa jenis benda uji, massa jenis rata-rata, dan ralatnya



Diamati



Hasil



BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Data Hasil Percobaan 4.1.1 Tabel Data Hasil Percobaan Benda Uji



Percobaan I Massa (gram)



Diameter (cm)



Telur



56,7



3,7



Panci



141,75



17,6



Percobaan II Volume (cm3)



Percobaan III Volume (cm3)



Massa (gram)



Diameter (cm)



Volume (cm3)



Massa (gram)



Diameter (cm)



14,33



56,7



3,8



15.11



56,7



3,6



13,56



1.945, 29



141,75



17,6



1.945, 29 141,75



17,5



1.923,25



4.2 Perhitungan Data I. Tentukan volume masing-masing benda (tuliskan juga nilai ralatnya) a. Telur Percobaan I



:V = 4/3 π r2 V = 4/3 3,14 (1,85)2 V = 14,33 cm3



Percobaan II :V = 4/3 π r2 V = 4/3 3,14 (1,9)2 V = 15,11 cm3 Percobaan III :V = 4/3 π r2 V = 4/3 3,14 (1,8)2 V = 13,56 cm3 Rata-rata volume 14,33 + 15.11 + 13,56 𝑉̅= 3



= 14,33 cm3 Nilai ralat : x = 𝑥̅ + ∆𝑥 ∑(𝑥𝑖−𝑥)2



∆𝑥 = √ 𝑛 (𝑛−1)



(14,33 −14,33 )2 + (15,11 −14,33 )2 + (13,56−14,33 )2 3 (3−1)



∆𝑥 = √



∆𝑥 = √0,216 ∆𝑥 = 0,464 cm3 Volume rata-rata dengan ralat V = (14,33 ± 0,464) cm3 b. Panci Percobaan I



:V = π r2 t V = 3,14 (8,8)2 8 V = 1.945, 29 cm3



Percobaan II :V = π r2 t V = 3,14 (8,8)2 8 V = 1.945, 29 cm3 Percobaan III :V = π r2 t V = 3,14 (8,75)2 8 V = 1.923,25 cm3 Rata-rata volume 1.945,29 + 1.945,29 + 1.923,25 𝑉̅= 3 = 1.937,94 cm3 Nilai ralat : x = 𝑥̅ + ∆𝑥 ∑(𝑥𝑖−𝑥)2



∆𝑥 = √ 𝑛 (𝑛−1)



(1.945,29 − 1.937,94)2 + (1.945,29 − 1.937,94 )2+ (1.923,25−1.937,94 )2 3 (3−1)



∆𝑥 = √



∆𝑥 = √53,97 ∆𝑥 = 7,346 cm3 Volume rata-rata dengan ralat V = (1.937,94 ± 7,346) cm3 II. Carilah massa jenis benda uji tersebut (tuliskan juga nilai ralatnya) a. Telur 𝑚 Massa jenis percobaan I : 𝜌 = 𝑣 𝜌=



56,7 14,33



𝜌 = 3,956 g/cm3 Massa jenis percobaan II : 𝜌 =



𝑚 𝑣 56,7



𝜌 = 15,11 𝜌 = 3,752 g/cm3 Massa jenis percobaan III : 𝜌 =



𝑚 𝑣 56,7



𝜌 = 13,56 𝜌 = 4,181 g/cm3 Rata-rata masa jenis 3,956 + 3,752 + 4,181 𝜌̅ = 3 = 3,963 g/cm3 Nilai ralat : x = 𝑥̅ + ∆𝑥



∑(𝑥𝑖−𝑥)2



∆𝑥 = √ 𝑛 (𝑛−1)



(3,956 − 3,963)2+ (3,752 − 3,963)2+ (4,181−3,963)2 3 (3−1)



∆𝑥 = √



∆𝑥 = √0,015349 ∆𝑥 = 0,12389 cm3 Massa jenis rata-rata dengan ralat 𝜌̅ = (3,963 ± 0,12389) g/cm3 b. Panci 𝑚 Massa jenis percobaan I : 𝜌 = 𝑣



141,75



𝜌 = 1.945,29 𝜌 = 0,0728 g/cm3 Massa jenis percobaan II : 𝜌 =



𝑚 𝑣 141,75



𝜌 = 1.945,29 𝜌 = 0,0728 g/cm3 Massa jenis percobaan III : 𝜌 =



𝑚 𝑣 141,75



𝜌 = 1.923,25 𝜌 = 0,0737 g/cm3 Rata-rata masa jenis 0,0728 + 0,0728 + 0,0737 𝜌̅ = 3 = 0,0731 g/cm3 Nilai ralat : x = 𝑥̅ + ∆𝑥 ∑(𝑥𝑖−𝑥)2



∆𝑥 = √ 𝑛 (𝑛−1)



(0,0728 − 0,0731 )2 + (0,0728 − 0,0731 )2 + (0,0737−0,0731 )2 3 (3−1)



∆𝑥 = √



∆𝑥 = √0,000000075 g/cm3 Massa jenis rata-rata dengan ralat 𝜌̅ = (0,0731 ± √0,000000075) g/cm3



BAB V PEMBAHASAN 5.1 Analisa Data Percobaan Pengertian analisis data adalah sebagai upaya mencari dan menata secara sistematis catatan hasil observasi, wawancara, dan lainnya untuk meningkatkan pemahaman peneliti tentang kasus yang diteliti dan menyajikannya sebagai temuan bagi orang lain. Sedangkan untuk meningkatkan pemahaman tersebut analisis perlu dilanjutkan dengan berupaya mencari makna. (Rijali, 2018) Percobaan praktikum pengukuran dilakukan dengan menggunakan penggaris dan timbangan sebagai alat ukur serta telur dan panci sebagai media yang akan diukur. Hal yang diukur adalah massa dan diameter daripada telur dan panci, lalu mengukur volume dan masa jenis dari data hasil percobaan. Percobaan dilakukan tiga kali di tempat yang berbeda sehingga diperoleh hasil yang berbeda-beda walaupun tidak terpaut jauh. Massa telur selalu sama dalam ketiga hasil percobaan, yaitu 56,7 gram, namun diameternya berubah. Pada percobaan I diperoleh 3,7 cm, percobaan II 3,8 cm, dan percobaan III 3,6 cm. Sementara itu, massa panci sama pada ketiga percobaan yang dilakukan yaitu seberat 141,75 gram, namun memiliki diameter yang berbeda pada percobaan ketiga yaitu 17,5 cm padahal pada percobaan I dan II didapatkan hasil 17,6 cm 5.2 Analisa Perhitungan Data Data yang dihitung dalam praktikum ketidakpastian pengukuran adalah volume, ratarata volume, volume rata-rata dengan nilai ralatnya, massa jenis, massa jenis rata-rata, dan juga massa jenis rata-rata dengan nilai nilai ralatnya dari telur dan panci. Adapun data yang diperoleh dari percobaan adalah sebagai berikut : i. Volume telur Percobaan I = 14,33 cm3 Percobaan II = 15,11 cm3 Percobaan III = 13,56 cm3 j. Volume rata-rata telur 𝑉̅ = 14,33 cm3 k. Nilai ralat telur ∆𝑥 = 0,464 cm3 l. Volume rata-rata telur dengan ralat V = (14,33 ± 0,464) cm3 m. Massa jenis telur Percobaan I = 3,956 g/cm3 Percobaan II = 3,752 g/cm3 Percobaan III = 4,181 g/cm3 n. Massa jenis rata-rata telur 𝜌̅ = 3,963 g/cm3 o. Nilai ralat telur ∆𝑥 = 0,12389 cm3 p. Massa jenis rata-rata telur dengan ralat 𝜌̅ = (3,963 ± 0,12389) g/cm3



a. Volume panci Percobaan I = 1.945, 29 cm3 Percobaan II = 1.945, 29 cm3 Percobaan III = 1.923,25 cm3 b. Volume rata-rata panci 𝑉̅ = 1.937,94 cm3 c. Nilai ralat panci ∆𝑥 = 7,346 cm3 d. Volume rata-rata panci dengan ralat V = (1.937,94 ± 7,346) cm3 e. Massa jenis panci Percobaan I = 0,0728 g/cm3 Percobaan II = 0,0728 g/cm3 Percobaan III = 0,0737 g/cm3 f. Massa jenis rata-rata panci 𝜌̅ = 0,0731 g/cm3 g. Nilai ralat panci ∆𝑥 = √0,000000075 g/cm3 h. Massa jenis rata-rata panci dengan ralat 𝜌̅ = (0,0731 ± √0,000000075) g/cm3



Pengukuran yang berhubungan dengan ketidakpastian sangat penting dalam peengetahuan empiris dan menjadi salah satu komponen yang paling mendasar dan penting dalam Pendidikan dan ilmu pengetahuan alam (Fauzi & Budiarti, 2013). Dari tiga kali percobaan yang dilakukan, diperoleh hasil yang beragam. Hal ini dikarenakan ada beberepa perbedaan hasil pengukuran. Namun itulah fungsi dari nilai ralat karena pasti adanya ketidakpastian dalam melakukan pengukuran. 5.3 Faktor yang Mempengaruhi Kesalahan Pengukuran Kesalahan dapat terjadi didalam suatu pengukuran. Kesalahan tersebut diantaranya adalah kesalahan sistematis dan kesalahn acak. Kesalahan sistematis merupakan suatu kesalahan yang asalnya dari alat yang kita gunakan (Grabe, 2014). Sedangkan kesalahan acak merupakan kesalahan yang tidak diduga (Salicone & Marco, 2018). Kesalahan acak diakibatkan dari besaran berpengaruh yang tidak dapat diramalkan sebelumnya, bervariasi dengan ruang dan stokastik terhadap waktu (Rohayati, 2018). 5.4 Aplikasi Pengukuran dan Teori Ralat di Bidang Teknologi Pertanian Aplikasi pengukuran dan teori ralat di bidang teknologi pertanian diantaranya adalah alat pengukur suhu, kelembaban, dan pH tanah yang berbasis web seingga dapat digunakan oleh semua kalangan. Cara untuk mengukur suhu menggunakan DS18B20 Waterproof dan untuk mengukur sensor YL-69. Selain itu pH meter untuk mengukur pH tanah maupun larutan di labolatorium. Data yang dihasilkan oleh pengukur atau alat sensor tersebut akan diolah oleh Arduino uno yang bersifat seperti mictocontroller yang hasilnya akan ditampilkan lewat web. Sensor DS18B20 memiliki tingkat akurasi pengukur suhu lebih tinggi daripada pengukur suhu lainnya. (Hidayat, 2018)



BAB IV PENUTUP 6.1 Kesimpulan Pengukuran tidak dapat lepas dari yang namanya kesalahan dan juga ralat. Hal itu disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya adalah minimnya alat, ketidaktelitian manusia, dan faktor lingkungan yang tidak bisa diprediksi sebelumnya. Semakin kecil rentang data yang ada, semakin tinggi akurasi dan presisinya. Terdapat berbagai jenis alat ukur yang dapat dipakai untuk pengukuran seperti penggaris atau mistar, mikrometer sekrup, jangka sorong, dan masih banyak lagi. Dengan ketelitian dan fungsinya masingmasing, alat yang sudah disebutkan tadi dapat membantu kehidupan manusia menjadi lebih mudah dan baik di bidang pengukuran hingga teknologi pertanian. 6.2 Saran Lebih baik jika akan melakukan praktikum sudah mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan serta memahami materi yang akan di praktikan agar praktikum bisa berjalan dengan lancar dan pengukuran menjadi akurat serta presisi.



DAFTAR PUSTAKA Fauzi, A. dan Budiarti, E. W., 2013. PENGEMBANGAN MODEL PRAKTIKUM FISIKA BERDASAR ANALISIS KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN. Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika, Vol 3:27. Fitrya, N. et al., 2017. PENTINGNYA AKURASI DAN PRESISI ALAT UKUR DALAM RUMAH TANGGA. Jurnal Untuk Mu negeRI, Vol 1:61-64. Gandaasari, A. S., 2017. GAMBARAN PRESISI DAN AKURASI PENIMBANGAN BALITA OLEH KADER POSYANDU DI WILAYAH KERJA PUSKESMAS PESANGGRAHAN JAKARTA SELATAN. SKRIPSI:1. Grabe, M., 2014. Measurement Uncertainities in Science and Technology. 2nd ed. New York: Springer Cham. Hidayat, T., 2018. Rancang Bangun Alat untuk Mengukur Suhu, Kelembaban dan pH Tanah Sawah Berbasis WEB. SKRIPSI. Kristiantoro, T. et al., 2016. Ketidakpastian Pengukuran pada Karakteristik Material Magnet Permanen dengan Alat Ukur Permagraph. PPET-LIPI, Vol 16:2-3. Rijali, A., 2018. Analisis Data Kualitatif. Jurnal Alhadharah, Vol 17:81-95. Rochmanto, B., Setiapraja, H. & Fajar, R., 2016. KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN EMISI KENDARAAN DENGAN REGULASI R83 MENGACU PADA PERHITUNGAN JOINT COMMITTEE FOR GUIDES METROLOGY (JCGM) 100 : 2008. M.P.I., Vol 10:117-128. Rohayati, Y., 2018. Perhitungan Nilai Ketidakpastian pada Pengujian Sedimen Sungai dengan Teknik Fluoresensi Sinar-X (XRF). Jurnal Teknologi Material dan Batubara, Vol 22337. Salicone, P. & Marco, P., 2018. Measuring Uncertainty Within the Theory of Evidence. Switzerland: Springer International.



LAMPIRAN DHP (ACC)



LAMPIRAN SUMBER Kutipan Tentang Presisi



Akurat



Ketidakpastian Teori Ralat



Analisa Data



Cover



Highligt Kutipan



Analisa Perhitungan



Faktor Yang Mempengaruhi Kesalahan Pengukuran



Aplikasi Pengukuran dan Teori Ralat di Bidang Teknologi Pertanian