1. 1
Laporan Pendahuluan Praktikum Fisika (PF I)
A. Judul
PERCOBAAN PENGUKURAN DASAR DAN KETIDAKPASTIAN
PENGUKURAN DASAR FISIKA
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana penggunaan beberapa alat ukur dasar?
2. Tentukanlah ketidakpastian pada hasil pengukuran tunggal pada hasil
pengukuran berulang!
3. Bagaimana penggunaan konsep “angka berarti”?
4. Hitunglah ketidakpastian pada hasil percobaan dan jelaskan arti
statistiknya!
C. Tujuan Penelitian
1. Agar mahasiswa dapat mengetahui kegunaan beberapa alat ukur.
2. Agar mahasiswa dapat menentukan ketidakpastian pada hasil pengukuran
tunggal pada hasil pengukuran berulang.
3. Agar mahasiswa dapat mengetahui kegunaan konsep “angka penting”
4. Agar mahasiswa dapat menghitung ketidakpastian pada hasil percobaan
dan jelaskan arti statistiknya.
D. Dasar Teori
Ilmu Fisika merupakan ilmu pengetahuan alam lainnya yang murni
maupun terapan bergantung pada pemngamatan dan percobaan-percobaan.
Pengamatan gejala alamiah dilakukan dengan cermat dengan memperhatikan
dan melakukan analisis mengenai faktor- faktor yang mempengaruhinya.
Pengamatan suatu gejala pada umumnya belumlah lengkap jika belum
memberikan informasi yang kuantitatif. Proses memperoleh infomasi yang
sedemikian itu memerlukan pengukuransuatu sifat fisis. Dalam melakukan
pengukuran kita harus berusaha agar sesedikit mungkin menimbulkan
gangguan pada sistem yang sedang diamati. Misalnya dalam pengukuran suhu
termometer dapat mengambil atau memberikan kalor pada sistem yang diukur
sehingga mempengaruhi suhu sitem yang diukur. Hal ini perlu disadari dan
diperhitungkan agar pengaruh tersebut sekecil mungkin, lebih kecil dari
sesatan eksperimen (experimental error). Berdasarkan uraian tersebut dapat
disimpulkan, pengukuran adalah suatu teknik untuk menyatakan suatu sifat
fisis dalam bilangan sebagai hasil membandingkan mengira, dan mengujinya
menggunakan alat ukur dengan suatu besaran baku yang diterima sebagai
satuan. Besaran fisis ini didefinisikan sesuai dengan hubungannya dengan
besaran-besaran lain yang disebut besaran turunan. Ada pula besaran yang
tidak bergantung pada besaran lain disebut besaran dasar (fundamental).
Besaran dasar ini dipilih sesedikit mungkin. Untuk setiap besaran dasar ini
2. ditetapkan suatu satuan baku (standar). Misalnya untuk besaran dasar panjang
ada standar meter dan untuk besaran dasar massa ada standar kilogram dan
sebagainya.
Pemilihan besaran dasar dan satuan bakunya membentuk suatu sistem
satuan. Inggris terkenal dengan sistem satuannya yang menggunakan besaran
dasar.
Panjang dengan satuan foot
Waktu dengan satuan secon
Gaya dengan satuan pound
Suhu dengan satuan fahrenheit
Ilmuwan memerlukan persetujuan mengenai besaran dasar yang
digunakan dan satuan bakunya agar dapat berkomunikasi dengan baik. Yang
disepakati pada mulanya adalah sistem yang dikenal dengan sistem MKS.
Besaran dasarnya : panjang dengan satuan meter (M), massa dengan satuan
kilogram (Kg) dan waktu dengan satuan sekon (s), kemudian ditambah
dengan besaran dasar arus listrik dengan satuan ampere (A).
Satuan Internasional (SI) merupakan suatu sistem satuan internasional
yang merupakan bentuk modern dari sistem MKS telah berkembang meliputi
seluruh bidang fisika dengan besaran dan satuan dasar sebgaia berikut :
Besaran Pokok Satuan Dimensi
Panjang Meter (m) [ L ]
Massa Kilogram (kg) [ M ]
Waktu Sekon (s) [ T ]
Suhu Kelvin (K)
Kuat arus listrik Ampere (A) [ I ]
Intensitas cahaya Kandela (cd) [ J ]
Jumlah mol mol (mol) [ N ]
Satuan Internasional (SI)juga menggunakan dua buah satuan
2
pelengkap :
1. Sudut bidang, dalam radian (rad)
2. Sudut ruang dalam sterdian (sr)
Dalam suatu percobaan kita harus berusaha menelaah dan
mempelajarinya. Caranya, kita harus mempunyai data kuantitatif atas
percobaan yang kita lakukan. Untuk itulah dalam fisika dibutuhkan sebuah
pengukuran yang akurat. Akan tetapi, ternyata tak ada pengukuran yang
mutlak tepat. Setiap pengukuran pasti memunculkan sebuah ketidakpastian
3. pengukuran, yaitu perbedaan antara dua hasil pengukuran. Ketidakpastian
juga disebut kesalahan, sebab menunjukkan perbedaan antara nilai yang
diukur dan nilai sebenarnya. Hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor.
Faktor itu dibagi dalam 2 garis besar, yaitu: ketidakpastian bersistem dan
ketidakpastian acak.
a. Ketidakpastian Bersistem
- Kesalahan kalibrasi dalam memberi skala pada waktu alat ukur sedang
dibuat sehingga tiap kali alat itu digunakan, ketidakpastian selalu muncul
dalam tiap pengukuran.
- Kesalahan titik nol skala alat ukur tidak berimpit dengan titik nol jarum
penunjuk alat ukur. Jika tidak dapat dicocokan harus dicatat untuk dikoreksi
pada akhir laporan hasil pengukuran.
- Kesalahan Komponen Alat Sering terjadi pada pegas. Biasanya terjadi
bila pegas sudah sering dipakai Gesekan
- Kesalahan yang timbul akibat gesekan pada bagian-bagian alat yang
bergerak.
- Kesalahan posisi dalam membaca skala alat ukur.
b. Ketidakpastian Acak
- Gerak Brown molekul udara menyebabkan jarum penunjuk skala alat
ukur terpengaruh.
- Frekuensi Tegangan listrik, perubahan pada tegangan PLN, baterai, dan
aki
- Adanya Nilai Skala Terkecil dari Alat Ukur.
- Keterbatasan dari Pengamat Sendiri.
c. Angka Penting
Angka penting adalah angka yang diperhitungkan di dalam
pengukuran dan pengamatan. Aturan angka penting: Semua angka bukan nol
adalah angka penting. Angka nol yang terletak diantara angka bukan nol
termasuk angka penting. Untuk bilangan desimal yang lebih kecil dari satu,
angka nol yang terletak disebelah kiri maupun di sebelah kanan tanda koma,
tidak termasuk angka penting. Deretan angka nol yang terletak di sebelah
kanan angka bukan nol adalah angka penting, kecuali ada penjelasan lain.
Dalam eksperiman, nilai sebenarnya yang tidak pernah diketahui
diganti dengan suatu nilai standar yang diakui secara konvensional. Secara
umum akurasi sebuah alat ukur ditentukan dengan cara kalibrasi pada kondisi
operasi tertentu dandapat diekspresikan dalam bentuk plus-minus atau
presentasi dalam skala tertentu atau pada titik pengukuran yang spesifik.
Semua alat ukur dapat diklasifikasikan dalam tingkat atau kelas yang berbeda-beda,
tergantung pada akurasinya. Sedang akurasi dari sebuah sistem
3
4. tergantung pada akurasi Individual elemen pengindra primer, elemen
sekunder dan alat manipulasi yang lain.
Ketika menyatakan hasil pengukuran, penting juga untuk menyatakan
ketepatan atau perkiraan ketidakpastian pada pengukuran tersebut. Sebagai
contoh, hasil pengukuran lebar papan tulis : 5,2 plus minus 0,1 cm. Hasil Plus
minus 0,1 cm (kurang lebih 0,1 cm) menyatakan perkiraan ketidakpastian
pada pengukuran tersebut sehingga lebar sebenarnya paling mungkin berada
diantara 5,1 dan 5,3. Persentase ketidakpastian merupakan perbandingan
antara ketidakpastia dan nilai yang diukur, dikalikan dengan 100 %. Misalnya
jika hasil pengukuran adalah 5,2 cm dan ketidakpastiannya 0,1 cm maka
presentase ketidakpastiannya adalah : (0,1/5,2) x 100% = 2%
Seringkali, ketidakpastian pada suatu nilai terukur tidak dinyatakan
secara eksplisit. Pada kasus seperti ini, ketidakpastian biasanya dianggap
sebesar satu atau dua satuan (atau bahkan tiga) dari angka terakhir yang
diberikan. Sebagai contoh, jika panjang sebuah benda dinyatakan sebagai 5,2
cm, ketidakpastian dianggap sebesar 0,1 cm (atau mungkin 0,2 cm). Dalam
hal ini, penting untuk tidak menulis 5,20 cm, karena hal itu menyatakan
ketidakpastian sebesar 0,01 cm; dianggap bahwa panjang benda tersebut
mungkin antara 5,19 dan 5,21 cm, sementara sebenarnya anda menyangka
nilainya antara 5,1 dan 5,3. Setiap unit mempunyai kontribusi terisah dengan
batas tertentu. Jika ± a1, = a2 dan ± a3 adalah batas akurasi individual, maka
akurasi total dari sistem dapat diekspresikan dalam bentuk bawah akurasi
seperti berikut :
4
A = ± ( a1+ a2 + a3 )
Dalam hal tertentu nilai batas bawah akurasi total diatas mempunyai
kelemahan, maka dalam praktek orang lebih sering menggunakan nilai akar
kuadrat rata-rata untuk mendefinisikan nilai akurasi dari sebuah sistem, yaitu :
A = ± √ ( a1² + a2² + a3² )
Presisi adalah istilah untuk menggambarkan tingkat kebebasan alat
ukur dari kesalahan acak. Presisi tinggi dari alat ukur tidak mempunyai
implikasi terhadap akurasi pengukuran. Alat ukur yang mempunyai presisi
tinggi belum tentu alat ukur tersebut mempunyai akurasi tinggi. Akurasi
rendah dari alat ukur yang mempunyai presisi tinggi pada umum nya
disebabkan oleh bias dari pengukuran, yang bisa dihilangkan dengan
kalibrasi.
Dua istilah yang mempunyai arti mirip dengan presisi
adalah repeatability dan reproducibility. Repeability digunakan untuk
menggambarkan kedekatan (closeness) keluaran pembacaan bila dimasukkan
yang sama digunakan secara berulang-ulang pada periode waktu yang singkat
5. pada kondisi dan lokasi pengukuran yang sama, dan dengan alat ukur yang
sama. Reproducibility digunakan untuk menggambar kedekatan (closeness)
keluaran pembacaan bila masukan yang sama digunakan secara berulang-ulang.
5
Macam – macam alat ukur
a) Jangka sorong
Ketelitian Jangka Sorong: Paling tidak ada 2 jenis jangka sorong,
yakni jangka sorong yang memiliki ketelitian 0,05 mm dan yang
memiliki ketelitian 0,1 mm.
b) Mikrometer sekrup
Ketelitian mikrometer sekrup hanya ada satu macam, yakni yang
berketelitian 0.01 mm.
c) Spherometer
Spherometer merupakan alat untuk mengukur jejari kelengkungan
suatu permukaan. Biasanya digunakan untuk mengukur kelengkungan lensa.
Spherometer memiliki 4 kaki, dengan 3 kaki yang permanen dan satu kaki
tengah yang dapat diubah-ubah ketinggiannya. Ketelitian spherometer bisa
mencapai 0,01 mm.
d) Neraca Torsi
Neraca torsi digunakan untuk mengukur massa suatu zat. Ketelitian
yang dimiliki neraca ini bermacam-macam antara lain sebesar 0,1 g atau 0,05
g atau 0,01 g.
e) Densitometer
Specific gravity adalah alat yang digunakan untuk mengukur
kerapatan (massa jenis) suatu zat cair. Bedanya dengan densitometer adalah
bahwa nilai yang ditunjukkan oleh specific gravity merupakan nilai relatif
terhadap kerapatan air (1 g/ml).
f) Stopwatch
Stopwatch merupakan alat pengukur waktu. Stopwatch yang sering
dipakai biasanya berketelitian 0,1 s atau 0,2 s. Telepon genggam (HP)
biasanya juga disertai fasilitas stopwatch. Ketelitian stopwatch pada telepon
genggam biasanya 0,01 s.
g) Termomoter
Termometer adalah alat pengukur suhu. Termometer yang biasa
digunakan dalam Lab. Fisika Dasar adalah termometer Celcius dengan
ketelitian 0,50C atau 10C.
h) Neraca Ohauss
Neraca ohaus adalah alat ukur massa benda dengan ketelitian 0.01
gram. Neraca ini ada dua macam :
6. 1. nilai skalanya dari yang besar sampai ketelitian 0.01 g yang di
geser. di pisah antara skala ratusan(0-200), puluhan(0-100),satuan (0-10) dan
skala 1/100 (0-1) yang di bagi2 juga skala kecilnya sampai ketelitian 0.01 g.
Kalo yang ini cara makenya gampang. Kamu tinggal taruh saja bendanya
(ingat neraca harus sudah terkalibrasi), lalu digeser skalanya dimulai dari yang
skala besar baru gunakan skala yang kecil.
2. nilai skala ratusan dan puluhan di geser, tapi skala satuan dan
1/100 nya di putar. Cara memakainya hampir sama dengan yang no.1 tadi.
Cuma bedanya, waktu membaca yang dengan nilai 0-10. Misalkan sudah
terbaca antara skala ratusan dan puluhannya (100+20). Lalu kamu putar skala
satuannya (dalam 1 skala satuannya, dibagi lagi 10 skala), lihat skala yang
terlewatkan dari angka nol (misal 5.6 g).
Sumber referensi:
Tim Penyusun. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Gorontalo:Universitas
6
Negeri Gorontalo
Supiyanto. 2004. Fisika SMA Untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga
Kristanta,Arif. 2009. Asyiknya Belajar Fisika SMP. http://basicphysiccom.//diakses 5
Oktober 2013
E. Variabel
Variabel adalah segala sesuatu yang akan menjadi objek pengamatan dalam
penelitian. Ada juga yang menganggap variabel sebagai gejala sesuatu yang
bervariasi. Variabel penelitian dibedakan menjadi:
1. Variabel bebas atau variabel penyebab (independent variables)
Variabel bebas adalah variabel yang menyebabkan atau memengaruhi, yaitu
faktor- faktor yang diukur, dimanipulasi atau dipilih oleh peneliti untuk
menentukan hubungan antara fenomena yang diobservasi atau diamati.
2.Variabel terikat atau variabel tergantung (dependent variables)
Variabel terikat adalah faktor-faktor yang diobservasi dan diukur untuk
menentukan adanya pengaruh variabel bebas, yaitu faktor yang muncul, atau
tidak muncul, atau berubah sesuai dengan yang diperkenalkan oleh peneliti.
3. Variabel Kontrol
Variabel yang dinetralisasi yang diidentifikasi sebagai variabel kontrol atau
kendali, atau variabel kontrol adalah variabel yang diusahakan untuk
dinetralisasi oleh peneliti. Dalam penelitian di samping strategi pembelajaran
dan tingkat kecerdasan, peneliti juga mempertimbangkan tingkat usia,
misalnya kelompok umur tertentu, maka umur dalam penelitia ini dianggap
sebagai variabel kendali.
7. 7
F. Alat dan Bahan
1. Mistar
2. Jangka sorong, silinder
3. Mikrometer sekrup
4. Sferometer, lensa konvergen (cembung), lensa divergen (cekung)
5. Termometer, Kontainer
6. Termometter badan
7. Neraca
8. Neraca mekanik, balok-balok, dan massa pemberat
9. Neraca pegas
10. Barometer dan Hygrometer
11. Gelas ukur
G. Prosedur Kerja
1. Tentukan nilai skala terkecil dari (a) mistar, (b) jangka sorong, (c)
mikrometer sekrup, (d) sferometer, (e) termometer, (f) neraca, (g) neraca
pegas, (h) neraca mekanik, (i) barometer, (j) hygrometer
2. Ukurlah panjang dan lebar kain kasa/kertas dengan menggunakan mistar.
3. Ukur diameter dalam, diameter luar, dan tebal dari silinder yang diberikan
asisten dengan menggunakan jangka sorong.
4. Ukurlah tebal dari obat yang diberikan asisten dengan menggunakan
mikrometer sekrup.
5. Ukurlah jari-jari kelengkunngan lensa-lensa yang diberikan oleh asisten
dengan menggunakan sferometer.
6. Ukurlah massa dari obat-obtan yang diberikan asisten dengan
menggunakan neraca mekanik.
7. Ukurlah berat dari balok-balok/massa pemberat yang diberikan asisten
dengan menggunakan neraca pegas.
8. Ukurlah suhu air yang diberikan asisten dengan menggunakan
termometer.
9. Ukurlah massa tubuh rekan anda sekelompok dengan menggunakan
neraca.
10. Ukurlah suhu ruangan (dalam satuan Fahrenheit), tekanan dan kelembapan
udara dalam laboratorium.
11. Ukulah volume larutan yang diberikan asisten dengan menggunakan gelas
ukur.
12. Ukurlah suhu badan anda dengan menggunakan termometer.
8. 8
H. Tugas Pendahuluan
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan pengukuran dan ketidakpastian!
2. Tuliskan 7 besaran pokok beserta satuan dan dimensi berdasarkan satuan
internasional!
3. Sebuah membran yang bundar memiliki luas 1,25 inci persegi. Nyatakan
dalam centimeter persegi!
Jawaban
1. Pengukuran adalah suatu teknik untuk menyatakan suatu sifat fisis
dalam bilangan sebagai hasil membandingkan, mengira, dan
mengujinya menggunakan alat ukur dengan suatu besaran baku yang
diterima sebagai satuan.
Setiap pengukuran pasti memunculkan sebuah ketidakpastian
pengukuran, yaitu perbedaan antara dua hasil pengukuran.
Ketidakpastian juga disebut kesalahan, sebab menunjukkan perbedaan
antara nilai yang diukur dan nilai sebenarnya. Hal ini bisa disebabkan
oleh beberapa faktor, yaitu adanya nilai skala terkecil, ketidakpatian
bersistem, ketidakpastian acak, serta keterbatasan pada pengamat.
2. 7 besaran pokok beserta satuan dan dimensi berdasarkan satuan
internasional
Besaran Pokok Satuan Dimensi
Panjang Meter (m) [ L ]
Massa Kilogram (kg) [ W ]
Waktu Sekon (s) [ T ]
Suhu Kelvin (K)
Kuat arus listrik Ampere (A) [ I ]
Intensitas cahaya Kandela (cd) [ J]
Jumlah mol mol (mol) [ N ]
3. L = 1,25 in²
L = 휋 R²
1,25 =
22
7
R²
8,75 = 22 R²
R² =
8,75
22
R² = 0,4
R = √0,4
= 0,63in = 1,6 cm
L = 휋 R²
= 3,14 (1.6)²
= 3,14 x 2,56
= 8.038
= 8,04 cm²