Laporan Fisika Dasar 1 (Pengukuran)

A.    Judul

            Mengukur suatu benda dalam satuan panjang, massa, suhu, dan waktu.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apa saja bagian-bagian dari alat ukur ?

2.      Bagaimana pengoprasian alat ukur ?

3.      Bagaimana penentuan ketidakpastian hasil pengamatan ?

4.      Bagaimana hasi pengukuran ?

C.     Tujuan

1.      Mahasiswa dapat mengidentifikasikan bagian-bagian alat ukur

2.      Mahasiswa dapat mengoprasikan alat ukur

3.      Mahasiswa dapat menentukan ketidakpastian hasil pengamatan

4.      Mahasiswa dapat mengungkap hasil pengukuran

D.    Dasar Teori

            Fisika adalah ilmu yang mempelajari benda-benda serta fenomena yang terkait dengan benda tersebut. Untuk mendeskripsikan keadaan suatu benda atau fenomena yang terjadi pada benda, maka didefinisikan berbagai besaran fisika. Besaran-besaran fisika ini slalu dapat terukur dan memiliki nilai yang merupakan hasil pengukuran.

            Untuk mengetahui nilai dari suatu besaran fisika harus dilakukan pengukuran. Pengukuran adalah suatu teknik untuk mengkaitkan suatu bilangan pada suatu sifat fisis dengan membandingkannya dengan suatu besaran standar yang telah  diterima sebagai suatu satuan. Kebanyakan pengukuran yang dilakukan di laboratorium disederhanakan sedemikian rupa sehingga pada dasarnya merupakan pengukuran suatu jarak.

a.       besaran

            Dalam mengukur kita membutuhkan suatu standar sebagai pembanding besar sesuatu yang akan diukur. Standar tadi kemudian dinyatakan memiliki nilai satu dan dijadikan sebagai acuan satuan tertentu. Sistem standar internasional untuk ukuran saat ini sudah ada, dan dikenal dengan Sistem Internasional (SI). Bersamaan dengan system standar, juga terdapat satuan SI untuk setiap besaran fisika. (Mirza, 2012)

            Terdapat tujuh buah besaran dasar fisika (dengan satuannya masing-masing) :

1.      Panjang (meter)

2.      Massa (kilogram)

3.      Waktu (sekon)

4.      Arus listrik (ampere)

5.      Temperature (Kelvin)

6.      Jumlah zat (mole)

7.      Intensites cahaya (candela)

b.      Analisa dimensi

Dimensi dalam fisika menggambarkan sifat fisis dari suatu besaran. Panjan suatu benda, walaupun dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, tetap memiliki sifat fisis tertentu, yaitu panjang. Dimensi berkelakuan seperti suatu kuantitas aljabar. Sebagai contoh, kita tidak dapat menjumlahkan panjang sebuah benda dengan periode getaran benda, karena dua besaran tersebut berbeda dimensinya. Tidak ada maknanya menjumlah satu meter dengan satu detik. Hanya dua besaran yang berdimensi sama yang dapat dijumlahkan atau dikurangkan. Dalam sebuah persamaan, dimensi di sisi kiri dan kanan persamaan haruslah sama. Dari prinsip-prinsip ini, kita dapat menggunakan analisa dimensi untuk mengecek kebenaran suatu persamaan fisika

c.       Angka penting

Dalam pengukuran, hasil ukur selalu terdiri dari beberapa angka pengukuran yang pasti serta satu atau dua angka (terakhir) pengukuran yang tidak pasti atau berupa perkiraan. Ralat dari pengukuran biasanya diambil dari skala terkecil atau setengah skala terkecil alat ukur yang dipakai. Hasil pengukuran yang berada dalam daerah ralat (ketidakpastian) merupakan hasil perkiraan pengukuran, sehingga tidak pasti nilainya. Misalnya diukur lebar sebuah meja dengan meteran penggaris yang skala terkecilnya adalah 1 mm. Diperoleh hasil l = 10; 23 cm dengan ralat dari alat ukurnya sekitar _0; 05 cm. Angka tiga dalam hasil pengukuran tadi adalah hasil perkiraan. Terkadang untuk memudahkan, angka tersebut diberi garis atas, l = 10; 2_3. Terkait dengan penulisan hasil pengukuran, diperkenalkan konsep tentang angka penting. Angka penting adalah angka hasil pengukuran yang terdiri dari beberapa angka pasti dan satu angka terakhir yang berupa perkiraan. Angka nol di depan, yang menunjukkan letak koma desimal, bukanlah angka penting, misalnya 0,00025 hanya terdiri dari dua angka penting (dua dan lima). Angka nol di belakang dapat merupakan angka penting, tapi juga dapat sekedar untuk menunjukkan letak koma desimal. Karena ketidakjelasan ini, maka penulisan hasil pengukuran hendaknya dinyatakan dalam notasi ilmiah. Sebagai contoh, 0,00025 m dituliskan sebagai 2; 5_10􀀀4 m, bila hanya terdiri dari dua angka penting. Tetapi bila angka nol di belakang juga merupakan angka hasil pengukuran, misalnya 0,000250 m hendaknya ditulis sebagai 2; 50 _ 10􀀀4 m, yang menunjukkan bahwa nol terakhir juga merupakan angka penting. Lebih baik lagi bila penulisan hasil pengukuran dilengkapi dengan ralatnya. Misalnya contoh pengukuran lebar meja di atas, ditulis (10; 23 _0; 05) cm, sehingga jelas bahwa angka tiga di 10,23 merupakan angka perkiraan.

Dalam menjumlahkan, mengurangkan, mengalikan dan membagi dua angka penting berlaku kaedah-kaedah (rasional) berikut: Bila angka pasti bertemu (dijumlah, dikurang, dikali atau dibagi) dengan angka pasti hasilnya angka pasti. Bila angka perkiraan bertemu dengan angka perkiraan, hasilnya angka perkiraan. Bila angka perkiraan bertemu dengan angka pasti hasilnya angka perkiraan (bila hasilnya dua angka, maka yang terakhir adalah perkiraan sedangkan yang di depan angka pasti).

Referensi :

1.      Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga

2.      Satriawan, Mirza. 2012. Fisika Dasar (online). http://fisikazone.com/fisika-dasar-univ.pdf/. (diakses pada 15 oktober 2014)

3.      Team Penyusun. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Gorontalo : Laboratorium Fisika UNG.

E.     Variabel

1.      Variabel bebas                   :

2.      Variable terikat                 :

3.      Variable Kontrol               :

F.      Alat dan Bahan

1.      Mistar

2.      Jangka sorong

3.      Micrometer sekrup

4.      Sferometer

5.      Thermometer

6.      Stopwatch

7.      Neraca mekanik

8.      Neraca pegas

9.      Barometer dan Hygrometer

10.  Silinder

11.  Lensa Konvergen (cembung), lensa divergen (cekung), dan kaca planparalel

12.  Kontainer

13.  Bandul

14.  Balok-balok, dan massa pemberat

G.    Prosedur Kerja

1.      Menentukan nilai skala terkecil dari

a.       Mistar

b.      Jangka sorong

c.       Mikrometer  sekrub

d.      Sferometer

e.       Thermometer

f.       Stopwatch

g.      Neraca pegas

h.      Neraca mekanik

2.      Mengukur panjang, dan lebar meja praktikum dengan menggunakan mistar.

3.      Mengukur diameter dalam, diameter luar, dan kedalaman dari silinder yang diberikan Asisten menggunakan jangka sorong.

4.      Mengukur tebal dari masa pemberat yang diberikan Asisten menggunakan micrometer sekrub..

5.      Mengukur jari-jari kelengkungan lensa-lensa yang diberikan oleh Asisten dengan menggunakan sferometer.

6.      Mengukur massa dari balok-balok/massa pemberat yang diberikan Asisten dengan menggunakan Neraca Mekanik.

7.      Mengukur berat dari balok-balok/massa pemberat yang diberikan Asisten dengan menggunakan neraca pegas.

8.      Mengukur suhu air yang diberikan asisten menggunakan thermometer.

9.      Mengukur 3 kali ayunan bandul menggunakan stopwatch sebanyak 5 kali.

10.  Mengukur waktu yang dibutuhkkan oleh sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu.

11.  Mengukur suhu ruangan (dalam satuan Fahrenheit), tekanan dan kelembapan udara dalam Laboratorium Fisiska.

Pengolahan Data

1.      Menghitung Hasil Pengukuran Dalam Angka Penting

a.       Menghitung Panjang Dan Lebar Meja Praktikum

Ø  Panjang (P)

P = 120 cm = 1,2 m

∆P = ½ nst mistar

= ½ x 0,1 cm= 0,05 cm = 0,0005 m

KR =  x 100 % = 0,041 % (5 AP)

(P ± ∆P) = (1,2000 ± 0,0005) m

Ø  Lebar (L)

L = 90 cm = 0,9 m

∆L = ½ nst mistar

= ½ x 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m

KR =  x 100 % = 0,055 % (4 AP)

(L ± ∆L) = (9,000 ± 0,005) x 10^-1 m

b.      Menghitung diameter dalam, diameter luar, dan kedalaman silinder

Ø  Diameter dalam (D₁)

D₁ = 7,835 cm = 0,07835 m

∆ D₁ = ½ nst jangka sorong

   = ½ x 0,05 mm = 0,025 mm = 0,000025 m

KR =  x 100 % = 0,03190 % (5 AP)

(D₁ ± ∆D₁) = (7,8350 ± 0,0025) x 10^-2 m

Ø  Diameter luar (D₂)

D₂ = 7,93 cm = 0,0793 m

∆ D₂ = ½ nst jangka sorong

   = ½ x 0,05 mm mm= 0,025  = 0,000025 m

KR =  x 100 % = 0,0315 % (5 AP)

(D₂ ± ∆D₂) = (7,93000 ± 0,0025) x 10^-2 m

Ø  Kedalaman (h)

h = 11,16 cm = 0,1116 m

∆h = ½ nst jangka

= ½ x 0,05 m = 0,025 mm = 0,000025 m

KR =  x 100 % = 0,022 % (5 AP)

 (h ± ∆h) = (1,1160 ± 0,0002) x 10^-1 m

c.       Menghitung tebal massa pemberat

Ø  Tebal massa pemberat (d)

d = 4,035 mm = 0,004035 m

∆d = ½ nst mikrometer sekrup

= ½ x 0,01 mm = 0,005 mm = 0,000005 m

KR =  x 100 % = 0,123% (4 AP)

(d ± ∆d) = (4,035 ± 0,005) x 10^-3 m

d.      Menghitung jari-jari kelengkungan lensa

Ø  Lensa Cembung

h₁ = 1,96 mm= 1,96 ×  m

h₁ = ½ x 0,01 mm= 0,000005= m

a = 3 cm= 0,03 m = 3 × m

a = ½ x 0,1 cm= 0,0005= m

r=  = 0,02 m

R₁ =  =

                  =

    = 1,,96 x 10^-6 m

 = =  

=  

                           =  

 =  

= 1,66 x m

R₁ = x R_{1 =}1,66 x   x 1,96 x 10^-6

= 3,52 x  m

KR =  x 100 % = 1,66 x× 100 % = 1,66 % (3 AP)

(R₁R₁) = ( 1,96  ) x m

Ø  Lensa Cekung

h₂ = 1,85 mm = 1,85 x  m

a = 3 cm = 3x  m

h₂= ½ x 0,01 mm= 0,000005 = 5 x m

a = ½ x 0,1 cm= 0,0005 = 5 x  m

r =  = = 0,02 m

R₂=  =

   = 

   = 1,5 x m

==  

=  

=2,35 x m

R₂ = x  = 2,35 x  x 1,5 x

                          =  m

KR =  x 100 % =  2,35 x 100 %  = 0,0235 % (5 AP)

(R₂R₂) = (1,5,0000,0003) x m

e.       Menghitung Massa Pemberat

Ø  Diukur dengan neraca duduk

m = 278,6 gram = 0,278 kg

∆m = ½ nst neraca mekanik duduk

= ½ x 0,1 g = 0,05 g = 0,00005 kg

KR =  x 100 % = 0,017 % (5 AP)

(m ± ∆m) = (2,7860 ± 0,0005) x 10^-1 kg

Ø  Diukur dengan Neraca mekanik berdiri

m = 95,2 gram = 0,0952 kg

∆m = ½ nst neraca mekanik berdiri

= ½ x 0,01 g = 0,005 g = 0,000005 kg

KR =  x 100 % = 0,0052% (5 AP)

(m ± ∆m) = (9,5200 ± 0,0005) x 10^-2 kg

f.       Menghitung Berat

Ø  Berat (W)

W = 0,5 N

∆W = ½ nst neraca pegas

      = ½ x 0,1 N = 0,05 N

KR =  x 100 % = 10 % (2 AP)

(W ± ∆W) = (5,0 ± 0,5)10^-1 N

g.      Menghitung suhu air

Ø  Suhu air (T)

T = 26 ^oC

∆T = ½ nst termometer

     = ½ x 1 = 0,5

KR =  x 100 % = 1,92 % (3 AP)

(T ± ∆T) = (2,60 ± 0,05) x 10 m

h.      Menghitung ayunan bandul dalam 3 kali ayunan

t (satuan)	t2 (satuan)
1.      3,1 s 2.      3,0 s 3.      3,0 s	1.      9,61 2.      9 3.      9
Σt = 9,1 s	(Σt2) = 27,61 s
(Σt)2 = 82,81 s

t  =  =  = 3,033s

                        ∆t = =

                                                      =   

                                                     =

                                                    =

                                                    = 0,7445 s

                        KR =  x 100 %  =  x 100 %

                                                      = 24,54 % (2 AP)

                        (t∆t)=( 3,0   0,7 ) s

i.        Menghitung waktu yang dibutuhkan oleh benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu

t (satuan)	t2 (satuan)
1.      0,4 s 2.      0,5 s 3.      0,4 s 4.      0,5 s 5.      0,4 s	1.      0,16 2.      0,25 3.      0,16 4.      0,25 5.      0,16
Σt = 2,2 s	(Σt2) = 0,98 s
(Σt)2 = 4,84 s

t = =  =  = 0,44 s

                        ∆t = =

                                       =

                                                      =

                                                      =

                                                     = 0.16  s

         KR =  x 100 %  =  x 100 %

                                       = 36,36 % (2 AP)

         (t∆t)= ( 4,4  0,1 ) xs

j.        Menghitung suhu ruangan (T) Tekanan (P) dan Kelembaban Udara (H)

Ø  Suhu ruangan (T)

T = 88^oF

∆T = ½ nst termometer

= ½ x 2^oF = 1^oF

= 1,1 % (2 AP)

(T ± ∆T) = (88 ± 1,0) ^oF

Ø  Tekanan (P)

1.      Tekanan Luar

P = 1002 mbar

∆P = ½ nst barometer

     = ½ x 1 mbar = 0,5 mbar

KR =  x 100 % = 0,05 % (5 AP)

(P ± ∆P) = (1,0020 ± 0,0005) x 10³ satuan

2.      Tekanan dalam

P = 729 mmHg

∆P = ½ nst barometer

     = ½ x 1 mmHg = 0,5 mmHg

KR =  x 100 % = 0,07 % (4 AP)

(P ± ∆P) = (7,290 ± 0,005) x 10² mmHg

Ø  Kelembaban (H)

1.      Skala dalam

H = 50 %

∆H = ½ nst hygrometer

      = ½ x 5 % = 2,5 %

    
KR= = 5% (2 AP)

(H ± ∆H) = ( 5,0 ± 0,2) x 10¹ %

2.      Skala Luar

H =  6

H = ½ x 2 =

KR =  x 100 % =  x 100  %= 16,7 % (2 AP)

(HH) = (6,00,1

k.      Menghitung luas meja praktikum

P= 120 cm = 1,2 m

L = 90 cm = 0,9 m

A = PxL = 1,2 x 0,9 = 1,08

∆P =  ½ X 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m

∆L =  ½ X 0,1 cm = 0,05 cm = 0,0005 m                              

  =  

=

=

= 6,9 x m

∆A = X A= 6,9x  x 1,08= 7,4 xm

KR=  0,00069 x 100 % = 0,069 % (4 AP)

(A±1,08 ± 0,006 ) x m

l.     Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur baik pengukuran yang dilakukan berulang atau pengukuran tunggal pasti menimbulkan ketidakpastian. Ini dikarenakan tidak ada pengukuran yang benar-benar tepat

m.    Kemungkinan kesalahan

Ø  Kesalahan praktikan dalam membaca skala ukur pada alat ukur

Ø  Kesalahan dalam menentukan NST