Kepersisan,Kejituan, Kepekaan dan Ralat

Pendahuluan

Ukuran yang tepat 100% tidak pernah diperolehi.Ukuran merupakan nilai perbandingan di antara suatu objek yang hendak diukur dengan skala piawai / teori.Semua ukuran merupakan nilai anggaran sahaja.Oleh itu apabila membuat ukuran kita mestilah mengetahui kepersisan,kepekaan dan kejituan alat.

Pengertian Kepersisan, Kejituan, Kepekaan

Kepersisan ialah kebolehan suatu alat memberi bacaan yang konsisten pada setiap kali ukuran dibuat.Kejituan suatu ukuran ialah sejauh mana sesuatu nilai pengukuran sama atau menghampiri nilai sebenar atau nilai piawai.

Rajah di atas merupakan hasil tembakan empat peserta A,B,C dan D dapat menerangkan dengan lebih jelas perbezaan antara kepersisan dan kejituan.Rumusannya boleh dinyatakan seperti jadual berikut:-

Peserta Kepersisan KejituanA Tinggi RendahB Rendah TinggiC Tinggi TinggiD Rendah Rendah

Kepekaan ialah kebolehan suatu alat bergerak balas dengan cepat terhadap kuantiti yang diukur dan

seterusnya menunjukkan perubahan bacaan yang besar terhadap perubahan kuantiti yang kecil.Kepekaan suatu alat juga bergantung kepada pembahagian skala terkecil,iaitu jika pembahagian skala terkecil adalah sangat kecil, maka alat itu lebih peka.Contohnya Angkup Vernier adalah lebih peka daripada pembaris meter,kerana pembahagian skala terkecilnya adalah lebih kecil.Begitu juga sebuah miliammeter lebih peka daripada sebuah ammeter.Alat yang sangat peka tidak semestinya sangat jitu.

Membandingkan Kepersisan Secara Berangka – Sisihan relatifSecara berangkanya boleh ditentukan dengan mengira sisihan relatif.Jika sisihan relatif bertambah,maka kepersisan berkurangan.Sisihan relatif boleh ditentukan seperti berikut:-

Katakan set data ialah x1 , x2 , x3 ,......xn _ min, X = x1 + x2 + x3+...............xn

______________________ n _ _ _ _sisihan min D ={ I x1 - x I +I x2 -x I..I xn - x I n _sisihan relatif = D x 100 % _ X

Contoh 1

Ukuran I II III IVPelajar A 10.2 10.3 10.4 10.7Pelajar B 10.4 10.5 10.3 10.0

Dua pelajar membuat pengukuran sebanyak empat kali ke atas suatu kuantiti fizik.Jadual di atas menunjukkan data yang diperolehi.(a) Tentukan sisihan relatif bagi

pengukuran yang dilakukan oleh Pelajar A dan Pelajar B.

(b) Bandingkan kepersisan pengukuran Pelajar A dan Pelajar B.

Penyelesaian

PELAJARAN 4

Ralat bersistem dan ralat rawakSebarang kuantiti fizik yang diukur mempunyai tidak ketakpastian atau ralat dalam nilai yang diperolehi menyebabkan nilai yang diukur berbeza daripada nilai sebenar.Ralat pada amnya terbahagi kepada dua jenis iaitu ralat bersistem dan ralat rawak.Ralat bersistem ialah ketidakpastian dalam pengukuran disebabkan (i) oleh alat (ii) pemerhati (iii) persekitaran.Ralat bersistem yang disebabkan oleh alat ialah ralat sifar dan juga ketidaksempurnaan alat .Ralat sifar ialah bacaan yang bukan sifar apabila bacaan sebenar adalah sifar.Ketidaksempurnaan alat di mana semasa ditentukur di kilang keadaan fizik seperti suhu, tekanan dan sebagainya mungkin berbeza apabila alat itu digunakan di luar.Contohnya panjang pembaris atau angkup vernier mungkin berubah dengan suhu manakala jam randik mungkin cepat atau menjadi lambat.Ralat bersistem yang disebabkan oleh permerhati contohnya adalah masa tindakbalas ,kecacatan disebabkan oleh rabun jauh atau rabun dekat.

Masa tindak balas ialah sela masa masa seseorang memulakan tombol jam 'mula' dengan masa sesuatu kuantiti mula dikira.Ralat bersistem yang disebabkan oleh persekitaran ialah membuat anggapan yang salah mengenai sesuatu kuantiti,contohnya iaitu menganggap nilai sebagai 9.81 ms-2 pada semua tempat.Ralat bersistem tidak dapat dihapuskan dengan mengambil min bacaan.Ralat bersistem boleh dikurangkan dengan merekabentuk dan menjalankan eksperimen dengan cermat dan mengulangi eksperimen dengan menggunakan alat-alat yang berlainan.Contohya semak bacaan sifar angkup vernier atau semak masa yang diambil oleh jam randik dengan jam yang lain.Ralat rawak ialah ketidakpastian disebabkan oleh pemerhati semasa membuat pengukuran .Ralak rawak disebabkan pemerhati (i) salah membaca sesuatu skala(ii) salah membilang ayunan(iii) Memberi tekanan berlainan setiap kali rahang

mikrometer ditutup(iv) Ralat paralaks(v) Perubahan suhu menyebabkan bacaan diambil

adalah lebih besar atau lebih kecil daripada nilai sebenar.

Ralat paralaks adalah ralat kesilapan bacaan yang dibuat akibat kedudukan mata pemerhati tidak tepat dengan skala yang dibaca.Ralak rawak boleh dikurangkan dengan mengulangi bacan dan kemudian menentukan min bacan.

Teknik khusus untuk mengurangkan ralat dalam pengukuran pada beberapa alat.1. Pastikan sama ada sesuatu alat itu mempunyai

ralat sifar. Jika terdapat ralat sifar bacaan sebenar adalah seperti berikut:

Bacaan sebenar = (bacaan ketika terdapat objek diukur ) - ( ralat sifar)2. Bagi ammeter,voltmeter atau galvanometer ,

ralat sifar boleh dibetulkan denganmenggunakan skru pelaras.

3. Untuk mengelakkan ralat paralaks ,

garis penglihatan seseorang mesti berserenjang dengan skala alat pengukur semasa membuat bacaan.Bagi ammeter,voltmeter atau galvanometer , ralat paralaks boleh dikurangkan dengan meggunakan cermin yang terdapat di bawah jarum penunjuk dengan memastikan imej jarum tidak kelihatan dalam cermin bermakna ralat paralaks sudah diatasi.

Kejituan Beberapa Alat Pengukuran

Alat Kejituan/Kepekaan/nilai skala

terkecilPembaris meter 0.1 cm @ 1 mmAngkup Vernier 0.01 cm @ 0.1

mmTolok skru mikrometer 0.001 mm @

0.01 mmJam randik 1 pusingan 30 saat 0.1 sJam randik 1 pusingan 60 saat 0.2 sJam elektronik 0.01 sVoltmeter (skala penuh 15V ) 0.5 VVoltmeter (skala penuh 5 V) 0.1 VAmmeter (skala penuh 5A) 0.1 AAmmeter (skala penuh 1A) 0.02 ATermometer(skala penuh 110o C) 1o CTermometer(skala penuh 360o C) 2o CNeracaTiga alur 1gProtraktor 1o

1 Kebolehan suatu alat memberi bacaan yang konsisten bagi setiap kali pengukuran dibuat disebut sebagai

A Kejituan B KepersisanC Kepekaan D Ralat

2 Yang manakah di antara berikut perlu bernilai kecil supaya kepersisan bertambah?

A Nilai sebenar B Nilai minC Ralat relatif D Sisihan

relatif

3 Kebolehan alat mengesan sedikit perubahan dalam kuantiti yang diukur disebut

A Kepersisan B KejituanC Kepekaan D Ralat

4 Kejituan suatu alat bertambah jika

A bertambahnya bilangan angka berertiB bertambahnya ralat relatif C bertambahnya sisihan relatif

5 Pernyataan yang manakah berikut adalah benar?

A Alat yang jitu adalah alat yang pekaB Ralat paralaks tidak mempengaruhi kejituan

C Kejituan bertambah apabila ukuran yang dilakukan menghampiri nilai sebenar

6 Pernyataan yang manakah berikut adalah benar?

A Pita pengukur lebih peka daripada pembaris meterB Jam randek lebih peka daripada jam elektronik

C Termometer berdinding nipis lebih peka daripada yang berdinding tebal

D Ammeter lebih peka daripada sebuah galvanometer

7 Rajah A,B,C dan D menunjukkan tembakan-tembakan di atas suatu sasaran oleh lima orang peserta dalam pertandingan menembak.Tembakan yang manakah paling persis?

8 Dalam suatu permainan''dart' dalam suatu pesta ria empat orang peserta A,B,C,D,telah melontar anak panah ke sebuah papan sasaran.Peserta manakah menunjukkan lontaran paling jitu dan tetapi tidak persis?

TUTORIAL 4

9 Ralat bacaan akibat daripada kedudukan mata

pemerhati yang tidak tepat dengan skala yang dibaca disebut sebagai

A Ralat sifar positifB Ralat sifar negaitifC Ralat paralaks

10 Masa 20 ayunan suatu bandul didapati sebagai 20.5 s , 20.2 s , 19.9 s,20.5 s dan 20.4 s.Sisihan min bagi bacaan tersebut adalahA 0.2 s B 0.3 sC 0.4 s D 0.5 sE 0.7 s

Bilangan eksperimen

Panjang rod kaca/cm

1 26.0

2 25.5

3 27.0

11 Jadual di atas menunjukkan panjang rod kaca yang dibuat pengukuran sebanyak 3 kali.Sisihan relatif untuk ukuran-ukuran tersebut ialah

A 1.8 % B 2.2 %C 3.4 % D 3.8 %E 4.2%

12 Masa yang diperlukan oleh suatu jasad bergerak pada suatu jarak tertentu ialah 5.01 s.Apabila menggunakan sebuah jam elektronik masa yang dicatatkan ialah 4.85 s.Peratusan ralat jam elektronik itu ialah

A 0.6 % B 2.1 %C 3.2 % D 5.2 %E 7.7 %

13Pelajar Bacaaan ukuran / cm

1 2 3 4

ABCD

5.255.235.235.27

5.255.235.225.24

5.255.235.235.26

5.255.235.245.20

Panjang sebatang pensil ialah 5.23 cm.Jadual di atas menunjukkan bacaan panjang pensil itu diukur oleh empat pelajar A,B,C dan D masing- masing membuat empat kali pengukuran. Ukuran pelajar manakah paling persis dan jitu?

14 Sebuah bandul ringkas didapati membuat 20 ayunan lengkap dalam masa 20.35 saat.Catatan masa ini telah diambil dengan menggunakan

A Jam randik meja B Jam tangan analog

C Jam elektronik D Jam randik tangan

15 Sebuah spring berbeban diayunkan mengambil masa 15 saat untuk berhenti.Jika pengukuran masa diambil dengan menggunakan jam randik,bacaan itu mestilah ditulis sebagai,

A 15 saat B 15.0 saat C 15.00 saat D 15.000 saat

16 Berapakah catatan masa yang ditunjukkan pada rajah di atas?

A 11.52 saatB 52.12 saatC 11 minit 52 saatD 11 minit 52.0 saat

17 Berapakah bacaan yang direkodkan oleh

bacaan jam di atas?

A 5.188 saatB 5 minit 18.4 saatC 5 minit 18.8 saatD 5 minit 48.8 saat

18 Berapakah bacaan suhu yang dicatatkan oleh termometer di atas?

A 96o C B 83.5o C C 84.0 o C D 84o C

19 Kepekaan sebuah termometer merkuri bertambah apabila menggunakan perkara-perkara berikut

Dinding kaca bebuli

Tiub kapilari

Saiz bebuli

A tebal luas besarB nipis sempit besarC tebal luas kecilD nipis sempit kecil

20 Arus yang mengalir dalam suatu konduktor logam ialah di antara 0.01 A hingga 0.05 A.

Ammeter yang manakah berikut adalah paling sesuai digunakan?

A Ammeter berjulat 0-1A B Ammeter berjulat 0-5AC Ammeter berjulat 0-10 mAD Ammeter berjulat 0-50 mA

21 Berapakah bacaan yang ditunjukkan oleh ammeter tersebut?

A 2.4 A B 2.80 AC 0.48 A D 0.43A

22 Fungsi skru pelaras dalam sebuah ammeter adalah

A mengetatkan penunjukB membetulkan ralat sifarC mengelakan ralat paralaksD mengawal saiz arus yang besar

23Panjang /cm

18.6 18.6 18.7 18.70 18.4

Sisihan

Jadual di atas menunjukkkan ukuran panjang suatu objek yang berbentuk rod.(a) Bacaan yang manakah mempunyai

kejituan salah?

....................................................................

(b) Tentukan panjang min.

(c) Lengkapkan jadual di atas

(d) Tentukan sisihan relatif

24 Sebuah jam elektronik yang mempunyai kejituan 0.01 s digunakan untuk mencatatkan masa bagi seorang pelari 100m.Pelari tersebut didapati mengambil masa 12 saat untuk menamatkan lariannya.

(a) Nyatakan bacaan yang betul yang mesti dicatatakan oleh jam elektronik tersebut.

....................................................................(b) Semasa menggunakan jam elektronik itu

'masa tindakbalas' adalah penting untuk meningkatkan kejituan.Apakah yang dimaksudkan dengan 'masa tindakbalas'

....................................................................

(c) Berikan satu contoh 'masa tindakbalas' yang lain dan kepentingannya dalam kehidupan seharian.

....................................................................

....................................................................

(d) Nyatakan dua perbezaan antara jam elektronik dan jam randek.

....................................................................

....................................................................

25

Rajah di atas menunjukkan sebuah termometer merkuri.(a) Nyatakan bahagian yang bertanda

(i) P ……………………………...........

(ii) Q ……………………………...........

(b) Nyatakan kejituan termometer itu.

....................................................................(c) Nyatakan prinsip yang digunakan dalam

termometer ini.

....................................................................

(d) Mengapakah tiub kapilari yang digunakan mestilah berdinding nipis?

....................................................................

(e) Bagaimanakah kepekaan termometer ini boleh ditambah?

....................................................................

(f) Mengapakah merkuri dipilih dalam termometer ini?

....................................................................

....................................................................

....................................................................

(g) Tandakan pada rajah di atas bagaimanakah kedudukan mata pemerhati yang betul semasa membuat bacaan.

26

Rajah menunjukkan sebuh ammeter yang disambungkan ke sebuah litar elektrik.(a) Nyatakan bahagian yang ditanda pada

rajah serta fugsinya

(i) A ...........................................……..................

....................................................................

(ii) B……………………………………..................

....................................................................

(b) Nyatakan dua julat kejituan yangditunjukkan oleh ammeter tersebut.

....................................................................

....................................................................

....................................................................

(c) Berapakah bacaan yang ditunjukkan oleh ammeter tersebut.

....................................................................

....................................................................

(d) Ammeter tersebut haruslah dielakkan dari menyambung terus ke bekalan kuasa.Berikan sebabnya dan cadangkan satu cara yang lebih baik perlu dilakukan.

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................