asas pengukuran -fizik- - · pdf fileobjektif: adalah diharapkan diakhir kursus ini peserta...

ASAS PENGUKURAN

-FIZIK-

SULAIMAN REJAB Penolong Pegawai Sains

Pusat Asasi Sains, Universiti Malaya

1 NHB_Jun2014

Objektif:

Adalah diharapkan diakhir kursus ini peserta akan :

1. Mengenal pasti alat-alat radas yang digunakan dalam subjek fizik

supaya dapat berfungsi dengan betul, jitu dan tepat.

2. Mempelajari teknik menggunakan alat-alat radas dengan betul dan

sistematik.

3. Kemahiran teknik pengendalian bahan dan penyimpanan alat radas

Fizik.

2

Kandungan bengkel:

Teknik-teknik pengukuran

Termometer

Pembaris

Tolok skru mikrometer

Angkup vernier

Perintang

Multimeter (voltmeter dan ammeter)

Teknik mengenalpasti alat pengukuran yang boleh digunakan

Voltmeter

Ammeter

Multimeter

3

ASAS PENGUKURAN

4

Kuantiti Asas dan Kuantiti terbitan

Dalam subjek fizik ia berkaitan dengan

kuantiti yang boleh diukur. Terdapat 2 jenis

kuantiti yang boleh diukur iaitu kuntiti

asas dan kuantiti terbitan

Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak

boleh ditakrifkan dalam bentuk kuantiti

lain.

Terdapat lima kuantiti asas iaitu, panjang,

jisim, masa, arus dan suhu.

Kuantiti Asas

6

Kuantiti Terbitan

• Kuantiti terbitan adalah kuantiti fizik yang melibatkan

gabungan kuantiti asas, dengan pendaraban,

pembahagian atau kedua-dua operasi.

Contoh :

Laju ialah kuantiti terbitan. Ungkapan yang

menghubungkan laju kepada kuantiti-kuantiti panjang dan

masa ialah;

Laju = jarak/masa (jarak ialah panjang lintasan bergerak)

7

Kuantiti terbitan Ungkapan Unit terbitan

Luas luas = panjang × lebar m ×m = m2

Isipadu isipadu = panjang × lebar ×

tinggi m × m × m = m3

Ketumpatan ketumpatan = jisim ÷ isipadu kg ÷ m = kg m-1

Laju laju = jarak ÷ masa m ÷ s = m s-1

Halaju halaju = sesaran ÷ masa m ÷ s = m s-1

Pecutan pecutan = perubahan halaju ÷

masa m s-1 ÷ s = m s-2

Daya daya = jisim ÷ pecutan kg × m s-2 = kg m s-2 atau

newton (N)

Momentum momentum = jisim × halaju kg × m s-1 = kg m s-1

Tekanan tekanan = daya ÷ luas kg m s-2 ÷ m2 = kg m-1 s-2 atau

pascal (Pa)

Kerja atau Tenaga kerja = daya × sesaran joule (J)

Kuasa kuasa = kerja ÷ masa J ÷ s =J s-1 atau watt (W)

Frekuensi frekuensi = 1÷ tempoh 1÷ s = s-1 atau hertz (Hz)

Cas elektrik cas = arus × masa As atau coulomb (C)

Voltan voltan = tenaga ÷ arus J ÷ C = J C-1 atau volt (V)

Rintangan rintangan = voltan ÷ arus V ÷ A = V A -1 atau ohm (Ω)

Impuls impuls = daya × masa N s 8

PENGUKURAN

Ketepatan, Kejituan dan Kepekaan dalam Pengukuran

Kejituan dalam pengukuran merujuk kepada betapa sedikit sisihan yang terdapat dalam pengukuran yang dibuat apabila kuantiti diukur beberapa kali.

Ketepatan atau kejituan ialah betapa hampir pengukuran yang dibuat dengan nilai sebenar.

Kepekaan sesuatu alat ialah kemampuan untuk mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur dalam tempoh masa yang singkat

Ralat

10

Ralat ialah ketidakpastian disebabkan oleh alat

pengukuran atau pemerhatian atau faktor fizikal

sekeliling.

Terdapat 2 jenis ralat utama

Ralat sistematik

Ralat rawak

Ralat sistematik disebabkan oleh peralatan yang

digunakan. Kemungkinan mempunyai ralat

semasa proses penentukuran dan ralat sifar.

ralat sifar ialah bacaan bukan sifar alat pengukur

apabila bacaan sebenar adalah sifar.

Contoh: Bacaan jam randik yang jarumnya tidak

kembali ke tanda "0" apabila tompol "reset" ditekan

Bacaan meter elektrik seperti ammeter apabila tiada

arus melaluinya

11

Ralat rawak disebabkan oleh faktor sekeliling dan kecuaian

pemerhati. Salah satu ralat rawak ialah ralat paralaks.

Ralat paralaks ialah kesilapan yang dilakukan semasa

membaca skala alat pengukur.

Bacaan skala yang diperoleh adalah salah sebab

kedudukan mata relatif kepada skala yang kurang sesuai

semasa membaca skala.

ANTARA RADAS DALAM

MAKMAL FIZIK

12

Termometer

Pembahagian skala terkecil hendaklah dikenalpasti

(±1%).

Unit SI bagi suhu ialah kelvin (K), tetapi darjah

celsius (C) lebih biasa digunakan.

13

Langkah berjaga-jaga semasa mengambil bacaan daripada

sesuatu termometer

Memastikan suhu yang hendak diukur tidak melebihi julat suhu

termometer.

Apabila mengukur suhu cecair

i. memastikan bebuli termometer terendam sepenuhnya di dalam

cecair itu.

ii. mengacau cecair tersebut supaya suhu cecair adalah seragam

iii. tidak mengacau cecair dengan terlalu kuat sehingga

memecahkan termometer.

Jam Randik

14

Terdapat dua jenis jam randik

i. jam randik analog yang mempunyai kepekaan 0. 1s

atau 0.2s

ii. jam randik digital yang mempunyai kepekaan

0.01s.

Kepekaan sesuatu jam randik adalah bergantung kepada

masa tindak balas pengukur.

Pembaris Meter

15

Pembaris meter mempunyai kepekaan dan kejituan

1mm.

Langkah berjaga-jaga semasa menggunakan pembaris

meter ialah

• Memastilan objek yang diukur bersentuhan

dengan pembaris.

• Mengelakan ralat paraleks.

• Mengelakan ralat sifar (Ralat hujung)

Tolok Skru mikrometer

Tolok skru mikrometer digunakan untuk mengukur bahagian luar

benda kerja seperti panjang, lebar, tinggi dan diameter luar.

Contoh: diameter dawai, diameter bebola kecil, ketebalan kertas

dan sebagainya.

Tolok skru mikrometer mempunyai dua skala:-

skala utama

skala vernier.

SKALA UTAMA SKALA VERNIER

16

17

Setiap senggatan yang terkecil pada skala utama bersamaan

dengan 0.5 mm yang mewakili satu pusingan lengkap pada

bahagian bidal.

Pada skala vernier, satu lilitan dibahagikan kepada 50 bahagian

yang sama. Oleh kerana satu pusingan lengkap bersamaan

dengan jarak 0.5 mm, maka setiap senggatan pada skala

vernier bersamaan dengan 0.5/50 mm iaitu 0.01 mm. Jadi

pembahagian skala terkecil tolak skru ialah 0.01 mm.

18

Cara mengambil bacaan tolok skru micrometer

• Letak objek antara rahang.

• Putar bidal sehingga rahang hampir-hampir menyentuh objek.

• Putarkan racet sehingga bunyi ‘tik’ pertama. Tujuan memutarkan skru

racet dan memutarkan bidal adalah untuk mengelakkan objek yang

diukur disepit/ditekan terlalu kuat.

• Ambil bacaan. Contoh bacaan adalah seperti gambarajah dibawah.

• Ulang langkah 1 hingga 4 pada bahagian-bahagian lain objek untuk

mendapatkan dua bacaan lagi. Seterusnya kira nilai purata bacaan.

BIDAL

LARAS

Bacaan Laras (mm) = 12.00

Bacaan ½ Laras (mm) = 0.5

Bacaan Bidal (mm) = 0.16

Jumlah = 12.66 mm

Cara Membaca Mikrometer, cth 1 :-

19

BIDAL

LARAS

Bacaan Laras (mm) =

Bacaan ½ Laras (mm) =

Bacaan Bidal (mm) =

Jumlah = ____ mm

Cara Membaca Mikrometer, Latihan 1 :-

Cara Membaca Mikrometer, Latihan 2 :-

BIDAL

LARAS

Bacaan Laras (mm) =

Bacaan ½ Laras (mm) =

Bacaan Bidal (mm) =

Jumlah = ____ mm

20

KELEBIHAN

MIKROMETER

ukuran yang tepat.

boleh dilaraskan

semula jika ukurannya

sudah tidak tepat.

mempunyai pelbagai

bentuk dan saiz sesuai

dengan jenis kerja.

KELEMAHAN

MIKROMETER

lambat untuk

mengambil ukuran.

satu jenis mikrometer

hanya boleh mengukur

satu bentuk bahan

kerja sahaja.

memerlukan

penjagaan yang rapi.

21

Ralat alat pengukuran

Angkup vernier

Biasanya digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, panjang dan kedalaman.

Mempunyai dua skala:

skala utama

skala vernier

22

Kaedah mengukur:

Letak objek yang hendak diukur.

Rapatkan rahang sehingga menyentuh objek.

Ambik bacaan.

Unit ukuran

Skala Utama : 1 Senggatan = 1.00 mm

: 10 Senggatan = 10.00 mm

Skala Vernier : 1 Senggatan = 0.05 mm

: 20 Senggatan = 1.00 mm

* Unit ukuran senggatan bergantung kepada jenis angkup vernier yang

digunakan.

Cara Membaca Angkuk Vernier :

23

EXAMPLE 1:

24

25

Latihan Angkuk vernier:

KELEBIHAN

VERNIER

cepat & mudah

digunakan.

boleh mengukur panjang

saiz yang bebas.

terdapat 2 unit ukuran

imperial dan metrik.

mempunyai bahagian-

bahagian ukuran yang

sesuai dengan tempat

yang diukur.

KEKURANGAN

VERNIER

tidak berapa tepat

setelah lama digunakan

(kerosakan pada alat)

Permukaan ukuran

menjadi haus setelah

lama digunakan.

tekanan ukuran dengan

tangan tidak

menghasilkan ukuran

yang tepat.

26

Perintang

Fungsi - mengurangkan dan menghadkan pengaliran arus dalam litar. Jika rintangan tinggi, arus rendah dan sebaliknya.

Unit perintang - rintangan disukat dalam unit ohm (Ω).

Jenis perintang:

Perintang tetap - Nilai rintangannya tetap.

Perintang boleh laras - nilai perintang berubah-ubah mengikut keperluan rintangan yang diperlukan.

Nilai rintangan perintang tetap dapat ditetapkan dengan sistem kod warna. Setiap warna mewakili angka yang ditetapkan.

27

Cara membaca nilai rintangan:

• Kod warna dibaca dari kiri ke kanan. Mula dengan bahagian yang

mempunyai tiga warna berdekatan.

• Jalur pertama untuk angka (dijit) pertama,

• Jalur kedua untuk angka (dijit) kedua,

• Jalur ketiga untuk pendarab atau jumlah sifar seterusnya.

• Jalur keempat untuk toleransi (had terima) iaitu perbezaan lebih

dan kurang antara rintangan sebenar dengan rintangan yang

dinyatakan.

• Formula seperti dibawah:

Formula: ABC × D ± E %

28

29

(A) (B) (C) (D) (E)

30

Latihan: Membaca kod warna

31

Multimeter

AMMETER

digunakan untuk mengukur arus elaktrik dalam unit ampere (A).

VOLTMETER

digunakan untuk mengukur beza keupayaan dalam unit volt (V).

OHMMETER

Digunakam untuk mengukur nilai rintangan dalam unit ohm (Ω).

32

TEKNIK MENGENALPASTI

ALAT PENGUKURAN YANG

BOLEH DIGUNAKAN

33

Voltmeter Sambungkan voltmeter pada bateri secara selari.

Lihat nilai di skrin voltmeter dan bandingkan dengan nilai bateri

yang disambungkan tadi.

Jika kedua-dua nilai sama bermakna voltmeter boleh digunakan.

34

Ammeter Setkan nilai arus pada bekalan kuasa.

Sambungkan ammeter pada bekalan kuasa secara sesiri dan lihat

nilai arus yang terpapar pada skrin ammeter.

Jika kedua-dua nilai sama bermakna ammeter boleh digunakan.

Multimeter

Setkan multimeter pada mode .

Sentuhkan kedua-dua wayar yang ada pada multimeter antara satu

sama lain.

Jika multimeter mengeluarkan bunyi ‘bit’ bermakna multimeter

berfungsi dan boleh digunakan.

Perhatikan kedudukan asal penunjuk pada skala. Jika jarum

penunjuk tidak berada pada sifar kembali ke sifar, putarkan palaras

sifar supaya penunjuk kembali ke sifar.

Jika pelarasan tidak dapat dilakukan, rekodkan ralat sifar.

Sambung secara selari.

Terminal (+ve) alat sambung ke terminal + ve litar dan sebaliknya.

Semasa bacaan diambil pastikan mata berada betul-betul tegak, di

atas penunjuk yang pegun.

• Jangan sambungkan multimeter terus kepada bekalan elektrik.

• Pastikan sambungan adalah betul.

• Jangan guna alat untuk mengukur nilai arus yang melebihi had

ukurannya.

Cara penggunaan:

Langkah berjaga-jaga:

35

Sekian, terima kasih

36

srejab@um.edu.my

017-2382184