pengukuran kuantiti fizik sces fizik am

Topik : Pengukuran Kuantiti Fizik

Tujuan : Untuk mengambil dan membandingkan ukuran kuantiti fizikal dengan

menggunakan pelbagai jenis instrumen.

Pengenalan

Semua ukuran dalam sains merupakan anggaran nilai yang sebenar. Apabila

menggunakan satu alat pengukur untuk mendapatkan suatu anggaran yang

munasabah, beberapa bacaan akan diambil.

Beberapa bacaan akan diambil untuk mengelakkan kesilapan semasa

membaca skala alat pengukur dan juga disebabkan ketidaksempurnaan benda

yang diukur, contohnya ketidaksempurnaan diameter sebatang pensel, iaitu

diameternya pada bahagian berlainan adalah tidak sama.

Dalam mengambil ukuran dan sukatan sesuatu objek terdapat tiga ciri

yang perlu diperhatikan iaitu kepersisan, ketepatan dan kepekaan. Kepersisan

ialah kebolehan suatu alat memberi bacaan yang konsisten pada setiap kali

ukuran dibuat. Ketepatan suatu ukuran pula bermaksud sejauh mana sesuatu

nilai pengukuran sama atau menghampiri nilai sebenar atau nilai piawai.

Kepekaan satu alat pengukur ialah kebolehannya mengesan perubahan yang

kecil dalam kuantiti fizik yang diukur. Satu alat pengukur adalah lebih peka jika

nilai bahagian skala yang terkecilnya adalah lebih kecil.

1

Antara alat-alat pengukur yang digunakan untuk mengukur panjang ialah

pembaris meter, angkup vernier, tolok skru micrometer.

Pembaris meter Angkup vernier Tolok skru mikrometer

Jisim sesuatu objek pula adalah kuantiti jirim dalam objek tersebut. Antara

alat-alat pengukur yang digunakan untuk menyukat jisim ialah neraca Newton

dan neraca elektronik.

Neraca Newton Neraca elektronik

2

Aktiviti 1 : Pegukuran panjang

Alat dan bahan : Pembaris Meter, Angkup Vernier, Tolok Skru Mikrometer ,

dawai tembaga (SWG 28 dan SWG 34), pensil dan rambut.

Prosedur :

1. Diameter sebatang pensel, wayar kuprum dan sehelai rambut diukur

dengan menggunakan pembaris panjang, angkup vernier dan tolok skru

mikrometer

2. Ukuran yang telah dibuat diulang sebanyak tiga kali.

3. Keputusan yang diperolehi ditulis di dalam jadual.

3

Keputusan Eksperimen :

1) Pembaris Meter

ObjekDiameter/cm

Purata /cm1 2 3

Pensel 0.6 0.7 0.8 0.7Wayar

Kuprum (SWG 28)

0.0 0.0 0.0 0.0

Wayar Kuprum

(SWG 34)0.0 0.0 0.0 0.0

Rambut 0.0 0.0 0.0 0.0

2) Angkup Vernier

ObjekDiameter/cm

Purata /cm1 2 3

Pensel 0.69 0.68 0.69 0.69Wayar

Kuprum (SWG 28)

0.05 0.04 0.06 0.05

Wayar Kuprum

(SWG 34)0.03 0.03 0.04 0.03

Rambut 0.00 0.00 0.00 0.003) Tolok Skru Mikrometer

Objek Diameter/mm Purata /cm1 2 3

Pensel 6.62 6.59 6.59 6.60Wayar Kuprum (SWG 28)

0.38 0.39 0.38 0.38

Wayar Kuprum (SWG 34)

0.27 0.28 0.27 0.27

Rambut 0.03 0.03 0.03 0.03

4

Langkah Pengiraan

1) Pembaris Meter

ObjekDiameter/cm

Purata /cm1 2 3

Pensel 0.6 0.7 0.8 0.7Wayar

Kuprum (SWG 28)

0.0 0.0 0.0 0.0

Wayar Kuprum

(SWG 34)0.0 0.0 0.0 0.0

Rambut 0.0 0.0 0.0 0.0

i) Pensel

Bacaan – bacaan diameter : 0.6 cm, 0.7 cm dan 0.8 cm

Purata diameter = 0.6+0.7+0.8

3=0.21

3=0.7cm

Bacaan Sisihan

0.6cm (0.7- 0.6)cm = 0.1cm

0.7cm (0.7- 0.7)cm = 0.0cm

0.8cm (0.8- 0.7)cm = 0.1cm

Sisihan Purata = 0.1+0+0.1

3=0.23

=0.067cm

Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata

×100%= 0.0670.7

×100%=9.57%

5

ii) Wayar Kuprum (SWG28dan SWG 34)

Oleh sebab pembaris meter tidak memiliki kepekaan yang begitu rendah maka

kami tidak dapat mengukur diameter wayar kuprum tersebut. Hal ini disebabkan

kepekaan bagi pembaris meter adalah 0.1 cm dan diameter wayar kuprum terlalu

kecil untuk diukur.

iii) Wayar Kuprum ( Rambut)

Kami tidak dapat mengukur diamater rambut kerana nilai senggatan terkecil

pembaris meter ialah 0.1cm manakala diameter wayar kuprum lebih kecil

daripada 0.1cm.

6

2) Angkup Vernier

ObjekDiameter/cm

Purata /cm1 2 3

Pensel 0.69 0.68 0.69 0.690Wayar

Kuprum (SWG 28)

0.050 0.040 0.060 0.040

Wayar Kuprum

(SWG 34)0.030 0.030 0.040 0.030

Rambut 0.000 0.000 0.000 0.000

i) Pensel



3=2.073

=0.69cm

Bacaan Sisihan

0.69cm (0.69- 0.69)cm = 0.00cm

0.68cm (0.69- 0.68)cm = 0.01cm

0.69cm (0.69- 0.69)cm = 0.00cm

Sisihan Purata = 0.00+0.01+0.00

3=0.01

3=0.003cm


×100% = 0.0030.69

×100%=0.43%

7

ii) Wayar Kuprum (SWG28)



3=0.15

3=0.05cm

Bacaan Sisihan

0.05 cm (0.05- 0.05)cm = 0.00cm

0.04 cm (0.05- 0.04)cm = 0.01 cm

0.06 cm (0.06- 0.05)cm = 0.01 cm


3=0.02

3=0.06cm


×100% = 0.060.050

×100%=13.33%




3=0.01

3=0.03cm

Bacaan Sisihan

0.03 cm (0.03- 0.03)cm = 0.00cm

0.03 cm (0.03- 0.03)cm = 0.00cm

0.04 cm (0.04- 0.03)cm = 0.01cm

8


3=0.01

3=0.003cm


×100% = 0.0030.03

×100%=10%


Kami tidak dapat mengukur diamater rambut kerana nilai senggatan terkecil

angkup vernier ialah 0.001cm manakala diameter rambut lebih kecil daripada

0.001cm

3) Tolok Skru Mikrometer

ObjekDiameter/mm

Purata /mm1 2 3

Pensel 6.62 6.59 6.59 6.60Wayar

Kuprum (SWG 28)

0.38 0.39 0.38 0.38

Wayar Kuprum

(SWG 34)

0.27 0.28 0.27 0.27

Rambut 0.03 0.03 0.03 0.03

i) Pensel

Bacaan – bacaan diameter : 6.62 mm, 6.59 mm dan 6.59 mm


3=19.8

3=6.60mm

Bacaan Sisihan

6.62 mm (6.62-6.60)mm = 0.02mm

6.59 mm (6.60-6.59)mm = 0.01mm

6.59 mm (6.60-6.59)mm = 0.01mm

9


3=0.04

3=0.013mm


×100% = 0.0136.60

×100%=0.20%




3=1.153

=0.38mm

Bacaan Sisihan

0.38 mm (0.38- 0.38)mm = 0.00mm

0.39 mm (0.39- 0.38)mm = 0.01 mm

0.38 mm (0.38- 0.38)mm = 0.00mm


3=0.01

3=0.003mm


×100% = 0.0030.38

×100%=0.88%




3=0.82

3=0.273mm

Bacaan Sisihan

10

0.27 mm (0.273- 0.27)cm = 0.003 mm

0.28 mm (0.28- 0.273)cm = 0.007 mm

0.27 mm (0.273- 0.27)cm = 0.003 mm

Sisihan Purata = 0.003+0.007+0.003

3=0.013

3=0.0043mm


×100% = 0.00430.273

×100%=1.59%




3=0.093

=0.03mm

Bacaan Sisihan

0.03 mm (0.03- 0.03)mm = 0.00mm

0.03 mm (0.03- 0.03)mm = 0.00mm

0.03 mm (0.03- 0.03)mm = 0.00mm

Sisihan Purata = 0.000+0.000+0.000

3=0.000

3=0.000mm


×100% = 0.0000.03

×100%=0.00%

11

Aktiviti 2 :Pengukuran Jisim

Alat dan bahan : Pensel, Sesudu teh pasir, Neraca Newton dan Neraca

Elektronik

Posedur :

1. Jisim sebatang pensel dan sesudu teh pasir disukat menggunakan neraca

Newton dan neraca elektronik.

2. Ukuran yang telah dibuat diulang sebanyak tiga kali.

3. Keputusan yang diperolehi ditulis di dalam jadual.

Keputusan

Alat Pengukuran

Jisim bagi

Sebatang

Pensel

(g)

Sesudu

pasir

(g)

Neraca Newton/ m1 0 0

12

Neraca Springm2 0 0

m3 0 0

mpurata 0 0

Neraca Elektronik

m1 4.1478 2.2546

m2 4.1479 2.2549

m3 4.1476 2.2548

mpurata 4.1477 2.2548

Neraca Elektronik

ObjekJisim / g

Purata /g1 2 3

Sebatang Pensel

4.1478 4.1479 4.1476 4.1477

Sesudu Pasir 2.2546 2.2549 2.2548 2.2548

i) Sebatang Pensel

Bacaan – bacaan jisim : 4.1478 g, 4.1479 g, 4.1476 g

Purata diameter = 4.1478+4.1479+4.1476

3=12.4433

3=4.1478g

Bacaan Sisihan

4.1478 g (4.1478 - 4.1478 )mm = 0.0000 g

4.1479 g (4.1479 - 4.1478 )mm = 0.0001 g

4.1476 g (4.1478 - 4.1476 )mm = 0.0002 g

13

Sisihan Purata = 0.0000+0.0001+0.0002

3=0.0003

3=0.0001 g


×100% = 0.00014.1478

×100%=0.002%

ii) Sesudu Pasir

Bacaan – bacaan diameter : 2.2546 g, 2.2549 g dan 2.2548g

Purata diameter = 2.2546+2.2549+2.2548

3=6.76

3=2.2548 g

Bacaan Sisihan

2.2546 g (2.2548-2.2546)g = 0.0002 g

2.2549 g (2.2549-2.2548)g = 0.0001 g

2.2548 g (2.2548-2.2548)g= 0.0000 g

Sisihan Purata = 0.0002+0.0001+0.0000

3=0.0003

3=0.0001 g


×100% = 0.00012.2548

×100%=0.044%

14

Rumusan

Secara kesimpulannya, tolok skru mikrometer mempunyai kejituan dan kepersisan yang terbaik jika berbanding dengan angkur vernier dan pembaris meter dalam pengukuran panjang. Manakala neraca elektronik mempunyai kejituan dan kepersisan yang baik untuk mengukur jisim objek jika dibandingkan dengan Neraca Newton.

Langkah berjaga- jaga

1. Menmastikan alat pengukuran tersebut tidak mempunyai ralat sifar

sebelum mengunakan alat tersebut.

2. Mengambil beberapa kali bacaan ulangan dan mengambil puratanya

untuk mengelakkan ralat paralaks

3. Mematikan kipas kerana tiupan angin boleh mempengaruhi bacaan

neraca .

Perbincangan :

1. Di antara ketiga-tiga alat pengukur yang digunakan untuk mengukur

panjang yang manakah paling persis? Yang paling jitu ?

Tolok Skru Mikrometer mempunyai nilai bacaan yang paling rapat di

antara tiga alat pengukur iaitu pengukur tolok skru mikrometer, pembaris

meter dan angkup vernier. Oleh sedemikian, tolok skru mikrometer merupakan

alat penukur yang paling presis untuk mengukur panjang.

Kejituan bagi sesuatu alat pengukur didefinisikan sebagai kebolehan

sesuatu alat pengukur tersebut untuk mendapatkan bacaan menghampiri atau

menepati nilai sebenarnya. Daripada tiga alat pengukur yan kita gunakan

dalam eksperimen ini, tolok micrometer merupakan alat yang paling jitu

kerana bacaan yang didapati daripada alat pengukur ini semuanya hampir

dengan satu sama lain dan mempunyai sisihan relatif yang lebih rendah

daripada pembaris meter dan angkup vernier.

15

2. Sekiranya seorang murid mengukur ketebalan sesuatu objek

menggunakan pembaris meter dikatakan tidak realistik untuk

mencatatkan bacaan tersebut sebagai 4.32 cm. Jelaskan?

Ukuran yang pelajar itu dapat adalah tidak realistik kerana kerana kepekaan

pembaris meter hanya 0.1 cm manakala ukuran yang dia dapat adalah

4.32cm di mana perlu diukur dengan menggunakan alat pengukur yang

mempunyai kepekaan yang lebih tinggi daripada kepekaan pembaris meter

yang boleh diukur. Maka, ukuran tersebut adalah tidak jitu.

3. Apakah instrumen yang paling sesuai untuk digunakan mengukur

ketebalan sehelai kertas ? Terangkan.

Alat yang paling sesuai untuk digunakan mengukur ketebelan sehelai ketas

ialah tolok skru mikirometer yang kepekaannya hanya 0.001cm atau 0.01 mm.

Untuk mendapat ukuran yang lebih jitu, kita boleh juga mengulangi

pengukuran ini sebanyak tiga hingga lima kali serta mengambil purata ukuran

tersebut.

4. Daripada kedua- dua alat pengukur yang digunakan untuk mengukur

jisim, yang manakah paling persis ? Yang paling jitu ? Terangkan.

Kepersisan bagi sebuah alat pengukur didefinisikan sebagai kebolehan alat pengukur tersebut untu memberi bacaan – bacaan yang konsisten apabila kuantiti fizik yang sama diukur lebih daripada satu kali. Dalam konteks ini, Neraca Elektronik merupakan alat pengukur yang paling persis kerana bacaannya hanya melibatkan sisihan yang kecil.

16

Kejiuan pengukuran menunjukkan betapa hampir suatu nilai pengukuran kepada nilai sebenar. Maka, dalam konteks tersebut, alat penyukat jisim neraca elektronik mempunyai kejituan yang paling tinggi kerana alat pengukur ini dapat memberi ukuran yang paling dekat dengan nilai sebenar jika berbandin dengan Necasa Newton.

5. Kenapakah kita perlu mengambil bacaan sebanyak tiga kali ?

Kita mengulangi proses mengambil ukuran supaya boleh mendapatkan nilai yang jitu. Selain itu, pengambilan bacaan secara ulangan ini dapat mengurangkan kesalahan akibat ralat paralaks yang dilakukan secara tidak sengaja apabila kami mengambil bacaan.

6. Nama lain bagi neraca yang boleh digunakan untuk mengukur jisim dalam kehidupan seharian.

Neraca lain yang boleh digunakan untuk mengukur jisim dalam kehidupan seharian ialah neraca jarum berskala, neraca lengan gantung dan neraca tuas.

7. Apakah yang telah anda belajar daripadsa kedua- dua aktiviti di atas ?

Pertamanya, saya dapat belajar bahawa terdapat tiga ciri yang saya perlu perhatikan dalam mengambil ukuran dan sukatan sesuatu objek iaitu kepersisan, kejituan, dan kepekaan alat pengukur. Kepersisan alat pengukur ialah kebolehan suatu alat untuk memberi bacaan yang konsisten pada setiap kali ukuran dibuat. Manakala kejituan ukuran pula bermaksud sejauh mana sesuatu nilai pengukuran sama atau menghampiri nilai sebenar atau nilai piawai. Kepekaan alat pengukur pula bermaksud kebolehannya untuk mengesan perubahan yan kecil dalam kuantiti fizik yang diukur.

Selain itu, saya telah membelajari tentang ralat yang mungkin berlaku semasa amali, terutamanya ralat sifar dan ralat paraflaks.Oleh sedemikian, saya akan memeriksa semua alat pengukuran sebelum amali serta memastikan semua alat pengukur yang digunakan tiada ralat sifar. Selain, itu, saya juga telah mempraktikkan cara untuk mengurangkan kesan akibat ralat ini , sebagai contoh, saya telah mengambil ukuran seramai tiga kali bagi semua aktiviti yan dilakukan.

17

Pada akhir sekali, saya telah mempelajari bahawa tolok skru mikrometer mempunyai kejituan dan kepersisan yang terbaik jika berbanding dengan angkur vernier dan pembaris meter dalam pengukuran panjang. Manakala neraca elektronik mempunyai kejituan dan kepersisan yang baik untuk mengukur jisim objek jika dibandingkan dengan Neraca Newton.

8. Kenapa ukuran bagi diameter rambut adalah sifar apabila diukur dengan menggunakan pembaris meter dan angkup vernier manakala terdapat ukuran yang benar apabila diukur oleh tolok skru mikrometer ?

Hal ini disebabkan pembaris meter dan angkup vernier mempunyai kepekaan yang tinggi dan tidak dapat mengesan kuantiti yang terlalu kecil sehingga 0.01 mm. Buktinya, kepekaan bagi pembaris meter adalah 0.1 cm manakala kepekaan bagi angkup vernier adalah 0.01 cm, oleh itu, alat pengukur seperti ini tidak dapat mengesan perubahan kuantiti yang terlalu kecil.

LAMPIRAN

Cara mengukur panjang dengan meggunakan pembaris meter

18

- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter pensil

- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 28)


19

- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter rambut

Cara untuk mengukur panjang objek dengan menggunakan angkup venier

20

- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter pencil


21


- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter rambut

22

Cara untuk mengukur panjang dengan menggunakan tolok Skru Mikrometer

23

- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter pensil



24

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter rambut

Cara Mengukur jisim dengan menggunakan neraca Newton

25

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim kertas kosong.

26

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim sesudu pasir

27

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim sebatang pensel.

28

Cara mengukur jisim dengan neraca elektrik

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim kertas kosong.

29

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim kertas dengan pasir

32

pengukuran kuantiti fizik sces fizik am

Education