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

1

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

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

2

mutlak tepat. 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.

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-

3

beda, tergantung pada akurasinya. Sedang akurasi dari sebuah sistem

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 :

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

4

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.

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 :

5

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

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.

6

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.

7

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 = πR²

1,25 = 227

R²

8,75 = 22 R²

R² = 8,7522

R² = 0,4

R = √0,4

8

L = πR²

= 3,14 (1.6)²

= 3,14 x 2,56

= 8.038

= 8,04 cm²

= 0,63in = 1,6 cm

9