Topic 1 X Pengukuran Pada akhir topik ini, anda seharusnya dapat:

1. Tentukan kuantiti fizikal;

2. Terangkan asas dan kuantiti terbitan dan unit SI masing-masing;

3. Tentukan alat pengukuran yang sesuai untuk mengukur berbeza kuantiti fizikal;

4. Bincangkan ketepatan, ketepatan dan kepekaan alat pengukur; dan

5. Gunakan teknik graf untuk menganalisis ukuran dan data.

HASIL PEMBELAJARAN

TOPIK 1

PENGUKURAN 2 ukuran bahawa mereka telah dibuat. Mujurlah, keadaan ini kini telah diubah oleh usaha-usaha pelbagai jawatankuasa antarabangsa saintis yang mempunyai bertemu untuk perbincangan dengan kerap selama bertahun-tahun. Pada tahun 1960, Persidangan Agung Timbang dan Sukat di Perancis mencadangkan penggunaan sistem metrik pengukuran yang dikenali sebagai International Sistem Unit *.

Unit SI datang dari sistem MKS yang lebih awal, yang dikenali sebagai kerana tiga unit pertama asas adalah meter (m), kilogram (kg), dan kedua (s). Kebanyakan negara termasuk Malaysia telah menerima pakai sistem ini. # Kuantiti pphysical adalah kuantiti yang boleh diukur. Contoh fizikal kuantiti adalah panjang, jisim, masa, berat, arus elektrik, daya, halaju dan tenaga. NNon kuantiti fizikal adalah kuantiti yang ccannot diukur seperti warna, perasaan atau kecantikan. Untuk menggambarkan kuantiti fizikal, dua perkara yang perlu dinyatakan. Yang pertama adalah yang nilai berangka dan yang kedua ialah uunit itu. Sebagai contoh, jarak antara rumah dan sekolah anda ialah lima kilometer. Jarak mempunyai nilai berangka lima dan unit adalah kilometer (km). Sebaliknya, warna, perasaan dan kecantikan tidak boleh dinyatakan dalam berangka membentuk dan tidak mempunyai unit. Oleh itu kuantiti ini adalah subjektif, seperti dalam yang terkenal berkata, "kecantikan adalah di mata penonton ‰. 1.1.1 Berasal Pangkalan dan Kuantiti Sekarang mari kita mengenali asas dan kuantiti diperolehi. (A) Asas Kuantiti Terdapat dua jenis kuantiti fizik; kuantiti asas dan kuantiti diperolehi. ________________________________ * (Le Systeme International (SI)) # Sehingga kini, terdapat tiga negara yang dikenali tidak mengguna pakai sistem ini: Amerika Syarikat, Myanmar dan Liberia. Kuantiti bbase adalah kuantiti fizik yang tidak boleh ditakrifkan dari segi mana-mana kuantiti fizikal yang lain.

Page 3

TOPIK 1 PENGUKURAN W 3 Jadual 1.1 menunjukkan lima kuantiti asas dan unit SI masing-masing. Jadual 1.1: Pangkalan Kuantiti dan Unit Pangkalan masing-masing Kuantiti asas Unit asas (Unit SI) Simbol Unit Panjang, l Meter m Besar-besaran, m Kilogram kg Masa, t Kedua s Suhu, T Kelvin K Semasa, Saya Ampere A Penyiasatan saintifik biasanya melibatkan kuantiti yang sama ada sangat besar atau sangat kecil. Sebagai contoh, ketinggian Gunung Everest adalah 8848 m atau diameter sel adalah 0.000002 m. Kuantiti ditulis dengan cara ini mengambil ruang yang banyak dan sukar untuk digunakan dalam pengiraan. Oleh itu, kita boleh menulis mereka sebagai nombor yang asas 10s untuk membuat mereka lebih mudah untuk digunakan. M u 10 n di mana 1 ª M d 10 dan n ialah integer Dengan menggunakan faktor pendaraban di atas, ketinggian Gunung Everest ditulis sebagai 8.848 u 10 3 m dan diameter sel ialah 2.0 u 10 6 m. Yang magnitud kuantiti fizik biasanya bulat sehingga tiga atau empat angka bererti. Senarai awalan dan faktor pendaraban ditunjukkan dalam Jadual 1.2. Awalan dalam unit SI yang mewakili faktor pendaraban. Sebagai contoh, pendaraban 10 3

diwakili oleh awalan, kilo. * Begitu juga, 1,000 m boleh dinyatakan sebagai 1 km. 1 cm dapat dinyatakan sebagai 0.01 m atau 1 u 10 2 m.

Page 4

X TOPIK 1 PENGUKURAN 4 Jadual 1.2: Awalan dan Pendaraban Faktor-faktor Awalan Simbol Pendaraban Faktor Tera T u 10 12 Giga G u 10 9 Mega M u 10 6 Kilo k u 10 3 Mendapatkan kebenaran merayu d u 10 1 Centi c u 10 2 Milli m u 10 3 Mikro ø u 10 6 Nano u 10 9 Pico p u 10 12 Apabila kita ingin menukar awalan untuk unit asas, kita perlu menggunakan yang sesuai faktor pendaraban. Contoh di bawah menunjukkan penukaran unit. Contoh 1.1: 6.78 mm = __________________ km Penyelesaian: 6.78 mm = 6.78 u 10 3 m = 6.78 u 10 3 u 10 3 km = 6.78 u 10 6 km

Page 5

TOPIK 1 PENGUKURAN W 5 (B) Kuantiti Berasal Apakah kuantiti yang diperolehi bermakna? Kuantiti fizikal adalah berkaitan dengan satu sama lain melalui persamaan matematik. Kuantiti ini boleh dinyatakan dan berasal dari kuantiti asas. Sebagai contoh, Halaju = Sesaran / Masa Jadual 1.3 menunjukkan beberapa quantitties diperolehi, unit mereka dan bagaimana unit-unit mereka diperolehi daripada unit asas. A kuantiti yang diperolehi adalah kuantiti fizikal yang dihasilkan dari gabungan kuantiti asas melalui beberapa operasi seperti pendaraban, pembahagian atau kedua-duanya. 1. Mencari nilai-nilai pemalar berikut dalam awalan dan menukar mereka untuk nombor nyata: (A) Kelajuan cahaya dalam vakum; (B) Jisim elektron; dan (C) Jarak dari Bumi ke Matahari 2. Tukarkan nombor berikut dengan menggunakan awalan yang sesuai. (A) 23,000,000 kg; dan (B) 7,500 nm. AKTIVITI 1.1

Page 6

X TOPIK 1 PENGUKURAN 6 Jadual 1.3: Berasal Kuantiti Berasal Kuantiti Hubungan dengan Kuantiti asas Hubungan dengan Unit asas Unit yang diperolehi Kawasan, A Panjang u Lebar m u m m 2 Jumlah dagangan, V Panjang lebar u u Ketinggian m u m u m m 3 Ketumpatan, U Massa Jumlah dagangan 3 kg m Kgm 3 Halaju, v Panjang Masa m s ms 1 Pecutan, yang Halaju Masa m s ms 2 Kerja, W Tentera u Anjakan kgm s 2 u m kgm 2 s 2 atau Nm atau J Kuasa, P Kerja Masa 2 2 s kgm s kgm 2 s 1 atau Nm s 1 atau J s 1 Contoh 1.2: Berdasarkan formula yang diberikan, terbitkan unit SI bagi kuantiti berikut. (A) Force = Massa u Pecutan (B) Tentera Tekanan = Kawasan Penyelesaian: (A) Tentera = Massa u Pecutan Unit (Tentera) = Unit (jisim) Unit of u (pecutan) = Kg u ms 2 = Kg ms 2

Page 7

TOPIK 1 PENGUKURAN W 7 (B) Tekanan = Tentera Kawasan Unit (Tekanan) = Unit (Tentera) Unit (Kawasan) = 2 2 KGMS m = kgm 1 s 2 1.1.2 Panjang Panjang adalah ukuran sesaran antara dua tempat dalam satu dimensi. Terma yang berbeza digunakan untuk pengukuran dalam dua serenjang lain dimensi: lebar dan tinggi. Anda telah belajar bahawa panjang diukur menggunakan Unit SI, meter. Ia ditakrifkan sebagai: Selain daripada meter atau awalan yang (sentimeter, kilometer dan sebagainya), adat AS unit, Bahasa Inggeris atau Sistem Imperial unit menggunakan unit-unit lain untuk pengukuran panjang seperti inci, kaki, ela atau batu. 1.1.3 Kawasan Kawasan ditakrifkan sebagai jumlah ruang dua dimensi dalam sempadan. Untuk persegi atau segi empat tepat yang, Kawasan = Length u Lebar Oleh itu, unit SI bagi kawasan ialah m 2 . Jika simbol digunakan untuk mewakili kuantiti seperti dalam jadual 1.1 (di mana l = Panjang), dan mari A = Kawasan; dan b = lebar atau lebar, kita mendapatkan persamaan berikut bagi kawasan sebuah persegi atau segi empat

tepat: A = l ub Meter ialah panjang jalan dilalui oleh cahaya dalam vakum dalam selang 1/299792458 saat.

Page 8

X TOPIK 1 PENGUKURAN 8 Jika panjang dan lebar diukur dalam cm seperti dalam Rajah 1.1, kawasan diukur dalam cm 2 . Rajah 1.1: A persegi 1 cm 1 cm u 1 cm 2 = 1 cm 1 cm u = 0.01 mu 0.01 m = 0.0001 m 2 atau 1 u 10 -4 m 2 Anda mesti mencuba masalah yang sama untuk meningkatkan kemahiran menyelesaikan masalah anda. Kawasan untuk pelbagai bentuk boleh ditentukan dengan menggunakan formula untuk kawasan. Beberapa contoh ditunjukkan dalam Rajah 1.2. Rajah 1.2: Kawasan beberapa bentuk tetap Anda juga boleh mengukur kawasan objek dengan meletakkan objek seragam seperti setem ke atas objek. Dalam usaha untuk mengukur kawasan tersebut dengan menggunakan objek yang seragam, anda mesti mengira bilangan objek seragam meliputi kawasan permukaan.

Page 9

TOPIK 1 PENGUKURAN W 9 Sebagai contoh, jika anda mahu untuk mengukur bidang buku teks, anda perlu mengisi sebagai banyak setem yang mungkin di permukaan buku ini. Bilangan setem meliputi permukaan buku adalah bidang buku ini. Lihatlah diagram di dalam Rajah 1.3. Kawasan buku tersebut dilindungi oleh 12 setem. Rajah 1.3: Setem meliputi permukaan buku Walaupun setem boleh digunakan untuk mengukur bidang buku ini, kaedah ini adalah dianggap sebagai kaedah bukan standard. Sekali lagi, terdapat keperluan untuk menggunakan unit standard untuk membuat kaedah satu yang standard. Satu kaedah mudah untuk mengukur bidang yang segi empat tepat atau persegi adalah dengan menggunakan kertas graf. Kelebihan menggunakan kertas graf adalah bahawa ia mempunyai dua seragam dicetak di atasnya. Untuk mengukur luas objek yang segi empat tepat atau persegi, letakkan kertas graf pada permukaan objek. Satu persegi di atas kertas graf adalah 1cm 2 . Oleh itu, jumlah petak pada kertas graf boleh dikira untuk mengukur kawasan objek yang dilindungi. Dengan menggunakan contoh sebelum ini, marilah kita menggantikan setem dilindungi buku itu dengan kertas graf (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.4).

Page 10

X TOPIK 1 PENGUKURAN 10 Rajah 1.4: Graf kuasa dua meliputi permukaan buku Kawasan buku ini ialah 48 kuasa dua. Sejak kawasan setiap persegi adalah 1 cm 2 , Kawasan buku ini ialah 48 cm 2 .

Page 11

TOPIK 1 PENGUKURAN W 11 Untuk mencari bidang bentuk yang tidak biasa, anda boleh mengesan bentuk pada sentimeter kertas grid (lihat Rajah 1.5). Rajah 1.5: Satu bentuk yang tidak tetap Kemudian, mengira bilangan segi empat sentimeter penuh di dalam bentuk. Kemudian, sekeping bersama-sama bahagian selebihnya (contohnya, mengurangkan kepada separuh) ke dalam dataran penuh. Kaedah ini akan memberikan anggaran yang baik di kawasan shapeÊs itu. Kita telah mempelajari bagaimana untuk menggunakan kertas graf untuk mengukur keluasan yang segi empat tepat dan objek persegi. Bayangkan, jika kawasan yang anda mahu langkah yang besar seperti gelanggang badminton atau padang bola sepak. Adakah ia praktikal menggunakan kertas graf sebagai alat untuk mengukur kawasan-kawasan yang besar? Terdapat lain-lain alternatif yang boleh kita gunakan untuk mengukur kawasan yang besar seperti itu. Bidang kuasa dua atau segi empat tepat yang dikira dengan menggunakan formula: A = l u b. Mengira luas bilik darjah anda dengan menggunakan formula yang diberikan. DIRI CHECK 1.1 Sebagai seorang guru, anda boleh meminta pelajar anda untuk melakukan aktiviti ini: Mereka telah belajar bahawa kertas graf boleh digunakan

sebagai alat untuk mengukur kawasan yang segi empat tepat dan objek persegi. Sekarang, meminta mereka untuk mengukur bidang buku-buku mereka sendiri dengan menggunakan graf kertas. AKTIVITI 1.2

Page 12

X TOPIK 1 PENGUKURAN 12 1.1.4 Jumlah dagangan Fikirkan tentang keadaan ini. Anda perlu menganggarkan jumlah petrol yang anda perlu memandu kereta anda dari Ipoh ke Melaka. Anda sudah tahu jarak antara Ipoh dan Melaka, tetapi sekarang anda perlu menganggarkan berapa banyak petrol anda perlu untuk mencapai Melaka. Lagi jarak anda memandu, semakin besar jumlah petrol yang anda perlukan untuk perjalanan. Hubungan tidak langsung boleh diterangkan dengan cara yang mudah dengan merujuk kepada keadaan berikut yang ditunjukkan dalam Rajah 1.6. Rajah 1.6: Perbandingan yang besar dan mangkuk kecil untuk jumlah Apabila anda membandingkan mangkuk mangkuk A dan B, yang mangkuk ini mempunyai ruang yang lebih besar untuk menjadi diisi oleh cecair? Kenapa satu mangkuk diisi dengan jumlah lebih cecair berbanding mangkuk lain? Kedua-dua soalan boleh dijawab apabila kita memahami definisi kelantangan. Pada asasnya, jumlah objek adalah Jumlah ruang yang diduduki oleh objek. Oleh itu, objek yang lebih besar mempunyai jumlah yang lebih besar. Jumlah dagangan adalah ruang tiga dimensi yang diduduki oleh objek. Unit-unit untuk jumlah menggambarkan bentuk tiga dimensi seperti meter padu, kaki padu atau batu padu. Jumlah bentuk biasa atau bentuk geometri boleh ditentukan dengan menggunakan formula matematik yang ditunjukkan dalam Rajah 1.7.

Page 13

TOPIK 1 PENGUKURAN W 13 Rajah 1.7: Jumlah beberapa objek berbentuk geometri Isipadu kuboid Isipadu kuboid juga boleh ditentukan secara eksperimen dengan mengisi kotak sepenuhnya dengan kiub saiz yang sama. Ini kerana kiub-benar boleh mengisi kotak. Dalam usaha untuk mengukur isipadu kuboid satu kosong dengan kiub, kita perlu kiub bersisi 1cm dan jumlah 1cm 3 . Kita boleh mengukur isipadu sesuatu kotak kosong dengan mengisi ia sehingga sepenuhnya dengan kiub dengan jumlah dagangan sebanyak 1cm 3 setiap. Bilangan kiub yang mengisi kotak-benar adalah jumlah yang kotak tertentu. Jika 36 kiub mengisi kotak-benar, ini bermakna jumlah kotak adalah 36cm 3 . Kaedah kedua untuk mengukur isipadu kuboid adalah dengan menggunakan matematik formula. Pertama sekali, kita perlu memahami ciri-ciri asas sebuah kuboid. Panjang, lebar dan ketinggian sebuah kuboid adalah berbeza. Walaupun begitu, kita masih boleh mengira isipadu dengan menggunakan formula berikut yang ditunjukkan dalam Rajah 1.8. Rajah 1.8: Formula untuk mengira isipadu sebuah kuboid

Page 14

X TOPIK 1 PENGUKURAN 14 Contoh 1.3: Diberi panjang kuboid ialah 5 cm, lebar adalah 4cm dan kemuncaknya adalah 2cm, yang jumlah boleh dikira dengan menggunakan formula: Jumlah dagangan = Panjang Lebar u u Ketinggian = 5 cm 4 cm u u 2 cm = 40 cm 3 Untuk objek yang tidak sekata bentuknya, jumlah itu tidak dapat ditentukan dengan menggunakan formula, kita boleh menggunakan anjakan cecair sebagai satu cara untuk menentukan isipadunya. Apabila objek diletakkan ke dalam silinder penyukat, paras air akan naik. Yang perbezaan dalam jumlah air adalah jumlah objek, V objek . Air di dalam silinder yang pertama dalam Rajah 1.9 mempunyai isipadu 200 cm 3 . Rajah 1.9: Mengukur isipadu cecair Paras air meningkat kepada 260 cm 3 apabila objek diletakkan di dalamnya. Oleh itu, isipadu objek tersebut adalah: V objek = 260 cm 3 200 cm 3 = 60 cm 3 V objek = V objek + air V air

Page 15

TOPIK 1 PENGUKURAN W 15 1.1.5 Masa Masa adalah ukuran kontinum bukan spatial kewujudan dan acara. Unit masa, kedua (ss), pada asalnya ditakrifkan sebagai pecahan 1/86 400 daripada suria min hari. Walau bagaimanapun, penyelewengan daripada putaran Bumi tidak membenarkan ketepatan yang perlu dicapai untuk mengukur saat. Yang kedua telah ditakrifkan semula dalam tahun 1967 untuk mengambil kesempatan daripada ketepatan yang tinggi dicapai dengan jam atom, yang menggunakan frekuensi ciri cahaya yang dipancarkan dari sesium-133 atom sebagai "Jam rujukannya. ‰ 1.1.6 Massa Apabila anda berjalan-jalan di pasar raya, anda akan melihat banyak perkara yang dijual di paket. Jika anda membaca paket dengan teliti, anda akan melihat jumlah jisim dicetak pada bungkusan, seperti 1 kg, 5 kg, 10 kg dan lain-lain Kami menggunakan konsep jisim dalam situasi kehidupan seharian. Bolehkah anda memberikan contoh situasi harian yang berkaitan dengan jisim? Semua objek mempunyai jisim. Jisim ialah kuantiti jirim yang hadir dalam objek. Satu objek yang mempunyai kuantiti yang lebih besar daripada perkara yang ia mempunyai jisim yang lebih besar. Jisim satu objek adalah sama walaupun ia diukur pada tempat yang berbeza. Ini adalah kerana jisim objek bergantung kepada jumlah perkara yang hadir dalam objek. Oleh itu, duit syiling 50 sen mempunyai jisim yang lebih besar daripada duit syiling 20 sen. Unit piawai untuk jisim kilogram (kg). Jisim standard adalah prototaip antarabangsa jisim 1 kilogram disimpan di Biro Antarabangsa Timbang dan Sukat berhampiran Paris. Kilogram adalah sama dengan jisim prototaip Antarabangsa Kilogram (IPK), sebuah silinder platinum-iridium disimpan oleh BIPM di Sèvres, Perancis. Kedua ditakrifkan sebagai masa yang diperlukan untuk 9,192,631.770 tempoh radiasi atom sesium kerana mereka lulus antara kedua-dua negeri berkenaan. Unit metrik 1 kilogram (kg) = 1000 gram (g) 1 gram (g) = 1000 miligram (mg)

Page 16

X TOPIK 1 PENGUKURAN 16 1.1.7 Suhu Anda mungkin biasa dengan laporan cuaca disiarkan dalam berita yang meramalkan cuaca untuk hari berikutnya. Anda mungkin sedar bahawa beberapa nombor muncul pada skrin yang menunjukkan bagaimana panas atau sejuk hari akan. Yang nombor mungkin lebih tinggi atau lebih rendah di beberapa tempat. Ini dipanggil suhu. Suhu digunakan untuk menunjukkan bagaimana panas atau sejuk objek adalah. Biasanya, objek panas ditunjukkan dengan mempunyai suhu yang tinggi. Sebaliknya, objek sejuk mempunyai rendah suhu. Anda tidak boleh mengukur suhu mendidih atau air sejuk tepat dengan mencelup jari anda ke dalamnya. Anda hanya boleh dapat untuk menganggarkan suhu air. A termometer digunakan untuk mengukur suhu tepat. Suhu adalah sebuah hartanah fizikal perkara yang secara kuantitatif meluahkan tanggapan biasa panas atau sejuk. Jika suhu objek rendah, objek itu sejuk; pelbagai darjah suhu yang lebih tinggi dirujuk sebagai panas atau panas. Suhu boleh diukur dengan menggunakan pelbagai jenis termometer. Asas unit suhu dalam Sistem Unit Antarabangsa (SI) adalah Kelvin dan mempunyai simbol K. Ia dinamakan sempena ahli fizik British, Lord Kelvin. Pada skala yang biasa digunakan di makmal, bilangan 0 diberikan kepada suhu di mana air membeku dan nombor 100 sebagai suhu pada yang mendidih air. Ruang di antara dibahagikan kepada 100 bahagian yang sama dikenali sebagai darjah, dengan itu, termometer ditentukur jadi dipanggil termometer centigrade (Dari centi, " seratus ‰, dan gradus, " darjah ‰). Ia kini dikenali sebagai Celsius termometer sebagai penghormatan kepada orang yang pertama mencadangkan skala, Sweden ahli astronomi Anders Celsius (1710-1744). Unit ini digunakan oleh ramai pelanggan. T c T = k 273.15 Amerika Syarikat menggunakan unit yang berbeza yang mengukur suhu. Di Amerika Syarikat, Nombor 32 yang diberikan kepada suhu apabila air membeku. Air mendidih adalah diberikan nombor 212. skala ini dikenali sebagai skala Fahrenheit. T F = 1.8 T c + 32 À F Kelvin adalah pecahan 1 / 273,16 suhu termodinamik daripada titik tigaan air.

Page 17

TOPIK 1 PENGUKURAN W 17 ALAT PENGUKURAN Dalam subtopik berikut kita akan lihat beberapa alat-alat yang kita biasa digunakan untuk mengukur secara saintifik. Apabila kita membuat ukuran, terdapat perkara-perkara tertentu yang kita perlu tahu tentang alat-alat yang mengukur yang kita gunakan supaya bahawa kita boleh mendapatkan hasil yang terbaik untuk ukuran kita, yang jitu, ketepatan dan kepekaan. 1.2.1 Precision, Ketepatan dan Kepekaan Dalam kehidupan sehari-hari, tidak ada ukuran betul-betul tepat. Semua fizikal kuantiti adalah hanya anggaran. Sebagai contoh, 500 g gula dibeli dari mini pasaran mungkin 500,2 g atau 499,8 g. Akan sentiasa ada sedikit perbezaan antara nilai yang diperhatikan dan nilai sebenar kuantiti. Perbezaannya 1.2 MUTLAK SIFAR SUHU Suhu sifar mutlak, OK (sepadan dengan 273.15 À C pada Celcius skala suhu dan 459,67 À F pada skala suhu Fahrenheit) adalah suhu di mana sistem thermodyname mempunyai tenaga yang paling rendah. Teka-teki yang berkaitan dengan suhu. 1. Mengapa seseorang perlu memakai topi pada hari yang sejuk? 2. Mengapa anda boleh memanaskan tangan anda dengan meniup mereka perlahan-lahan, dan sejuk mereka dengan meniup keras? 3. Udara dan air, kedua-dua pada 25 À C, tidak merasa yang sama. Anda notis ini perbezaan suhu apabila melompat dari 25 À C udara ke dalam satu kolam renang 25 À Air C. Mengapa perbezaan di sana? 4. Bolehkah kiub ais menjadi begitu panas yang jari anda akan terbakar apabila di hubungi? (Sumber: Jargodzki & Potter, 2001) AKTIVITI 1.3

Page 18

X TOPIK 1 PENGUKURAN 18 antara nilai sebenar dan nilai yang diperhatikan (nilai OObserved nilai Real, ') dikenali sebagai kesilapan yang tidak menentu . Terdapat banyak sebab untuk ralat pengukuran, seperti: (A) Dengan menggunakan alat pengukur yang tidak sesuai; (B) kesilapan peribadi apabila membaca skala; dan (C) Proses pengukuran sendiri. Tiga aspek penting dalam pengukuran yang dijelaskan dalam Jadual 1.4. Jadual 1.4: Tiga Aspek Penting Pengukuran Aspek Penerangan Precision Kebolehan alat untuk memberikan bacaan yang konsisten ketika yang sama kuantiti fizikal yang diukur lebih daripada sekali. Dalam erti kata lain, terdapat tiada atau sedikit sisihan antara ukuran diambil. Ketepatan Bagaimana rapat adalah nilai yang diukur berbanding dengan nilai sebenar? Kepekaan Keupayaan mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur. Instrumen sensitif boleh mengesan dan bertindak balas dengan cepat kepada perubahan kecil dalam kuantiti. Sekarang mari kita mengetahui lebih lanjut mengenai ketiga-tiga aspek. (A) Precision Mari kita lihat dua contoh untuk memahami tepat. Contoh 1.4: Precision Jadual 1.5 menunjukkan dua set bacaan yang diambil dengan menggunakan dua yang berbeza sukat; A dan B: Jadual 1.5: Contoh untuk Precision Instrumen A Instrumen B 6.5 7.2 6.4 6.6 6.5 5.9 6.6 5.2 6.5 7.9

Page 19

TOPIK 1 PENGUKURAN W 19 Dari bacaan dalam Jadual 1.5, nilai-nilai yang diambil oleh alat A lebih dekat seorang kepada yang lain berbanding dengan instrumen B. Bacaan diambil oleh instrumen B bertaburan, di mana lima nilai yang agak jauh dari satu lain. Oleh itu, apabila membandingkan instrumen A kepada B, bacaan yang diambil oleh instrumen A lebih tepat daripada instrumen B. Contoh 1.5: Ketekalan dalam bentuk sisihan Sisihan relatif = Sisihan Purata / Purata membaca u 100% Langkah-langkah dalam mencari sisihan relatif: Bacaan diambil oleh instrumen G ditunjukkan di bawah. Cari relatif penyelewengan bacaan. 2.2 m, 2.3 m, 2.5 m, 2.1 m dan 2.2 m Penyelesaian: (I) Cari bacaan purata. Bacaan purata = (2.2 + 2.3 + 2.5 + 2.1 + 2.2) / 5 = 2.26 m (Ii) Bina satu jadual seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.6: Jadual 1.6: Contoh Jadual No. Bacaan yang Diambil oleh Instrumen G, (m) Sisihan (m) 1 2.2 2.2 2.26 = 0.06 2 2.3 2.3 2.26 = 0.04 3 2.5 2.5 2.26 = 0.24 4 2.1 2.1 2.26 = 0.16 5 2.2 2.2 2.26 = 0.06 Jumlah 11 0.56 Purata 11.3 / 5 = 2.26 0.56 / 5 = 0.11 (Iii) Cari jumlah

sisihan menggunakan formula seperti yang ditunjukkan di bawah: Sisihan = Reading Purata membaca

Page 20

X TOPIK 1 PENGUKURAN 20 (Iv) Cari sisihan purata menggunakan formula: Sisihan Purata = Jumlah sisihan / Bilangan bacaan = 0.56 / 5 = 0.11 m (V) Cari sisihan relatif dengan menggunakan formula yang diberikan: Sisihan relatif = Sisihan Purata / Purata membaca u 100% = 0.11 / 2.26 u 100% = 4.86% Jika kita menggunakan alat pengukur konsisten 100% untuk mengukur salah satu kuantiti fizikal, maka sisihan relatif bacaan yang diambil akan menjadi sifar. Keadaan ini berlaku kerana tidak ada penyelewengan dalam setiap bacaan diambil. Sebaliknya, jika kita menggunakan alat pengukur yang tidak 100% tepat, kita akan mendapat bacaan yang berlainan bagi pengukuran kuantiti fizikal. (B) Ketepatan Mari kita lihat satu contoh untuk menunjukkan konsep ketepatan. Contoh 1.6: Seorang guru bertanya dua pelajar, Afiq dan Syazwan, untuk mengukur ketinggian yang kerusi dalam makmal fizik. Ketinggian sebenar kerusi adalah 35.4 cm. Yang jadual data berikut menunjukkan data yang diperolehi: Afiq 35.2 sm 35.6 sm 35.4 sm 35.7 sm 35.3 sm Syazwan 36.2 sm 36.1 sm 36.2 sm 36.1 sm 36.2 sm Untuk Afiq: (I) Sejak bacaan yang diambil adalah sangat dekat dengan bacaan yang sebenarnya, beliau bacaan boleh dianggap sebagai tepat. (Ii) Tetapi, terdapat variasi antara bacaan, jadi bacaan beliau boleh dianggap sebagai tidak tepat (konsisten).

Page 21

TOPIK 1 PENGUKURAN W 21 Untuk Syazwan: (I) Sejak bacaan yang diambil jauh dari bacaan sebenar, bacaan beliau boleh dianggap sebagai kurang tepat. (Ii) Tetapi, bacaan beliau lebih tepat berbanding dengan Afiq kerana Bacaan tertumpu kepada dua nilai, 36.1 cm dan 36.2 cm sahaja. (C) Kepekaan Jika kita melihat pemerintah, kita akan lihat bahawa terdapat dua skala yang sentimeter (cm) dan milimeter (mm) skala. Kita boleh menyatakan bahawa milimeter (mm) skala adalah lebih sensitif daripada skala sentimeter sebagai instrumen dengan bahagian-bahagian yang lebih kecil pada skala yang lebih sensitif. Kepekaan satu alat pengukur boleh dibandingkan antara alat pengukur yang berlainan. Beberapa contoh: (I) Pemerintah boleh mengukur kepada nilai terkecil 0.1 cm, angkup vernier untuk nilai terkecil 0.01 cm dan tolok skru mikrometer kepada nilai terkecil 0.001 cm. Oleh itu, apabila kita mengukur diameter kaca rod, kita mungkin akan mendapat 0.8 cm dari pemerintah, 0.82 cm dari vernier caliper dan 0.823 cm membentuk tolok skru mikrometer. Oleh itu, tolok skru mikrometer adalah lebih sensitif daripada angkup vernier yang lebih peka daripada pembaris. (Ii) Milimeter adalah lebih sensitif daripada ammeter kerana ia mempunyai skala yang yang boleh mengukur arus tepat kepada nilai terkecil 1 milliampere. Satu ammeter boleh mengukur arus ke paling kecil nilai 1 Ampere sahaja. (Iii) Imbangan elektronik mempunyai nilai terkecil 0.0001 g, manakala seberat kira-kira mempunyai nilai paling kecil 100 g. Oleh itu, elektronik kira-kira adalah lebih sensitif daripada kira-kira yang berat.

Page 22

X TOPIK 1 PENGUKURAN 22 1.2.2 Alat untuk Mengukur Length, Mass, Masa, elektrik dan Suhu Sekarang mari kita lihat alat-alat yang boleh kita gunakan untuk mengukur panjang, jisim, masa, elektrik dan suhu. (A) Alat untuk Mengukur Panjang Terdapat beberapa kaedah yang kita boleh gunakan untuk mengukur panjang. Pada zaman dahulu, manusia menggunakan bahagian badan mereka untuk mengukur panjang. Sebagai contoh, mereka menggunakan kaki, lengan atau jari untuk mengukur panjang perkara-perkara tertentu. Pada asasnya, terdapat lima unit panjang apabila menggunakan bahagian badan sebagai ukuran: span a, kaki, satu hasta, sebuah span lengan dan langkah yang (rujuk Rajah 1.10). Rajah 1.10: Kawasan beberapa bentuk tetap Source:

http://www.ilmoamal.org Setiap satu mempunyai description sendiri yang unik. Sebagai contoh, span adalah jarak daripada hujung ibu jari ke hujung jari telunjuk, sedangkan kaki adalah panjang kaki manusia. Selain daripada itu, hasta adalah jarak dari siku ke hujung jari tengah. Di samping itu, span lengan adalah Jarak antara tangan orang dewasa surai apabila senjata diulurkan. Akhir sekali, langkah yang jarak yang diliputi oleh satu langkah panjang. Kami Apakah kamu berlian? Seorang teman meminta untuk meminjam berlian anda untuk hari untuk menunjukkan keluarganya. Anda adalah sedikit bimbang, jadi anda berhati-hati telah berlian anda wajaran pada skala yang berbunyi 8.17 gram. Ketepatan skala didakwa sebagai "0.05 gram. Keesokan harinya, anda berat berlian kembali lagi, mendapat 8.09 gram. Adakah ini berlian anda? Source: Giancolli (1998) AKTIVITI 1.4

Page 23

TOPIK 1 PENGUKURAN W 23 nenek moyang juga digunakan istilah seperti hujan batu yang ( sepelaung ) Atau mendidih beras ( setanak nasi ) Untuk menggambarkan jarak perjalanan. Pelbagai alat telah direka supaya kita boleh mengukur panjang tepat sebagai Laser Jarak Meter yang direka bentuk untuk mengukur panjang sehingga 100 meter dengan menggunakan sinar laser. Satu lagi alat yang sama untuk mengukur panjang adalah pita pengukur. Ia mengukur panjang dalam milimeter (mm), sentimeter (cm) dan meter (m). Ia sering digunakan untuk mengukur objek yang lebih besar (lebih daripada 1 m). Dalam topik ini kita akan membincangkan tiga alat pengukur untuk panjang yang mmetre peraturan, vernier caliper dan tolok skru mikrometer. (I) Peraturan Meter Satu peraturan meter digunakan untuk mengukur panjang sesuatu objek dalam makmal. Ia boleh memberikan bacaan kepada 0.1 sentimeter (cm) atau 1 milimeter (mm) bergantung kepada jenisnya. (Ii) Vernier Caliper A angkup vernier adalah alat pengukur yang boleh mengukur panjang objek kecil di antara 0 dan 10 cm. Ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01 cm. Rajah 1.11 menunjukkan angkup vernier. Rajah 1.11: Vernier caliper Source: www.tutorvista.com

Page 24

X TOPIK 1 PENGUKURAN 24 Terdapat dua skala vernier caliper di dalam: x skala Utama - skala utama adalah dalam cm mana 1 cm dibahagikan kepada 10 bahagian yang sama, dan 1 bahagian bersamaan dengan 0.1 cm (atau 1 mm). x Vernier skala - skala Vernier adalah skala yang singkat 0.9 cm panjang dibahagikan kepada 10 bahagian yang sama, di mana 1 bahagian adalah bersamaan dengan 0.09 cm. Oleh itu, perbezaan panjang antara bahagian vernier pada skala utama adalah 0.1cm cm 0.09 = 0.01 cm. A angkup vernier boleh digunakan untuk mengukur luaran dan dalaman diameter objek. Apabila kita ingin mengukur diameter luar sebuah bekas, kami mungkin menggunakan rahang di luar, manakala kita menggunakan dalaman rahang untuk mengukur diameter dalam sesuatu bekas atau tiub. Langkah-langkah membaca angkup vernier yang: (I) Menentukan Â0Ê markah sifar pada skala vernier yang. Semak bahawa tiada ralat sifar; (Ii) Di antara rahang, letakkan objek yang anda mahu untuk mengukur. Kemudian, putar skru sehingga rahang itu menggenggam objek, melakukan memastikan bahawa ia tidak memerah objek; (Iii) Kemudian, mula mengambil bacaan, menulis nilai yang ditunjukkan pada skala utama sebelum atau betul-betul menyentuh tanda Â0Ê pada skala vernier, sebagai contoh, 2.1 cm; (Iv) Kemudian, perhatikan tanda pada skala vernier yang bertepatan dengan tanda pada skala utama. Sebagai contoh, jika cap itu di 6, maka nilai tersebut akan menjadi 0.06 cm; dan (V) Akhirnya, menambah bacaan dari skala utama dengan membaca pada skala vernier untuk mendapatkan bacaan yang tepat. Jumlah bacaan = Membaca pada skala utama + Membaca pada skala vernier yang = 2.1 cm + 0.06 cm = 2.16 cm

Page 25

TOPIK 1 PENGUKURAN W 25 Jika angkup vernier mempunyai ralat sifar, maka bacaan perlu diperbetulkan melalui formula berikut: Untuk mengetahui sama ada terdapat ralat sifar atau tidak, kita perlu menutup rahang. Jika tanda sifar pada skala vernier yang bertepatan dengan sifar tanda pada skala utama, kemudian angkup vernier tidak mempunyai sifar kesilapan (Rajah 1.12). Rajah 1.12: A angkup vernier tanpa ralat sifar (Iii) Tolok Skru mikrometer Jika kita ingin mengukur ketebalan atau diameter objek kecil, kita boleh menggunakan tolok skru mikrometer. Ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01 mm atau 0.001 cm. Terdapat beberapa struktur di tolok skru mikrometer andas, gelendong, lengan, sarung jari dan roda bergigi searah. Lihat Rajah 1.13. x Anvil dan Spindle Digunakan untuk cengkaman objek yang kita mahu mengukur. x Sleeve Digunakan untuk menentukan bacaan pada lengan dengan merujuk skala di sarung jari itu. x sarung jari sarung jari sebenarnya bersambung dengan lengan lulus. Ia boleh diputar untuk mengetatkan andas dan gelendong. Satu revolusi daripada sarung jari akan memberikan 0.5 mm jurang antara andas dan gelendong. Skala pada sarung jari yang mempunyai 50 bahagian yang sama dan setiap bahagian adalah 0.5 / 50 mm atau 0.01 mm seperti yang kita bertukar sarung jari itu.

Page 26

X TOPIK 1 PENGUKURAN 26 x Ratchet Kami memutar roda bergigi searah untuk pelarasan denda untuk mengenakan jumlah yang betul bagi tekanan kepada objek yang kita mahu mengukur. Jika tolok skru mikrometer mempunyai ralat sifar, maka bacaan perlu diperbetulkan melalui formula berikut: Rajah 1.13: Source: http://www.cyberphysics.co.uk/practical/skills/micrometer.htm Prosedur dalam menggunakan tolok skru mikrometer: (I) Di antara andas dan gelendong, letakkan objek yang anda mahu mengukur; (Ii) Menggenggam objek tersebut perlahan-lahan dengan andas dan gelendong berputar dengan yang tudung jari; dan (Iii) Kita mungkin berputar roda bergigi searah, tetapi sebaik sahaja pertama "clickÊ bunyi kedengaran kita harus berhenti. Ini adalah kerana "klik ‰ bunyi memberitahu kita bahawa andas dan bidal menggenggam membantah dengan lembut tanpa memohon sebarang tekanan ke atasnya.

Page 27

TOPIK 1 PENGUKURAN W 27 (B) Alat untuk Mengukur Mass Bayangkan bahawa anda kini berada di pasar ikan. Anda lihat banyak jenis ikan yang dijual di gerai-gerai. Ada yang besar dan ada yang kecil. Setiap jenis ikan dijual pada harga yang berbeza. Ada yang lebih murah manakala yang lain adalah lebih mahal. Harga ikan tersebut tidak berdasarkan hanya kepada jenis, tetapi juga secara besar-besaran. Seperti yang kita telah dibincangkan dalam bahagian sebelum ini, semakin tinggi jisim ikan, harga yang lebih tinggi. Penjual ikan biasanya akan menggunakan alat tertentu untuk mengukur jisim ikan. Ia dipanggil keseimbangan. Secara umum, jisim objek boleh diukur dengan menggunakan keseimbangan. Ada beberapa jenis keseimbangan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.14, Rajah 1.15 dan Rajah 1.16. Kedua-dua pemerintah dan pita mengukur berguna untuk mengukur panjang atau jarak. Walau bagaimanapun, kadang-kadang, satu alat lebih sesuai daripada yang lain bergantung kepada jenis objek yang kita mahu untuk mengukur. Berdasarkan ini andaian, isikan jadual berikut. Panjang Diukur Alat Unit Contoh Panjang klip kertas Contoh Raja Contoh mm Panjang dan ketinggian peti sejuk m Panjang dan lebar gelanggang badminton Pita mengukur Ketinggian rakan sekelas yang Lilitan bola Ketinggian kucing Panjang tali leher Lilitan marmar yang Ketinggian pokok rambutan DIRI CHECK 1.2

Page 28

X TOPIK 1 PENGUKURAN 28 Rajah 1.14: Baki Elektronik Source: www.lehmanscientific.com Rajah 1.15: Baki Lever Source: www.psawcatalogue.com Rajah 1.16: Baki Mampatan Source: www.narangindustries.com

Page 29

TOPIK 1 PENGUKURAN W 29 Dalam suasana yang formal seperti di makmal, keseimbangan tuil digunakan untuk mengukur jisim objectÊs. Selain daripada baki yang disebutkan di atas, terdapat juga satu lagi jenis keseimbangan dipanggil keseimbangan ttriple-rasuk yang digunakan untuk mencari jisim pelbagai objek (lihat Rajah 1.17) dalam makmal. Rajah 1.17: Baki Triple-beam Source: http://www.southwestscales.com Apabila kita menggunakan kira-kira tiga-beam, objek diletakkan pada skala dan maka kita menggerakkan berat pada rasuk sehingga kita mendapatkan garis-garis pada kanan yang sisi skala untuk perlawanan sehingga. Apabila kita telah seimbang skala, kita perlu menambah jumlah pada setiap rasuk untuk mencari jumlah jisim. Langkah-langkah dalam menggunakan kira-kira tiga rasuk untuk mengukur jisim: (I) Letakkan objek pada skala itu; (Ii) Slide berat badan yang besar ke kanan sehingga lengan jatuh di bawah yang talian. Bergerak pelumba belakang satu alur. Pastikan ia "kunci ‰ ke meletakkan; (Iii) Ulangi proses ini dengan berat badan atas. Apabila bergerak lengan di bawah garis, menyokong teori satu alur; (Iv) Slide berat kecil di rasuk depan sehingga garis sepadan; dan (V) Tambah jumlah pada setiap rasuk untuk mencari jumlah jisim kepada kesepuluh terdekat gram.

Page 30

X TOPIK 1 PENGUKURAN 30 (C) Alat untuk Mengukur Masa Jam randik Kita boleh menggunakan jam randik untuk mengukur tempoh masa yang singkat. Oleh itu, jam randik biasanya digunakan dalam acara sukan atau di makmal. Mengenai bahagian tengah atas satu jam randik analog, terdapat tombol a. Kami tekan Tombol apabila kita ingin memulakan jam randik. Kami perlu menekan tombol yang kali kedua untuk menghentikan jam tangan. Dalam usaha untuk memulakan semula sekali lagi, kita tekan tombol untuk kali ketiga. Sebagai alternatif, kita boleh menggunakan jam randik digital yang sering mempunyai lebih banyak ciri-ciri. Rajah 1.18: Membaca baki tiga-beam Source: www.regentsprep.org Berdasarkan bacaan dalam Rajah 1.18, apa yang akan menjadi jisim objek diukur dalam gambar? _______ + ______ + _______ = ________ G DIRI CHECK 1.3 Terdapat banyak jenis baki, seperti tuil, mampatan dan elektronik. Cari di Internet untuk mengetahui lebih lanjut mengenai ini. Anda boleh mencari maklumat lanjut mengenai mereka: (A) Sifat-sifat; (B) Fungsi dan usefulnesses; dan (C) Kebaikan dan keburukan. AKTIVITI 1.5

Page 31

TOPIK 1 PENGUKURAN W 31 (D) Alat untuk Mengukur Elektrik Semasa Terdapat dua alat-alat yang boleh digunakan untuk mengukur arus elektrik. Mereka ialah: (I) Ammeter Satu ammeter digunakan untuk mengukur kuantiti arus elektrik. Yang Unit SI arus elektrik ialah ampere (A). Terdapat lebih sensitif jenis ammeter, yang merupakan milliamperes (mA) dan microamperes (A). Dalam usaha untuk mengukur semasa, kita perlu menyambungkan ammeter dalam siri. Kita perlu memastikan bahawa terminal positif bateri disambungkan kepada terminal positif ammeter dan naib sebaliknya dalam memerintahkan untuk mengukur arus elektrik. Pesongan ammeter penunjuk menunjukkan nilai arus yang mengalir melalui litar. Penunjuk ammeter akan terpesong sedikit di bawah paras sifar jika sambungan litar adalah salah. 1 ampere = 1,000 milliamperes (mA) 1 milliampere (mA) = 1,000 micoramperes (A) (Ii) Voltmeter Kami menggunakan voltmeter untuk mengukur beza keupayaan (voltan) yang, yang dikenali sebagai perbezaan cas elektrik di antara dua titik dalam litar elektrik. Unit SI voltan adalah volt (V). Perhatikan bahawa dalam menghubungkan voltmeter, kita perlu

menyambung selari bateri atau komponen elektrik lain dalam litar. Sebagai contoh, mari kita merujuk kepada Rajah 1.19. Rajah 1.19: Litar elektrik Pesongan jarum voltmeter menunjukkan nilai voltan yang seluruh mentol.

Page 32

X TOPIK 1 PENGUKURAN 32 (E) Alat untuk Mengukur Suhu Termometer Kami menggunakan termometer untuk mengukur suhu dengan tepat. Biasanya kita menggunakan termometer raksa untuk mengukur suhu. Termometer A mempunyai yang tiub khas sendiri tertutup yang mengandungi sama ada merkuri atau alkohol. Kedua-dua cecair sensitif dan akan berkembang apabila mereka dipanaskan dan kontrak apabila disejukkan. Biasanya, pewarna ditambah kepada alkohol untuk memudahkan untuk membaca skala. Suhu berkadar kepada tenaga kinetik purata molekul gerakan dalam bahan. Oleh itu, apabila termometer bersentuhan dengan objek yang suhu kami ingin mencari, tenaga akan mengalir antara dua media sehingga suhu mereka adalah sama dan keseimbangan terma adalah ditubuhkan. Dengan membaca skala pada termometer, kita akan tahu suhu sesuatu objek. Termometer sepatutnya cukup kecil dan mesti tidak mengubah suhu objek yang kita mengukur. Terdapat banyak jenis termometer. Yang paling biasa digunakan termometer adalah: (I) Makmal termometer Termometer ini digunakan khusus di makmal. Ia digunakan untuk mengukur suhu apabila eksperimen yang dilakukan dalam makmal sains (lihat Rajah 1.20). Skala bacaan normal adalah dari -100C Untuk 1100C. Rajah 1.20: Makmal termometer Source: http://www.northernbrewer.com

Page 33

TOPIK 1 PENGUKURAN W 33 (Ii) Termometer Klinikal Termometer ini digunakan oleh doktor perubatan untuk mengukur suhu orang. Seseorang yang sihat perlu mempunyai badan yang suhu 37 o C. termometer ini direka untuk mempunyai sempit penyempitan dalam tiub untuk mengelakkan merkuri kembali ke mentol selepas ia dibawa keluar dari mulut. A jerk tajam diperlukan untuk membuat merkuri kembali ke mentol. Mengukur suhu dan Teknik betul menggunakan Termometer Dalam usaha untuk mengukur suhu menggunakan termometer dalam yang betul cara, memegang termometer menegak. Mata perlu pada masa yang sama tahap sebagai permukaan melengkung merkuri di dalam tiub kapilari daripada termometer. Dengan mendapatkan maklumat yang tepat mengenai suhu sesuatu objek, ia akan memberitahu kita bagaimana sejuk atau panas objek itu. Dalam kehidupan seharian, kita sering berhadapan dengan benda yang berkaitan dengan suhu. Sebagai contoh, jika kita mahu makan segera mi, kita perlu mendidihkan air sehingga ia mencapai tahap tertentu. Adakah anda tahu apa yang menandakan suhu air yang dipanaskan telah mencapai didih menunjuk? Aktiviti seterusnya akan berurusan dengan mengukur suhu air apabila ia dipanaskan. Mengukur suhu air apabila ia dipanaskan Bahan-bahan: Bunsen burner, termometer, bikar, pendirian retort, pendirian tripod, jam randik, kasa dawai, air suling. Langkah-langkah: Letakkan kain kasa dawai pada pendirian tripod dan bikar yang mengandungi 100ml air pada kain kasa dawai. Panaskan air perlahan-lahan dengan penunu Bunsen. Baca suhu air setiap 30 saat. Teruskan pemanasan sehingga air menggelegak. Catatkan bacaan dalam jadual di bawah. Masa (Seconds) 30 60 90 120 150 180 210 240 Suhu ( o C) Lukiskan graf di atas sekeping kertas untuk menunjukkan hubungan antara masa dan suhu air. AKTIVITI 1.6

Page 34

X TOPIK 1 PENGUKURAN 34 GRAPH TEKNIK Dalam subtopik ini, kita akan membincangkan bagaimana untuk membentangkan data dalam jadual, lukiskan graf dan menganalisis graf. 1.3.1 Isi Data Data disusun supaya ia boleh disampaikan secara sistematik. Dalam usaha untuk memastikan

rapi data, kita boleh membentangkan data dalam jadual seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.7: Jadual 1.7: Bagaimana Kami Boleh Membentangkan Data dalam Jadual yang Nama pembolehubah dimanipulasi (Simbol, unit) Nama pembolehubah bergerak balas (Simbol, unit) 1 st membaca, A 2 membaca, BB Bacaan purata, (A + B) / 2 Sekurang-kurangnya lima set bacaan untuk setiap meja, tempat perpuluhan mengikut sensitiviti instrumen. Bacaan mestilah selaras dalam tempat perpuluhan. 20 22.9 19.66 1.3 Elakkan tidak konsisten perpuluhan tempat Mengukur air apabila ia disejukkan Langkah-langkah yang Selepas air telah masak, keluarkan air dari Bunsen pembakar. Biarkan air menjadi sejuk secara semula jadi ke suhu bilik. Catatkan suhu air setiap tiga puluh saat. Catatkan bacaan dalam jadual di bawah. Masa (Seconds) 30 60 90 120 150 180 210 240 Suhu ( o C) Berdasarkan maklumat itu, lukis satu graf di atas sekeping kertas untuk menunjukkan hubungan antara masa dan suhu air. AKTIVITI 1.7

Page 35

TOPIK 1 PENGUKURAN W 35 Sebagai contoh, Panjang Thread, l (cm) Masa diambil selama 20 Pengedaran Lengkap, t (s) t 1 t 2 t purata 10 20.2 20.4 20.3 20 19.9 19.9 19.9 30 19.7 19.8 19.8 40 19.0 19.0 19.0 50 20.0 20.1 20.1 60 19.5 19.5 19.5 1.3.2 Lukisan Graf Dalam usaha untuk menganalisis keputusan eksperimen, kita boleh menggunakan kaedah grafik. Hubungan antara dua kuantiti fizik ditunjukkan melalui graf, seperti sebagai graf masa terhadap panjang menunjukkan hubungan antara panjang bandul dan tempoh ayunan. Panduan Langkah-demi-langkah untuk Lukis Graf yang (A) Menentukan Paksi (lihat Rajah 1.21). Rajah 1.21: Menentukan paksi dalam graf

Page 36

X TOPIK 1 PENGUKURAN 36 (B) Menentukan Skala daripada Graf Kami menggunakan skala untuk menyesuaikan data kami ke dalam graf, dan kita boleh menggunakan unit perwakilan seperti: 1cm mewakili 2 unit (1 cm: 2 unit), 2cm: 5 unit, atau 2cm: pendaraban 10 unit. Tetapi, elakkan daripada menggunakan skala yang ganjil seperti 1cm: 3 unit dan 1 cm: 9 unit. Kemahuan ini membawa kepada kesukaran apabila kita hendak mengambil bacaan daripada graf. (C) Plotkan Bacaan Berkomplot bacaan adalah satu proses di mana kita memindahkan data ke dalam graf. Ia adalah terbaik untuk menggunakan pensil tajam apabila lukisan. A silang (X) digunakan untuk mewakili titik graf. Graf harus mengandungi sekurang-kurangnya lima mata. Rajah 1.22: Contoh graf yang baik (D) Sertai Mata Dalam garis lurus graf, seseorang itu perlu cuba untuk menyertai mata dengan yang berikut kriteria. Jika boleh, barisan hendaklah: (I) Melalui mata dan mana-mana satu paksi; (Ii) Jika mata tidak boleh dimuatkan ke dalam baris, bilangan mata di atas dan di bawah garis harus kira-kira yang sama; dan (Iii) Menjadi lancar. Satu contoh yang baik graf ditunjukkan dalam Rajah 1.22.

Page 37

TOPIK 1 PENGUKURAN W 37 (E) Menentukan Tajuk Graf yang Graf yang baik akan sentiasa mengandungi tajuk graf yang ditulis pada atas graf dengan borang yang berikut: Graf pembolehubah bergerak balas terhadap pembolehubah dimanipulasi Sebagai contoh: Graf masa panjang terhadap 1.3.3 Analisis Graf Kita boleh menganalisis graf dengan mencari kecerunan itu. Kecerunan graf boleh ditentukan dengan langkah-langkah berikut: Pilih dua titik yang jauh. Lukiskan segitiga bersudut tepat seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.23. Rajah 1.23: Sebuah segi tiga bersudut tepat Hitungkan nilai '' 'y (perbezaan dalam y-koordinat) dan' x (perbezaan dalam x-koordinat). ' ' 2 1 2 1 , Dan tttt y xx x

Page 38

X TOPIK 1 PENGUKURAN 38 ' ' 2 1 2 1 Kecerunan y x y y x x Sebagai contoh, jika kedua-dua mata terpilih adalah (s, 4) dan (20, 24), kemudian 3 3 27 4 Tahap kesukaran yang 20 5 2 15 1.5 PENYIASATAN PRAKTIKAL DALAM RENDAH SAINS KURIKULUM Dalam sains sekolah rendah, pengukuran diajar di peringkat Tahun 3. Murid ialah diperlukan untuk mengukur pelbagai sifat-sifat fizikal seperti panjang, luas, isi padu, besar-besaran dan masa dengan menggunakan tidak standard dan ukuran standard. 1.4.1 Pengukuran Panjang Dalam ukuran panjang, pelajar dikehendaki untuk mencadangkan dan melakukan aktiviti pada cara yang berbeza bahawa mereka boleh mengukur panjang menggunakan bukan standard mengukur alat-alat seperti menggunakan tangan atau bahagian tubuh mereka. Selain daripada menggunakan bahagian-bahagian tubuh manusia, kita boleh menggunakan alat-alat lain untuk pengukuran seperti buku, pen atau kotak. Perkara-perkara ini adalah lebih seragam. Sebagai contoh, ambil pemadam anda sendiri dan menggunakannya untuk mengukur buku ini. Rajah di bawah menunjukkan bagaimana pemadam boleh digunakan untuk mengukur panjang buku (lihat Rajah 1.24). 1.4

Page 39

TOPIK 1 PENGUKURAN W 39 Rajah 1.24: Mengukur panjang buku menggunakan pemadam Berdasarkan Rajah 1.24, kita boleh mengukur panjang buku dengan mengira bagaimana banyak pemadam meliputi panjang buku ini. Gambarajah ini menunjukkan bahawa panjang buku ini adalah lebih kurang bersamaan dengan tiga kali panjang pemadam. Murid kemudiannya dikehendaki untuk mengukur panjang dengan menggunakan alat-alat pengukur standard seperti pita pengukur. Pita pengukur akan mempunyai unit standard seperti milimeter (mm), sentimeter (cm) dan meter (m). Contoh lain ialah pemerintah, yang mengukur panjang dalam milimeter (mm) dan sentimeter (cm). Yang ukuran akan direkodkan dalam penganjur grafik. 1.4.2 Pengukuran Kawasan Panjang Mengetahui, murid-murid perlu memohon maklumat untuk mengira kawasan. Mereka akan menjadi aktiviti yang diberikan yang akan membawa mereka untuk memahami konsep kawasan. Untuk Sebagai contoh, beberapa dataran 1cm 1cm u akan digunakan untuk menghasilkan 4 cm u 4 cm persegi dan 8 cm u 8 cm persegi, dan membuat perbandingan antara nombor 1 cm u 1 cm segi empat yang boleh membuat kedua-dua kuasa besar. Murid kemudiannya dikehendaki untuk mengira kawasan yang menggunakan unit piawai dalam sistem metrik dan penggunaan formula seperti kawasan u = Panjang lebar. 1.4.3 Pengukuran Jumlah dagangan Objek dalam bentuk pepejal dan cecair dianggap untuk pengukuran kelantangan. Untuk pepejal, aktiviti yang dicadangkan ialah untuk mengatur 1 cm 3 kiub ke dalam kiub yang lebih besar sebagai contoh, 4 cm 3 kiub atau 2 cm u 4 cm 8 cm u kuboid. Pelajar membandingkan jumlah kiub yang boleh mengisi kiub yang lebih besar / kuboid untuk

Page 40

X TOPIK 1 PENGUKURAN 40 membincangkan jumlah, gunakan formula, jumlah = panjang lebar u u ketinggian untuk mengira jumlah dan menyatakan jawapan dalam unit piawai. Kedua-dua cara tidak standard untuk mengukur isipadu seperti menggunakan cawan, penutup yang botol dan standard cara seperti menggunakan bikar, mengukur silinder digunakan untuk memberi idea murid pada kelantangan. Murid membuat ukuran cecair yang diberikan oleh menggunakan alat-alat pengukur yang berlainan standard dan memberikan jawapan mereka dalam standard unit metrik. 1.4.4 Pengukuran Massa Pelbagai alat-alat untuk mengukur jisim diperkenalkan dalam topik ini seperti tuil kira-kira. Ukuran tidak standard boleh digunakan dengan membandingkan jisim objek diukur dengan jisim sebuah buku, kaca atau apa-apa objek yang ada. Murid perlu tahu unit standard bagi jisim dalam sistem metrik seperti mg, g dan kg. Mereka akan mengambil ukuran menggunakan teknik yang betul dan merekodkan penemuan dalam bentuk penganjur grafik. 1.4.5 Pengukuran Masa Cara

tidak standard untuk mengukur masa akan dibincangkan. Beberapa contoh adalah berayun bandul, titisan air atau denyut. Murid dikehendaki mengukur masa yang diambil untuk tindakan menggunakan pengukuran masa ini tidak standard teknik. Mereka juga perlu tahu bahawa mereka hanya boleh menggunakan perkara-perkara yang mengulangi seragam untuk mengukur masa. Murid-murid kemudiannya perlu memilih alat standard yang sesuai untuk mengukur masa dengan menggunakan jam randik dan lain-lain Mereka perlu menyatakan ukuran dalam unit standard untuk masa yang saat, minit atau jam. x Kuantiti fizikal adalah kuantiti yang boleh diukur. x Kuantiti asas adalah kuantiti fizik yang tidak boleh ditakrifkan dari segi lain kuantiti fizikal. x kuantiti Berasal dihasilkan dari gabungan kuantiti asas melalui beberapa operasi seperti pendaraban, pembahagian atau kedua-duanya.

Page 41

TOPIK 1 PENGUKURAN W 41 x Beberapa kuantiti yang diperolehi adalah kawasan (m 2 ), Jumlah (m 3 ), Ketumpatan (kg / m 3 ) Dan halaju (ms -1 ). x Apabila kita membuat ukuran, ada beberapa perkara yang kita perlu tahu mengenai alat-alat yang mengukur yang kita gunakan supaya kita boleh mendapatkan hasil yang terbaik untuk ukuran kita. x Tiga aspek penting dalam pengukuran adalah ketepatan, ketepatan dan sensitiviti. x Precision adalah kebolehan alat untuk memberikan bacaan yang konsisten apabila kuantiti fizikal yang sama diukur lebih daripada sekali. x Ketepatan merujuk kepada sejauh mana jarak adalah nilai yang diukur berbanding dengan yang sebenarnya nilai. x Kepekaan adalah keupayaan mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur. x Untuk mengukur panjang objek kecil di antara 0 dan 10 cm, kita boleh menggunakan angkup vernier, kerana ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01 cm. x Jika kita ingin mengukur ketebalan atau diameter objek kecil, kita boleh menggunakan tolok skru mikrometer. x Jisim sesuatu objek boleh diukur dengan menggunakan keseimbangan. x Jam randik digunakan untuk mengukur tempoh masa yang singkat. x Voltmeter digunakan untuk mengukur potensi perbezaan (voltan), yang merupakan dikenali sebagai perbezaan cas elektrik di antara dua titik dalam elektrik litar. x Termometer digunakan untuk mengukur suhu. x kaedah grafik digunakan untuk menganalisis keputusan eksperimen. x graf A dianalisis dengan mencari kecerunan itu.

Page 42

X TOPIK 1 PENGUKURAN 42 Ketepatan Kuantiti asas Kuantiti yang diperolehi Teknik Graf Precision Unit SI Kepekaan Tools Beyer, BK (1997). Mempertingkatkan pencapaian pelajar berfikir: Pendekatan menyeluruh. Boston: Allyn & Bacon. Giancoli, DC (1998). Fizik: Prinsip dengan aplikasi . New Jersey: Prentice Hall. Hartman, HJ (2002). Tips untuk guru sains. Thousand Oaks: Corwin Press. Hewitt, PG (1998). Fizik konsep. (Ed 8.). Membaca: Addison-Wesley