SCE 1024FIZIK 1EXPERIMENT 1:Topik: Pengukuran dan Penganggaran RalatTujuan:Untuk menentukan ketumpatan:(i)Blok Kayu(ii)Keluli(iii)PVC(iv)Minyak masakTeori:Ketumpatan sesuatu bahan ditakrifkan sebagai jisim per unit isipadu bahan, iaitu:= ...........................(1)Sebelum ketumpatan sesuatu bahan dapat ditentukan, adalah penting untuk mengukur jisim (m) dan isipadu (V) sampel bahan tersebut. Dengan menggunakan rumus dalam (1), ketumpatan bahan dapat dikira. Unit SI untuk ketumpatan ialah kgm-3. Kita boleh juga menggunakan unit gcm -3 untuk ketumpatan.Radas/Bahan:(i)Blok kayu(ii)Dawai keluli (SWG 18) panjang lebih kurang 50 cm(iii)Tiub PVC(iv)Minyak masak 200 cm 3(v)Pembaris meter(vi)Kaliper Vernier(vii)Neraca tiga-bim (triple-beam balance)(viii)Tolok skru mikrometer (micrometer screw gauge)(ix)Silinder penyukat 250 cm 3(x)Bikar 500 cm 3

Prosedur:

(a) Untuk menentukan ketumpatan kayu1.Kemungkinan ralat skala pengukuran diukur bagi keliper Vernier.2.Panjang p, lebar b dan ketebalan t, diukur bagi satu blok kayu dengan menggunakan kaliper Vernier.3.Blok kayu ditimbang untuk menentukan jisim, m dan kemungkinan ralat skala pengukuran bagi neraca tiga-bim yang digunakan.4.Semua pengukuran direkod dalam jadual keputusan.5.Ketumpatan kayu iaitu nilai akhir ketumpatan kayu bersama kemungkinan ralat dikira menggunakan rumus :

Isipadu blok kayu, V = p x b x tRalat bagi V, V = VKetumpatan, = Ralat bagi , =

(b)Untuk menentukan ketumpatan PVC1.Diameter luar dan diameter dalam suatu tiub PVC diukur pada pelbagai bahagian dan dicatatkan. Purata ukuran diameter luar dan diameter dalam bagi tiub PVC tersebut dikira.2.Panjang tiub PVC tersebut pada bahagian yang berbeza dan dicatatkan. Panjang purata tiub dikira.3.Tiub PVC tersebut ditimbang menggunakan neraca tiga-bim dan kemungkinan ralat skala pengukuran dikira.4.Ketumpatan PVC iaitu nilai akhir ketumpatan kaca bersama kemungkinan ralat dikira menggunakan rumus : Isipadu tiub PVC = Luas keratan rentas x panjang=a = Diameter luar; b = Diameter dalam; = panjang

(c)Untuk menentukan ketumpatan keluli1.Kemungkinan ralat skala pengkuran diukur bagi tolok skru micrometer dan dicatatkan.2.Diamater pada pelbagai bahagian dawai keluli diukur. Ukuran purata diameter dikira. Panjang dawai keluli juga diukur.3.Dawai keluli ditimbang menggunakan neraca tiga-bim dan kemungkinan ralat skala pengukuran dikenalpasti dan direkodkan.4.Ketumpatan keluli iaitu iaitu nilai akhir ketumpatan keluli bersama kemungkinan ralat dikira menggunakan rumus :

Isipadu dawai keluli = Luas keratan rentas x = a = Diameter dawai; = panjang dawai

(d)Untuk menentukan ketumpatan minyak masak

1.Satu silinder penyukat kosong ditimbang dengan menggunakan neraca tiga-bim dan kemungkinan ralat skala pengukuran dikenalpasti dan direkodkan.2.200 cm 3 minyak masak disukat dengan menggunakan silinder penyukat.3.Silinder penyukat ditimbang yang berisi minyak masak dan direkodkan.4.Ketumpatan minyak masak iaitu nilai akhir ketumpatan minyak masak bersama kemungkinan ralat dikira menggunakan rumus :Jisim minyak masak = M1 M2M1 = Jisim silinder + minyak masakM2 = Jisim silinder penyukat

Rekod Data dan Analisis:(a)Nilai ukuran panjang p, lebar b dan tebal t dan jisim blok kaca dengan kemungkinan ralat:p =.......................... ..................... m b =.......................... ..................... mt =.......................... ..................... mm =.......................... ..................... kg

(b)Ukuran purata diameter luar dan diameter dalam serta panjang tiub PVC:UkuranPanjang tiub PVC, Diameter tiub PVC

Luar, a Dalam, b

1

2

3

4

5

6

Nilai ukuran purata,a= .......................... .................... mb= .......................... .................... m= .......................... .................... m

(c)Ukuran diameter dawai keluli:UkuranDiameter, aPanjang, Jisim, m

1

2

3

4

5

6

Ukuran purata:a= .......................... .................... m= .......................... .................... mm= .......................... .................... kg

(d)Jisim silinder penyukat kosong, M2= .......................... .................... kgJisim silinder penyukat + minyak masak,M1= .......................... .................... kgJisim minyak masak,M2 - M1= .......................... .................... kgIsipadu minyak masak, V= ......................... ................... m3

Ketumpatan/ Anggaran Ralat:=>(a)Isipadu blok kaca, V = p x b x tRalat bagi V, V = V

Ketumpatan, = Ralat bagi , =

(b)Isipadu tiub PVC = Luas keratan rentas x panjang=a = Diameter luar; b = Diameter dalam; = panjangKetumpatan, =

(c)Isipadu dawai keluli = Luas keratan rentas x = a = Diameter dawai; = panjang dawaiKetumpatan, =

(d)Jisim minyak masak,M2 - M1= .......................... .................... kgIsipadu minyak masak, V= ......................... ................... m3

Ketumpatan, =

Perbincangan :Di dalam sesebuah eksperiment,tidak ada eksperiment yang tidak mempunyai ralat. Ralat boleh dibahagikan kepada dua, iaitu ralat rawak dan rawak bersistem. Ralat rawak terhasil daripada keadaan alat dan anggapan pemerhati. Ralat ini tidak dapat dijangkan. Oleh itu, Sebagai langkah-langkah pencegahan ralat di dalam eksperimen ini, sebanyak enam kali bacaan telah diambil untuk mengambil bacaan purata bagi mengelakkan ralat dan mencari bacaan yang paling tepat.Selain itu, ralat yang lain adalah ralat bersistem. Ralat ini terhasil daripada cara sesuatu eksperiment tersebut dilaksanakan. Ralat ini tidak dapat dihapuskan melalui pegambilan purata bacaan kerana ralat akan tetap sama apabila penentukuran alat yang salah digunakan atau kesilapan bias pemerhati semasa melakukan eksperimen. Oleh itu,ralat ini dapat dielakkan dengan mengubah cara eksperiment dijalankan dan menukar alat yang mempunyai penentukuran yang tepat dan jitu.Eksperimen ini telah dijalankan untuk mengukur pemalar tetap yang berkaitan dengan ukuran panjang. Dalam tugasan ini, kaliper Vernier digunakan untuk mengukur panjang p, lebar b and ketebalan t. Kaliper vernier mempunyai skala utama dan skala Vernier. Bacaan kaliper Vernier dibaca dengan menggunakan rumus di bawah:Bacaan kaliper = bacaan skala utama + bacaan skala vernierSemasa menggunakan kaliper vernier, rahang kaliper vernier telah ditutup rapat dan didapati tidak ada ralat sifar. Kaliper vernier mempunyai kejituan sehingga 0.01 cm . Oleh itu semasa mengukur menggunakan kaliper vernier, kemungkinan terdapat ralat sebanyak disebabkan ralat paralaks.Pembaris meter telah digunakan untuk mengukur panjang p, tiub PVC dan wayar. Bagi lebar b, dan ketebalan t, kaliper vernier telah digunakan. Pembaris meter mempunyai kejituan sehingga 0.1 cm . Oleh itu, semasa mengukur menggunakan kaliper vernier, kemungkinan terdapat ralat sebanyak disebabkan ralat paralaks.Tolok skru mikrometer telah digunakan bagi mengukur diameter dawai keluli. Semasa mengukur diameter dawai keluli, kebanyakan bacaan telah didapati berlainan. Ini disebabkan oleh ralat bersitem yang mana berkemungkinan daripada penentukuran alat yang salah atau kesilapan bias pemerhati. Hal ini kerana, wayar keluli adalah fleksibel. Oleh itu ia mudah untuk dialihkan dan menyebabkan perbezaan bacaan pada setiap bahagian dawai keluli. Tolok skru mikrometer mempunyai kejituan sehingga 0.01 mm . Oleh itu, semasa mengukur menggunakan kaliper vernier, kemungkinan terdapat ralat sebanyak disebabkan ralat paralaks.Tolok skru micrometer mempunyai skala utama dan skala vernier. Untuk membaca bacaan ukuran sesuatu bahan,rumus tersebut telah digunakan:Bacaan tolok skru mikrometer = bacaan utama + bacaan vernierNeraca tiga-bim digunakan bagi menimbang jisim bahan. Semasa menimbang jisim bahan, terdapat beberapa gangguan persekitaran seperti angin. Oleh itu,apabila ,menimbang bahan menggunakan neraca tiga-bim, eksperimen hendaklah dijalankan ditempat yang mempunyai persekitaran yang sesuai yang tidak mempunyai angin yang kuat bagi mengelakkan ralat bersistem. Neraca tiga-bim mempunyai ralat dan mempunyai kejituan sehinnga 0.05 g.

Kesimpulan:Kesimpulannya, terdapat pelbagai jenis alat yang digunakan untuk menentukan nisbah kuantiti fizikal untuk unit ukuran. Kesesuaian alat yang digunakan dalam pengukuran adalah berdasarkan kejituan alat . Lebih jitu alat yang digunakan, lebih tepat bacaan yang diambil. Selain itu, pelajar yang kini akan tahu bagaimana untuk menggunakan kaliper vernier,tolok skru mikrometer,neraca bim-tiga dan membaca dengan betul dan tentukan jumlah tiub menggunakan formula yang diberikan.Disamping itu, pemerhati mestilah mengelakkan kesilapan berlaku apabila mengambil bacaan seperti ralat paralaks dan kesilapan sifar untuk mendapatkan bacaan.Akhir sekali, dengan menjalankan eksperimen, cara asas untuk mengendalikan dan membaca radas boleh menjadi amalan.

Rujukan :

Nor Sabirin Mohamed, Zainal Abidin. 2012. College Physics. IPTA Publications

Serway, R.A. & Faughn, J.S., 1999. College Physics. 5th edition, Thomson Learning.

Young, H.D. and Freedman, R.A., 2011. University Physics with Modern Physics.13th edition. California: Pearson Addison Wesley.

1