Pengukuran Kuantiti Fizik SCES Fizik Am
-
Upload
koh-kok-an -
Category
Education
-
view
285 -
download
7
Transcript of 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
Bacaan – bacaan diameter : 0.689 cm, 0.688 cm dan 0.693 cm
Purata diameter = 0.69+0.68+0.69
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
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.0030.69
×100%=0.43%
7
ii) Wayar Kuprum (SWG28)
Bacaan – bacaan diameter : 0.05 cm, 0.04 cm dan 0.06 cm
Purata diameter = 0.05+0.04+0.06
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
Sisihan Purata = 0.00+0.01+0.01
3=0.02
3=0.06cm
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.060.050
×100%=13.33%
ii) Wayar Kuprum (SWG34)
Bacaan – bacaan diameter : 0.03 cm, 0.03 cm dan 0.04 cm
Purata diameter = 0.03+0.03+0.04
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
Sisihan Purata = 0.00+0.00+0.01
3=0.01
3=0.003cm
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.0030.03
×100%=10%
iii) Wayar Kuprum ( Rambut)
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
Purata diameter = 6.62+6.59+6.59
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
Sisihan Purata = 0.02+0.01+0.01
3=0.04
3=0.013mm
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.0136.60
×100%=0.20%
ii) Wayar Kuprum (SWG28)
Bacaan – bacaan diameter : 0.38 mm, 0.39 mm dan 0.38 mm
Purata diameter = 0.38+0.39+0.39
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
Sisihan Purata = 0.00+0.01+0.00
3=0.01
3=0.003mm
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.0030.38
×100%=0.88%
ii) Wayar Kuprum (SWG34)
Bacaan – bacaan diameter : 0.27 mm, 0.28 mm dan 0.27 mm
Purata diameter = 0.27+0.28+0.27
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
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×100% = 0.00430.273
×100%=1.59%
iii) Wayar Kuprum ( Rambut)
Bacaan – bacaan diameter : 0.03 mm, 0.03 mm dan 0.03 mm
Purata diameter = 0.03+0.03+0.03
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
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×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
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×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
Sisihan Relatif = Sisihan PurataBacaan Purata
×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)
- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 34)
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
- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 34)
21
- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 28)
- 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
- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 28)
- Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur diameter wayar kuprum ( SWG 34)
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
30
31
Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengukur jisim kertas dengan pasir
32