Teori ralat - Laboratorium Pendidikan Fisika FKIP UNS

TEORI RALAT CIRI –CIRI FISIKA: a).Analisa Fisika berpangkal pada sistem yang sederhana. Pembahasan masalah fisika pendekatan yang paling sederhana sampai sedapat mungklin tanpa pendekatan

Masalah rumit

Tanpa Pendekatan

Dengan Pendekatan Sistem yang sederhana

diselesaikan

b).Fisika berbasis eksperimen Eksperimen: alat penguji secara nyata suatu perkembangan ilmu fisika (secara teoritis).

Analisa teoritis

Hasil teoritis Tidak

Ya ? Hipotes a

selesai

Pengujian eksperimen

Hasil eksperimen

cocok

PERANAN EKSPERIMEN DALAM PERKEMBANGAN ILMU I. PENDAHULUAN 

Apa itu Fisika?



Apa itu Praktikum Fisika Dasar? Pembuktian teori



Mengapa perlu Praktikum Fisika Dasar? Kognitif, motorik



Apa manfaatnya? Bisa: menulis, meneliti, lebih memahami



Manfaat, dan perannya bagi fakultas masing-masing?

Berciri: umum, mendasar (basiknya)

1.1 Peristilahan 

Istilah : Ralat = Ketakpastian



Ralat

: resiko dari pengukuran



Penyebab

: keterbatasan kemampuan alat ukur, obyek, pengukur

1.2 Latar Belakang 

Fisika : ilmu tentang hal yang kuantitatif (Acuan?)



Kuantitatif

: menjawab pertanyaan “Berapa” tentang sesuatu (dalam bentuk angka)

 

Sesuatu

: besaran fisika = segala pengertian yang dapat dikenai ukuran

Fisika : ilmu tentang mengukur? Berhubungan dg pengukuran/pengamatan 

Mengukur



Satuan : ukuran pembanding yang telah diperjanjikan ter-

: membandingkan besaran dengan satuan tertentu

lebih dahulu. 

Hukum Fisika = interaksi antarbesaran Fisika F = ma PV = nRT

1.3 Laboratorium = Tempat hukum Fisika (dengan sengaja) ditimbulkan. 

Pemanfaatan laboratorium



Praktikum = eksperimen yang sudah pernah dikerjakan orang lain (ada acuan

: praktikum, riset

hasil ukur) dan untuk pembelajaran.



Riset = eksperimen, bersifat baru (orisinil, hasil imbas penelitian lain), untuk dimanfaatkan (bagi perkembangan iptek dan terapan).

II. PENGUKURAN 

Tujuan: 1. ideal

: memperoleh hasil ukur yang tepat betul

(tak pernah tercapai, waktu gerhana bulan) 2. sejati : memperoleh hasil ukur yang benar dan baik (baik = teliti dan bisa dipercaya) 

Hasil ukur benar

: sesuai acuan



Hasil ukur baik

: memberikan ralat relatif (dalam persen) ber- nilai kecil



Hasil ukur

: kisaran antara nilai minimum dan maksimum

x  ( x  x ) N

xi x1  x 2  ...  x N  x  i 1 N N

= nilai ukur rerata (terbolehjadi benar)

N

x 

 (x  x )

2

i

i 1

= nilai ralatnya = ralat mutlak

( N  1)

xmax  ( x  x )

xmin  ( x  x ) Contoh:

1. Mengukur nilai percepatan gravitasi bumi (g) 

Acuan



Hasil ukur Si A

:

Kisarannya

: (960 s.d. 1020) cm/s2

Kategori

: benar, tetapi tidak baik

Hasil ukur Si B

: g  (980  2) cm/s2

Kisarannya

: (978 s.d. 982) cm/s2

Kategori

: benar, dan baik



: g= 978 cm/s2

g  (990  30) cm/s2

2. Apakah ini emas ataukah logam campuran? : emas = 990g/cm3

logam = 860g/cm3



Acuan



Hasil ukur Si A

:  = 900 g/cm3

Kisarannya

: tidak tahu

Kategori

: tanpa makna

Hasil ukur Si B

:  = (960  100)g/cm3

Kisarannya

: (860 s.d. 1060)g/cm3

Kategori

: tidak bisa menjawab tujuan

Hasil ukur Si C

:  = (980  10)g/cm3

Kisarannya

: (970 s.d. 990)g/cm3

Kategori

: emas, bukan logam lain



Hasil ukur benar

: biasa, terjadi pada setiap hasil prakt.



Hasil ukur baik

: oleh metode dan analisis yang baik, terlihat pada





laporan praktikum.

III. RALAT PENGUKURAN x = ralat relatif x



Istilah: x = ralat mutlak;



Penyebab ralat : keterbatasan kemampuan alat ukurnya



Ketelitian dan keterpercayaan tergantung alat ukurnya:

(a) alat jelek

:

x  50% bisa disebut baik dan dipercaya x

x  5% x (b) alat baik 

:

x  1,5% x

bahkan tidak dipercaya

terlalu kasar

Cara membuat hasil ukur baik: ralat relatifnya dibuat kecil, tanpa dengan menyiksa diri.



Cara membuat ralat relatif menjadi kecil, diperkecil/dibuang ralat dari setiap sumbernya.



Sumber ralat: (a) ralat rambang (random error), (b) ralat sistematis, (c) ralat kekeliruan tindakan.

(a) Ralat rambang 

Disebabkan karena pengukuran berulang.



Cara memperkecil: dilakukan pengukuran banyak kali. N



Persamaannya:

S x  x 

 (x  x )

2

i

i 1

( N  1)

;

N= jumlah pengukuran; xi = pengukuran ke i

Gambar 1 Mengukur panjang pensil. Gambar 2 Mengukur 100x.

Contoh 1: Mengukur panjang pensil (10 kali), berapa panjang pensil itu (l)? Data hasil ukur (dalam cm): 10,00

10,00

10,41

10,11

9,80

9,91

10,00

10,22 9,92

10,11

10

10

Penyelesaian:

l 

l i 1

i

10

= 10,00 cm

l  S l 

2 ( l  l )  i i 1

10(10  1)

0,05 

Hasilnya:

l  (10,00  0,05) cm

(b) Ralat Sistematis 

Nilainya tetap, bisa dibuang



Disebabkan oleh alat dan atau metode



Cara membuang ralat sistematis: b.1 Alat: ditera, diperbaiki, dievaluasi hasil ukurnya Misalnya: pembacaan meter bensin harusnya 0 tapi 1, pembacaan diameter pipa kapiler di dalam gelas. b.2 Metode membuang ralat sistematis, misal: ukur panjang tali pada ayunan matematis.

Contoh 2: Ayunan matematis

Gambar 3 Ayunan Matematis

T  2



Persamaan:



Tujuan : mengukur g

l g

=



Hasil ukur teliti bila: T dan l teliti



1T  (1  1) s

10T  (10  1) s sehingga setiap 10T maka

T  (1,0  0,1) s 4 2 4 2 T  lb  ( ) Ukur l: l u  l b   ; g g , sehingga  T 2 4 2  mem-pengaruhi g (Gambar 4). Slope = S = l g 2



tidak

Gambar 4 Periode ayunan fungsi panjang tali. (c) Ralat kekeliruan tindakan 

Disebabkan keterbatasan kemampuan manusia sebagai pengukur.



Dihilangkan dengan cara introspeksi

IV. PERAMBATAN RALAT 

Ralat disumbang oleh setiap parameter yang diukur langsung.



Banyak parameter ukur, ralatnya makin besar.

Contoh 3: (a) Mengkur luas: panjang ( x1 dicari:

 x1  x1 ), lebar ( x2  x2  x2 ),

A  ( A  A ) , Gambar 5.

(b) Mengukur volume silinder: diameter ( d (l

 d  d ), panjang

 l  l ), dicari: V  V  V (Gambar

6).

Gambar 5 Hitung luas pelat.

(a)

A  x1 x2 ;

A 

( Amak  Amin ) ; 2

Gambar 6 Hitung volume silinder

Amak  ( x1mak )( x2mak ) ;

Amin  ( x1 min )( x2 min ) atau

A  

(

(

A A x1 ) 2  ( x 2 ) 2  x1 x 2

x1 x 2 xx x1 ) 2  ( 1 2 x 2 ) 2 x1 x2 x x A  ( 1 )2  ( 2 )2 A x1 x2

(b) V 

 4

d 2 t ; V 

Hasilnya:

(

V V d ) 2  ( t ) 2 t d

V 2d 2 t  ( )  ( )2 ; V t d

ukur d lebih hati-hati dibanding t

V. GRAFIK  Untuk memudahkan pandangan  Aturan membuat grafik:

( x 2 x1 ) 2  ( x1 x 2 ) 2

1. 2. 3. 4. 5.

sebab (= absis, yang diatur), akibat (= ordinat, yang diukur) skala = angka bulat dan mudah 30o < slope < 60o garis = garis terbolehjadi melalui seluruh titik untuk analisis, grafik dibuat linear

Gambar 7 Penampilan grafik. Gambar 8 Linearisasi grafik. 2 2 4  Slope = T Gambar 8 ditambah grafik fungsi aslinya. l



g



Garis terbolehjadi memberikan g’ dan g’’



Garis ketakpastian (tidak digambar) memberikan g’,



Hasil ukur:

g

Gambar 7, 2 garis hasil:

g  g ' g

g  ( g  g )

VI. PENULISAN LAPORAN  Bahasa: efektif, efisien, bernalar  Ingat angka penting:

(10,0  0,12); (11,2  1,1)

(salah)

(10,0  0,1); (11  1)

(benar)

Satuan besaran yang diukur ditulis dg benar  Susunan Laporan: 1. Judul : sama dengan judul praktikum 2. Tujuan : kuantitatif (mengukur, menggambar ..., bukannya mengetahui ...) 3. Landasan teori : persamaan yang digunakan, arti

lambang, apa diatur dan apa diukur 4. Metode eksperimen : proses mencapai tujuan, buat bagan biar jelas 5. Hasil dan Pembahasan : grafik, hasil ukur, analisis 6. Kesimpulan dan saran : jawab tujuan, saran perbaikan 7. Daftar pustaka : Nama, tahun: judul, edisi, penerbit, kota Kahar,M., 2007: Desember Kelabu, edisi 2, MIPA, Yogyakarta www.dikti.org.diknas/70/1/online/jurnal 8. Lampiran terangnya

: Laporan sementara sudah di acc asisten dan nama