Contoh Modul Eksperimen

“ Modul Eksperimen ” OLEH Nama                   : Irawan Galela Nim                      : 2010 – 43 - 123 Prody                   : Pendidikan Fisika FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS PATTIMURA AMBON 2012

{ “ PENGGUNAAN ALAT UKUR PANJANG ” }

                  Petunjuk Belajar.

1.      Sebelum melakukan eksperimen pastikan terlebih dulu kelengkapan alat dan bahan yang akan digunakan sesuai jenis eksperimen yang akan dilakukan.

2.      Sebelum melakukan eksperimen terlebih dulu bacalah prosedur atau langkah-langkah percobaan dalam eksperimen.

3.      Apabila dalam melakukan eksperimen terdapat hal-hal yang tidak dimengerti tanyakanlah kepada guru.

4.      Sebelum melakukan eksperimen jawablah pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam Latihan. Sebagai tanda bahwa anda sudah siap dalam melakukan praktikum.

5.      Setelah melakukan eksperimen jawablah pertanyaan-pertanyaan yang terdapat dalam Penilaian.

6.      Bacalah buku-buku yang menyangkut dengan topic eksperimen anda untuk menambah pemahaman dan memudahkan anda dalam melakukan eksperimen.

                  Kompetensi Dasar( KD ) / Materi Pelajaran ( MP ).

Kompetensi Dasar( KD ).	Materi Pelajaran( MP ).
1.      Mengukur besaran-besaran fisika dengan alat yang sesuai, dan mengelola data hasil dengan menggunakan angka penting.	“ PENGUKURAN ” Untuk SMA KELAS X (Sepuluh)

                  Informasi Pendukung.

Mengukur bertujuan mengetahui harga besaran yang diukur. Pengukuran suatu besaran ada yang dapat diukur secar langsung ( misalnya, panjang ), dan ada pula besaran yang tidak dapat diukur secara langsung ( misalnya, luas suatu permukaan, volume suatu benda ).

Pengukuran dikatakan baik apabila hasil ukurannya mempunyai ralat ( error ) atau ketidakpastian yang relative kecil dan harga sesungguhnya terletak dalam ralat tersebut.

                                 Alat Ukur Panjang dan Ketelitiannya.

a.      Mistar

Pada pengukuran panjang dengan menggunakan mistar perkatikan goresan-goresan pendek pada mistar anda. Berapakah panjang jarak antara dua goresan yang berdekatan ? dan berapakah panjang jarak antara dua goresan pendek yang berdekatan ?

Jarak antara dua goresan pendek yang berdekatan pada mistar yang biasa anda gunakan adalah 1 mm, atau 0,1 cm. Nilai ini menyatakan skala terkecil pada mistar. Jadi, skala terkecil mistar adalah 1 mm atau 01 cm. bagaimana dengan ketelitian dan ketidak pastian pada mistar ? ketelitian mistar adalah setengah dari skala terkecilnya. Jadi, ketelitian atau ketidakpastian mistar adalah;

                        X  1 mm = 0,5 mm atau 0,05 cm

Dengan ketelitian 0,05 cm maka mistar dapat anda gunakan untuk mengukur panjang buku fisika atau buku tulis anda atau bisa juga anda gunakan untuk mengukur panjang pensil anda.

b.     Jangka Sorong

Jangka sorong umumnya digunakan untuk mengukur diameter dalam benda, misalnya diameter cincin. Jangka sorong juga dapat digunakan untuk mengukur diameter luar sebuah benda, misalnya diameter kelereng.

Jangka sorong terdiri atas dua bagian : rahang tetap dan rahang geser. Jangka sorong juga terdiri atas dua skala yaitu skala utama dan skala nonius ( vernier ). Sepuluh skala utama memiliki panjang 1 cm sedangkan 10 skala nonius memiliki panjang 0.9 cm. jadi, beda satu skala nonius dan skala utama adalah 0,1 cm – 0,09 cm. = 0,01 cm atau 0,1 mm. jadi, skala terkecil jangka sorong adalah 0,1mm atau 0,01 cm. Bagaimana dengan ketelitian atau ketidakpastian pada jangka sorong ? ketelitian jangka sorong adalah setengah dari skala terkecilnya. Jadi, ketelitian jangka sorong adalah;

            X  0,1 mm = 0,05 mm atau 0,005 cm

Dengan ketelitian 0,005 cm, maka jangka sorong dapat anda gunakan untuk mengukur diameter kelereng atau tebal keeping logam dengan lebih teliti (akurat).

c.      Mikrometer  Sekrup

Bagian – bagian dari sebuah mikrometer sekrup terdiri atas skala utama pada selubung dan skala nonius yang terdapat pada selubung luar.  Jika selubung luar anda putar lengkap 1 kali maka rahang geser dan juga selubung luar maju atau mundur 0,5 mm. karena selubung luar memiliki 50 skala, maka satu skala pada selubung luar sama dengan jarak maju atau mundur rahang geser sejauh 0,5 mm/50 = 0,01 mm. jadi, skala terkecil dari micrometer sekrup adalah 0,01 mm atau 0,001 cm. Bagaimana dengan ketelitian atau ketidakpastian pada micrometer sekrup ? ketelitian pada micrometer sekrup adalah setengah dari skala terkecilnya. Jadi, ketelitian micrometer sekrup adalah;

            X  0,01 mm = 0,005 mm atau 0,0005 cm

Dengan ketelitian 0,0005 cm, maka kirometer sekrup dapat anda gunakan untuk mengukur tebal selembar kertas atau atau diameter kawat tipis dengan teliti (akurat).

                                 Ketidakpastian pada Pengukuran

a.      Kesalahan

Dalam pengukuran suatu besaran selaluada yang namanya kesalahan, baik yang dilakukan oleh anda maupun alat ukur. Dengan kata lain, anda tidak mungkin memperoleh nilai benar X₀, melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Kesalahan (error) adalah penyimpangan nilai yang diukur dari nilai benar X₀. Ada tiga macam kesalahan;

1.      Kesalahan Umum (Keteledoran) umumnya disebabkan oleh keterbatasan pengamat, diantaranya kekurangterampilnya memakai alat ukur, terutama untuk alat ukur cangih yang melibatkan banyak komponen yang harus diatur, atau kekeliruan dalam melakukan pembacaan skala yang kecil.

2.      Kesalahan Acak disebabkan adanya fluktuasi-fluktuasi yang halus pada kondisi-kondisi pengukuran. fluktuasi-fluktuasi halus dapat disebabkan oleh gerak Brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik PLN atau baterai, landasan yang bergetar, dan bising.

Kesalahan Acak (random error) menghasilkan simpangan yang tidak dapat diprediksi terhadap nilai benar X₀, sehingga tiap bacaan memiliki peluang untuk berada diatas atau dibawah nilai benar. Kesalahan acak tidak dapat dihilangkan akan tetapi dapat dikurangkan dengan mengambil rata-rata dari sebuah bacaan hasil pengukuran. Ketika sekumpulan bacaan memiliki kesalahan acak kecil, yaitu bacaan-bacaan ini dipencar dekat dengan nilai rata-rata, maka pengukuran adalah presisi (tepat). Sebaliknya, jika bacaan memiliki kesalahan acak besar, yaitu bacaan-bacaan dipencar sejauh dari nilai rata-rata, maka pengukuran adalah tidak presisi (tidak tepat).

3.      Kesalahan Sistematis menyebabkan kumpulan acak bacaan hasil ukuran distribusi secara konsisten disekitar nilai rata-rata yang cukup berbeda dengan nilai sebenarnya kesalahan sistematis dapat diprediksi dan dihilangkan.

Penyebab kesalahan – kesalahan dalam pengukuran tersebut mungkin disebabkan oleh beberapa hal berikut :

1.      Kesalahan kalibrasi, yaitu penyesuaian pembubuhan nilai pada garis skala pada saat pembuatanya. Ini mengakibatkan pembacaan terlalu besar  atau terlalu kecil sepanjang seluruh skala. Kesalahan tersebut diatasi dengan mengkalibrasi ulang instrumen terhadap instrument standar.

2.      Kesalahan titik nol, seperti titik nol skala tidak berimpit dengan titik nol jarum penunjuk atau kegagalan mengembalikan jarum penunjuk ke nol sebelum melakukan pengukuran. Kesalahan tersebut diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran.

3.      Kesalahan Komponen lain, seperti melemahnya pegas yang digunakan atau terjadi gesekan antara jarum dengan bidang skala.

4.      Kesalahan arah pandang membaca nilai skala bila jarak antara jarum dan garis-garis skala.

Perhatikan, menentukan nilai rata-rata tidak mengurangi kesalahan sistematis. Karena itu, penyebab kesalahan harus dapat anda kenal dan kemudian dihilangkan. Ketika sekumpulan bacaan hasil pengukuran memiliki kesalahan sistematis kecil, pengukuran itu adalah akurat. Jika kesalahan sistematis besar, maka pengukuran yang dilakukan adalah tidak akurat.

                                 Melaporkan Hasil Pengukuran

Dengan melakukan pengukuran suatu besaran secara langsung, misalnya mengukur panjang pensil dengan mistar atau diameter kelereng dengan micrometer sekrup, anda tidak mungkin memperoleh nilai benar X₀.

Hasil pengukuran suatu besaran dilaporkan dengan

                             x = x _{0 ±} x 

Dengan x adalah nilai pendekatan terhadap nilai benar x₀ dan x  adalah ketidakpastiannya. Bagaimana cara menentukan nilai x₀ (nilai benar) dan ketidakpastiannya ? ini ternyata bergantung pada cara anda melakukan pengukuran: pengukuran tunggal atau pengukuran berulang.

                                 Aturan Angka Penting

Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran, yang terdiri dari angka eksak dan satu angka terakhir yang ditaksir ( atau diragukan ).

Dengan tiga angka penting contohnya, anda dapat menuliskan panjang benda adalah 4,35 cm atau 43,5 m atau 0,000 0435 km. tiap bilangan tersebut adalah ekivalen dan masing-masing memiliki tiga angka penting. Memindahkan titik decimal dan mengubah awal satuan tidak memiliki pengaruh pada ketelitian bilangan.

Perhatikan pada bilangan 0,0435m, hanya angka nol dan tidak ada angka lain dikiri 4, maka angka-angka nol itu hanya sebagai temapat titik decimal dan bukan angka penting. Tetapi angka nol dikanan 4 adalah angka penting. Jika anda menggunakan micrometer sekrup, panjang benda bisa dinyatakan 4,350 cm, yaitu terdiri atas 4 angka penting.

§  Aturan Angka Penting

1.      Semua angka bukan nol adalah angka penting

2.      Angka nol terletak diatara dua angka bukan nol termaksud angka penting

3.      Semua angka nol yang terletak dideratan akhir dari angka-angka yang ditulis dibelakang koma decimal termaksud angka penting

4.      Angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik decimal bukan angka penting.

5.      Bilangan-bilangan puluhan, ratusan, ribuan, dan seterusnya yang memiliki angka-angka nol pada deretan akhir harus dituliskan dalam notasi ilmiah agar jelas apakah angka-angka nol tersebut termaksud angka penting atau bukan.

                                 Ketidakpastian pada Hasil Pengukuran

1.      Apek-Aspek Pengukuran

Seperti anda ketahui setiap alat ukur memiliki ketidakpastian. Salah satu cara menentukan ketidakpastian alat ukur adalah dengan ketelitian. Ketelitian (akurasi) termaksud salah satu aspek pengukuran. Aspek lainnya adalah ketepatan (presisi).

Ketelitian (akurasi) adalah suatu aspek yang menyatakan tingkat pendekatan dari suatu nilai hasil pengukuran alat ukur dengan nilai benar x₀. Nanti akan anda ketahui bahwa ketelitian pengukuran berhubungan dengan ketidakpastian relative,  x 100 %.

Ketepatan (presisi) adalah suatu aspek pengukuran yang menyatakan kemampuan alat ukur untuk memberikan hasil sama pada pengukuran berulang. Alat ukur memiliki presisi tinggi bila dipakai untuk mengukur suatu besaran fisika berulang dan memberikan hasil yang tidak banyak berubah. Nanti akan anda ketahui bahwa ketepatan pengukuran berhubungan dengan ketidakpastian mutlak, .

Suatu hasil pengukuran yang teliti (akurat) belum tentu tepat (akurat). Sebaliknya, hasil pengukuran yang tepat (presisi), belum tentu teliti (akurat).

2.      Ketidakpastian Mutlak dan Relatif

Telah anda ketahui bahwa baik pengukuran berulang atau pengukuran tunggal hasilnya dilaporkan sebagai x = x₀    dengan  berupa  skala terkecil istrumen (pengukuran tunggal) atau berupa simpangan baku nilai rata-rata sampel (pengukuran berulang).  dinamai ketidakpastian mutlak. Tentu saja satuan  sama dengan satuan besaran x.

Ketidakpastian mutlak berhubungan dengan ketepatan pengukuran: makin kecil ketidakpastian mutlak, makin tepat pengukuran tersebut. Misalnya pengukuran panjang L = (4,900  0,005) cm adalah pengukuran yang memiliki ketepatan lebih tinggi dari pada L = (4,90  0,05) cm. demikian juga pengukuran arus I = (3,6  0,1) A, memiliki ketepatan lebih tinggi daripada I = (3,6  0,2) A.

Cara lain untuk menyatakan ketidakpastian suatu besaran ialah menggunakan ketidakpastian relative. Yaitu  yang tidak memiliki satuan. Ketidakpastian relative sering dinyatakan dalam persen dengan mengalikan  dengan 100% yaitu;

Ketidakpastian relative =  x 100 %.

Ketidakpastian relative berhubungan dengan ketelitian pengukuran: makin kecil ketidakpastian relative, makin tinggi ketelitian pengukuran tersebut.

                  Latihan

1.     Dapatkah diameter kelereng diukur dengan menggunakan mistar secara teliti ? Jelaskan !

2.     Dapatkah diameter kawat tipis diukur dengan menggunakan jangka sorong secara teliti ? Jelaskan !

3.     Dari ketiga alat ukur panjang diatas manakah yang memiliki skala paling kecil ? jelaskan mengapa skala pada alat ukur itu kecil !

4.     Dari ketiga alat ukur diatas manakah yang memiliki tingkat ketelitian yang sangat baik ? jelaskan megapa tingkat ketelitian pada alat ukur itu sangat baik !

5.     a. 0,405 cm

b.      3,212 cm

c.       5, 002 cm

Dengan menggunakan aturan angka penting berapakah angka penting dari masing-masing opsen diatas

                  Tugas / langkah Kerja.

a.      Alat dan Bahan Eksperimen

1.      Alat Eksperimen Yang Digunakan:

a.       Mistar

b.      Jangka Sorong

c.       Mikrometer Sekrup

d.      eberapa Benda ( zat padat ) yang akan diukur volumenya.

b.     Prosedur Eksperimen

1.      Pada percobaan/eksperimen ini disediakan tiga buah benda yang akan diukur volumenya.

2.      Ukur setiap sisi benda pada beberapa tempat yang berbeda dengan alat ukur yang disediakan ( mistar, jangka sorong, dan micrometer sekrup ).

3.      Setelah pengukuran pada langkah kedua tentukan volume masing-masing benda berdasarkan alat ukur yang dugunakan. Ingat, hasil pengolahan data dengan menggunakan angka penting. lihatlah dimensi manakah yang memiliki sumbangan ralat terbesar dalam perhitungan volumenya.

4.      Ulangi pengukuran yang sama dengan menggunakan benda-benda yang lain.

5.      Catatlah hasil pengukuran dalam Tabel Data Hasil Pengamatan yang tersedia dibawah ini.

Tabel Hasil Pengamatan

Penggunaan Alat Ukur Panjang

A.     Menggunakan Mistar

Nama Benda	Rumus Volume Yang Digunakan	Besaran Yang Diukur			Volume Terhitung ( V  V )
		S    S	S    S	S    S
Benda 1
Benda 2
Benda 3

B.     Menggunakan Jangka Sorong

Nama Benda	Rumus Volume Yang Digunakan	Besaran Yang Diukur			Volume Terhitung ( V  V )
		S    S	S    S	S    S
Benda 1
Benda 2
Benda 3

C.      Menggunakan Mikrometer Sekrup

Nama Benda	Rumus Volume Yang Digunakan	Besaran Yang Diukur			Volume Terhitung ( V  V )
		S    S	S    S	S    S
Benda 1
Benda 2
Benda 3

                                          Penilaian

1.     Buatlah data dan perhitungan dalam bentuk tabel yang lengkap dengan ralatnya ?

2.     Pikirkan dimensi mana yang memberikan sumbangan ralat terbesar dalam perhitungan volume untuk setiap benda ?

3.     Dari percobaan yang anda lakukan alat ukur manakah yang memberikan ketelitian terbaik ?

4.     Sebutkan apa arti/maksud dari pengukuran ?

                                          Referensi

o   Kanginan, Marthen. 2006. FISIKA SMA Kelas X. Jakarta : Erlangga

o   Retno Utami dkk. 2006. FISIKA SMA/MA Kelas X. Surakarta : CV. Teguh Karya

o   Supiyanto. 2006. FISIKA Untuk SMA Kelas X. Jakarta : Phibeta