Pengukuran Berulang

pengukuran berulang adalah pengukuran dimana untuk mendapatkan hasil (x ± Δx) satuan harus dilakukan beberapa kali pengukuran karena disetiap kali pengukuran memperoleh hasil yang berbeda.Pengukuran tunggal dan pengukuran berulang hasil ukurnya ditulis ke dalam bentuk (x ± Δx) dimana pada pengukuran tunggal nilai x merupakan angka pasti sebuah pengukuran dan Δx merupakan nilai ketidakpastiannya atau ralat. Sedangkan pada pengukuran berulang nilai x merupakan rata-rata perkiraan terbaik dari setiap pengulangan pengukuran dan Δx merupakan nilai ralat yang diperoleh dari nilai sebaran sekitar rata-rata atau standar deviasi.

Ada beberapa sebab mengapa sebuah pengukuran dilakukan secara berulang-ulang antara lain

• Adanya kesulitan eksperimen dalam pengulangan pengukuran
• Besaran yang diukur bersifat fluktuatif (berubah-ubah)
• Adanya variasi dari medium pada saat eksperimen dilakukan

Nah disini kita dapat menentukan angka pastinya dengan cara mengambil sejumlah data yang kemudian diambil nilai rata-ratanya. Sedangkan nilai ketidakpastiannya dapat diambil dari nilai deviasinya.

Nilai rata-ratanya dapat kita tentukan menggunakan persamaan di bawah ini:
Keterangan:
N merupakan jumlah data sedangkan ni merupakan banyaknya data xi yang muncul.

Untuk nilai deviasinya dapat kita tentukan dengan persamaan akar kuadrat dari ragam rerata sampel (averaged sample variance), yakni

Kesalahan-Kesalahan dalam Pengukuran

Saat melakukan pengukuran suatu besaran fisika  menggunakan alat, tidaklah mungkin Anda mendapatkan nilai yang pasti benar (x_o), melainkan selalu terdapat ketidakpastian. Lalu apakah penyebab ketidakpastian pada hasil pengukuran tersebut?

Secara umum penyebab ketidakpastian hasil pengukuran ada 3, yaitu kesalahan umum, kesalahan sistematik dan kesalahan acak.

1.       Kesalahan Umum

Kesalahan umum adalah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada pengamat saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan dalam menyusun dan memakai alat ukur.

2.       Kesalahan Sistematik

Kesalahan sistematik merupakan kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan dan atau lingkungan di sekitar alat yang memengaruhi kinerja alat. Misalnya, kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan komponen alat atau kerusakan alat, kesalahan paralaks, perubahan suhu, dan kelembaban.

-       Kesalahan Kalibrasi

Kesalahan kalibrasi terjadi karena pemberian nilai skala pada saat pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini mengakibatkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya. Kesalahan ini dapat diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

-       Kesalahan Titik Nol

Kesalahan titik nol terjadi karena titik nol skala pada alat yang digunakan tidak tepat berhimpit dengan jarum penunjuk atau jarum penunjuk yang tidak bisa kembali tepat pada skala nol. Akibatnya, hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan sesuai dengan selisih dari skala nol semestinya. Kesalahan titik nol dapat diatasi dengan melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran

-       Kesalahan Komponen Alat

Kerusakan pada alat jelas sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur. Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah lama dan aus, maka akan berpengaruh pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang membuat skala berikutnya bergeser.

-       Kesalahan Paralaks

Kesalahan paralaks terjadi bila ada jarak antara jarum penunjuk dengan garis-garis skala dan posisi mata pengamat tidak tegak lurus dengan jarum.           

3.       Kesalahan Acak

Kesalahan acak adalah kesalahaan yang terjadi karena adanya fluktuasi-fluktuasi halus pada saat melakukan pengukuran. Kesalahan ini dapat disebabkan karena adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, landasan bergetar, bising, dan radiasi.

-       Gerak Brown Molekul Udara

Molekul udara seperti Anda ketahui keadaannya selalu bergerak secara tidak teratur. Gerak ini dapat mengalami fluktuasi yang sangat cepat dan menyebabkan jarum penunjuk yang sangat halus seperti pada mikrogalvanometer terganggu karena tumbukan dengan molekul udara.

-       Fluktuasi Tegangan Listrik

Tegangan listrik PLN atau sumber tegangan lain seperti aki dan baterai selalu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur dan cepat sehingga menghasilkan data pengukuran besaran listrik yang tidak konsisten.

-       Landasan yang Bergetar

Getaran pada landasan tempat alat berada dapat berakibat pembacaan skala yang berbeda, terutama alat yang sensitif terhadap gerak. Alat seperti seismograf (alat untuk mengukur kekuatan gempa bumi) butuh tempat yang stabil dan tidak bergetar. Jika landasannya bergetar, maka akan berpengaruh pada penunjukkan skala pada saat terjadi gempa bumi.

-       Bising

Bising merupakan gangguan yang selalu Anda jumpai pada alat elektronik. Gangguan ini dapat berupa fluktuasi yang cepat pada tegangan akibat dari komponen alat bersuhu.

-       Radiasi Latar Belakang

Radiasi gelombang elektromagnetik dari kosmos (luar angkasa) dapat mengganggu pembacaan dan menganggu operasional alat. Misalnya, ponsel tidak boleh digunakan di SPBU dan pesawat karena bisa mengganggu alat ukur dalam SPBU atau pesawat.

Gangguan ini dikarenakan gelombang elektromagnetik pada telepon seluler dapat mengasilkan gelombang radiasi yang mengacaukan alat ukur pada SPBU atau pesawat.

Ketidakpastian dalam Pengukuran

Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran di atas menyebabkan hasil pengukuran tidak bisa dipastika secara sempurna artinya selalu terdapat ketidakpastian dalam pengukuran. Dalam fisika, cara penulisan hasil pengukuran dituliskan sebagai berikut:

1.  Ketidakpastian dalam Pengukuran Tunggal

Jika mengukur panjang meja dengan sebuah penggaris, kalian mungkin akan mengukurnya satu kali saja. Pengukuran yang kalian lakukan ini disebut pengukuran tunggal. Dalam pengukuran tunggal, pengganti nilai benar (x₀) adalah nilai pengukuran itu sendiri.
Apabila Anda perhatikan, setiap alat ukur atau instrumen mempunyai skala yang berdekatan yang disebut skala terkecil. Nilai ketidakpastian (Δx) pada pengukuran tunggal diperhitungkan dari skala terkecil alat ukur yang dipakai. Nilai dari ketidakpastian pada pengukuran tunggal adalah setengah dari skala terkecil pada alat ukur.

2.  Ketidakpastian dalam Pengukuran Berulang

Dalam praktikum fisika, terkadang pengukuran besaran tidak cukup jika hanya dilakukan satu kali. Ada kalanya kita mengukur besaran secara berulang-ulang. Ini dilakukan untuk mendapatkan nilai terbaik dari pengukuran tersebut.

Dalam pengukuran berulang, pengganti nilai benar adalah nilai rata-rata dari hasil pengukuran. Jika suatu besaran fisis diukur sebanyak N kali, maka nilai rata-rata dari pengukuran dan ketidakpastiannya dicari dengan rumus sebagai berikut.

3.  Ketidakpastian Relatif

Pada pengukuran tunggal nilai ketidakpastiannya disebut ketidakpastian mutlak. Makin kecil ketidakpastian mutlak yang dicapai pada pengukuran tunggal, maka hasil pengukurannya pun makin mendekati kebenaran. Nilai ketidakpastian tersebut juga menentukan banyaknya angka yang boleh disertakan pada laporan hasil pengukuran.

Bagaimana cara menentukan banyaknya angka pada pengukuran berulang? Cara menentukan banyaknya angka yang boleh disertakan pada pengukuran berulang adalah dengan mencari ketidakpastian relatif pengukuran berulang tersebut. Ketidakpastian relatif dapat ditentukan dengan membagi ketidakpastian pengukuran dengan nilai rata-rata pengukuran. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Setelah mengetahui ketidakpastian relatifnya, Anda dapat menggunakan aturan yang telah disepakati para ilmuwan untuk mencari banyaknya angka yang boleh disertakan dalam laporan hasil pengukuran berulang.

Aturan banyaknya angka yang dapat dilaporkan dalam pengukuran berulang adalah sebagai berikut.

       - ketidakpastian relatif 10% berhak atas dua angka

-       ketidakpastian relatif 1% berhak atas tiga angka

-       ketidakpastian relatif 0,1% berhak atas empat angka

Contoh soal:

Video Arus Listrik Searah DC

 

Rangkaian Hambatan Listrik

 Apa itu rangkaian hambatan Listrik? 

Simak penjelasan berikut ini:

Rangkaian hambatan listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Pada rangkaian listrik, mungkin kita sering menjumpai beberapa hambatan yang dirangkai menjadi satu. Hambatan dalam Fisika  bukan hanya resistor, melainkan semua alat-alat yang menggunakan listrik, seperti kulkas, lampu, radio, televisi, kipas angin, setrika listrik, dan lain-lain. 

Jenis Rangkaian Hambatan Listrik

Rangkaian hambatan listrik dibedakan menjadi dua, yaitu seri dan paralel.

1. Rangkaian Hambatan Listrik Seri

    Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan (segaris).

    Ciri rangkaian seri adalah:

• Hanya mempunyai satu jalur dalam satu rangkaian
• Arus listrik yang melewati setiap hambatan besarnya sama.

           Artinya: I = I AB = I BC

• Ada pembagian tegangan Listrik

          Artinya: V = VAB + VBC 

• Maka hambatan totalnya menjadi :

            Rt = R AB + R BC+....+Rn

        Kelemahan rangkaian seri apabila kabel putus maka semua hambatan akan mati tidak di aliri arus         listrik.

2. Rangkaian Hambatan Listrik Paralel

       Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan/berjajar. 

        Ciri Rangkaian hambatan listrik Paralel:

• Dalam rangkaian listrik mempunyai titik percabangan.
• Arus listrik yang mengalir  melewati titik cabang akan dibagi-bagikan sesuai hukum I Kirchoff.

            Total arus masuk titik cabang (I masuk) = Total arus yang keluar titik cabang (I keluar)

            Artinya I = I1 + I2

• Rangkaian paralel hanya memiliki satu tegangan.

            Artinya : V = V1 = V2

• Hambatan listrik total pengganti pada rangkaian paralel adalah: 

            1/Rt = 1/R1+1/R2+....+1/Rn 

        Pada rangkaian paralel jika salah satu kabel paralel putus, maka masih ada hambatan lain bisa dialiri arus listrik. Sehinggaa rangkaian paralel biasa digunakan untuk instalasi listrik di rumah-rumah. 

Bagaimana dengan rangkaian hambatan listrik campuran?

Berikut penjelasannya:

Perhatikan gambar rangkaian hambatan campuran berikut.

Berdasarkan gambar di atas kita analisis terlebih dahulu jenis rangkain masing-masing hambatan dalam hal ini lampu. Pada rangkaian campuran seperti gambar di atas langkah-langkah yang harus dilakukan:

a. Menjumlahkan dulu hambatan R3 dan R4 menjari Rs1

    artinya Rs1 = R3+R4 mengapa karena kedua hambatan adalah seri.

b. Menjumlahkan Rs1 dan R2 secara paralel menjadi Rp, karena Rs1 dan R2 terdapat titik cabang.

    Artinya : 1/Rp = 1/R2 + 1/Rs1

c. Setelah Rs1 dan R2 menjadi hambatan pengganti Rp, maka langkah terakhir adalah menjumlahkan        R1 dan Rp menjadi hambatan total secara seri.

    Artinya: Rt = R1 + Rp

d. Untuk menghitung tegangannya untuk VR2 = VRs1=VRp, karena adalah paralel 

e. Untuk menghitung kuat arus IR1 = IRp

f. Bagaimana cara menghitung IR3=IR4 ?

    Caranya IR3 = VRp/R3

Selanjutnya untuk mencari yang lain terapkan prinsip yang berlaku pada masing-masing rangkaian, kalau seri seperti apa dan paralel seperti apa. Semoga dapat membantu kalian dalam memahami rangkaian hambatan listrik. (DY)

Link Youtube Sains Physic

    

LISTRIK ARUS SEARAH (DC)

Arus Listrik  Searah (DC) ??

    Arus listrik searah juga dikenal sebagai Direct Current (DC). Listrik DC (direct current) biasanya digunakan oleh perangkat elektronika. Misalnya laptop, lampu LED, komputer, TV, radio, dan masih banyak lagi. Jika faktor daya di arus AC harus diantara 0 dan 1 (satu), maka faktor daya arus DC harus selalu 1 (satu). Dan arus DC ini bisa kita dapatkan dari sell atau baterai. Pada umumnya perangkat yang menggunakan listrik DC merupakan beban perangkat elektronika. Arus listrik DC tidak bisa melakukan perjalanan yang relatif jauh, karena arus DC ini akan mulai melemah dan kehilangan energi ketika jaraknya semakin jauh. Penyebab dari arah aliran elektron pada arus DC itu adalah magnet yang stabil yang ada di sepanjang kawat.

Apakah arus AC dapat diubah menjadi arus DC?

Arus AC dapat diubah menjadi DC dengan menggunakan adaptor. Contoh penggunaannya ketika menggunakan laptop, bisa menggunakan arus listrik kemudian disambungkan ke adaptor untuk mengisi baterai di laptop. Sebaliknya arus DC juga dapat diubah turun naik untuk menjadi arus AC, tetapi lebih sulit. Contohnya ketika aki mobil 12 volt diubah menjadi arus ac 120 volt untuk mengisi daya alat kecil. Untuk penyimpanan daya, listrik DC dapat disimpan dalam baterai, sedangkan arus AC tidak bisa disimpan.

Apakah arus DC berbahaya?

    Simaklah penjelasan berikut:

        Ada pendapat mengatakan bahwa arus DC lebih berbahaya. Misalnya seseorang tersengat listrik 200 volt pada arus AC. Arus AC merupakan arus bolak-balik sehingga suatu saat akan mencapai tegangan 0 volt selama siklus. Saat itu, tubuh yang tersengat akan melepas diri dari konduktor, sedangkan arus DC merupakan arus searah, artinya tegangan yang lewat akan stabil pada nilai 200 volt dan tidak pernah mencapai angka 0 volt. Sehingga, tubuh yang tersengat listrik tidak memiliki kesempatan untuk melepas diri.

Tentunya hal ini akan lebih berbahaya bagi tubuh manusia. Namun, jika frekuensi arus AC tinggi, tubuh akan sulit merasakan siklus dimana tegangan AC mencapai 0 volt.

Lain lagi mengatakan bahwa arus AC lebih berbahaya 3-5 kali lipat dibandingkan arus DC pada tegangan yang sama. Ketika tersengat listrik arus DC, otot cenderung akan berkontraksi sehingga mampu melepaskan diri dari hubungan. Sedangkan pada arus AC, arus berbalik arah 50 kali per detik sehingga otot tidak mampu berkontraksi satu arah, tetapi justru bolak-balik dan cenderung menjadi kejang pada titik hubungan, selama korban masih sadar, hubungan tidak akan bisa lepas.

Ditinjau dari kapasitas terjadinya kasus tersengat listrik, arus AC cenderung lebih berbahaya dibandingkan arus DC. Selama ini lebih banyak orang yang tersengat arus AC (listrik rumah) dari pada arus DC. Namun, pendapat tersebut tidak berlaku lagi jika tegangan yang dimiliki suatu aliran listrik bernilai kecil. Sesuai pendapat yang pertama tentu arus DC lebih berbahaya pada kondisi ini. Tapi listrik arus AC lebih berbahaya dari pada arus DC. Namun, pendapat ini tidak berlaku jika nilai tegangan aliran listrik yang terjadi kecil. (DY)

Link Youtube:

Link Listrik DC =Sains Physic=

Momen Gaya atau Momen Torsi

 

Apa itu Momen gaya atau Momen Torsi?

Torsi adalah nama lain dari momen gaya, yaitu ukuran keefektifan gaya yang diberikan atau yang bekerja pada suatu benda untuk memutar benda tersebut terhadap suatu poros tertentu. Atau secara singkat momen gaya (torsi) adalah seberapa besar gaya yang diberikan untuk memutar suatu benda terhadap suatu poros tertentu (kecenderungan gaya dalam memutar suatu benda).

Momen gaya (torsi) dilambangkan dengan τ (dibaca tau) dan merupakan besaran vektor, sehingga dapat bernilai positif maupun negatif. Torsi akan bernilai positif jika arah putarannya berlawanan jarum jam dan akan bernilai negatif jika arah putarannya searah jarum jam.

Secara matematika dapat dinyatakan:

Keterangan:

        = Momen gaya atau momen torsi (Nm)

= r    = lengan gaya (m)

        = sudut antara gaya terhadap lengan gaya (derajad)

Arah momen gaya:

Gaya berputar searah jarum jam, maka momen gaya bertanda negatif                     (-)

Gaya berputar berlawanan arah jarum jam, maka momen gaya bertanda negatif     (+)

Bagaimana cara menyelesaikan masalah momen gaya yang ditimbulkan oleh lebih dari satu gaya?

Misalnya seperti kasus di atas, maka momen gaya total yang ditimbulkan oleh ke-4 gaya terhadap poros putar titik A batang di atas adalah:

F1 = 10 N         l = 0 (karena sebagai poros putar)

F2 = 4 N           l = 2 m 

F3 = 5 N           l = 3 m 

F4 = 10 N         l = 6 m 

Setelah menentukan gaya dan lengan terhadap poros, kemudian tentukan arah putaran gaya terhadap porosnya:

F1 karena tepat pada porosnya maka tidak melakukan perputaran.

F2 karena poros putar di A dan gaya F2 sudut putarannya yang paling kecil terhadap poros 90 derajd, maka momen gaya(  )arah putarannya searah jarum jam.

F4 karena arahnya sama dengan gaya F2 maka momen gaya untuk F4 arahnya searah jarum jam.

F3, untuk momen gayanya arahnya berlawanan arah jarum jam. 

Sehingga kita bisa dengan mudah untuk menghitung besarnya momen gaya total keempat gaya yang bekerja pada batang tersebut. 

 = 1+2+3+4

total = F1.l1-F2.l2+F3.l3-F4.l4

total = 10.0 - 4.2 + 5.3 - 10.6

total = -68 + 15

total = -53 Nm 

Artinya momen gaya total pada batang tersebut 53 Nm searah jarum jam. (DY)

Link Youtube:

Sains Physic