3 Kesalahan Umum dan Ketidakpastian dalam Pengukuran Besaran Fisika
https://www.fisikabc.com/2017/04/kesalahan-dan-ketidakpastian-pengukuran.html
Daftar Materi Fisika
Advertisement
Baca Juga:
Kesalahan-Kesalahan dalam Pengukuran
Saat melakukan pengukuran suatu
besaran fisika menggunakan alat,
tidaklah mungkin Anda mendapatkan nilai yang pasti benar (xo),
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.
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
Demikianlah artikel tentang kesalahan-kesalahan
dan ketidakpastiaan dalam pengukuran besaran fisika. Semoga dapat bermanfaat
untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel
selanjutnya.