3 Kesalahan Umum Dan Ketidakpastian Dalam Pengukuran Besaran Fisika

Kesalahan-Kesalahan dalam Pengukuran

Saat melaksanakan pengukuran suatu besaran fisika menggunakan alat, tidaklah mungkin Anda mendapat nilai yang niscaya 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 ialah kesalahan yang disebabkan keterbatasan pada pengamat dikala melaksanakan pengukuran. Kesalahan ini sanggup disebabkan lantaran kesalahan membaca skala kecil, dan kekurangterampilan dalam menyusun dan menggunakan 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 lantaran donasi nilai skala pada dikala pembuatan atau kalibrasi (standarisasi) tidak tepat. Hal ini menjadikan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya. Kesalahan ini sanggup diatasi dengan mengkalibrasi ulang alat menggunakan alat yang telah terstandarisasi.

- Kesalahan Titik Nol

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

- Kesalahan Komponen Alat

Kerusakan pada alat terang sangat kuat pada pembacaan alat ukur. Misalnya, pada neraca pegas. Jika pegas yang digunakan sudah usang dan aus, maka akan kuat pada pengurangan konstanta pegas. Hal ini menjadikan jarum atau skala penunjuk tidak tepat pada angka nol yang menciptakan 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 ialah kesalahaan yang terjadi lantaran adanya fluktuasi-fluktuasi halus pada dikala melaksanakan pengukuran. Kesalahan ini sanggup disebabkan lantaran adanya gerak brown molekul udara, fluktuasi tegangan listrik, landasan bergetar, bising, dan radiasi.

- Gerak Brown Molekul Udara

Molekul udara menyerupai Anda ketahui keadaannya selalu bergerak secara tidak teratur. Gerak ini sanggup mengalami fluktuasi yang sangat cepat dan menimbulkan jarum penunjuk yang sangat halus menyerupai pada mikrogalvanometer terganggu lantaran tumbukan dengan molekul udara.

- Fluktuasi Tegangan Listrik

Tegangan listrik PLN atau sumber tegangan lain menyerupai 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 daerah alat berada sanggup berakibat pembacaan skala yang berbeda, terutama alat yang sensitif terhadap gerak. Alat menyerupai seismograf (alat untuk mengukur kekuatan gempa bumi) butuh daerah yang stabil dan tidak bergetar. Jika landasannya bergetar, maka akan kuat pada penunjukkan skala pada dikala terjadi gempa bumi.

- Bising

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

- Radiasi Latar Belakang

Radiasi gelombang elektromagnetik dari kosmos (luar angkasa) sanggup mengganggu pembacaan dan menganggu operasional alat. Misalnya, ponsel dihentikan digunakan di SPBU dan pesawat lantaran sanggup mengganggu alat ukur dalam SPBU atau pesawat.

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

Ketidakpastian dalam Pengukuran

Kesalahan-kesalahan dalam pengukuran di atas menimbulkan hasil pengukuran tidak sanggup dipastika secara tepat 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) ialah nilai pengukuran itu sendiri.
Apabila Anda perhatikan, setiap alat ukur atau instrumen memiliki 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 ialah setengah dari skala terkecil pada alat ukur.

2. Ketidakpastian dalam Pengukuran Berulang

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

Dalam pengukuran berulang, pengganti nilai benar ialah 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 memilih banyaknya angka yang boleh disertakan pada laporan hasil pengukuran.

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

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

Aturan banyaknya angka yang sanggup dilaporkan dalam pengukuran berulang ialah 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 wacana kesalahan-kesalahan dan ketidakpastiaan dalam pengukuran besaran fisika. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel selanjutnya.