MAKALAH
“ANALISIS LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I TENTANG DASARDASAR PRAKTIKUM” Disusun Sebagai Tugas Mandiri Mata Kuliah Alat-Alat Ukur
Oleh :
YULI ARDIKA PRIHATAMA (K2308062) PEND. FISIKA 2008
JURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2009
PENDAHULUAN
Dalam fisika, pengukuran merupakan salah satu syarat yang tidak boleh ditinggalkan. Aktivitas mengukur menjadi sesuatu yang sangat penting untuk selalu dilakukan dalam mempelajari berbagai fenomena yang sedang dipelajari. Mengapa demikian? Sebelumnya ada baiknya jika kita mengingat definisi pengukuran atau mengukur itu sendiri. Mengukur adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang telah disepakati. Misalnya untuk mengukur panjang suatu tongkat maka kita bisa menggunakan meteran. Dalam hal ini besaran yang dibandingkan adalah panjang dari tongkat tersebut. Sedangkan besaran pembandingnya adalah meteran. Meteran merupakan alat ukur besaran panjang yang satuannya telah disepakati. Dengan demikian jika nilai hasil perbandingan kedua besaran tersebut menunjukkan bahwa panjang tongkat itu ternyata 1,5 kali lebih panjang dari ukuran satu meteran dapat dikatakan bahwa panjang kayu yang terukur adalah 1,5 meter. Selanjutnya mari kita lanjutkan pada pembahasan mengapa mengukur itu sangat urgen untuk dilakukan. Mengukur dapat dikatakan sebagai usaha untuk mendefinisikan karakteristik suatu fenomena atau permasalahan secara kuantitatif. Dan jika dikaitkan dengan proses penelitian atau sekedar pembuktian suatu hipotesis maka pengukuran menjadi jalan untuk mencari data-data yang mendukungnya. Dengan pengukuran ini kemudian akan diperoleh data-data numerik yang menunjukkan pola-pola tertentu sebagai bentuk karakteristik dari fenomena atau permasalahan tersebut. Dengan demikian, maka dapat dihasilkan suatu kesimpulan yang bersifat kualitatif berdasarkan pola-pola yang dihasilkan oleh data-data kuantitatif tersebut. Dengan salah satu argumentasi di atas, sudah dapat kita ketahui betapa penting dan dibutuhkannya aktivitas pengukuran dalam fisika. Maka tidak ada alasan bagi para fisikawan untuk mengabaikannya dalam setiap riset-riset mereka.
2
PERMASALAHAN
Permasalahan yang akan dikaji dalam makalah ini terkait dengan pengukuran terbagi menjadi dua hal: Pertama, yaitu teknik-teknik pengukuran yang digunakan selama praktikum dalam mata kuliah Praktikum Fisika Dasar I pada judul praktikum “Pengukuran Dasar”. Pada permasalahan ini, sub-sub pembahasannya meliputi, teknik-teknik yang digunakan, kelebihan dan kelemahan dari penggunaan teknik tersebut, dan koreksi terhadap teknik yang digunakan. Kedua, yaitu teknik pelaporan hasil yang digunakan dalam laporan praktikum mata kuliah Praktikum Fisika Dasar I pada judul praktikum “Pengukuran Dasar”. Pada permasalahan ini, sub-sub pembahasannya meliputi proses komputasi dan aturan-aturan pelaporannya serta koreksi terhadap teknik yang digunakan. Dari kedua permasalahan di atas, maka pada akhirnya nanti akan dapat dihadirkan sebah usaha perbaikan dalam proses praktikum. Sehingga ke depannya praktikum-praktikum fisika yang dilakukan oleh para mahasiswa dapat menjadi lebih baik.
3
PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil observasi terhadap laporan praktikum yang telah dibuat, khususnya laporan praktikum mata kuliah Praktikum Fisika Dasar I yang berjudul “Pengukuran Dasar”, diperoleh beberapa permasalahan sebagaimana yang telah diuraikan dalam bab sebelumnya. Secara berurutan permasalahpermasalahan tersebut akan dikaji dalam bab berikut.
Teknik-Teknik Pengukuran yang Digunakan 1. Percobaan I & II (Mencari Volume dan Massa Kubus) Kubus yang diukur adalah kubus besi dan tembaga. Teknik yang digunakan adalah dengan dengan mengukur rusuk-rusuk kubus tersebut menggunakan jangka sorong dan milimeter sekrup. Masing-masing pengukuran rusuk tiap kubus diulang 5 kali. Sedangkan untuk pengukuran massa, percobaan yang dilakukan hanya 1 kali. 2. Percobaan III (Mencari Volume dan Massa Benda berbentuk Bola) Benda yang diukur adalah bola kaca (kelereng besar). Teknik yang digunakan adalah dengan mengukur panjang diameternya menggunakan jangka sorong dan milimeter sekrup. Masing-masing pengukuran diameter diulang 5 kali. Sedangkan untuk pengukuran massa, percobaan yang dilakukan hanya 1 kali. 3. Percobaan IV (Mencari Volum Kubus Besi, Kubus Tembaga dan Bola Kaca dengan Pengukuran Langsung) Teknik pengukurannya adalah dengan memasukkan kubus besi atau tembaga atau bola kaca ke dalam gelas beker yang telah diisi air dengan volume tertentu. Setelah benda tersebut berada di dalam gelas beker maka permukaan air akan naik sehingga air yang ada dipindah ke dalam gelas ukur dengan cara dituangkan hingga permukaan air yang ada di dalam gelas beker kembali pada posisi volume awal. Berdasarkan hukum Archimedes, volume air yang dipindah ke dalam gelas ukur tersebut sama dengan volume kubus yang dihasilkan. 4
Baik hasil percobaan I, II, III maupun percobaan IV, semuanya akan digunakan untuk menentukan massa jenis besi, tembaga dan kaca.
Analisis Terhadap Teknik Pengukuran yang Digunakan Berdasarkan teknik-teknik percobaan yang telah dipaparkan sebelumnya, maka pada bagian ini akan kami uraikan analisis untuk tiap-tiap teknik yang digunakan. Percobaan I dan II merupakan teknik pengukuran tidak langsung untuk menentukan volum kubus besi dan tembaga. Dengan mengabaikan bentuk kubus yang tidak presisi, maka untuk tiap-tiap pengukuran rusuk akan menghasilkan satu ketidakpastian. Karena volume kubus merupakan hasil pangkat 3 dari rusuknya, maka volume kubus yang dihasilkan memiliki ketidakpastian yang berpangkat 3 pula. Artinya percobaan ini memberi efek ketidakpastian yang lebih besar. Dengan demikian, teknik percobaan semacam ini akan menyebabkan kesulitan para praktikan pada penyelesaian analisis kuantitatif dan pelaporan hasil. Senada dengan percobaan dengan I dan II, percobaan III juga akan menimbulkan masalah bagi praktikan pada penyelesaian analisis kuantitatif dan pelaporan hasil. Permasalahannya pun identik. Hanya saja untuk penentuan volumenya, sudah diketahui adanya konstanta yaitu 4/3π. Sedangkan untuk percobaan IV, maka ketidakpastian yang muncul dari pengukuran volume hanya terjadi 1 kali. Sehingga secara logika, teknik percobaan ini sebenarnya lebih baik dari pada teknik percobaan sebelumnya. Namun demikian, ternyata alat yang digunakan untuk mengukur langsung besaran yang sudah ada kurang representatif. Sehingga ini juga semakin menambah ketidakpastian hasil pengukuran. Dengan membandingkan kedua metode yang digunakan untuk mengukur volume benda, maka sebenarnya paling aman adalah dengan menggunakan metode kedua. Alasannnya adalah sebagai berikut: Metode kedua akan menghasilkan nilai yang lebih akurat dari pada metode yang pertama. Metode kedua juga akan lebih presisi dalam menghasilkan nilai volume dengan metode pertama. Hal ini dikarenakan metode pertama 5
mengabaikan ketidakteraturan bentuk benda. Karena secara riil, kubus ataupun bola yang diukur tidak presisi, artinya rusuk-rusuknya tidak sama persis atau lengkung bolanya tidak homogen. Jadi untuk setiap hasil pengukuran rusuk pada metode pertama maka akan muncul 1 ketidakpastian. Sehingga nilai volume yang dihasilkan memiliki nilai ketidakpastian yang lebih besar. Sedangkan metode kedua akan lebih presisi dan memiliki akurasi tinggi karena ia berdasarkan prinsip hukum Archimedes. Volume air yang didesak oleh benda yang dimasukkan ke dalam wadah akan sama dengan volume benda tersebut. Maka ketepatan hasil pengukuran menggunakan metode kedua ini terletak pada instrumen (alat) yang digunakan.. Agar tujuan percobaan tercapai, yaitu membandingkan hasil pengukuran suatu besaran secara langsung dengan secara langsung, maka untuk metode yang kedua diperlukan alat yang lebih teliti. Misalnya menggunakan model gelas berikut:
Sehingga volume benda-benda yang diukur akan mendekati kenyataan.
Teknik Pelaporan yang Digunakan Mekanisme komputasi yang digunakan dalam analisis kuantitatif percobaan ini adalah menentukan volume dari rerata perhitungan volume tiap-tiap hasil pengukuran. Deskripsinya sebagai berikut:
6
Data untuk tiap-tiap pengukuran benda diproses sendiri-sendiri. Misalnya hasil pengukuran rusuk pada kubus diproses untuk mencari volume kubus tersebut. Karena pengukuran rusuk tiap-tiap kubus atau diameter bola kaca dilakukan sebanyak 5 kali, maka akan ada 5 nilai volum yang dihasilkan dari perhitungan.
Nilai volume dari tiap-tiap data kemudian dicari reratanya dan simpangan bakunya. Reratanya dijadikan nilai utama hasil perhitungan, sedangkan simpangan bakunya dijadikan sebagai nilai penyimpangannya Selanjutnya nilai volume tersebut digunakan untuk menentukan massa
jenisnya. Yaitu dengan cara membagi massa dengan volume. Untuk tiap-tiap benda yang diukur maka maka dihasilkan 2 massa jenis. Massa jenis yang pertama dihasilkan dari pembagian antara massa dengan volume yang diperoleh dari pengukuran tak langsung, sedangkan massa jenis yang lainnya dihasilkan dari pembagian antara massa dengan volume yang diperoleh dari pengukuran langsung.
Analisis Terhadap Teknik Pelaporan Hasil yang Digunakan Metode yang digunakan dalam komputasi dan pelaporan hasil memiliki kelemahan berkaitan dengan obyektivitas hasil yang diberikan. Kelemahankelemahan metode tersebut antara lain: 1. Pada pengukuran volume dengan cara tak langsung. Kelemahan pada metode ini sudah diawali pada teknik pengukurannya. Sebagaimana
diuraikan
di
awal,
metode
pengukurannya
telah
menghasilkan satu ketidakpastian dalam setiap nilai rusuknya. Sehingga dalam perhitungan selanjutnya, ketika nilai rusuk tersebut dipangkatkan tiga maka akan keluar hasil dengan ketidakpastian yang lebih besar. Namun
ternyata,
analisis
kuantitatifa
dari
percobaan
ini
justru
mengabaikan ketidakpastian yang mungkin timbul dari perhitungan ini. Mekanisme perhitungan yang ada justru mengasumsikan bahwa nilai tiaptiap volume dianggap fix. Sehingga perhitungan akan besarnya nilai
7
penyimpangan dari pengukuran tiap benda hanya dilakukan pada bagian akhir yaitu terhadap nilai volumenya. Jika demikian, kita
akan menjumpai banyaknya ketidakpastian yang
kemudian muncul sebagaimana dalam deskripsi berikut ini. Perhitungan volume kubus No.
r (mm)
V (mm3)
V2(mm6)
1.
X1
X13
X16
2.
X2
X23
X26
3.
X3
X33
X36
4.
X4
X43
X46
5.
X5
X53
X56
A
B
∑
Tiap-tiap data mengandung 1 ketidakpastian
Besarnya ketidakpastian semakin besar dengan adanya pemangkatan 3
Ketidakpastianny a semakin besar sekali
Dengan banyaknya ketidakpastian di atas, maka rerata nilai volume yang dihasilkan sebenarnya juga memiliki unsur ketidakpastian yang cukup besar.
Belum lagi dengan penyimpangan yang dihasilkan dari perhitungan nilai simpangan bakunya. Jadi, perhitungan semacam ini justru semakin memberikan hasil yang kurang obyektif karena besarnya angka ketidakpastiannya. Dengan demikian, kita belum dapat menyimpulkan bahwa cara pelaporan dengan metode pertama yang digunakan dalam praktikum ini benar secara metode, karena terdapat keganjilan dari data yang dilaporkan. Jika hasil yang kita laporkan adalah V ± V maka kita jumpai bahwa nilai V sendiri sebenarnya sudah memiliki ketidakpastian yang besar. Apalagi V, sesuatu 8
yang dijadikan ukuran penyimpangannya ternyata diperoleh dari perhitungan data yang memiliki ketidakpastian. Berarti penyimpangannya pun sebenarnya mengandung kepastian yang lebih besar lagi.
2. Pada pengukuran volume dengan cara langsung Untuk metode yang kedua ini, hasil pengukurannya hanya menghasilkan 1 kali ketidakpastian. Itu pun akan dapat diminimalisir jika instrumen pengukuran yang digunakan memenuhi standar minimal alat pengukur volume.
Dengan membandingkan kedua metode tersebut, jika kemudian kita akan menentukan massa jenis dari masing-masing benda yang telah diukur volume dan massanya. Maka metode kedua akan menghasilkan nilai massa jenis yang lebih teliti dari pada metode pertama. Jika kita menggunakan cara perhitungan yang benar, maka untuk metode yang kedua, rumus perhitungan massa jenis akan menjadi:
Sedangkan untuk metode pertama, maka perhitungan massa jenisnya akan sangat rumit jika kita hendak menentukannya melalui mekanisme yang benar.
Kritik Terhadap Pelaporan yang Dilakukan Aturan pelaporan yang digunakan dalam praktikum ini didasarkan pada prosentase besarnya kesalahan relative (KR) yang dihasilkan terhadap reratanya sebgaimana kami sajikan dalam table berikut: No.
Prosentase KR
1. 2. 3. 4.
< 0,5 0,5 ≤ x < 1,0 1,0 ≤ x < 5,0 ≥ 5,0
Banyaknya angka penting dari data yang dilaporkan 5 angka penting 4 angka penting 3 angka penting 2 angka penting 9
Aturan yang digunakan di atas ternyata bukan aturan standar yang digunakan dalam pengukuran, dan kemungkinan hanya diperoleh dari kesepakatan antara asisten praktikum dan para dosen pengampunya. Maka untuk praktikum berikutnya penggunaan aturan di atas seharusnya direview dan dirubah dengan merujuk pada referensi-referensi terpercaya.
Sebagai akhir dari pembahasan ini, dapat kita simpulkan bahwa teknik dan metode yang digunakan dalam suatu pengukuran dan pelaporan hasilnya akan sangat berpengaruh terhadap ketepatan dan ketelitian nilai yang dihasilkan. Jika pada proses awalnya sudah banyak terjadi penyimpangan dan ketidakpastian, maka pada tahap-tahap berikutnya akan menghasilkan ketidakpastian yang lebih besar.
10
PENUTUP
Dari pemaparan dan analisis yang telah kami lakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Pengukuran suatu besaran dengan metode pengukuran tak langsung (melalui besaran yang lain) akan menghasilkan ketidakpastian yang lebih banyak dari pada yang menggunakan metode pengukuran langsung. 2. Pemilihan teknik dan metode pengukuran yang digunakan berpengaruh terhadap ketelitian dan ketepatan hasil pengukurannya. 3. Banyak terdapat kelemahan dan kekurangan yang didapat dari proses praktikum fisika dasar tentang “Pengukuran Dasar”, kelemahan tersebut antara lain meliputi: a. Teknik pengukuran yang kurang presisi b. Metode pengukuran yang kurang sesuai c. Pelaporan hasil yang tidak mengacu pada standar pelaporan
Maka dari itu, kami menawarkan beberapa saran yang semoga berguna bagi perbaikan praktikum selanjutnya. 1. Perlunya pemilihan teknik dan metode yang tepat dalam pengukuran. Selain itu, alat yang digunakan harus di up grade agar sesuai dengan tuntutan metode dan teknik. 2. Perlunya peninjauan kembali terkait dengan metode pengukuran dan pelaporan hasil. Dan sebaiknya dilakukan perubahan aturan dengan mengacu pada referensi standar yang digunakan.
11
