PELAJARAN 4

Kepersisan,Kejituan, Kepekaan dan Ralat

Pendahuluan

Ukuran yang tepat 100% tidak pernah diperolehi.

Ukuran merupakan nilai perbandingan di antara suatu objek yang hendak diukur dengan skala piawai / teori.

Semua ukuran merupakan nilai anggaran sahaja.

Oleh itu apabila membuat ukuran kita mestilah mengetahui kepersisan,kepekaan dan kejituan alat.

Pengertian Kepersisan, Kejituan, Kepekaan

Kepersisan ialah kebolehan suatu alat memberi bacaan yang konsisten pada setiap kali ukuran dibuat.

Kejituan suatu ukuran ialah sejauh mana sesuatu nilai pengukuran sama atau menghampiri nilai sebenar atau nilai piawai.

Rajah di atas merupakan hasil tembakan empat peserta A,B,C dan D dapat menerangkan dengan lebih jelas perbezaan antara kepersisan dan kejituan.

Rumusannya boleh dinyatakan seperti

jadual berikut:-

Peserta	Kepersisan	Kejituan
A	Tinggi	Rendah
B	Rendah	Tinggi
C	Tinggi	Tinggi
D	Rendah	Rendah

Kepekaan ialah kebolehan suatu alat bergerak balas dengan cepat terhadap kuantiti yang diukur dan seterusnya menunjukkan perubahan bacaan yang besar terhadap perubahan kuantiti yang kecil.

Kepekaan suatu alat juga bergantung kepada pembahagian skala terkecil,iaitu jika pembahagian skala terkecil adalah sangat kecil, maka alat itu lebih peka.

Contohnya Angkup Vernier adalah lebih peka daripada pembaris meter,kerana pembahagian skala terkecilnya adalah lebih kecil.

Begitu juga sebuah miliammeter lebih peka daripada sebuah ammeter.

Alat yang sangat peka tidak semestinya sangat jitu.

Membandingkan Kepersisan Secara Berangka – Sisihan relatif

Secara berangkanya boleh ditentukan dengan mengira sisihan relatif.

Jika sisihan relatif bertambah,maka kepersisan berkurangan.

Sisihan relatif boleh ditentukan seperti berikut:-

Katakan set data ialah x₁ , x₂ , x₃ ,......x_n

min, X = x₁ + x₂ + x₃+...............x_n

^{______________________}

_ _ _ _

sisihan min D ={ I x₁ - x I +I x₂-x I..I x_n - x I

sisihan relatif = D x 100 %

Contoh 7

Ukuran	I	II	III	IV
Pelajar A	10.2	10.3	10.4	10.7
Pelajar B	10.4	10.5	10.3	10.0

Dua pelajar membuat pengukuran sebanyak empat kali ke atas suatu kuantiti fizik.Jadual di atas menunjukkan data yang diperolehi.

(a) Tentukan sisihan relatif bagi

pengukuran yang dilakukan oleh Pelajar A dan Pelajar B.

(b) Bandingkan kepersisan pengukuran Pelajar A dan Pelajar B.

Penyelesaian

Ralat bersistem dan ralat rawak

Sebarang kuantiti fizik yang diukur mempunyai tidak ketakpastian atau ralat dalam nilai yang diperolehi menyebabkan nilai yang diukur berbeza daripada nilai sebenar.

Ralat pada amnya terbahagi kepada dua jenis iaitu ralat bersistem dan ralat rawak.

Ralat bersistem ialah ketidakpastian dalam pengukuran disebabkan

(i) oleh alat

(ii) pemerhati

(iii) persekitaran.

Ralat bersistem yang disebabkan oleh alat ialah ralat sifar dan juga ketidaksempurnaan alat .

Ralat sifar ialah bacaan yang bukan sifar apabila bacaan sebenar adalah sifar.

Ketidaksempurnaan alat di mana semasa ditentukur di kilang keadaan fizik seperti suhu, tekanan dan sebagainya mungkin berbeza apabila alat itu digunakan di luar.Contohnya panjang pembaris atau angkup vernier mungkin berubah dengan suhu manakala jam randik mungkin cepat atau menjadi lambat.

Ralat bersistem yang disebabkan oleh permerhati contohnya adalah masa tindakbalas ,kecacatan disebabkan oleh rabun jauh atau rabun dekat.

Masa tindak balas ialah sela masa masa seseorang memulakan tombol jam 'mula' dengan masa sesuatu kuantiti mula dikira.

Ralat bersistem yang disebabkan oleh persekitaran ialah membuat anggapan yang salah mengenai sesuatu kuantiti,contohnya iaitu menganggap nilai sebagai 9.81 ms^-2 pada semua tempat.

Ralat bersistem tidak dapat dihapuskan dengan mengambil min bacaan.

Ralat bersistem boleh dikurangkan dengan merekabentuk dan menjalankan eksperimen dengan cermat dan mengulangi eksperimen dengan menggunakan alat-alat yang berlainan.Contohya semak bacaan sifar angkup vernier atau semak masa yang diambil oleh jam randik dengan jam yang lain.

Ralat rawak ialah ketidakpastian disebabkan oleh pemerhati semasa membuat pengukuran .

Ralak rawak disebabkan pemerhati

(i) salah membaca sesuatu skala

(ii) salah membilang ayunan

(iii) Memberi tekanan berlainan setiap kali rahang mikrometer ditutup

(iv) Ralat paralaks

(v) Perubahan suhu menyebabkan bacaan diambil adalah lebih besar atau lebih kecil daripada nilai sebenar.

Ralat paralaks adalah ralat kesilapan bacaan yang dibuat akibat kedudukan mata pemerhati tidak tepat dengan skala yang dibaca.

Ralak rawak boleh dikurangkan dengan mengulangi bacan dan kemudian menentukan min bacan.

Teknik khusus untuk mengurangkan ralat dalam pengukuran pada beberapa alat.

1. Pastikan sama ada sesuatu alat itu mempunyai ralat sifar.

Jika terdapat ralat sifar bacaan sebenar adalah

seperti berikut:

Bacaan sebenar = (bacaan ketika

terdapat objek diukur ) -

( ralat sifar)

2. Bagi ammeter,voltmeter atau galvanometer , ralat sifar boleh dibetulkan dengan

menggunakan skru pelaras.

3. Untuk mengelakkan ralat paralaks ,

garis penglihatan seseorang mesti

berserenjang dengan skala alat pengukur semasa membuat bacaan.

Bagi ammeter,voltmeter atau galvanometer , ralat paralaks boleh dikurangkan dengan meggunakan cermin yang terdapat di bawah jarum penunjuk dengan memastikan imej jarum tidak kelihatan dalam cermin bermakna ralat paralaks sudah diatasi.

Kejituan Beberapa Alat Pengukuran

Alat	Kejituan/ Kepekaan/ nilai skala terkecil
Pembaris meter	0.1 cm @ 1 mm
Angkup Vernier	0.01 cm @ 0.1 mm
Tolok skru mikrometer	0.001 mm @ 0.01 mm
Jam randik 1 pusingan 30 saat	0.1 s
Jam randik 1 pusingan 60 saat	0.2 s
Jam elektronik	0.01 s
Voltmeter (skala penuh 15V )	0.5 V
Voltmeter (skala penuh 5 V)	0.1 V
Ammeter (skala penuh 5A)	0.1 A
Ammeter (skala penuh 1A)	0.02 A
Termometer(skala penuh 110^o C)	1^o C
Termometer(skala penuh 360^o C)	2^o C
NeracaTiga alur	1g
Protraktor	1^o

TUTORIAL 4

1 Kebolehan suatu alat memberi bacaan yang konsisten bagi setiap kali pengukuran dibuat disebut sebagai

A Kejituan B Kepersisan

C Kepekaan D Ralat

2 Yang manakah di antara berikut perlu bernilai kecil supaya kepersisan bertambah?

A Nilai sebenar B Nilai min

C Ralat relatif D Sisihan

relatif

3 Kebolehan alat mengesan sedikit perubahan dalam kuantiti yang diukur disebut

A Kepersisan B Kejituan

C Kepekaan D Ralat

4 Kejituan suatu alat bertambah jika

A bertambahnya bilangan angka

bererti

B bertambahnya ralat relatif

C bertambahnya sisihan relatif

5 Pernyataan yang manakah berikut adalah benar?

A Alat yang jitu adalah alat yang

peka

B Ralat paralaks tidak mempengaruhi kejituan

C Kejituan bertambah apabila ukuran yang dilakukan menghampiri nilai sebenar

6 Pernyataan yang manakah berikut

adalah benar?

A Pita pengukur lebih peka daripada

pembaris meter

B Jam randek lebih peka daripada

jam elektronik

C Termometer berdinding nipis lebih peka daripada yang berdinding tebal

D Ammeter lebih peka daripada

sebuah galvanometer

7 Rajah A,B,C dan D menunjukkan tembakan-tembakan di atas suatu sasaran oleh lima orang peserta dalam pertandingan menembak.Tembakan yang manakah paling persis?

8 Dalam suatu permainan''dart' dalam suatu pesta ria empat orang peserta A,B,C,D,telah melontar anak panah ke sebuah papan sasaran.Peserta manakah menunjukkan lontaran paling jitu dan tetapi tidak persis?

9 Ralat bacaan akibat daripada kedudukan mata pemerhati yang tidak tepat dengan skala yang dibaca disebut sebagai

A Ralat sifar positif

B Ralat sifar negaitif

C Ralat paralaks

10 Masa 20 ayunan suatu bandul didapati sebagai 20.5 s , 20.2 s , 19.9 s,20.5 s dan 20.4 s.Sisihan min bagi bacaan tersebut adalah

A 0.2 s B 0.3 s

C 0.4 s D 0.5 s

E 0.7 s

Bilangan eksperimen	Panjang rod kaca/cm
1	26.0
2	25.5
3	27.0

11 Jadual di atas menunjukkan panjang rod kaca yang dibuat pengukuran sebanyak 3 kali.Sisihan relatif untuk ukuran-ukuran tersebut ialah

A 1.8 % B 2.2 %

C 3.4 % D 3.8 %

E 4.2%

12 Masa yang diperlukan oleh suatu jasad bergerak pada suatu jarak tertentu ialah 5.01 s.

Apabila menggunakan sebuah jam elektronik masa yang dicatatkan ialah 4.85 s.Peratusan ralat jam elektronik itu ialah

A 0.6 % B 2.1 %

C 3.2 % D 5.2 %

E 7.7 %

Pelajar

Bacaaan ukuran / cm

5.25

5.23

5.27

5.25

5.23

5.22

5.24

5.25

5.23

5.26

5.25

5.23

5.24

5.20

Panjang sebatang pensil ialah 5.23 cm.Jadual di atas menunjukkan bacaan panjang pensil itu diukur oleh empat pelajar A,B,C dan D masing- masing mebuat empat kali pengukuran. Ukuran pelajar manakah paling persis dan jitu?

14 Sebuah bandul ringkas didapati membuat 20 ayunan lengkap dalam masa 20.35 saat.Catatan masa ini telah diambil dengan menggunakan

A Jam randik meja

B Jam tangan analog

C Jam elektronik

D Jam randik tangan

15 Sebuah spring berbeban diayunkan mengambil masa 15 saat untuk berhenti.Jika pengukuran masa diambil dengan menggunakan jam randik,bacaan itu mestilah ditulis sebagai,

A 15 saat B 15.0 saat

C 15.00 saat D 15.000 saat

16 Berapakah catatan masa yang ditunjukkan pada rajah di atas?

A 11.52 saat

B 52.12 saat

C 11 minit 52 saat

D 11 minit 52.0 saat

17 Berapakah bacaan yang direkodkan oleh bacaan jam di atas?

A 5.188 saat

B 5 minit 18.4 saat

C 5 minit 18.8 saat

D 5 minit 48.8 saat

18 Berapakah bacaan suhu yang dicatatkan oleh termometer di atas?

A 96^o C B 83.5^o C

C 84.0 ^o C D 84^o C

19 Kepekaan sebuah termometer merkuri bertambah apabila menggunakan perkara-perkara berikut

	Dinding kaca bebuli	Tiub kapilari	Saiz bebuli
A	tebal	luas	besar
B	nipis	sempit	besar
C	tebal	luas	kecil
D	nipis	sempit	kecil

20 Arus yang mengalir dalam suatu konduktor logam ialah di antara 0.01 A hingga 0.05 A. Ammeter yang manakah berikut adalah paling sesuai digunakan?

A Ammeter berjulat 0-1A

B Ammeter berjulat 0-5A

C Ammeter berjulat 0-10 mA

D Ammeter berjulat 0-50 mA

21 Berapakah bacaan yang ditunjukkan oleh ammeter tersebut?

A 2.4 A B 2.80 A

C 0.48 A D 0.43A

22 Fungsi skru pelaras dalam sebuah ammeter adalah

A mengetatkan penunjuk

B membetulkan ralat sifar

C mengelakan ralat paralaks

D mengawal saiz arus yang besar

Panjang /cm	18.6	18.6	18.7	18.70	18.4
Sisihan

Jadual di atas menunjukkkan ukuran panjang suatu objek yang berbentuk rod.

(a) Bacaan yang manakah mempunyai kejituan salah?

....................................................................

(b) Tentukan panjang min.

(c) Lengkapkan jadual di atas

(d) Tentukan sisihan relatif

24 Sebuah jam elektronik yang mempunyai kejituan 0.01 s digunakan untuk mencatatkan masa bagi seorang pelari 100m.Pelari tersebut didapati mengambil masa 12 saat untuk menamatkan lariannya.

(a) Nyatakan bacaan yang betul yang mesti dicatatakan oleh jam elektronik tersebut.

....................................................................

(b) Semasa menggunakan jam elektronik itu 'masa tindakbalas' adalah penting untuk meningkatkan kejituan.Apakah yang dimaksudkan dengan 'masa tindakbalas'

....................................................................

(c) Berikan satu contoh 'masa tindakbalas' yang lain dan kepentingannya dalam kehidupan seharian.

....................................................................

(d) Nyatakan dua perbezaan antara jam elektronik dan jam randek.

....................................................................

Rajah di atas menunjukkan sebuah termometer merkuri.

(a) Nyatakan bahagian yang bertanda

(i) P ……………………………...........

(ii) Q ……………………………...........

(b) Nyatakan kejituan termometer itu.

....................................................................

(c) Nyatakan prinsip yang digunakan dalam termometer ini.

....................................................................

(d) Mengapakah tiub kapilari yang digunakan mestilah berdinding nipis?

....................................................................

(e) Bagaimanakah kepekaan termometer ini boleh ditambah?

....................................................................

(f) Mengapakah merkuri dipilih dalam termometer ini?

....................................................................

(g) Tandakan pada rajah di atas bagaimanakah kedudukan mata pemerhati yang betul semasa membuat bacaan.

Rajah menunjukkan sebuh ammeter yang disambungkan ke sebuah litar elektrik.

(a) Nyatakan bahagian yang ditanda pada rajah serta fugsinya

(i) A ...........................................……..................

....................................................................

(ii) B ……………………………………..................

....................................................................

(b) Nyatakan dua julat kejituan yang

ditunjukkan oleh ammeter tersebut.

....................................................................

(c) Berapakah bacaan yang ditunjukkan oleh ammeter tersebut.

....................................................................

(d) Ammeter tersebut haruslah dielakkan dari menyambung terus ke bekalan kuasa.Berikan sebabnya dan cadangkan satu cara yang lebih baik perlu dilakukan.

....................................................................