ASAS PENGUKURAN
-FIZIK-
SULAIMAN REJAB Penolong Pegawai Sains
Pusat Asasi Sains, Universiti Malaya
1 NHB_Jun2014
Objektif:
Adalah diharapkan diakhir kursus ini peserta akan :
1. Mengenal pasti alat-alat radas yang digunakan dalam subjek fizik
supaya dapat berfungsi dengan betul, jitu dan tepat.
2. Mempelajari teknik menggunakan alat-alat radas dengan betul dan
sistematik.
3. Kemahiran teknik pengendalian bahan dan penyimpanan alat radas
Fizik.
2
Kandungan bengkel:
Teknik-teknik pengukuran
Termometer
Pembaris
Tolok skru mikrometer
Angkup vernier
Perintang
Multimeter (voltmeter dan ammeter)
Teknik mengenalpasti alat pengukuran yang boleh digunakan
Voltmeter
Ammeter
Multimeter
3
ASAS PENGUKURAN
4
Kuantiti Asas dan Kuantiti terbitan
Dalam subjek fizik ia berkaitan dengan
kuantiti yang boleh diukur. Terdapat 2 jenis
kuantiti yang boleh diukur iaitu kuntiti
asas dan kuantiti terbitan
Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak
boleh ditakrifkan dalam bentuk kuantiti
lain.
Terdapat lima kuantiti asas iaitu, panjang,
jisim, masa, arus dan suhu.
Kuantiti Asas
6
Kuantiti Terbitan
• Kuantiti terbitan adalah kuantiti fizik yang melibatkan
gabungan kuantiti asas, dengan pendaraban,
pembahagian atau kedua-dua operasi.
Contoh :
Laju ialah kuantiti terbitan. Ungkapan yang
menghubungkan laju kepada kuantiti-kuantiti panjang dan
masa ialah;
Laju = jarak/masa (jarak ialah panjang lintasan bergerak)
7
Kuantiti terbitan Ungkapan Unit terbitan
Luas luas = panjang × lebar m ×m = m2
Isipadu isipadu = panjang × lebar ×
tinggi m × m × m = m3
Ketumpatan ketumpatan = jisim ÷ isipadu kg ÷ m = kg m-1
Laju laju = jarak ÷ masa m ÷ s = m s-1
Halaju halaju = sesaran ÷ masa m ÷ s = m s-1
Pecutan pecutan = perubahan halaju ÷
masa m s-1 ÷ s = m s-2
Daya daya = jisim ÷ pecutan kg × m s-2 = kg m s-2 atau
newton (N)
Momentum momentum = jisim × halaju kg × m s-1 = kg m s-1
Tekanan tekanan = daya ÷ luas kg m s-2 ÷ m2 = kg m-1 s-2 atau
pascal (Pa)
Kerja atau Tenaga kerja = daya × sesaran joule (J)
Kuasa kuasa = kerja ÷ masa J ÷ s =J s-1 atau watt (W)
Frekuensi frekuensi = 1÷ tempoh 1÷ s = s-1 atau hertz (Hz)
Cas elektrik cas = arus × masa As atau coulomb (C)
Voltan voltan = tenaga ÷ arus J ÷ C = J C-1 atau volt (V)
Rintangan rintangan = voltan ÷ arus V ÷ A = V A -1 atau ohm (Ω)
Impuls impuls = daya × masa N s 8
PENGUKURAN
Ketepatan, Kejituan dan Kepekaan dalam Pengukuran
Kejituan dalam pengukuran merujuk kepada betapa sedikit sisihan yang terdapat dalam pengukuran yang dibuat apabila kuantiti diukur beberapa kali.
Ketepatan atau kejituan ialah betapa hampir pengukuran yang dibuat dengan nilai sebenar.
Kepekaan sesuatu alat ialah kemampuan untuk mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur dalam tempoh masa yang singkat
Ralat
10
Ralat ialah ketidakpastian disebabkan oleh alat
pengukuran atau pemerhatian atau faktor fizikal
sekeliling.
Terdapat 2 jenis ralat utama
Ralat sistematik
Ralat rawak
Ralat sistematik disebabkan oleh peralatan yang
digunakan. Kemungkinan mempunyai ralat
semasa proses penentukuran dan ralat sifar.
ralat sifar ialah bacaan bukan sifar alat pengukur
apabila bacaan sebenar adalah sifar.
Contoh: Bacaan jam randik yang jarumnya tidak
kembali ke tanda "0" apabila tompol "reset" ditekan
Bacaan meter elektrik seperti ammeter apabila tiada
arus melaluinya
11
Ralat rawak disebabkan oleh faktor sekeliling dan kecuaian
pemerhati. Salah satu ralat rawak ialah ralat paralaks.
Ralat paralaks ialah kesilapan yang dilakukan semasa
membaca skala alat pengukur.
Bacaan skala yang diperoleh adalah salah sebab
kedudukan mata relatif kepada skala yang kurang sesuai
semasa membaca skala.
ANTARA RADAS DALAM
MAKMAL FIZIK
12
Termometer
Pembahagian skala terkecil hendaklah dikenalpasti
(±1%).
Unit SI bagi suhu ialah kelvin (K), tetapi darjah
celsius (C) lebih biasa digunakan.
13
Langkah berjaga-jaga semasa mengambil bacaan daripada
sesuatu termometer
Memastikan suhu yang hendak diukur tidak melebihi julat suhu
termometer.
Apabila mengukur suhu cecair
i. memastikan bebuli termometer terendam sepenuhnya di dalam
cecair itu.
ii. mengacau cecair tersebut supaya suhu cecair adalah seragam
iii. tidak mengacau cecair dengan terlalu kuat sehingga
memecahkan termometer.
Jam Randik
14
Terdapat dua jenis jam randik
i. jam randik analog yang mempunyai kepekaan 0. 1s
atau 0.2s
ii. jam randik digital yang mempunyai kepekaan
0.01s.
Kepekaan sesuatu jam randik adalah bergantung kepada
masa tindak balas pengukur.
Pembaris Meter
15
Pembaris meter mempunyai kepekaan dan kejituan
1mm.
Langkah berjaga-jaga semasa menggunakan pembaris
meter ialah
• Memastilan objek yang diukur bersentuhan
dengan pembaris.
• Mengelakan ralat paraleks.
• Mengelakan ralat sifar (Ralat hujung)
Tolok Skru mikrometer
Tolok skru mikrometer digunakan untuk mengukur bahagian luar
benda kerja seperti panjang, lebar, tinggi dan diameter luar.
Contoh: diameter dawai, diameter bebola kecil, ketebalan kertas
dan sebagainya.
Tolok skru mikrometer mempunyai dua skala:-
skala utama
skala vernier.
SKALA UTAMA SKALA VERNIER
16
17
Setiap senggatan yang terkecil pada skala utama bersamaan
dengan 0.5 mm yang mewakili satu pusingan lengkap pada
bahagian bidal.
Pada skala vernier, satu lilitan dibahagikan kepada 50 bahagian
yang sama. Oleh kerana satu pusingan lengkap bersamaan
dengan jarak 0.5 mm, maka setiap senggatan pada skala
vernier bersamaan dengan 0.5/50 mm iaitu 0.01 mm. Jadi
pembahagian skala terkecil tolak skru ialah 0.01 mm.
18
Cara mengambil bacaan tolok skru micrometer
• Letak objek antara rahang.
• Putar bidal sehingga rahang hampir-hampir menyentuh objek.
• Putarkan racet sehingga bunyi ‘tik’ pertama. Tujuan memutarkan skru
racet dan memutarkan bidal adalah untuk mengelakkan objek yang
diukur disepit/ditekan terlalu kuat.
• Ambil bacaan. Contoh bacaan adalah seperti gambarajah dibawah.
• Ulang langkah 1 hingga 4 pada bahagian-bahagian lain objek untuk
mendapatkan dua bacaan lagi. Seterusnya kira nilai purata bacaan.
BIDAL
LARAS
Bacaan Laras (mm) = 12.00
Bacaan ½ Laras (mm) = 0.5
Bacaan Bidal (mm) = 0.16
Jumlah = 12.66 mm
Cara Membaca Mikrometer, cth 1 :-
19
BIDAL
LARAS
Bacaan Laras (mm) =
Bacaan ½ Laras (mm) =
Bacaan Bidal (mm) =
Jumlah = ____ mm
Cara Membaca Mikrometer, Latihan 1 :-
Cara Membaca Mikrometer, Latihan 2 :-
BIDAL
LARAS
Bacaan Laras (mm) =
Bacaan ½ Laras (mm) =
Bacaan Bidal (mm) =
Jumlah = ____ mm
20
KELEBIHAN
MIKROMETER
ukuran yang tepat.
boleh dilaraskan
semula jika ukurannya
sudah tidak tepat.
mempunyai pelbagai
bentuk dan saiz sesuai
dengan jenis kerja.
KELEMAHAN
MIKROMETER
lambat untuk
mengambil ukuran.
satu jenis mikrometer
hanya boleh mengukur
satu bentuk bahan
kerja sahaja.
memerlukan
penjagaan yang rapi.
21
Ralat alat pengukuran
Angkup vernier
Biasanya digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, panjang dan kedalaman.
Mempunyai dua skala:
skala utama
skala vernier
22
Kaedah mengukur:
Letak objek yang hendak diukur.
Rapatkan rahang sehingga menyentuh objek.
Ambik bacaan.
Unit ukuran
Skala Utama : 1 Senggatan = 1.00 mm
: 10 Senggatan = 10.00 mm
Skala Vernier : 1 Senggatan = 0.05 mm
: 20 Senggatan = 1.00 mm
* Unit ukuran senggatan bergantung kepada jenis angkup vernier yang
digunakan.
Cara Membaca Angkuk Vernier :
23
EXAMPLE 1:
24
25
Latihan Angkuk vernier:
KELEBIHAN
VERNIER
cepat & mudah
digunakan.
boleh mengukur panjang
saiz yang bebas.
terdapat 2 unit ukuran
imperial dan metrik.
mempunyai bahagian-
bahagian ukuran yang
sesuai dengan tempat
yang diukur.
KEKURANGAN
VERNIER
tidak berapa tepat
setelah lama digunakan
(kerosakan pada alat)
Permukaan ukuran
menjadi haus setelah
lama digunakan.
tekanan ukuran dengan
tangan tidak
menghasilkan ukuran
yang tepat.
26
Perintang
Fungsi - mengurangkan dan menghadkan pengaliran arus dalam litar. Jika rintangan tinggi, arus rendah dan sebaliknya.
Unit perintang - rintangan disukat dalam unit ohm (Ω).
Jenis perintang:
Perintang tetap - Nilai rintangannya tetap.
Perintang boleh laras - nilai perintang berubah-ubah mengikut keperluan rintangan yang diperlukan.
Nilai rintangan perintang tetap dapat ditetapkan dengan sistem kod warna. Setiap warna mewakili angka yang ditetapkan.
27
Cara membaca nilai rintangan:
• Kod warna dibaca dari kiri ke kanan. Mula dengan bahagian yang
mempunyai tiga warna berdekatan.
• Jalur pertama untuk angka (dijit) pertama,
• Jalur kedua untuk angka (dijit) kedua,
• Jalur ketiga untuk pendarab atau jumlah sifar seterusnya.
• Jalur keempat untuk toleransi (had terima) iaitu perbezaan lebih
dan kurang antara rintangan sebenar dengan rintangan yang
dinyatakan.
• Formula seperti dibawah:
Formula: ABC × D ± E %
28
29
(A) (B) (C) (D) (E)
30
Latihan: Membaca kod warna
31
Multimeter
AMMETER
digunakan untuk mengukur arus elaktrik dalam unit ampere (A).
VOLTMETER
digunakan untuk mengukur beza keupayaan dalam unit volt (V).
OHMMETER
Digunakam untuk mengukur nilai rintangan dalam unit ohm (Ω).
32
TEKNIK MENGENALPASTI
ALAT PENGUKURAN YANG
BOLEH DIGUNAKAN
33
Voltmeter Sambungkan voltmeter pada bateri secara selari.
Lihat nilai di skrin voltmeter dan bandingkan dengan nilai bateri
yang disambungkan tadi.
Jika kedua-dua nilai sama bermakna voltmeter boleh digunakan.
34
Ammeter Setkan nilai arus pada bekalan kuasa.
Sambungkan ammeter pada bekalan kuasa secara sesiri dan lihat
nilai arus yang terpapar pada skrin ammeter.
Jika kedua-dua nilai sama bermakna ammeter boleh digunakan.
Multimeter
Setkan multimeter pada mode .
Sentuhkan kedua-dua wayar yang ada pada multimeter antara satu
sama lain.
Jika multimeter mengeluarkan bunyi ‘bit’ bermakna multimeter
berfungsi dan boleh digunakan.
Perhatikan kedudukan asal penunjuk pada skala. Jika jarum
penunjuk tidak berada pada sifar kembali ke sifar, putarkan palaras
sifar supaya penunjuk kembali ke sifar.
Jika pelarasan tidak dapat dilakukan, rekodkan ralat sifar.
Sambung secara selari.
Terminal (+ve) alat sambung ke terminal + ve litar dan sebaliknya.
Semasa bacaan diambil pastikan mata berada betul-betul tegak, di
atas penunjuk yang pegun.
• Jangan sambungkan multimeter terus kepada bekalan elektrik.
• Pastikan sambungan adalah betul.
• Jangan guna alat untuk mengukur nilai arus yang melebihi had
ukurannya.
Cara penggunaan:
Langkah berjaga-jaga:
35