Sistem Pengukuran dan Teknik Pengolahan Data

Summary

The video provides an introduction to measurement systems and data processing techniques in physics experiments. It covers topics such as measurement uncertainty, the importance of calibration, systematic and random errors, and the significance of precision and accuracy. The video also demonstrates how to report measurement results, including how to calculate and express uncertainty using statistical methods. Practical examples are given, such as measuring with rulers, vernier calipers, and digital instruments, and determining relationships using least squares method in Excel.

Takeaways

• 📏 Measurement involves comparing a quantity to a standard, like using a ruler to measure length.
• ⚖️ Measurement uncertainty can arise from factors like the smallest scale of the measuring instrument, systematic errors, calibration issues, and instrument wear.
• 🔍 Reporting measurement results should include both the measured value and the uncertainty, following specific rounding rules.
• ✏️ When reporting measurements, the number of decimal places in the result should match the uncertainty, which should be expressed with one significant figure.
• 📊 For repeated measurements, the uncertainty is typically expressed as the standard deviation, and results should reflect the same precision level.
• 🧮 Measurement uncertainty can also be calculated for derived quantities, like density, using error propagation formulas.
• 📈 Graphical methods, such as plotting data and finding the best-fit line using least squares, help in analyzing experimental data.
• 💻 Tools like Excel can be used to create graphs, find best-fit lines, and calculate uncertainties.
• 🎯 Precision refers to the consistency of repeated measurements, while accuracy refers to how close a measurement is to the true value or literature reference.
• 🧮 Formulas for calculating precision and accuracy involve the standard deviation and comparison with a known reference value.

Q & A

What is the definition of measurement according to the script?

Measurement is the process of comparing the value of a quantity against a standard. For example, to measure the length of a marker, one would use a ruler, which is a standard tool for measuring length.

What are some factors that can cause uncertainty in measurement?

Uncertainty in measurement can be caused by several factors, including the smallest scale of the measuring tool, systematic errors such as calibration errors, zero-point errors, tool fatigue, friction in moving parts, and parallax errors.

How should the results of a measurement be reported?

The results of a measurement should be reported as the measured value plus or minus the uncertainty. For example, if the measured length is 14.9 cm and the uncertainty is 0.05 cm, the result should be written as 14.9 ± 0.05 cm.

What is the significance of significant figures in reporting measurement results?

When reporting measurement results, the number of decimal places in the result should match the number of decimal places in the uncertainty. Additionally, the uncertainty should be reported with one significant figure.

How do you handle measurement uncertainty when dealing with multiple measurements?

For multiple measurements, the average of the measurements is taken as the result, and the uncertainty is determined using statistical methods. The uncertainty should be rounded to one significant figure, and the result should be adjusted accordingly.

What is the rule for rounding when the digit following the significant figure is 5?

If the digit following the significant figure is 5, the number is rounded up if the significant figure is odd, and rounded down if it is even.

What is the difference between precision and accuracy in measurements?

Precision refers to how close repeated measurements are to each other, while accuracy refers to how close a measurement is to the true or accepted value. A measurement can be precise without being accurate and vice versa.

How do you calculate precision according to the script?

Precision is calculated as 1 minus the ratio of the standard deviation of the measurements to the average of the measurements, multiplied by 100%.

How do you calculate accuracy in measurements?

Accuracy is calculated as 1 minus the ratio of the difference between the measured value and the literature value to the literature value, multiplied by 100%.

How should measurement uncertainty be determined for different types of measuring instruments?

For digital instruments, uncertainty is the smallest scale division. For analog instruments without a vernier scale, uncertainty is half the smallest scale division. For analog instruments with a vernier scale, uncertainty is the smallest division of the vernier scale.

Outlines

00:00

📏 Introduction to Measurement and Uncertainty

This paragraph introduces the concepts of measurement and data processing in physics. It explains the process of measurement, emphasizing that any measurement comes with uncertainty. Sources of uncertainty include the smallest scale of the measuring tool, systematic errors like calibration mistakes, zero point errors, fatigue in measuring instruments, and parallax errors. The paragraph also touches on random factors such as Brownian motion, voltage fluctuations, and limitations in observer skills.

05:01

📐 Reporting Measurement Results and Rounding

This section details how to properly report measurement results, including both the measured value and the associated uncertainty. It explains the importance of matching the number of decimal places in the measurement with the uncertainty. The paragraph provides examples of how to round numbers, ensuring accuracy while adhering to the rules of significant figures. It also discusses how to handle uncertainty when reporting results from repeated measurements.

10:02

🔧 Handling Different Types of Measurements

This part explains how to handle different types of measurements, including those taken with digital and analog scales. It describes how to calculate uncertainties based on the type of measuring instrument used. The paragraph further elaborates on dealing with composite measurements involving operations like multiplication, division, addition, or subtraction of different measured quantities, using error propagation formulas to determine the overall uncertainty.

15:05

📊 Using Graphs and Calculating Equations

This paragraph discusses the process of predicting equations from experimental data plotted on a graph, specifically using the least squares method. It explains how to match the experimental data with a linear equation and provides an example involving motion equations. The section also covers how to use software like Excel to plot data, create graphs, and determine the best-fit line equation for the data set, including details on interpreting the constants derived from the graph.

20:06

🎯 Accuracy and Precision in Measurements

The final paragraph defines accuracy and precision in the context of measurements. Accuracy refers to how close the measurement is to the reference or literature value, while precision indicates how consistent the repeated measurements are. The paragraph uses illustrations to explain these concepts, showing scenarios where measurements are either accurate, precise, both, or neither. It concludes by providing formulas for calculating accuracy and precision, guiding on how to assess the reliability of measurements.

Keywords

💡Measurement

Measurement refers to the process of comparing a physical quantity to a known standard. In the video, it is discussed as a fundamental concept in physics experiments, where the length of an object is measured using a ruler, which serves as a standard tool. The concept is central to the video’s theme of precision and accuracy in scientific experiments.

💡Uncertainty

Uncertainty is the doubt that exists about the result of any measurement. The video explains that every measurement carries a certain level of uncertainty, which can arise from various factors such as the precision of the measuring instrument or the observer’s skill. Understanding and accounting for uncertainty is crucial for accurate data reporting in experiments.

💡Calibration

Calibration is the process of configuring an instrument to provide a result for a sample within an acceptable range. The video mentions calibration errors as a source of systematic uncertainty, emphasizing the importance of properly calibrating measurement tools to ensure their accuracy.

💡Parallax Error

Parallax error occurs when the position of an object appears to differ when viewed from different angles. In the video, it is highlighted as a common source of measurement error, particularly in analog instruments, where the observer’s angle of view can lead to incorrect readings.

💡Statistical Error

Statistical error refers to the variation in measurements when an experiment is repeated multiple times. The video describes how statistical methods can be used to determine the average result and its uncertainty, thus providing a more accurate representation of the true value.

💡Significant Figures

Significant figures are the digits in a measurement that carry meaningful information about its precision. The video explains the importance of reporting measurements with the correct number of significant figures, as this reflects the precision of the measurement tool and the uncertainty associated with the measurement.

💡Least Count

Least count is the smallest value that can be measured by an instrument. In the video, it is mentioned in the context of rulers and other measuring devices, where the least count determines the instrument's precision. The least count affects the uncertainty of measurements taken with that instrument.

💡Systematic Error

Systematic error refers to consistent, repeatable errors that occur due to faults in the measurement system, such as calibration errors or worn-out instruments. The video discusses systematic errors as a major contributor to uncertainty, which must be identified and corrected to improve measurement accuracy.

💡Precision

Precision refers to how close repeated measurements are to each other, regardless of their accuracy. In the video, precision is illustrated by the consistency of measurements, which is crucial in determining the reliability of experimental results. A precise measurement may still be inaccurate if it is systematically offset.

💡Accuracy

Accuracy is the closeness of a measurement to the true or accepted value. The video contrasts accuracy with precision, explaining that a measurement can be accurate if it is close to the correct value, even if the measurements are not closely clustered together. High accuracy is desirable in scientific experiments.

Highlights

Introduction to the basics of measurement and data processing techniques in physics.

Explanation of measurement uncertainty, including sources such as the smallest scale of the measuring tool and systematic uncertainty.

Discussion on how the smallest scale of the measuring tool affects the accuracy of measurements.

Importance of considering calibration errors and zero-point errors in measurement tools.

Explanation of common sources of measurement error, such as tool wear, friction, and parallax errors.

Introduction to random uncertainty in measurements, including environmental factors like Brownian motion and voltage fluctuations.

Guidance on reporting measurement results, including the correct way to express measurement uncertainty.

Detailed method for rounding measurement results according to the number of significant figures.

Steps for determining uncertainty in repeated measurements using statistical methods.

Explanation of how to calculate measurement uncertainty for compound measurements involving multiplication, division, addition, or subtraction.

Introduction to the method of least squares for predicting the equation of a set of experimental data.

Example of using Excel to plot data points and derive a mathematical equation that interprets the data.

Explanation of the concepts of accuracy and precision in measurements, with examples to illustrate the differences.

Formula for calculating precision based on standard deviation and mean measurement value.

Method for calculating accuracy by comparing measurement results with known literature values.

Transcripts

badges0

[Musik]

hai hai

halo halo semua selamat datang di IPB

atau City Pada hari ini saya akan

menyampaikan sistem pengukuran dan

teknik pengolahan data pada praktikum

Fisika sains dan teknologi

kita mulai dengan pengukuran Apa itu

pengukuran pengukuran adalah

membandingkan nilai satu besaran

terhadap standarnya misalnya adalah kita

ingin mengukur panjang dari spidol ini

maka tinggal ini kita Guntur menggunakan

penggaris yang sudah menjadi standar

untuk mengukur panjang

Hai yang perlu kita ketahui adalah

setiap hasil pengukuran akan dapatkan

ketidakpastian ketidakpastian ini bisa

disebabkan oleh beberapa hal diantaranya

adalah

skala terkecil dari alat ukur yang kita

gunakan misalnya penggagas ini memiliki

skala kecil sebesar satu mm artinya

kalau kita ingin mengukur dengan

ketelitian kurang dari satu milimeter

kita tidak bisa menggunakan penggaris

ini maka kita bisa menggunakan alat ukur

yang lain yang lebih teliti seperti

jangka sorong atau mikrometer sekrup

ketidakpastian berikutnya bisa

disebabkan karena ketidakpastian

bersistem

ketidakpastian bersistem ini ada bahwa

faktor yang pengaruhi pertama kesalahan

kalibrasi ketika memproduksi alat ukur

tersebut

berikutnya adalah kesalahan titik nol

salah titik nol ini terjadi ketika kita

kurang memperhatikan jarum penunjuk alat

ukur yang kita

4.0 sebelum kita melakukan pengukuran

Hai berikutnya adalah kelelahan ala

misal alat ukur yang digunakan

pegas-pegas sering digunakan maka pegas

tersebut akan mengalami kelelahan

Hai yang lain adalah gesekan pada bagian

yang bergerak

terkadang dalam suatu pengukuran kita

mengabaikan beberapa faktor gesekan yang

terjadi pada sistem operasi tersebut

terakhir adalah kesalahan paralaks

sampar alat ini adalah kesalahan arah

Pandang dari pengamat ketika melakukan

pengukuran

Hai ketidakpastian berikutnya disebabkan

ada sesuatu yang acak contohnya adalah

gerak brown maupun udara

fluktuasi tegangan jaringan listrik

Moyes dari lingkungan sekitar bidang

pengukuran yang tidak rata atau bidang

pengukuran yang bergetar yang terakhir

adalah ketidakpastian yang disebabkan

oleh keterbatasan keterampilan dari

pengaman yang baik sekarang kita akan

belajar bagaimana cara menuliskan hasil

pengukuran seperti yang kita ketahui

bahwa ketika kita melakukan pengukuran

kita mendapatkan hasil pengukuran dan

ketidakpastian dari alat yang kita

gunakan misalkan di sini

hasil pengukuran kita menunjukkan ukuran

dari panjang misalnya 14,9

cm

dan kesalahan alat yang kita gunakan

untuk Hai itu adalah sebesar

0,05

cm

nah Bagaimana cara kita melaporkan atau

menuliskan hasil pengukuran kita ini

karena ketika kita melaporkan hasil

pengukuran harus ada informasi Berapa

hasil pengukurannya dan

kesalahan dari alat ukur yang kita

gunakan maka kita akan menuliskannya

seperti ini x artinya hasil pohon kita

plus-minus Delta X

saat ini kita Tuliskan

14,9

plus-minus

0,005

nah ah yang perlu kita perhatikan juga

disini adalah ketika kita menuliskan

hasil pengukuran

banyak angka dibelakang koma itu halus

mengikuti banyak angka dibelakang koma

nilai kesalahannya

dan kesalahan itu pun harus bernilai 1

angka penting kalau kita lihat disini

data.exe ini memiliki satu angka penting

yaitu 5 angka 5 dan berapa angka

dibelakang koma Dia memiliki dua maka

hasil pengukuran kita harus kita buat

seperti ini kita tambahkan nol sini nah

jangan lupa kita

apa beri Tampurung kemudian tuliskan ras

satuan dari hasil pengukuran kita Nah

dengan kita melaporkan hasil pengukuran

ini seperti ini maka hasil pengukuran

kita itu adalah berada diantara rentang

14,9 dikurang 0,05 dan 14,9 ditambah

dengan 0,05 Oke landak sebagaimana kalau

misalkan dari pengukuran yang berulang

ya didapatkan nilai

ketidakpastiannya lebih dari satu angka

penting misalkan x-nya adalah

Hai 15,5

MP4

621 misalkan ini rata-rata hasil

beberapa kali pengukuran panjang gitu ya

dan kesalahannya dengan menggunakan

metode statistik kita dapatkan kesalahan

pengukuran nya sebesar

Hai

0,0001234

GTA

cm Bagaimana cara kita menuliskan ya

menuliskan hasil

pengukuran kita yang perlu kita

perhatikan adalah

delta X disini harus bernilai 1 angka

penting maka ini kalau kita bulatkan ya

kita bulatkan disini dia menjadi

0,01 ya cm nah

Hai karena Delta X disini kita sudah

telah jadikan menjadi dua angkat dua

angka dibelakang koma maka x-nya pun

harus mengikuti

berarti di sini

15,4 Enam ya cm nah hasil pengukurannya

kita Tuliskan menjadi

X

rata-rata plus-minus Delta X =

15,5 60

plus-minus

Hai jangan lupa dikasih satuan cm Baik

saya akan berikan contoh yang lain

misalkan hasil perhitungan kesalahan

pengukuran berulang kita adalah sebesar

daripada X =

0,0000256

cm dan rata-rata hasil pengukuran kita

adalah

5,4

936

cm nah lantas bagaimana kita membuat

melakukan pembulatan

hai oh terhadap hasil perhitungan Delta

X nah aturan pembulatan nya adalah

ketika

angka dibelakang satu angka penting ini

itu bernilai 5 maka jika dia genap dua

ini adalah angka genap maka kita akan

bulatkan menjadi

0,002 kita yang tapi untuk kasus yang

lain kalau misalkan lah

dia kita dapatkan

0,0003

5 gitu ya tapi bagaimana kita

menuliskannya kalau kasus seperti ini

ini kita bulatkan menjadi 0,000

ke-4 ya karena tiga ini adalah bilangan

ganjil gitu ya

hasil pengukurannya sekitar laporkan eks

rata-rata plus-minus Delta X = + Chinese

boleh kita lihat dulu hasil pembulatan

kita terhadap kesalahannya sebesar

0,02 ya Nah di sini kita amati ada tiga

ada tiga angka di belakang koma

kesalahan untuk kesalahannya dan satu

angka penting yaitu dua ya maka kita

Tuliskan nilai rata-rata berukuran kita

adalah sebesar

5,4

94.6 apa ini menjadi empat tidak tiga

karena enam ini lebih besar dari lima

artinya Jika dia lebih besar dari lima

maka kita bulatkan ke atas peti tidak

peduli di agen atau atau ganjil

jangan lupa dituliskan satuannya

Hai selanjutnya saya akan menjelaskan

Bagaimana cara menentukan

ketidakpastian pengukuran pada berapa

alat ukur yang pertama adalah pengukuran

tunggal menggunakan alat berskala

digital untuk kalau kurs berskala

digital ini kesalahannya adalah sebesar

satu kali NST nya

Hai berikutnya adalah pengukuran tunggal

yang menggunakan alat berskala analog

tanpa skala nonius

kesalahan alam ini adalah sebesar

setengah dari NST alat tersebut

Hai berikutnya adalah pengukuran tunggal

menggunakan alat berskala Allah dengan

bantuan skala nonius untuk alat seperti

ini kesalahannya sebesar satu kali

setelah noniusnya dimana skala nonius Ia

adalah skala utama alat ukur tersebut

dibagi dengan banyaknya setelah Melius

yang terdapat pada alat tersebut

Hai untuk pengukuran berlubang cara

menuliskan hasil pengukurannya adalah

X plus minus the flash dimana x adalah

rata-rata untuk keseluruhan pengukuran

dan Delta x adalah standar deviasinya

Hai penulisan ketidakpastian yang telah

kita bahas sebelumnya

berlaku untuk pengukuran satu besaran

sejarah namun bagaimana jika suatu

besaran tersebut merupakan hasil

perkalian atau pembagian penjumlahan

atau pengurangan dari besaran-besaran

yang lain maka kita harus menggunakan

teori perempatan kesalahan untuk

menentukan kesalahan hasil pengukurannya

Hai bisanya kita ingin mengukur massa

jenis suatu benda massa jenis adalah

massa dibagi volume dimana massa dan

volume memiliki kesalahan masing-masing

untuk menghitung kesalahan pengukuran

massa jenis

kita dapat menggunakan persamaan berikut

Hai penggunaan bersamaan Kramatan kesan

ini a b atau c bergantung dengan

prosedur pengukuran massa dan volume

tersebut

Hai baik Disini saya akan menjelaskan

Bagaimana cara kita memprediksi

persamaan dari sekumpulan titik data

eksperimen yang kita buat atau kita

sajikan dalam bentuk grafik yang dengan

menggunakan metode kuadrat terkecil

untuk pola

data yang dia garis lurus bisa didekati

dengan persamaan y = a + b x

contohnya misalkan di sini kita memiliki

persamaan gerak dimana XT = X 0plus VT

nah persamaan x = x + free ini ini

memiliki kesamaan dengan pola persamaan

y = a + b x dimana y yaitu = x t a yang

disini sama dengan

x0bd ini = V X disini sama dengan

ndak misalkan ya di sini diberikan

beberapa Set data ya Di mana x-nya ada

1-10 data dan untuk masing-masing X

waktunya juga Disajikan di sini ya Nah

dari sini kita persamaan sebelumnya tadi

dimana untuk menentukan B dan hanya ada

ada persamaannya di sini bisa kita lihat

maka kita bagi perkembangannya ya kita

lihat di tabel ini dan lantas kemudian

kita bisa dapatkan nantinya

Berapa nilai dari ppao

Hai Nah kalau kita plotkan ya data-data

yang kita pilih kita di data-datanya yg

berupa titik-titik di bersama di grafiti

Nia dan garis

lurus Solid ini menunjukkan adalah

persamaan yang kita dapatkan ya

yang mendekati pola dari data-data

eksperimen ini selanjutnya kita akan

membuat grafik dengan menggunakan

perangkat lunak Excel

kita memiliki Set data dimana t = ada

banyak VCD dan eksisnya juga ada banyak

di sini gimana jumlah X dan tanya sama

maka untuk membuat grafiknya dapat kita

lakukan dengan cara kita blok semua

datanya

klik Insert kemudian pilih skater pilih

data ini

nah titik pada grafik ini mewakili

angka-angka yang bersesuaian dengan

nilai x dan nilai T

lantas bagaimana kita membuat persamaan

garis atau

persamaan matematika yang bisa

menginterpretasikan

sebaran data yang memiliki pola seperti

ini ya caranya klik grafiknya kemudian

Arahkan ke

tab cat design kemudian klik klik out

dan pilih

lenov9 ya maka akan kita dapatkan

persamaan dari grafik ini di mana

persamaannya adalah y = 9,8 453

XX1 ingat di sini adalah theia dan 3,6

korelasinya dengan sebelumnya ya mohon

nilai-nilai Hai

9,8 453 ini adalah nilai P yang dari

persamaan x = x 0plus PT dan nilai 3,6

ini merupakan x-none sebenarnya Ada cara

lain yang dapat kita gunakan untuk

menentukan nilai a dan b dari metode

kuadrat terkecil ya dengan cara kita

klik =

Hai linx

+ dalam kurung Di sini 20

ada masukkan nilai y nyaris ini lainnya

adalah

x-block semua nilai x

iqomah sekarang kita masukkan nilai

x nya disini nilai x nya adalah nilai

tes ini dan konstanta kita pilih seru ya

Hai kemudian titik koma lagi

kita pilih curut juga kemudian enter

Nah untuk mengeluarkan datanya

kita blok D5 baris

dan 2 kolom

Hai kemudian klik Disini sambil ditahan

kontrol Steve enter

Ayo kita bisa dapatkan disini nilai 9,8

4 = ini dan 3,6 sama dengan yang ada di

grafik dan nilai 0,34 di bawah 9,8 ini

merupakan nilai kesalahan nilai conato

konstanta di depan nilai x ini Demikian

cara kita untuk membuat grafik

menggunakan Excel dan mencari persamaan

dari grafik data yang kita miliki

ya topik terakhir dari pertemuan kita

kali ini adalah ketepatan dan ketelitian

Apa itu ketepatan kecepatan adalah

seberapa tepat hasil pengukuran kita

jika dibandingkan dengan literatur yang

sedang atau referensi yang sudah ada

misalkan kita mengukur massa jenis dari

air massa jenis air sudah ada

literaturnya ketika kita melakukan

pengukuran didapatkan nilai pengukuran

kita itu lebih mendekati hasil

literaturnya maka dikatakan kurang itu

kita adalah tepat ketika jauh maka Hai

ukuran kita dikatakan kurang tepat untuk

ketepatan sendiri Kita bisa lihat dan

ilustrasi seperti ini jika anak-anak

panah ini tepat berada di titik pusat

warna merah sasaran ini artinya konkuren

kita tepat tapi ketika hasil pengukuran

kita anak panahnya jauh begitu ya maka

bisa kita katakan pengukuran kita tidak

ketepatannya kurang Nah lain halnya

dengan ketelitian ketelitian ini adalah

terkait dengan sebaran data kita ya jika

khusus untuk kasus yang seperti ini

ilustrasikan digambar yang tengah ini ya

jika anak panahnya ini semuanya

mengumpul di satu titik maka dikatakan

ketelitian pengukuran gitu ya teliti

tidak perlu besar penyebarannya tapi di

sini dia tidak tepat ya karena tidak

tepat sasaran jauh gitu ya hasil

pengukuran yang bagus itu adalah dia

teliti tidak terlalu besar Jawa atau

jauh sebarang daftarnya dan tepat

Artinya kita kalau dibandingkan nasi

pengukuran yaitu dengan literatur maka

tidak jauh berbeda lantas Bagaimana cara

kita menghitung ketepatan dan ketelitian

Nah untuk menghitung ketelitian kita

bisa menggunakan rumus yang atas ini

dimana ketelitian itu adalah = 1

dikurang dengan SP kini adalah standar

deviasi atau nilai kesalahan pengukuran

kita dibagi dengan rata-rata dari hasil

pengukuran

dikalikan dengan

100% nya.nah untuk ketepatan atau

akurasi itu bisa didapatkan dengan satu

dikurang dengan hal ini adalah khas

literatur dari besaran ini kita ukur

misalkan massa jenis tadi tiang dan X

ini adalah hasil pengukuran kita kenapa

aplikasi motor karena bisa jadi nanti

nilai pengukuran kita itu lebih besar

dibandingkan dengan

ia menilai literaturnya atau bisa juga

Nvidia lebih kecil gitu ya di sini tidak

kita lihat seberapa besar apakah dia

kurang atau lebih yang jelas kita hanya

butuh berapa selisihnya dari literatur

itu yang kemudian dikalikan dengan 100%

Oh ya demikian itulah cara kita

menghitung ketepatan dan ketelitian

Hai demikian praktikum pendahuluan pada

hari ini semoga bermanfaat dan sampai

jumpa minggu depan ya

[Musik]