4. grafik dalam fisika

19
65 4 GRAFIK DALAM FISIKA Dalam dunia ilmu, orang sudah terbiasa menggunakan grafik, demikian juga di dalam ilmu fisika, sehingga seorang fisikawan harus dapat menggunakan grafik secara baik dan tepat, karena grafik sangat membantu dalam mengevaluasi data . Dalam bab ini akan kita pelajari tentang kegunaan grafik, .cara membuat grafik , menentukan besaran fisis dengan metode grafik beserta ralatnya. 4.1. KEGUNAAN GRAFIK Adapun kegunaan grafik adalah : 1. Untuk visualisasi hasil eksperimen, karena hasil eksperimen yang dinyatakan dengan grafik sangat menolong melalui pandangan. Maksudnya dengan mengamati bentuk grafik saja si pengamat sudah banyak mengambil informasi. 2. Untuk membandingkan eksperimen dengan teori. Dengan melukiskan atau memasang besaran-besaran yang diamati secara eksperimen, kita dapat melihat dengan sekilas pandangan, disaat mana dan ditempat mana mulai ada perbedaan antara hasil pengamatan dengan hasil hitungan. Hasil hitungan diperoleh dari fungsi yang dianggap melukiskan teori dari eksperimen tersebut. Contoh : Hukum Hooke menyatakan bahwa perubahan bentuk yang dialami oleh benda elastis berbanding langsung dengan gaya yang dikenakan pada benda itu. Kebenaran pernyataan ini akan diselidiki melalui eksperimen. Hasil pengamatan ditulis dalam daftar pada Tabel 4.1. M adalah massa beban (gram), dan s adalah pertambahan panjang yang terjadi (cm).

Upload: muhamad-yani

Post on 24-Nov-2015

119 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

  • 65

    4

    GRAFIK

    DALAM FISIKA

    Dalam dunia ilmu, orang sudah terbiasa menggunakan grafik, demikian juga di dalam

    ilmu fisika, sehingga seorang fisikawan harus dapat menggunakan grafik secara baik dan

    tepat, karena grafik sangat membantu dalam mengevaluasi data . Dalam bab ini akan kita

    pelajari tentang kegunaan grafik, .cara membuat grafik , menentukan besaran fisis dengan

    metode grafik beserta ralatnya.

    4.1. KEGUNAAN GRAFIK

    Adapun kegunaan grafik adalah :

    1. Untuk visualisasi hasil eksperimen, karena hasil eksperimen yang dinyatakan dengan

    grafik sangat menolong melalui pandangan. Maksudnya dengan mengamati bentuk

    grafik saja si pengamat sudah banyak mengambil informasi.

    2. Untuk membandingkan eksperimen dengan teori. Dengan melukiskan atau memasang

    besaran-besaran yang diamati secara eksperimen, kita dapat melihat dengan sekilas

    pandangan, disaat mana dan ditempat mana mulai ada perbedaan antara hasil

    pengamatan dengan hasil hitungan. Hasil hitungan diperoleh dari fungsi yang

    dianggap melukiskan teori dari eksperimen tersebut. Contoh : Hukum Hooke

    menyatakan bahwa perubahan bentuk yang dialami oleh benda elastis berbanding

    langsung dengan gaya yang dikenakan pada benda itu. Kebenaran pernyataan ini akan

    diselidiki melalui eksperimen. Hasil pengamatan ditulis dalam daftar pada Tabel 4.1.

    M adalah massa beban (gram), dan s adalah pertambahan panjang yang terjadi (cm).

  • 66

    Tabel 4.1

    M

    (gram)

    S

    (cm)

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    1,2

    2,3

    3,5

    4,5

    5,7

    6,6

    7,3

    8,1

    8,8

    9,5

    10,2

    10,7

    Dengan membaca saja secara sepintas, kita tidak dapat banyak mengambil kesimpulan

    dari tabel 4.1 di atas. Tetapi jika hasil eksperimen tersebut dilukiskan dalam grafik,

    seperti pada Gambar 4.1, dengan selintas pandangan saja kita langsung dapat melihat

    bahwa hukum Hooke hanya berlaku untuk massa beban yang tidak terlalu besar (30

    gram). Di atas massa ini hubungan antara M dan s tidak linier lagi.

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    0 20 40 60 80

    M (gram)

    S (

    cm

    )

    Gambar 4.1. Grafik hubungan antara massa beban (gram) dengan pertambahan

    panjang pada pegas (cm)

    3. Grafik juga digunakan untuk menunjukkan hubungan empiris antara dua besaran.

    Walaupun kita belum mengetahui bagaimana hubungan teoritis antara dua besaran

    eksperimental, tetapi grafik yaang menggambarkan kedudukan hasil eksperimen dari

    kedua besaran tersebut sangat berguna untuk tujuan peneraan.

  • 67

    Contoh : Pada Gambar 4.2 digambarkan hubungan secara grafis antara tahanan LDR

    (Light Dependent Resistor) dengan intensitas cahaya yang jatuh pada LDR tersebut.

    4. Grafik dapat digunakan untuk menentukan suatu besaran fisis yang besarnya konstan.

    (dalam bab ini akan dibahas lebih lanjut pada fatsal 4.3)

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 200 400 600

    R (K ohm)

    Inte

    nsita

    s (lu

    x)

    Gambar 4.2. Grafik hubungan antara tahanan LDR (k) dengan intensitas cahaya yang datang pada LDR (lux)

    4.2. CARA MEMBUAT GRAFIK

    Sebelum kita membuat grafik, kita harus membuat keputusan lebih dulu tentang

    besaran mana yang akan dipasang pada sumbu horisontal dan besaran mana yang akan

    dipasang pada sumbu vertikal. Biasanya sebab dipasang pada sumbu horisontal dan akibat

    atau efek dipasang pada sumbu vertikal. Yang dimaksud sebab adalah besaran yang tiap kali

    ditentukan oleh eksperimentator, sedangkan akibat adalah efek yang timbul. Sebagai contoh

    dalam percobaan hukum Hooke, sebab adalah besaran massa (M) yang digantungkan pada

    benda elastis, dan akibat adalah perubahan panjang benda elastis tersebut (s). Dengan

    demikian yang kita pasang pada sumbu horisontal (sumbu x) adalah besaran massa dan yang

    kita pasang pada sumbu vertikal (sumbu y) adalah pertambahan panjang. Kemudian kita harus

    memilih skala untuk sumbu x dan sumbu y. Ada beberapa saran untuk memilih skala:

  • 68

    1. Untuk menghindarkan kesalahan, ambil skala yang sederhana. Biasanya kita gunakan

    satu centimeter pada kertas grafik untuk satu, dua atau lima unit (atau kali 10n). Jangan

    menggunakan skala lainnya selain yang disebut ini.

    2. Jangan memasang titik-titik pengamatan terlalu dekat satu sama lain. Karena kalau

    titik-titik mengumpul, orang akan menjadi sukar untuk mengambil kesimpulan yang

    mengandung arti.

    3. Memilih skala sedemikian sehingga kemiringan grafik berada antara 300 dan 600.

    4. memberi tanda yang jelas untuk titik-titik pengamatan, misalnya , + atau .

    5. Menggunakan tanda yang berlainan (misalnya , + atau ) bila akan melukis beberapa

    kurva dalam satu kertas grafik.

    6. Angka-angka yang tertulis pada sumbu harus dipilih angka yang sederhana, misal 1, 2,

    3 ..atau 10, 20, 30 dan seterusnya. Jangan menuliskan 10.000, 20.000,

    30.000..atau 0,0001; 0,0002; 0,0003;..dan seterusnya .

    7. Tarik garis grafik secara halus dan merata (atau garis lurus) yang menerusi daerah

    titik-titik pengamatan, jangan melukis garis patah-patah yang menghubungkan tiap

    dua titik pengamatan yang berturutan

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    0 2 4 6 8

    Series1

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    3.5

    4

    4.5

    0 2 4 6 8

    Series1

    Gambar 4.3

    salah

    benar

  • 69

    8. Grafik garis lurus yang diharapkan mempunyai persamaan y = mx, jangan dipaksa

    ditarik melalui titik nol, tetapi hendaknya ditarik garis lurus yang paling cocok melalui

    daerah titik-titik pengamatan. Dengan cara seperti ini memungkinkan mengungkap

    satu atau lebih ralat sistematis. Sebagai contoh pada Gambar 4.4. tegangan V pada

    ujung-ujung tahanan diukur sebagai fungsi arus. Dalam hal ini kita mengharapkan

    berlakunya hokum Ohm V = RI. Jadi secara teori pasti ada suatu garis lurus melalui

    titik nol. Tetapi kenyataan menunjukkan bahwa garis yang paling cocok tidak melalui

    titik nol. Dari sini dapat dilihat bahwa terdapat ralat sistematis yang mungkin

    disebabkan karena kesalahan penunjukkan nol pada amperemeter dan atau voltmeter.

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 10 20 30 40

    I (mA)

    V (vo

    lt)

    Gambar 4.4

    9. Lukiskan grafik selama eksperimen dilakukan, atau langsung setelah diadakan

    pengamatan sebelum tatanan eksperimen dibongkar atau diubah. Dengan demikian

    kita akan mendapatkan beberapa keuntungan diantaranya adalah

    a. Bila terdapat kesalahan, kesalahan yang terjadi langsung terungkap dan dapat

    dicek secara eksperimental, atau dilakukan pengamatan ulang atau perbaikan

    b. Pengamatan selanjutnya (pengamatan tambahan) dapat dilaksanakan di daerah

    yang menentukan (crucial regions)

  • 70

    4.3.MENENTUKAN SUATU BESARAN FISIS DENGAN METODE GRAFIK

    4.3.1. Hubungan antara variable sudah diketahui

    Misal kita akan menyelidiki kebenaran hukum Boyle secara eksperimental. Hukum

    Boyle dinyatakan dengan : PV = konstan (pada suhu tetap). Besaran P adalah tekanan gas

    ideal, sedangkan V adalah volumenya. Tatalaksana percobaan adalah sebagai berikut : kita

    mengubah-ubah volume dari gas dan mengukur tekanan yang terjadi. Hasil yang diperoleh

    seperti yang dituliskan dalam Tabel 4.2

    Tabel 4.2.

    V

    (cm3)

    P

    (cm Hg)

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    78

    37

    26

    19

    16

    12,5

    Hasil pengamatan di atas dilukis dalam kertas grafik dengan memasang V pada sumbu

    horizontal dan P pada sumbu vertical. Dari bentuk kurva Gambar 4.3.a. kita masih sukar

    mengambil kesimpulan apakah hukum Boyle betul berlaku atau tidak.

    Jika kita mengubah cara menulis hokum Boyle tersebut dengan V

    kP1

    maka kita

    akan memperoleh persamaan yang serupa dengan y = mx. Dengan demikian kita dapat

    memasang besaran P pada sumbu vertical dan V

    1 pada sumbu horizontal , hasilnya seperti

    yang dilukiskan pada Gambar 4.5.b. Kurva merupakan garis lurus yang melalui titik asal. Dari

    contoh diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa sedapat mungkin kita harus memilih variable-

    variabel yang mempunyai hubungan linier atau dapat dibuat linier, sehingga akhirnya kita

    memperoleh grafik garis lurus. Setelah diperoleh grafik garis lurus, kita dapat dengan mudah

    dapat mengukur kemiringan dan perpotongan garis tersebut dengan sumbu-sumbu.

  • 71

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 20 40 60 80

    V (cm3)

    P (cm

    Hg

    )

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 50 100 150

    1/V (10-3 cm-3)

    P (

    cm

    Hg

    )

    Gambar 4.5

    Sering kita temui bahwa hubungan antara dua variable tidak biasa, missal

    y = A 10Kx

    (4.1)

    dengan A dan K adalah konstanta sedangkan x tampil dalam eksponen. Untuk memperoleh

    garis lurus maka perlu kita ambil logaritmanya, sehingga persamaannya menjadi

    Log y = log A + Kx (4.2)

    Persamaan di atas adalah persamaan garis linier dengan memasang x pada sumbu horizontal

    dan log y pada sumbu vertical.

  • 72

    Contoh 4.1

    Seseorang mengukur intensitas sumber sinar yang bertenaga tunggal (mono-energetic).

    Sumber sinar ini ditempatkan di belakang penyerap Pb dengan tebal d. Ia mengukur

    intensitas pada bermacam-macam tebal dan hasilnya dituliskan pada Tabel 4.3. menurut

    teori hubungan antara Intensitas sumber dengan intensitas setelah menembus logam

    dinyatakan dengan

    d

    oeII (4.3)

    dengan Io = intensitas sebelum menembus logam dan = konstanta

    Tabel 4.3

    d (mm) I Ln I

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    500

    360

    289

    205

    140

    120

    85

    65

    45

    30

    6,21

    5,87

    5,66

    5,32

    4,91

    4,78

    4,44

    3,81

    3,40

    1,48

    Jika dilukiskan grafik antara I dan d, seperti Gambar 4.6.a. kita akan melihat bahwa hanya

    sedikit informasi yang dapat kita ambil dari grafik, kecuali hanya bahwa intensitas berkurang

    dengan bertambahnya tebal d. Tetapi jika persamaan (4.3) kita ambil logaritmanya (atau ln

    nya), maka persamaannya menjadi

    Ln I = ln Io - d (4.4)

    Dengan memasang d pada sumbu horizontal dan ln I pada sumbu vertical maka akan

    diperoleh grafik garis lurus(Gambar 4.6.b)

  • 73

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    0 20 40 60

    d (mm)

    Inte

    nsit

    as

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0 20 40 60

    d (mm)

    ln I

    Gambar 4.6

    Dari grafik pada Gambar 4.6.b. kita dapat mengambil kesimpulan bahwa :

    a. Pengandaian atau dugaan bahwa intensitas berkurang secara eksponensial dengan

    bertambahnya d adalah benar

    b. Kita dapat menentukan konstanta Io dan dengan menganalisis grafik (lakukanlah

    hal ini)

    4.3.2. Hubungan antara variable tidak diketahui

    Dengan metode grafik kita juga dapat menyelesaikan suatu masalah apabila hubungan

    antara dua variable tidak diketahui, tetapi kita hanya dapat mengandaikan bahwa hubungan

    tersebut berbentuk

  • 74

    Y = A xB,

    dengan A dan B konstanta

    Contoh 4.2

    Gambar 4.7

    Suatu batang ditopang di tempat S1 dan S2 seperti pada Gambar 4.7. dan suatu massa M

    digantungkan di tengah-tengah batang tersebut, akibatnya batang tersebut akan melentur

    sejarak y. Kita ingin mengetahui, bagaimana hubungan antara jarak lenturan (y) dengan

    jarak L (jarak antara titik S1 dan S2). Pada awalnya kita akan merasa sukar untuk

    menentukan bentuk hubungan kedua variabel ini. Yang dapat kita lakukan adalah

    menduga bahwa jika jarak L diperpanjang, jarak lenturan y akan bertambah. Setelah kita

    melakukan percobaan dengan harga L yang berbeda-beda dan harga M yang

    digantungkan selalu konstan dan hasil pengukuran dituliskan pada Tabel 4.4

    Tabel 4.4

    L

    (cm)

    Y

    (cm)

    25

    30

    40

    50

    60

    1,5

    2,6

    6,1

    12,0

    20.7

    L

    S2 S1

    M

    y

  • 75

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 20 40 60 80

    L (cm)

    y (cm

    )

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    0 0.5 1 1.5 2

    log L

    log

    y

    Gambar 4.8

    Setelah kita lukiskan hubungan antara L dan y pada kertas grafik seperti pada Gambar 4.8.a,

    kita dapat mengharap bahwa hubungan antara dua variable tersebut adalah

    pALy (4.5)

    dengan A konstan dan p suatu eksponen yang mempunyai harga p> 0. Grafik pada Gambar

    4.8.a belum banyak menjelaskan banyak hal kepada kita. Untuk lebih meyakinkan hubungan

    antara dua variable tersebut persamaan (4.5) kita ambil logaritmanya sehingga menjadi

    log y = log A + p log L (4.6)

  • 76

    Selanjutnya kita lukiskan grafik dengan memasang log L pada sumbu horizontal dan log y

    pada sumbu vertikal. Jika ternyata grafik hubungan antara log L dan log y ini dinyatakan

    dengan garis lurus (lihat gambar 4.8.b), selanjutnya kita dapat menentukan harga A dan p

    (lakukanlah hal ini)

    4.4. RALAT DALAM GRAFIK

    4.4.1. Melukis ralat

    Bila kita mengikut sertakan ketidakpastian (ralat) pengamatan ke dalam grafik. Ralat

    dalam titik eksperimen biasanya digambarkan sebagai . Panjang batang-batang horizontal

    dan vertical menunjukkan besarnya ktpn. Panjang batang horizontal menunujukkan besarnya

    ktpn dalam sebab dan panjang batang vertical menyatakan besarnya ktpn untuk akibat.

    Biasanya ktpn yang berasal dari penyebab dapat dabaikan, sehingga pernyataan ralat dalam

    grafik menjadi . Jika kita menggambarkan ktpn-ktpn dalam grafik, maka dapat dilihat

    apakah titik-titik pengamatan menyimpang secara nyata (signifikan) dari ramalan teoritis.

    Pada Gambar 4.9.a. simpangan dari garis lurus tidak dapat dikatakan signifikan, sedangkan

    pada Gambar 4.9.b. tampak bahwa titik-titik pengamatan menyimpang secara signifikan.

    Seringkali ralat terlalu kecil sehingga tidak dapat dilukis kan dengan jelas.

    Gambar 4.9

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    0 2 4 6

    Series1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    0 2 4 6

    Series1

  • 77

    Jika data-data tidak mempunyai ktpn, maka ralatnya dapat ditentukan sebagai berikut.

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    0 10 20 30 40 50

    Series1

    Gambar 4.10

    Dari titik-titik data yang ada, dapat dibuat tiga garis lurus, yaitu g, g1 dan g2

    g dengan persamaan bxay , adalah sebuah garis lurus yang mewakili semua titik data, b

    adalah tangen sudut arah garis g.

    g1 dengan persamaan xbay 11 , adalah sebuah garis lurus yang mewakili data yang

    ekstrim, b1 adalah tangen sudut arah garis g1

    g2 dengan persamaan xbay 22 , adalah sebuah garis lurus yang mewakili data ekstrim

    yang lain, dengan b2 adalah tangen sudut arah garis g2

    Dari ketiga garis lurus tersebut dapat ditentukan ketidakpastian b

    bbb 11

    bbb 22

    2

    21 bbb

    Sehingga tangen sudut arah garis lurus yang diharapkan adalah (b b)

    4.4.2. Menentukan besarnya ralat dari besaran yang diperoleh dari analisis grafik

    Seandainya kita mempunyai n titik data (xi, yi, + i), dengan i . adalah ketidakpatian

    pada titik data ke i . Tugas kita adalah menarik garis lurus terbaik melewati titik-titik data ini.

    Seandainya garis lurus itu diketahui sebagai y = a + bx. Masalah yang harus dipecahkan

    adalah menentukan harga a dan b dengan ketidakpastian masing-masing A dan B.

  • 78

    Bila tiap titik data dianggap sebagai sebuah sample dari suatu distribusi normal

    dengan standar deviasi i, maka kementakan (probabilitas) dari pengukuran (xi, yi) adalah

    sesuai dengan persamaan (2.17)

    P(yi, i, i) =

    2

    2

    1 2

    )(exp

    2

    1

    i

    iiy

    Dimana i adalah rata-rata (yang belum diketahui) dari distribusi, sedangkan yi adalah sebuah

    sample. Probabilitas dari keseluruhan himpuanan data yang diperoleh adalah hasil kali dari

    masing-masing probabilitas, dengan catatan tidak ada ketergantungan lain di antara titik-titik

    data daripada yang diketahui polynomial. Sehingga diperoleh

    Ptotal =

    2

    2

    2 2

    )(exp

    ...)2(

    1

    i

    ii

    ni

    n

    y

    Penjumlahan di sini dan untuk selanjutnya pada bab ini berlaku untuk penjumlahan semua

    titik-titik data i = 1, 2, , n. Estimasi terbaik yang dapat kita buat untuk i adalah harga fit

    terbaik yang diambil pada x = xi. Harganya adalah a + bxi (grafik garis lurus). Yang dimaksud

    dengan fit terbaik adalah suatu harga yang membuat probabilitas memperoleh himpunan data

    lengkap sebesar mungkin. Probabilitas maksimum ini terjadi apabila argumen dari eksponen

    mempunyai harga minimum

    22

    22 )(

    )(iii

    i

    ii bxaywy

    = minimum (4.7)

    dengan wi 21

    i dan i adalah harga estimasi terbaik = a + bxi

    . Karena argumen dari eksponen adalah 2

    2

    1 , kita harus mencari probabilitas maksimum

    dari harga-harga a dan b sehingga 2 minimal. Metoda ini disebut sebagai metoda kwadrat

    terkecil (method of least squares). Pada tahap ini sangatlah tepat untuk mengingat kembali

    bahwa metoda ini diturunkan dari prinsip kesamaaan maksimum dari perolehan himpunan

    data dan yang kita asumsikan bahwa titik-titik data tersebut terdistribusi normal (Gaussian)

    serta masing-masing tidak saling tergantung.

    Meminimasikan harga 2 terhadap a dan b berarti mencari harga-harga a dan b

    dengan derivatif parsial 2 terhadap a dan b sama dengan nol:

    0212

    2

    2

    2

    iiii bxaybxay

    aa

    (4.8)

  • 79

    0212

    2

    2

    2

    iiiii bxayxbxay

    bb

    (4.9)

    Dalam hal ini kita menganggap bahwa semua standar deviasi adalah sama i . Dan

    mengingat persamaan

    iii xbaNbxay

    22

    iiiiii xbxabxaxyx (4.10)

    Untuk menentukan harga a dan b, kita harus menentukan solusi dari persamaan (4.10), adapun

    solusi dari persamaan (4.10) adalah

    iiiiiiii

    iiyxxyx

    xyx

    xya

    2

    2

    11

    iiiiiii

    iyxyxN

    yxx

    yNb

    11

    Dan

    22

    2 ii

    ii

    ixxN

    xx

    xN

    Berarti garis lurus tersebut memotong sumbu y di

    22

    2

    ii

    iiiii

    xxN

    yxxyxa (4.7)

    dengan koefisien sudut arah sama dengan

    22

    ii

    iiii

    xxN

    yxyxNb (4.8)

    Perhitungan ketidakpastian pada a dan b dapat diperoleh langsung. Di sini kita menggunakan

    prinsip umum yang menunjukkan bahwa ketidakpastian z dari suatu kuantitas z, yang dapat

    diekspresikan pada besaran independen y1, y2, , yn yang dapat diukur, dapat dihitung dari yi

    dan ketidakpastian i dengan

    2

    22

    i

    izy

    z (4.9)

    pada persoalan kita, koefisien a dan b merupakan fungsi dari xi, wi dan yi. Apabila kita

    mengasumsikan bahwa hanya yi saja yang mempunyai ketidakpastian (i) maka kita dapat

    menuliskan dengan analogi rumus

  • 80

    2

    22

    i

    iay

    a

    dan

    2

    22

    i

    iby

    b

    Dari derivatif persamaan (4.8)dan (4.9)kita mendapatkan

    iji

    i

    xxxy

    a 21

    ii

    i

    xNxy

    b 1 (4.10)

    Dengan mengkombinasikan persamaan (4.9) dan (4.10), akan kita peroleh ketidakpastian dari

    a dan b

    N

    j

    ijiijia xxxxxx1

    22222

    2

    22

    2

    222222

    2

    2

    2 iiiii xxxxxN

    2

    2222

    2

    2

    iiii xxxNx

    (4.11)

    N

    j

    iijjb xxNxxN1

    222

    2

    22

    2

    2222

    2

    2

    2 iii xNxNxN

    2

    22

    2

    2 NxxN

    Nii (4.12)

    Sedangkan diberikan dengan persamaan

    222

    2

    1ii bxay

    NS

    Contoh 4.3

    Suatu set hasil eksperimen dituliskan dalam table 4.5 Tentukan persamaan grafik beserta

    ralatnya.

  • 81

    xi

    (g) yi +I (mm)

    1 16 + 2

    2 21 + 4

    3 37 + 5

    4 44 + 6

    5 58 + 8

    Tabel 4.5

    Titik-titik data dan fit terbaik, yang merupakan garis di tengah daerah yang berarsir,

    ditunjukkan pada Gambar 4.11.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 5 10

    massa (g)

    pan

    jan

    g (m

    m)

    Gambar 4.11

    Dengan menerapkan persamaan (4.7), (4.8), (4.11), dan (4.12) untuk koefisien-koefisien serta

    ketidakpastian diperoleh:

    a = 6,9 + 2,3 mm dan b = 8,9 + 0,7 mm/g

    seandainya kita berminat pada ketidakpastian dari fit pada suatu posisi x = x0. harga yang

    difitkan dapat diperoleh dengan mudah dari perhitungan koefisien serta jamlah sampai yo = a

    + bxo . Dengan mudah kita dapat menghitung ketidakpastiannya dengan menggunakan

    persamaan

    2

    222

    2

    2

    i

    o

    i

    iio

    i

    i

    i

    oyo

    y

    bx

    y

    aBbxa

    yy

    y

    (4.13)

    Jadi 2222

    2 aboboao xx (4.14)

    xi

    (g) yi +I (mm)

    6 62 + 8

    7 64 + 9

    8 75 + 10

    9 86 +11

    10 97 11

  • 82

    Dengan ii

    iaby

    b

    y

    a

    22 (4.15)

    SOAL-SOAL

    1. Seorang praktikan akan menentukan kerapatan zat cair dengan menerapkan hukum

    Archimedes, yaitu dengan persamaan

    gVFA

    Dengan FA = gaya keatas, = kerapatan zat cair, g = percepatan gravitasi bumi serta

    V = volume benda.

    a. Besaran apa yang harus diukur pada percobaan tersebut ?

    b. Tentukan mana variable bebas dan variable tergantungnya

    c. Jika akan ditentukan dengan analisis grafik, besaran apa yang digambarkan pada

    sumbu horizontal dan besaran apa yang digambarkan pada sumbu vertical ?

    2. Seorang praktikan akan menentukan besarnya indeks bias bahan transparan dengan

    menerapkan rumus hukum Snellius rnin bahanudara sinsin

    a. Besaran apa yang harus diukur pada percobaan tersebut ?

    b. Tentukan mana variable bebas dan variable tergantungnya

    c. Jika nbahan akan ditentukan dengan analisis grafik, besaran apa yang

    digambarkan pada sumbu horizontal dan besaran apa yang digambarkan pada

    sumbu vertical ?

    3. Dari data yang tercantum pada Tabel 4.1, tentukan besarnya konstanta pegas dan

    tentukan besarnya ktpnnya.

    4.Dari data yang tercantum dalam Tabel 4.3, tentukan berapakah besarnya intensitas

    sinar Gamma sebelum mengenai keeping, dan berapakah koefisien serap keeping ?

    5. Rangakaian listrik seperti pada gambar di bawah ini. Besaran V diukur pada ujung-

    ujung tahanan variable R. Tahanan ini diubah-ubah dan V yang terjadi diamati pada

    voltmeter. Hasil pengukuran dituliskan pada table

  • 83

    R

    (ohm)

    V

    (volt)

    20

    40

    60

    80

    100

    2,3

    3,4

    3,9

    4,3

    4,5

    Berapakah besarnya E dan r1 dalam rangkaian tersebut ?

    6. Dari data yang tercantum daplam Tabel 4.4. berapakah besarnya konstanta A dan p

    dan tentukan ktpnnya.

    DAFTAR PUSTAKA

    Bevington, Philip R, 1992. Data Reduction And Error Analysis for the Physical Sciences.

    New York : Mc Graw Hill.

    Ernest Rabinowicz. 1970. An Introduction To Experimentation. Massachusetts.: Addison-

    Wesley Publishing Company

    Kusminarto, Dr. 1993. Metode Fisika Eksperimen. Yogyakarta : Fakultas Matematika Dan

    Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada

    Lab Fisika Dasar FMIPA UGM. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta : Jurusan

    Fisika FMIPA UGM

    V

    r1

    E

    R