Mengenal Ketidakpastian Pada Pengukuran Dalam Fisika

Mengenal ketidakpastian pada pengukuran dalam fisika. Dalam dunia fisika, melakukan pengukuran atau percobaan merupakan hal terpenting untuk menentukan hasil yang kita inginkan. Dalam melakukan percobaan antara orang yang satu dengan orang yang lain pasti akan mempunyai hasil yang berbeda. Pengukuran merupakan kegiatan membandingkan sesuatu yang dapat diukur (besaran) dengan sesuatu yang telah ditentukan sebagai patokan (satuan). Pengukuran dapat dibedakan menjadi dua yaitu :

1. Pengukuran langsung yaitu membandingkan sebuah nilai besaran yang diukur dengan besaran standar yang dapat diterima sebagai satuan.
2. Pengukuran tidak langsung yaitu mengukur sebuah besaran dengan cara mengukur besaran yang lain.

Kegiatan pengukuran sering mendapatkan nilai yang tidak pasti karena hal tersebut termasuk sifat ilmiah. Seorang ilmuwan pun jika melakukan pengukuran pasti mendapatkan nilai ketidakpastian tetapi mereka tetap menerima hasil pengukuran karena ketidakpastian selalu muncul pada sebuah pengukuran. Semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran disebut angka penting atau angka tidak eksak.

Sumber Ketidakpastian

Hasil pengukuran yang kita peroleh selalu mengandung ketidakpastian. Dalam masalah tersebut kita harus mengetahui bahkan berusaha untuk menghilangkannya agar memperoleh hasil pengukuran yang sesuai dan benar. Berikut merupakan beberapa sumber ketidakpastian, antara lain.

1. Kesalahan alat ukur

Sebuah alat ukur pasti tidak ada yang sempurna baik dari segi pembuatannya maupun segi penerapannya. Berikut ada beberapa kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur.

• Kesalahan kalibrasi. Kesalahan ini terjadi karena pemberian nilai skala yang tidak tepat pada waktu pebuatan alat. Kesalahan kalibrasi ini akan menyebabkan pembacaan hasil pengukuran menjadi lebih besar atau lebih kecil dari hasil sebenarnya. Cara mengatasinya yaitu dengan mengkalibrasi ulang alat dengan menggunakan alat yang telah terstandarisasi. 
• Kesalahan titik nol. Kesalahan ini terjadi karena titik nol skala alat ukur tidak tepat berhimpit dengan titik nol jarum penunjuk alat ukur. Hal tersebut dapat mengakibatkan hasil pengukuran dapat mengalami penambahan atau pengurangan selisih dari skala nol yang semestinya. Cara mengatasinya yaitu melakukan koreksi pada penulisan hasil pengukuran.
• Kesalahan komponen alat. Jika sebuah alat mengalami kerusakan pasti sangat berpengaruh pada pembacaan alat ukur. Hal tersebut dapat terjadi karena alat sering dipakai, yang mungkin karena melebihi batas maksimal.
• Kesalahan gesekan. Kesalahan ini dapat timbul akibat gesekan pada bagian-bagian alat yang telah bergerak.
• Kesalahan paralaks. Kesalahan ini dapat terjadi saat kita membaca hasil pengukuran tidak tepat tegak lurus dengan benda yang kita ukur dengan skala alat ukur.
• Kesalahan hitung. Kesalahan hitung dapat meliputi banyak hal, misalnya jumlah angka penting yang berbeda, kesalahan pembulatan dan kesalahan pengukuran. 

2. Adanya nilai skala terkecil alat ukur

Semua alat ukur pasti mempunyai skala terkecil dalam berbagai ukuran yang berbeda antara alat yang satu dengan alat yang lainnya. Misalnya jangka sorong yang dilengkapi skala nonius sehingga memungkinkan kita membaca hingga 0,1 mm. Meskipun demikian, penglihatan seorang pembaca skala terkecil mempunyai keterbatasan tertentu sehingga hal tersebut juga merupakan sumber kesalahan.

Jenis-jenis Ketidakpastian Dalam Pengukuran

1. Ketidakpastian acak

Nilai-nilai yang telah diukur dapat berubah secara acak disekitar nilai rata-rata. Hal tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain.

• Orang yang berbeda, mungkin membaca hasil pengukuran dengan cara yang sedikit berbeda
• Alat ukur yang mungkin mengalami sedikit perubahan ketika berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain
• Pengukuran yang berbeda mungkin menggunakan alat ukur yang berbeda pula.

2. Ketidakpastian sistematik

Ketidakpastian sistematik menggeser semua nilai yang terukur dari nilai sebenarnya dengan nilai yang sama. Kesalahan ini dapat terjadi karena alat ukur mengalami kesalahan pengaturan atau tidak dikalibrasi secara benar. Cara mengurangi ketidakpastian sistematik yaitu dengan mengukur terlebih dahulu benda yang nilainya sudah diketahui dengan pasti.

Ketidakpastian Pengukuran

Kesalahan-kesalahan yang terjadi pada saat melakukan pengukuran dapat menyebabkan hasil pengukuran tidak bisa dipastikan dengan sempurna. Artinya, terdapat suatu ketidakpastian pada pengukuran.

1. Ketidakpastian dalam pengukuran tunggal

Setiap alat ukur atau instrument selalu mempunyai skala yang berdekatan yang disebut skala terkecil. Nilai ketidakpastian tunggal pada pengukuran ditaksir (diperkirakan) berdasarkan skala terkecil alat ukur yang digunakan, yaitu ½ kali nilai skala terkecil alat ukur.

Hasil pengukuran besaran x biasanya dituliskan sebagai berikut.

2. Ketidakpastian dalam pengukuran berulang

Dalam melakukan sebuah pengukuran tidak hanya dilakukan sekali saja, tetapi dengan cara berulang-ulang agar memperoleh hasil yang maksimal. Pengukuran berulang merupakan kegiatan pengukuran yang dilakukan beberapa kali. Dalam pengukuran berulang ini, pengganti nilai benar adalah nilai rata-rata dari hasil pengukuran. Pengukuran berulang dapat menggunakan rumus di bawah ini.

Nilai ketidakpastian dalam pengukuran berulang dinyatakan sebagai simpangan baku, dengan rumus :

Ketidakpastian relatif dihitung dengan persamaan :

Demikianlah artikel tentang mengenal ketidakpastian pada pengukuran. Selamat membaca, semoga ilmu diatas memberikan banyak manfaat bagi semua orang.