Kuliah 1 pengukuran

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Kuliah 1 – Fizik dan pengukuran dalam kehidupan harian

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Kenapa matematik dalam pengukuran? ď‚— Pengetahuan asas dalam matematik adalah berguna

bukan sahaja dalam makmal, tetapi juga di pusat membeli belah, lebuhraya, dapur, dan padang bola.

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

2

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Sistem metrik dan SI  Digunakan oleh saintis Perancis sejak tahun 1795  Système Internationale d’Unités, SI  Piawai (standard) untuk pengukuran  Unit beberapa saiz dikaitkan dengan kuasa 10

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

3

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Unit Asas SI Kuantiti Asas

Unit Asas

Simbol

Panjang (length)

meter

m

Jisim (mass)

kilogram

kg

Masa (time)

second

s

Suhu (temperature)

kelvin

K

Kuantiti bahan (amount of a substance) Arus elektrik (electric current) Keamatan cahaya (luminous intensity)

mole

Mol

ampere

A

candela

cd

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

4

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

5

Definition of base units 1 kilogram Sama dengan jisim satu blok silinder plantinum-iridium cylinder yang disimpan di Paris, France

1 meter

Laluan cahaya dalam vakum dalam satu jangka masa 1 saat 299792458

1 saat

Masa yang diambil untuk 9 192 631 770 ayunan cahaya yang dipancarkan oleh satu atom Caesium-133

1 ampere Arus tetap (constant current) yang mengenakan daya -7

(force) 2 x 10-7 N per metre ke atas dua dawai yang tegak, lurus dan tak terhingga panjangnya (infinitely long wire), dipisahkan sejauh 1 m dengan luas keratan rentas yang boleh diabaikan bila arus mengalir melaluinya

1 kelvin mole

1K=

1 273.16

suhu termodinamik takat tigaan air

Kuantiti jirim yang mempunyai bilangan atom yang sama banyak dengan 0.012 kilogram carbon-12

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

7

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

ď‚— Unit SI yang diterbitkan untuk tenaga SI , joule

adalah biasa dilihat pada label makanan dalam banyak negara

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

8

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Imbuhan (SI Prefixes) ď‚— Sistem metrik adalah satu sistem perpuluhan ď‚— Imbuhan digunakan untuk menukar unit SI kepada

kuasa 10

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

9

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Imbuhan

Simbol

Femto

f

Piko

Bentuk Piawai

Contoh

1/1 000 000 000 000 000

10-15

femtoseconds (fs)

p

1/1 000 000 000 000

10-12

pikometer (pm)

Nano

n

1/1 000 000 000

10-9

nanometer (nm)

Mikro

Îź

1/1 000 000

10-6

mikrogram (Îźg)

Milli

m

1/1 000

10-3

miligram (mg)

Centi

c

1/100

10-2

sentimeter (cm)

Deci

d

1/10

10-1

desiliter (dl)

Kilo

k

1 000

103

kilometer (km)

Mega

M

1 000 000

106

megagram (Mg)

Giga

G

1 000 000 000

109

gigameter (Gm)

tera

T

1 000 000 000 000

1012

terameter (Tm)

SCE3105 Physics in Context

Nilai

Lecture 1

10

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

11

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Bentuk Piawai  

Untuk nombor besar atau kecil Menyatakan tempat perpuluhan dalam kuasa 10

Mx  

10n

1 ≤ M < 10 n adalah integer

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

12

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Cuba ini

ď&#x201A;&#x2014; Jarak dari matahari ke planet Marikh adalah

227 800 000 000 m. ď&#x201A;&#x2014; Jisim elektron adalah 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kg

Tulis nombor-nombor ini dalam bentuk piawai

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

13

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Bentuk Piawai menggunakan Kalkulator  kalkulator menunjukkan nombor dalam bentuk

piawai sebagai M En  cotoh

 2.278 x 1011 as 2.278 E11  9.11 x 10-31 as 9.11 E-31

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

14

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Pertukaran Unit  the Factor-Label Method of Unit Conversion  faktor pertukaran  hubungkait antara dua unit

 contoh: tukarkan 465 g ke kg  (465 g)(

SCE3105 Physics in Context

1kg ) = 465 g × kg = 0.465 kg 1000 g 1000kg

Lecture 1

15

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Angka bererti (significant digits)  adalah angka-angka yang sah dalam pengukuran  contoh  8.6365 cm mempunyai 5 angka bererti  8.60 cm mempunyai tiga angka bererti

kenapa?

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

16

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

 digit bukan kosong adalah sentiasa bererti

(significant)  kosong yang selepas titik perpuluhan (decimal points) adalah sentiasa bererti  kosong antara dua digit bererti adalah sentiasa bererti  kosong yang digunakan untuk memberi ruang kepada titk perpuluhan adalah tidak bererti

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

17

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

kesemua ukuran di bawah mempunya tiga angka bererti  245 m  18.0 g  308 km  0.000623 g

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

18

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Kejituan dan Kepersisan  Kepersisan  Darjah ketepatan satu pengukuran.  Bergantung kepada instrumen yang digunakan untuk membuat pengukuran.  3.000 x 108m/s hingga 3.002 x 108m/s. Purata

bacaan : 3.001 x 108m/s

 Adakah anda akan memilih pembaris meter atau tolok

skru mikrometer utnuk membuat pengukuran yang lebih persis? Mengapa?

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

19

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Kejituan (accuracy) and kepersisan (precision)  Kejituan (accuracy)  sejauh mana keputusan bersesuaian suatu eksperimen dengan nilai piawai (standard value)  kejituan suatu alat pengukur (instrument) perlu semak – penentukuran dua titik (two point calibration)  ketidakpastian dalam pengukuran mempengaruhi kejituan alat pengukur tetapi bukan kepersisannya SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

20

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Ralat (errors) ď&#x201A;&#x2014; Dalam bidang sains, tidak mngkin kita dapat

mengkur nilai suatu kuantiti dengan tepat. ď&#x201A;&#x2014; Kita perlu: - mencari nilai ketidaktepatan dalam pengukuran - mengira kesan menggabungkan ralat dalam satu pengukuran ď&#x201A;&#x2014; Dua cara menyatakan ralat: ralat mutlak (absolute error) and ralat ralatif (ralative error)

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

21

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Ralat mutlak (Absolute Error)  Ralat mutlak menunjukkan, dalam unit yang diukur julat bacaan

yang mungkin (the range of possible values)  contoh  10 cm ± 0.5 cm  12 cm ± 1 cm  8 cm ± 0.7 cm

 Bacaan tidak menunjukkan pengukuran silap sebanyak setengah

sentimeter, tetapi boleh berada mana-mana antara 9.5 cm dan 10.5 cm.  Menyatakan ralat bukan menunjukkan kelemahan dalam pengukuran anda. Ia menunjukkan had ( limitation) suatu alat pengukur.

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

22

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

i  Sekiranya ingin menambah beberapa pengukuran,

yang mana setiap satunya mengandungi ralat (error), bagaimanakah kamu mencari jumlah ralat?

 (10 ± 0.5) + (15 ± 1) + (8 ± 0.7) cm  (15 ± 1) x (8 ± 0.5) cm  (15 ± 1) - (8 ± 0.7) cm  (8 ± 0.7) / (4 ± 0.5) cm SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

23

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

10 cm ± 0.5 cm, 15 cm ± 1 cm, 8 cm ± 0.7 cm

(i) Abaikan semua ralat, tambah semua nombor, jumlah= 33 cm (ii) Cari nilai semaksimum mungkin; (10.5 + 16 + 8.7) cm = 35.2 cm  ralat = 2.2 cm

(iii) Cari nilai seminimum mungkin (9.5 + 14 + 7.3) cm = 30.8 cm  error of 2.2 cm

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

24

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Techniques of good measurement ď&#x201A;&#x2014; Uncertainties of Measurements

- all measurements are subjected to uncertainties - avoid parallax errors

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

25

Program Perguruan Pendidikan Rendah Pengajian 4 Tahun - Sains

Kejituan dan kepersisan ď&#x201A;&#x2014; Kepersisan

- sejauh mana sama pengukuran suau kuantiti boleh di ukur semula contoh: eksperimen untuk menentukan halaju cahaya: 3.000 x 108m/s hingga 3.002 x 108m/s. Bacaan purata (average reading): 3.001 x 108m/s .

Kepersisan bacaan = 0.001 x 108m/s - ia dihadkan kepada senggatan terkecil (smallest division) skala pengukuran - Kepersisan alat pengukur dihadkan kepada nilai terkecil pada skala bacaan SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

26

ď&#x201A;&#x2014; Kejituan

- menerangkan sejauh mana ukuran sama dengan nilai yang di terima - kejituan suatu alat pengukur : berapa baik kuran yang dibuat bila dibanding dengan nilai yang diterima - ketidakpastian (uncertainties) dalam pengukuran mempengaruhi ketepatan alat pengukur tetapi bukan kejituannya (affect the accuracy of an instrument but not its precision)

SCE3105 Physics in Context

Lecture 1

27