TOPIK 1
FIZIK DAN PENGUKURAN DALAM KEHIDUPAN
HARIAN
Sinopsis
Sains fizik adalah berasaskan beberapa prinsip dan melibatkan perkembangan konsep. Aplikasi prinsip-prinsip dan konsep-konsep biasanya melibatkan melibatkan satu atau lebih kuantiti-kuantiti fizik. Hampir seluruh dunia menggunakan sistem metrik dalam kehidupan harian. Satu adaptasi sistem metrik digunakan oleh untuk kegunaan sains, perdagangan dan komunikasi. Sistem ini dikenali sebagai sistem SI (System International)
Hasil Pembelajaran
1. Menukarkan kuantiti fizik dari satu unit ke unit yang lain
2. Menulis kuantiti fizik yang sangat besar atau sangat kecil ke dalam bentuk piawai
3. Menulis kuantiti fizik kepada angka bererti yang sesuai 4. Menyatakan teknik-teknik pengukuran yang sesuai
Gambaran Keseluruhan
Rajah 1.1 Gambaran Keseluruhan Isi kandungan
Isi Kandungan
1.1 Pertukaran Unit
Seperti sistem nombor, sistem metrik adalah satu sistem perpuluhan. Imbuhan digunakan untuk menukar unit SI dalam kuasa sepuluh. Contohnya, satu
Unit metrik untuk semua kuantiti menggunakan imbuhan yang sama. Contohnya, satu per seribu gram adalah satu miligram, dan satu ribu gram adalah satu kilogram. Oleh itu, untuk menggunakan unit-unit SI dengan berkesan, adalah penting untuk mengetahui maksud imbuhan-imbuhan seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.1.
Jadual 1.1
Melayari Internet (1 jam)
Layari laman web berikut untuk mengumpul maklumat mengenai Unit SI dan sejarah perkembangan Unit SI. Sediakan satu rumusan terhadap kefahaman anda mengenai Unit SI dalam buku nota refleksi.
http://www.bipm.org/en/si/ http://en.wikipedia.org/wiki/SI
Contoh:
Apakah nilai yang sama dengan 500 milimeter dalam meter?
Jawapan:
Imbuhan Nilai Bentuk Piawai Simbol
Tera 1 000 000 000 000 1012 T
Giga 1 000 000 000 109 G
Mega 1 000 000 106 M
Kilo 1 000 103 k
Desi 0.1 10-1 d
Senti 0.01 10-2 c
Mili 0.001 10-3 m
Mikro 0.000 001 10-6 µ
Nano 0.000 000 001 10-9 n
Dari Jadual 1.1, kita lihat faktor pertukaran adalah
1. Tukarkan setiap pengukuran panjang yang diberi kepada nilai yang setara dalam meter. .
a. 1.1 cm b. 56.2 pm c. 2.1 km d. 0.123 Mm
2. Tukarkan setiap pengukuran jisim berikut kepada nilai setara dalam kilogram
a. 147 g b. 11 µg c. 7.23 Mg d. 478 mg
1.2 Bentuk Piawai
Kajian dalam sains biasanya melibatkan kuantiti-kuantiti yang sangat besar atau sangat kecil. Sebagai contoh, jisim bumi adalah lebih kurang
6 000 000 000 000 000 000 000 000 kilogram dan jisim elektron adalah
0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 911 kilogram
Kuantiti-kuantiti yang ditulis dalam bentuk ini mengambil ruang yang sangat besar dan sukar digunakan untuk pengiraan. Oleh itu, untuk memudahkan pengiraan dilakukan dengan nombor-nombor sebegini, kita tulis dalam bentuk yang lebih ringkas dengan menggantikan nombor perpuluhan dengan nombor kuasa asas sepuluh.
Bentuk piawai adalah
M x 10n
dengan 1≤ M < 10 dan n adalah integer
Dengan itu, jisim bumi boleh di tulis sebagai 6.0 x 1024 kg dan jisim elektron
sebagai 9.11 x 10-31 kg. Magnitud sesuatu kuantiti fizik biasanya dibundarkan
kapada tiga atau empat angka bererti.
Oleh kerana kepekaan alat-alat pengukur adalah terhad, bilangan angka yang sah bagi mana-mana pengukuran adalah terhad. Angka yang sah ini di panggil
angka bererti.
Bilangan angka bererti dalam satu pengukuran boleh ditentukan dengan merujuk kepada pernyataan-pernyataan di bawah:
1. Angka bukan kosong adalah sentiasa bererti.
2. Semua kosong terakhir selepas titik perpuluhan adalah bererti. 3. Kosong di antara dua angka bererti adalah sentiasa bererti.
4. Kosong yang digunakan semata-mata untuk memberi ruang kepada titik perpuluhan adalah tidak bererti.
Berfikir (1 jam)
1.4 Kejituan dan kepersisan
Kepersisan adalah darjah kebolehan pengukuran untuk menghasilkan bacaan yang konsisten dengan sisihan relatif yang kecil. Sebagai contoh, jika seorang pelajar menjalankan eksperimen untuk mengukur halaju cahaya, dia akan mengulanginya beberapa kali. Beberapa cubaan dilakukan dan menghasilkan nilai-nilai antara 3.000 x 108 m/s kepada 3.002 x 108 m/s di mana nilai puratanya
adalah 3.001 x 108 m/s dan sisihan min adalah 0.001 x 108 m/s. Sisihan relatif
dikira menggunakan rumus
berikut:-Sisihan relatif = sisihan min x 100% Nilai purata
Dia mendapati nilai sisihan relatif adalah 0.033%. Dia membuat kesimpulan bahawa halaju cahaya adalah 3.001 x 108 m/s. Daripada pengukuran pelajar ini,
halaju cahaya adalah dalam julat antara 3.000 x 108 m/s dan 3.002 x 108 m/s.
Oleh yang demikian, kepersisan pengukuran adalah tinggi kerana nilai sisihan relatif adalah kecil. Kepersisan alat pengukur adalah terhad kepada bacaan terkecil pada alat pengukur.
Kejituan adalah sejauh manakah nilai yang diukur hampir kepada nilai sebenar. Dalam eksperimen mengukur halaju cahaya, kejituan adalah perbezaan antara
nilai-nilai yang diukur oleh pelajar yang mempunyai kepersisan yang sama. Sebagai contoh, ukuran pelajar adalah 2.998 x 108 m/s dibandingkan dengan
nilai sebenar iaitu 3.002 x 108 m/s. Oleh itu, kejituan pengukuran adalah 0.004 x
108 m/s.
Oleh itu, kejituan satu alat pengukur bergantung kepada betapa hampir nilai yang diukurnya dengan nilai sebenar.
Rajah 1.2 Alat-alat untuk mengukur panjang
1.5 Teknik-teknik pengukuran yang baik
Dalam kajian fizik secara eksperimen, pengukuran yang jitu dan persis harus diberi keutamaan. Pertimbangan-pertimbangan berikut harus dititik beratkan:
1. Pemilihan alat pengukuran yang sesuai untuk satu pengukuran
(a) Ralat 0.1 cm dalam pengukuran 100.0 cm adalah kurang serius berbanding dengan 0.1 cm dalam 10.0 cm.
(b) Pengukuran kuantiti besar seperti panjang dawai tidak memerlukan alat yang peka manakala pengukuran kuantiti yang kecil seperti diameter dawai memerlukan alat yang peka.
2. Pengukuran alat pengukuran yang tepat
(a) Sentiasa mematuhi arahan penggendalian alat.
(b) Sikap cermat dan berhati-hati ketika membuat pengukuran. (c) Mengenalpasti pelbagai jenis ralat yang mungkin timbul.
Perbincangan ( 1 jam)
Rujukan
http://www.bipm.org/en/si/ http://en.wikipedia.org/wiki/SI
