ASAS PENGUKURAN -FIZIK- SULAIMAN REJAB Penolong Pegawai Sains Pusat Asasi Sains, Universiti Malaya

Transcript

1 ASAS PENGUKURAN -FIZIK- SULAIMAN REJAB Penolong Pegawai Sains Pusat Asasi Sains, Universiti Malaya NHB_Jun2014 1

2 Objektif: Adalah diharapkan diakhir kursus ini peserta akan : 1. Mengenal pasti alat-alat radas yang digunakan dalam subjek fizik supaya dapat berfungsi dengan betul, jitu dan tepat. 2. Mempelajari teknik menggunakan alat-alat radas dengan betul dan sistematik. 3. Kemahiran teknik pengendalian bahan dan penyimpanan alat radas Fizik. 2

3 Kandungan bengkel: Teknik-teknik pengukuran Termometer Pembaris Tolok skru mikrometer Angkup vernier Perintang Multimeter (voltmeter dan ammeter) Teknik mengenalpasti alat pengukuran yang boleh digunakan Voltmeter Ammeter Multimeter 3

4 ASAS PENGUKURAN 4

5 Kuantiti Asas dan Kuantiti terbitan Dalam subjek fizik ia berkaitan dengan kuantiti yang boleh diukur. Terdapat 2 jenis kuantiti yang boleh diukur iaitu kuntiti asas dan kuantiti terbitan Kuantiti asas ialah kuantiti fizik yang tidak boleh ditakrifkan dalam bentuk kuantiti lain. Terdapat lima kuantiti asas iaitu, panjang, jisim, masa, arus dan suhu.

6 Kuantiti Asas 6

7 Kuantiti Terbitan Kuantiti terbitan adalah kuantiti fizik yang melibatkan gabungan kuantiti asas, dengan pendaraban, pembahagian atau kedua-dua operasi. Contoh : Laju ialah kuantiti terbitan. Ungkapan yang menghubungkan laju kepada kuantiti-kuantiti panjang dan masa ialah; Laju = jarak/masa (jarak ialah panjang lintasan bergerak) 7

8 Kuantiti terbitan Ungkapan Unit terbitan Luas luas = panjang lebar m m = m 2 Isipadu isipadu = panjang lebar tinggi m m m = m 3 Ketumpatan ketumpatan = jisim isipadu kg m = kg m -1 Laju laju = jarak masa m s = m s -1 Halaju halaju = sesaran masa m s = m s -1 Pecutan Daya pecutan = perubahan halaju masa daya = jisim pecutan m s -1 s = m s -2 kg m s -2 = kg m s -2 newton (N) Momentum momentum = jisim halaju kg m s -1 = kg m s -1 Tekanan tekanan = daya luas Kerja atau Tenaga kerja = daya sesaran joule (J) atau kg m s -2 m 2 = kg m -1 s -2 atau pascal (Pa) Kuasa kuasa = kerja masa J s =J s -1 atau watt (W) Frekuensi frekuensi = 1 tempoh 1 s = s -1 atau hertz (Hz) Cas elektrik cas = arus masa As atau coulomb (C) Voltan voltan = tenaga arus J C = J C -1 atau volt (V) Rintangan rintangan = voltan arus V A = V A - 1 atau ohm (Ω) Impuls impuls = daya masa N s 8

9 PENGUKURAN Ketepatan, Kejituan dan Kepekaan dalam Pengukuran Kejituan dalam pengukuran merujuk kepada betapa sedikit sisihan yang terdapat dalam pengukuran yang dibuat apabila kuantiti diukur beberapa kali. Ketepatan atau kejituan ialah betapa hampir pengukuran yang dibuat dengan nilai sebenar. Kepekaan sesuatu alat ialah kemampuan untuk mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur dalam tempoh masa yang singkat

10 Ralat Ralat ialah ketidakpastian disebabkan oleh alat pengukuran atau pemerhatian atau faktor fizikal sekeliling. Terdapat 2 jenis ralat utama Ralat sistematik Ralat rawak Ralat sistematik disebabkan oleh peralatan yang digunakan. Kemungkinan mempunyai ralat semasa proses penentukuran dan ralat sifar. ralat sifar ialah bacaan bukan sifar alat pengukur apabila bacaan sebenar adalah sifar. Contoh: Bacaan jam randik yang jarumnya tidak kembali ke tanda "0" apabila tompol "reset" ditekan Bacaan meter elektrik seperti ammeter apabila tiada arus melaluinya 10

11 Ralat rawak disebabkan oleh faktor sekeliling dan kecuaian pemerhati. Salah satu ralat rawak ialah ralat paralaks. Ralat paralaks ialah kesilapan yang dilakukan semasa membaca skala alat pengukur. Bacaan skala yang diperoleh adalah salah sebab kedudukan mata relatif kepada skala yang kurang sesuai semasa membaca skala. 11

12 ANTARA RADAS DALAM MAKMAL FIZIK 12

13 Termometer Pembahagian skala terkecil hendaklah dikenalpasti (±1%). Unit SI bagi suhu ialah kelvin (K), tetapi darjah celsius (C) lebih biasa digunakan. Langkah berjaga-jaga semasa mengambil bacaan daripada sesuatu termometer Memastikan suhu yang hendak diukur tidak melebihi julat suhu termometer. Apabila mengukur suhu cecair i. memastikan bebuli termometer terendam sepenuhnya di dalam cecair itu. ii. mengacau cecair tersebut supaya suhu cecair adalah seragam iii. tidak mengacau cecair dengan terlalu kuat sehingga memecahkan termometer. 13

14 Jam Randik Terdapat dua jenis jam randik i. jam randik analog yang mempunyai kepekaan 0. 1s atau 0.2s ii. jam randik digital yang mempunyai kepekaan 0.01s. Kepekaan sesuatu jam randik adalah bergantung kepada masa tindak balas pengukur. 14

15 Pembaris Meter Pembaris meter mempunyai kepekaan dan kejituan 1mm. Langkah berjaga-jaga semasa menggunakan pembaris meter ialah Memastilan objek yang diukur bersentuhan dengan pembaris. Mengelakan ralat paraleks. Mengelakan ralat sifar (Ralat hujung) 15

16 Tolok Skru mikrometer SKALA UTAMA SKALA VERNIER Tolok skru mikrometer digunakan untuk mengukur bahagian luar benda kerja seperti panjang, lebar, tinggi dan diameter luar. Contoh: diameter dawai, diameter bebola kecil, ketebalan kertas dan sebagainya. Tolok skru mikrometer mempunyai dua skala:- skala utama skala vernier. 16

17 17

18 Setiap senggatan yang terkecil pada skala utama bersamaan dengan 0.5 mm yang mewakili satu pusingan lengkap pada bahagian bidal. Pada skala vernier, satu lilitan dibahagikan kepada 50 bahagian yang sama. Oleh kerana satu pusingan lengkap bersamaan dengan jarak 0.5 mm, maka setiap senggatan pada skala vernier bersamaan dengan 0.5/50 mm iaitu 0.01 mm. Jadi pembahagian skala terkecil tolak skru ialah 0.01 mm. 18

19 Cara mengambil bacaan tolok skru micrometer Letak objek antara rahang. Putar bidal sehingga rahang hampir-hampir menyentuh objek. Putarkan racet sehingga bunyi tik pertama. Tujuan memutarkan skru racet dan memutarkan bidal adalah untuk mengelakkan objek yang diukur disepit/ditekan terlalu kuat. Ambil bacaan. Contoh bacaan adalah seperti gambarajah dibawah. Ulang langkah 1 hingga 4 pada bahagian-bahagian lain objek untuk mendapatkan dua bacaan lagi. Seterusnya kira nilai purata bacaan. Cara Membaca Mikrometer, cth 1 :- Bacaan Laras (mm) = LARAS BIDAL Bacaan ½ Laras (mm) = 0.5 Bacaan Bidal (mm) = 0.16 Jumlah = mm 19

20 Cara Membaca Mikrometer, Latihan 1 :- LARAS BIDAL Bacaan Laras (mm) = Bacaan ½ Laras (mm) = Bacaan Bidal (mm) = Jumlah = mm Cara Membaca Mikrometer, Latihan 2 :- LARAS BIDAL Bacaan Laras (mm) = Bacaan ½ Laras (mm) = Bacaan Bidal (mm) = Jumlah = mm 20

21 KELEBIHAN MIKROMETER ukuran yang tepat. boleh dilaraskan semula jika ukurannya sudah tidak tepat. mempunyai pelbagai bentuk dan saiz sesuai dengan jenis kerja. KELEMAHAN MIKROMETER lambat untuk mengambil ukuran. satu jenis mikrometer hanya boleh mengukur satu bentuk bahan kerja sahaja. memerlukan penjagaan yang rapi. Ralat alat pengukuran 21

22 Angkup vernier Biasanya digunakan untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, panjang dan kedalaman. Mempunyai dua skala: skala utama skala vernier 22

23 Unit ukuran Skala Utama : 1 Senggatan = 1.00 mm : 10 Senggatan = mm Skala Vernier : 1 Senggatan = 0.05 mm : 20 Senggatan = 1.00 mm * Unit ukuran senggatan bergantung kepada jenis angkup vernier yang digunakan. Kaedah mengukur: Letak objek yang hendak diukur. Rapatkan rahang sehingga menyentuh objek. Ambik bacaan. Cara Membaca Angkuk Vernier : 23

24 EXAMPLE 1: 24

25 Latihan Angkuk vernier: 25

26 KELEBIHAN VERNIER cepat & mudah digunakan. boleh mengukur panjang saiz yang bebas. terdapat 2 unit ukuran imperial dan metrik. mempunyai bahagianbahagian ukuran yang sesuai dengan tempat yang diukur. KEKURANGAN VERNIER tidak berapa tepat setelah lama digunakan (kerosakan pada alat) Permukaan ukuran menjadi haus setelah lama digunakan. tekanan ukuran dengan tangan tidak menghasilkan ukuran yang tepat. 26

27 Perintang Fungsi - mengurangkan dan menghadkan pengaliran arus dalam litar. Jika rintangan tinggi, arus rendah dan sebaliknya. Unit perintang - rintangan disukat dalam unit ohm (Ω). Jenis perintang: Perintang tetap - Nilai rintangannya tetap. Perintang boleh laras - nilai perintang berubah-ubah mengikut keperluan rintangan yang diperlukan. Nilai rintangan perintang tetap dapat ditetapkan dengan sistem kod warna. Setiap warna mewakili angka yang ditetapkan. 27

28 Cara membaca nilai rintangan: Kod warna dibaca dari kiri ke kanan. Mula dengan bahagian yang mempunyai tiga warna berdekatan. Jalur pertama untuk angka (dijit) pertama, Jalur kedua untuk angka (dijit) kedua, Jalur ketiga untuk pendarab atau jumlah sifar seterusnya. Jalur keempat untuk toleransi (had terima) iaitu perbezaan lebih dan kurang antara rintangan sebenar dengan rintangan yang dinyatakan. Formula seperti dibawah: Formula: ABC D ± E % 28

29 (A) (B) (C) (D) (E) 29

30 30

31 Latihan: Membaca kod warna 31

32 Multimeter AMMETER digunakan untuk mengukur arus elaktrik dalam unit ampere (A). VOLTMETER digunakan untuk mengukur beza keupayaan dalam unit volt (V). OHMMETER Digunakam untuk mengukur nilai rintangan dalam unit ohm (Ω). 32

33 TEKNIK MENGENALPASTI ALAT PENGUKURAN YANG BOLEH DIGUNAKAN 33

34 Voltmeter Sambungkan voltmeter pada bateri secara selari. Lihat nilai di skrin voltmeter dan bandingkan dengan nilai bateri yang disambungkan tadi. Jika kedua-dua nilai sama bermakna voltmeter boleh digunakan. Ammeter Setkan nilai arus pada bekalan kuasa. Sambungkan ammeter pada bekalan kuasa secara sesiri dan lihat nilai arus yang terpapar pada skrin ammeter. Jika kedua-dua nilai sama bermakna ammeter boleh digunakan. Multimeter Setkan multimeter pada mode. Sentuhkan kedua-dua wayar yang ada pada multimeter antara satu sama lain. Jika multimeter mengeluarkan bunyi bit bermakna multimeter berfungsi dan boleh digunakan. 34

35 Cara penggunaan: Perhatikan kedudukan asal penunjuk pada skala. Jika jarum penunjuk tidak berada pada sifar kembali ke sifar, putarkan palaras sifar supaya penunjuk kembali ke sifar. Jika pelarasan tidak dapat dilakukan, rekodkan ralat sifar. Sambung secara selari. Terminal (+ve) alat sambung ke terminal + ve litar dan sebaliknya. Semasa bacaan diambil pastikan mata berada betul-betul tegak, di atas penunjuk yang pegun. Langkah berjaga-jaga: Jangan sambungkan multimeter terus kepada bekalan elektrik. Pastikan sambungan adalah betul. Jangan guna alat untuk mengukur nilai arus yang melebihi had ukurannya. 35

36 Sekian, terima kasih