Hbsc4103 Tajuk 1 Pengukuran

TAJUK Pengukuran

1 LEARNING OUTCOMES By the end of this topic, you should be able to: 1.

Define physical quantity;

2.

Describe base and derived quantities and their respective SI units;

3.

Determine the appropriate measurement tools for measuring different physical quantities;

4.

Discuss the precision, accuracy and sensitivity of measuring tools; and

5.

Use the graph technique to analyse measurements and data.

PENGENALAN Kami menggunakan pengukuran dalam hampir segala yang kami lakukan. Sebagai contoh, berapa banyak masa Adakah ia mengambil untuk Bakar kek?  Atau berapa jauh di sekolah daripada rumah anda? Atau apakah berat badan anda? Setiap satu daripada kuantiti-kuantiti berikut perlu dianggarkan dengan menggunakan alat pengukur yang berbeza. Anda perlu dapat menentukan alat pengukur yang sesuai untuk mengukur setiap yang anda buat supaya anda boleh mendapatkan hasil yang terbaik daripada aktiviti-aktiviti yang anda lakukan. 1.1 KUANTITI FIZIKAL DAN UNIT-UNIT ANTARABANGSA Semua pengukuran dalam fizik adalah kuantiti yang berkaitan dengan asas itu  panjang, jisim dan masa. Dalam masa yang lebih awal, sehingga kira-kira tahun 1800, pekerja di pelbagai negara menggunakan sistem unit yang berbeza. Oleh itu, walaupun Bahasa Inggeris digunakan inci untuk mengukur panjang, seorang saintis dari negara lain akan mengukur panjang dalam sentimeter. Ini menjadikannya sukar bagi orang-orang dari pelbagai negara untuk membandingkan

2 TOPIC 1 MEASUREMENT

pengukuran yang telah dilakukan. Mujurlah, keadaan ini kini telah berubah oleh usaha Jawatankuasa Antarabangsa saintis yang telah bertemu dengan perbincangan secara teratur selama bertahun-tahun. Pada tahun 1960, persidangan Agung Timbang dan Sukat di Perancis mencadangkan penggunaan sistem metrik pengukuran yang dipanggil sistem antarabangsa bagi unit-unit atau Le Systeme International (SI). Unit SI yang diperolehi dari sistem MKS awal, digelarkan begitu oleh kerana unit asas yang pertama tiga meter (m), kilogram (kg) dan kedua (s). Kebanyakan negara termasuk Malaysia telah menerima pakai sistem ini. Kuantiti fizikal adalah dalam kuantiti yang boleh diukur. Contoh-contoh kuantiti fizikal ialah panjang, jisim, masa, berat badan, arus elektrik, kuasa, kelajuan dan tenaga. Kuantiti fizikal bebas adalah kuantiti yang tidak dapat dikira seperti warna, perasaan atau Salun Kecantikan. Untuk menggambarkan kuantiti fizikal, dua perkara yang perlu dinyatakan. Pertama ialah nilai berangka dan kedua adalah ahlinya. Sebagai contoh, jarak antara rumah dan sekolah anda sejauh lima kilometer. Jarak mempunyai nilai angka lima dan unit kilometer (km). Di sisi lain, warna, perasaan dan Kecantikan tidak boleh dinyatakan dalam bentuk berangka dan tidak mempunyai unit. Oleh itu kuantiti-kuantiti berikut adalah subjektif, seperti kata-kata terkenal, "keindahan ialah mata yang memandang ‰.

1.1.1

Asas dan kuantiti yang diperolehi

Sekarang Marilah kita mendapatkan untuk mengetahui kuantiti asas dan diperolehi. (a)

Kuantiti asas Terdapat dua jenis kuantiti fizikal; kuantiti asas dan kuantiti yang diperolehi. Kuantiti asas adalah kuantiti fizikal yang tidak boleh didefinisikan dari segi apa-apa kuantiti fizikal yang lain.

2 TOPIC 1 MEASUREMENT

pengukuran yang telah dilakukan. Mujurlah, keadaan ini kini telah berubah oleh usaha Jawatankuasa Antarabangsa saintis yang telah bertemu dengan perbincangan secara teratur selama bertahun-tahun. Pada tahun 1960, persidangan Agung Timbang dan Sukat di Perancis mencadangkan penggunaan sistem metrik pengukuran yang dipanggil sistem antarabangsa bagi unit-unit atau Le Systeme International (SI). Unit SI yang diperolehi dari sistem MKS awal, digelarkan begitu oleh kerana unit asas yang pertama tiga meter (m), kilogram (kg) dan kedua (s). Kebanyakan negara termasuk Malaysia telah menerima pakai sistem ini. Kuantiti fizikal adalah dalam kuantiti yang boleh diukur. Contoh-contoh kuantiti fizikal ialah panjang, jisim, masa, berat badan, arus elektrik, kuasa, kelajuan dan tenaga. Kuantiti fizikal bebas adalah kuantiti yang tidak dapat dikira seperti warna, perasaan atau Salun Kecantikan. Untuk menggambarkan kuantiti fizikal, dua perkara yang perlu dinyatakan. Pertama ialah nilai berangka dan kedua adalah ahlinya. Sebagai contoh, jarak antara rumah dan sekolah anda sejauh lima kilometer. Jarak mempunyai nilai angka lima dan unit kilometer (km). Di sisi lain, warna, perasaan dan Kecantikan tidak boleh dinyatakan dalam bentuk berangka dan tidak mempunyai unit. Oleh itu kuantiti-kuantiti berikut adalah subjektif, seperti kata-kata terkenal, "keindahan ialah mata yang memandang ‰.

1.1.1

Asas dan kuantiti yang diperolehi

Sekarang Marilah kita mendapatkan untuk mengetahui kuantiti asas dan diperolehi. (a)

Kuantiti asas Terdapat dua jenis kuantiti fizikal; kuantiti asas dan kuantiti yang diperolehi. Kuantiti asas adalah kuantiti fizikal yang tidak boleh didefinisikan dari segi apa-apa kuantiti fizikal yang lain.

TOPIC 1 MEASUREMENT

3

Jadual 1.1 menunjukkan lima kuantiti asas dan unit-unit Antarabangsa mereka masing-masing. Jadual 1.1: Asas kuantiti dan unit asas, masing-masing masing

Base Quantity

Base Unit (SI Unit)

Symbol of Unit

Length, l 

Metre

m

Mass, m

Kilogram

kg

Time, t 

Second

s

Temperature, T 

Kelvin

K

Current, I 

 Ampere

 A

Siasatan saintifik biasanya melibatkan kuantiti dengan nilai-nilai yang sangat besar atau sangat kecil. Sebagai contoh, ketinggian Gunung Everest 8,848m atau diameter your 0.000002m. Kuantiti yang ditulis dengan cara ini mengambil ruang yang banyak dan sukar digunakan dalam pengiraan. Oleh itu kita boleh tulis mereka sebagai nombor yang boleh pangkalan 10s untuk membuat mereka lebih mudah untuk menggunakan. n M 10

where

1 M 10 and n is an integer 

Dengan menggunakan faktor Pendaraban yang di atas, ketinggian Gunung Everest ditulis sebagai 8.848 103 m dan diameter sel adalah 2.0 10_6m. Magnitud kuantiti fizikal biasanya dibundarkan kepada tiga atau empat angka bererti. Senarai awalan dan faktor Pendaraban adalah ditunjukkan di dalam Jadual 1.2. Jadual 1.2: Awalan dan faktor-faktor Pendaraban

Prefix

Symbol

Multiplication ultiplication Factor 

12

Tera

T

10

Giga

G

10

Mega

M

10

Kilo

k

10

Deci

d

10

Centi

c

10

Milli

m

10

Micro

ø

10

Nano

_

10

Pico

p

10

9 6 3 _1 _2 _3 _6 _9 _12

4 TOPIC 1 MEASUREMENT

 Awalan dalam dalam SI unit unit mewakili mewakili faktor Pendaraba Pendaraban. n. Sebagai Sebagai contoh, contoh, Pendaraban 103 dilambangkan dengan awalan, sekilo. Begitu juga, 1,000m boleh dinyatakan sebagai 1km. 1cm boleh dinyatakan sebagai 0.01m atau 1 10_2m. Ketika kita ingin menukar awalan kepada unit asas, kita perlu menggunakan faktor Pendaraban yang sesuai. Contoh di bawah menunjukkan penukaran unit. Example 1.1: 6.78mm = __________________ km Solution: _3 6.78mm = 6.78 10 m = 6.78 10

_3

_3

10 km

_6

= 6.78 10 km ACTIVITY 1.1

1.

2.

(b)

Search the values of the following constants in prefixes and convert them to real numbers: (a)

Speed of light in vacuum;

(b)

Mass of an electron; and

(c)

Distance from Earth to the Sun.

Convert the following numbers using suitable prefixes. (a)

23,000,000kg; and

(b)

7,500nm.

Kuantiti yang diperolehi  Apakah kuantiti kuantiti min yang diperolehi? diperolehi? Kuantiti yang diperolehi adalah kuantiti fizikal yang dihasilkan daripada kombinasi kuantiti asas melalui beberapa operasi seperti darab, bahagian atau kedua-duanya.

TOPIC 1 MEASUREMENT

5

Kuantiti fizikal adalah berkaitan antara satu sama lain dengan persamaan matematik. Kuantiti-kuantiti berikut boleh menyatakan dan berasal dari kuantiti asas. For example, Displacement Time

Velocity

Jadual 1.3 menunjukkan beberapa diperolehi kuantiti, unit mereka dan bagaimana unit-unit mereka ini diperolehi daripada unit-unit asas. Jadual 1.3: Kuantiti yang diperolehi

Derived Quantity

Relationship with Base Quantities

Relationship with Base Units

Derived Unit

 Area, A

Length Breadth

m m

m2 

Volume, V 

Length Breadth Height

m m m

m

Mass

kg 

m 3

Velocity, v 

Volume Length Time

 Acceleration, a

Velocity Time

ms s

Density,

Work, W 

Force Displacement

Power, P 

Work Time

3

 _3 Kgm

m

 _1 ms

s 1

 _2  kgm s m 22

kgm s

s

 _2  ms  _ kgm s or  Nm or  J   _ kgm s or   _ Nm s or   _ Js

Contoh 1.2: Berdasarkan kepada formula yang diberikan, memperolehi unit-unit SI kuantiti yang berikut. (a)

Force = Mass Acceleration

(b)

Pressure =  Area

Force

6 TOPIC 1 MEASUREMENT

Penyelesaian: (a)

Force

= Mass Acceleration

Unit of (Force)

= Unit of (mass) Unit of (acceleration) _2

= kg ms _2 kgms = (b) Pressure

=

Force  Area

Unit of (Pressure) = Unit of (Force) Unit of (Area) kgms 2 =

m2 _1 _2

= kgm s

1.1.2

Panjang

Panjang adalah ukuran anjakan antara dua titik dalam satu dimensi tunggal. Terma yang berbeza digunakan untuk pengukuran dalam dua dimensi serenjang lain: Kelebaran dan ketinggian. Anda perlu belajar bahawa panjang diukur dengan menggunakan unit SI, meter. Ia ditakrifkan sebagai: Meter adalah panjang laluan yang dilalui oleh cahaya dalam vakum dalam tempoh 1/299,792,458 saat. Selain daripada meter atau dengan awalan (centimetre, kilometer dan lain-lain),  AS adat unit yang, Bahasa Inggeris atau sistem Imperial unit menggunakan unitunit lain untuk mengukur panjang seperti inci, kaki, Taman atau batu.

TOPIC 1 MEASUREMENT

1.1.3

7

Luas

Kawasan ditakrifkan sebagai jumlah ruang dua dimensi dalam sempadan yang. Terletak di dataran yang atau segi empat tepat,  Area = Length Width 2 Oleh itu, unit SI bagi kawasan ini m .

Sekiranya simbol-simbol digunakan untuk mewakili kuantiti seperti dalam Jadual 1.1 (di mana l = panjang), dan membiarkan A = kawasan; dan b = Kelebaran atau keluasan, kita mendapatkan persamaan berikut bagi kawasan dataran yang atau segi empat tepat:  A = l  b Jika panjang dan lebar dikira dalam cm seperti dalam Rajah 1.1, kawasan diukur 2 dalam cm .

Figure 1.1: A square of 1cm 1cm

2 1cm = 1cm 1cm = 0.01m 0.01m _4 2 2 = 0.0001m or 1 10 m

 Anda mesti mencuba masalah yang sama untuk meningkatkan kemahiran menyelesaikan masalah anda.

8 TOPIC 1 MEASUREMENT

Kawasan untuk pelbagai bentuk boleh ditentukan dengan menggunakan Formula bagi kawasan. Beberapa contoh ditunjukkan dalam Rajah 1.2.

Rajah 1.2: Kawasan beberapa bentuk biasa

 Anda juga boleh mengukur keluasan objek dengan meletakkan benda-benda yang seragam seperti suatu cap ke atas objek itu. Untuk mengukur keluasan menggunakan objek yang seragam, anda mesti mengira bilangan objek seragam meliputi permukaan. Sebagai contoh, jika anda ingin mengukur keluasan dalam buku teks, anda perlu mengisi setem sebanyak yang mungkin di permukaan buku. Bilangan setem yang meliputi permukaan buku adalah bidang buku ini. Lihatlah gambar rajah dalam Rajah 1.3. Bidang buku ini dilindungi oleh setem 12.

Figure 1.3: Stamps cover book surface

Walaupun setem yang boleh digunakan untuk mengukur keluasan buku, kaedah ini dianggap sebagai satu kaedah yang standard. Sekali lagi, terdapat keperluan untuk menggunakan sebuah unit yang didedikasikan untuk menjadikan kaedah yang standard.

TOPIC 1 MEASUREMENT

9

Satu kaedah yang mudah untuk mengukur keluasan sebuah segi empat tepat atau square adalah dengan menggunakan kertas graf. Kelebihan menggunakan kertas graf adalah bahawa ia mempunyai bangunan seragam yang dicetak di atasnya. Untuk mengukur keluasan sebuah objek yang segi empat tepat atau persegi, letakkan kertas graf pada permukaan objek. Satu square di kertas graf adalah 1cm 2. Oleh itu, bilangan petak kertas graf akan dikira untuk mengukur keluasan objekobjek yang ditanggung. Dengan menggunakan contoh sebelumnya, mari kita Gantikan setem dilindungi buku dengan kertas graf (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.4).

Figure 1.4: Graph squares cover book surface

Kawasan ini buku adalah 48 petak. Oleh kerana bidang masing-masing persegi 2 adalah 1cm 2, kawasan buku adalah 48 cm .

10

TOPIC 1 MEASUREMENT

Untuk mencari luas bentuk biasa, anda boleh mengesan bentuk di atas kertas grid centimetre (lihat Rajah 1.5).

Figure 1.5: A non-regular shape

Kemudian, mengira bilangan petak centimetre penuh di dalam bentuk. Kemudian, sepotong bersama bahagian selebihnya (sebagai contoh, dua) ke dalam petak penuh. Kaedah ini akan memberi anda anggaran yang baik bagi Daerah shapeÊs. SELF-CHECK 1.1

We have learned how to use graph paper to measure an area of a rectangular and a square object. Imagine, if the area you want to measure is big, like a badminton court or a football field. Is it practical to use graph paper as a tool to measure those big areas? There are other alternatives we can use to measure such big areas. The area of a square or a rectangle is measured by using the formula: A = l  b. Calculate the area of your classroom by using the given formula.

ACTIVITY 1.2

 As a teacher, you can ask your students to do this activity: They have already learned that a graph paper can be used as a tool to measure the area of a rectangular and a square object. Now, ask them to measure the area of their own books by using graph paper.

TOPIC 1 MEASUREMENT

1.1.4

11

Isipadu

Fikirkan tentang situasi ini. Anda perlu untuk menganggar jumlah petrol yang anda perlukan untuk memandu kereta anda dari Ipoh ke Melaka. Anda sudah tahu jarak di antara Ipoh dan Melaka, tetapi sekarang anda perlu menganggarkan berapa banyak minyak yang anda perlukan untuk sampai ke Melaka. Masa tambahan jarak anda memandu, lebih besar jumlah petrol yang anda perlukan untuk perjalanan. Hubungan tidak langsung ini dapat dijelaskan dengan cara yang mudah dengan merujuk kepada situasi berikut yang ditunjukkan dalam Rajah1.6.

Figure 1.6: Comparing a big and a small bowl for volume

 Apabila anda Bandingkan mangkuk A dan B mangkuk, mangkuk yang mempunyai ruang yang lebih besar untuk diisi oleh cecair? Kenapa boleh satu mangkuk diisikan dengan lebih banyak isipadu cecair berbanding dengan mangkuk lain? Dua soalan ini boleh dijawab apabila kita memahami definisi kelantangan. Isipadu objek adalah jumlah ruang dihuni oleh objek tersebut. Oleh itu, objek yang lebih besar mempunyai isipadu yang lebih besar.

12

TOPIC 1 MEASUREMENT

Isipadu adalah ruang tiga dimensi yang diduduki oleh objek. Unit untuk isipadu menggambarkan bentuk tiga dimensi yang seperti meter padu, kaki padu atau batu padu. Kelantangan bentuk tetap atau bentuk geometri boleh ditentukan dengan menggunakan formula matematik yang ditunjukkan dalam Rajah 1.7.

Rajah 1.7: Jumlah beberapa objek berbentuk geometri

Isipadu Kuboid Jumlah cuboid yang boleh juga ditentukan experimentally dengan mengisi kotak sepenuhnya dengan kiub yang sama saiz. Ini adalah kerana kiub boleh mengisi kotak. Untuk mengukur isipadu cuboid yang kosong dengan kiub, kita perlu kiub belah 1 cm dengan bilangan 1 cm 3. Kita boleh mengukur isipadu sebuah kotak kosong dengan mengisi ia benar-benar dengan kiub dengan isipadu 1cm setiap 3. Bilangan kiub yang mengisi kotak benar-benar adalah jumlah kotak yang tertentu itu. Jika kiub 36 mengisi kotak benar-benar, bermakna jumlah kotak 3 adalah36cm . Kaedah kedua untuk mengukur isipadu cuboid adalah dengan menggunakan formula matematik. Pertama sekali, kita perlu memahami ciri-ciri asas sebuah cuboid. Panjang, lebar dan ketinggian cuboid yang adalah berbeza. Walaupun begitu, kita masih boleh mengira isipadu dengan menggunakan rumus berikut yang ditunjukkan dalam Rajah 1.8..

Rajah 1.8: Formula untuk mengira jumlah kuboid yang

TOPIC 1 MEASUREMENT

13

Contoh 1.3: Memandangkan tempoh cuboid itu ialah 5cm, lebarnya adalah 4cm dan kemuncaknya ialah 2cm, jumlah yang boleh dikira dengan menggunakan formula: Volume = Length Width Height = 5cm 4cm 2cm 3 = 40cm Tidak teratur yang berbentuk objek, kelantangan tidak dapat ditentukan dengan menggunakan formula, kita boleh menggunakan anjakan cecair sebagai satu cara untuk menentukan jumlah anak. Apabila objek diletakkan ke dalam silinder pengukur, paras air akan meningkat. Perbezaan isipadu air adalah jumlah objek yang, Vobject.

V

object

=V

object + water

_V

water 

3  Air dalam silinder pertama dalam Rajah 1.9 mempunyai isipadu 200cm .

Figure 1.9: Measuring the volume of a liquid

Paras air meningkat kepada 260cm 3 apabila objek yang diletakkan di dalamnya. Itulah jumlah objek yang: 3 3 Vobject  = 260cm _ 200cm 3 = 60cm

14

1.1.5

TOPIC 1 MEASUREMENT

Masa

Masa adalah ukuran kontinum spatial kewujudan dan peristiwa. Unit masa, kedua (s), adalah ditakrifkan pada asalnya sebagai pecahan 1/86 400 hari Suria min. Walau bagaimanapun, penyelewengan putaran bumi tidak membenarkan ketepatan dicapai untuk mengukur tahap kedua. Kedua ditakrifkan semula pada tahun 1967 untuk mengambil kesempatan daripada berketepatan tinggi yang dapat dicapai dengan jam atom, yang menggunakan kekerapan ciri-ciri cahaya yang dikeluarkan dari atom cesium-133 sebagai yang "rujukan jam .‰ Kedua didefinisikan sebagai masa yang diperlukan untuk 9,192,631.770 tempoh radiasi atom sesium kerana mereka berada diantara kedua-dua negeri tertentu.

1.1.6

Jisim

 Apabila anda berjalan-jalan di sebuah pasar raya, anda akan melihat banyak perkara yang dijual dalam paket. Jika anda membaca bingkisan-bingkisan ini dengan teliti, anda akan dapati jumlah jisim dicetak pada peket, 1 kg, 5 kg dan 10 kg dan sebagainya. Kami menggunakan konsep jisim dalam situasi kehidupan harian. Anda boleh memberi contoh-contoh situasi harian yang berkaitan dengan jisim? Semua objek mempunyai jisim. Jisim adalah kuantiti jirim dalam objek itu. Objek yang mempunyai kuantiti yang lebih besar perkara di dalamnya mempunyai jisim yang lebih besar. Jisim objek adalah sama walaupun ia diukur pada tempat yang berbeza. Ini adalah kerana jisim objek bergantung kepada jumlah jirim dalam objek itu. Oleh itu, duit syiling 50 sen mempunyai jisim lebih besar daripada duit syiling 20 sen. Unit piawai bagi jisim adalah kilogram (kg). Jisim piawai adalah prototaip antarabangsa untuk jisim 1 kilogram yang disimpan di Biro timbangan antarabangsa dan langkah-langkah berhampiran Paris. Satu kilogram adalah sama dengan jisim untuk Kilogram prototaip  Antarabangsa (soalan), satu silinder platinum-iridium yang disimpan oleh BIPM di Sèvres, Perancis. Metric Units 1 kilogram (kg) = 1000 grams (g) 1 gram (g) = 1000 milligrams (mg)

TOPIC 1 MEASUREMENT

1.1.7

15

Suhu

 Anda akan mungkin biasa dengan laporan cuaca yang disiarkan dalam berita yang meramalkan cuaca untuk hari seterusnya. Anda mungkin sudah perhatikan bahawa beberapa nombor yang terpapar pada skrin yang menunjukkan berapa panas atau sejuk hari akan. Bilangan ini mungkin agak tinggi atau lebih rendah di beberapa tempat. Ini dipanggil suhu. Suhu digunakan untuk menunjukkan berapa panas atau sejuk adalah objek. Biasanya, sebuah objek panas ditandakan dengan mempunyai suhu yang tinggi. Sebaliknya, objek sejuk yang mempunyai suhu yang rendah. Anda tidak boleh mengukur suhu air mendidih atau sejuk dengan tepat oleh Pencicah jari-jari anda ke dalamnya. Anda mungkin hanya dapat menganggarkan suhu air. Termometer yang digunakan untuk mengukur suhu yang tepat. Suhu merupakan sifat fizikal perkara yang quantitatively satu tanggapan biasa panas atau sejuk. Jika suhu yang rendah, objek adalah sejuk; pelbagai darjah suhu lebih tinggi dirujuk sebagai hangat atau Panas. Suhu boleh diukur dengan menggunakan pelbagai jenis thermometers. Unit asas dalam suhu dalam sistem antarabangsa unit (SI) adalah Kelvin dan simbol K. Ia dinamakan sempena ahli fizik British, Lord Kelvin. Kelvin yang ditakrifkan sebagai pecahan 1/273.16 daripada suhu termodinamik tiga titik air. Skala yang biasa digunakan di makmal, nombor 0 diperuntukkan kepada suhu di mana air membeku dan jumlah 100 sebagai suhu di mana air bisul. Ruang antara dibahagikan kepada 100 bahagian yang sama dipanggil darjah, justeru, termometer yang jadi ditentukan dipanggil sebuah termometer centigrade (dari centi, "hundredth‰, dan gradus," degrees‰). Ia kini dipanggil Celsius dengan

termometer sempena orang yang pertama mencadangkan skala, Sweden astronomi Anders Celsius (1710_1744). Unit ini digunakan oleh kebanyakan negara. Tc = Tk _ 273.15  Amerika Syarikat menggunakan satu unit yang berlainan mengukur suhu. Di  Amerika Syarikat, jumlah 32 diperuntukkan kepada suhu apabila air membeku. Air mendidih diperuntukkan kepada jumlah 212. Skala ini dikenali sebagai dalam Fahrenheit skala.

TF = 1.8 T c + 32 F

16

TOPIC 1 MEASUREMENT

SUHU SIFAR MUTLAK

Suhu sifar mutlak, OK (bersamaan dengan _273.15 C skala suhu Celcius dan  _459.67 F di dalam Fahrenheit skala suhu) suhu di mana satu sistem termodinamik mempunyai tenaga terendah adalah.

ACTIVITY 1.3

Riddles related to temperature. 1.

Why should someone wear a hat on a cold day?

2.

Why can you warm your hands by blowing them gently, and cool them by blowing hard?

3.

Air and water, both at 25 C, do not feel the same. You notice this temperature difference upon jumping from 25 C air into a swimming pool of 25 C water. Why are there differences?

4.

Can an ice cube be so hot that your fingers will burn when in contact? (Source: Jargodzki & Potter, 2001)

1.2

ALAT-ALAT PENGUKURAN

Dalam subtopik yang berikut kita akan melihat beberapa alat yang kami biasa gunakan secara saintifik untuk mengukur. Apabila kita membuat ukuran, ada beberapa perkara yang kita perlu tahu mengenai alat pengukur yang kami gunakan supaya kita boleh mendapatkan hasil yang terbaik untuk ukuran kami yang persis, ketepatan dan sensitiviti.

1.2.1

Ketepatan, ketepatan dan sensitiviti

Dalam kehidupan sehari-hari, tiada ukuran adalah betul-betul tepat. Semua kuantiti fizikal adalah anggaran sahaja. Sebagai contoh, 500g gula yang dibeli dari pasar mini boleh 500.2g atau 499.8 g. Akan sentiasa ada sedikit perbezaan di antara nilai yang diperhatikan dan nilai sebenar kuantiti. Perbezaan dalam

TOPIC 1 MEASUREMENT

17

nilai sebenar dan nilai yang diperhatikan (Observed nilai _ nilai sebenar,) dikenali sebagai ralat yang tidak menentu.

Terdapat banyak sebab untuk ralat pengukuran, seperti: (a)

Menggunakan alat pengukur yang sesuai;

(b)

Ralat peribadi apabila membaca skala; dan

(c)

Proses pengukur itu sendiri.

Tiga aspek penting pengukuran yang akan dijelaskan dalam Jadual 1.4. Jadual 1.4: Tiga aspek penting pengukuran

 Aspect

Kepersisan

Description Keupayaan instrumen untuk memberikan bacaan yang konsisten apabila kuantiti fizikal yang sama dikira lebih daripada sekali. Dalam erti kata lain, terdapat sisihan yang tiada atau sedikit antara pengukuran yang diambil

Ketepatan

Sejauh adalah nilai yang diukur berbanding dengan nilai sebenar?

Sensitiviti

Keupayaan mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur. Instrumen-instrumen sensitif boleh mengesan dan bertindak balas dengan cepat terhadap perubahan kuantiti yang kecil.

Sekarang Marilah kita mempelajari lebih lanjut mengenai aspek-aspek tiga. (a) Kepersisan Mari kita lihat dua contoh untuk memahami precis ion. Contoh 1.4: ketepatan Jadual 1.5 menunjukkan dua set bacaan yang diambil dengan menggunakan dua alat pengukur berbeza; A dan B: Table 1.5: Example for Precision Instrument A

Instrument B

6.5

7.2

6.4

6.6

6.5

5.9

6.6

5.2

6.5

7.9

18

TOPIC 1 MEASUREMENT

Dari bacaan dalam Jadual 1.5, nilai diambil oleh instrumen yang akan lebih dekat kepada seseorang lain berbanding dengan instrumen B. Bacaan diambil oleh instrumen B berselerak, di mana lima nilai berada agak jauh daripada satu sama lain. Oleh itu, apabila membandingkan instrumen b, bacaan diambil oleh instrumen yang lebih tepat daripada instrumen adalahB. Keseragaman dalam bentuk sisihan

Sisihan relatif = sisihan purata/purata bacaan 100% Contoh 1.5 Bacaan yang diambil oleh instrumen G yang ditunjukkan di bawah. Cari sisihan relatif bagi bacaan. 2.2m, 2.3m, 2.5m, 2.1m and 2.2m Solution: (i)

Mencari bacaan purata.  Average reading = (2.2 + 2.3 + 2.5 + 2.1 + 2.2)/5 = 2.26m

(ii)

Bina satu jadual seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.6: Jadual 1.6: Contoh Jadual

No.

Readings Taken by Instrument G, (m)

Deviation (m)

1

2.2

2.2 _ 2.26 = 0.06

2

2.3

2.3 _ 2.26 = 0.04

3

2.5

2.5 _ 2.26 = 0.24

4

2.1

2.1 _ 2.26 = 0.16

5

2.2

2.2 _ 2.26 = 0.06

Total

11

0.56

 Average

11.3/5 = 2.26

0.56/5 = 0.11

(iii)

Mencari sisihan jumlah menggunakan formula seperti ditunjukkan di bawah : Sisihan piawai = membaca _ purata bacaan

(iv)

Mencari sisihan purata menggunakan formula:

TOPIC 1 MEASUREMENT

19

Purata sisihan = Jumlah sisihan /  Bilangan bacaan = 0.56/5 = 0.11m (v)

Cari sisihan relatif menggunakan formula yang diberikan: Sisihan relatif = Purata sisihan / Bacaan purata 100% = 0.11/2.26 100% = 4.86% Jika kita menggunakan alat pengukur konsisten 100% untuk mengukur satu kuantiti fizikal, maka sisihan relatif bagi bacaan yang diambil akan menjadi sifar. Keadaan ini berlaku kerana terdapat sisihan tiada dalam setiap bacaan yang diambil. Di sisi lain, jika kita menggunakan alat pengukur yang tidak 100% tepat, kita akan mendapat bacaan yang berlainan untuk mengukur kuantiti fizikal.

(b)  Ketepatan Mari kita lihat satu contoh untuk menunjukkan konsep itu ketepatan. Contoh 1.6: Guru meminta dua pelajar, berjaya dan Syazwan, untuk mengukur ketinggian kerusi di makmal fizik. Ketinggian sebenar kerusi adalah 35.4cm. Jadual data di bawah menunjukkan data yang diperolehi:  Afiq

35.2cm

35.6cm

35.4cm

35.7cm

35.3cm

Syazwan

36.2cm

36.1cm

36.2cm

36.1cm

36.2cm

For Afiq: (i)

Since the readings taken are very close to the actual reading, his

readings can be considered as accurate. (ii)

But, there are variations between the readings, so his readings can be considered as not precise (consistent).

20

TOPIC 1 MEASUREMENT

For Syazwan:

(c)

(i)

Oleh kerana bacaan yang diambil adalah jauh dari bacaan sebenar, bacaan beliau boleh dianggap sebagai kurang tepat.

(ii)

Tetapi, bacaan beliau yang lebih tepat berbanding dengan berjaya kerana bacaan akan tertumpu kepada dua nilai, 36.1cm dan 36.2cm sahaja.

Sensitivity

Jika kita lihat sebuah pemerintah, kita akan Perhatikan bahawa terdapat dua skala _ centimetre (SM) dan terdedah (mm) skala. Kita boleh menyatakan bahawa skala terdedah (mm) adalah lebih sensitif daripada skala centimetre kerana instrumen dengan bahagian-bahagian yang lebih kecil pada skala lebih sensitif. Sensitiviti alat pengukur yang boleh dibandingkan antara alat pengukur yang berbeza. Beberapa contoh: (i)

Pemerintah yang boleh mengukur nilai terkecil 0.1 cm, sebuah vernier caliper kepada nilai terkecil 0.01 cm dan skru micrometer mengukur nilai terkecil 0.001 cm. Jadi apabila kita mengukur diameter rod kaca, kita mungkin akan mendapat 0.8cm daripada pemerintah, 0.82cm daripada borang vernier caliper dan 0.823cm micrometer satu skru tolok. Oleh itu, tolok skru micrometer adalah lebih sensitif daripada seorang vernier caliper yang lebih sensitif daripada pemerintah yang.

(ii)

Yang terdedah adalah lebih sensitif daripada ammeter yang kerana ia mempunyai skala yang dapat mengukur arus dengan tepat untuk nilai terkecil 1 milliampere. Ammeter yang hanya boleh mengukur arus yang terkecil nilai 1 Ampere sahaja

. (iii)

Baki elektronik yang mempunyai nilai terkecil 0,0001 g, manakala baki seberat mempunyai nilai terkecil 100 g. Oleh itu, kira-kira elektronik adalah lebih sensitif daripada seberat kira-kira.

TOPIC 1 MEASUREMENT

21

ACTIVITY 1.4

 Adalah di diamond milik anda? Seorang teman meminta untuk meminjam diamond anda selama sehari untuk menunjukkan kepada keluarganya. Anda adalah sedikit bimbang, supaya anda berhati-hati perlu anda diamond yang berwajaran pada skala yang membaca 8.17 gram. Ketepatan skala itu didakwa sebagai  _0.05 gram. Keesokan harinya, anda berat di diamond dikembalikan lagi, mendapat 8.09 gram. Adakah ini diamond anda? Source: Giancolli (1998)

1.2.2

Alat-alat untuk mengukur panjang, jisim, masa, elektrik dan suhu

Sekarang mari kita lihat pada alat yang kita boleh menggunakan untuk mengukur panjang, jisim, masa, elektrik dan suhu. (a)

Alat-alat untuk mengukur panjang Terdapat beberapa kaedah yang kita boleh menggunakan untuk mengukur panjang. Dahulu, orang menggunakan bahagian-bahagian badan mereka untuk mengukur panjang. Sebagai contoh, mereka menggunakan kaki, tangan atau jari-jari mereka untuk mengukur panjang perkara-perkara tertentu. Pada dasarnya, terdapat lima unit panjang apabila menggunakan bahagian-bahagian badan yang mengukur: jangka masa, kaki, a cubit, satu span lengan dan stride yang (rujuk Rajah 1.10).

Figure 1.10: Area of some regular shapes Source: http://www.ilmoamal.org

22

TOPIC 1 MEASUREMENT

Setiap bilik mempunyai gambaran unik tersendiri. Sebagai contoh, masa adalah jarak dari hujung ibu jari itu ke hujung jari telunjuk, sedangkan kaki panjang kaki manusia. Selain itu, cubit yang merupakan jarak dari siku ke hujung jari hantu. Di samping itu, untuk jangka lengan adalah jarak antara tangan dewasa manÊs satu bila tangan menghulur. Akhir sekali, stride yang merupakan jarak yang dilindungi oleh satu langkah panjang. Nenek moyang kita juga menggunakan terma seperti hail a (sepelaung) atau mendidih beras (setanak nasi) untuk menerangkan jarak yang dilalui. Pelbagai alat telah direka bentuk supaya kita boleh mengukur panjang tepat sebagai Meter jarak Laser yang direka untuk mengukur panjang sehingga 100 meter yang menggunakan sinar laser. Satu lagi alat yang sama untuk mengukur panjang adalah pita pengukur. Ia mengukur panjang milimeter (mm), sentimeter (cm) dan meter (m). Ia sering digunakan untuk mengukur benda-benda yang lebih besar (lebih dari 1 m).

Dalam topik ini kita akan membincangkan tiga alat pengukur untuk tempoh yang pemerintahan meter, vernier caliper dan skru micrometer mengukur. (i)

Peraturan meter Peraturan meter yang digunakan untuk mengukur panjang objek di dalam makmal. Ia boleh memberikan bacaan centimetre 0.1 (SM) atau 1 terdedah (mm) bergantung kepada jenis.

(ii)

Vernier Caliper Vernier caliper merupakan alat pengukur yang boleh mengukur panjang objek kecil antara 0 dan 10 SM. Ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01cm. Rajah 1.11 menunjukkan vernier caliper.

Figure 1.11: Vernier caliper Source: www.tutorvista.com

TOPIC 1 MEASUREMENT

23

Terdapat dua skala dalam vernier caliper:  _ Utama skala skala utama adalah di SM di mana 1cm terbahagi kepada 10 bahagian yang sama, dan 1 bahagian adalah bersamaan 0.1cm (atau 1mm).  _ Skala Vernier skala Vernier merupakan skala jarak 0.9 cm panjang dibahagikan kepada 10 bahagian yang sama, di mana bahagian 1 adalah bersamaan dengan 0.09cm. Oleh itu, perbezaan panjang antara bahagian vernier skala utama adalah 0.1cm _ 0.09 cm = 0.01 cm. Vernier caliper boleh digunakan untuk mengukur diameter dalaman dan luaran objek. Ketika kita ingin mengukur diameter luar dalam bekas, kami mungkin menggunakan rahang di luar, manakala kami menggunakan rahang batin untuk mengukur diameter dalaman kontena atau tiub. Langkah-langkah dalam bacaan vernier caliper: (i)

Menentukan tanda sifar "0‰ pada skala vernier. Semak

bahawa terdapat tiada ralat sifar; (ii)

 Antara rahang, letakkan objek yang hendak mengukur. Kemudian, berputar skru sehingga dalam rahang adalah gripping objek itu, sila pastikan bahawa ia tidak memerah objek;

(iii)

Seterusnya, mula mengambil bacaan, menulis nilai yang ditunjukkan pada skala utama sebelum atau betul-betul menyentuh hati itu "0‰ tandakan pada skala vernier,

sebagai contoh, 2.1cm; (iv)

Kemudian, perhatikan tanda pada skala vernier yang kelima dengan tanda pada skala utama. Sebagai contoh, jika tanda itu adalah pada 6, maka nilai akan 0.06 cm; dan

(v)

Akhir sekali, tambah pembacaan dari skala utama dengan bacaan pada skala vernier untuk mendapatkan bacaan tepat. Jumlah bacaan = Bacaan pada skala utama + bacaan pada skala vernier = 2.1cm + 0.06cm

= 2.16cm

24

TOPIC 1 MEASUREMENT

Jika vernier caliper mempunyai satu ralat sifar, maka bacaan perlu diperbetulkan melalui formula seperti berikut:

Untuk mengetahui sama ada terdapat ralat sifar atau tidak, kita mesti terlebih dahulu menutup rahang. Jika tanda sifar pada skala vernier serentak dengan tanda sifar pada skala utama, kemudian di vernier caliper tidak mempunyai satu ralat sifar (angka1.12).

Figure 1.12: A vernier caliper with no zero error 

(iii)

Tolok skru micrometer Jika kita ingin mengukur ketebalan atau diameter sebuah objek kecil, kami mungkin menggunakan tolok skru micrometer. Ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01mm atau 0.001cm. Terdapat beberapa struktur di dalam _ tolok skru micrometer anvil, spindle, lengan, thimble dan ratchet. Lihat Rajah 1.13.  _ Anvil dan Spindle digunakan untuk pegang objek yang kita ingin mengukur.  _ Lengan digunakan untuk menentukan bacaan pada lengan dengan merujuk kepada skala pada thimble yang. Thimble _ Thimble yang sebenarnya disambungkan kepada lengan lulus. Ia boleh diputar untuk mengetatkan anvil dan spindle. Satu revolusi yang thimble akan memberi 0.5mm jurang antara anvil dan spindle. Skala pada thimble ini mempunyai 50 bahagian yang sama dan setiap bahagian adalah 0.5 / 50mm atau 0.01mm kerana kita beralih kepada thimble.

TOPIC 1 MEASUREMENT

25

 _ Ratchet kita putar ratchet untuk pelarasan denda untuk mengenakan amaun yang betul bagi tekanan pada objek yang kita ingin mengukur. Prosedur dalam menggunakan skru micrometer mengukur: (i)

Antara anvil dan spindle, letakkan objek yang hendak mengukur;

(ii)

Genggaman objek itu perlahan-lahan dengan anvil dan spindle oleh putaran thimble; dan

(iii)

Kita boleh putar ratchet tersebut, tetapi seberapa segera sebagai yang pertama "click‰ bunyi itu mendengar kita perlu berhenti. Ini adalah kerana dalam "click‰ bunyi

memberitahu kita bahawa anvil dan spindle akan gripping objek itu perlahan-lahan tanpa mengenakan tekanan manamana di atasnya. Jika skru micrometer dalam tolok mempunyai ralat sifar, maka bacaan ini perlu diperbetulkan melalui formula seperti berikut:

Figure 1.13: Source: http://www.cyberphysics.co.uk/practical/skills/micrometer.htm

26

TOPIC 1 MEASUREMENT

SELF-CHECK 1.2

Both ruler and measuring tape are useful for measuring length or distance. However, sometimes, one tool is more suitable than the other depending on what kind of objects we want to measure. Based on this assumption, fill in the following table. Length Measured

Tool

Unit

Examples

Examples

Examples

Length of paper clip

Ruler 

mm

Length and height of a refrigerator  Length and width of a badminton court

m Measuring tape

Height of a classmate Circumference of a ball Height of a cat Length of a necktie Circumference of a marble Height of a rambutan tree

(b)

Alat-alat untuk mengukur jisim Bayangkan bahawa anda kini berada di pasar ikan. Anda dapat melihat pelbagai jenis ikan yang dijual di gerai. Ada yang besar dan ada yang kecil. Masing-masing jenis ikan dijual pada harga yang berbeza. Ada yang murah manakala yang lain adalah lebih mahal. Harga ikan adalah berdasarkan hanya berdasarkan jenis tetapi juga kepada jisimnya. Seperti yang kita bahas dalam seksyen, semakin tinggi jisim ikan, semakin tinggi harga. Kiat tersebut biasanya akan menggunakan alat yang khusus untuk mengukur  jisim ikan. Ia dipanggil baki. Secara amnya, jisim objek boleh dikira menggunakan baki. Terdapat beberapa jenis baki seperti yang ditunjukkan dalam Rajah RM1.14, lihat Rajah 1.15 dan Rajah 1.16.

TOPIC 1 MEASUREMENT

Figure 1.14: Electronic balance Source: www.lehmanscientific.com

Figure 1.15: Lever balance Source: www.psawcatalogue.com

Figure 1.16: Compression balance Source: www.narangindustries.com

27

28

TOPIC 1 MEASUREMENT

Dalam suasana yang formal seperti di makmal, kira-kira tuil yang digunakan untuk mengukur jisim objectÊs untuk. Selain baki yang dinyatakan di atas, Terdapat juga satu lagi jenis imbangan yang dipanggil baki triple-rasuk yang digunakan untuk mendapatkan jisim objek yang pelbagai (lihat Rajah 1.17) di dalam makmal.

Figure 1.17: Triple-beam balance Source: http://www.southwestscales.com

 Apabila kita menggunakan baki triple-rasuk, benda-benda diletakkan pada skala dan kemudian kita bergerak pemberat pada rasuk sehingga kita mendapatkan garisan di sebelah kanan skala untuk dipadankan. Sebaik sahaja kita telah seimbang skala, kita perlu menambah nilai pada setiap rasuk untuk mencari jumlah. Langkah-langkah dalam menggunakan baki triple-rasuk untuk mengukur  jisim:

(i)

Letakkan benda pada skala;

(ii)

Slaid berat besar di sebelah kanan sehingga bahagian jatuh di bawah garis. Gerakkan alur kembali seorang rider. Pastikan ia "locks‰ ke tempat;

(iii)

Ulangi proses ini dengan berat atas. Apabila bahagian bergerak di bawah garis, sandarkan ia satu alur;

(iv)

Slaid berat kecil pada rasuk Penyambut sehingga garisan padan dan

(v)

Menambah nilai pada setiap rasuk untuk mencari jumlah jisim untuk sepuluh terdekat gram yang.

TOPIC 1 MEASUREMENT

29

SELF-CHECK 1.3

Based on the reading in Figure 1.18, what would be the mass of the object measured in the picture?  _______ + ______ + _______ = ________ g

Figure 1.18: Reading in a triple-beam balance Source: www.regentsprep.org

ACTIVITY 1.5

There are many types of balances, such as lever, compression and electronic. Search the Internet to find out more about these. You may search for more information on their:

(c)

(a)

Attributes;

(b)

Functions and usefulnesses; and

(c)

Advantages and disadvantages.

Alat untuk mengukur masa Jam randik Kita boleh menggunakan jam randik untuk mengukur tempoh masa yang singkat. Oleh itu, jam randik ini biasanya digunakan dalam acara sukan atau di dalam makmal. Tengah bahagian atas sebuah jam randik analog, Terdapat satu tombol. Kita tekan tombol tersebut apabila kita ingin memulakan jam randik. Kita perlu tekan tombol tersebut kali kedua untuk menghentikan jam tangan. Untuk memulakan sekali lagi, kita tekan tombol tersebut buat kali ketiga. Selain itu, kita boleh menggunakan jam randik digital yang biasanya mempunyai lebih banyak ciri.

30

(d)

TOPIC 1 MEASUREMENT

Alat-alat untuk mengukur arus elektrik Terdapat dua alat yang boleh digunakan untuk mengukur arus elektrik. Mereka adalah: (i)

Ammeter  Ammeter yang digunakan untuk mengukur kuantiti arus elektrik. Unit  Antarabangsa untuk tenaga elektrik adalah amperes (A). Terdapat lebih sensitif jenis ammeter, iaitu milliamperes (mA) dan microamperes yang (_ A). Untuk mengukur semasa, kita perlu menyambung ammeter dalam siri. Kami ada untuk memastikan bahawa terminal positif bateri disambungkan ke terminal positif ammeter itu dan sebaliknya untuk mengukur arus elektrik. Pesongan penuding ammeter menunjukkan nilai semasa mengalir melalui litar. Penuding ammeter itu akan memesongkan sinaran sedikit di bawah tanda sifar jika sambungan litar yang salah. 1 ampere = 1,000 milliamperes (mA) 1 milliampere (mA) = 1,000 micoramperes ( A)

(ii)

Voltmeter 

Kami menggunakan meter voltan untuk mengukur perbezaan potensi (voltan), yang dikenali sebagai perbezaan caj elektrik antara dua titik dalam litar elektrik. Unit Antarabangsa untuk voltan adalah volt (V).  Ambil perhatian bahawa dalam menyambung meter voltan, kita harus menyambung selari merentasi bateri atau lain-lain komponen elektrik di dalam litar. Sebagai contoh, mari kita rujuk kepada Rajah1.19.

Figure 1.19: An electric circuit

Pesongan penuding meter voltan menunjukkan nilai voltan merentasi mentol.

TOPIC 1 MEASUREMENT

(e)

31

Alat untuk mengukur suhu Termometer Kami menggunakan termometer yang untuk mengukur suhu yang tepat. Biasanya kami menggunakan mercury thermometers untuk mengukur suhu. Termometer yang mempunyai tiub dimeteraikan sendiri khas yang mengandungi merkuri atau alkohol. Kedua-dua cecair sensitif dan akan berkembang apabila mereka akan dipanaskan dan kontrak apabila ia disejukkan. Biasanya, pewarna ditambah alkohol untuk memudahkan untuk membaca skala. Suhu adalah berkadar dengan tenaga kinetik purata molekul usul di bahan. Oleh itu, apabila termometer yang berhubung dengan objek yang suhu yang kami ingin mencari, tenaga akan mengalir antara dua media sehingga suhu mereka adalah sama dan keseimbangan haba ditubuhkan. Dengan membaca skala pada termometer itu, kita akan tahu suhu objek. Termometer yang harus cukup kecil dan tidak perlu mengubah suhu objek itu akan meninggikan. Terdapat banyak jenis thermometers. Thermometers yang paling biasa digunakan adalah: (i)

Termometer makmal Termometer ini digunakan khusus di dalam makmal. Ia digunakan untuk mengukur suhu apabila percubaan sedang dilakukan di Makmal Sains (lihat Rajah 1.20). Skala pembacaan normal adalah dari _ 100 C to 1100 C.

Figure 1.20: Laboratory thermometer  Source: http://www.northernbrewer.com

32

TOPIC 1 MEASUREMENT

(ii)

Termometer klinikal Termometer ini digunakan oleh doktor perubatan untuk mengukur suhu orang. Seseorang yang sihat sepatutnya suhu badan 37 C. Termometer ini direka khusus untuk kerja-kerja yang sempit dalam tiub untuk menghalang merkuri yang kembali ke mentol selepas ia dibawa keluar dari mulut. Brengsek tajam dikehendaki membuat merkuri yang pergi kembali ke mentol.

Pengukur suhu dan teknik betul untuk mengukur suhu dengan menggunakan termometer yang dengan cara yang betul, menggunakan suatu perintah termometer di pegang termometer yang menegak. Mata hendaklah pada tahap yang sama seperti permukaan melengkung merkuri dalam tiub kapilari termometer itu.

Dengan mendapatkan maklumat yang tepat mengenai suhu objek, ia akan memberitahu kita berapa sejuk atau panas objek adalah. Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering berurusan dengan perkara-perkara yang berkaitan dengan suhu. Sebagai contoh, jika kita mahu makan mi segera, kita perlu rebus air sehingga ia mencapai tahap tertentu. Adakah anda tahu apakah suhu menunjukkan air panas telah mencapai Takat didih yang? Aktiviti yang seterusnya akan berurusan dengan mengukur suhu air apabila ia dipanaskan. ACTIVITY 1.6

Measuring Temperature of Water When It is Heated Materials: Bunsen burner, thermometer, beaker, retort stand, tripod stand, stopwatch, wire gauze, distilled water. Steps: Place a wire gauze on a tripod stand and a beaker containing 100ml of water on the wire gauze. Heat the water slowly with the Bunsen burner. Read the temperature of the water every 30 seconds. Continue heating until the water boils. Record the readings in the table below. Time (Seconds)

30

60

90

120

150

180

210

240

Temperature ( C)

Draw a graph on a piece of paper to show the relationship between the time and temperature of water.

TOPIC 1 MEASUREMENT

33

ACTIVITY 1.7

Measuring the Water When It is Cooled Steps  After the water has been boiled, remove the water from the Bunsen burner. Let the water cool naturally to room temperature. Record the temperature of the water every thirty seconds. Record the readings in the table below. Time (Seconds)

30

60

90

120

150

180

210

240

Temperature ( C)

Based on the information, draw a graph on a piece of paper to show the relationship between the time and the temperature of the water.

1.3

TEKNIK GRAF

Dalam subtopic ini, kita akan membincangkan tentang bagaimana untuk membentangkan data dalam Jadual, melukis graf dan menganalisis graf.

1.3.1

Jadual data

Data disusun supaya ia boleh diserahkan secara sistematik. Bagi memastikan berdekatan dengan tempat perlancongan data, kita boleh membentangkan data dalam Jadual seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.7: Table 1.7: How We Can Present Data in a Table Name of the Responding Variable

Name of the Manipulated Variable (Symbol, Unit)  At least five sets of readings for  each table, decimal places according to the sensitivity of the instrument. Readings must be consistent in decimal places.

(Symbol, Unit) 1st

2nd

 Average Reading,

Reading, A

Reading, B

(A+B)/2 20 22.9 19.66

 Avoid inconsistent decimal places

34

TOPIC 1 MEASUREMENT

For example, Time Taken for 20 Complete Circulations, t (s)

Length of the Thread, l (cm)

1.3.2

t 1

t 2

average

10

20.2

20.4

20.3

20

19.9

19.9

19.9

30

19.7

19.8

19.8

40

19.0

19.0

19.0

50

20.0

20.1

20.1

60

19.5

19.5

19.5

Melukis graf

Untuk menganalisis keputusan percubaan, kami mungkin menggunakan kaedah grafik. Hubungan antara dua kuantiti fizikal dipaparkan melalui graf, seperti graf masa berbanding kepanjangan menunjukkan hubungan antara tekanan yang panjang dan tempoh oscillation. Panduan langkah demi langkah untuk melukis graf

(a)

Menentukan paksi (lihat Rajah 1.21).

Figure 1.21: Determining the axes in a graph

TOPIC 1 MEASUREMENT

(b)

35

Menentukan skala graf Kami menggunakan skala untuk dimuatkan data kami ke dalam graf, dan kami mungkin menggunakan unit perwakilan seperti: 1cm represents 2 units (1cm: 2 units), 2cm: 5 units, or 2cm: multiplication of 10 units. Tetapi, elakkan daripada menggunakan skala yang ganjil seperti 1 cm: 3 unit dan 1 cm: 9. Ini akan membawa kepada beberapa masalah ketika kita ingin mengambil bacaan dari graf.

(c)

Plot bacaan Berkomplot bacaan adalah proses di mana kita memindahkan data ke dalam graf. Adalah lebih baik untuk menggunakan pensil tajam apabila melukis. Salib (X) digunakan untuk mewakili titik graf. Graf perlu mengandungi sekurang-kurangnya lima mata.

(d)

Sertai Mata Dalam graf garis lurus, salah satu harus cuba untuk menyertai mata dengan kriteria berikut. Jika boleh, baris hendaklah: (i)

Melalui banyak perkara dan salah satu daripada paksi;

(ii)

Jika mata tidak dapat dimuatkan ke dalam baris, bilangan perkaraperkara di atas dan di bawah garisan hendaklah kira-kira sama; dan

(iii)

Boleh berjalan lancar.

Contoh yang baik daripada graf adalah ditunjukkan di dalam Rajah 1.22.

Figure 1.22: Example of a good graph

36

(e)

TOPIC 1 MEASUREMENT

Menentukan tajuk graf Graf yang baik sentiasa akan mengandungi tajuk graf yang ditulis di atas graf oleh borang berikut:  A graph of responding variable against manipulated variable For example: A graph of time against length

1.3.3

Analisis graf

Kita boleh menganalisis graf dengan mencari kecerunan yang. Kecerunan bagi graf boleh ditentukan dengan langkah-langkah berikut: Memilih dua titik yang berjauhan. Melukis segi tiga right-angled seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.23.

Figure 1.23: A right-angled triangle

TOPIC 1 MEASUREMENT

37

Calculate the value of  y (difference in the y-coordinates) and x (difference in the x-coordinates). ’

y   x

y2

x2

y 1 , and

x1 y 

Gradient

 x 

y  y   2

 1 x

2 x 1

For example, if the two selected points are (s, 4) and (20, 24), then The Gradient

27 4 20 5

23

15

1.53

1.4

PENYIASATAN PRAKTIKAL KURIKULUM SAINS RENDAH

DALAM

Sains utama, ukuran diajar di peringkat 3 tahun. Murid-murid telah dikehendaki untuk mengukur ciri-ciri fizikal yang pelbagai seperti panjang, kawasan, isipadu,  jisim dan masa dengan menggunakan pengukuran standard dan piawaian.

1.4.1

Ukuran panjang

Dalam ukuran panjang, pelajar dikehendaki mencadangkan dan melakukan aktiviti cara yang mereka boleh mengukur panjang menggunakan alat pengukur yang tidak standard seperti menggunakan tangan atau bahagian-bahagian badan mereka mereka. Selain daripada menggunakan bahagian tubuh manusia, kita boleh menggunakan alat-alat lain untuk mengukur seperti buku, pen atau peti. Perkara-perkara ini akan lebih seragam.

38

TOPIC 1 MEASUREMENT

Sebagai contoh, mengambil pemadam anda sendiri dan menggunakannya untuk mengukur buku ini. Gambarajah di bawah menunjukkan bagaimana pemadam yang boleh digunakan untuk mengukur panjang sebuah buku (lihat Rajah1.24).

Figure 1.24: Measuring length of a book using an eraser 

Berdasarkan Rajah 1.24, kita boleh mengukur panjang buku dengan mengira berapa banyak cryon meliputi tempoh buku. Rajah ini menunjukkan yang panjang dalam buku kira-kira bersamaan dengan tiga kali panjang pemadam yang diambil. Pelajar kemudian dikehendaki mengukur panjang menggunakan alat pengukur yang standard seperti mengukur pita. Pita pengukur akan mempunyai unit piawai seperti milimeter (mm), sentimeter (cm) dan meter (m). Satu lagi contoh adalah pemerintah yang mengukur panjang milimeter (mm) dan sentimeter (cm). Pengukuran akan dirakam ke dalam satu penganjur grafik.

1.4.2

Pengukuran kawasan

Mengetahui panjang, murid-murid perlu menggunakan maklumat tersebut untuk mengira kawasan. Mereka akan diberikan aktiviti-aktiviti yang akan membawa mereka untuk memahami konsep kawasan. Sebagai contoh, beberapa petak 1cm 1cm akan digunakan untuk menghasilkan 4cm 4cm square dan 8sm 8cm square, dan membuat perbandingan antara bilangan petak 1cm 1cm yang boleh membentuk dua kuasa dua lebih besar. Murid-murid telah dikehendaki mengira kawasan ini menggunakan unit standard dalam sistem metrik dan menggunakan Formula seperti kawasan = panjang lebar.

TOPIC 1 MEASUREMENT

1.4.3

39

Pengukuran isipadu

Objek-objek dalam bentuk pepejal dan cecair akan dipertimbangkan untuk pengukuran isipadu. Bagi pepejal, aktiviti yang dicadangkan adalah untuk mengatur kiub 1cm 3 ke dalam sebuah kiub yang lebih besar untuk contoh, kiub 4cm 3 atau yang cuboid 8cm 4cm 2cm. Pelajar membandingkan jumlah bilangan kiub yang boleh mengisi kiub/cuboid lebih besar untuk membincangkan kelantangan, atau menggunakan formula, isipadu = panjang lebar ketinggian untuk mengira isipadu dan nyatakan jawapan mereka dalam unit-unit standard. Kedua-dua cara itu tidak standard untuk mengukur isipadu seperti menggunakan cawan, cap botol dan cara-cara yang standard seperti menggunakan bikar, silinder mengukur yang digunakan untuk memberi pelajar idea pada jilid. Muridmurid membuat pengukuran cecair yang diberikan dengan menggunakan alatalat pengukur piawai yang berbeza dan memberi jawapan mereka dalam unitunit metrik yang standard.

1.4.4

Ukuran jisim

Pelbagai alat untuk mengukur jisim diperkenalkan dalam topik ini seperti baki tuil. Standard pengukuran boleh digunakan dengan membandingkan jisim objek yang diukur dengan jisim sebuah buku, kaca atau sebarang objek yang disediakan. Murid-murid perlu tahu unit piawai bagi jisim dalam sistem metrik seperti mg, g dan kg. Mereka akan mengambil ukuran menggunakan teknik yang betul dan merekodkan dapatan dalam bentuk grafik penganjur.

1.4.5

Ukuran masa

Cara-cara yang tidak standard untuk mengukur masa akan dibincangkan. Beberapa contoh akan tekanan yang berayun, titisan air atau denyut. Muridmurid perlu mengukur masa yang diambil untuk tindakan yang menggunakan teknik pengukuran standard masa ini. Mereka juga perlu tahu bahawa mereka hanya boleh menggunakan perkara-perkara yang mengulangi seragam untuk mengukur masa. Kemudian, semua murid perlu memilih alat-alat standard yang sesuai untuk mengukur masa dengan menggunakan jam randik dan sebagainya. Mereka perlu menyatakan ukuran dalam unit piawai untuk masa seperti saat, minit atau  jam.

40

TOPIC 1 MEASUREMENT

Kuantiti fizikal adalah dalam kuantiti yang boleh diukur. Kuantiti asas adalah kuantiti fizikal yang tidak boleh didefinisikan dari segi kuantiti fizikal yang lain. Kuantiti yang diperolehi yang dihasilkan dari gabungan kuantiti asas melalui beberapa operasi seperti darab, bahagian atau kedua-duanya. 2 3 3 Beberapa kuantiti yang diperolehi adalah luas (m ), isipadu (m ), ketumpatan (kg/m ) _1 and halaju (m s ).

 Apabila kita membuat ukuran, ada beberapa perkara yang kita perlu tahu mengenai alat pengukur yang kami gunakan supaya kita boleh mendapatkan hasil yang terbaik untuk ukuran kami. Tiga aspek penting pengukuran yang akan ketepatan, ketepatan dan sensitiviti. Ketepatan adalah keupayaan instrumen untuk memberikan bacaan yang konsisten apabila kuantiti fizikal yang sama dikira lebih daripada sekali. Ketepatan merujuk bagaimana menutup adalah nilai yang diukur berbanding dengan nilai sebenar. Sensitiviti adalah kebolehan mengesan perubahan kecil dalam kuantiti yang diukur. Untuk mengukur panjang objek yang kecil antara 0 dan 10 cm, kami mungkin menggunakan vernier caliper, kerana ia mempunyai ketepatan sehingga 0.01 cm. Jika kita ingin mengukur ketebalan atau diameter sebuah objek kecil, kami mungkin menggunakan tolok skru micrometer. Jisim objek boleh dikira menggunakan baki. Jam randik digunakan untuk mengukur tempoh masa yang singkat.

Meter voltan yang digunakan untuk mengukur perbezaan potensi (voltan), yang dikenali sebagai perbezaan caj elektrik antara dua titik dalam litar elektrik yang.