Soal Ketidakpastian Pengukuran Kelas 10 Semester 1 dan Jawaban

tirto.id - Contoh soal Ketidakpastian Pengukuran kelas 10 semester 1 berikut ini bisa menjadi salah satu bahan untuk latihan menghadapi ulangan, penilaian tengah semester (PTS/UTS), dan juga penilaian akhir semester (PAS).

Ketidakpastian Pengukuran termasuk salah satu tema awal dalam materi fisika kelas 10 semester 1. Maka itu, ada kemungkinan pertanyaan tentang Ketidakpastian Pengukuran diujikan dalam PTS.

Sementara itu, dalam Kurikulum Merdeka, tema Ketidakpastian Pengukuran masuk dalam bab pertama di buku IPA Kelas 10. Bisa disimpulkan, tema termasuk perlu dipelajari oleh peserta didik SMA agar siap mengerjakan soal-soal PTS IPA kelas 10 semester 1.

Ketidakpastian pengukuran adalah selisih hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya dari objek yang diukur. Sifat ketidakpastian memungkinkan terjadi selisih maksimal di antara nilai ukur dengan hasil yang sebenarnya.

Pengukuran adalah kegiatan membandingkan besaran yang akan diukur dengan besaran sejenis yang telah ditetapkan sebagai satuan. Setiap pengukuran berpotensi menemui ketidakpastian hasil.

Secara umum, faktor pemicu ketidakpastian hasil pengukuran berupa kesalahan (error). Kesalahan itu dibagi menjadi tiga kategori yaitu kesalahan umum, kesalahan acak, dan kesalahan sistematik.

Kesalahan-kesalahan umum (gross errors) disebabkan kesalahan manusia, antara lain kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat, pemakaian instrumen yang tidak sesuai, kesalahan penaksiran dan paralaks (kesalahan yang timbul apabila pada waktu membaca skala posisi mata pengamat tidak tegak lurus terhadap skala tersebut.

Kemudian, kesalahan acak disebabkan oleh gejala yang tidak dapat secara langsung diketahui sehingga tidak mungkin dikendalikan secara pasti atau tidak dapat diatasi secara tuntas, seperti fluktuasi tegangan listrik dan getaran landasan.

Terakhir, kesalahan sistematis yang bersumber dari alat ukur yang digunakan atau kondisi yang menyertai saat pengukuran seperti kesalahan kalibrasi alat, kesalahan nol, waktu respons yang tidak tepat, kondisi yang tidak sesuai, dan kesalahan pandangan (paralaks).

Contoh Soal Ketidakpastian Pengukuran Kelas 10

Berikut sejumlah contoh soal ketidakpastian pengukuran kelas 10 lengkap dengan kunci jawabannya. Ada 2 jenis pertanyaan tentang ketidakpastian pengukuran, yakni pilihan ganda dan esai.

A. Soal Pilihan Ganda

Baca dengan cermat teks berita berikut ini untuk menjawab pertanyaan nomor 1-5!

Petugas Dinas Perindustrian dan Perdagangan Jawa Timur menggelar tera ulang timbangan di kantor Kecamatan Kamal, Kabupaten Bangkalan, Jawa Timur, Selasa, 3 November 2015. Puluhan pedagang Pasar Kamal dan pemilik toko kelontong datang membawa timbangan mereka untuk diperiksa dan diservis.

"Mayoritas timbangan yang dibawa tidak sesuai dengan standar nasional," ujar Dary, petugas tera Unit Pelaksana Tugas Bidang Kemetrologian Pamekasan Dinas Perindustrian dan Perdagangan Jawa Timur.

Menurut dia, ada banyak hal yang menyebabkan timbangan pedagang tidak sesuai dengan standar nasional, seperti cara pemakaian yang tidak tepat. Tentu ada juga yang sengaja diakali.

"Namun, mayoritas yang dibawa ke sini karena faktor alam, yaitu karatan, sehingga keseimbangan berubah melewati batas toleransi selisih sebesar 20 gram untuk timbangan 5 kilogram," terang Dary.

Komar, salah satu petugas tera, menyebut ciri-ciri timbangan yang diakali pedagang. Menurut Komar, bila pedagang buah atau pedagang sembako selalu meletakkan batu kiloan di atas timbangan, patut dicurigai timbangan itu telah diakali.

Sukron, salah satu pedagang di Pasar Kamal, meminta tera ulang tidak dilakukan sekali dalam satu tahun. Sebabnya, kerusakan timbangan selalu membuat dia tekor. Dia juga menilai biaya tera tidak mahal. Untuk timbangan 5 kg hanya dikenai biaya Rp6.500 per unit.

"Kalau bisa, ada petugas tera di setiap kecamatan. Jadi, kapan pun rusak, timbangan bisa langsung diperbaiki," ucapnya.

1. Berikan pilihan jawaban yang benar sekaligus beri alasannya!

Kesalahan pengukuran yang disebutkan dalam paragraf keempat dari teks di atas termasuk kesalahan pengukuran akibat.....

a. Kesalahan acak

b. Kesalahan sistematik

c. Kesalahan paralaks

d. Keterbatasan keterampilan pengamat

Jawaban: B (Kesalahan Sistematik).

Alasan: Karatan termasuk dalam kategori kelelahan alat, dan merupakan jenis kesalahan sistematik yang menjadi faktor pemicu kesalahan pengukuran.

2. Berikan pilihan jawaban yang benar sekaligus beri alasannya!

Kesalahan pengukuran yang disebutkan dalam paragraf ketiga kalimat kedua dari teks di atas termasuk kesalahan pengukuran akibat....

a. Kesalahan sistematik

b. Kesalahan acak

c. Kesalahan paralaks

d. Keterbatasan keterampilan pengamat

Jawaban: A (Kesalahan Sistematik).

Alasan: Timbangan yang diakali dapat termasuk dalam kategori kesalahan kalibrasi karena ketidaksesuaian titik nol.

3. Berikan pilihan jawaban yang benar dan tunjukkan cara pengerjaannya!

Di paragraf keempat dari teks di atas disebutkan bahwa kesalahan akibat faktor karatan menyebabkan keseimbangan berubah melewati batas toleransi selisih sebesar 20 gram untuk timbangan 5 kilogram. Dapat disimpulkan, persentase ketidakpastian relatifnya adalah....

a. 0,25%

b. 2,50%

c. 0,40%

d. 4,00%

Jawaban: C (0,40%)

Cara pengerjaan: 4/1000 × 100% = 0,4%

4. Berikan pilihan jawaban yang benar dan tunjukkan cara pengerjaannya!

Seseorang membeli telur 5 kg dengan harga Rp24.000,00 per kg. Telur-telur tadi ditimbang menggunakan timbangan yang berkarat seperti dijelaskan dalam pertanyaan soal nomor 2. Berapa kerugian yang ditanggung pembeli akibat kesalahan pengukuran itu?

a. Rp300

b. Rp480

c. Rp3000

d. Rp4800

Jawaban: B (Rp480)

Cara pengerjaan: 0,4% × 5 kg × Rp24.000 = Rp480

5. Berikan pilihan jawaban yang benar dan jelaskan alasannya!

Kamu adalah seorang pedagang sukses. Kamu juga memahami konsep pengukuran dalam fisika. Bagaimana kamu bersikap terkait pengukuran?

a. Menerapkan prinsip fisika di pengukuran

b. Mencermati kualitas timbangan

c. Memilih timbangan digital

d. Menghitung tanpa kalkulator

Jawaban: A

Alasan: Jawabannya ialah menerapkan prinsip fisika untuk pengukuran. Dengan menerapkan prinsip fisika secara tepat pada pengukuran untuk kegiatan berdagang, saya menjadi pedagang yang jujur dan amanah.

6. Besaran berikut ini merupakan besaran pokok adalah …

A. massa, intensitas cahaya, dan kelajuan

B. massa, berat, dan kecepatan

C. massa jenis, suhu dan jumlah zat

D. panjang, jumlah zat dan intensitas cahaya

Jawaban: D

7. Pasangan besaran dan lambang dimensi yang benar pada tabel berikut adalah ….

A. 1 dan 4

B. 1 dan 3

C. 2 dan 3

D. 2 dan 4

Jawaban: C

8. Besarnya daya listrik pada suatu resistor R dapat dirumuskan dengan persamaan P = R. I2. Dimana P = daya (watt = joule/sekon) dan I = kuat arus (amper). Lambang dimensi dari resiston R adalah ….

A. M LT-2A

B. M L-2T-2A2

C. M L2T-3A2

D. M L2T-3A-2

Jawaban: D

9. Penulisan data 0,0001350 kg dalam dua angka penting dan sesuai aturan penulisan notasi ilmiah yang benar adalah.…

A. 1,4 x 104 kg

B. 1,4 x 10-4 kg

C. 1,3 x 10-4 kg

D. 14 x 10-5 kg

Jawaban: B

10. Satu mikro farad sama dengan ….

A. 1010 kF

B. 109 kF

C. 10-7 kF

D. 10-9 kF

Jawaban: D

11. Massa jenis minyak adalah 0,8 g/cm3. Jika dinyatakan dalam SI nilainya adalah....

A. 8 kg/m3

B. 80 kg/m3

C. 800 kg/m3

D. 8000 kg/m3

Jawaban: C

12. Dari hasil sekali pengukuran, panjang balok dituliskan dengan (2,460 ± 0,005) cm. Penulisan ini memiliki arti:

A. nst alat ukur=0,005 cm dan 2,455 cm ≤ panjang balok ≤ 2,465 cm

B. nst alat ukur=0,005 cm dan panjang balok =2,465 cm

C. nst alat ukur=0,01 cm dan 2,455 cm ≤ panjang balok ≤ 2,465 cm

D. nst alat ukur=0,01 cm dan 2,45 cm ≤ panjang balok ≤ 2,46 cm

Jawaban: A

13. Hasil pengukuran di bawah ini memiliki 3 angka penting, kecuali ...

A. 0,00580 km

B. 0,0903 A

C. 3,50 L

D. 870 g

Jawaban: D

14. Dua buah benda saat ditimbang masing-masing bermassa 20,45 kg dan 15,2 kg. Jika dua benda tersebut dijadikan satu, massanya adalah ….

A. 35,65 kg

B. 35,7 kg

C. 35,6 kg

D. 36,0 kg

Jawaban: A

15. Hasil pengukuran kubus didapatkan panjang 25,0 cm, lebar 10,0 cm dan tingginya 2,0 cm. Volume kubus tersebut (sesuai aturan angka penting) adalah....

A. 50 cm3

B. 500 cm3

C. 0,005 m3

D. 0,00050 m3

Jawaban: D

B. Soal Esai

1. Jelaskan pengertian kesalahan sistemik!

Jawaban: Kesalahan sistemik yaitu kesalahan yang bersumber dari alat ukur, seperti kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan paralaks, dan kesalahan waktu respons.

2. Mistar memiliki skala terkecil adalah 1 mm. Suatu kali kalian mengukur panjang meja dan didapatkan hasil kita 34,2 cm. Tunjukkan hasil pengukuran dilengkapi ketidakpastian mutlak dan relatifnya!

Jawaban:

Mistar memiliki skala terkecil 1 mm, yang sama dengan 0,1 cm. Ketidakpastian mutlak dari pengukuran dengan mistar ini adalah setengah dari skala terkecilnya, yaitu 0,05 cm.

Oleh karena itu, apabila mengukur panjang meja dan didapatkan hasil 34,2 cm, hasil pengukuran dan ketidakpastiannya dapat ditulis sebagai (34,2 ± 0,05) cm.

Hal itu berarti nilai sebenarnya dari panjang meja berada dalam rentang dari 34,2 cm dikurangi 0,05 cm hingga 34,2 cm ditambah 0,05 cm, atau 34,15 cm ≤ panjang meja ≤ 34,25 cm.

Ketidakpastian relatif bisa diketahui dengan membagi ketidakpastian mutlak dengan nilai pengukuran. Untuk konteks ini, ketidakpastian relatifnya adalah 0,05 cm ÷ 34,2 cm ≈ 0,00146 atau sekitar 0,146%.

3. Hasil pengukuran diameter koin dengan jangka sorong adalah 1,24 cm. Jika NST jangka sorong 0,1 mm, tunjukkan hasil pengukuran tersebut disertai ketidakpastiannya!

Jawaban:

D = 1,24 cm

∆D= ½ nst = ½ x 0,1 mm = 0,05 mm=0,005 cm

Hasil pengukurannya dituliskan dalam pola D = D ± ΔD

𝐾𝑅 = 0,005/1,24 𝑥100% = 0,4%

𝐷 = (1,240 ± 0,005) 𝑐𝑚

𝐷 = (1,240 ± 0,4%) 𝑐𝑚

4. Sekelompok peserta didik melakukan pengukuran tinggi pantulan bola yang dijatuhkan ke lantai. Pengukuran dilakukan pengulangan dan didapatkan data ketinggian berikut:

• 68,70 cm
• 68,90 cm
• 68,80 cm
• 68,90 cm
• 68,70 cm
• 68,90 cm
• 68,80 cm
• 68,90 cm
• 68,80 cm
• 68,70 cm.

Tuliskan hasil pengukuran tersebut sekaligus lengkapi dengan ketidakpastian mutlak dan relatifnya.

Jawaban:

Hasil perhitungan ketidakpastian relatif didapatkan nilai 0,04%. Nilai ini dekat dengan 0,1% sehingga penulisan akhirnya harus terdiri dari 4 angka penting sebagai berikut: 𝑙 = (68,81 ± 0,03)m dan 𝑙 = (68,81 ± 0,04%)m.

5. Dua kelompok peserta didik A dan B melakukan percobaan mengukur volume gas pada suhu 23oC dan tekanan 1 atm dengan perolehan data berikut:

Data kelompok manakah yang lebih akurat dan presesi?

Jawaban:

Kelompok A

Kelompok B

Karena standar deviasi kelompok B lebih besar dari A, dapat disimpulkan data kelompok A lebih presisi daripada kelompok B. Karena ketidakpastian relatif data kelompok A lebih kecil dari pada kelompok B, bisa disimpulkan data kelompok A lebih akurat/teliti daripada kelompok B.