DASAR-DASAR PENGUKURAN DALAM FISIKA

DASAR-DASAR PENGUKURAN DALAM FISIKA

Ketepatan pengukuran merupakan hal yang sangat penting didalam fisika untuk memperoleh hasil/data dari suatu pegukuran yang akurat dan dapat dipercaya. Suatu pengukuran selalu disertai oleh ketidakpastian. Beberapa penyebab ketidakpastian tersebut antara lain adanya nilai skala terkecil (NST), kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan pegas, adanya gesekan, kesalahan paralaks, fluktuasi parameter pengukuran dan lingkungan yang saling mempengaruhi serta ketrampilan pengamat.
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran :

1. Nilai Skala Terkecil Alat Ukur

Pada setiap alat ukur terdapat suatu nilai skala yang tidak dapat lagi dibagi-bagi, inilah yang disebut nilai skala terkecil (NST).

2. Ketidakpastian pada Pengukuran Tunggal

Pada pengukuran tunggal ketidakpastian umumnya digunakan bernilai setengan dari NST. Untuk suatu besaran X maka ketidakpastian mutlaknya adalah :

∆X = 1/2 NST

dengan hasil pengukurannya dituliskan sebagai :

X = X ± ∆X

Sedangkan yang dikenal sebagai ketidakpastian relatif adalah:

KTP relatif = ∆X /X

Apabila menggunakan KTP relatif maka hasil pengukuran dilaporkan sebagai

X = X ± KTP relatif x 100 %

3. Ketidakpastian pada Pengukuran Berulang Menggunakan Kesalahan 1/2 – Rentang

Pada pengukuran berulang, ketidakpastian dituliskan tidak lagi seperti pada pengukuran tunggal. Kesalahan 1/2 – Rentang merupakan salah satu cara untuk menyatakan ketidakpastian pada pengukuran berulang. Cara untuk melakukannya adalah sebagai berikut :
a. Kumpulkan sejumlah hasil pengukuran variabel x, misalnya n buah, yaitu X1, X2, ..., Xn
b. Cari nilai rata-ratanya yaitu Xrata-rata = X1 + X2 + X3 +.........../ n
c. Tentukan Xmax dan Xmin dari kumpulan data X tersebut dan ketidakpastiannya dapat dituliskan : ∆X =( Xmax - Xmin)/2
d. Tuliskan hasilnya sebagai : X = Xrata-rata ± ∆X

4. Angka Berarti (Significant Figures)

Angka berarti (AB) menunjukkan jumlah digit angka yang akan dilaporkan pada hasil akhir pengukuran. AB berkaitan dengan KTP relatif ( dalam % ). Semakin kecil KTP relatif maka semakin tinggi mutu pengukuran atau semakin tinggi ketelitian hasil pengukuran yang dilakukan. Hubungan antara KTP relatif dan AB adalah sebagai berikut :

AB = 1 – log (KTP relatif)

5. Ketidakpastian pada Fungsi Variabel (Perambatan Ketidakpastian)

Jika suatu variabel merupakan fungsi dari variabel lain yang disertai oleh ketidakpastian, maka variabel ini akan disertai pula oleh ketidakpastian. Hal ini disebut sebagai perambatan ketidakpastian. Perambatan ketidakpastian dapat dilihat pada Daftar berikut :

Variabel ...............Operasi............Hasil.............Ketidakpastian
...............................Penjumlahan.... p = a + b........∆p = ∆a + ∆b
a ± ∆ a....................Pengurangan ....q = a - b .........∆q = ∆a + ∆b
b ± ∆b ....................Perkalian ..........r = a x b ........∆r/r = ∆a/a + ∆b/b
...............................Pembagian....... s = a/b ..........∆s/s = ∆a/a + ∆b/b
.............................. Pangkat............ t = a^n ..........∆t/t = n∆a/a

(Rdk)

POROSITAS BERBAGAI JENIS BATUAN

Porositas adalah suatu pengukuran ruang kosong dalam material, dan yang diukur dalam bentuk pecahan antara 0 dan 1, atau dalam persentase antara 0-100%. Istilah porositas digunakan di berbagai bidang termasuk bidang manufaktur, ilmu bumi, dan ilmu bangunan. Porositas dari medium yang berpori (seperti batuan atau sedimen) menyatakan bagian ruang kosong dalam material, dimana ruang kosong itu dapat berisi udara atau air, yang didefinisikan sebagai perbandingan antara volume ruang kosong (seperti fluida) atau VV dan volume total atau volume bulk dari material, yaitu volume material dan ruang kosongnya (VT) .

Besarnya porositas berkisar antara 0 dan 1, pada umumnya berkisar antara kurang dari 0,01 untuk granit padat hingga lebih dari 0,5 untuk gambut dan lempung. Nilai tersebut juga dinyatakan dalam % yaitu dengan mengalikannya dengan 100%.

Porositas batuan atau lapisan sedimen sangat penting untuk diteliti yaitu untuk menentukan volume air atau hidrokarbon yang mungkin terkandung di dalamnya. Menentukan porositas sedimen merupakan hal yang kompleks karena adanya banyak faktor seperti lamanya penguburan, kedalaman penguburan, sifat fluida, sifat lapisan sedimen yang menghalangi gerakan fluida.

Porositas dan Konduktivitas Hidrolik
Porositas secara tidak langsung berhubungan dengan konduktifitas hidrolik, untuk aquifer yang berpasir dengan porositas yang lebih tinggi akan memiliki konduktifitas hidrolik yang lebih tinggi (lebih banyak daerah yang terbuka untuk air mengalir), tetapi hubungan antara konduktifitas hidrolik dan porositas ini sangat kompleks karena kenyataannya tanah liat yang memiliki konduktifitas hidrolik yang sangat rendah ternyata memiliki porositas yang sangat tinggi.

Penyortiran dan Porositas
Pengaruh penyortiran pada porositas tanah endapan (lumpur),Material dengan sortiran baik (hampir seluruh butiran memilki ukuran yang sama) memilki porositas yang lebih tinggi dari material dengan ukuran sama namun tidak tersortir dengan baik (sortiran buruk). Pada sortiran buruk, butiran-butiran kecil dengan mudah mengisi pori, otomatis sangat mengurangi porositas dan konduktifitas hidrolik.

Porositas Batuan
Batuan seperti batupasir, serpih, granit, atau batu gamping kemungkinan besar memiliki porositas ganda yang lebih kompleks jika dibandingkan dengan tanah endapan. Batu sendiri dapat memiliki porositas yang rendah, dan retakannya dapat membentuk porositas yang lebih tinggi.

Porositas Tanah
Porositas permukaan tanah pada umumnya berkurang dengan bertambahnya ukuran partikel. Porositas tanah pada lapisan bawah permukaan bumi lebih rendah daripada tanah di permukaan disebabkan tekanan oleh gravitasi. Porositas sebesar 0,20 dianggap normal untuk material sebesar kerikil yang tidak tersortir pada kedalaman di bawah biomantel.

Macam-macam Porositas Geologi
1. Porositas primer : sistem porositas utama atau porositas asli dalam sebuah batuan atau tanah endapan.
2. Porositas sekunder :sistem porositas terpisah dalam sebuah batuan dan seringkali meningkatkan keseluruhan porositas batuan
3. Porositas pecahan: porositas ini dihubungkan jaringan yang pecah. Pecahan ini dapat menciptakan porositas sekunder dalam batuan.
4. Porositas Vuggy : porositas sekunder yang dihasilkan oleh makrofosil yang telah menjadi batuan karbonat yang memiliki lubang-lubang yang besar.
5. Porositas Efektif : juga disebut porositas terbuka adalah perbandingan antara volume total dimana fluida yang mengalir menempati (terjebak dalam) volume ini secara efektif. Porositas ini sangat penting untuk aliran air bawah tanah (groundwater) dan minyak.
6. Porositas ganda : terjadi karena adanya dua reservoir yang saling tumpang tindih dan berinteraksi satu sama lain. Contohnya pada lapisan batu yang terpecah.
7. Makropori : pori yang memiliki diameter lebih dari 50 nm. Aliran yang melalui makropori dinamakan difusi bulk.

8. Mesopori : pori dengan diameter lebih dari 2 nm dan kurang dari 50 nm. Aliran melalui mesopori disebut difusi knudsen
9. Mikropori : pori dengan diameter kurang dari 2 nm. Aliran melalui mikropori disebut difusi aktifPengukuran Porositas

Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur porositas, yaitu metode volum/densitas (volum pori =volume total–volume material), metode penjenuhan air (volum pori=volume total air–air tidak jenuh), metode penguapan air (volume pori dalam satuan sentimeter kubik = massa sampel yang dijenuhkan dalam satuan gram–massa sampel yang telah dikeringkan dalam satuan gram), porosimetri gangguan raksa (beberapa tehnik gangguan non-merkuri telah dikembangkan pada masalah toksikologi), dan adsorpsi gas nitrogen (embun dari gas nitrogen dalam pori diukur dengan volum atau massa)