Ketakpastian (uncertainty) menyatakan sejauh mana sesuatu ukuran mungkin menyimpang daripada nilai sebenar, ditulis sebagai nilai ± ketakpastian dengan unit yang sama. Dalam pengukuran dan kuantiti, ia mengikuti secara semula jadi selepas membaca skala dan mengambil purata ulangan.
Terdapat lebih daripada satu cara yang diterima untuk menganggar ketakpastian. Kaedah di bawah ialah konvensyen bilik darjah yang lazim, jadi sahkan dengan guru dan sukatan Cambridge Physics 0625 pendekatan mana yang dijangka oleh kursus anda.
Dari mana datangnya ketakpastian?
| Situasi | Anggaran lazim |
|---|---|
| Satu bacaan pada skala analog | separuh daripada bahagian terkecil |
| Beberapa bacaan berulang | separuh julat: (terbesar − terkecil) ÷ 2 |
| Masa bagi banyak ayunan, kemudian dibahagi | ketakpastian jumlah dibahagi dengan bilangan ayunan |
Peratus ketakpastian = (ketakpastian ÷ nilai) × 100%. Ia menunjukkan betapa besarnya ketakpastian berbanding ukuran, yang berguna apabila membandingkan dua ukuran berbeza.
Contoh berlangkah
Seorang pelajar memasa 10 ayunan bandul sebanyak lima kali: 18.4 s, 18.7 s, 18.5 s, 18.6 s, 18.3 s. (Data contoh rekaan.)
Langkah 1, min: 18.4 + 18.7 + 18.5 + 18.6 + 18.3 = 92.5. 92.5 ÷ 5 = 18.5 s.
Langkah 2, separuh julat: julat = 18.7 − 18.3 = 0.4 s. Separuh julat = 0.2 s.
Langkah 3, nyatakan untuk 10 ayunan: 18.5 ± 0.2 s.
Langkah 4, peratus ketakpastian: 0.2 ÷ 18.5 × 100% = 1.08%, jadi kira-kira 1.1%.
Langkah 5, tempoh: bahagi kedua-duanya dengan 10. Tempoh = 1.85 ± 0.02 s. Peratus ketakpastian kekal 1.1%.
Jawapan: tempoh = 1.85 ± 0.02 s, iaitu kira-kira 1.1% ketakpastian.
Memasa sepuluh ayunan mengekalkan ralat masa yang sama tetapi membahagikannya kepada sepuluh tempoh, jadi tempoh diketahui dengan lebih tepat berbanding satu ayunan yang dimasa sendirian.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah menulis ketakpastian dengan lebih banyak digit daripada yang boleh disokong oleh ukuran, atau memberi nilai dengan tempat perpuluhan yang tidak sepadan.
Jawapan yang salah: 18.4937 ± 0.2 s, atau 18.5 ± 0.183 s
Yang pertama mempunyai jauh lebih banyak digit daripada yang disokong data. Yang kedua berpura-pura ketakpastian diketahui kepada tiga angka.
Pembetulannya ialah membundarkan ketakpastian kepada satu angka bererti, kemudian membundarkan nilai kepada tempat perpuluhan yang sama: 18.5 ± 0.2 s. Pastikan konsisten supaya digit terakhir nilai dan ketakpastian sejajar.
Kesilapan kedua ialah menggunakan bahagian terkecil sebagai ketakpastian bagi set bacaan berulang, sambil mengabaikan sebaran. Apabila bacaan berbeza lebih daripada separuh bahagian, sebaran ialah panduan yang lebih baik.
Semak diri anda
1. Sebuah pembaris mempunyai bahagian 1 mm. Anggarkan ketakpastian satu bacaan panjang, dalam cm.
Lihat jawapan
Separuh bahagian terkecil = 0.5 mm = 0.05 cm.
2. Panjang diukur sebagai 5.1 cm, 5.4 cm, 5.2 cm dan 5.3 cm. Berikan min dengan ketakpastian separuh julat.
Lihat jawapan
Hasil tambah = 5.1 + 5.4 + 5.2 + 5.3 = 21.0, jadi min = 21.0 ÷ 4 = 5.25 cm. Separuh julat = (5.4 − 5.1) ÷ 2 = 0.15 cm. Keputusan: 5.25 ± 0.15 cm.
3. Bacaan silinder penyukat ialah 25 mL dengan ketakpastian 0.5 mL. Cari peratus ketakpastian.
Lihat jawapan
0.5 ÷ 25 × 100% = 2%.
Langkah seterusnya
Dengan ketakpastian, set alat pengukuran lengkap. Cuba set latihan pengukuran dan kuantiti untuk mencampurkan kelima-lima kemahiran, dan ulang semula mengira min bacaan berulang jika langkah purata masih goyah. Penerang batas dan pembundaran ialah teman yang berguna untuk berfikir tentang julat selang.
Jika anda faham kaedahnya tetapi tidak pasti cara menulisnya dalam kesimpulan bertulis, guru kami boleh berlatih bersama anda dalam tuisyen Fizik dalam talian secara satu dengan satu.