Menggunakan Tokoh Penting dan Notasi Ilmiah

Saat melakukan pengukuran, a ilmuwan hanya dapat mencapai tingkat presisi tertentu, dibatasi oleh alat yang digunakan atau sifat fisik situasi. Contoh paling jelas adalah mengukur jarak.

Pertimbangkan apa yang terjadi ketika mengukur jarak suatu benda bergerak menggunakan pita pengukur (dalam satuan metrik). Pita pengukur kemungkinan dipecah menjadi unit terkecil milimeter. Karena itu, tidak mungkin Anda dapat mengukur dengan ketelitian yang lebih besar dari satu milimeter. Jika objek bergerak 57.215493 milimeter, oleh karena itu, kita hanya bisa memastikan bahwa benda itu bergerak 57 milimeter (atau 5,7 sentimeter atau 0,057 meter, tergantung pada preferensi dalam situasi itu).

Secara umum, tingkat pembulatan ini baik-baik saja. Mendapatkan pergerakan tepat dari objek berukuran normal ke a milimeter akan menjadi pencapaian yang cukup mengesankan, sebenarnya. Bayangkan mencoba mengukur gerakan mobil ke milimeter, dan Anda akan melihat bahwa, secara umum, ini tidak perlu. Dalam kasus di mana ketelitian seperti itu diperlukan, Anda akan menggunakan alat yang jauh lebih canggih dari pada pita pengukur.

Jumlah angka yang berarti dalam suatu pengukuran disebut angka sosok penting dari nomor tersebut. Pada contoh sebelumnya, jawaban 57 milimeter akan memberi kita 2 angka penting dalam pengukuran kita.

Pertimbangkan nomor 5.200.

Kecuali disebutkan sebaliknya, pada umumnya merupakan praktik umum untuk mengasumsikan bahwa hanya dua digit bukan nol yang signifikan. Dengan kata lain, diasumsikan bahwa angka ini adalah bulat ke seratus terdekat.

Namun, jika angka tersebut ditulis sebagai 5.200.0, maka angka itu akan memiliki lima angka penting. Titik desimal dan nol berikut hanya ditambahkan jika pengukuran tepat untuk tingkat itu.

Demikian pula, angka 2,30 akan memiliki tiga angka penting, karena nol pada akhirnya adalah indikasi bahwa ilmuwan melakukan pengukuran pada tingkat ketelitian itu.

Beberapa buku teks juga telah memperkenalkan konvensi bahwa titik desimal pada akhir angka menunjukkan angka yang signifikan juga. Jadi 800. akan memiliki tiga angka signifikan sedangkan 800 hanya memiliki satu angka signifikan. Sekali lagi, ini agak bervariasi tergantung pada buku teks.

Berikut ini adalah beberapa contoh angka berbeda yang signifikan, untuk membantu memperkuat konsep:

Satu tokoh penting
4
900
0.00002
Dua tokoh penting
3.7
0.0059
68,000
5.0
Tiga angka penting
9.64
0.00360
99,900
8.00
900. (dalam beberapa buku pelajaran)

Figur ilmiah memberikan beberapa aturan berbeda untuk matematika dibandingkan dengan apa yang Anda perkenalkan di kelas matematika Anda. Kunci dalam menggunakan angka signifikan adalah untuk memastikan bahwa Anda mempertahankan tingkat presisi yang sama selama penghitungan. Dalam matematika, Anda menyimpan semua angka dari hasil Anda, sementara dalam karya ilmiah Anda sering membulatkan berdasarkan angka-angka penting yang terlibat.

Saat menambah atau mengurangi data ilmiah, yang penting hanyalah digit terakhir (digit terjauh ke kanan). Misalnya, mari kita asumsikan bahwa kita menambahkan tiga jarak yang berbeda:

5.324 + 6.8459834 + 3.1

Istilah pertama dalam masalah penjumlahan memiliki empat angka signifikan, yang kedua memiliki delapan, dan yang ketiga hanya memiliki dua. Ketepatan, dalam hal ini, ditentukan oleh titik desimal terpendek. Jadi Anda akan melakukan perhitungan Anda, tetapi bukannya 15.2699834 hasilnya akan 15.3, karena Anda akan membulatkan ke tempat persepuluh (tempat pertama setelah titik desimal), karena sementara dua anda pengukuran lebih tepat yang ketiga tidak bisa memberi tahu Anda lebih dari apa yang dikatakan persepuluh, jadi hasil dari masalah penambahan ini hanya bisa setepat itu juga.

Perhatikan bahwa jawaban akhir Anda, dalam hal ini, memiliki tiga angka penting, sementara tidak ada nomor awal Anda lakukan. Ini bisa sangat membingungkan bagi pemula, dan penting untuk memperhatikan properti penambahan dan pengurangan itu.

Ketika mengalikan atau membagi data ilmiah, di sisi lain, jumlah tokoh penting memang penting. Mengalikan angka signifikan akan selalu menghasilkan solusi yang memiliki angka signifikan yang sama dengan angka signifikan terkecil yang Anda mulai. Jadi, pada contoh:

5,638 x 3,1

Faktor pertama memiliki empat angka signifikan dan faktor kedua memiliki dua angka signifikan. Solusi Anda, oleh karena itu, akan berakhir dengan dua angka penting. Dalam hal ini, itu akan menjadi 17 bukannya 17.4778. Anda melakukan perhitungan kemudian kumpulkan solusi Anda ke angka angka penting yang benar. Ketepatan ekstra dalam perkalian tidak akan merugikan, Anda hanya tidak ingin memberikan tingkat ketepatan yang salah dalam solusi akhir Anda.

Fisika berurusan dengan bidang ruang mulai dari ukuran kurang dari proton hingga ukuran alam semesta. Dengan demikian, Anda akhirnya berurusan dengan beberapa angka yang sangat besar dan sangat kecil. Secara umum, hanya beberapa dari angka-angka ini yang signifikan. Tidak ada yang akan (atau mampu) mengukur lebar alam semesta ke milimeter terdekat.

Catatan

Untuk memanipulasi angka-angka ini dengan mudah, para ilmuwan menggunakan notasi ilmiah. Angka-angka signifikan terdaftar, kemudian dikalikan dengan sepuluh ke kekuatan yang diperlukan. Kecepatan cahaya ditulis sebagai: [naungan tanda kutip = tidak] 2.997925 x 108 m / s

Ada 7 angka signifikan dan ini jauh lebih baik daripada menulis 299.792.500 m / s.

Catatan

Notasi ini sangat berguna untuk perkalian. Anda mengikuti aturan yang dijelaskan sebelumnya untuk mengalikan angka signifikan, menjaga yang terkecil angka signifikan, dan kemudian Anda kalikan besarnya, yang mengikuti aturan aditif eksponen. Contoh berikut akan membantu Anda memvisualisasikannya:

2,3 x 103 x 3,19 x 104 = 7,3 x 107

Produk hanya memiliki dua angka penting dan urutan besarnya adalah 107 karena 103 x 104 = 107

Menambahkan notasi ilmiah bisa sangat mudah atau sangat rumit, tergantung situasinya. Jika persyaratannya sama besarnya (mis. 4.3005 x 105 dan 13.5 x 105), maka Anda mengikuti aturan penambahan yang dibahas sebelumnya, menjaga nilai tempat tertinggi sebagai lokasi pembulatan Anda dan menjaga besaran tetap sama, seperti berikut ini contoh:

4.3005 x 105 + 13.5 x 105 = 17.8 x 105

Namun, jika urutan besarnya berbeda, Anda harus bekerja sedikit untuk mendapatkan besaran yang sama, seperti dalam contoh berikut, di mana satu istilah pada magnitude 105 dan istilah lainnya pada magnitude dari 106:

4,8 x 105 + 9,2 x 106 = 4,8 x 105 + 92 x 105 = 97 x 105
atau
4,8 x 105 + 9,2 x 106 = 0,48 x 106 + 9,2 x 106 = 9,7 x 106

Kedua solusi ini sama, menghasilkan 9,700,000 sebagai jawabannya.

Demikian pula, angka yang sangat kecil sering ditulis dalam notasi ilmiah juga, meskipun dengan eksponen negatif pada besarnya bukan eksponen positif. Massa elektron adalah:

9.10939 x 10-31 kg

Ini akan menjadi nol, diikuti oleh titik desimal, diikuti oleh 30 nol, kemudian seri 6 angka signifikan. Tidak ada yang mau menulis itu, jadi notasi ilmiah adalah teman kita. Semua aturan yang diuraikan di atas adalah sama, terlepas dari apakah eksponennya positif atau negatif.

Angka-angka penting adalah sarana dasar yang digunakan para ilmuwan untuk memberikan ukuran ketepatan angka-angka yang mereka gunakan. Namun, proses pembulatan yang terlibat masih memperkenalkan ukuran kesalahan ke dalam angka-angka, dan dalam perhitungan tingkat yang sangat tinggi ada metode statistik lain yang digunakan. Untuk hampir semua fisika yang akan dilakukan di ruang kelas sekolah menengah dan tingkat perguruan tinggi, Namun, penggunaan angka signifikan yang benar akan cukup untuk mempertahankan tingkat yang diperlukan presisi.

Angka-angka signifikan dapat menjadi batu sandungan yang signifikan ketika pertama kali diperkenalkan kepada siswa karena itu mengubah beberapa aturan matematika dasar yang telah mereka pelajari selama bertahun-tahun. Dengan angka signifikan, 4 x 12 = 50, misalnya.

Demikian pula, pengenalan notasi ilmiah kepada siswa yang mungkin tidak sepenuhnya nyaman dengan eksponen atau aturan eksponensial juga dapat menciptakan masalah. Perlu diingat bahwa ini adalah alat yang setiap orang yang mempelajari ilmu pengetahuan harus belajar pada suatu titik, dan aturan sebenarnya sangat mendasar. Masalahnya hampir sepenuhnya mengingat aturan mana yang diterapkan pada saat itu. Kapan saya menambahkan eksponen dan kapan saya mengurangi mereka? Kapan saya memindahkan titik desimal ke kiri dan kapan ke kanan? Jika Anda terus berlatih tugas-tugas ini, Anda akan menjadi lebih baik sampai mereka menjadi kebiasaan.

Akhirnya, mempertahankan unit yang tepat bisa sulit. Ingatlah bahwa Anda tidak dapat secara langsung menambahkan sentimeter dan meter, misalnya, tetapi pertama-tama harus mengubahnya menjadi skala yang sama. Ini adalah kesalahan umum bagi pemula tetapi, seperti yang lainnya, ini adalah sesuatu yang dapat dengan mudah diatasi dengan memperlambat, berhati-hati, dan memikirkan apa yang Anda lakukan.