Bandul Matematis Berbasis Mikrokontroler

PROPOSAl

Oleh:

ArinaWardhaNIM 140210102092

PROGAM STUDI FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JEMBER

2016

1. GAGASAN ALAT

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mengalami

kemajuan yang sangat pesat, keadaan ini telah berimbas disemua bidang

kehidupan manusia dan salah satunya adalah institusi pendidikan. Pada bidang

ini, ilmu pengetahuan didapatkan tidak hanya secara teori namun juga melalui

praktik. Dengan praktik, teori dari sebuah ilmu pengetahuan dapat diaplikasikan

secara langsung. Namun kendala yang ada saat praktikum adalah peralatan yang

digunakan untuk mengukur suatu variabel terkadang masih secara manual.

Dengan demikian ketelitian yang didapatkan sangat kecil karena dalam

pengukuran tersebut terjadi kesalahan-kesalahan umum misalnya kesalahan

pembacaan alat ukur, kesalahan penaksiran dan lainnya.

Untuk mendapatkan ketelitian yang lebih besar maka diperlukan

sebuah instrument yang dapat menentukan nilai atau besaran suatu kuantitas atau

variabel secara otomatis dan akurat. Instrument tersebut biasanya membutuhkan

tranduser maupun sensor berdasarkan pada prinsip-prinsip listrik atau elektronika

yang dalam pemakaiannya sebagai alat ukur elektronik. Sebuah instrument dapat

berupa sebuah alat yang kontruksinya sederhana dan relative tidak sulit seperti

halnya sebuah alat ukur dasar. Namun dengan perkembangan teknologi, tuntutan

akan kebutuhan instrument-instrumen yang lebih terpercaya dan lebih teliti

semakin meningkat. Dalam pemakainnya, instrument elektronik dapat diterapkan

pada alat Praktikum Fisika, salah satunya adalah ayunan matematis yang

bertujuan untuk menentukan variabel percepatan grafitasi bumi.

Alat praktikum yang akan dibuat, bukan satu-satunya alat yang

pernah dikembangkan, melainkan sudah ada beberapa alat yang dikembangkan

dengan menggunakan prinsip yang sama yaitu dengan menggunakan

mikrokontroler. Salah satunya yaitu, alat praktikum yang dikembangkan dalam

tugas akhir kuliah atau skripsi salah satu mahasiswa UNESA, yang berjudul

“Pengembangan Alat Peraga Bandul Matematis untuk Melatihkan Keterampilan

Proses Siswa pada Materi Gerak Harmonik Sederhana di Kelas XI SMAN 3

Tuban” namun dalam alat tersebut terdapat beberapa kekurangan yaitu, bahasa

pemrograman yang dimasukkan ke dalam board mikrokontroler langsung

memberikan hasil besar grafitasi, hal tersebut kurang baik untuk psikomotorik dan

kognitif siswa karena dalam praktikum tersebut siswa tidak diberi kesempatan

untuk melakukan percoban (mengetahui bagaimana mencari besar periode dari

data waktu dan banyaknya getaran, serta tidak mengetahui bagaimana cara

memperoleh harga percepatan grafitasi dari data percobaan).

Alat peraga bandul matematis yang akan dikembangkan

merupakan rancangan alat peraga yang yang dapat digunakan untuk praktikum,

sehingga dapat menjelaskan kepada siswa mengenai prinsip gerak harmonik

sederhana serta mencari besarnya percepatan gravitasi. Pada alat peraga bandul

matematis yang dikembangkan, didasarkan pada konsep gerak harmonik

sederhana. Pada alat peraga bandul matematis ini terdapat keistimewaan yaitu,

timer secara otomatis berhenti saat ayunan bergetar sebanyak 10X. sehingga

memperkecil tingkat kesalahan yang disebabkan oleh manusia.

2. KAJIAN TEORI

2.1 Dasar Teori

Bandul adalah benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun

secara bebas dan periodik yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno

yang mempunyai ayunan. Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan

pada tahun 1602 oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu

ayunan, T) dipengaruhi oleh panjang tali dan percepatan grafitasi

(Tripler,1991:21).

Gambar 1Dalam fisika getaran diartikan sebagai gerakan bolak-balik yang melalui titik

keseimbangan. Getaran terjadi disekitar titik seimbangnya. Perhatikan gambar 1 di

atas. Titik A merupakan titik keseimbangan benda sedangkan titik B dan titik C

merupakan amplitudo atau titik terjauh yang dapat dicapai benda. Amplitudo

disimbolkan dengan A dengan satuan meter. Satu getaran penuh jika benda bergerak

dari A-B-A-C-A, sedangkan jika benda bergerak dari A-B-A maka benda hanya

bergerak setengah getaran (online)

Frekuensi dengan periode berbanding terbalik:

f = 1/T T = 1/f (Giancoli, 2001:366)

misalnya, jika frekuensi sebesar 5 siklus perdetik, maka setiap siklus memerlukan

waktu 1/5 s (Giancoli, 2001:366).

“berdasakna penurunan hukum-hukum newton disebutkan bahwa periode

ayunan bandul sederhana dapat di hitung sebagai berikut:

T = 2π√( lg )

Dimana:

T : Periode ayunan (detik)

l : Panjang tali (m)

g : Konstanta percepatan grafitasi bumi (ms2 )

Gerak periode merupakan suatu gerak yang berulang pada selang waktu yang

tetap. Contohnya gerak ayuna pada bandul. Dari satu massa yang bergantung pada

seutas tali, kebanyakan gerak tidaklah betul-betul periodik karena pengaruh gaya

gesekan yang membuang energy gerak (Sutresna, 2006:12)

2.2 Tujuan Pemakaian Alat

Tujuan dari dari pemakaian alat ini adalah s sebagai alat ukur percepatan

gravitasi bumi. pada percobaan ayunan matematis ini dilengkapi dengan display nilai

terukur berdasarkan lamanya waktu bandul berayun.

Tujuan Praktikum:

1. Mengetahui hubungan antara periode (T) dan Panjang Tali

2. Menentukan Besar percepatan grafitasi ditempat percobaan dilakukan

3. DESAIN ALAT

4. METODE EKSPERIMEN

4.1 Prosedur Eksperimen

1. Memasang alat seperti pada gambar praktikum.

2. Tekan tombol on untuk menghidupkan display sensor.

3. mengukur panjang benang dengan ukuran yang telah ditentukan (30 cm, 50 cm, 70

cm) dengan menggunakan mistar.

4. Setelah itu simpangkan bola dari titik simpangan sebesar 100 kemudian di

lepaskan.

5. Sensor mulai bekerja saat benang melewati sensor cahaya.

6. Saat ayunan bergetar sebanyak 10 kali, secara otomatis pada layar display akan

menampilan waktu yang dihasilkan.

7. lakukan percobaan sebanya 3 kali.

8. Ulangi langkah-langkah di atas dengan mengubah panjang tali.

9. Dari data yang diperoleh buat grafik antara L dan T serta berikan kesimpulan.

10. Dari perhitungan mencari percepatan grafitasi.

4.2 Tabel Data Hasil Pengamatan

Massa tetap, banyak getaran (n) 10X, dan dengan simpangan sebesar 100

No Panjang Tali Waktu (t)

(10 X getaran) (s)Periode (t/n) (s)

Rata-Rata

Periode

Grafitasi

(g)

1. 30 cm

2. 50 cm

3. 70 cm

5. TEKNIK ANALISIS DATA

1. Untuk percobaan hubungan antara periode dan panjang tali, setelah

melakukan percobaan praktikan akan mendapatkan waktu yang dibutuhkan

untuk melakukan 10X getaran, selanjutnya hitung besar periode dengan

menggunakan rumus (t/n) kemudian hitung rata-rata nilai periode. Buat grafik

hubungan antara periode (T) dan panjang tali (l) dari hasil percobaan, analisis

grafik tersebut sehingga diperoleh bagaimana hunbungan antara periode (T)

dan Panjang tali (l)

2. Hitung besar percepatan grafitasi dengan menggunakan rumus T = 2π√( lg ).

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima jilid 1. Jakarta: Erlangga

Online, http://www.informasi-pendidikan.com/2015/03/pengertian-getaran-dan-

aplikasinya.html. [Diakses pada 27 oktober 2016]

Sutresna, Nana. 2006. Fisika Umum I. Bandung: Grafindo media utama

Tripler, Paul A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta:

Erlangga