pengembangan alat praktikum, Bandul matematis berbasis mikrokontroler

1. Bandul Matematis Berbasis Mikrokontroler
PROPOSAl
Oleh:
ArinaWardha
NIM 140210102092
PROGAM STUDI FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2016

2. 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

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.

4. 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 1
Dalam 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).

5. “berdasakna penurunan hukum-hukum newton disebutkan bahwa periode
ayunan bandul sederhana dapat di hitung sebagai berikut:
T = 2π√(
𝑙
𝑔
)
Dimana:
T : Periode ayunan (detik)
l : Panjang tali (m)
g : Konstanta percepatan grafitasi bumi ( 𝑚
𝑠2⁄ )
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

6. 3. DESAIN ALAT

7. 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.

8. 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√(
𝑙
𝑔
).

9. 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