SiNaFi Seminar Nasional Fisika
Seminar Nasional Fisika (SINAFI) 2016 Bandung, 17 Desember 2016
121
PENGEMBANGAN PERANGKAT PENGAMATAN DAN KESPERIMEN GAYA
S. Fauziah, dkk, - Pengembangan Perangkat Pengamatan
122 dalam bidang pendidikan telah mencoba
mengembangkan metode agar fisika dapat disampaikan dengan cara yang menarik, selain menggunakan metode eksperimen atau praktikum dalam pembelajarannya. Namun sering kali kegiatan eksperimen atau praktikum memiliki hasil yang kurang akurat akibat beberapa kesalahan, salah satunya adalah human error. Contoh human error yang kerap terjadi adalah dalam pembacaan skala atau pembacaan hasil pengukuran (pembacaan stopwatch).
Untuk menghindari human error, maka dibutuhkan alternatif cara untuk meminimalisir kesalahan tersebut. Pendekatan-pendekatan dengan memanfaatkan bantuan perangkat lunak juga telah dikembangkan dan digunakan sebagai alternatif untuk memiminimalisir human error dalam kegiatan eksperimen atau praktikum. Salat satu perangkat lunak yang telah dikembangkan dan digunakan sebagai alternatif tersebut adalah aplikasi video tracker.
Tracker merupakan alat analisis video dan pemodelan yang dibangun dalam kerangka OSP Java (Wee, dkk, 2012). Penggunaan video tracker ini memiliki kemungkinan untuk menghasilkan referensi pendidikan yang berkualitas dalam bentuk analisis video dan model computer (Wee, 2014).
Pengukuran dengan analisis video tracker dilakukan dengan merekam perekaman terhadap gerakan benda. Setelah video terekam, dilakukan analisis melalui software yang telah ada. Dalam peneltian ini, kami mengembangkan perangkat untuk eksperimen gaya sentripetal menggunakan teknik kamera.
Setiap benda yang bergerak membentuk lintasan lingkaran harus tetap diberikan gaya agar benda tersebut terus berputar. Gaya yang menyebabkan benda terus beputar atau mengalami gerak melingkar adalah gaya sentipetal. Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar.
Gaya ini bukan merupakan gaya fisis, atau gaya dalam arti sebenarnya, melainkan hanya suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar. Bermacam-macam gaya fisis dapat digunakan sebagai gaya sentripetal, antara lain gaya gravitasi, elektrostatik, tegangan tali, gesekan dan lainnya. Istilah sentripetal berasal dari kata bahasa Latin, yaitu centrum yang berarti pusat dan petere yang berarti menuju arah, sehingga sentripetal berarti menuju arah pusat lingkaran (Giancoli, 2001).
Besarnya gaya sentripetal, dapat dihitung dengan Hukum II Newton (Giancoli, 2001):
𝐹𝑠 = 𝑚 𝑎𝑠 (1) as adalah percepatan sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran. Persamaan di atas menunjukan hubungan antara gaya dan percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal (as) dapat dinyatakan dalam persamaan (Giancoli, 2001):
𝑎𝑠 = 2 𝑟 (2) 𝑎𝑠 = (𝑣
𝑟)
2
𝑟 (3) 𝑎𝑠 = 𝑣2
𝑟 (4) Berdasarkan teori yang telah dijelaskan di atas, alat setripetal yang akan dirancang dan dibuat bertujuan sebagai alat kegiatan eksperimen yang akan membantu siswa untuk memahami konsep gaya sentripetal. Tujuan penggunaan alat sentripetal pada kegiatan eksperimen yang akan dilakukan oleh siswa adalah untuk mengetahui hubungan antara jari- jari lintasan, percepatan sentripetal dan gaya sentripetalnya.
METODE
Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahap pertama adalah merancang desain alat eksperimen gaya sentripetal, tahap kedua adalah pembuatan alat eksperimen gaya sentripetal, tahap ketiga adalah melakukan judgement oleh ahli terhadap alat eksperimen gaya sentripetal, tahap keempat adalah melakukan uji coba terhadap alat eksperimen gaya sentripetal dan tahap kelima adalah melakukan implementasi alat eksperimen gaya sentripetal di sekolah untuk mengetahui respon siswa.
HASIL DAN PEMBAHASAN Fungsi Alat
Alat ini dirancang agar siswa dapat melakukan percobaan untuk mengetahui hubungan antara jari-jari lintasan, percepatan sentripetal dan gaya sentripetal dengan jari-jari lintasan sebagai variabelnya. Melalui alat ini dapat diketahui waktu yang dibutuhkan dari benda yang berputar dengan melihat kedudukan benda terhadap skala sudut yang tertera pada piringan fiber dari hasil analisis tracker.
Alat ini menggunakan piringan fiber yang dilengkapi dengan skala posisi sudut agar memudahkan pembacaan posisi benda untuk mendapatkan waktu yang dibutuhkan benda melakukan putaran, sehingga mendapatkan data yang akurat. Video digunakan untuk
Seminar Nasional Fisika (SINAFI) 2016 menganalisis gerak putaran benda
menggunakan aplikasi Tracker. Alat eksperimen gaya sentripetal tersebut ditunjukkan oleh Gambar 1
Gambar 1. Alat Eksperimen Gaya Sentripetal
Prosedur Penggunaan Alat
Adapun prosedur penggunaan alat eksperimen gaya sentripetal ini, sebagai berikut:
a. Ikat tali yang sudah terkait dengan bola bekel pada ujung atas paralon
b. Ukurlah tali tersebut sampai panjangnya 5 cm
c. Peganglah paralon tepat di lengan
d. Lalu putarlah berlawanan arah jarum jam secara stabil sebanyak 20 kali putaran e. Rekamlah kegiatan pada langkah 4
menggunakan kamera video yang bertujuan untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan oleh bola bekel berputar sebanyak 20 putaran yang akan dianalisis oleh tracker f. Ulangi kegiatan 1 sampai 6 dengan panjang
jari-jari yang berbeda (10 cm dan 15 cm) g. Masukan data yang didapat pada tabel yang
sudah disediakan di LKS Tabel 1. Data Percobaan
Massa Beban (g)
Panjang Tali (cm)
Jumlah Putaran
Waktu yang
dibutuhkan (s)
Periode (s)
Kecepatan Sudut (rad/s)
Percepatan Sentripetal (rad/s2)
Gaya Sentripetal (N)
10 5 20 ... ... ... ... ...
10 20 ... ... ... ... ...
15 20 ... ... ... ... ...
h. Setelah data diperoleh, tentukan hubungan antara jari-jari lintasan, percepatan
sentripetal dan gaya sentripetalnya
Prosedur Analisis Data Menggunakan Tracker
Setelah mendapatkan data hasil eksperimen berupa video rekaman, maka langkah selanjutnya yaitu menganalisis data hasil percobaan tersebut dengan menggunakan aplikasi tracker: Berikut adalah langkah-langkah analisis data hasil ekpserimen menggunakan aplikasi tracker:
a. Buka aplikasi tracker
b. Klik Video > Klik Import, kemudian pilih video yang akan dianalisis
c. Pada kolom play lihat pada detik ke berapa benda mulai berputar kemudian klik kanan dan pilih > set start slider, selanjutnya perhatikan kapan benda tepat bergerak 1 putaran dan kembali ke posisi awal
kemudian klik kanan dan pilih > set end slider
d. Langkah ini berfungsi untuk menentukan waktu mulainya gerak yang akan dianalisis oleh tracker
e. Klik ikon koordinat kemudian tentukan dimana garis (0,0)
f. Klik ikon calibration stick untuk menentukan panjng lintasan yang akan dianalisis
g. Tuliskan panjang jari, yaitu sebesar 5 cm, 10 cm dan 15 cm lalu tekan enter
h. Klik Coordinate system > pilih Locked
i. Hal ini bertujuan agar garis koordinat dan garis kalibrasi yang telah diatur tidak berubah
j. Klik Track > Pilih Point mass > kemudian klik pada benda yang dijatuhkan
Berikut adalah data yang didaptkan dari hasil uji coba dan analisis oleh tracker.
S. Fauziah, dkk, - Pengembangan Perangkat Pengamatan
124 massa = 10 gr , r = 5 cm massa = 10 gr , r = 10 cm
massa = 10 gr , r = 5 cm
Gambar 3. 2 Hasil Analisis Tracker
Seminar Nasional Fisika (SINAFI) 2016 SIMPULAN
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa perangkat atau alat yang dikembangkan mampu menunjukkan hasil yang menggambarkan hubungan antara jari-jari lintasan, percepatan sentripetal dan gaya sentripetal. Perangkat atau alat tersebut tergolong sederhana dan menggunakan teknologi kamera digital.
Perangkat atau alat tersebut juga mudah digunakan dan tidak mahal. Dari eksperimen yang dilakukan, waktu yang dibutuhkan jika jari- jari lintasannya 5 cm yaitu 0,28 s, waktu yang dibutuhkan jika jari-jari lintasannya 10 cm yaitu 0,32 s dan waktu yang dibutuhkan jika jari-jari lintasannya 15 cm yaitu 0,36 s. Dengan demikian, jika dimasukkan ke dalam persamaan, gaya sentripetal sebanding dengan jari-jari lintasan. Semakin besar jari-jari lintasan, maka semakin besar gaya sentripetalnya karena percepatan sentripetalnya pun semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Giancoli, D. C. (2001). Fisika. Edisi Kelima.
Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
[2] Wee, Loo Kang. (2014). Open Educational Resources from Performance Task using Analysis and Modeling-Tracker and K12 Science Education Framework. Overseas Chinese Physicists and Astronomers.
[3] Wee, L. K., Chew, C., Go, G. H., Tan, S., &
Lee, T. L. (2012). Using Tracker as a Pedagogical Tool for Understanding Projectile Motion. IOP Science.
[4] Samudra, Tryas. (2014). Profil Respon dan Aktivitas Siswa SMP pada Pembelajaran Fisika Berbasis Hypothetical Learning Trajectory (HLT). Diss. Universitas Pendidikan Indonesia.
[5] Latief, Fourier Dzar Eljabbar. (2015).
Pengembangan Perangkat Pengamatan dan Eksperimen Gerak Lurus Menggunakan Teknik Kamera Multiple Exposure. Prosiding Simposium Nasional Inovasi dan Pembelajaran Sains 2015.
SiNaFi Seminar Nasional Fisika
Seminar Nasional Fisika (SINAFI) 2016 Bandung, 17 Desember 2016
126