Desain Alat Eksperimen Sederhana untuk M
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011)
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Sitti Balkis*, Wahyu Srigutomo, dan Sparisoma Viridi
Diterima 16 Juni 2011, direvisi 23 Agustus 2011, diterbitkan 23 September 2011
Fenomena gerak harmonis sederhana di alam merupakan hal yang unik. Angin sepoi sepoi yang mampu
meruntuhkan jembatan Tacoma Narrows di selat Puget Sound, Washington menimbulkan tanda tanya yang
besar bagi beberapa ilmuwan. Alat eksperimen yang dirancang berusaha menunjukan di antaranya:
fenomena frekuensi resonansi, benda yang berosilasi, menentukan persamaan pola yang dipantulkan sinar
laser pada speaker yang bergetar. Cermin yang terdapat pada sistem mampu memproyeksikan pola yang
berbeda pada setiap frekuensi (14 Hz 31 Hz). Data yang diperoleh berupa foto dikonversi dengan software
Digitizelt untuk memperoleh posisi titik yang membentuk pola pola tersebut. Variasi massa(1x, 3x, 5x) yang
ditempel pada speaker mampu menghasilkan pola yang stabil. Persamaan pola diperoleh dengan
menggunakan program regresi sinusoidal pada Matlab. Dari hasil analisa diperoleh frekuensi resonansi
speaker 22 Hz, persamaan umum pola yang terbentuk merupakan fungsi posisi yang memiliki karakteristik
mirip dengan persamaan osilasi pada umumnya, yaitu
dan
, dengan
waktu,
dan
,
, dan
merupakan variable sudut fasa yang bergantung terhadap
merupakan fungsi posisi terhadap waktu,
merupakan amplitudo getaran.
Kata kata kunci: osilasi, resonansi, superposisi, cermin, laser.
dengan panjang sumbu dari 6 sampai +6,
bangku cermin, dan penjepit buaya.
Fenomena gerak harmonis sederhana (GHS)
di alam merupakan hal yang unik. Angin sepoi
sepoi yang mampu meruntuhkan jembatan
Tacoma Narrows di selat Puget Sound,
Washington menimbulkan tanda tanya yang
besar bagi beberapa ilmuwan. Prinsip osilasi
yang diperoleh dari fenomena alam tersebut
tidak hanya berlaku untuk sistem mekanik, tetapi
berlaku juga sistem rangkaian listrik dan
berbagai sistem periodik lainnya.
Berdasarkan keunikan tersebut, alangkah
baiknya jika prinsip osilasi tersebut dipelajari
lebih dalam melalui eksperimen. Mengingat
bahwa ilmu fisika lebih mudah dipahami dengan
melakukan eksperimen dalam pembelajaran.
Umumnya alat eksperimen getaran yang
terdapat di pasaran juga relatif mahal dan sulit
ditemukan di berbagai daerah. Hal ini dapat
menjadi kendala bagi guru guru terutama guru
fisika dalam bereksperimen, keadaan ini
memberikan
ide
bagi
penulis
untuk
mengembangkan alat eksperimen sederhana
untuk memahami karakteristik getaran.
Gambar 1. Skema alat yang digunakan dalam
eksperimen.
Pengambilan
data
dilakukan
dengan
memvariasikan frekuensi Signal Generator (SG)
mulai dari 14Hz 31Hz. Sementara itu tegangan
speaker dibuat konstan pada nilai 0,5 V untuk
tiap frekuensi. Agar pola yang terbentuk dilayar
menjadi stabil maka pada cermin pada vibrator
diberi massa 3x, dengan nilai massa 1x yaitu
1,232 g dengan posisi yang tetap yaitu posisi 1,
seperti yang tampak pada Gambar 2.
Alat alat eksperimen yang digunakan, yaitu:
Signal Generator type GAG 810 600 =, penguat
Audio 220 V, laser gas tipe GLG 5005S, speaker
4,1 =, 4 buah cermin dengan diameter 6 cm,
layar yang di beri sumbu koordinat dua dimensi,
ISBN xxx x xxxx xxxx x
1
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011)
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Gambar 3. Hubungan posisi titik titik pada
(kotak) terhadap
sumbu (titik) dan sumbu
urutan titik .
Gambar 2. Posisi massa berupa pita yang dapat
diletakkan pada posisi posisi 1 12.
Data yang berupa foto dari tiap frekuensi di
pindahkan ke software Digitizelt 1.5 untuk di plot
pola yang dibentuk dari pantulan cermin yang
bervibrasi. Kemudian di jendela Digitizelt akan
muncul posisi titik titik dari pola gambar yang
telah diplot. Kemudian posisi dari titik titik
tersebut di import ke Microsoft Excel, sehingga
diperoleh pola yang sama seperti data yang
dalam bentuk foto. Masing masing data posisi
terhadap sumbu vertikal dan horizontal dibuat
grafik terhadap jumlah titik yang diplot. Setelah
itu, masing masing grafik tersebut diregresi
sinusoidal dengan menggunakan program
Dari Persamaan (1) dan (2) diperoleh selisih
maximum antara nilai data dan nilai dari fungsi
sebesar 0,187 pada posisi sumbu dan selisih
maximum 0,782 pada posisi sumbu . Berikut
merupakan grafik perbandingan
terhadap
yang diperoleh dari data, dan grafik hubungan
terhadap
dari hasil regresi sinusoidal
data.
Dari data foto yang telah di plot dengan
menggunakan software Digitizelt 1.5 diperoleh
titik titik koordinat yang membentuk pola untuk
tiap frekuensi. Titik yang diperoleh merupakan
superposisi osilasi bidang secara dua dimensi
yaitu terhadap sumbu , dan sumbu . Berikut
contoh hasil titik yang di plot ketika posisi 1,
massa 3x, tegangan 0,5 V, frekuensi 22 Hz. Dari
hasil tersebut, dapat dibuat grafik hubungan
antara posisi titik pada sumbu horizontal ( )
terhadap urutan titik yang di plot ( ), dan grafik
hubungan posisi titik pada sumbu vertikal ( )
terhadap urutan titik yang di plot ( ) seperti
diberikan dalam Gambar 3.
Untuk mendapatkan persamaan periodik dari
masing masing grafik
terhadap
dan
, maka data tersebut dianalisis
terhadap
dengan menggunakan regresi sinusoidal dengan
menggunakan Matlab. Berikut persamaan yang
diperoleh hasil regresi sinusoidal dari data yang
terdapat pada Gambar 3.
Gambar 4. Perbandingan pola data (titik) dengan
(atas)
hasil
persamaan (garis): untuk
dan
(bawah).
Gambar 5 memperlihatkan adanya kemiripan
pola antara hasil eksperimen dan hasil analisis
fungsi regresi sinusoidal pada frekuensi 22 Hz.
Sedikit perbedaan antara hasil pola data dan
hasil persamaan disebabkan kekurang akuratan
(1)
(2)
ISBN xxx x xxxx xxxx x
2
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011)
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
dalam memplot titik dari data foto ke software
Digitizelt 1.5. Dari persamaan yang diperoleh
dari regresi sinusoidal dapat dilihat bahwa
merupakan variable fungsi sudut fase yang
tergantung terhadap waktu, meskipun pada
awalnya dianggap sebagai urutan titik yang
diplot. Hal ini menunjukkan bahwa persamaan
periodik yang diperoleh merupakan fungsi posisi
terhadap waktu, yang apabila disuperposisi akan
menghasilkan pola yang mendekati pola data
foto eksperimen.
, , dan
merupakan
merupakan posisi titik
variabel sudut fasa, dan merupakan amplitudo
getaran.
Terima kasih kepada Kementrian Agama RI
yang telah memberikan beasiswa kepada
penulis melalui program Kerja Sama Depag ITB.
[1] Giancoli, Douglas., 1988. Fisika, Edisi 5.
Erlangga, Jakarta.
[2] Resnick, Robert., Halliday, David.,1988,
Fisika Jilid 1, edisi 3, Erlangga, Jakarta.
[3] Fishbane, Gasiorowicz, Thornton, 1996,
Physics For Scientists And Engineers,
second edition, Prentice Hall, New Jersey.
[4] Sears dan Zemansky’s, 2003, Fisika
Universitas, edisi 10, Erlangga, Jakarta.
Sitti Balkis*
Magister Pengajaran Fisika
Institutu Teknologi Bandung
Madrasah Aliyah Negeri Batam
[email protected]
(a)
Wahyu Srigutomo
Fisika Sistem Komplek, FMIPA
Institutu Teknologi Bandung
[email protected]
Sparisoma Viridi
Nuclear Physics and Biophysis Research Division
Institut Teknologi Bandung
[email protected]
*Corresponding author
(b)
Gambar 5. (a) Foto eksperimen dengan skala
vertikal dan horizontal sama. (b) Perbandingan
data foto dengan hasil superposisi fungsi posisi.
Dari Gambar 5 dapat diperoleh bahwa pola
data foto memiliki kemiripan dengan hasil
superposisi fungsi posisi pada masing masing
sumbu. Hal ini menunjukkan bahwa ketika sinar
laser dipantulkan oleh cermin yang ditempel
pada speaker yang bervibrasi akan mengalami
superposisi terhadap bidang xy cermin.
Dengan melihat hasil hasil eksperimen dapat
diambil kesimpulan bahwa persamaan pola pola
yang terbentuk memiliki bentuk umum seperti
dan
,
ISBN xxx x xxxx xxxx x
View publication stats
dengan
dan
3
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Sitti Balkis*, Wahyu Srigutomo, dan Sparisoma Viridi
Diterima 16 Juni 2011, direvisi 23 Agustus 2011, diterbitkan 23 September 2011
Fenomena gerak harmonis sederhana di alam merupakan hal yang unik. Angin sepoi sepoi yang mampu
meruntuhkan jembatan Tacoma Narrows di selat Puget Sound, Washington menimbulkan tanda tanya yang
besar bagi beberapa ilmuwan. Alat eksperimen yang dirancang berusaha menunjukan di antaranya:
fenomena frekuensi resonansi, benda yang berosilasi, menentukan persamaan pola yang dipantulkan sinar
laser pada speaker yang bergetar. Cermin yang terdapat pada sistem mampu memproyeksikan pola yang
berbeda pada setiap frekuensi (14 Hz 31 Hz). Data yang diperoleh berupa foto dikonversi dengan software
Digitizelt untuk memperoleh posisi titik yang membentuk pola pola tersebut. Variasi massa(1x, 3x, 5x) yang
ditempel pada speaker mampu menghasilkan pola yang stabil. Persamaan pola diperoleh dengan
menggunakan program regresi sinusoidal pada Matlab. Dari hasil analisa diperoleh frekuensi resonansi
speaker 22 Hz, persamaan umum pola yang terbentuk merupakan fungsi posisi yang memiliki karakteristik
mirip dengan persamaan osilasi pada umumnya, yaitu
dan
, dengan
waktu,
dan
,
, dan
merupakan variable sudut fasa yang bergantung terhadap
merupakan fungsi posisi terhadap waktu,
merupakan amplitudo getaran.
Kata kata kunci: osilasi, resonansi, superposisi, cermin, laser.
dengan panjang sumbu dari 6 sampai +6,
bangku cermin, dan penjepit buaya.
Fenomena gerak harmonis sederhana (GHS)
di alam merupakan hal yang unik. Angin sepoi
sepoi yang mampu meruntuhkan jembatan
Tacoma Narrows di selat Puget Sound,
Washington menimbulkan tanda tanya yang
besar bagi beberapa ilmuwan. Prinsip osilasi
yang diperoleh dari fenomena alam tersebut
tidak hanya berlaku untuk sistem mekanik, tetapi
berlaku juga sistem rangkaian listrik dan
berbagai sistem periodik lainnya.
Berdasarkan keunikan tersebut, alangkah
baiknya jika prinsip osilasi tersebut dipelajari
lebih dalam melalui eksperimen. Mengingat
bahwa ilmu fisika lebih mudah dipahami dengan
melakukan eksperimen dalam pembelajaran.
Umumnya alat eksperimen getaran yang
terdapat di pasaran juga relatif mahal dan sulit
ditemukan di berbagai daerah. Hal ini dapat
menjadi kendala bagi guru guru terutama guru
fisika dalam bereksperimen, keadaan ini
memberikan
ide
bagi
penulis
untuk
mengembangkan alat eksperimen sederhana
untuk memahami karakteristik getaran.
Gambar 1. Skema alat yang digunakan dalam
eksperimen.
Pengambilan
data
dilakukan
dengan
memvariasikan frekuensi Signal Generator (SG)
mulai dari 14Hz 31Hz. Sementara itu tegangan
speaker dibuat konstan pada nilai 0,5 V untuk
tiap frekuensi. Agar pola yang terbentuk dilayar
menjadi stabil maka pada cermin pada vibrator
diberi massa 3x, dengan nilai massa 1x yaitu
1,232 g dengan posisi yang tetap yaitu posisi 1,
seperti yang tampak pada Gambar 2.
Alat alat eksperimen yang digunakan, yaitu:
Signal Generator type GAG 810 600 =, penguat
Audio 220 V, laser gas tipe GLG 5005S, speaker
4,1 =, 4 buah cermin dengan diameter 6 cm,
layar yang di beri sumbu koordinat dua dimensi,
ISBN xxx x xxxx xxxx x
1
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011)
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Gambar 3. Hubungan posisi titik titik pada
(kotak) terhadap
sumbu (titik) dan sumbu
urutan titik .
Gambar 2. Posisi massa berupa pita yang dapat
diletakkan pada posisi posisi 1 12.
Data yang berupa foto dari tiap frekuensi di
pindahkan ke software Digitizelt 1.5 untuk di plot
pola yang dibentuk dari pantulan cermin yang
bervibrasi. Kemudian di jendela Digitizelt akan
muncul posisi titik titik dari pola gambar yang
telah diplot. Kemudian posisi dari titik titik
tersebut di import ke Microsoft Excel, sehingga
diperoleh pola yang sama seperti data yang
dalam bentuk foto. Masing masing data posisi
terhadap sumbu vertikal dan horizontal dibuat
grafik terhadap jumlah titik yang diplot. Setelah
itu, masing masing grafik tersebut diregresi
sinusoidal dengan menggunakan program
Dari Persamaan (1) dan (2) diperoleh selisih
maximum antara nilai data dan nilai dari fungsi
sebesar 0,187 pada posisi sumbu dan selisih
maximum 0,782 pada posisi sumbu . Berikut
merupakan grafik perbandingan
terhadap
yang diperoleh dari data, dan grafik hubungan
terhadap
dari hasil regresi sinusoidal
data.
Dari data foto yang telah di plot dengan
menggunakan software Digitizelt 1.5 diperoleh
titik titik koordinat yang membentuk pola untuk
tiap frekuensi. Titik yang diperoleh merupakan
superposisi osilasi bidang secara dua dimensi
yaitu terhadap sumbu , dan sumbu . Berikut
contoh hasil titik yang di plot ketika posisi 1,
massa 3x, tegangan 0,5 V, frekuensi 22 Hz. Dari
hasil tersebut, dapat dibuat grafik hubungan
antara posisi titik pada sumbu horizontal ( )
terhadap urutan titik yang di plot ( ), dan grafik
hubungan posisi titik pada sumbu vertikal ( )
terhadap urutan titik yang di plot ( ) seperti
diberikan dalam Gambar 3.
Untuk mendapatkan persamaan periodik dari
masing masing grafik
terhadap
dan
, maka data tersebut dianalisis
terhadap
dengan menggunakan regresi sinusoidal dengan
menggunakan Matlab. Berikut persamaan yang
diperoleh hasil regresi sinusoidal dari data yang
terdapat pada Gambar 3.
Gambar 4. Perbandingan pola data (titik) dengan
(atas)
hasil
persamaan (garis): untuk
dan
(bawah).
Gambar 5 memperlihatkan adanya kemiripan
pola antara hasil eksperimen dan hasil analisis
fungsi regresi sinusoidal pada frekuensi 22 Hz.
Sedikit perbedaan antara hasil pola data dan
hasil persamaan disebabkan kekurang akuratan
(1)
(2)
ISBN xxx x xxxx xxxx x
2
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011)
22 23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
dalam memplot titik dari data foto ke software
Digitizelt 1.5. Dari persamaan yang diperoleh
dari regresi sinusoidal dapat dilihat bahwa
merupakan variable fungsi sudut fase yang
tergantung terhadap waktu, meskipun pada
awalnya dianggap sebagai urutan titik yang
diplot. Hal ini menunjukkan bahwa persamaan
periodik yang diperoleh merupakan fungsi posisi
terhadap waktu, yang apabila disuperposisi akan
menghasilkan pola yang mendekati pola data
foto eksperimen.
, , dan
merupakan
merupakan posisi titik
variabel sudut fasa, dan merupakan amplitudo
getaran.
Terima kasih kepada Kementrian Agama RI
yang telah memberikan beasiswa kepada
penulis melalui program Kerja Sama Depag ITB.
[1] Giancoli, Douglas., 1988. Fisika, Edisi 5.
Erlangga, Jakarta.
[2] Resnick, Robert., Halliday, David.,1988,
Fisika Jilid 1, edisi 3, Erlangga, Jakarta.
[3] Fishbane, Gasiorowicz, Thornton, 1996,
Physics For Scientists And Engineers,
second edition, Prentice Hall, New Jersey.
[4] Sears dan Zemansky’s, 2003, Fisika
Universitas, edisi 10, Erlangga, Jakarta.
Sitti Balkis*
Magister Pengajaran Fisika
Institutu Teknologi Bandung
Madrasah Aliyah Negeri Batam
[email protected]
(a)
Wahyu Srigutomo
Fisika Sistem Komplek, FMIPA
Institutu Teknologi Bandung
[email protected]
Sparisoma Viridi
Nuclear Physics and Biophysis Research Division
Institut Teknologi Bandung
[email protected]
*Corresponding author
(b)
Gambar 5. (a) Foto eksperimen dengan skala
vertikal dan horizontal sama. (b) Perbandingan
data foto dengan hasil superposisi fungsi posisi.
Dari Gambar 5 dapat diperoleh bahwa pola
data foto memiliki kemiripan dengan hasil
superposisi fungsi posisi pada masing masing
sumbu. Hal ini menunjukkan bahwa ketika sinar
laser dipantulkan oleh cermin yang ditempel
pada speaker yang bervibrasi akan mengalami
superposisi terhadap bidang xy cermin.
Dengan melihat hasil hasil eksperimen dapat
diambil kesimpulan bahwa persamaan pola pola
yang terbentuk memiliki bentuk umum seperti
dan
,
ISBN xxx x xxxx xxxx x
View publication stats
dengan
dan
3
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/