Proposal Tugas Akhir Menentukan Kuat Med
RANCANG BANGUN ALAT PRAKTIKUM FISIKA DASAR
MENENTUKAN KUAT MEDAN GRAVITASI DAN GERAK
LURUS BERUBAH BERATURAN MENGGUNAKAN SENSOR
JARAK HC-SR04
PROPOSAL
Ditujukan sebagai Proposal Tugas Akhir
Oleh : Fikri Ibrahim N (1137030028)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI
2016
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN ALAT PRAKTIKUM FISIKA DASAR
MENENTUKAN KUAT MEDAN GRAVITASI, DAN GERAK
LURUS BERUBAH BERATURAN MENGGUNAKAN SENSOR
JARAK HC-SR04
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Telah disetujui oleh Pembimbing pada 30 August 2018
Pembimbing,
Aceng Sambas,. M.Sc
NIDN. 0413079002
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Bumi yang memiliki massa yang besar akan menghasilkan gaya gravitasi
yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, sehingga mahluk
hidup dan benda-benda diatas permukaan bumi akan dipengaruhi oleh gaya tarik
gravitasi bumi. Berat suatu benda akan berbeda harganya dari satu tempat ke
tempat lain pada permukaan bumi, berat benda ini dipengaruhi oleh beberapa
faktor seperti massa dan percepatan gravitasi. Massa tidak tergantung pada
tempat di permukaan bumi maka dapat dikatakan bahwa percepatan gravitasi
bumilah yang berubah antara tempat yang satu dengan yang lain di permukaan
bumi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa percepatan gravitasi dipengaruhi oleh
jarak benda disuatu tempat dengan pusat bumi dan kemasifan susunan bumi di
tempat tersebut. Ini berarti bahwa besar percepatan gravitasi tidak sama di setiap
tempat.
Sains merupakan pondasi bagi teknologi, sedangkan teknologi adalah tulang
punggung pembangunan. Perkembangan Sains dan Teknologi berkembang
sangat cepat terlebih dibidang teknologi otomasi robotika. Teknologi robotika
merupakan penerapan multi disiplin ilmu baik sains dasar maupun teknik.
Sistem otomatisasi pada robot diterapkan dengan adanya sensor pada bagian
robot yang bekerja sesuai perintah yang sudah terprogram. Sistem dan jenis
sensor yang diterapkan pada robot ada banyak sekali, salah satunya adalah
sensor jarak HC-SR04. Dengan fungsi sensor jarak HC-SR04 maka menentukan
percepatan gravitasi bumi, percepatan dan kecepatan benda, serta waktu tempuh
benda sampai ke permukaan bumi dapat diambil secara otomatis dan real time
mengunakan sensor jarak HC-SR04 dan Mikrokontroler Ardunio Uno.
1.2.
Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian
1.2.1.
Kerangka Penelitian
Perencanaan dan Perancangan
Awal dari perancangan yang dilakukan untuk penelitian ini adalah
merancang bangun alat. Lagkah pertama adalah mengumpulkan referensi
mengenai pemanfaatan sensor jarak HC-SRO4 untuk menentukan kuat
medan gravitasi. Kemudian dilakukan perancangan alat yang menempatkan
sensor jarak HC-SR04 diatas permukaan bumi dan benda tinjau yang berda
diatasnya.
Analisa Dasar
Pada tahap ini akan dilakukan analisis data yang didapatkan melalui
hasil sensor jarak secara otomatis dengan cara manual rumus, serta
membandingkan hasil yang diperoleh dari benda yang dijatuhkan dengan
benda yang tanpa dijatuhkan dari jarak h dipermukaan bumi. Sehingga dapat
diperoleh nilai keakuratan alat.
Simulasi
Simulasi yang dilaukan adalah simulasi deteksi sensor jarak terhadap
suatu benda tinjau yang berada diatasnya pada software Proteus.
Aplikasi
Pada tahap ini, dilakukan pengaplikasian sensor jarak HC-SR04
terhadap benda tinjau untuk menentukan besar kuat medan gravitasi,
percepatan dan kecepatan benda, serta waktu tempuh benda sampai ke
permukaan bumi
1.2.2. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan sensor jarak HC-SR04
sebagai pengukur jarak benda yang berada diatas permukaan bumi dengan
memanfaatkan serial monitor software arduino sebagai interface data yang
dihasilkan.
1.3.
Batasan Masalah
Untuk meneliti permasalahan yang telah dirumuskan, penelitian ini akan
dibatasi pada beberapa masalah seperti penggunaan sensor jarak HC-SRO4
untuk menentukan jarak benda yang berada diatas permukaan bumi,
menggunakan Mikrokontroler Arduino uno sebagai otak dari alat, menggunakan
software Arduino sebagai interface data yang ditampilkan di serial monitor,
melakuakan pengujian diberbagai tempat dipermukaan bumi, membandingkan
dan menganalis hasil dari benda yang dijatuhkan dari atas permukaan bumi dan
benda yang berada diatas permukaan bumi tanapa harus diajatuhkan.
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui dan menentukan kuat
medan gravitasi terhadap jarak h dari permukaan bumi secara otomatis
menggunakan sensor jarak HC-SR04 dan dapat mengetahui pengaruh jarak h
dan tempat dipermukaan bumi terhadap percepatan, kecepatan, waktu tempuh
serta percepatan gravitasi bumi pada benda tinjau.
1.5.
Metode Pengumpulan Data
1.5.1.
Studi Literatur
Studi literatur pada penelitian ini berupa pembelajaran mengenai
perkembangan penelitian yang akan dilakukan. Perkembangan penelitian
tersebut diambil dari jurnal maupun skripsi yang dijadikan sebagai referensi
dan buku serta modul-modul yang terkait dengan penelitian ini.
1.5.2. Perakitan Perangkat Keras (Hardware)
Tahap ini merupakan perakitan perangkat keras yang digunakan
dalam penelitian seperti sensor jarak HC-SR04 dan Mikrokontroler arduino
Uno sesuai dengan rancangan yang dibuat.
1.5.3. Pembuatan Program
Tahap ini merupakan tahap pembuatan program untuk mengolah data
masukan (input) dan menghasilkan data keluaran (output) yang di inginkan
dengan menggunakan perangkat lunak (software) pemrograman yaitu
meggunakan software Arduino.
.
1.5.4.
Eksperimen
Eksperimen merupakan tahap akhir dari penelitian dimana akan
dilakukan pengambilan data pengaruh jarak dan pengaruh tempat pada nilai
kuat medan gravitasi disuatu tempat, kecepatan dan percepatan benda,
serta waktu tempuh benda dari jarak h dari permukaan bumi.
Sistematika Penulisan
1.6.
Berikut penjelasan sistematika penulisan pada penelitian ini terbagi
dalam bab-bab :
a.
BAB I. Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang, kerangka dan ruang lingkup penelitian,
tujuan, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.
b. BAB II. Dasar Teori
Bab ini berisi teori yang dipakai dalam penelitian dan teori yang menjelaskan
tentang semua penelitian yang dilakukan.
c.
BAB III. Metode Penelitian
Bab ini berisi tentang gambaran umum mengenai tahapan penelitian yang
akan dilakukan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Hukum Gravitasi
Newton mengemukakan bahwa ‘Gaya gravitasi antara dua benda merupakan
gaya tarik-menarik yang besarnya berbanding lurus dengan massa masingmasing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
Besarnya gaya gravitasi dapat ditulis dengan persamaan matematis :
F12 = F21 = F = G m1 m2/r2
Dengan :
F21 = F = Besar gaya tarik-menarik antara kedua benda (N)
G = F12 = Tetapan umum gravitasi
m1 = massa benda 1 (Kg)
m2 = massa benda 2 (Kg)
r = jarak antara kedua benda (m)
A. Kuat Medan Gravitasi Bumi
Arah medan gravitasi bumi menuju pusat bumi (searah dengan gaya
gravitasi bumi). Medan gravitasi bumi yaitu pengaruh gaya gravitasi bumi
pada massa suatu benda. Jika sebuah benda yang massanya m terletak
dipermukaan bumi yang bermassa M dan berjari-jari R akan mengalami
gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat benda.
sehingga :
F=w
dan
w = m.g
G. M .m
r2
= m.g
G
=
G. M
R2
Jika massa bumi M = 5,97.1024 Kg, jari-jari bumi R = 6,37.106 m dan G =
6,67.10-11 Nm2/kg2, maka dapat dihitung besarnya percepatan gravitasi
dipermukaan bumi adalah sekitar 9,8 m/s2.
A. Kuat medan gravitasi pada jarak h dari permukaan planet bumi.
R = Jari-jari bumi.
r = jarak benda dari pusat bumi.
h = jarak benda dari permukaan bumi.
m = massa benda.
M = massa planet bumi.
maka r = R + h, sehingga percepatan gravitasi yang dialami benda m
yang terletak pada jarak r dari pusat bumi adalah :
g=
G. M
R+h
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jarak benda dari
permukaan bumi, maka kuat medan yang dialami benda tersebut semakin
kecil, sehingga berat benda juga mengecil. Perbandingan percepatan
gravitasi antara di permukaan bumi dan di suatu titik yang berjarak h dari
permukaan bumi adalah:
gR
gr
=
r2
R2
=
(R+ h)2
R2
gR
= Kuat medan gravitasi di permukaan bumi.
gr
=
Kuat medan gravitasi pada jarak r dari pusat bumi (pada jarak h dari
permukaan bumi).
Berat benda tergantung pada percepatan gravitasi. Semakin jauh letak benda
dari permukaan bumi, makin kecil percepatan gravitasinya, sehingga makin
kecil berat benda. Perbandingan berat benda antara di permukaan bumi dan
di suatu titik yang berjarak h dari permukaan bumi adalah:
WR
Wr
=
m. gR
m. gr
=
gR
gr
r2
= R2
=
(R+ h)2
R2
W R = Berat benda dipermukaan bumi (N).
W r = Berat benda pada jarak r dari pusat bumi (pada jarak h dari permukaan bumi).
B. Arduino Uno dan Sensor Ultrasonic HC-SR04
1. Arduino Uno
Arduino
adalah
elektronik
atau
kit
papan
rangkaian elektronik open
source yang di dalamnya
terdapat komponen utama
yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan
Atmel.
Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa
diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada
mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input,
memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang
diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan
input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik.
2. Sensor HC-SR04
Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang
ultrasonik. Prinsip kerja sesnsor ini pirip dengan radar ultrasonik.
Gelombang
ultrasonik
di
pancarkan kemudian di terima
balik oleh receiver ultrasonik.
Jarak antara waktu pancar dan
waktu terima adalah representasi
dari jarak objek. Sensor ini cocok
untuk aplikasi elektronik yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk
sensor pada robot. Sensor HC-SR04 adalah versi low cost dari sensor
ultrasonic PING buatan parallax. Jangkauan jarak sensor HC-SR04
mempunyai kisaran jangkauan maksimal 400-500cm. Spesifikasinya :
Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400-500cm, Sudut deteksi terbaik
adalah 15 derajat Tegangan kerja 5V DC, Resolusi 1cm, Frekuensi
Ultrasonik 40 kHz, Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada tabel
berikut.
No.
1.
2.
4.
5.
6.
9.
10.
11.
Alat dan Bahan
Notebook atau Laptop
Sensor HC-SR04
Software Pemrograman Arduino
Software Simulasi Proteus
Mikrokontroler Arduino Uno
Kabel Jumper Male-Female
Kabel Jumper Male-Male
Kabel Serial USB Arduino
Jumlah
1 buah
1 buah
1 buah
Secukupnya
Secukupnya
1 buah
Adapaun beberapa kelebihan yang bisa dipakai dari sensor jarak HC-SRO4 adalah
jarak sensor yang cukup jauh disbanding dengan sensor jarak PING, dimana sensor
PING hanya memiliki jarak maksimum 3.5 m sedangkan sensor HC-SR04 bisa
sampai 4-5 m.
3.2 Alur Penelitian
Penelitian ini didukung dengan simulasi pada software ISIS Proteus dengan
Metodologinya sebagai berikut :
a. Mengatur rangkain seperti pada gambar 3.1 di bawah ini, dimana sensor HCSR04 berada diatas permukaan bumi menghadap ke atas objek buku dengan
jarak h 0,03 sampai 1,58 meter.
Objek
Laptop
HC-
Gambar 3.1. Perancanagan simulasi Alat.
Gambar 3.2. Rangkaian Alat praktikum fisika dasar penentuan kuat medan
gravitasi
b. Masukan program dari software arduino ke board Arduino Uno.
c. Atur jarak sensor dengan objek yang ditinjau sebanyak 10 variasi, dan secara
otmatis data akan muncul di serial monitor software arduino.
Gambar 3.3. Hasil Output pengujian alat di serial monitor arduino.
Alur dari penelitian dapat dilihat pada flow chat dibawah ini.
Mulai
Pengambilan Data
Secara manual
Pengambilan Data
Secara Otomatis
Perancangan
Desain Alat
Perancangan
Program
Perakitan Alat
Arduino
Pengujian Alat
Analisis Data
Alat Jadi
Selesai
Jadwal Penelitian
No Aktivitas
Bulan Juni
1
1
Prepare Alat
2
Pembuatan Prototype
Alat
3
Pengujian Alat
4
Penyususnan Laporan
15
20
30
Daftar Pustaka
1. Mahmud Zaki, Diktat Kuliah Fisika Dasar Jilid 1.
2. Dosen-Dosen Fisika ITS, Fisika Dasar I, Yanasika FMIPA ITS, Surabaya.
3. Dosen-Dosen Fisika ITS, Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Yanasika FMIPA
ITS, Surabaya.
4.
www.Digi-Bytes.com [2014]
5. http://arduino.cc/en/Main/Software
6. http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
7. http://arduinoelektronika.weebly.com
8. Grafitasi dan Gerak Planet/SMAN 1 Gondang Mojokerto. pdf
9. Sanjaya, M.” Modul Membuat Robot itu Asyik”, Bolabot Techno Robotic
School, Bandung, 2012.
10. akses:
05-11-2010
http://tutorial-elektronika.blogspot.com/2009/02/apa-dan-
bagaimana-karakteristik-sensor.html [9] A.
Mustofa,
“Sistem
Pengenalan
Penutur dengan Metode Mel-Frequency Wrapping,” J. Tek. Elektro, vol. 7, no.
2, pp. 88–96, 2007.
MENENTUKAN KUAT MEDAN GRAVITASI DAN GERAK
LURUS BERUBAH BERATURAN MENGGUNAKAN SENSOR
JARAK HC-SR04
PROPOSAL
Ditujukan sebagai Proposal Tugas Akhir
Oleh : Fikri Ibrahim N (1137030028)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI
2016
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN ALAT PRAKTIKUM FISIKA DASAR
MENENTUKAN KUAT MEDAN GRAVITASI, DAN GERAK
LURUS BERUBAH BERATURAN MENGGUNAKAN SENSOR
JARAK HC-SR04
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Telah disetujui oleh Pembimbing pada 30 August 2018
Pembimbing,
Aceng Sambas,. M.Sc
NIDN. 0413079002
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Bumi yang memiliki massa yang besar akan menghasilkan gaya gravitasi
yang sangat besar untuk menarik benda-benda di sekitarnya, sehingga mahluk
hidup dan benda-benda diatas permukaan bumi akan dipengaruhi oleh gaya tarik
gravitasi bumi. Berat suatu benda akan berbeda harganya dari satu tempat ke
tempat lain pada permukaan bumi, berat benda ini dipengaruhi oleh beberapa
faktor seperti massa dan percepatan gravitasi. Massa tidak tergantung pada
tempat di permukaan bumi maka dapat dikatakan bahwa percepatan gravitasi
bumilah yang berubah antara tempat yang satu dengan yang lain di permukaan
bumi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa percepatan gravitasi dipengaruhi oleh
jarak benda disuatu tempat dengan pusat bumi dan kemasifan susunan bumi di
tempat tersebut. Ini berarti bahwa besar percepatan gravitasi tidak sama di setiap
tempat.
Sains merupakan pondasi bagi teknologi, sedangkan teknologi adalah tulang
punggung pembangunan. Perkembangan Sains dan Teknologi berkembang
sangat cepat terlebih dibidang teknologi otomasi robotika. Teknologi robotika
merupakan penerapan multi disiplin ilmu baik sains dasar maupun teknik.
Sistem otomatisasi pada robot diterapkan dengan adanya sensor pada bagian
robot yang bekerja sesuai perintah yang sudah terprogram. Sistem dan jenis
sensor yang diterapkan pada robot ada banyak sekali, salah satunya adalah
sensor jarak HC-SR04. Dengan fungsi sensor jarak HC-SR04 maka menentukan
percepatan gravitasi bumi, percepatan dan kecepatan benda, serta waktu tempuh
benda sampai ke permukaan bumi dapat diambil secara otomatis dan real time
mengunakan sensor jarak HC-SR04 dan Mikrokontroler Ardunio Uno.
1.2.
Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian
1.2.1.
Kerangka Penelitian
Perencanaan dan Perancangan
Awal dari perancangan yang dilakukan untuk penelitian ini adalah
merancang bangun alat. Lagkah pertama adalah mengumpulkan referensi
mengenai pemanfaatan sensor jarak HC-SRO4 untuk menentukan kuat
medan gravitasi. Kemudian dilakukan perancangan alat yang menempatkan
sensor jarak HC-SR04 diatas permukaan bumi dan benda tinjau yang berda
diatasnya.
Analisa Dasar
Pada tahap ini akan dilakukan analisis data yang didapatkan melalui
hasil sensor jarak secara otomatis dengan cara manual rumus, serta
membandingkan hasil yang diperoleh dari benda yang dijatuhkan dengan
benda yang tanpa dijatuhkan dari jarak h dipermukaan bumi. Sehingga dapat
diperoleh nilai keakuratan alat.
Simulasi
Simulasi yang dilaukan adalah simulasi deteksi sensor jarak terhadap
suatu benda tinjau yang berada diatasnya pada software Proteus.
Aplikasi
Pada tahap ini, dilakukan pengaplikasian sensor jarak HC-SR04
terhadap benda tinjau untuk menentukan besar kuat medan gravitasi,
percepatan dan kecepatan benda, serta waktu tempuh benda sampai ke
permukaan bumi
1.2.2. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatkan sensor jarak HC-SR04
sebagai pengukur jarak benda yang berada diatas permukaan bumi dengan
memanfaatkan serial monitor software arduino sebagai interface data yang
dihasilkan.
1.3.
Batasan Masalah
Untuk meneliti permasalahan yang telah dirumuskan, penelitian ini akan
dibatasi pada beberapa masalah seperti penggunaan sensor jarak HC-SRO4
untuk menentukan jarak benda yang berada diatas permukaan bumi,
menggunakan Mikrokontroler Arduino uno sebagai otak dari alat, menggunakan
software Arduino sebagai interface data yang ditampilkan di serial monitor,
melakuakan pengujian diberbagai tempat dipermukaan bumi, membandingkan
dan menganalis hasil dari benda yang dijatuhkan dari atas permukaan bumi dan
benda yang berada diatas permukaan bumi tanapa harus diajatuhkan.
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui dan menentukan kuat
medan gravitasi terhadap jarak h dari permukaan bumi secara otomatis
menggunakan sensor jarak HC-SR04 dan dapat mengetahui pengaruh jarak h
dan tempat dipermukaan bumi terhadap percepatan, kecepatan, waktu tempuh
serta percepatan gravitasi bumi pada benda tinjau.
1.5.
Metode Pengumpulan Data
1.5.1.
Studi Literatur
Studi literatur pada penelitian ini berupa pembelajaran mengenai
perkembangan penelitian yang akan dilakukan. Perkembangan penelitian
tersebut diambil dari jurnal maupun skripsi yang dijadikan sebagai referensi
dan buku serta modul-modul yang terkait dengan penelitian ini.
1.5.2. Perakitan Perangkat Keras (Hardware)
Tahap ini merupakan perakitan perangkat keras yang digunakan
dalam penelitian seperti sensor jarak HC-SR04 dan Mikrokontroler arduino
Uno sesuai dengan rancangan yang dibuat.
1.5.3. Pembuatan Program
Tahap ini merupakan tahap pembuatan program untuk mengolah data
masukan (input) dan menghasilkan data keluaran (output) yang di inginkan
dengan menggunakan perangkat lunak (software) pemrograman yaitu
meggunakan software Arduino.
.
1.5.4.
Eksperimen
Eksperimen merupakan tahap akhir dari penelitian dimana akan
dilakukan pengambilan data pengaruh jarak dan pengaruh tempat pada nilai
kuat medan gravitasi disuatu tempat, kecepatan dan percepatan benda,
serta waktu tempuh benda dari jarak h dari permukaan bumi.
Sistematika Penulisan
1.6.
Berikut penjelasan sistematika penulisan pada penelitian ini terbagi
dalam bab-bab :
a.
BAB I. Pendahuluan
Bab ini berisi tentang latar belakang, kerangka dan ruang lingkup penelitian,
tujuan, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.
b. BAB II. Dasar Teori
Bab ini berisi teori yang dipakai dalam penelitian dan teori yang menjelaskan
tentang semua penelitian yang dilakukan.
c.
BAB III. Metode Penelitian
Bab ini berisi tentang gambaran umum mengenai tahapan penelitian yang
akan dilakukan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Hukum Gravitasi
Newton mengemukakan bahwa ‘Gaya gravitasi antara dua benda merupakan
gaya tarik-menarik yang besarnya berbanding lurus dengan massa masingmasing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
Besarnya gaya gravitasi dapat ditulis dengan persamaan matematis :
F12 = F21 = F = G m1 m2/r2
Dengan :
F21 = F = Besar gaya tarik-menarik antara kedua benda (N)
G = F12 = Tetapan umum gravitasi
m1 = massa benda 1 (Kg)
m2 = massa benda 2 (Kg)
r = jarak antara kedua benda (m)
A. Kuat Medan Gravitasi Bumi
Arah medan gravitasi bumi menuju pusat bumi (searah dengan gaya
gravitasi bumi). Medan gravitasi bumi yaitu pengaruh gaya gravitasi bumi
pada massa suatu benda. Jika sebuah benda yang massanya m terletak
dipermukaan bumi yang bermassa M dan berjari-jari R akan mengalami
gaya gravitasi bumi yang besarnya sama dengan berat benda.
sehingga :
F=w
dan
w = m.g
G. M .m
r2
= m.g
G
=
G. M
R2
Jika massa bumi M = 5,97.1024 Kg, jari-jari bumi R = 6,37.106 m dan G =
6,67.10-11 Nm2/kg2, maka dapat dihitung besarnya percepatan gravitasi
dipermukaan bumi adalah sekitar 9,8 m/s2.
A. Kuat medan gravitasi pada jarak h dari permukaan planet bumi.
R = Jari-jari bumi.
r = jarak benda dari pusat bumi.
h = jarak benda dari permukaan bumi.
m = massa benda.
M = massa planet bumi.
maka r = R + h, sehingga percepatan gravitasi yang dialami benda m
yang terletak pada jarak r dari pusat bumi adalah :
g=
G. M
R+h
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin jauh jarak benda dari
permukaan bumi, maka kuat medan yang dialami benda tersebut semakin
kecil, sehingga berat benda juga mengecil. Perbandingan percepatan
gravitasi antara di permukaan bumi dan di suatu titik yang berjarak h dari
permukaan bumi adalah:
gR
gr
=
r2
R2
=
(R+ h)2
R2
gR
= Kuat medan gravitasi di permukaan bumi.
gr
=
Kuat medan gravitasi pada jarak r dari pusat bumi (pada jarak h dari
permukaan bumi).
Berat benda tergantung pada percepatan gravitasi. Semakin jauh letak benda
dari permukaan bumi, makin kecil percepatan gravitasinya, sehingga makin
kecil berat benda. Perbandingan berat benda antara di permukaan bumi dan
di suatu titik yang berjarak h dari permukaan bumi adalah:
WR
Wr
=
m. gR
m. gr
=
gR
gr
r2
= R2
=
(R+ h)2
R2
W R = Berat benda dipermukaan bumi (N).
W r = Berat benda pada jarak r dari pusat bumi (pada jarak h dari permukaan bumi).
B. Arduino Uno dan Sensor Ultrasonic HC-SR04
1. Arduino Uno
Arduino
adalah
elektronik
atau
kit
papan
rangkaian elektronik open
source yang di dalamnya
terdapat komponen utama
yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan
Atmel.
Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa
diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada
mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input,
memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang
diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai ‘otak’ yang mengendalikan
input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik.
2. Sensor HC-SR04
Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang
ultrasonik. Prinsip kerja sesnsor ini pirip dengan radar ultrasonik.
Gelombang
ultrasonik
di
pancarkan kemudian di terima
balik oleh receiver ultrasonik.
Jarak antara waktu pancar dan
waktu terima adalah representasi
dari jarak objek. Sensor ini cocok
untuk aplikasi elektronik yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk
sensor pada robot. Sensor HC-SR04 adalah versi low cost dari sensor
ultrasonic PING buatan parallax. Jangkauan jarak sensor HC-SR04
mempunyai kisaran jangkauan maksimal 400-500cm. Spesifikasinya :
Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400-500cm, Sudut deteksi terbaik
adalah 15 derajat Tegangan kerja 5V DC, Resolusi 1cm, Frekuensi
Ultrasonik 40 kHz, Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada tabel
berikut.
No.
1.
2.
4.
5.
6.
9.
10.
11.
Alat dan Bahan
Notebook atau Laptop
Sensor HC-SR04
Software Pemrograman Arduino
Software Simulasi Proteus
Mikrokontroler Arduino Uno
Kabel Jumper Male-Female
Kabel Jumper Male-Male
Kabel Serial USB Arduino
Jumlah
1 buah
1 buah
1 buah
Secukupnya
Secukupnya
1 buah
Adapaun beberapa kelebihan yang bisa dipakai dari sensor jarak HC-SRO4 adalah
jarak sensor yang cukup jauh disbanding dengan sensor jarak PING, dimana sensor
PING hanya memiliki jarak maksimum 3.5 m sedangkan sensor HC-SR04 bisa
sampai 4-5 m.
3.2 Alur Penelitian
Penelitian ini didukung dengan simulasi pada software ISIS Proteus dengan
Metodologinya sebagai berikut :
a. Mengatur rangkain seperti pada gambar 3.1 di bawah ini, dimana sensor HCSR04 berada diatas permukaan bumi menghadap ke atas objek buku dengan
jarak h 0,03 sampai 1,58 meter.
Objek
Laptop
HC-
Gambar 3.1. Perancanagan simulasi Alat.
Gambar 3.2. Rangkaian Alat praktikum fisika dasar penentuan kuat medan
gravitasi
b. Masukan program dari software arduino ke board Arduino Uno.
c. Atur jarak sensor dengan objek yang ditinjau sebanyak 10 variasi, dan secara
otmatis data akan muncul di serial monitor software arduino.
Gambar 3.3. Hasil Output pengujian alat di serial monitor arduino.
Alur dari penelitian dapat dilihat pada flow chat dibawah ini.
Mulai
Pengambilan Data
Secara manual
Pengambilan Data
Secara Otomatis
Perancangan
Desain Alat
Perancangan
Program
Perakitan Alat
Arduino
Pengujian Alat
Analisis Data
Alat Jadi
Selesai
Jadwal Penelitian
No Aktivitas
Bulan Juni
1
1
Prepare Alat
2
Pembuatan Prototype
Alat
3
Pengujian Alat
4
Penyususnan Laporan
15
20
30
Daftar Pustaka
1. Mahmud Zaki, Diktat Kuliah Fisika Dasar Jilid 1.
2. Dosen-Dosen Fisika ITS, Fisika Dasar I, Yanasika FMIPA ITS, Surabaya.
3. Dosen-Dosen Fisika ITS, Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Yanasika FMIPA
ITS, Surabaya.
4.
www.Digi-Bytes.com [2014]
5. http://arduino.cc/en/Main/Software
6. http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
7. http://arduinoelektronika.weebly.com
8. Grafitasi dan Gerak Planet/SMAN 1 Gondang Mojokerto. pdf
9. Sanjaya, M.” Modul Membuat Robot itu Asyik”, Bolabot Techno Robotic
School, Bandung, 2012.
10. akses:
05-11-2010
http://tutorial-elektronika.blogspot.com/2009/02/apa-dan-
bagaimana-karakteristik-sensor.html [9] A.
Mustofa,
“Sistem
Pengenalan
Penutur dengan Metode Mel-Frequency Wrapping,” J. Tek. Elektro, vol. 7, no.
2, pp. 88–96, 2007.