## PEMBUATAN AIR TRACK UNTUK EKSPERIMEN KINEMATIKA DAN DINAMIKA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328
Even Triaga 1) , Yulkifli 2) , Yohandri 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang eventriaga1@gmail.com

## ABSTRACT
Technological developments and the rapid advancement of science are caused by the increasing needs of human life. One of the disciplines that contributed considerably in the development of technology is  physics. Important discoveries related to physics arise in the presence of physics experiments. The most important thing to consider in  conducting  a  physics  experiment  is  the  set  of  experiments.  The  development  of  several  sets  of  physics experiments with sensor-based digital systems has been developed, but not yet completely perfect, as in sets of kinematic  experiments  and  dynamics.  This  study  aims  to  determine  the  performance  specifications  and  design specifications  for  the  manufacture  of  Air  Track  For  Kinematics  and  Atmega328  Microcontroller  Based Instructions.This study included into laboratory experimental research. Data collection is done by measuring the quantities  of  physics  contained  in  the  magnitudes  in  kinematics  experiments  and  dynamics.  The  measurement technique is a direct and indirect measurement. Direct measurements are made of the travel time of the object. Indirect measurements are made to determine speed, acceleration, and momentum. The data obtained through measurement and analyzed in two ways is statistically and graphically.Based on the results of data analysis can be  disclosed  some  research  results.  First,  this  experimental  set  uses  a  promini  microcontroller  that  works  to process the output of the sensor and converts the sensor output to  the desired output. The measurement result view of this experimental set uses the LCD. Sensor used is a photogate sensor that serves to measure the travel time of the object. Second, this experimental set has an average accuracy of 98.82% and an average accuracy of 92.13%.  In  addition,  the  phenomenon  of  perpendicular  motion  and  straight-shifting  motion  can  be  well- regulated. Referring to the results of research that has been obtained stated that the developed air track can be used for kinematics experiments and dynamics.
Keywords : Air Track, GLB, GLBB, Mikrokontroler ATMEGA328P

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  dan  kemajuan  ilmu pengetahuan yang pesat disebabkan oleh meningkatnya  berbagai  kebutuhan  hidup  manusia. Salah satu disiplin ilmu yang memberikan kontribusi cukup  besar  dalam  perkembangan  teknologi  adalah fisika. Penemuan-penemuan penting yang berhubungan  dengan  fisika  muncul  dengan  adanya eksperimen  fisika.  Hal  terpenting  yang  harus diperhatikan  dalam  melakukan  eksperimen  fisika adalah set eksperimen. Saat ini, telah banyak industri yang  mengembangkan  set  eksperimen  fisika  seperti set  eksperimen  mekanika  dan  dinamika.  Namun,  set eksperimen  ini  masih  masih  memiliki  kelemahan seperti  penggunaan  bidang  luncur  yang  gaya gesekannya  terlalu  besar.  Selain  itu,  set  eksperimen ini masih dilakukan dengan cara manual.
Berdasarkan  masalah  yang  di  paparkan  di atas,  maka  perlu  dirancang  sebuah  set  eksperimen kinematika  dan  dinamika  dengan  spesifikasi  desain dan  spesifikasi  performasi  yang  lebih  baik. Pengembangan  beberapa  set  eksperimen  fisika dengan  sistem  digital  dan  penggunaan  sensor  telah berhasil dikembangkan oleh Yulkifli dan Yohandri [1] . Alat-alat  praktikum  fisika  menggunakan  sensor diyakini  lebih  efektif  dan  efisien,  sehingga  tujuan
pembelajaran dapat terlaksana sesuai yang diharapkan.    Untuk  itu,  Dalam  penelitiaan  ini  set eksperimen  dirancang  menggunakan  sistem  digital dan menggunakan sensor.
Keungulan  dari  set  eksperimen  kinematika dan dinamika bertujuan untuk memudahkan penarikan  kesimpulan.  Adapun  keunngulan  dari  set eksperimen  ini  yaitu:  set  eksperimen  ini  telah menggunakan  sensor  dan  telah  digitalisasi,  bidang luncur  benda  mengunakan  air  track  yang  mampu memberikan  tekanan  udara  pada  bawah  benda. Sehingga,  benda  dapat  terangkat  dari  bidang  luncur. Dengan  demikian,  gaya  gesek  antara  benda  dengan bidang  luncur  dapat  dinimalisir.  Sebagai  judul  dari penelitian  ini  adalah    “Pembuatan  Air  Track  untuk Eksperimen  Kinematika  dan  Dinamika  Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 328”
Sistem pengukuran dirancang untuk
memenuhi spesifikasi tertentu. Spesifikasi performansi  adalah  mengidentifikasi  fungsi-fungsi dari  setiap  komponen  pembentuk  sistem,  sedangkan spesifikasi desain nilai yang harus dicapai oleh suatu produk [6] .
Gerak  lurus  beraturan  didefinisikan  sebagai gerak  suatu  benda  yang  lintasannya  lurus  dan kecepatannya  tetap.  Untuk  kecepatan  rata-rata,
perpindahan,  dan  selang  waktu  dapat  dinyatakan hubungannya seperti pada persamaan (1).
t x v    ……………………………..(1)
Hubungan  antara  kedudukan  dan  waktu  pada gerak  lurus  beraturan  dapat  dilukiskan  grafik hubungannya seperti pada Gambar 1:
Gambar 1. Grafik Kedudukan terhadap Waktu dari Suatu Gerak Lurus Beraturan.
Berdasarkan  Gambar  1  dapat  dilihat  garis  miring yang  terbentuk  menyatakan  kecepatan  tetap  dari gerak  lurus  beraturan.  Semakin  curam  garis  miring, semakin  besar  kecepatannya.  Karena  dalam  gerak lurus beraturan kecepatan adalah konstan [2] .
Pada peristiwa gerak lurus berubah beraturan, benda  mempunyai  percepatan  konstan  setiap  waktu. Adanya percepatan ini berarti kecepatan benda selalu berubah-ubah setiap waktu. [2] .
GLBB adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan  percepatan  tetap  pada  selang  waktu  tertentu. Percepatan  rata-rata  didefinisikan  sebagai  hasil perubahan  kecepatan  dengan  selang  waktu  yang dibutuhkan  untuk  perubahan  kecepatan,  ditulis seperti pada persamaan (2) dan (3).
t v a   
……………………….…..(2)
t t v v a    ………….……………..(3) Untuk  gerak  lurus  berubah  beraturan, hubungan  antara  kedudukan  dan  waktu  dapat dilukiskan dengan grafik seperti
Gambar 2.
Gambar 2. Grafik kedudukan terhadap waktu dari suatu gerak lurus berubah beraturan dipercepat.
(Tjondro Indrasutanto. 2009)
Sedangkan  hubungan  antara  kecepatan  dan  waktu dilukiskan dengan grafik seperti pada Gambar 3.
(a)
(b)
Gambar  3.  Grafik  kecepatan  terhadap  waktu  dari suatu  gerak  lurus  berubah  beraturan.  (a) Dipercepat, (b) Diperlambat
Momentum  didefinisikan  sebagai  perkalian massa  benda  dengan  kecepatannya  dan  dapat dinyatakan  sebagai  ukuran  kesulitan  mengubah kecenderungan  gerak  benda  dengan  rumus v m p  . Momentum  suatu  objek  tidak  dapat  diubah melainkan  diubahkan  oleh  suatu  gaya  luar [3] . Sedangkan impuls linear adalah perubahan momentum  linear  dan  dapat  dituliskan  dalam persamaan (4).
1 2 2 1 2 p p p d dt F I t t p p       ………....(4)
Tumbukan  adalah  salah  satu  impuls  yang berlangsung  dalam  waktu  yang  singkat.  Pada tumbukan selalu berlaku hukum konservasi momentum linear [4] . Koefisien  restitusi  ( e )  dalam  persamaan  (5) adalah  suatu  ukuran  “pemulihan”  tumbukan  antara dua  objek:  seberapa  besar  energi  kinetik  yang dipertahankan  oleh  objek  untuk  memantulkan tumbukan  satu  sama  lain  dibandingkan  seberapa banyak  kehilangan  panas  atau  kerja  yang  dilakukan untuk  mendeformasi  objek  tersebut  .  Semakin  besar nilai e ,  maka  tingkat  kelentingannya  semakin  tinggi, begitu pula sebaliknya.
0 2 4 6 8 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K e d u d u kan (k m ) Waktu (menit) 0 100 200 300 400 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K e d u d u kan (m ) Waktu (s)
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 K e ce p atan (m /s) Waktu (s) 0 5 10 0 2 4 6 8 10 K e ce p atan (m /s) Waktu (s)
) ( ) ' ' ( 1 2 1 2 v v v v
e     ………………….…..(5)
Ada  tiga  jenis  tumbukan,  yaitu  tumbukan lenting  sempurna  ( e )  =  1,  tumbukan  lenting  tidak sempurna  0  <  ( e )  <  1  dan  tumbukan  tidak  lenting sama  sekali  ( e )  =  0  .  Pada  tumbukan  lenting sempurna  tidak  ada  energi  kinetik  yang  hilang sehingga  energi  kinetik  awal  sama  dengan  energi kinetik  akhir  (hukum  konservasi  energi  kinetik berlaku).  Pada  tumbukan  lenting  sebagian  maka terdapat  energi  kinetik  yang  hilang  sehingga  energi kinetik awal tidak sama dengan energi  kinetik akhir. Sedangkan  pada  tumbukan  tak  lenting  kedua  benda yang bertumbukan bergerak bersama dengan kecepatan yang sama.
Linear  Air  Track adalah  sebuah  alat  yang menyediakan  lintasan  lurus  dan  menggunakan  udara untuk  meminimalisasikan  gesekan  bahkan  dapat dikatakan  bebas  gesekan  antara  benda  dengan lintasanya. Salah satu keuntungan dari alat ini adalah tingkat  kestabilan  gerak  benda  yang  berjalan sepanjang lintasan sehingga memiliki tingkat akurasi yang tinggi [2] .
Adapun  komponen  elektronika  pendukung set  eksperimen  ini  adalah  sensor photogate,  modul mikrokontroler  ATMEGA  328, dan power  supply. Sensor photogate adalah  alat  pengatur  waktu  yang berfungsi  untuk  mendeteksi  sebuah  objek  sehingga dapat  dihitung  lamanya  waktu  objek  menghalangi sensor.  Sensor photogate ini  digunakan  untuk pengukuran  yang  sangat  tepat  pada  kecepatan  yang berdurasi tinggi maupun rendah.
Gambar 4. Sensor photogate
Gambar  4  menunjukan  bahwa  sebuah photogate terdiri  dari  sumber  cahaya  dan  detektor  cahaya. Setiap kali sebuah objek bergerak  melalui blok sinar cahaya  antara  sumber  dan  detektor,  sinyal  yang dihasilkan dapat dideteksi sensor untuk memulai dan menghentikan waktu operasi.
Mikrokontroler  merupakan  suatu  komponen elektronika  yang  dapat  diprogram  dan  memiliki kemampuan  untuk  mengeksekusi    langkah-langkah yang telah diprogram. mikrokontroler sudah dilengkapi  dengan  peripheral  pendukung  sehingga membentuk  sebuah  komputer  lengkap  dalam  level chip, secara sederhana mikrokontroler adalah sebuah IC  yang  terdiri  atas  ROM,  RAM,  parallel  I/O,  serial I/O, counter ,  dan clock  circuit [5] .  Istilah  lain  dalam
menggambarkan  mikrokontroler  adalah  pengontrol yang  kecil,  karena  fungsinya  dapat  sebagai pengontrol objek, proses atau kejadian.

## METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Universitas  Negeri  Padang.  Pelaksanaan  kegiatan dimulai  bulan  Januari  2017  sampai  selesai  dengan beberapa tahap kegiatan, meliputi penulisan proposal, penelitian, perancangan sistem, perakitan komponen, pengambilan data, dan pengolahan data.
Sebagai  variabel  bebas  dalam  penelitian  ini adalah  jarak  tempuh  benda.  Variabel  terikatnya adalah  waktu  tempuh  benda  yang  ditampilkan  pada LCD. Sedangkan variabel kontrolnya adalah komponen elektronika.

## 1. Desain Blok Diagram Sistem Elektronika
Sistem set eksperimen ini terdiri dari beberapa rangkaian,  diantaranya  rangkaian  sensor photogate , rangkaian  pengolah  signal photogate ,  rangkaian mikrokontroler ATmega328, rangkaian liquid crystal display .    Blok  diagram  set  eksperimen air  track seperti pada terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Blok Diagram Sistem Air Track
Berdasarkan  Gambar  5,  dapat  dilihat  bahwa sistem  set  eksperimen  menggunakan  dua  sensor photogate  dan  mikrokontroler  ATmega328.  Sistem eksperimen  ini  bekerja  menggunakan  catu  daya. Sinyal  input  yang  berasal  dari  sensor  akan  diolah oleh  mikrokontroler.  Mikrokontroler  akan  bekerja sesuai  dengan  sinyal  input  untuk  jenis  eksperimen. Data  sensor photogate akan  dikirim  oleh  arduino  ke sistem. Keluaran dari sensor akan terbaca oleh Liquid Crystal  Display .  Pada display akan  tertera  waktu tempuh benda sebelum dan sesudah tumbukan.
2. Desain Sistem Mekanik
Desain  mekanik  set  eksperimen air  track seperti ditampilkan dalam Gambar 7. Start-stop timer yang dikendalikan oleh sensor photogate seperti yang ditunjukan  nomor  1.  Nomor  2  merupakan blower sebagai supply udara.  Sensor photogate terdari  atas dua  unit  seperti  yang  ditunjukan  nomor  3  dan  4. Benda  luncur  seperti  terlihat  pada  nomor  5  dan  6. Track luncur  seperti  pada  nomor  7,  dan  pengatur ketinggian track dapat  dilakukan  dengan  memutar
sekrup  yang ada pada nomor  8. Sementara itu, salah satu dibuat tetap seperti pada nomor 9.
Gambar 6. Desain Set Eksperimen Air Track
Berdasarkan  Gambar  6,  pembuatan air  track dengan  memasang  2  buah  sensor photogate akan mendeteksi  waktu  tempuh  benda.  Untuk  eksperimen Gerak Lurus Beraturan (GLB), dengan memvariasikan  jarak  antara  dua  sensor  maka  akan didapatkan  kecepatan  benda.  Untuk  eksperimen Gerak  Lurus  Berubah  Beraturan  (GLBB),  yang divariasikan adalah kemiringan track dan jarak antara kedua  sensor  untuk  mendapatkan  percepatan.  Untuk eksperimen  Momentum,  yang  divariasikan  adalah kecepatan  awal  benda.  Dari  pengukuran  tersebut sinyal-sinyal  yang  telah  terdeteksi  akan  dikirim  ke arduino  dan  diolah  kemudian  ditampilkan  melalui Liquid Crystal Display (LCD) 4 x 20 karakter . Analisis data pada set eksperimen air track ini meliputi persentase kesalahan, ketepatan pengukuran, standar deviasi, kesalahan relatif, dan ketelitian.
Untuk mencari persentase kesalahan alat ukur kuantitas aliran air dapat menggunakan persamaan 5.
% 100 kesalahan Persentase    n n n Y X Y
..….(5)
Dimana  Y n =  Nilai  sebenarnya  dan  X n =  Nilai  yang terbaca  pada  alat  ukur.  Sedangkan  untuk  mencari ketepatan alat ukur kuantitas aliran air  menggunakan persamaan 6.
n n n Y X Y A    1 ……………………….....(6)
Dimana A merupakan nilai dari ketepatan.
Untuk  mencari  nilai  ketelitian  set  eksperimen
air track , menggunakan persamaan 7.
n n n X X X ketelitian    1 ………………(7) Dimana  perbedaan  antara  mencari  nilai  ketelitan dengan  ketepatan  hanya  pada  menukar  pengali  Y n dengan n X . n X =  rata-rata  dari  set  n  pengukuran.
Sedangkan  untuk  mencari  standar  deviasi  dari pengukuran  kuantitas  aliran  air  menggunakan persamaan 8
  1 1 2 2       n X X n n X i i
………………(8) Dan untuk mencari nilai kesalahan relatif menggunakan persamaan 9.
% 100    X X KR
……………………...…(9) Dimana  KR  merupakan  nilai  dari  kesalahan  relatif,
X  merupakan nilai srandar deviasi.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian Hasil penelitian
dijabarkan dengan menjelaskan  spesifikasi  performansi,  spesifikasi desain,  dan  analisis  data  hasil  penelitian,  sehingga diperoleh  hubungan  antara  variabel-variabel  terkait untuk menjelaskan tujuan penelitian yang ditetapkan.

## 1. Spesifikasi Performansi Sistem
Spesifikasi  performansi Air  Track merupakan pengidentifikasian  atau  penguraian  fungsi  setiap bagian pembentuk sistem. Air Track dirancang untuk dapat  melakukan  eksperimen  Kinematika  dan Dinamika berupa eksperimen Gerak Lurus Beraturan (GLB),  kecepatan,  percepatan  dan  momentum.  Data yang diperoleh dari set eksperimen ini berupa  waktu tempuh  benda  yang  ditampilkan  pada  LCD.  Sistem Air  Track dibangun  dari  berbagai  komponen diantaranya:
a. Lintasan Luncur terbuat dari Aluminium Batang dengan  panjang  150  cm.  Lintasan  Luncur digunakan sebagai track luncur. Lintasan Luncur bekerja  dengan  cara  memberikan  tekanan  pada bawah  benda  luncur.  Lintasan  Luncur  dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Lintasan Luncur
Pada  lintasan  luncur  terdapat  lubang  dengan diameter  1mm  dengan  jarak  antar  lubang  2  cm. Lubang-lubang  ini  berfungsi  untuk  mengalirkan udara  dari  dalam  batang  Aluminium  untuk mengangkat bendanya. Pada lintasan luncur juga terdapat skala yang menunjukan jarak. Kedudukan lintasan benda terdiri dari penyangga dengan  panjang  konstan  dan  penyangga  dengan panjangnya  dapat  disesuaikan  untuk  mengatur kemiringan lintasan.
b. Blower digunakan sebagai penyuplai udara untuk lintasan  benda.  Bentuk  fisis  dari blower yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Blower Ukuran  blower  yang  digunakan  sebesar  3  inch. Blower  ini  memiliki  diameter  pipa  keluaran sebesar  3  inch.  Kecepatan  putar  baling-baling blower  sebesar  3000/3600  rpm.  Blower  ini dihidupkan dengan tegangan 220 V, dengan arus sebesar  2  A.  Blower  dapat  mengalirkan  udara dengan  kecepatan  minimum  sebesar  15.5  m/s dan kecepatan maksimum 21.5 m/s.
c. Benda Luncur merupakan benda yang digunakan pada  set  eksperiment  Air  Track.  Benda  yang digunakan dirancang untuk dapat terangkat pada saat  di  lintasan  dan  dapat  mengaktifkan  sensor.
Bentuk  benda  yang  digunakan  seperti  yang terlihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Benda Luncur
Benda  yang  digunakan  terbuat  dari  kombinasi Aluminium  dan  akrilik.  Akrilik  yang  digunakan berwarna  hitam  solid.  Pemberian  warna  hitam solid  ini  bertujuan  agar  sensor  photogate  dapat mendeteksi  pergerakan  Benda  Luncur  tersebut. Aluminium  yang  digunakan  adalah  aluminium dengan bentuk L. pada bagian dalam aluminium ini  dirancang  agar  dapat  meluncur  bebas  pada track.  Ada  dua  benda  yang  digunakan  dengan berat  masing-masing  75,5  gram  dan  74,5  gram. Benda  yang  digunakan  disini  memiliki  panjang 12.5 cm .
d. Sensor  P hotogate, ada  dua  sensor photogate yang  digunakan  yang  memiliki  fungsi  yang berbeda  untuk  setiap  percobaannya.  Sensor photogate dapat dilihat seperti pada Gambar 10.
Gambar 10. Sensor Photogate
Sensor photogate terdiri dari bebrapa komponen elektronika seperti IC NE555, infrared, phototransistor,  dan  resistor .  Keluaran  dari rangkaian  sensor photogate ini  berupa  tegangan
0  dan  5  volt.  Tegangan  keluaran  dari  sensor photogate akan bernilai nol volt pada saat cahaya
infrared tidak  mengenai phototransistor dan akan  bernilai  5  volt  pada  saat  cahaya infrared mengenai phototransistor .  Sehingga,  sensor photogate ini disebut aktif LOW .
e. Box  kubus  berukuran  25cm  x  19cm  x  8cm berguna sebagai penyimpanan rangkaian, peletakkan  LCD  dan  push  botton.  Box  terdiri atas dua panel  yaitu front panel dan back panel. Tampilan panel dapat dilihat pada Gambar 11.

## (a)Front Panel
(b)Back Panel Gambar 11. Tampilan Panel
Pada front  panel terdapat  LCD  dengan  20  x  4 karakter, tombol  home,  time,  saklar  on/off, tombol select . LCD berfungsi untuk menampilkan  data  pengukuran.  Untuk  mereset data  pengukuran  menggunakan  tombol home . Tombol on/off berfungsi  untuk  menyalakan sistem sedangkan, untuk memilih jenis eksperimen  digunakan  tombol select .  Tampilan front panel dapat dilihat pada Gambar 11(a)
Back  panel terdapat  port  input  sensor,  port  AC, dan  puse.  Ada  dua  input  sensor  yang  terdapat pada back panel yaitu sensor 1 dan sensor 2. Port AC  berfungsi  sebagai  soket input tegangan  AC 220-240  Volt  /  60  Hz.  Adapun  fungsi puse sebagai pemutus arus jika terjadi konsleting pada rangkaian. Back panel dapat dilihat pada Gambar 11(b).
f. Rangkaian elektronika pembangun sistem dirancang  sedemikian  rupa  dan  ditempatkan dalam  sebuah  box.  Dimana  sistem  pembangun ini  terdiri  dari  papan  mikrokontroler  Arduino Promini yang sudah terintegrasi dengan
mikrokontroler  328,  dan  rangkaian power supply .  Hasil  desain  rangkaian  elektronika sistem dapat dilihat pada
g.
h. i. Gambar 12.
Gambar 12. Foto Rangkaian Elektronika
Pembangun Set eksperimen Pada
Gambar 12 dapat dilihat secara umum rangkaian elektronika  pembangun  sistem.  Sistem  ini dibangun oleh beberapa blok rangkaian diantaranya  rangkaian  port  sensor photogate , rangkaian  LCD,  blok  mikrokontroler  Arduino promini, dan blok rangkaian catu daya.

## 2. Spesifikasi Desain Sistem
Spesifikasi  desain  sering  juga  disebut  sebagai spesifikasi  produk.  Spesifikasi  tergantung  pada  sifat alami  dari  material  yang  digunakan.  Spesifikasi desain  menjelaskan  tentang  karakteristik  statik produk,  toleransi,  bahan  pembentuk  sistem,  ukuran sistem,  dan  dimensi  sistem.  Karakteristik  statik secara umum terdiri dari ketepatan dan ketelitian dari alat.
Ketepatan  didefinisikan  sebagai  beda  atau kedekatan  antara  nilai  yang  terbaca  oleh  alat  ukur dengan  nilai  yang  sebenarnya.  Secara  umum  akurasi sebuah  alat  ukur  ditentukan  dengan  cara  kalibrasi pada kondisi operasi tertentu dan dapat diekspresikan dalam  bentuk  persentase  atau  pada  titik  pengukuran yang  spesifik.  Suatu  alat  ukur  yang  baik  memiliki akurasi mendekati 1 atau 100%, sedangkan ketelitian merupakan membandingkan hasil pengukuran sistem dengan  perhitungan  secara  teoritis  dengan  cara melakukan pengukuran berulang.
a. Ketepatan Pengukuran pada Percobaan GLB
Pada  percobaan  GLB  menggunakan  dua timer yang  bekerja  menggunakan  dua  sensor.  Sistem  kerja
sensor  pada  percobaan  ini  yaitu  sensor  1  berfungsi untuk  menjalankan timer  1 dan  sensor  2  berfungsi untuk menjalankan timer 2. Adapun grafik ketepatan pengukuran  pada  percobaan  GLB  dapat  dilihat  pada Gambar 13.
Gambar 13. Perbandingan Kecepatan Benda menggunakan Alat Ukur Standar dan Sistem pada percobaan GLB dan GLBB untuk 10 kali Pengukuran
Pada  Gambar  13,  kecepatan  1  alat  standar merupakan  waktu  yang  dibutuhkan  benda  untuk melewati sensor 1 yang diukur dengan menggunakan stopwatch .  Kecepatan  2  alat  standar  merupakan waktu yang dibutuhkan benda untuk melewati sensor 2  yang  diukur  dengan  menggunakan stopwatch . Kecepatan  1 air  track merupakan  hasil  pengukuran waktu  oleh  set  eksperimen  saat  benda  1  melewati sensor  1.  Sedangkan,  kecepatan  2 air  track merupakan  hasil  pengukuran  waktu  oleh  set eksperimen  saat  benda  melewati  sensor  2.  Pada Gambar  21  terdapat  dua  perbandingan  kecepatan yaitu  perbandingan  kecepatan  1  dan  perbandingan Kecepatan  2.  Dari  Gambar  21  dapat  dilihat perbandingan untuk masing-masing kecepatan. Persentase ketepatan untuk Kecepatan 1 sebesar 98,9 % dan untuk Kecepatan 2 sebesar 98,93%. Kesalahan maksimum untuk kecepatan 1 terjadi pada pengukuran  ke-9.  Kesalahan  maksimum  untuk Kecepatan 2 terjadi pada pengukuran ke-8.
b. Ketepatan Pengukuran pada Percobaan
Kecepatan
Pada  percobaan  kecepatan  juga  menggunakan dua  sensor  untuk  menghidupkan  dan  mematikan timer.  Timer akan  jalan  jika  benda  memasuki  sensor 1  dan timer akan  berhenti  jika  benda  memasuki sensor  2.  Adapun  grafik  ketepatan  pengukuran  pada percobaan Kecepatan seperti pada Gambar 14.
0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K e ce p atan (m /s) Pengukuran (ke-) kecepatan 1 Alat Standar Kecepatan 1 Air Track Kecepatan 2 Alat Standar Kecepatan 2 Air Track
1. Rangkaian Mikrokontroler
2. Rangkaian Port Sensor
3. Rangkaian Power Supply
4. Rangkaian LCD
Gambar 14. Perbandingan Kecepatan Benda dengan Alat Ukur Standar dan Sistem pada percobaan Kecepatan  untuk 10 kali pengukuran Alat  standar  yang  digunakan  adalah stopwatch . Pada  Gambar  14,  grafik  yang  berwarna  biru  (alat standar)  merupakan  hasil  pengukuran  menggunakan stopwatch .  Sedangkan,  grafik  ynag  berwarna  orange ( air track ) merupakan hasil pengkuran menggunakan set eksperimen.
c. Ketepatan Pengukuran pada Percobaan
Percepatan Pada percobaan Percepatan masih menggunakan dua sensor. Masing-masing sensor berkerja dua  kali. Sensor  1  berfungsi  untuk  menghidupkan  timer  1 benda  dan  timer  jarak.  Sedangkan,  sensor  2 digunakan  untuk  menghidupkan  timer  2  benda  dan mematikan  timer  jarak.  Adapun  grafik  ketepatan pengukuran  percepatan  pada  percobaan  percepatan dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Perbandingan Pengukuran Percepatan Menggunakan Alat Ukur Standar dan Sistem pada percobaan Percepatan
Pada  Gambar  15,  percepatan  alat  standar merupakan  hasil  pengukuran  percepatan  benda  yang diukur  dengan  stopwatch.  Percepatan  air  track merupakan  hasil  pengukuran  percepatan  benda  yang terukur  oleh  set  eksperimen.  Persentase  Ketepatan pengukuran  percepatan  sebesar  96,79%.  Kesalahan maksimum  pengukuran  pada  percepatan  terjadi  pada pengukuran kesepuluh.
Penentuan  tingkat  ketelitian  sistem  dapat diketahui  dengan  cara  melakukan  pengukuran berulang  sebanyak  10  kali  pengukuran.  Berdasarkan hal  tersebut  dapat  ditentukan  nilai  rata-rata,  standar deviasi, persentase kesalahan dan ketelitian.
Ketelitian  set  eksperimen  Air  Track  untuk  masing- masing percobaan dibedakan sebagai berikut:
a. Ketelitian pada Percobaan GLB
Pada set eksperimen  Air Track  untuk percobaan GLB  didapatkan  ketelitian  kecepatan  rata-rata  benda melalui sensor 1 sebesar 85,72%, kecepatan rata-rata benda  melalui  sensor  2  sebesar  87,21%.  Kesalahan Relatif  untuk  kecepatan  pada  sensor  1  didapat sebesar  4,04%,  dan  untuk  kecepatan  pada  sensor  2 sebesar  3,46%.  Standar  deviasi  yang  didapat  untuk kecepatan benda melalui sensor 1 sebesar 0.0114 dan untuk  kecepatan  benda  melalui  sensor  1  sebesar 0.0099.  Adapun  grafik  perbandingan  kecepatan benda  pada  sensor  1  dengan  kecepatan  benda  pada sensor 2 dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16. Grafik Perbandingan Kecepatan Benda Pada Sensor 1 dan Sensor 2
Pada  Gambar  16,  grafik  sensor  1  merupakan grafik  kecepatan  benda  saat  melewati  sensor  1. Sedangkan,  grafik  sensor  2  merupakan  grafik kecepatan  benda  saat  melewati  sensor  2.  Pada Gambar  26  dapat  dilihat  perbandingan  kecepatan benda  melewati  sensor  1  dengan  kecepatan  benda melewati  sensor  2.  Dari  grafik  diketahui  kecepatan benda  saat  melewati  sensor  1  mendekati  kecepatan benda  saat  melewati  sensor  2  meskipun  jarak  antar sensor diperbesar.
b. Ketelitian pada Percobaan Kecepatan
Pada percobaan Kecepatan didapatkan  ketelitian rata-rata sebesar 94,15%. Kesalahan Relatif didapatkan  sebesar  2,34%  dengan  standar  deviasi sebesar 0.0048. Adapun grafik hubungan antara jarak tempuh  dengan  waktu  tempuh  dapat  dilihat  pada Gambar 17.
Gambar 17. Grafik Hubungan Jarak Tempuh dengan Waktu Tempuh
0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K e ce p atan (m /s) Pengukuran (ke-) 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Perc ep at an (m /s 2 ) Pengukuran (ke-) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 20 40 60 80 100 120 Ke ce p at an (m/ s) Jarak antar Sensor (cm) Sensor 1 Sensor 2 0 25 50 75 100 125 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Ke d u d u ka n (c m )
Waktu (s)
Pada Gambar 17 terlihat hubungan antara waktu tempuh  benda  terhadap  Kedudukan  benda.  Pada grafik  dapat  diketahui  semakin  besar  waktu  tempuh suatu  benda,  semakin  jauh  pula  kedudukan  benda dari kedudukan awalnya.

## c. Ketelitian pada Percobaan Percepatan
Ketelitian  pengukuran  timer  pada  percobaan Percepatan terdiri dari tiga timer yaitu timer 1, timer 2,  dan  timer  jarak  begitu  juga  untuk  standar  deviasi, dan  kesalahan  relatifnya.  Adapun  ketelitian  untuk timer 1 sebesar 96.56%, timer 2 sebesar  96.90%, dan  timer  jarak  sebesar  98.96%  dengan  standar deviasi  timer  1  sebesar    0.01039  timer  2  sebesar 0.01236, dan timer jarak   0.03274 Kesalahan Relatif untuk  masing-masing  timer  berturut-turut  adalah 1.27%,  1.95%,  dan  0.53%.  Pada  percobaan percepatan,  hubungan  antara  kedudukan  dan  waktu dapat dilukiskan seperti pada Gambar 18.
Gambar 18. Grafik Hubungan Jarak dengan Waktu Tempuh Benda pada Percobaan Percepatan
Berdasarkan  Gambar  18  dapat  dilihat  grafik hubungan  antara  jarak  dengan  waktu  tempuh  benda pada  percobaan  percepatan.  Dari  grafik  dapat diketahui kemiringan gradient dipengaruhi oleh sudut kemiringan  track.  Semakin  besar  sudut  kemiringan track, semakin curam gradient percepatannya.
d. Percobaan Momentum
Pada percobaan momentum didapatkan ketelitian pengukuran timer melalui  pengukuran  berulang sebanyak 10 kali pengukuran. Ada empat timer yang akan ditentukan  ketelitiannya diantaranya t1, t2, t1’, dan t2’. Untuk t1 memiliki ketelitian sebesar 62.75% dengan standar deviasi sebesar  0.0706 dan kesalahan relatif  sebesar  13.85%.  Untuk  t2  memiliki  ketelitian sebesar  85.25%  dengan  standar  deviasi  sebesar 0.0526,  dan  kesalahan  relatif  sebesar  8.62%.  untuk t1’  didapatkan  ketelitian  sebesar  95.10%  dengan standar  deviasi  sebesar  0.2895,  dan  kesalahan  relatif sebesar   8.34%.  Sedangkan  untuk  t2’  diperoleh ketelitian  sebesar  93.81%  dengan  standar  deviasi sebesar  0.1449 dan kesalahan relatif sebesar 4.27%. Pada  percobaan  momentum,  hubungan  antara kedudukan dan waktu dapat dilukiskan dengan grafik seperti pada Gambar 19.
Gambar 19. Grafik Hubungan Momentum dengan Waktu Tempuh Benda sebelum Tumbukan

## B. Pembahasan
Set  eksperimen Air  Track ini  terdiri  dari  dua bagian, yaitu bagian rangkaian elektronik dan bagian mekanik.  Bagian  rangkaian  elektronik  meliputi rangkaian penyusun sistem set eksperimen Air Track , seperti  rangkaian  LCD,  rangkaian power  supply dan board rangkaian  mikrokontroler.  Bagian  mekanik terdiri  dari  tempat track luncur,  benda  luncur,  dan blower
Prinsip kerja dari set eksprimen Air Track adalah ketika  benda  bergerak  pada  bidang  luncur  maka sensor photogate akan  mencacah  pergerakan  benda tersebut. Adapun prinsip kerja dari sensor photodioda adalah  ketika  sensor  dalam  keadaan  terhalang  maka sensor akan berlogika LOW , sebaliknya ketika sensor dalam  keadaan  tidak  terhalang  maka  sensor  akan berlogika HIGH .  Hasil  keluaran  dari  sensor photogate ini yang akan diolah dengan mikrokontroler  arduino  untuk  mendapatkan  waktu pergerakan benda.
Pengujian set eksperimen air track ini dilakukan dengan  cara  membandingkan  hasil  pengukuran dengan  hasil  pengukuran  menggunakan  alat  standar untuk  mengukur timer pada  percobaan  GLB  dan GLBB,  kecepatan,  percepatan,  dan  momentum.  Dari hasil  pengukuran  didapatkan  sedikit  perbedaan  yang didapat  dengan  pengukuran  menggunakan  alat standar.    Hal  ini    disebabkan  karena  pada  bagian elektronika sistem  memiliki delay program sehingga terjadi delay perhitungan waktu. Oleh sebab itu, perlu dilakukan  perbaikan  pada  bagian  elektronik  set eksperimen air track ini.
Kelebihan  dari  set  eksperimen air  track ini adalah  set  eksperimen  ini  memiliki  sistem  mekanik yang  sederhana  dengan  perhitungan  yang  dilakukan secara  digital  kemudian  tampilan  keluaran  dari  set eskeprimen  ini  ditampilkan  pada  LCD.  Sehingga dalam  penarikan  kesimpulan  pada  praktikum  dan teori  lebih  mudah  dan  cepat  didapatkan.  Tetapi sistem air track ini masih memiliki keterbatasan pada jenis praktikum yang dapat dilakukan.

## KESIMPULAN
-3.11E-15 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3 0 20 40 60 80 100 120 wak tu (s) Jarak (cm) Kemiring an … 0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
M om en tu m (kg m /s) waktu (s)
Dari  pembahasan  mengenai  set  eksperimen air track berbasis  mikrokontroler  dan  sensor photogate yang telah diuraikan, maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1. Spesifikasi performansi set eksperimen air track terdiri  dari  rangkaian power  supply ,  rangkaian mikrokontroler arduino promini, sensor photogate ,  dan  LCD.  Rangkaian power  supply berfungsi  sebagai  catu  daya  dengan  keluaran  5 volt.  Sensor  yang  digunakan  adalah  sensor photogate yang  berfungsi  sebagai  pencacah waktu  tempuh  benda.  Rangkaian  mikrokontoler Arduino  promini  berfungsi  untuk  mengolah keluaran  sensor  agar  sesuai  dengan  keluaran yang diharapkan .
2. Set  ekperimen  air  track  ini  dapat  digunakan untuk  percobaan  GLB,  GLBB,  Kecepatan, Percepatan,  dan  Momentum.  Pada  percobaan GLB    alat  ini  hanya  mampu  digunakan  untuk melihat  kecepatan  benda  pada  dua  titik  yang berbeda yaitu kecepatan benda pada sensor 1 dan kecepatan  benda  pada  sensor  2.  Pada  percobaan Kecepatan  set  ekperimen  ini  dapat  digunakan untuk  menentukan  kecepatan  suatu  benda  dari sensor 1 ke sensor 2. Pada percobaan Percepatan set  eksperimen  ini  dapat  digunkan  untuk menentukan percepatan suatu benda dengan cara menentukan  kecepatan  sesaat  benda  pada  saat benda  melewati  sensor  1  yang  dihitung  sebagai kecepatan  awal.  Kemudian  kecepatan  akhir didapatkan dari kecepatan sesaat benda melewati sensor  2.  Sedangkan,  waktu  tempuh  benda didapatkan  dari  waktu  yang  dibutuhkan  benda untuk  menempuh  jarak  antara  sensor  1  dan sensor  2.  Pada  percobaan  momentum,  set eksperimen ini hanya dapat bekerja dengan baik jika  benda  1  melewati  sensor  1  bersamaan dengan  benda  2  melewati  sensor  2  dan  Setelah terjadi  tumbukan  antara  dua  benda,  benda  1 bergerak  melewati  sensor  1  dan  benda  2 melewati sensor 2.
2. Hasil penentuan spesifikasi desain dari alat ukur kuantitas aliran air ini adalah sebagai berikut : a. Ketepatan  dari  set  eksperimen air  track ini cukup  baik,  dimana  rata-rata  ketepatan pengukurannya mencapai 98,82%.
b. Persentase ketelitian dari set eksperimen air track ini juga cukup baik.  Dimana  rata-rata ketelitian yang didapat 92,13%.
3. Dapat  menunjukan  fenomena  gerak  lurus beraturan  dan  gerak  lrus  berubah  beraturan dengan baik.
4. Set  eksperimen  Air  Track  ini  telah  bisa digunakan  untuk  eksperimen  kinematika  dan dinamika

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Yulkifli, dan Yohandri. 2016. Desain Pembuatan Alat-alat Praktikum Berbasis Teknologi Digital sebagai Pendukung Perangkat  Matakuliah  Pengembangan  Alat Laboratorium  Fisika  Berbasis  KKNI  untuk Mahasiswa  Pendidikan  Fisika  PPS  UNP . Laporan Penelitian.
[2] Indrasusanto,  Tjondro. Pendayagunaan  Air Track untuk Percobaan Gerak Lurus Beraturan dan  Gerak  Lurus  Berubah  Beraturan. Megister Scientiae  ISSN:  0852-078X.  Edisi  No.  26 Oktober 2009
[3] Halliday  and  Resnick,  “ Fundamentals  of Physics ”,  Wiley,  United  State,  10th  Edition. 2014, p.226
[4] M. Hamron, dan Tim Koordinator Asisten LFD 2015/2016,  “ Modul  Eksperimen  Fisika  Dasar I ”,Institut  Teknologi  Bandung,  Bandung,  2015 p.69-77
[5] Yohandri.  (2013). Mikrokontroler  dan  Antar Muka. Padang: UNP.
[6] Bakri,Ilham.  (2010). Spesifikasi  awal  produk . http://www.scribd.com/.  Diakses  24  Januari 2011