* Corresponding Author: email: supardi@mipa.unsri.ac.id No. HP: +6281368374798
https://doi.org/10.56064/jps.v24i3.726 Naskah diusulkan: 16 November 2022; Naskah disetujui: 12 Desember 2022
p-ISSN: 1410-7058 e-ISSN: 2597-7059 © 2022 JPS MIPA UNSRI

## Jurnal Penelitian Sains
Journal Home Page: http://ejurnal.mipa.unsri.ac.id/index.php/jps/index
Penggunaan sensor infrared berbasis WiFi mikrokontroller NodeMCU ESP8266 pada bandul fisis
Rizka Andri Yani,  Supardi * , Khairul  Saleh, Pradanto Poerwono, dan Hadir Kaban
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan 30862, Indone- sia
Kata kunci: bandul fisis, sensor infrared , NodeMCU Esp8266, WiFi , percepatan gravitasi
ABSTRAK: Pengembangan sebuah alat peraga praktikum bandul fisis dengan memanfaatkan WiFi mikrokontroler nodeMCU esp8266 dan sensor infrared untuk mengukur periode bandul telah  berhasil  dirancang  dan  dibuat.  Alat  praktikum  ini  telah  diuji  coba  dengan  melakukan eksperimen.  Sensor Infrared yang  digunakan  akan  berfungsi  untuk  mendeteksi  gerakan  dan mengukur periode bandul fisis dalam satuan detik. Lalu, secara langsung dikirimkan oleh WiFi mikrokontroler nodeMCU esp8266 ke komputer dan terbaca dalam google spreadsheet . Data yang diperoleh dari hasil eksperimen dapat digunakan untuk mendapatkan nilai percepatan gravitasi bumi dengan metode perhitungan regresi linear. Eksperimen yang dilakukan meng- gunakan sudut 20° dengan jarak pusat massa ke poros ayunan bandul 0.1 m, 0.15 m, 0.2 m, 0.25 m, 0,3m, 0,35 m, 0.4 m, dan 0.45 m. Berdasarkan eksperimen, alat yang dikembangkan ini  mampu mengirimkan  data  dengan  jarak  maksimal  70  m.  Nilai  percepatan  gravitasi  yang didapatkan sebesar ( 9,9034 ± 0,0319 ) m/s 2 .
Keywords: physical pendulum, infrared sensor, NodeMCU Esp8266, WiFi, acceleration of gravity
ABSTRACT: The development of a physical pendulum practicum prop using wifi microcon- troller  nodeMCU  esp8266  and infrared sensor  to  measure  the  period  of  the  pendulum  has been  successfully  designed  and  created.  This  developed  practicum  tool  has  been  tested  by conducting experiments. The Infrared sensor used will serve to detect movement and measure the periods of the physical pendulums in units of seconds. Then, it is directly sent by the WiFi microcontroller nodeMCU  esp8266  to  the  computer  and  reads  in a  google  spreadsheet .  The data obtained from the results of the experiment can be used to obtain the value of the earth's gravitational  acceleration  with  the  linear  regression  calculation  method.    The  experiments were  conducted  using  an  angel  of  20°  with a  central mass distance  to  the  pendulum  swing shaft of 0.1 m, 0.15 m, 0.2 m, 0.25 m, 0.3m, 0.35 m, 0.4 m, and 0.45 m. Based on experiments, the developed tool is able to transmit data with a maximum distance of 70 m. The gravitation- al acceleration value obtained is ( 9,9034 ± 0,0319 ) m/s 2 .

## 1 PENDAHULUAN
alam  proses  pembelajaran  fisika  umumnya  di- lakukan  dengan  dua  cara,  yaitu  secara  teori dan  praktek/eksperimen.  Pembelajaran  secara  teori sangat  berguna  dalam  rangka  pengenalan  dan  pe- nanaman  konsep  fisis  yang  dipelajari.  Sementara pembelajaran  secara  eksperimen  berguna  untuk penguatan dan pembuktian teori yang telah dipela- jari serta dapat melatih  keterampilan, ketelitian, ke- tepatan, kemampuan berpikir kritis, dan kerja sama. Namun demikian, kegiatan eksperimen harus dapat dirancang dengan  baik  agar dapat  memberikan  sti- mulus yang tepat kepada pembelajar/mahasiswa.
Salah  satu  materi  fisika  yang  sering  dieksperi- menkan  (dalam  suatu  kegiatan  praktikum),  yang dipelajari  oleh  mahasiswa  fisika  adalah  bandul  fisis. Pengambilan  data  (pengukuran  periode)  pada  ke- giatan  praktikum  bandul  fisis  umumnya  masih  dila- kukan  secara  manual  dengan  menggunakan stop- watch . Hal ini membuat kegiatan praktikum membu- tuhkan waktu yang lebih lama dan data yang dipero- leh pun memiliki tingkat keakuratan yang relatif ren- dah. Oleh karena itu, dikembangkan alat praktikum bandul fisis agar lebih efisien dan data yang didapat memiliki taraf keakuratan yang tinggi.
Bandul  fisis  dapat  didefinisikan  sebagai  benda tegar  yang  digantung  sedemikian  hingga  dapat  be- rayun  pada  bidang  vertikal  terhadap  sumbu  yang
D
dilaluinya [1]. Penerapan persamaan dinamika rotasi (Hukum  II  Newton)  yang  berupa  persamaan  dife- rensial orde 2 pada bandul fisis menghasilkan formu- lasi periode bandul fisis ( T ) yang ditulis sebagai
𝑇 = 2𝜋 𝐼 𝑀𝑔𝑑 , (1)
dimana d adalah  jarak  pusat  massa  dengan  poros ayunan, M adalah massa bandul fisis, g adalah per- cepatan gravitasi dan I sebagai momen inersia ben- da  [2].  Selanjutnya  dengan  menggunakan  teorema sumbu sejajar pada momen inersia bandul fisis, yaitu
𝐼 = 𝑀𝑘 2 + 𝑀𝑑 2 , (2)
dengan k adalah  jejari  girasi  terhadap  pusat  massa [3], maka periode bandul fisis dapat ditulis sebagai
𝑇 = 2𝜋 𝑘 2+𝑑 2 𝑔𝑑 . (3)
Penelitian  mengenai  alat  praktikum  bandul  fisis untuk memperoleh nilai periode bandul sebelumnya telah dilakukan oleh beberapa peneliti, diantaranya: penelitian  bandul  fisis  secara  manual    dengan menggunakan  program Picolog  Recorder sebagai software yang menampilkan grafik pengukuran pada komputer [4], kemudian  penelitian  bandul  fisis  ber- basis Arduino menggunakan sensor variabel resistor untuk mengukur periode bandul tetapi hasil pengu- kurannya hanya ditampilkan pada LCD [5], dan pe- nelitian  bandul  fisis  berbasis  mikrokontroler  PC- link USB  Smart  I/O dengan  menggunakan sensor  varia- ble resistor [6] .
Mengacu pada ketiga penelitian tersebut, penulis bermaksud  mengembangkan  alat  praktikum  bandul fisis dengan sensor infrared untuk mengukur periode bandul  fisis  secara  otomatis  dan  menggunakan  mi- krokontroler NodeMCU ESP8266 yang dapat mengi- rimkan  data  melalui  jaringan WiFi ,  sehingga  data hasil  pengukuran  yang  diperoleh  dapat  langsung ditampilkan dan diolah pada komputer.

## 2 METODE PENELITIAN

## Waktu dan tempat
Penelitian dilaksanakan mulai awal tahun 2022 sam- pai  dengan  selesai  di  Laboratorium  Elektronika  Ju- rusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengeta- huan Alam Universitas Sriwijaya.

## Prosedur Penelitian
Pengukuran periode bandul fisis dilakukan  pada su- dut  simpangan 20° melalui  dua  cara,  yaitu  dengan menggunakan  sensor infrared saja  (dimana  pemba-
caan  hasil  pengukurannya  masih  manual)  dan  sen- sor infrared berbasis WiFi mikrokontroller nodeMCU ESP8266 ( dimana  hasil  pengukurannya  langsung terkirim  ke  komputer  dalam  bentuk  spreadsheet, yang dapat disimpan dalam format csv), seperti pa- da  Gambar  1.  Alat  praktikum  bandul  fisis  (Gambar 1)  yang  dirancang  terdiri  dari  perangkat  keras ( hardware ) dan perangkat lunak ( software ). Perang- kat keras pada alat ini meliputi 1 buah tripot sebagai penyangga, 1 buah batang logam dengan beberapa lubang  sebagai  objek  penelitian  (bandul  fisis),  1 buah  sekrup  penahan,  1  buah  sensor Infrared yang digunakan untuk mendeteksi gerakan dan pengukur periode  bandul  fisis,  1  buah  LED  yang  digunakan sebagai  indikator  benda  yang  melewati  sensor,  1 buah  LCD  I2C  untuk  menampilkan  data,  1  buah push  button untuk  me reset mikrokontroler dan  1 buah  nodeMCU  ESP8266  yang  merupakan  sebuah board  elektronik  yang  berbasis  chip  ESP8266  den- gan  kemampuan  menjalankan  fungsi  mikrokontro- ler, dan koneksi internet (WiFi) yang akan mengirim data  terukur  oleh  sensor Infrared ke  komputer  [7]. Sedangkan perangkat lunak yang digunakan berupa aplikasi  arduino  IDE  dan spreadsheet. Arduino  IDE merupakan  perangkat  lunak  open  source  yang  di- gunakan untuk menulis kode,  yang dibuat menggu- nakan Java dan dapat bekerja di berbagai platform seperti Windows, Mac, dan Linux [8].
Gambar  1. Desain rangkaian alat pengukur periode bandul fisis.

## 3 HASIL
Hasil pengukuran periode bandul fisis dengan variasi jarak sumbu putar terhadap pusat massa ditampilkan pada Tabel 1. Pada Tabel 1, T p (s) adalah hasil pen- gukuran  periode  bandul  fisis  menggunakan  sensor infrared  saja  (pencatatannya  manual)  dalam  satuan sekon dan selanjutnya disebut sebagai periode pem- banding.  Sedangkan  T(s)  adalah  hasil  pengukuran periode  bandul  fisis  menggunakan  sensor  infrared berbasis WiFi mikrokontroller  nodeMCU  ESP8266 dalam satuan  sekon  dengan  pengulangan  sebanyak
5  kali,  dimana  hasil  pengukurannya  langsung  terki- rim secara otomatis ke komputer.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Periode Bandul Fisis dengan sudut elevasi 20°
No 𝒅 (m) T p (s) 𝑻 (s)
1 2 3 4 5 1 0,45 1,68 1,68  1,68  1,67  1,68  1,68 2 0,40 1,64 1,65  1,64  1,63  1,65  1,64 3 0,35 1,61 1,61  1,62  1,61  1,62  1,62 4 0,30 1,62 1,62  1,63  1,63  1,61  1,62 5 0,25 1,65 1,64  1,64  1,65  1,65  1,65 6 0,20 1,73 1,73  1,72  1,73  1,72  1,74 7 0,15 1,90 1,90  1,90  1,90  1,89  1,90 8 0,10 2,24 2,24  2,24  2,23  2,25  2,23

## 4 PEMBAHASAN
Data hasil pengukuran periode bandul fisis, selanjut- nya dianalisa dengan menggunakan regresi linier
𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 (4)
dimana 𝑥 adalah  variabel  bebas, 𝑦 adalah  variabel terikat, 𝑎 adalah kemiringan (gradien) dan 𝑏 adalah titik  potong  dengan  sumbu  y  (intersep).  Periode bandul fisis pada Persamaan (3) dilakukan linierisasi dan ditulis dalam bentuk
𝑇 2 𝑑 = 4𝜋2 𝑔 𝑑 2 + 4𝜋 2 𝑔 𝑘 2 . (5)
Penyamaan  antara  Persamaan  (4)  dan  Persamaan (5)  memberikan  alih-alih  bahwa  yang  berperan  se- bagai variabel bebas adalah 𝑥 = 𝑑 2 , variabel terikat- nya  adalah 𝑦 = 𝑇 2 𝑑 ,  dengan  gradien 𝑎 = 4𝜋2 𝑔 dan intersep 𝑏 = 4𝜋2 𝑔 𝑘 2 .  Selanjutnya  dibuat  grafik  linier
𝑇 2 𝑑 terhadap 𝑑 2 dari data periode bandul fisis pada Tabel 1, dan dari nilai-nilai gradien dan intersepnya dapat  diperoleh  nilai  percepatan  gravitasi  bumi 𝑔 dan  jejari  girasi  bandul  fisis 𝑘 .  Grafik 𝑇 2 𝑑 terhadap 𝑑 2 pada  pengukuran  periode  bandul  fisis  dengan sudut 20° ditunjukkan pada Gambar 2.
𝑇 2 𝑑 𝑑 2
Gambar 2. Grafik hubungan 𝑇 2 𝑑 terhadap 𝑑 2 pada sudut 20° .
Berdasarkan Gambar  2, didapatkan  gradien dan intersep dari persamaan linear 𝑇 2 𝑑 terhadap 𝑑 2 se- cara  berturut-turut  adalah 𝑎 = 3,9823 dan 𝑏 = 0,4421 .  Dengan  demikian  dapat  nilai  percepatan gravitasi bumi di lokasi pengukuran periode bandul fisis, yaitu sebesar
𝑔 = 4𝜋2 𝑎 = 4 (3,14)2 3,9823 = 4 (9,8596 )
3,9823 = 9,9034 m/s 2 .(6)
Ketidakpastian  percepatan  gravitasi  bumi  dapat  di- peroleh dari diferensiasi Persamaan (5), hingga dipe- roleh
∆𝑔  = 2 ∆𝑇 𝑇 𝑔 = 2 0,1612 %  9,9034  = 0,0319 m/s 2 . (7)
Dengan  demikian  nilai  percepatan  gravitasi  bumi adalah
𝑔 ± ∆𝑔 = (9,9034 ± 0,0319) 𝑚/𝑠 2 . (8)
Sedangkan  jejari  girasi  bandul  fisis  yang  diguna- kan dalam percobaan diperoleh dari hubungan an- tara  intersep  dengan  jejari  girasi 𝑏 = 4𝜋2 𝑔 𝑘 2 = 𝑎𝑘 2 , sehingga nilai jejari girasi adalah sebesar
𝑘 = 𝑏 𝑎 = 0,4421 3,9823 = 0,3332 𝑚 . (9)

## 5 KESIMPULAN
Rancang bangun alat ukur periode bandul fisis den- gan sensor infrared menggunakan WiFi mikrokontro- ler nodeMCU esp8266 telah berhasil dibuat dan te- lah  dilakukan  uji  coba.  Hasil  dari  uji  co- ba/eksperimen  menggunakan  alat  ini  menunjukkan hasil  yang  sesuai  dengan  teorinya,  yaitu  menghasil- kan  percepatan  gravitasi  sebesar (9,9034 ± 0,0319) 𝑚/𝑠 2 ,  sehingga,  alat  ini  dapat  digunakan pada praktikum bandul fisis.

## REFERENSI ______________________________
[1] S. Khanafiyah, “Percobaan Osilasi Bandul Fisis Bentuk Sederhana Sebagai Tugas Proyek Penelitian Pada Ma- teri Momen Inersia Di Sma,” Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia , vol. 5, no. 1, pp. 47–53, 2009, doi: 10.15294/jpfi.v5i1.1000.
[2] P. A. Tipler, Fisika Untuk Sains dan Teknik . Jakarta: Erlangga, 1991.
[3] I. Maulana, “Bandul Fisis,” Academia.Edu , pp. 1–11, 2008.
[4] A Muslim, Perancangan Mekanik dan Analisa Pemode- lan Gerak Harmonis Teredam Berbasis Komputer. In- dralaya: Universitas Sriwijaya, 2007.
[5] Karlina H, Rancang Bangun Bandul Gabungan Berba- sis Mikrokontroler Arduino Uni. Indralaya: Universitas Sriwijaya, 2016.
[6] E. K. E. Putri, Visualisasi Grafik Ayunan Bandul Fisis Untuk Mendapatkan Nilai Perioda Ayunan dan Perce- patan Gravitasi Menggunakan PC-Link USB Smart/ I/O Berbasis Komputer. Indralaya: Universitas Sriwijaya, 2017.
[7] Nurul Hidayati Lusita Dewi, Mimin F. Rohmah, and Soffa Zahara, “PROTOTYPE SMART HOME DENGAN MODUL NODEMCU ESP8266BERBASISINTERNET OF THINGS(IOT),” Universitas Islam Majapahit , 2019.
[8] D. A. Jakaria and M. R. Fauzi, “APLIKASI SMART- PHONE DENGAN PERINTAH SUARA UNTUK MEN- GENDALIKAN SAKLAR LISTRIK MENGGUNAKAN
ARDUINO,” JURNAL TEKNIK INFORMATIKA , vol. 8, no. 1, 2020.
[9] M. I. Hakiki, U. Darusalam, and N. D. Nathasia, “Konfi- gurasi Arduino IDE Untuk Monitoring Pendeteksi Suhu dan Kelembapan Pada Ruang Data Center Mengguna- kan Sensor DHT11,” JURNAL MEDIA INFORMATIKA BUDIDARMA , vol. 4, no. 1, p. 150, Jan. 2020, doi: 10.30865/mib.v4i1.1876.
[10] Kadir, Statistika Terapan: Konsep, Contoh, dan Analisis Data dengan Program SPSS/Lisrel dalam Penelitian. Depok: PT Rajagrafindo Persada, 2019. _____________