## PENGEMBANGAN ALAT PERAGA FISIKA PADA MATERI GAYA GESEK BERBASIS SENSOR ULTRASONIK
Wawan Kurniawan 1 , Diana Endah Handayani 2
1 Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas PGRI Semarang
2 Program Studi PGSD, Universitas PGRI Semarang
handayani.hitam@gmail.com

## Abstrak
Sistem sensor ultrasonik  berfungsi mengukur  percepatan  gerak  benda uji  pada sistem bidang  miring  untuk mempelajari gaya gesek dari nilai koefisien gesek antara dua benda. Metode penelitian menerapkan sensor gerak berbasis gelombang ultrasonik yang menggunakan IC Atmega 8535 sebagai pengendali mengukur percepatan benda uji. Temuan penelitian menunjukkan (1) kayu terhadap  karet  rata –rata  koefisien gesek (µ k ) = 0,48, deviasi standart  (σ) =  0,007  kesalahan  yang  mungkin = 0,004; (2) kayu  dengan PVC rata – rata  koefisien  gesek (µ k )  = 0,39,  deviasi s tandart  (σ) =  0,006  kesalahan  yang  mungkin = 0,004; (3) kayu  dengan  kayu  rata –rata  koefisien  gesek  (µ k )  =  0,39,  deviasi  s tandart  (σ)  =  0,01  kesalahan  yang  mungkin  =  0,006.  Hasil analisa  koefisien  gesek  kayu  dengan  karet  sebesar  0,48±0,004,  koefisien  gesek  kayu  dengan  kayu  sebesar  0,39±0,006, koefisien gesek kayu terhadap PVC sebesar 0,39±0,004 dan sehingga perangkat sensor belum dapat digunakan karena kurang akurat namun demikian perangkat papan luncur dapat sudah dapat digunakan.
Kata Kunci: alat peraga fisika, gaya gesek, sensor ultrasonik

## Abstract
The ultrasonic sensor system measures the acceleration of motion for the object test from value coefficient of friction between the two objects. The research method uses ultrasonic wave-based motion sensors that use IC Atmega 8535 as a controller to measure the acceleration of the object test. The research findings show (1) average friction coefficient wood  with rubber (μk) = 0.48,  standard  devia tion  (σ)  =  0.00,  probability  of  error  =  0.004;  (2)  average  friction  coefficient  wood  with  PVC  (μk)  =  0.39, standard deviation (σ) = 0.006, probability of error = 0.004; (3) average friction coefficient wood with wood (μk) = 0.39, standard deviation  (σ)  =  0.01,  probability  of  error  =  0.006.  The  analysis  of  the  average  friction  coefficient  wood  with  rubber  is  0.48  ± 0.004, friction coefficient wood with wood is 0.39 ± 0.006, coefficient friction wood for PVC is 0.39 ± 0.004, so the sensor device cannot be used because it is less accurate but the slide board can be used .
Keywords: physics props, frictional forces, ultrasonic sensor

## PENDAHULUAN
Gaya  gesek  adalah  salah  satu  isi materi  dalam  pelajaran  Fisika  baik  di  tingkat SMP,  SMA  atau  di  perguruan  tinggi. Penelitian gaya gesek telah banyak dilakukan  baik  dari  bidang  kedokteran  yang berhubungan  gaya  gesek  sendi  terhadap massa badan manusia (Sarah, 2013), bidang teknik mesin pada pengaruh gaya gesek saat pengereman kendaraan bermotor (Rusmardi, 2008)  sampai  bidang  teknik  sipil  pada pengaruh  gesekan  kayu  lontar  dengan  batu pada  desain  rumah  tradisional Ammu  Hawu (Suwantara,  2013).  Pada  beberapa  buku teks  Fisika  biasanya  contoh  kasus  yang biasa  diberikan  untuk  mempelajari  gaya gesek  adalah  adalah  meluncurnya  benda  uji pada  sistem  bidang  miring.  seperti  terlihat pada Gambar 1. berikut ini.
Gambar 1. Percobaan gaya gesek menggunakan sistem bidang miring. Gambar  1.adalah  desain  percobaan  yang biasa  dilakukan  dengan  cara  mengganti massa  B  hingga  sistem  benda  mulai bergerak.  Penurunan  persamaan  sistem diatas  menghasilkan formula berikut ini.
( 𝑚 𝐵 − 𝑚 𝐴 (sin 𝜃 + 𝜇 𝑘 cos 𝜃) 𝑚 𝐴 + 𝑚 𝐵 ) 𝑔 = 𝑎 Persamaan diatas memperlihatkan hubungan  percepatan  ( a )  dengan  ( µ k )  dan gravitasi  bumi  ( g ).  Dari  persamaan  diatas terlihat  jika  kita  dapat  mengukur  percepatan ( a )  maka  kita  bisa  mencari  koefisien  gesek
kinetik ( µ k ). Penelitian ini akan mengembangkan sistem sensor untuk mengukur  percepatan  rata
–  rata  dari pergerakan  benda  uji.  Alat  peraga  ini nantinya  akan  memudahkan  pelajar  dalam mempelajari  konsep  koefisien  gesek  benda dengan  mengganti  bahan  pada  permukaan benda uji.

## METODE
Penelitian  ini  akan  membuat  sensor gerak  berbasis  ultrasonik  sebagai  bentuk pengembangan  dari  percobaan  gaya  gesek yang  sebelumnya,  oleh  karena  itu  penelitian ini termasuk penelitian Research And
Development  ( RnD ).  Penelitian  ini  mengikuti alur  yang  kami  tampilkan  pada  Gambar  2 berikut ini
Gambar 2. Alur Penelitian.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 1.  Hasil Penelitian
Dari  penelitian  yang  telah  dilaksanakan,  baik dari tampilan program yang dihasilkan, proses penimbangan  dan  data  percobaan    maka diperoleh hasil sebagai berikut

## a.  Tampilan program yang dihasilkan
Gambar 3. Program grafik hubungan s-t, grafik hubungan v-t, grafik hubungan a-t

## b.  Proses penimbangan
Gambar 4. Hasil Penimbangan
(a) massa balok dengan permukaan kasar; (b) massa balok 1 tanpa beban; (c) massa beban;
(d) massa balok 2 tanpa beban;
(e) massa balok dengan  satu beban c.  Data Percobaan Tabel 1. Bahan gesek antara kayu
dan karet pada sudut 30 o
Rata – rata Koefisien gesek (µ k ) = 0,48 Deviasi s tandart (σ) = 0,007 Kesalahan yang mungkin = 0,004
Tabel 2. Bahan gesek antara kayu dan PVC pada sudut 30 o
Rata – rata Koefisien gesek (µ k ) = 0,39 Deviasi standart (σ) = 0,006 Kesalahan yang mungkin = 0,004
Tabel 3. Bahan gesek antara kayu dan PVC pada sudut 30 o
Rata – rata Koefisien gesek (µ k ) = 0,39 Deviasi standart (σ) = 0,01 Kesalahan yang mungkin = 0,006

## 2.  Pembahasan
Program dalam penelitian ini menggunakan Delphi yang dapat menampilkan  data  grafik  bergerak  secara langsung  dengan  tampilan  posisi  terhadap waktu, kecepatan terhadap waktu dan percepatan  terhadap  waktu.  Data  yang ditampilkan  pada  bab  ini  adalah  rata  rata percepatan  benda  uji  ketika  tertarik  oleh massa  pemberat,  perhatikan  Gambar  5. berikut.
Gambar 5. Arah jalannya gelombang ultrasonik
Arah  percepatan  benda  menjauhi  sensor ultrasonik,  dengan  pencatatan  waktu  terhadap posisi  awal  sebagai  nilai  posisi  0.  Dari  data percepatan  yang  didapat  dari  fariasi  gesekan antara kayu dengan kayu, kayu dengan PVC dan kayu  dengan  karet  telah terlihat  bahwa  alat  ukur posisi  telah  mengukur  posisi  terhadap  posisi. Sensor  jarak  yang  digunakan  jenis  HY-05 dengan  siklus  kerja  mengeluarkan  gelombang ultrasonik  40  KHz  dan  mengukur  waktu pantulnya. Gelombang ultrasonik yang
dikeluarkan terus menerus akan mengenai benda uji  bagian  belakan  dan  akan  memantulkannya dan  akan  terbaca  oleh  sensor  kedua.  Dari  tabel data  didapatkan  bahwa  data  percepatan  antara gesekan  kayu  dengan  kayu  dan  kayu  dengan PVC  ternyata  mempunyai  nilai  koefisien  gesek yang sama dan sangat berbeda dengan gesekan kayu dengan karet, perhatikan gambar 6. berikut.
Gambar 6. Grafik perbandingan koefisien gesek terhadap percobaan

## SIMPULAN DAN SARAN 1.  Simpulan
Penelitian  ini  telah  berhasil  membuat sensor  jarak  dan  perangkat  pendukung berupa  papan  luncur  dari  kayu  yang  dapat dirubah  posisi  sudutnya.  Hasil  ukur  yang didapat berupa pengukuran percepatan terhadap  waktu,  kecepatan  terhadap  waktu dan  posisi  terhadap  waktu.  Hasil  analisa didapatkan koefisien gesek kayu dengan kayu sebesar  0,39±0,006,  sedangkan  koefisien gesek kayu terhadap PVC sebesar 0,39±0,004  dan  koefisien  gesek  kayu  dengan karet  sebesar  0,48±0,004.  Perangkat  sensor belum  dapat  digunakan  karena  kurang  akurat
sedangkan  perangkat  papan  luncur  dapat sudah dapat digunakan.

## 2.  Saran
Perangkat sensor yang digunakan dalam penelitian  ini  kurang  akurat  untuk  percepatan yang  tinggi.  Oleh  karena  itu  perlu  adanya penelitian lagi dalam menyempurnakan listing program  dalam  pengukuran  posisi  terhadap waktu.

## DAFTAR PUSTAKA
Agfianto.  E.  P.  (2002). Teknik  Antarmuka Komputer . Graha Ilmu : Yogyakarta
Sarah,  Angela,  dkk.  (2013)  Pengaruh  Berat Badan terhadap Gaya Gesek dan Timbulnya Osteoarthritis Pada Orang Di Atas 45 Tahun di  RSUP  Prof.  Dr.  R.  D.  Kandou  Manado .
Jurnal  e-Biomedik  (eBM),  Volume  1,  Nomor
1, Maret 2013, hlm. 140-146
Giancolli,  Douglas  C.  (2014). Physics  Principles with  Applications  Seventh  Edition .  New York: Pearson.
Suwantara, I Ketut. (2013). Penelitian Eksperimental Geser-Friksi Sambungan Tiang  Kayu  Lontar  (Borassus  Flabellifer) dengan Batupada Rumah Tradisional Ammu Hawu (NTT). Jurnal Teknis Sipil Vol. 20 No.
2 Agustus 2013 ISSN 0853-2982, pp. 79-86
Rusmardi.  (2008).  Analisis  Percobaan  Gesekan (Friction)  Untuk  Pengembangan  Teknologi
Pengereman  pada  Kendaraan  Bermotor.
Jurnal  Ilmiah  Poli  Rekayasa  Volume  3, Nomor 2, Maret 2008 ISSN : 1858-3709, pp. 81-89
Tipler,  Paul  A.  et.  al.  (2008). Physics  For Scientists  and  Engineers  Sixth  Edition .  New York: W. H. Freeman and Company.