## JPFS 6 (1) 2023 1 - 7

## Jurnal Pendidikan Fisika dan Sains (JPFS)
Journal homepage: https:// journal.unucirebon.ac.id/index.php/jpfs
Penentuan Konstanta Laju Penurunan Daya Baterai Smartphone Menggunakan Persamaan Kinetika Reaksi Orde Satu
Gede Wiratma Jaya* 1 , Stevi Silahooy 2 , Sanny Virginia Aponno 3
1 Program Studi Teknik Kimia, Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Pattimura
2 Program Studi Teknik Perminyakan, Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Pattimura
3 Program Studi Teknik Geologi, Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Pattimura
* E-mail: gedewiratmajaya.unpatti@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.52188/jpfs.v6i1.302 Accepted: 20 Desember 2022   Approved: 15 Februari 2023 Published: 2 Maret 2023

## ABSTRAK
Penurunan  daya  baterai smartphone menjadi  sebuah  permasalahan  tersendiri  bagi  para  pengguna smartphone, dikarenakan belum adanya kepastian waktu pengisian ulang baterai dalam selang waktu tertentu  setelah  pengisian  terakhir  kali.  Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut  digunakan  sebuah persamaan kinetika reaksi orde satu untuk memperkirakan penurunan daya baterai berdasarkan nilai konstanta laju penurunan daya baterai ( 𝛾 ). Pada penelitian ini smartphone menjalankan tiga aplikasi secara  bergantian  yaitu  permainan Player  Unknown’s  Battlegrounds (PUBG),  Zoom,  dan  YouTube selama  100  menit  untuk  diukur  penurunan  daya  baterai.  Selanjutnya  hasil  pengukuran  dianalisis menggunakan persamaan kinetika reaksi orde satu sehingga diperoleh nilai konstanta laju penurunan daya baterai ( 𝛾 ) untuk permainan PUBG, Zoom, dan YouTube masing-masing sebesar 0,0022 menit -1 , 0,0014 menit -1 , dan 0,0011 menit -1 . Berdasarkan hasil simulasi, permainan PUBG membutuhkan waktu yang  lebih  cepat  mencapai  daya  50%  dibandingkan  aplikasi  Zoom  dan  YouTube.  Selanjutnya, disimpulkan  persamaan  kinetika  reaksi  orde  satu  dapat  digunakan  untuk  memperkirakan  kapan smartphone harus diisi ulang sesuai dengan daya minimal baterai yang ditetapkan para pengguna.
Kata kunci: Daya Baterai, Konstanta Laju Penurunan Daya Baterai, Smartphone .

## ABSTRACT
The decrease in smartphone battery power is a separate problem for smartphone users, because there is no certainty when the battery will be recharged at certain intervals after the last charge. To overcome this problem, a first-order reaction kinetics equation is used to estimate the decrease in battery power based on the constant value of the decrease rate in battery power ( 𝛾 ). In this study, the smartphone ran three applications alternately, namely PlayerUnknown’s Battlegrounds (PUBG), Zoom, and YouTube for 100 minutes to measure the decrease in battery power. Furthermore, the measurement results were analyzed using the first-order reaction kinetic equation and obtained the constant value of the decrease rate  in  battery  power  ( 𝛾 )  for  PUBG,  Zoom,  and  YouTube,  respectively  0.0022  minutes -1 ,  0.0014 minutes -1 , and 0.0011 minutes -1 . Based on the simulation results, the PUBG game takes a faster time to reach  50%  power  than  the  Zoom  and  YouTube  applications.  Furthermore,  the  first-order  reaction kinetics equation can be used to estimate when the smartphone must be recharged according to the minimum battery power set by the users.
Keyword : Battery Power, Constant of the Decrease Rate in Battery Power, Smartphone
@2023 Pendidikan Fisika FKIP Universitas Nahdlatul Ulama Cirebon __________________________________________________________________________________
Gede Wiratma Jaya 1 , Stevi Silahooy 2 , Sanny Virginia Aponno 3 / JPFS 6 (1) (2023) 1-7

## PENDAHULUAN
Teknologi  digital  mengalami  perkembangan  yang  sangat  pesat  seiring  dengan  hadirnya smartphone . Hal ini didukung banyaknya smartphone di pasaran dengan berbagai fitur dan karakteristik desain  yang  dapat  dipilih  oleh  konsumen  sesuai  kebutuhan  (Cordella et  al .,  2021). Smartphone umumnya menggunakan dua macam sistem operasi seperti android oleh perusahaan Google TM dan iOS oleh perusahaan Apple TM (Mariana et al ., 2021). Sistem operasi tersebut digunakan smartphone untuk menjalankan  berbagai  macam  aplikasi  seperti internet  browser , online  game ,  media  sosial,  dan pembayaran digital.
Revolusi industri 4.0 telah membuat perubahan besar dengan munculnya pembuat konten atau content  creator melalui  platform  media  sosial  seperti  Instagram,  Tiktok,  dan  YouTube.  Ketika menjalankan salah satu atau beberapa aplikasi secara bersamaan dalam waktu yang lama menyebabkan penurunan daya baterai menjadi lebih cepat. Hal ini turut mempengaruhi kenyamanan pengguna dalam menggunakan smartphone ketika  baterai  dalam  kondisi  melemah  atau low  battery .  Penurunan  daya baterai smartphone ini disebabkan oleh banyaknya serapan energi yang dibutuhkan dalam menjalankan beberapa komponen lunak smartphone seperti sistem operasi (OS), perangkat keras, aplikasi, sensor network , dan jaringan internet seperti Wifi dan 3G (Javed et al ., 2017).
Kasus penurunan daya baterai ini memiliki kesamaan dengan berkurangnya komponen flavor pada  buah  kweni  karena  proses  penguapan.  Berdasarkan  persamaan  kinetika  reaksi  orde  satu, persamaan pengurangan komponen flavor buah kweni adalah;
𝑄 ! = 𝑄 " 𝑒 #$! (1)
dengan 𝑄 " adalah jumlah komponen flavor mula-mula, 𝑄 ! adalah jumlah komponen flavor akhir, 𝑘 adalah konstanta laju penurunan mutu komponen flavor , dan 𝑡 adalah umur simpan komponen flavor (Hustiany, 2016).
Penelitian  yang  berkaitan  dengan  baterai smartphone telah  banyak  dilakukan,  diantaranya berfokus  pada  monitoring  kondisi  baterai  menggunakan  aplikasi  (Yulfa,  2014)  dan  pengembangan rancang bangun pengisian daya baterai smartphone berbasis panel surya (Haryadi & Syahrillah, 2016; Santoso & Samodrawati, 2022). Namun, penelitian yang mengkaji nilai konstanta laju penurunan daya baterai smartphone masih belum banyak dilakukan. Sehingga pada penelitian ini akan dikembangkan tentang bagaimana persamaan kinentika reaksi orde satu diterapkan untuk mencari nilai konstanta laju penurunan daya baterai smartphone berdasarkan jenis aplikasi yang digunakan. Adanya penelitian ini menjadi langkah awal untuk membantu pengguna smartphone dalam memperkirakan waktu pengisian kembali daya baterai.

## METODE
Penelitian ini menggunakan perangkat smartphone merk Vivo Y21 dengan spesifikasi baterai 5000 mAh, RAM 4 GB, dan jaringan internet yang digunakan adalah jaringan 4G Telkomsel. Sementara tingkat  kecerahan  layar smartphone ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Aplikasi  yang  digunakan  pada smartphone dimaksud, yaitu permainan PlayerUnkown’s Battlegrounds (PUBG), Zoom, dan YouTube. Pencatatan penurunan daya baterai dilakukan selama 100 menit dengan pengambilan data setiap 10 menit  sekali.    Selain  itu  temperatur  baterai smartphone juga  diambil  secara  bersamaan  dengan pencatatan  daya  baterai  menggunakan  aplikasi Battery  Temperature dari  Google  Play  Store. Selanjutnya smartphone diisi  daya  baterainya  sampai  dalam  kondisi  100%  sebelum  menjalankan aplikasi selanjutnya. Pengambilan data untuk setiap aplikasi dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan.
Gambar 1. Pengaturan tingkat kecerahan layar smartphone merk Vivo Y21.
Persamaan penurunan daya baterai smartphone menggunakan persamaan kinetika reaksi orde satu dengan memodifikasi persamaan (1). Adapun persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut:
𝐷 ! = 𝐷 " 𝑒 #%! (2)
dengan 𝐷 ! adalah  daya  baterai  pada  saat 𝑡 menit, 𝐷 " adalah  daya  baterai  awal, 𝑡 adalah  waktu penggunaan smartphone (menit),  dan 𝛾 adalah  konstanta  laju  penurunan  daya  baterai  ( menit #& ). Untuk mencari nilai konstanta laju penurunan daya baterai ( 𝛾 ), persamaan (2) dapat diubah menjadi persamaan:
ln 𝐷 ! = −𝛾𝑡 + ln 𝐷 " (3)
Persamaan (3) merupakan persaman garis lurus sehingga untuk mencari nilai 𝛾 dapat dilakukan dengan melakukan regresi linear dari grafik yang dihasilkan.

## HASIL
Baterai smartphone selama  100  menit  menjalankan  aplikasi  permainan  PUBG,  Zoom,  dan YouTube  mengalami  penurunan  daya  baterai  yang  berbeda-beda.  Adapun  hasil  pengukuran  daya baterai secara rata-rata dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Daya rata-rata baterai smartphone untuk berbagai aplikasi
𝐭 (menit) Daya Baterai (%) PUBG Zoom YouTube 0 100,00 ± 0,00 100,00 ± 0,00 100,00 ± 0,00 10 98,00 ± 0,00 98,67 ± 0,58 99,00 ± 0,00 20 95,67 ± 0,58 97,33 ± 0,58 97,67 ± 0,58 30 94,00 ± 1,00 96,00 ± 1,00 97,00 ± 1,00 40 92,33 ± 0,58 94,00 ± 1,00 95,33 ± 0,58 50 90,00 ± 0,00 92,67 ± 1,53 94,00 ± 1,00 60 88,00 ± 0,00 91,67 ± 1,53 93,33 ± 1,53 70 86,00 ± 0,00 90,33 ± 1,15 92,33 ± 1,53 80 84,33 ± 0,58 89,00 ± 1,00 91,33 ± 1,53
𝐭 (menit) Daya Baterai (%) PUBG Zoom YouTube 90 82,33 ± 0,58 88,00 ± 1,00 90,33 ± 1,53 100 80,33 ± 0,58 86,67 ± 1,53 89,33 ± 1,53
Secara keseluruhan daya baterai setelah menjalankan ketiga aplikasi secara bergantian masih berada di persentase  80%.  Hal  ini  dikarenakan  baterai smartphone memiliki  kapasitas  sebesar  5000  mAh sehingga penurunan daya baterai smartphone lebih lambat bergantung jenis aplikasi yang dijalankan. Berdasarkan data pada Tabel 1 untuk mencari nilai konstanta penurunan daya baterai menggunakan persamaan (3) yang dituangkan pada Grafik 1 ( ln 𝐷 ! vs waktu) sebagai berikut:
Grafik 1. Data 𝐥𝐧 𝑫 𝒕 terhadap waktu pada permainan PUBG.
Persamaan garis lurus yang diperoleh dari Grafik 2 adalah y = -0,0022x + 4,6074. Tanda minus pada  variabel  x  dalam  persamaan  garis  lurus  menunjukkan  berkurangnya  daya  baterai  seiring bertambahnya waktu pemakaian smartphone . Menggunakan persamaan (3) nilai konstanta penurunan daya baterai ( 𝛾 ) untuk permainan PUBG adalah 0,0022 menit -1 . Dengan cara yang sama nilai 𝛾 untuk masing-masing aplikasi dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Nilai konstanta penurunan daya baterai Jenis Aplikasi 𝜸 (menit -1 ) PlayerUnkown’s Battlegrounds (PUBG) 0,0022 ZOOM Meeting Online 0,0014 YouTube 0,0011
Nilai  konstanta  pada  Tabel  2  digunakan  untuk  melakukan  simulai  penurunan  daya  baterai smartphone menggunakan persamaan (2). Simulasi tersebut dilakukan untuk melihat grafik penurunan daya baterai smartphone pada saat menjalankan aplikasi PUBG, Zoom, dan YouTube secara bergantian. Adapun grafik simulasi penurunan daya baterai dapat dilihat pada Grafik 3.
y = -0,0022x + 4,6074 R² = 0,9989 4,35 4,4 4,45 4,5 4,55 4,6 4,65 0 20 40 60 80 100 120 ln ( D t ) Waktu (Menit)
Grafik 2. Simulasi penurunan daya baterai smartphone berdasarkan jenis aplikasi.
Berdasarkan hasil perhitungan simulasi didapatkan informasi untuk mencapai penurunan daya baterai smartphone sebesar 50% aplikasi PUBG, Zoom, dan YouTube masing-masing membutuhkan waktu sebesar 310 menit, 490 menit, dan 630 menit. Hasil ini menunjukkan diperlukan waktu yang cukup lama untuk bisa menurunkan daya baterai pada presentase 50%.
Temperatur baterai smartphone pada saat menjalankan aplikasi permainan PUBG, Zoom, dan YouTube mengalami perubahan nilai temperatur yang berbeda-beda. Adapun data temperatur rata-rata baterai setiap saat dapat dilihat pada Grafik 3.
Grafik 3. Temperatur rata-rata baterai smartphone untuk setiap jenis aplikasi.
Temperatur awal baterai untuk aplikasi PUBG, Zoom, dan YouTube masing-masing secara rata-rata sebesar (30,00 ± 0,00)℃ , (33,33 ± 2,31)℃ , (32,33 ± 1,15)℃ . Sedangkan temperatur baterai dengan nilai tertinggi selama menjalankan aplikasi PUBG, Zoom, dan YouTube masing-masing secara rata- rata  sebesar (37,33 ± 0,58)℃ , (34,33 ± 2,08)℃ , (32,67 ± 0,58)℃ .  Menurut  Visuri et  al (2022) baterai smartphone dapat menghasilkan temperatur yang bervariasi dari 30 hingga 50 o Celcius. Namun, pada penelitian ini temperatur baterai smartphone yang dihasilkan berada di bawah 40 o Celcius.
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,00 0 200 400 600 800 D aya B at er ai ( %) Waktu (Menit) PUBG Zoom YouTube
25,00 30,00 35,00 40,00 0 20 40 60 80 100 T em p er at u r ( o C) Waktu (menit) PUBG Zoom YouTube

## PEMBAHASAN
Hasil penelitian menujukkan penurunan daya baterai smartphone yang paling cepat yakni saat menjalankan  aplikasi  permainan  PUBG  sedangkan  aplikasi  YouTube  mengalami  penurunan  daya baterai  yang  lebih  lambat.  Berdasarkan  hasil  simulai  menunjukkan  nilai 𝛾 yang  besar  membuat penurunan daya baterai menjadi lebih cepat sedangkan nilai 𝛾 yang kecil membuat penurunan daya baterai menjadi lebih lambat.
Hasil ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Guo et al (2017) yang dimana aplikasi permainan  lebih  banyak  mengkonsumsi  energi  dibandingkan  aplikasi  lain  seperti  telepon,  video, internet, sms, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan aplikasi permainan menjalankan beberapa komponen elektronika smartphone seperti  prosessor,  GPU,  dan  RAM  secara  bersamaan  untuk  memberikan pengalaman terbaik pada saat menjalankan permainan kepada pengguna (Pramanik et al ., 2019). Selain itu, PUBG merupakan aplikasi permainan 3D dengan beragam efek grafik dan membuat prosessor harus menangani operasi rendering grafik (Kang et al ., 2019).
Temperatur baterai pada saat menjalankan aplikasi permainan PUBG memiliki nilai yang lebih tinggi  dibandingkan  menjalankan  aplikasi  Zoom  dan  YouTube.  Panas  yang  dihasilkan  baterai smartphone yang  terbuat  dari  Lithium  ion  disebabkan  oleh  reaksi  elektrokimia  ( 𝑄 "#$% ),  polarisasi reversibel  ( 𝑄 "#& ),  dan  kerugian  ohmik  ( 𝑄 '() )  (Bauer et  al .,  2019).  Ketiga  penyebab  tersebut berhubungan dengan proses pelepasan energi baterai kepada komponen elektronika (prosessor, GPU, dan  RAM)  untuk  mempertahankan  kinerja  dalam  menjalankan  apilkasi  permainan  PUBG.  Semakin tinggi  kinerja  komponen  elektronika  tersebut,  maka  energi  yang  dibutuhkan  semakin  tinggi  dan temperatur baterai juga ikut meningkat.
Hasil simulasi menggunakan persamaan kinetika reaksi orde satu telah memberikan informasi kepada  pengguna smartphone untuk  memperkirakan  kapan  harus  melakukan  pengisian  daya  baterai sesuai  dengan  daya  minimal  baterai  yang  ditetapkan  para  pengguna.  Persamaan  matematis  yang digunakan  saat  ini  masih  terbatas  dan  belum  memasukkan  berbagai  macam  faktor  yang  menjadi penyebab menurunnya daya baterai pada saat digunakan. Sehingga  kedepannya perlu dikembangkan kembali  persamaan  matematis  yang  meliputi  beberapa  variabel  agar  menjadi  lebih  akurat  untuk memperkirakan kapan daya baterai tersebut akan habis atau turun hingga tersisa beberapa persen.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengukuran  daya  baterai smartphone untuk  menjalankan  ketiga  aplikasi seperti permainan PUBG, ZOOM Meeting Online, dan YouTube menunjukkan penurunan daya baterai yang berbeda selama 100 menit pemakaian. Hasil perhitungan menggunakan persamaan kinetika reaksi orde  satu  menunjukkan  nilai  konstanta  laju  penurunan  daya  baterai smartphone untuk  game  PUBG lebih besar dibandingkan aplikasi ZOOM Meeting Online dan YouTube. Sehingga berdasakan hasil simulasi waktu yang diperlukan game PUBG untuk mencapai penurunan daya baterai menjadi 50% lebih cepat dibandingkan kedua aplikasi tersebut.

## REFERENSI
Bauer, J., O’Mahony, C., Chovan, D., Mulcahy, J., Silien, C.,& Tofali, S.A.M. (2019). Thermal effect of  mobile  phones  on  human  auricle  region. Journal  of  Thermal  Biology,  79 ,  56-68. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2018.11.008
Cordella, M., Alfieri, F., Clemm, C., & Berwald, A. (2021). Durability of smartphones: A technical analysis  of  reliability  and  repairability  aspects. Journal  of  Cleaner  Production , 286 ,  1–11. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125388
Guo,  Y.,  Wang,  C.,  &  Chen,  X.  (2017).  Understanding  Application-Battery  Interactions  on Smartphones:  A  large-Scale  Empirical  Study. IEEE  Access , 5 ,  13387–13400. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2728620
Haryadi, S., & Syahrillah, G. R. F. (2016). Rancang Bangun Pemanfaatan Panel Surya Sebagai Charger Handphone Di Tempat Umum. Teknik Mesin UNISKA , 02 (02), 114–120.
Hustiany,  R.  (2016).  Aplikasi  Persamaan  Arrhenius  dan  Linear  untuk  Pengujian  Stabilitas  Retensi Impact Compound Flavor Kweni Terenkapsulasi. ZIRAA’AH , 41 (3), 393–402.
Javed, A., Shahid, M. A., Sharif, M., & Yasmin, M. (2017). Energy Consumption in Mobile Phones. International  Journal  of  Computer  Network  and  Information  Security , 9 (12),  18–28. https://doi.org/10.5815/ijcnis.2017.12.03
Kang,  S.,  Choi,  H.,  Park,  S.,  Park,  C.,  Lee,  J.,  Lee,  U.,  &  Lee,  S.-J.  (2019).  Fire  in  Your  Hands: Understanding Thermal Behavior of Smartphones. The 25th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (Mo- BiCom ’19), October 21–25, 2019, Los Cabos, Mexico. ACM, New York, NY, USA , 1–16. https://doi.org/10.1145/3300061.3300128
Mariana, E., Wardany, K., & Sari, R. P. (2021). Pelatihan Pemanfaatan Smartphone Android Sebagai Media  Pembelajaran  Bagi  Orang  Tua  Kelurahan  Sidokerto  Kecamatan  Bumi  Ratu  Nuban. Indonesia Berdaya , 2 , 121–126.
Pramanik,  P.  K.  D.,  Sinhababu,  N.,  Mukherjee,  B.,  Padmanaban,  S.,  Maity,  A.,  Upadhyaya,  B.  K., Holm-Nielsen, J. B., & Choudhury, P. (2019). Power Consumption Analysis, Measurement, Management, and Issues: A State-of-the-Art Review of Smartphone Battery and Energy Usage. IEEE Access , 7 , 182113–182172. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2958684
Santoso, L. I., & Samodrawati, D. (2022). Rancang Bangun Stasiun Pengisian Daya Baterai Smartphone Berbasis Panel Surya. Seminar Nasional TREnD 2 , 135–143.
Visuri, A., Hamberg, J., & Peltonen, E. (2022). Exploring the effects of below-freezing temperatures on smartphone usage. Pervasive and Mobile Computing , 79 , 1–14. https://doi.org/10.1016/j.pmcj.2021.101509
Yulfa, A. (2014). Aplikasi Monitoring Realtime Kondisi Baterai pada Android. (Skripsi, Universitas Muhammadiyah Surakarta).