## PEMBUATAN ALAT UKUR MOMEN INERSIA BENDA DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR OPTOCOUPLER
Nunung Rivia 1) Yohandri 2) Zulhendri Kamus 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang NunungRivia22@gmail.com

## ABSTRACT
The  moment  of  inertia  is  the  tendency  of  an  object  to  remain  stationary  or  move  straight  regular (maintaining  position  or  situation).  The  moment  of  inertia  of  an  object  can  be  measured  using  a  measuring instrument  works  on  the  moment  of  inertia  oscillation  method.  The  purpose  of  this  study  was  to  design  a measuring  tool  moment  of  inertia  of  objects  digitally  using  optocoupler  sensor,  as  well  as  explaining  the specification  of  performance,  accuracy  and precision  of  the  system.  Three  are    results  of  this  study.  First,  the performance  specifications  of  the  system  consists  of  mechanical  systems  and  is  supported  by  an  electronic system.  Second,  the  measurement  accuracy  by  comparing  the  calculation  results  with  the  system  theoretically has  an  average  error  percentage  3,948%  and  96,05%  for  the  relative  accuracy  of  the  measurement  of  some moments of inertia of the object. Third, the precision measurements carried out by measuring the variation of the  moment  of  inertia  for  6  items  and  10  repetitions  with  precision  the  average  was  0,979  with  a  standard deviation of the average 0,000009152 and relative error average 0,834%.
Keywords : moment of inertia, sensor optocoupler, measuring tool

## PENDAHULUAN
Eksperimen    merupakan    salah  satu  bagian terpenting  dari  fisika, karena fisika  didasarkan pada penemuan  gejala-gejala  fisis    yang    terjadi  di  alam. Gejala-gejala fisis dapat dijelaskan dengan melakukan    pengamatan    dan      eksperimen. Eksperimen  fisika  dapat  dilakukan      menggunakan suatu  sistem  pengukuran.  Sistem  pengukuran merupakan  gabungan  aktivitas  atu  gabungan  dari beberapa aktivitas yang bertujuan untuk mendapatkan hasil data pengukuran terhadap besaran yang  akan    diukur.  Salah  satu  aplikasi  pengukuran dalam  eksperimen  fisika  adalah  pengukuran  momen inersia.
Momen inersia merupakan kecenderungan suatu benda    untuk  tetap  diam  atau  bergerak  lurus beraturan(mempertahankan posisi
atau keadaannya) [1] .  Aplikasi  dari  momen  inersia  dapat dilihat  dari  benda  tegar,  dimana  benda  tegar merupakan keadaan suatu benda untuk mempertahankan  posisinya  ketika  mendapat  gaya atau  tekanan  dari  luar.  Setiap  benda  tegar  memiliki momen  inersia  yang  berbeda    karena  disebabkan beberapa  faktor  yaitu  pusat  rotasi  benda,  massa benda  dan  jari-jari  benda  tegar  itu  sendiri,  untuk membuktikan teori tersebut perlu dilakukan eksperimen yang membahas tentang momen kelembaman  atau  momen  inersia  pada  beberapa benda tegar, dengan mengetahui momen inersia suatu benda  kita  dapat  mengetahui  ukuran  kecenderungan suatu benda untuk tetap diam untuk mempertahankan posisi atau keadaannya .
Momen  inersia  suatu  benda  dapat  diukur menggunakan  alat  ukur  momen  inersia  yang  bekerja berdasarkan  metoda  osilasi.  Salah  satunya  seperti
yang  ada  di  laboratorium  mekanika  jurusan  Fisika Universitas Negeri Padang. Pengukuran nilai momen inersia  pada  alat  ini  masih  dilakukan  secara  manual yaitu dengan menghitung banyak osilasi yang terjadi (n)  pada  alat  momen  inersia  dan  perhitungan  waktu yang dilakukan dengan stopwach. Hal ini menyebabkan data yang didapatkan kurang tepat dan teliti,  karena  bisa  menyebabkan  beberapa  kesalahan seperti  kesalahan  dalam  perhitungan  banyak  osilasi yang terjadi dan ketidaktepatan pemencetan stopwach dengan awal terjadinya osilasi. Oleh sebab itu  perlunya  alat  ukur  yang  lebih  efektif  yang  bisa mengukur  momen  inersia  benda  secara  otomatis untuk mendapatkan hasil data yang tepat dan teliti.
Alat  ukur  momen  inersia  digital  merupakan salah satu alat  yang efektif dalam  mengukur  momen inersia  benda.  Alat  ini  bekerja  secara  digital  dalam menghitung  nilai  banyaknya  osilasi,  waktu  yang diperlukan  dan  nilai  momen  inersia  benda  yang  di ukur,  serta  menampilkannya  pada  LCD.  Sensor optocoupler digunakan sebagai pendeteksi banyaknya  osilasi  yang  terjadi,  keluaran  dari  sensor ini  diproses  di  arduino  uno  untuk  mendapatkan  nilai dari momen inersia suatu benda.
Momen  inersia  suatu  benda  bergantung  pada distribusi  massa  terhadap  sumbu  putarnya.  Semakin jauh  massa-massa  itu  dari  sumbu  putar,  semakin besar  pula  momen  inersianya [2] ,  Secara  matematis momen inersia ditulis sebagai berikut
𝐼 =   𝑚 𝑖 𝑟 𝑖 2
(1)
Momen  inersia  sering  juga  disebut  inersia  rotasi, semakin  besar  momen  inersia  benda,  semakin  sulit benda itu melakukan perputaran dari keadaan diam dan semakin sulit dia berhenti dari keadaan berotasi, karena  besar  momen  inersia  sebanding  dengan  besar
energi kinetik benda tegar  yang berotasi dengan laju sudut ω tertentu [3] ,dengan persamaan:
𝐾 = 1 2 𝐼𝜔 (2)
Alat  momen  inersia  untuk  mengukur  momen inersia  suatu  benda    bekerja  berdasarkan  metoda osilasi.  Osilasi  terjadi  karena  torsi  yang  diberikan pada  pegas  spiral  dipasang  pada  poros  alat  ini  dan dilengkapi  dengan  jarum  penunjuk  skala  derajat transparan  untuk  memudahkan  pengukuran. Proses perhitungan  momen  inersia    menggunakan  alat  ukur momen  inersia  dapat  diturunkan  dari  Hukum  II Newton  dengan  memfokuskan  pada  gerak  rotasi benda  yang akan diukur  momen inersianya  sehingga didapatkan persamaan untuk menghitung nilai  omen inersia  benda  yang  terpasang  pada  alat    momen inersia dengan persamaan
𝐼    = 𝑇2 𝑇0 2 − 1  𝐼 0 (3)
Dengan, I adalah  momen  inersia  benda,  T  perioda osilasi  benda, T 0 perioda  diri  osilasi  benda,  dan I 0 merupakan  momen  inersia  diri  dari  alat  momen inersia  yang  digunakan. Nilai  perioda  diri  dan momen  inersia  diri  merupakan  suatu  konstanta  yang bergantung  dengan  alat  yang  digunakan  yang nilainya  bergantung  pada  konstanta  pegas  dari  alat momen  inersia  yang  digunakan.  Hasil  dari  momen inersia  benda  yang  didapatkan  pada  alat  momen inersia  akan  di  bandingkan  dengan  nilai  momen inersia  yang  dihitung  secara  teoritis.  Secara  teoritis nilai  momen  inersia  suatu  benda  sebanding  denga massa  dan  kuadrat  jarak  benda  dari  sumbu  putar seperti pada persamaan (3), pada penelitian ini ada 4 jenis  variasi  benda  yang  digunakan  dengan persamaan momen inersia seperti pada Tabel 1 [4] . Tabel 1. Momen Inersia Benda
Benda Letak Sumbu Momen Inersia Slinder Pejal Sumbu Slinder 1/2(mR 2 ) Slinder Berongga Sumbu Slinder m/2(R 2 +r 2 ) Bola Pejal Pusat Bola 2/5(mR 2 ) Kerucut Sumbu 3/10(mR 2 )
Alat  momen  inersia  ini  bekerja  berdasarkan metoda osilasi untuk menghitung nilai momen inersia suatu benda, yaitu dengan memperhatikan banyaknya osilasi  yang  terjadi  pada  alat  momen  inersia  ketika benda  diletakkan  serta  waktu  yang  digunakan  untuk osilasi  tersebut.  Sehingga  didapatkan  nilai  dari perioda  osilasi.  Nilai  perioda  osilasi  ini  digunakan untuk  mencari  momen  inersia  suatu  benda, perhitungan  banyaknya  osilasi  yang  terjadi pada  alat momen  inersia  digital  ini  menggunakan  sensor optocoupler.
Sensor optocoupler merupakan suatu komponen    yang  bekerja  berdasarkan  picu  cahaya [5] . Sensor  optocoupler  biasanya  digunakan  sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis. Bentuk fisik  dan  rangkaian  dasar  sensor  optocoupler  dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Rangkaian Dasar Optocoupler
Prinsip  kerja  dari  optcoupler  dapat  dilihat  pada Gambar  1  yaitu  jika  antara  transistor  dan  LED terhalang  maka  fototransistor  tersebut  akan  off sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika high. Namun jika antara transistor dan LED tidak terhalang maka  fototransistor  tersebut  akan  on  sehingga keluaran dari kolektor akan berlogika low. Prinsip ini lah  yang  digunakan  pada  alat  momen  inersia  untuk mendeteksi  banyaknya  osilasi  yang  terjadi,  ketika osilasi  terjadi  maka  antara  transmitter  dan  receiver dari sensor optocupler akan terhalang dan menyebabkan  keluaran  dari  sensor  optocoupler  high dan tegangannya mendekati nilai Vcc dengan prinsip ini  banyaknya  osilasi  akan  terdeteksi  dengan  sensor optocoupler.
Keluaran  dari  sensor  optocoupler  ini  akan diteruskan pada mikrokontroler arduino uno. Mikrokontroler  adalah  komponen  elektronika  yang bisa  diprogram  dan  mampu  mengeksekusi    langkah- langkah  yang  telah    diprogram [6] .  Bentuk  fisik  dari mikrokontroler arduino uno seperti yang terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Papan Kerja Arduino Uno [7] Arduino memiliki
beberapa kelebihan diantaranya  adalah  Arduino  telah  dilengkapi  dengan bootloader didalamnya sehingga tidak perlu menggunakan  chip  programer  karena  bootloader akan  menangani  upload  program  dari  komputer, Arduino memiliki sarana komunikasi USB, sehingga untuk  laptop  yang  tidak  memiliki  port  komunikasi serial  bisa  menggunakannya,  Software  arduino  telah dilengkapi  dengan  library  yang  cukup  lengkap sehingga  programnya  relatif  lebih  mudah,  dan Arduino  memiliki  modul  siap  pakai  seperti  ethernet,
SD  card,  dll  yang  dapat  ditancapkan  pada  board Arduino [8] .
Untuk menampilkan data hasil pengukuran dari alat  momen  inersia  ini  menggunakan  Liquid  Crystal Display (LCD). LCD memberikan beberapa keuntungan  dibandingkan    dengan  perangkat  lain untuk  menampilkan  sebuah  data,  antara  lain  hemat energi,  ringan  dan  proses  perancangan  yang  relatif lebih  mudah.  Disamping    itu,  LCD  mampu menampilkan karakter sesuai dengan yang diinginkan.  Bentuk  fisik  LCD  dan  rangkaian  display LCD dapat dilihat seperti  pada Gambar 3.
Gambar 3. Bentuk dan Rangkaian Display LCD [9]
Gambar 3 merupakan rangkaian display LCD,display karakter  pada  LCD  ini  diatur  oleh  pin  EN,  RS  dan RW. Jalur EN diset Enable untuk memberitahu LCD bahwa data sedang dikirim.
Sumber energi dari alat ini menggunakan power supply  yang  merupakan  suatu  perangkat  yang menyalurkan  energi  listrik,  menurunkan  tegangan AC  serta  mengubah  tegangan  AC  menjadi  tegangan DC.  Power  supply  dibangun  dengan  menggunakan IC  regulator  tegangan,  untuk  regulasi  tegangan  yang tak  terlalu  besar  dapat  menggggunakan  IC  tiga terminal  yang  dikenal  dengan  78xx  dan  79xx [10] . Rangkaian  catu  daya  teregulasi  dapat  dilihat  pada Gambar 4.
Gambar 4. Rangkaian catu daya teregulasi
Gambar  4  merupakan  salah  satu  contoh  rangkaian power supply yang paling sering ditemui dalam dunia elektronika.  Tegangan  220  volt  dari  listrik  PLN diturunkan  oleh  trafo  atau  transformator  penurun
tegangan  yang  menerapkan  perbandingan  lilitan, dimana  perbandingan  lilitan  dari  suatu  transformator akan  mempengaruhi  perbandingan  tegangan  yang dihasilkan.  Tegangan  yang  dihasilkan  oleh  trafo masih  berbentuk gelombang AC  dan harus disearahkan dengan menggunakan penyearah. Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan 4  buah  dioda  yang  telah  dirancang  untuk  bisa meloloskan kedua siklus gelombang AC menjadi satu arah saja. Pada keluaran dari penyearah dihubungkan dengan  kapasitor  sebagai  filter,  sehingga  dihasilkan keluaran DC.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Elektronika  dan  Instrumentasi  dan  Laboratorium Mekanika Jurusan Fisika Universitas Negeri Padang. Penelitian di mulai  pada bulan Oktober 2015 dengan beberapa  tahap  kegiatan  yaitu  penulisan  proposal penelitian, perancangan sistem, perakitan komponen, pengambilan data dan pengolahan data.
Penelitian  ini  tergolong  kedalam  penelitian eksperimen  laboratorium.  Penelitian  eksperimen adalah  penelitian  yang  mengamati  dan  meneliti adanya  pengaruh  terhadap  variabel  terikat  akibat perlakuan  dari  variabel  bebas,  dengan  variabel bebasnya  adalah  bentuk  benda  yang  akan  diukur. variabel terikatnya adalah nilai momen inersia benda. Sedangkan  variabel  kontrolnya  adalah    nilai  momen inerisa  diri  dan  perioda diri  dari  alat  momen  inersia. Untuk  blok  diagram  sistem  dari  alat  ukur  dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Blok Diagram Sistem Elektronika
Pada  blok  diagram  sistem  dijelaskan  bahwa  pada sistem  alat  ini  terdiri  dari    power  supply  yang digunakan  sebagai  catu  daya  pada  komponen  alat ukur.  Rangkaian  sensor  optocoupler  sebagai  sensor pendeteksi  banyaknya  osilasi  yang  terjadi    yaitu, pada saat busur derajat pada alat disimpangkan  lalu dilepaskan,  maka  alat  ini  akan  berosilasi,  osilasi    ini akan  dideteksi  oleh  sensor  optocoupler.  Sensor optocoupler akan menangkap sinyal dan meneruskannya  ke  mikrokontroler  arduino  uno,  di mikrokontroler  arduino  uno  sinyal  tersebut  akan diproses  untuk  mengetahui  banyaknya  osilasi  yang terjadi  beserta  waktu  yang  diperlukan,  sehingga diperoleh  hasil  momen  inersia  benda  yang  di  ukur. Sinyal  akan  di  proses  dan  dibedakan  menggunakan port  yang  terdapat  pada  mikrokontroler  tersebut, kemudian  untuk  menampilkan  pada  LCD  perlu pengaturan kode untuk memanggil sinyal mana yang
akan  ditampilkan,  dimana  besaran  yang  akan ditampilkan pada LCD  yaitu  banyaknya osilasi  yang terjadi  (n),  waktu  yang  diperlukan  untuk  osilasi tersebut  dan  nilai  dari  momen  inersia  benda  yang dikur.  Desain  mekanik  alat  ukur  momen  inersia secara digital diperlihatkan seperti pada Gambar 6.
Gambar  6.  Desain  Mekanik  Alat  Ukur  Momen Inersia Benda Digital.
Desain mekanik dari sistem alat momen inersia yang akan di buat,  yang terdiri dari dudukan benda (no.1) merupakan  tempat  meletakkan  benda  yang  akan  di ukur  momen  inersianya,  beberapa  contoh  benda- benda yang akan di ukur momen inersia yaitu slinder pejal  ,slinder  berongga,kerucut  dan  bola.  Busur derajat  (no.10)  sebagai  skala  untuk  menetukan derajat osilasi benda, pegas (no.9) agar busur derajat dapat  berosilasi    untuk  mengatur  sudut  osilasinya, potongan  plat  yang  terhubungan  dengan  penunjuk busur  derajat  (no.8)  sebagai  pengahalang  sensor optocoupler  (no.2)  untuk  mendeteksi  banyak  osilasi yang  terjadi  dimana,  setiap  3  kali  pengahalang  ini melewati  sensor  maka  akan  terdeteksi  sebagai  sattu osilasi,  kabel  penghubung  (no.3)  digunakan  sebagai penghubung  antara  keluaran  sensor  optocoupler dengan  rangkaian,  kotak  rangkaian  (no.4)  sebagai tempat  meletakkan  rangkaian  elektronika,  tombol reset(no 6) sebagai reset program, tombol start (no 5) untuk mematikan dan menghidupkan alat,tombol (no 12)  konstanta  I0  untuk  variasi  sudut  simpangan  dan LCD (no.7) sebagai output yaitu, untuk menampilkan hasil  dari  banyaknyanya  osilasi  (n),  waktu  osilasi  (t) dan momen inersia (I).
Desain perangkat lunak dari sistem pengukuran berupa  diagram  alir  dari  program.  Diagram  alir  ini berfungsi untuk memberikan instruksi dan menjalankan  mikrokontroler.  Diagram  alir  program yang akan  dibuat yaitu seperti pada Gambar 7.
N Y Y N Y
Gambar 7. Diagram Alir Program
Berdasarkan  diagram  alir  pada  Gambar  7  instruksi yang  dilakukan  dalam  pemograman  sistem  alat  ini adalah  dimulai  dari  pendeteksian  yang  dilakukan oleh  sensor,  jika  tegangan  terdeteksi  oleh  sensor  di arduino  besar  dari  1000  maka  akan  terdeteksi terjadinya  osilasi  dan  ketika  itu  timer  akan  hidup untuk  mendeteksi  banyaknya  waktu  yang  digunakan untuk  osilasi  tersebut,  jika  nilai  banyaknya  osilasi sudah  mencapai  nilai  yang  telah  diset  maka  timer akan  mati.  Nilai  osilasi  serta  waktu  osilasi  yang didapatkan  tadi  akan  digunakan  untuk  mendapatkan nilai  perioda  osilasi  benda,  selanjutnya  nilai  perioda osilasi  benda  akan  digunakan  untuk  mendapatkan nilai momen inersia benda  tersebut.
Penentuan  ketepatan  pada  sistem  pengukuran ini  dengan  cara  membandingkan  hasil  pengukuran dari  sistem  dengan  hasil  dari  perhitungan  secara teori  yang  ada    pada  Tabel  1.  Ketepatan  dapat ditentukan  dari  persentase  kesalahan  antara  nilai aktual  dengan  nilai  yang  terlihat.  Presentase kesalahan dapat ditentukan dari persamaan:
Star n=0 Teg> 1000 Timer on n=n+1 n= n set Timer off T=t/n 𝐼 = 𝑇 2 𝑇 0 2 − 1  𝐼 0 Input teg Output n, I Star
Persentase kesalahan % 100    n n n Y X Y (5)
Y n adalah  nilai  sebenarnya,    X n adalah  nilai  yang terbaca  pada  alat  ukur.  Ketepatan  pengukuran  (A) dari  sistem  pengukuran  dapat  ditentukan  melalui persamaan berikut :
n n n Y X Y A 
  1 (5)
Ketepatan relatif rata-rata dari sistem pengukuran dapat ditentukan melalui persamaan:
% 100 1 %  
        n n n Y X Y
A (6)
Sedangkan ketelitian sistem pengukuran dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  pengukuran sistem  dengan  perhitungan  secara  teoritis,  kemudian dilakukan  pengukuran  berulang  dan  memasukkan data  ke  dalam  tabel  serta  menyelidiki  ketelitian  dari sistem  alat  ukur.  Ketelitian  alat  ukur  momen  inersia ini  dilakukan  dengan  melakukan  pengukuran  secara berulang  sebanyak  10  kali. ketelitian  dapat dinyatakan dengan persamaan.
n n n X X X    1 P (7)
X n adalah  nilai  dari  pengukuran  data  ke  –n  dan n X adalah rata-rata dari set pengukuran, untuk mengukur standar deviasi dapat digunakan persamaan berikut :
1 ) ( 1 2 2       n X X n n X i i (8)
Dari  hasil  pengukuran  dapat  dilihat  seberapa  besar kesalahan  relatif  pengukuran  pada  alat  dengan menggunakan persamaan berikut :
% 100    X X KR (9)

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
1. Hasil Penelitian
Hasil  penelitian  penelitian  ini  merupakan deskripsi  dari  dari    alat  ukur  momen  inersia  benda secara  digital  menggunakan  sensor  optocoupler secara  terperinci  dan  data  hasil  pengukuran  yang didapatkan.  Deskripsi  dari  alat  ukur  momen  inersia benda secara digital menggunakan sensor optocoupler  ini  terbagi  atas  spesifikasi  perfomansi yakni  identifikasi  fungsi  setiap  bagian  pembentuk sistem  pengukuran  dan  spesifikasi  desain  yang meliputi ketepatan dan ketelitian momen inersia yang diperoleh dari alat ukur.
Spesifikasi  performansi  dari  sistem  alat  ukur momen inersia benda digital merupakan
pengidentifikasian atau pengurai fungsi setiap bagian pembentuk  sistem  alat  ukur  momen  inersia  benda digital.  Adapun  bentuk  sistem  alat  ukur  momen inersia benda secara digital seperti Gambar 8.
Gambar  8.  Foto  Hasil  Desain  Alat  Ukur  Momen Inersia Benda Digital
Gambar 8  merupakan hasil desain alat  ukur  momen inersia  benda  digital,  secara  umum  alat  ukur  ini terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah bagian sistem mekanik alat ukur momen inersia yang terdiri dari  tempat  dudukan  benda,  busur  derajat,  pegas, kemudian  yang  kedua  yaitu  box  atau  kotak  yang berfungsi  untuk  meletakkan  rangkaian  elektronika pembangun  sistem,  serta  tombol  pengatur  alat  ukur momen  inersia  seperti  tombol  on/off,  reset,  dan tombol  variasi  simpangan  benda  yang  akan  diukur momen inersianya, seperti pada Gambar 9.
Gambar  9.  Tombol-Tombol  Pengatur  Alat  Ukur Momen Inersia
Gambar  9  merupakan  bagian  hasil  desain  dari  alat ukur  momen inersia  yang  merupakan tombol-tombol pengatur  alat  ukur  momen  inersia  yang  terdiri  dari tombol  on/off  yang  berfungsi  untuk  menghidupkan atau  mematikan  alat,  tombol  reset  yang  berfungsi untuk  mereset  program  menjadikan  nilainya  ke  nilai awal,  serta  tombol  variasi  sudut  simpangan  benda yang akan diukur momen inersianya yang terdiri dari 3 variasi sudut simpangan yaitu 180 0 , 210 0 , dan 240 0 , tiap variasi simpangan ini memiliki konstanta perioda diri dan momen inersia diri yang berbeda-beda. Pada
alat  ini  perbedaan  simpangan  benda  sebelum  di osilasikan akan menyebabkan perbedan hasil momen inersianya.  Jadi  ketika  menyimpangkan  sudut sebelum  benda  berosilasi  harus  di  tekan  terlebih dahulu  tombol  sudut  simpangan yang  akan digunakan,  seperti  jika  ingin  menyimpangkan  sudut 180 0 tekan  tombol  1,  jika  ingin  menyimpangkan sudut  sebesar  210 0 tekan  tombol  2  terlebih  dahulu, dan  tombol  3  jika  ingin  menyimpangkan  sudut sebesar 240 0 , dengan hal ini akan menghasilkan nilai momen  inersia benda  yang sama  untuk  variasi sudut simpangan yang berbeda.
Untuk Sensor  yang digunakan dalam sistem ini diletakkan didepan skala penunjuk busur derajat yang terhubung  dengan  tempat  dudukan  benda  melalui tiang penyangga. Ketika busur derajat disimpangkan, lalu  dilepaskan  maka  benda  yang  berada  ditempat dudukan benda akan berosilasi, sehingga mengakibatkan busur derajat ikut berosilasi.
Gambar  10.  Sensor  Optocoupler  Sebagai  Pencacah Sinyal.
Berdasarkan Gambar 10 dapat dilihat, bentuk sensor optocoupler sebagai pendeteksi osilasi yang terjadi,sensor  optocoupler  dapat  membedakan  antara high dan low pada saat terjadi osilasi, yaitu pada saat skala  penujuk  melewati  sensor  maka  akan  terdeteksi high,  dan  low  ketika  skala  penunjuk  tidak  melewati sensor.  Keluaran  dari  sensor  optocoupler  akan terkirim  ke  sinyal  ke  board  mikrokontroler  Arduino Uno.  Berikut  merupakan  Gambar  rangkaian  dari penyusun  alat  ukur  momen  inersia  benda  secara digital.
Gambar 11. Rangkaian Penyusun Alat Ukur Rangkaian  dari  penyusun  dari  alat  ukur  momen inersia  benda  digital  ini  sangat  sederhana,  yang
hanya  terdiri  dari  rangkaian  sensor  optocoupler dengan  dua  resistor  dan  board  rangkaian  arduino beserta  rangkaian  power  supply,  sebagai  catu  daya alat ukur.
Ketepatan pengukuran pada sistem alat ini yaitu dengan membandingkan hasil pengukuran dari sistem alat  ukur  momen  inersia  benda  digital  dengan  hasil perhitungan  secara  teoritis.  Ketepatan  dari  sensor yang terpasang pada alat ini yaitu 94,4%.  Perbedaan nilai  yang  didapat  disebabkan  pengaruh  dari  kabel sensor  yang  cukup  panjang  sehingga  terjadi  jatuh tegangan  pada  sensor.  Untuk  ketelitian  sensor didapatkan  dengan  cara  melakukan  pengukuran berulang  pada  sensor  baik  pada  saat  terhalang maupun  tidak  terhalang.    Saat  pemancar  dan penerima  sensor  optocoupler  terhalang  ketelitiannya adalah  0,999,  sedangkan  pada  saat  tidak  terhalang ketelitian  sensor  adalah  0,892.  Sedangkan  untuk pengukuran  momen  inersia  benda  dilakukan  dengan 6  variasi  benda  yang  memiliki  momen  inersia  yang berbeda.
Ketepatan pengukuran dari pengukuran  momen inersia  ini  berkisar  antara  0,93  sampai  0,99. Ketepatan  relatif  rata-rata  pengukuran  adalah 96,05%.  Kesalahan  rata-rata  yang  terjadi  adalah 3,94%. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar  12.  Grafik  Perbandingan  Pengukuran Momen  Inersia  Benda  Secara  Digital  dengan Perhitungan Momen Inersia Benda Secara Teoritis.
Gambar  12  menunjukkan  perbandingan  pengukuran momen inersia benda menggunakan alat ukur momen inersia  benda  secara  digital  dengan  perhitungan momen  inersia  benda  secara  teoritis.  Secara  teoritis nilai  momen  inersia  benda  sebanding  dengan  massa dan  jari-  jari  benda,  semakin  besar  massa  dan  jari- jari  suatu  benda  maka  semakin  besar  juga  nilai momen inersia suatu benda. Hal ini dapat dilihat pada pengukuran  dan  perhitungan  momen  inersia  benda yang sejenis yaitu slinder pejal dengan 3 variasi jari- jari  benda    dan  massa  yang  sama.  Grafik  pengaruh jari-jari  benda  terhadap  momen  inersia  suatu  benda baik secara perhitungan dan pengukuran seperti pada Gambar 13.
Gambar  13.  Grafik  Pengaruh  Jari-Jari  Benda Terhadap  Momen  Inersia  Suatu  Benda  Baik  Secara Perhitungan Dan Pengukuran
Gambar  13    menunjukkan  pengaruh  jari-jari  benda terhadap  momen  inersia  suatu  benda  secara pengukuran  maupun  secara  perhitungan,  dari  grafik terlihat  bahwa  jari-jari  suatu  benda  berpengaruh terhadap  momen  inersia  benda  tersebut.  Semakin besar  jari-jari  suatu  benda  maka  semakin  besar momen  inersia  suatu  benda,  hal  ini  dibuktikan dengan perhitungan secara teoritis maupun menggunakan alat ukur momen inersia benda digital, didapatkan hasil yang sesuai dan sama.
2)  Ketepatan    nilai  momen  inersia  benda  dengan variasi sudut simpangan
Pada penelitian ini dilakukan  pengambilan data untuk  3  variasi  sudut  simpangan  dengan  konstanta momen  inersia  diri  yang  berbeda-  beda.  Grafik Ketepatan  nilai momen inersia benda dengan variasi sudut simpangan dan variasi benda dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 15. Hubungan Nilai Momen Inersia Dengan Jenis Benda Untuk 3 Variasi Sudut Simpangan
Gambar  15  menunjukkan  ketepatan  nilai  momen inersia  benda  dengan  variasi  sudut  simpangan  dan variasi  konstanta  momen  inersia  diri  alat  momen inersia  benda  digital  dengan  nilai  momen  inersia secara  perhitungan.    Pada  Gambar  15  dapat  dilihat nilai momen inersia benda ketika sudut disimpangkan  sebesar  180 0 ,  210 0 ,  240 0 ,  dan  dengan nilai  momen  inersia  secara  teoritis.  hasilnya  tidak jauh berbeda, dengan rata- rata ketepatan relativenya 95,83% dan kesalahan relativenya sebesar 4,16%,
c.  Ketelitian Pengukuran Momen Inersia Benda Data  statistik  pengukuran  berulang  untuk  alat ukur  momen  inersia  benda  secara  digital  dengan melakukan  6  variasi  benda  dan  10  kali  perulangan. Seperti pada Tabel 2.
Tabel  2.  Ketelitian  Pengukuran  Momen  Inersia Benda.
N o Nama Benda 𝐼 Keteli- tian ΔI rata- rata (10 -6 ) KR (%) 𝐼  ± ∆𝑇 1    Slinder Pejal 0,00042 0,974 4,06 0,95 0,00042 ± 4,0610 −6 2    Bola Pejal 0,00060 0,979 5,08 0,85 0,0006 ± 5,08,10 −6 3    Slinder Berongga 0,00061 0,967 7,75 1,25 0,00061 ± 7,7 .10 −6 4 Kerucut 0,00071 0,984 4,34 0,60 0,00071 ± 4,3.10 −6 5    Piringan 213 0,00198 0,984 0,14 0,71 0,00198 ± 0,1.10 −6 6    Piringan 714 0,0032 0,986 0,19 ,614 0,0032 ± 0,19.10 −6 Rata-rata 0,097 9,15 0,83
Dari  Tabel  2  terlihat  bahwa  alat  ukur  memiliki ketelitian  yang  cukup  tinggi  untuk  pengukuran momen  inersia  beberapa  benda.  Ketelitian  rata-rata untuk  6  variasi  pengukuran  momen  inersia  benda adalah  0.979  dengan  standar  deviasi  rata-rata 0,00000915    dan  kesalahan  relatif  rata-rata  yaitu 0,834%.

## 2. Pembahasan
Berdasarkan  analisis  yang  telah  dilakukan  baik secara  grafik  maupun  statistik  memberikan  hasil penelitian  yang  sesuai  dengan  tujuan  penelitian. Adapun  hasil  penelitian  yang  diperoleh  yaitu spesifikasi  performansi  sistem  alat  ukur  dan spesifikasi desain sistem alat ukur.
Sistem  ini  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu  bagian rangkaian  elektronik  dan  bagian  mekanik.  Bagian rangkaian  elektronik  meliputi  rangkaian  penyusun sistem alat  ukur  momen inersia benda secara digital, seperti  rangkaian  sensor  optocoupler,  rangkaian  catu daya  dan  board  rangkaian  Mikrokontroler  Arduino Uno  Rev3.  Bagian  mekanik  terdiri  dari  tempat dudukan  benda,  busur  derajat,plat  yang  terhubung dengan penunjuk busur derajat,dan  pegas.
Prinsip kerja dari alat ukur yang ini yaitu ketika benda  yang  akan  diukur  momen  inersianya diletakkan  di  atas  tempat  dudukan  benda  dan disimpangkan  searah  jarum  jam,  maka  benda  yang berada didudukan benda akan berosilasi. Berosilasinya  benda  yang  berada  diatas  dudukan benda  menyebabkan    penunjuk  yang  berada  pada busur derajat juga ikut berosilasi, sehingga  melewati sensor  optocoupler.  Sensor  kemudian  mencacah osilasi  jarum  penunjuk  pada  busur  derajat.  Keluaran
0.00000 0.00050 0.00100 0.00150 0.00200 0.00250 0.00300 0.00350 0.14 0.0875 0.0192 M o me n In e rsi a ( I) Jari- Jari Benda (m) I Hitung I Ukur 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 M o m en I n er sia (I ) Jenis Benda Simpan
gan 180 Simpan gan 210 Simpan gan 240
I Hitung
dari  sensor  ini  adalah  berupa  bilangan  analog  yang kemudian  di  konfersi  melalui  Mikrokontroler Arduino Uno, keluaran dari sistem ini adalah banyak osilasi  yang  terjadi,waktu  yang  diperlukan  untuk melakukan  osialasi,  dan  momen  inersia  benda  yang diukur.
Pengujian  alat  ukur  dilakukan  dengan  cara membandingkannya  nilai  momen  inersia  benda dengan  perhitungan  yang  dilakukan  secara  teoritis dan  dengan  pengukuran.  Dari  hasil  pengukuran didapatkan  besar  ketepatan  relatif  dari  alat  ukur  ini berkisar  antara  0,93    sampai  0,99  dan  persentase ketepatan  adalah  96,05  %  dengan  persentase kesalahan rata-rata 3,948%.
Pada penelitian ini juga dilakukan pengambilan data  dengan  variasi  sudut  simpangan  sebelum  benda berosilasi,  karena  secara  pengukuran  menggunakan alat ukur momen inersia benda, momen inersia suatu benda bergantung pada perioda osilasi benda tersebut setelah  benda  tersebut  disimpangkan  dengan  sudut tertentu,    semakin  besar  perioda  osilasi  suatu  benda maka  akan  semakin  besar  momen  inersia  benda tersebut,  hal  ini  juga  sedikit  berpengaruh  kepada sudut  simpangan  benda  ketika  akan  berosilasi, semakin  jauh  benda  dari  sensor  maka  akan  semakin lama  waktu  yang  diperlukan  dan  sebaliknya.  Hal  ini akan mengahasilkan nilai momen inersia yang sedikit berbeda untuk setiap variasi sudut simpangan. Untuk mengatasi  hal  ini  maka  perlunya  ditetapkan  sudut simpangan  benda  sebelum  benda  berosilasi  yaitu sudut  ketika  pengambilan  data  momen  inersia  diri benda  harus  sama  dengan  sudut  ketika  pengambilan data momen inersia benda tersebut.
Pengambilan    data  ini  dengan  cara  menekan tombol- tombol yang telah ada pada kotak rangkaian alat  ukur  momen  inersia  benda  digital,  jika  ingin menyimpangkan  sudut  osilasi  sebesar  180 0 ,  maka menekan  tombol  1  untuk  simpangan  180 0 terlebih dahulu,    dengan  menekan  tombol  ini  maka  secara otomatis  nilai  konstanta  momen  inersia  diri  benda sesuai  dengan  data  pengambilan  nilai  perioda  diri ketika  alat  disimpangkan  sebesar  180 0 ,  dan  begitu juga  untuk  simpangan  sebesar  210 0 ,  240 0 dengan penekanan  tombol-tombol  ini  momen  inersia  diri akan  berubah  sesuai  dengan  nilai  ketika  sudut simpanagn  disimpangangkan  dengan  nilai  tertentu. Didapatkan  hasil  nilai  momen  inersia  benda  ketika sudut  disimpangkan  sebesar  180 0 ,  210 0 ,  240 0 ,  dan dengan nilai momen inersia secara teoritis tidak jauh berbeda,  dengan  rata-  rata  ketepatan  relativenya 95,83% dan kesalahan relativenya sebesar 4,16%.
Untuk  ketelitian  rata-rata  adalah  0.979  dengan standar  deviasi  rata  0,000009152  dan  kesalahan relatif  rata-rata  yaitu  0,834%.    Kelebihan  dari  alat ukur  ini  adalah  perhitungan  yang  dilakukan  secara digital kemudian tampilan keluaran dari alat ukur ini berupa  LCD  yang  langsung  menampilkan  momen inersia benda yang diukur.

## KESIMPULAN
Berdasakan  hasil  pengujian  dan  analisis terhadap  besaran  fisika  yang  ada  pada  alat  ukur momen  inersia  benda  secara  digital  ini  dapat dikemukaakan  beberapa  kesimpulan  dari  penelitian yaitu :
1. Sistem  ini  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu  bagian rangkaian elektronik dan bagian mekanik. Bagian rangkaian elektronik meliputi rangkaian penyusun sistem  alat  ukur  momen  inersia  benda  secara digital,  seperti  rangkaian  sensor  optocoupler, rangkaian  power  suppply,  rangkaian  catu  daya dan  board  rangkaian  Mikrokontroler  Arduino Uno  Rev3.  Bagian  mekanik  terdiri  dari  tempat dudukan benda, busur derajat, pegas.
2. Hasil  Spesifikasi  desain  alat  ukur  ini  adalah sebagai berikut :
a. Ketepatan  dari  sistem  alat  ukur  momen  inersia benda ini cukup baik, bahwa persentase kesalahan rata-rata  3,948  %,  dengan  persentase  ketepatan sistem yaitu 96,05%.
b. Ketelitian  rata-rata  dari  sistem  pengukuran  juga cukup  baik.  Untuk  pengukuran  momen  inersia beberapa  benda    diperoleh  ketelitian  rata-ratanya adalah  0,979  dengan  standar  deviasi  rata-rata 0,000009152  dan  kesalahan  relatif  rata-rata 0,834%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Hikam,  Muhamad,dkk.  2005.  Eksperimen Fisika  Dasar  Untuk  Perguruan  Tinggi.  Jakarta: Kencana.
[2] Prasetio,Lea. 1992 . Mengerti Fisika .Yogyakarta:Andi
[3] Young  &  Freedman.  2002.  Fisika  Universitas. Edisi Kesepuluh Jilid1. Jakarta:Erlangga.
[4] Hasra,Amran & Syakbaniah. 2013.  Eksperimen Fisika. Padang:UNP
[5] Sukendar,  Aang.  2013.      Pembuatan      Sistem Otomasi   untuk   Pengaturan Mekanisme  Kerja Mesin    Cetak    Kerupuk    menggunakan Mikrokontroler  Atmega.  Jurnal  FEMA  Vol.  1, No.1.
[6] Yohandri.  2013. Mikrokontroler  dan  Antar Muka . Padang: Universitas Negeri Padang
[7] Arduino.(2013). Arduino Uno . http://arduino.cc/ en/Main/ArduinoBoardUno
[8] Guntoro,  Helmi  dkk.  2013. Rancang  Bangun Magnetic Door lock Menggunakan Keypad Dan Solenoid  Berbasis  Mikrokontroler  Arduino Uno . Jurnal Elektrans Vol. 12 No.1.
[9] Triwiyanto. 2009. Petunjuk Praktikum Microcontroller  AT89sXXX  Trainer  Kit  (Edisi V2.0-Update) .  Surabaya:  Poltekes  Depkes Surabaya.
[10] Sutrisno,  1999. Elektronika  Lanjut  Teori  dan Penerapan . ITB, Bandung