## WATER CLOCK SEDERHANA DENGAN PEMANFAATAN
SISTEM TEKANAN
Triyono 1) , Fidha Merry Anjani 2) , Dewi Susanti 3) , Fatiatun 4)*
1,2,3,4) Pendidikan Fisika, Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan, Universitas Sains Al-Qur’an Jawa Tengah, Indonesia
4) Email: fatia@unsiq.ac.id

## INFO ARTIKEL

## ABSTRAK
Riwayat Artikel : Diterima : 25 Februari 2020 Disetujui : 25 Mei 2020 Pembuatan  water  clock  (jam  air)  ini  dilatarbelakangi  oleh pentingnya penggunaan alat ukur waktu di setiap kegiatan. Water clock  merupakan  salah  satu  alat  ukur  waktu  yang  jarang dikembangkan  dalam  waktu  sekarang  ini  karena  proses pembuatan yang lumayan susah. Dengan perkembangan zaman, jenis-jenis  alat  ukur  waktu  perlu  dikembangkan  lagi  temasuk water  clock.  Dalam  penelitian  ini  mengembangkan  alat  ukur waktu  yang  berupa  water  clock  dengan  konsep  dan  proses pembuatan  yang  sangat  sederhana  serta  menggunakan  teknik eksperimen.  Teknik  eksperimen  digunakan  dalam  menentukan sistem fisika yang sesuai dalam pembuatan alat ukur water clock.
Sistem  tekanan  dipilih  dalam  pembuatan  alat  ukur  waktu  ini karena  tekanan  sangat  mempengaruhi  laju  air  mengalir  dalam water clock.
Kata Kunci : alat  ukur  waktu,  water  clock, tekanan

## ARTICLE INFO

## ABSTRACT
Article History : Received : February 25, 2020 Accepted : May 25, 2020 Making a water clock (water clock) is based on the importance of using a time measuring devices in each activity. The Water clock is one of the time measuring devices that is rarely developed in the  present  time  because  of  the  rather  difficult  manufacturing process.  With  the  development  of  the  times,  the  kinds  of  time measuring  devices  need  to  be  developed  further  time  including the water clock. This study developed a time measurement tool in the  form  of  a  water  clock  with  a  concept  and  a  very  simple manufacturing  process.  Experimental  techniques  are  used  in making  this  water  clock.  Experimental  techniques  are  used  in determining  the  appropriate  physics  system  in  making  water clock measuring devices. The system pressure is selected in the manufacture of measuring devices this time because of pressure greatly affects the rate of water flowing in a water clock.
.
Key words: measuring time device, water clock, pressure

## 1. PENDAHULUAN
Waktu  merupakan  hal  pokok  dalam kehidupan  sehari-hari  dan  juga  menyatakan ukuran durasi kejadian tertentu. Alat ukur sangat diperlukan  dalam  penentuan  waktu  yag  secara tepat. Pada dasarnya, ada banyak jenis alat ukur diantaranya yaitu alat ukur panjang, suhu, waktu, massa,  cahaya,  panas,  listrik  dan  bunyi.  Ada banyak  jenis  alat  ukur  yang  bisa  digunakan untuk melakukan pengukuran-pengukuran tersebut.  Salah  satu  alat  ukur  yang  sering dikembangkan  yaitu  alat  ukur  waktu.  Alat-alat ukur  waktu  yang  sering  digunakan  yaitu  arloji, ticker  timer, scale  counter,  stopwatch,  jam matahari  dan  jam  pasir  (Lusia,  2017;  Khoiroh, 2017).
Pada  awal  perkembangan  alat  ukur  waktu, jam matahari merupakan satu-satunya alat ukur waktu  yang  bisa  digunakan  oleh  masyarakat dengan  melihat  pergerakan  matahari  di  langit sejak  tahun  3500  SM  (Marom,  2015;  Rohmah, 2018). Jam matahari tertua banyak ditemukan di daerah  yunani  dan  bernama jam  sundial  (Riza, 2018). Jam matahari hanya bisa digunakan untuk menentukan  2  waktu.  Waktu  pertama yaitu tengah  hari/sore  yang  dapat  diketahui  dengan melihat posisi matahari yang berada tepat di atas kepala. Waktu kedua yaitu mendekati pagi/malam, waktu ini diketahui dengan melihat posisi  matahari  yang  berada  dekat  dengan  kaki langit.
Pada  siang  hari,  jam  matahari  ini  bekerja ketika sinar matahari menyinari jarum jam yang tegak,  kemudian  bayangan  jarum  tersebut  akan menunjuk  angka-angka  tertentu.  Pada  jam matahari  ini,  waktu  tengah  hari  sulit  untuk ditentukan  ketika  posisi  matahari  jauh  dari horizon.  Selain  itu,  jam  matahari  juga  sulit digunakan  untuk  mengukur  waktu  secara  tepat karena jalannya matahari berubah sesuai dengan musim.  Berdasarkan  hal  tersebut,  maka masyarakat tidak lagi hanya menggunakan posisi matahari, tetapi menggunakan bayangan matahari  untuk  menentukan  waktu  yang  agak lebih  akurat.  Apabila  musim  hujan  dan  malam hari, saat matahari tidak muncul maka waktu pun tidak bisa ditentukan secara tepat.
Setelah  adanya  jam  matahari, water  clock (jam  air)  juga  mulai  dikembangkan  sejak  1400 SM di Mesir (Rohmah, 2018). Water clock pada zaman  itu  bernama  clepsydra  yang  bahan
dasarnya dari tanah lempung (Dewi, 2008 ). Alat ukur  waktu  yang  berupa water  clock ini  lebih bagus  dan  akurat  dibandingkan  dengan  jam matahari  yang  telah  berkembang  sebelumnya. Alat  ukur  waktu  ini  berbeda  dengan  jam matahari, water  clock ini  dapat  digunakan sepanjang  waktu, malam atau  siang  hari, cuaca hujan  maupun  cerah.  Namun, water  clock ini tidak  cocok  jika  digunakan  di  daerah  yang bersuhu rendah, karena air dapat membeku pada suhu  rendah. Water  clock ini  dibuat  dengan menggunakan  2  buah  tabung/botol  kaca  yang mengerucut kecil di bagian tengahnya, sehingga air  data  mengalir  sesuai  dengan  laju  yang diinginkan.  Cepat  lambatnya  aliran  air  dari tabung  kaca  yang  atas  ke  tabung  kaca  yang bawah  mempengaruhi  jumlah  waktu  dalam penentuan  alat  ukur  ini.  Setelah  tabung  kaca bagian  bawah  penuh  dengan  air,  maka water clock ini  bisa  dibalik  untuk  mengukur  waktu ulang seperti semula. Alat ukur water clock ini dilengkapi dengan rak dudukan kayu yang dapat dengan  mudah  dibalik  saat  tabung  kaca  bagian bawah sudah penuh.
Selain water  clock ,  jam  pasir  juga dikembangkan  sebagai  alat  ukur  waktu  yang memiliki  prinsip  hampir  sama  dengan water clock .  Jam  pasir  ini  sudah  mulai  berkembang sejak  600  SM  dan  juga  lebih  efektif  untuk digunakan sebagai alat ukur waktu dibandingkan dengan  jam  matahari (Abdullah,  2016). Alat ukur  waktu  ini  mudah  untuk  dikembangkan karena  bahan  dasar  pasir  mudah  untuk ditemukan hampir di semua tempat. Bentuk dari jam  pasir  ini  juga  tidak  banyak  mengalami perubahan  sejak  pertama  kali  dikembangkan. Jam pasir biasanya dibuat dengan menggunakan tempat dari kaca yang mengerucut sempit bagian tengahnya  dan  tertutup  rapat  sehingga  tidak tembus air. Waktu dihitung dari aliran pasir yang berpindah dari tabung kaca bagian atas ke tabung kaca bagian bawah seperti terjadi pada alat ukur waktu water clock . Setelah pasir di tabung atas itu sudah semuanya berpindah ke tabung bagian bawah, maka jam pasir ini bisa dibalik posisinya sehingga dapat digunakan lagi untuk mengukur waktu seperti semula.  Berdasarkan hal tersebut, alat  ukur  waktu water  clock cocok  untuk dikembangkan  pada  daerah  tropis  seperti Indonesia.  Hal  ini  karena  daerah  tropis  suhu
udaranya rata-rata hangat sehingga tidak terjadi pembekuan air pada alat ukur waktu ini.

## 2. METODE
Pembuatan water clock ini dimulai dengan menyiapkan  alat  dan  bahan  sederhana  yang terdiri  dari  2  botol  plastik,  2  sedotan,  2  papan kayu,  2  batang  kayu,  lem,  stopwatch,  lem tembak  dan glue  gun .  Setelah  alat  dan  bahan disiapkan,  langkah  yang  dilakukan  yaitu memasukkan sedotan ke dalam tutup botol yang sudah  dilubangi  dan  merekatkan  tutup  botol menggunakan  lem.  Langkah  selanjutnya  yaitu dengan  mengisi  salah  satu  botol  dengan menggunakan  air  yang  telah  dikasih  pewarna secukupnya  dan  menutup  rapat  botol  tersebut dengan  menggunakan  rangkaian  tutup  botol yang  telah  dibuat.  Memasang  botol  yang  tidak terisi  air  di  sisi  rangkaian  tutup  botol  yang bersebrangan. Setelah 2 botol yang terisi air dan kosong terpasang secara sempurna, water clock ini  diuji  coba  dengan  membalikkan  botol  yang kosong  menjadi  di  bagian  bawah.  Menghitung waktu mengalirnya air dari botol yang berisi air (bagian  atas)  ke  botol  yang  kosong  (bagian bawah) menggunakan stopwatch. Tahap terakhir yang  dilakukan  yaitu  dengan  memasang water clock yang  terbuat  dari  botol  yang  telah  dibuat pada ragka kayu sehingga mudah untuk dibalik jika botol yang bawah sudah penuh.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Water clock ini merupakan alat ukur waktu yang menggunakan air sebagai bahan pengukurannya.  Alat  ukur  waktu  ini  dibuat dengan memvariasikan posisi sedotan pada tutup botol  yang  tersambung  antara  2  botol.  Sedotan pertama dipasang dengan posisi menjorok yang berbeda  panjangnya  pada  setiap  botol  agar  air bisa mengalir dan digunakan juga utuk mengatur laju  alirannya.  Hal  ini  bisa  dilihat  ketika  botol dibuat  berdiri  secara  vertical,  maka  terlihat secara  jelas  kedalaman  yang  berbeda  pada lubang  sedotan  satu  sama  lain.  Kedalaman lubang sedotan yang berbeda akan mempengaruhi  tekanan  dari  air  yang  berbeda pula. Sedotan yang posisinya lebih menjorok ke dalam  atau  ketika  dilihat  menjoroknya  pendek memiliki  tekanan  yang  lebih  besar  dari  air dibandingkan dengan yang menjoroknya panjang.  Lubang  sedotan  yang  memperoleh
tekanan  rendah  akan  terdorong  ke  atas  (oleh tekanan udara botol bawah yang kosong) karena air mulai mengalir ke botol yang di bawah.
Berdasarkan  hal  tersebut,  semakin  banyak selisih kedalaman lubang sedotan yang dipasang pada tutup botol, maka akan semakin cepat laju air  yang  mengalir  pada  botol  atas  ke  botol bawah.  Hal  ini  sesuai  dengan  hasil  yang  telah dilakukan  dengan  melakukan  variasi  posisi sedotan pada tutup botol dan bisa dilihat dalam Tabel  1.  Tabel  1  menjelaskan  bahwa  posisi sedotan di botol 1 yang menjorok panjang akan mempengaruhi  laju  aliran  air  dari  botol atas  ke bawah yang semakin lama yaitu 24 menit.
Hal ini terjadi karena tekanan air yang kecil, sehingga laju air juga kecil dan berpindahnya air ke botol yang di bawah memerlukan waktu yang lama.  Hal  yang  sebaliknya  juga  terjadi  ketika posisi  sedotan  yang  dipasang  di  tutup  botol menjorok pendek. Laju aliran air akan semakin cepat dan hanya dengan waktu 7 menit semua air sudah  habis  dan  terpindahkan  ke  botol  yang bawah.  Semakin  cepatnya  laju  air  dan  waktu berpindahnya  air  dari  botol  atas  ke  bawah  ini juga semakin cepat karena adanya tekanan yang besar  dengan  posisi  sedotan  yang  menjorok  ke bawah.
Tabel 1. Hasil pembuatan water clock dengan variasi posisi sedotan pada tutup botol Nama Sampel Posisi Sedotan dalam Tutup Botol Durasi Aliran Air (menit) 1 Menjorok panjang 24 2 Menjorok pendek 7
Salah  satu  alasan  yang  diambil  ketika melakukan variasi posisi sedotan yang terpasang pada tutup botol yaitu karena dalam botol yang terisi air akan memiliki tekanan hidrostatis yang berbeda  pada  setiap  kedalaman  berbeda  juga (Young,  2002;  Ningrum,  2015). Hal  ini  bisa dilihat pada persamaan (1) berikut
P = ρ g h (1)
Berdasarkan persamaan tersebut, tekanan hidrostatis  dipengaruhi  oleh  3  komponen (Abdullah, 2016). Pada 2 komponen yaitu massa jenis dan percepatan gravitasi bumi menunjukkan  nilai  yang  sama  besarnya. Sehingga yang mempengaruhi tekanan hidrostatis pada peristiwa ini hanya 1 komponen
yaitu kedalaman lubang sedotan yang terpasang di  tutup  botol  (Ongga,  2009;  Prasasti,  2016). Lubang sedotan yang menjorok pada tutup botol dibuat  berbeda  bertujuan  agar  setiap  lubang sedotan  tersebut  memiliki  tekanan  hidrostatis yang berbeda pula.
Efek  yang  ditimbulkan  dari  hal  tersebut yaitu  mengakibatkan  gaya  dorong  oleh  air terhadap  sedotan  melalui  lubang  tersebut  (gaya tekan  kearah  pusat  bumi).  Posisi  sedotan  yang dipasang  menjorok  pendek  dan  mendapat tekanan  yang  lebih  besar  oleh  air,  maka mengakibatkan  air  mengalir  melalui  sedotan tersebut. Selain itu, udara yang berada pada botol bawah  akan  naik  ke  botol  yang  atas  untuk mengisi  ruang  kosong  akibat  air  berpindah  ke botol  yang  bawah.  Gambar  1  menunjukkan water  clock yang  sudah  dibuat  dengan menggunakan air berwarna merah.
Gambar 1. Water clock dengan menggunakan air yang dikasih warna merah
4. PENUTUP

## 4.1. Simpulan
Pemasangan posisi sedotan pada tutup botol dalam pembuatan water clock akan mempengaruhi laju air yang mengalir dari botol atas  ke  bawah.  Hal  ini  akan  mengakibatkan waktu berbeda dalam pemindahan air dari botol atas  ke  bawah.  Posisi  sedotan  yang  dipasang
menjorok  pendek  akan  mendapatkan  tekanan yang  besar  sehingga  laju  air  cepat  sehingga waktu  yang  dibutuhkan  hanya  7  menit  untuk memindahkan  semua  air  dari  botol  atas  ke bawah.  Hal  yang  sebaliknya  juga  terjadi ketika posisi  sedotan  di  tutup  botol  dipasang  dengan posisi menjorok panjang, air akan melaju dengan kecepatan  lambat  karena  hanya  mendapat tekanan yang kecil dari air. Hal ini menyebabkan waktu  yang  diperlukan  untuk  berpindahnya  air dari  botol  atas  ke  bawah  sangat  lama  yaitu  24 menit.  Peritiwa  ini  menggunakan  prinsip  pada tekanan  hidrostatis  yang  dipengaruhi  oleh kedalaman, yaitu posisi sedotan yang menjorok ke  dalam  (pendek)  dan  menjorok  ke  atas (panjang)  pada  tutup  botol  di  alat  ukur  waktu water clock .

## 4.2. Saran
Dalam  penelitian  selanjutnya  mengenai water  clock  perlu  dikembangkan  lagi  dengan menggunkaan  prinsip-prinsip  fisika  lain  yang belum dipakai dalam penelitian ini.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, M (2016). Fisika Dasar 1 . Bandung: Institut Teknologi Bandung
Dewi,  L.  M  dan  Widowati  (2008).  Pemodelan matematika untuk jam air jenis polyvascular  clepsydra dengan  kasus viscosity dominated . Jurnal Matematika .
11(1). 13-19 Khoiroh,  I  (2017). Analisis  jam  matahari  di Baron Technopark Gunungkidul Yogyakarta .  Semarang:  Skripsi  UIN Walisongo Lusia, R dan Rahardjo, D. T 2017. Ticker timer dengan  penghitung  waktu  otomatis menggunakan  timer  le8n series .  Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF). 7(2). 63-68 Marom,  A.  A  (2015).  Akurasi  jam  matahari sebagai penunjuk waktu hakiki.
Semarang: Skripsi UIN Walisongo
Ningrum,  F. S dan  Linuwih, S (2015). Analisis pemahaman siswa SMA terhadap fluida pada hokum Archimedes. Unnes Physics Education Journal . 4(1). 33-36
Ongga,  P  dan  Sanwanty,  Y  (2009).  Konsepsi mahasiswa  tentang  tekanan  hidrostatis.
Prosiding  Seminar  Nasional  Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA . Prasasti,  R.  W  dan  Yulianti,  L  (2016). Indentifikasi pemahaman konsep tekanan  hidrostatis  pada  siswa  Sekolah Menengah Atas. Pros. Semnas Pend. IPA Pascsarjana UM . (1). Riza,  M.  H.  (2018). Sundia  Horizontal dalam penentuan  penanggalan  jawa  pranata mangsa. Jurnal  Studi  dan  Penelitian Hukum Islam . 2(1). 119-142
Rohmah,  E.  I  (2018).  Kalender  cina  dalam tinjauan  historis  dan  astronomi.  Jurnal Astronomi Islam dan Ilmu-Ilmu
Berkaitan. DOI: https://doi.org/10.30596/jam.v4i1.1934
Young, H. D dan Fredman, R. A. (2002). Fisika Universitas Jilid 1 . Jakarta: Erlangga