## PEMBUATAN SET EKSPERIMEN GERAK HARMONIS SEDERHANA PADA BANDUL BERBASIS SENSOR PING DAN SENSOR PHOTOGATE DENGAN TAMPILAN PC
Lily Handayani 1) , Yulkifli 2) dan Yohandri 2)
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Padang, Jl. Prof. Dr. Hamka Air Tawar, Padang 25131
1) lilyhandayani66@gmail.com
2) yulkifliamir@gmail.com
3) yohandri.unp@gmail.com

## ABSTRACT
Physics  experiments  have  a  very  important  role.  The  most  important  thing  that  must  be  considered  in conducting  physics  experiments  is  the  set  of  experiments.  One  of  the  physics  experiments  that  has  been developed is the experimental set of simple harmonic motion in pendulum but not yet completely complete. The research that will be conducted is a type of R & D research with a 4D model. Where the 4D development model has 4 stages, define, design, develop and dissemination. The measurement technique used is direct and indirect measurements.  Direct  measurement  is  done  to  determine  the  angle  used.  Indirect  measurements  are  made  to determine the number of oscillations of pendulum (n), period (T), and length of rope (l). Data obtained through measurements  in  the  form  of  data  accuracy  and  accuracy  and  analyzed  in  two  ways,  namely  statistically  and graphically. So that the average accuracy is 98.60% and the average accuracy is 0.997 with a validity level of 86.66%.
Keywords : Experimental set, pendulum, ping sensor, photogate sensor

## PENDAHULUAN
Fisika  merupakan  salah  satu  cabang  ilmu pengetahuan  alam  yang  mempelajari  tentang  gejala alam.  Gejala  alam  di  dalam  fisika  dapat  ditinjau secara  teoritis  dan  juga  eksperimen.  Eksperimen dilakukan  untuk  membuktikan  kebenaran  teori sedangkan teori digunakan untuk memandu  jalannya sebuah  eksperimen.  Sebuah  eksperimen  fisika  dapat dilakukan  dengan  cara  melibatkan  suatu  sistem pengukuran [6] .Dimana sistem pengukuran merupakan gabungan  dari  aktivitas,  prosedur,  suatu  alat  ukur, perangkat lunak dan subjek yang diukur. Pengukuran dimanfaatkan  sebagai  sarana  untuk  mendapatkan data,  untuk  mengambil  kesimpulan  dan  saran  untuk keterkaitan  antara  dua  variabel atau lebih. Alat  ukur yang  digunakan  dalam  pengukuran  harus  sesuai dengan  besaran  yang  hendak  diukur  dan  memiliki ketelitian  yang  baik  agar  memperoleh  hasil pengukuran yang tepat.
Perkembangan  pengukuran  dapat  diamati dengan  peralihan  dari  sistem  manual  atau  analog  ke sistem  digital [9] .  Peralihan  dari  sistem  manual  ke digital  memerlukan  sensor.  Dengan  menggunakan sensor  dapat  dirancang  berbagai  sistem  yang  dapat bekerja  secara  otomatis  dan  mampu  menganalisis fenomena-fenomena yang terjadi dialam, baik secara pengukuran  maupun  pengontrolan.  Fisika  telah memberikan  dasar  yang  kuat  pada  kemajuan teknologi yang memiliki peran penting salah satunya yaitu melalui percobaan fisika. Percobaan fisika telah banyak  dilakukan  diantaranya  percobaan  Gerak Lurus  Beraturan  (GLB),  Gerak  Jatuh  Bebas  (GJB),
Gerak  Harmonis  Sederhana  (GHS),  viskositas, pendulum atau bandul dan percobaan fisika lainnya.
Percobaan  fisika  tentang  bandul  merupakan salah  satu  percobaan  dalam  mengukur  percepatan gravitasi  bumi.  Percepatan  konstan  untuk  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  adalah  percepatan akibat  gravitasi  bumi.  Berdasarkan  teori,    peristiwa gerak  harmonis  sederhana  dipengaruhi  oleh  gaya gravitasi  bumi.  Gravitasi  adalah  gaya  tarik-menarik yang  terjadi  antara  semua  partikel  yang  mempunyai massa  dialam  semesta.  Penelitian  tentang  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  telah  dilakukan sebelumnya,  melalui  penelitian  yang  dilakukan diperoleh  suatu  set  eksperimen  gerak  harmonis sederhana  pada  bandul  menggunakan  sensor photodioda  dan  laser  secara  digital.  Data  yang diperoleh  ditampilkan  di  LCD  berupa  waktu  osilasi dan  jumlah  osilasi  bandul,  alat  ini  hanya  digunakan untuk mengukur satu variasi panjang tali.
Pada  penelitian  sebelumnya  mengenai  gerak harmonis sederhana pada bandul tidak menggunakan sensor  ping  sehingga  panjang  tali  yang  digunakan hanya  untuk  variasi  panjang  tali.  Sedangkan  untuk variasinya  yaitu  besar  sudut  dan  jumlah  osilasi,  jadi data yang didapatkan hanya untuk perdandingan data dari  variasi  besar  sudut  dan  jumlah  osilasi,  padahal panjang  tali  juga  sangat    mempengaruhi  data  yang didapatkan.
Berdasarkan permasalahan yang telah dikemukakan,  penelitian  gerak  harmonis  sederhana pada  bandul  deperlukan  agar  lebih  memahami  lagi tentang konsep fisika pada gerak harmonis sederhana
pada bandul. Dalam penelitian  yang akan set  eksperimen dirancang untuk  mendapatkan  waktu osilasi  bandul  dan  panjang  tali  yang  digunakan. Dengan  memvariasikan  jumlah  osilasi  ayunan  dan panjang  tali  didapatkan  waktu  ayunan.  Hal  te didapatkan  dengan  cara  menggunakan  komponen elektronik  dalam  bentuk  sensor  dan  memproses sinyal  digital  menggunakan  mikrokontroler  arduino. Sensor  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu sensor ping untuk  mengukur panjang tali dan sensor photogate untuk mendeteksi jumlah osilasi pendulum dan waktu osilasi pendulum.
A. Gerak Harmonis Sederhana pada Bandul
Bandul  merupakan  benda  yang  terikat  pada sebuah  tali  dan  dapat  berayun  secara  bebas  dan periodik  yang  menjadi  dasar  kerja  dari  sebuah  jam dinding  kuno  yang  mempunyai  ayunan. harmonik  sederhana  juga  dapat  diartikan  sebagai suatu  sistem  yang  bergetar  dimana  gaya  pemulih berbanding  lurus  dengan  negatif  simpangannya. Gaya  pemulih  merupakan  gaya  yang  bekerja  dalam arah mengembalikan massa keposisi Berikut  merupakan  Gambar  1  dari  pendulum sederhana.
Gambar 1. Pendulum Sederhana
Gambar  1  merupakan  sebuah  benda  bermassa  m yang  digantung  pada  ujung  tali  yang  ringan  dan panjang tali L disimpangkan sebesar θ yang  menarik  beban  m  agar  kembal seimbangnya  adalah  mg  sin  θ,  sehingga  didapkan persamaan perioda osilasi yaitu :
T = 2𝜋
Dengan frekuensi,
f =
Dari  kedua  persamaan  (1)  didapatkan  persamaan gravitasi,
g =
pada bandul. Dalam penelitian  yang akan  dilakukan, set eksperimen dirancang untuk  mendapatkan waktu osilasi  bandul  dan  panjang  tali  yang  digunakan. Dengan  memvariasikan  jumlah  osilasi  ayunan  dan panjang  tali  didapatkan  waktu  ayunan.  Hal  tersebut menggunakan  komponen elektronik  dalam  bentuk  sensor  dan  memproses sinyal  digital  menggunakan  mikrokontroler  arduino. Sensor  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu sensor ping untuk mengukur panjang tali dan sensor untuk mendeteksi jumlah osilasi pendulum
Gerak Harmonis Sederhana pada Bandul benda  yang  terikat  pada sebuah  tali  dan  dapat  berayun  secara  bebas  dan periodik  yang  menjadi  dasar  kerja  dari  sebuah  jam uno  yang  mempunyai  ayunan.  Gerak harmonik  sederhana  juga  dapat  diartikan  sebagai suatu  sistem  yang  bergetar  dimana  gaya  pemulih berbanding  lurus  dengan  negatif  simpangannya. Gaya  pemulih  merupakan  gaya  yang  bekerja  dalam arah mengembalikan massa keposisi setimbangnya [1] . Berikut  merupakan  Gambar  1  dari  pendulum
Sederhana
Gambar  1  merupakan  sebuah  benda  bermassa  m yang  digantung  pada  ujung  tali  yang  ringan  dan
sebesar θ. besarnya gaya menarik  beban  m  agar  kembali  ke  posisi ,  sehingga  didapkan (1)
(2)
Dari  kedua  persamaan  (1)  didapatkan  persamaan
(3)
Dengan  kata lain  perioda dan frekuensi pada bandul sederhana  hanya  bergantung  pada  panjang  tali  dan gravitasi.

## B. Sensor ping
Sensor  ping  merupakan  sensor  unltrasonik yang  dapat  mendeteksi  jarak  obyek  dengan  cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi  40  KHz  dan  kemudian  mendeteksi pemantulannya.  Tampilan  sensor  jarak  PING ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Tampilan Sensor Ping
Berdasarkan  Gambar  2  terlihat  bagian dari  sensor  ping  yaitu transmiter sebagai  pemancar  dan receiver sebagai  penerima  grafik  pantulan  yang  berasal transmitter.

## C. Sensor Photogate
Sensor  merupakan  sebuah  perangkat  yang menerima stimulasi dan direspon dengan suatu sinyal listrik [8] . Sensor photogate merupakan sebuah sensor yang terdiri dari sumber cahaya dan detektor cahaya.
Sensor photogate dapat terlihat seperti G
Gambar 3. Sensor Photogate
Gambar 3  merupakan  bentuk  sensor memiliki  prinsip  kerja  dimana objek  bergerak  melalui  blok  sinar  cahaya  antara sumber  cahaya  dan  detektor  cahaya dihasilkan dapat dideteksi sensor untuk memulai dan menghentikan  waktu  sedang  beroperasi. dari rangkaian sensor photogate 0  volt  dan  tegangan  5  volt.  Tegangan  keluaran  dari sensor  photogate  akan  bernilai  nol  volt  pada  saat cahaya infrared tidak  mengenai akan  bernilai  5  volt  pada  saat  cahaya mengenai  sebuah phototransistor photogate ini disebut aktif LOW [3
D. Mikrokontroler Arduino Uno Mikrokontroler  merupakan  suatu  komponen elektronika  yang  dapat  diprogram  dan  memiliki kemampuan untuk mengakses langkah sudah  diprogram.  Mikrokontroler  sudah  dilengkapi dengan peripheral pendukung  sehingga

## Vol. 12 No. 1, April 2019, 54 - 61
engan  kata lain  perioda dan frekuensi pada bandul sederhana  hanya  bergantung  pada  panjang  tali  dan
Sensor  ping  merupakan  sensor  unltrasonik dapat  mendeteksi  jarak  obyek  dengan  cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi  40  KHz  dan  kemudian  mendeteksi Tampilan  sensor  jarak  PING
Sensor Ping [2]
Gambar  2  terlihat  bagian-bagian transmiter yang  berfungsi receiver yang  berfungsi sebagai  penerima  grafik  pantulan  yang  berasal
Sensor  merupakan  sebuah  perangkat  yang ulasi dan direspon dengan suatu sinyal merupakan sebuah sensor sumber cahaya dan detektor cahaya. dapat terlihat seperti Gambar 3.

## Photogate
3  merupakan  bentuk  sensor photogate yang memiliki  prinsip  kerja  dimana  setiap  kali  sebuah objek  bergerak  melalui  blok  sinar  cahaya  antara cahaya,  sinyal  yang eteksi sensor untuk memulai dan hentikan  waktu  sedang  beroperasi.  Keluaran
ini  berupa tegangan 5  volt.  Tegangan  keluaran  dari akan  bernilai  nol  volt  pada  saat tidak  mengenai phototransistor dan ilai  5  volt  pada  saat  cahaya infrared phototransistor .  Sehingga,  sensor 3] .
Mikrokontroler  merupakan  suatu  komponen elektronika  yang  dapat  diprogram  dan  memiliki kemampuan untuk mengakses langkah-langkah  yang sudah  diprogram.  Mikrokontroler  sudah  dilengkapi pendukung  sehingga  membentuk
sebuah  komponen  lengkap  dalam  level  chip Bentuk  papan  mikrokontroler  arduino  dapat  terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Papan Arduino Uno

## METODE PENELITIAN
Berdasarkan permasalahan yang dikemukakan dalam penelitian ini, model penelitian yang dilakukan tergolong  ke  dalam  penelitian  dan  pengembanagan (R&D).  Penelitian  dan  pengembanagan  merupakan suatu  proses  atau  metode  yang  digunakan  untuk memvalidasi  dan  mengembangkan  produk pengembangan  yang  dirancang  dalam  penelitian  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pad ini  mengacu  pada  model  pengembangan  Thiagrajan (1974) yang dikenal dengan Four-Dmodel (model 4 D).  Model  pengembangan  4-D  model  terdiri  dari  4 tahap  yaitu  :  tahap  definisi  ( define ( design) ,  tahap  pengembangan  ( develop penyebaran  ( dissemination) ,  seperti  terlihat  pada Gambar 5.
Gambar 5. Alur Model Pengembangan
Gambar  5  merupakan  tahap-tahap  dari  penelitian model  4-D  yang  terdiri  dari define dan dissemination [6 ] . Pada penelitian ini tidak semua tahap  dapat  dilakuakan  karena  keterbatasan  tenaga
dalam  level  chip [7] . Bentuk  papan  mikrokontroler  arduino  dapat  terlihat
Gambar 4. Papan Arduino Uno

## METODE PENELITIAN
Berdasarkan permasalahan yang dikemukakan dalam penelitian ini, model penelitian yang dilakukan penelitian  dan  pengembanagan enelitian  dan  pengembanagan  merupakan proses  atau  metode  yang  digunakan  untuk memvalidasi  dan  mengembangkan  produk [4] .  Model pengembangan  yang  dirancang  dalam  penelitian  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul ini  mengacu  pada  model  pengembangan  Thiagrajan Dmodel (model 4-
D  model  terdiri  dari  4 define) ,  tahap  desain
develop) dan  tahap ,  seperti  terlihat  pada
Model Pengembangan 4D
tahap  dari  penelitian define,  design,  develop Pada penelitian ini tidak semua tahap  dapat  dilakuakan  karena  keterbatasan  tenaga
dan  waktu.  Dengan  dasar  ini  tahap  penelitian  ini dibatasi sampai tahap develop.
Desain  penelitian  akan  dibagi  menjadi  dua  y aitu  desain  perangkat  keras  yang  terdiri  dari rangkaian elektronik dan desain mekanik yang kedua yaitu  desain  perangkat  lunak.  Desain  rangkaian elektronik dapat terlihat pada Gambar 6
Gambar 6. Blok Diagram Sistem
Blok  diagram  pada  Gambar  10  dapat  dilihat bahwa  set  eksperimen  gerak  harmonis  sederhana pada  bandul  terdiri  dari  power sebagai  catu  daya,  sinyal  input  yang  berasal  sensor photogate yaitu pada saat bandul ditarik dengan besar sudut  terentu  maka  sebuah  sensor mendeteksi  jumlah  dari  osilasi  bandul  dengan menetapkan  jumlah  osilasi  yang  diinginkan.  Sensor photogate akan  mendeteksi  banyaknya  osilasi bandul  maka  sensor  akan  menangkap  sinyal  dan meneruskan  ke  mikrokontroler  arduino. sensor ping akan mendeteksi jarak, sensor ping akan mengirim  sinyal  berupa  logika  high  atau  low  ke mikrokontroler  arduino.  Pada  arduino  semua  sinyal yang diterima akan ditampilkan pada LCD.
Desain  sistem  mekanik  merupakan  desain mekanis produk yang diteliti. Desain mekanik si dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Desain Mekanis Bandul Gambar 7 merupakan desain meka pada  Gambar  7(a)  merupakan  bentuk  dari  statif beserta  sensor  yang  digunakan  sedangkan  Gambar
Vol. 12 No. 1, April 2019, 54 - 61
dan  waktu.  Dengan  dasar  ini  tahap  penelitian  ini
Desain  penelitian  akan  dibagi  menjadi  dua  y aitu  desain  perangkat  keras  yang  terdiri  dari  desain rangkaian elektronik dan desain mekanik yang kedua yaitu  desain  perangkat  lunak.  Desain  rangkaian nik dapat terlihat pada Gambar 6.

## Diagram Sistem
Blok  diagram  pada  Gambar  10  dapat  dilihat bahwa  set  eksperimen  gerak  harmonis  sederhana pada  bandul  terdiri  dari  power supply digunakan sebagai  catu  daya,  sinyal  input  yang  berasal  sensor yaitu pada saat bandul ditarik dengan besar sensor photogate akan osilasi  bandul  dengan osilasi  yang  diinginkan.  Sensor akan  mendeteksi  banyaknya  osilasi
bandul  maka  sensor  akan  menangkap  sinyal  dan meneruskan  ke  mikrokontroler  arduino.  Sedangkan sensor ping akan mendeteksi jarak, sensor ping akan mengirim  sinyal  berupa  logika  high  atau  low  ke mikrokontroler  arduino.  Pada  arduino  semua  sinyal yang diterima akan ditampilkan pada LCD.
mekanik  merupakan  desain produk yang diteliti. Desain mekanik sistem
(a) (b) Mekanis Bandul merupakan desain mekanis bandul, dimana merupakan  bentuk  dari  statif ang  digunakan  sedangkan  Gambar
7(b)  merupakan  bentuk  kotak  rangkaian  yang  akan digunakan
Desain  perangkat  lunak  memiliki  hubungan yang  erat  dengan  kinerja  perangkat  keras  yang dibuat. Desain perangkat lunak yang digunakan yaitu arduino  yang  mengontrol  jalannya  seluruh  sistem. Flowchart set  eksperimen  gerak  harmonis  pada bandul dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Flowchart set eksperimen gerak harmonis sederhana pada bandul
Gambar  8  mejelaskan  bagaimana  jalannya  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul. Input jumlah osilasi bandul dengan menekan tombol counter sensor ping akan membaca panjang tali yang digunakan sedangkan sensor photogate menghitung  besarnya  waktu  osilasi.  Apabila  jumlah osilasi yang yang dibaca oleh sensor sama  dengan  diinput  maka  waktu  akan  berhenti secara otomatis.
Prosedur  penelitian  untuk  pengembangan  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul ini  dilakukan  secara  bertahap  dengan  mengacu  4 model. Model pengembangan 4-D model terdiri dari 4 tahap  yaitu: Tahap definisi ( define ( design ),  tahap  pengembangan  ( develop penyebaran ( dissemination ).
Pada tahap definisi yaitu melakukan penelitian terhadap  alat  yang  sudah  ada  serta  menentukan kelemahan  dari  alat  tersebut.  Pada  tahap  de menentukan  pembuatan  perangkat  keras  dan perangkat  lunak  dari  alat  ukur  yang  dibuat Selanjutnya  tahap develop yang  terdiri  dari  kalibrasi
(b)  merupakan  bentuk  kotak  rangkaian  yang  akan
Desain  perangkat  lunak  memiliki  hubungan perangkat  keras  yang dibuat. Desain perangkat lunak yang digunakan yaitu arduino  yang  mengontrol  jalannya  seluruh  sistem.
set  eksperimen  gerak  harmonis  pada .
set eksperimen gerak harmonis
mejelaskan  bagaimana  jalannya  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul. Input jumlah osilasi bandul dengan menekan tombol sensor ping akan membaca panjang tali yang photogate tersebut akan enghitung  besarnya  waktu  osilasi.  Apabila  jumlah osilasi yang yang dibaca oleh sensor photogate sudah sama  dengan  diinput  maka  waktu  akan  berhenti
Prosedur  penelitian  untuk  pengembangan  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul ini  dilakukan  secara  bertahap  dengan  mengacu  4-D
D model terdiri dari define ), Tahap desain develop ),  dan  tahap
Pada tahap definisi yaitu melakukan penelitian terhadap  alat  yang  sudah  ada  serta  menentukan kelemahan  dari  alat  tersebut.  Pada  tahap  desain pembuatan  perangkat  keras  dan rangkat  lunak  dari  alat  ukur  yang  dibuat. yang  terdiri  dari  kalibrasi
alat ukur, uji ketepatan dan ketelitian itu  dilakukan  validasi  terhadap  data  yang  diperoleh dari  ketepatan  dan  ketelitian.  Kriteria  yang  dinil pada  validasi  desain  alat  yaitu  akurasi,  presisi  dan sensitifitas  dari  produk.  Instrumen  yang  digunakan untuk  mengetahui  tingkat  kevalidan  produk  adalah lembar  validasi  tenaga  ahli.  Lembar  validasi  tenaga ahli untuk set eksperimen gerak harmonis sederha pada  bandul  berdasarkan  kriteria  yang  disusun  oleh Ilham  (2009).  Kriteria  yang  digunakan  untuk menentukan  kevalidan  set  eksperimen  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  dapat  dilihat  pada Tabel 1. Tabel 1. Kriteria Validitas Produk Persentase Kriteria 0 – 20 Tidak valid 21 – 40 Kurang valid 41 – 60 Cukup valid 61 – 80 Valid 81 – 100 Sangat valid

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
1. Define
Hasil yang diperoleh dari tahap pendefenisian (define) ini yaitu studi literatur mengenai analisi dari alat  yang sudah ada kemudian dikaji terlebih dahulu untuk  mengetahui  spesifikasi,  kelebihan/kelemahan produk  tersebut.  Berdasarkan  kelemahan  dari  alat yang  sudah  ada  maka  alat  tersebut  dapat dikembangakan.  Kemudian  mengidentifikasi  al ukur  yang  dibuat  dimana  set  eksperimen  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  terdiri  dari  batang statif  berukuran  100  cm,  diujung  statif  dipasang lengan  statif  berukuran  10  cm  dan  dasar  statif berukuran 15 cm. Pada lengan statif dipasang sensor ping  dan  busur.  Selanjutnya  didapatkan  hasil  dari parameter-parameter  yang  digunakan  yaitu osilasi bandul, waktu osilasi bandul, panjang tali dan besar sudut.
2. Design
Hasil  yang  diperoleh  dari  tahap meliputi  hasil  pembuatan  perangkat  keras  dan perangkat lunak a.  Pembuatan Perangkat Keras
Hasil  dari  kegiatan  ini  berupa  produk  set eksperimen  gerak  harmonis  .sederhana  pada  bandul. Pembuatan set eksperimen gerak harmonis sederhana pada  bandul  dikembangkan  atas  dasar  penelitian
Vol. 12 No. 1, April 2019, 54 - 61
dan ketelitian alat ukur, etelah itu  dilakukan  validasi  terhadap  data  yang  diperoleh Kriteria  yang  dinilai pada  validasi  desain  alat  yaitu  akurasi,  presisi  dan sensitifitas  dari  produk.  Instrumen  yang  digunakan untuk  mengetahui  tingkat  kevalidan  produk  adalah lembar  validasi  tenaga  ahli.  Lembar  validasi  tenaga ahli untuk set eksperimen gerak  harmonis sederhana pada  bandul  berdasarkan  kriteria  yang  disusun  oleh Kriteria  yang  digunakan  untuk menentukan  kevalidan  set  eksperimen  gerak ndul  dapat  dilihat  pada
. Kriteria Validitas Produk
Kriteria Tidak valid Kurang valid
Cukup valid Valid Sangat valid

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil yang diperoleh dari tahap pendefenisian mengenai analisi dari alat  yang sudah ada kemudian dikaji terlebih dahulu untuk  mengetahui  spesifikasi,  kelebihan/kelemahan .  Berdasarkan  kelemahan  dari  alat yang  sudah  ada  maka  alat  tersebut  dapat Kemudian  mengidentifikasi  alat set  eksperimen  gerak
harmonis  sederhana  pada  bandul  terdiri  dari  batang statif  berukuran  100  cm,  diujung  statif  dipasang lengan  statif  berukuran  10  cm  dan  dasar  statif berukuran 15 cm. Pada lengan statif dipasang sensor
.  Selanjutnya  didapatkan  hasil  dari parameter  yang  digunakan  yaitu  jumlah osilasi bandul, waktu osilasi bandul, panjang tali dan
Hasil  yang  diperoleh  dari  tahap design meliputi  hasil  pembuatan  perangkat  keras  dan
Hasil  dari  kegiatan  ini  berupa  produk  set eksperimen  gerak  harmonis  .sederhana  pada  bandul. Pembuatan set eksperimen gerak harmonis sederhana n  atas  dasar  penelitian
sebelumnya  dan  konsep  gerak  harmonis  sederhana pada  bandul.  Set  eksperimen  gerak  harmonis sederhana  pada  bandul  ini  dibangun  oleh  satu  set statis,  massa  beban,  box  rangkaian  elektronika, busur,  sensor  photogate,  dan  sensor  ping  yang menyatu dengan massa beban. Box tempat rangkaian elektronik  terdiri  darirangkaian  sensor  ping,  sensor photogate, rangkaian LCD dan rangkaian mikrokontroler  arduino.  Untuk  lebih  jelas  dapat dilihat pada gambar 9.
Gambar  9. Set eksperimen gerak harmonis sederhana pada bandul
Gambar  9  merupakan  hasil  desain  set  eksperimen gerak harmonis sederhana pada bandul secara digital. Secara  umum  alat  ini  terdiri  dari  box  berukuran 20x16x8  cm  berfungsi  sebagai  tempat  rangkaian elektronika pembangun sistem  yang telah dirancang .
Dimana  sistem  pembangun  ini  terdiri  dari  papan mikrokontroler Arduino Uno yang sudah terintegrasi dengan  mikrokontroler  arduino  uno,  dan  rangkaian lainnya.  dan  satu  set  statis  yang  mencakup  dasar statis,  batang  statis,  dan  klem  statis.  Selain  box  dan statis  juga  terdapat,  sensor  ping  serta  massa  beban dan  sensor  photogate  yang  bisa  diatur  posisinya menggunakan  baut.  Untuk  lebih  jelas  hasil  desain rangkaian  elektronika  sistem  dapat  dilihat  pada Gambar 10.
Gambar 10. Foto Rangkaian Elektronika Pembangun Set eksperimen
Pada  Gambar  10  dapat  dilihat  secara  umum rangkaian  elektronika  pembangun  sistem  dibangun oleh  blok  rangkaian  sensor  ping,  sensor  photogate, rangkaian  LCD  dan  mikrokontroler  Arduino  Uno. Adapun  bentuk  keluaran  hasil  pengukuran  jumlah osilasi,  waktu  osilasi  dan  panjang  tali    yang  diukur dapat  ditampilkan  pada  display  LCD  dan  dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar  11. Tampilan Display LCD
3. Develop
Pada  tahap  develop  (pengembangan)  ini didapatkan  hasil  tentang  kalibrasi  sistem  yg  terdiri dari  kalibrasi  waktu  yang  didapatkan  dari pengukuran dengan teori yang digunakan. Setelah itu diperoleh  data  dari  uji  ketepatan  dan  ketelitian  serta melakukan validasi terhadap produk yang dibuat.
a. Kalibrasi Sistem Hasil  dari  kalibrasi  sensor  photogate  untuk kalibrasi  waktu  osilasi  yang  diperoleh  dari pengukuran  dengan  kajian  teoritis  dapat  bedakan menjadi  tiga  yaitu,  kalibrasi  waktu  untuk  variasi panjang  tali,  untuk  variasi  besar  sudut  yang digunakan  kemudian  untuk  variasi  jumlah  osilasi. Setelah  dilakukan  kalibrasi  didapatkan  hasil  bahwa alat tersebut layak untuk digunakan.
b. Uji Ketepatan dan Ketelitian
1) Uji Ketepatan Ketepatan  pengukuran  ditentukan  dengan membandingkan data hasil pengukuran dengan teori. Dalam menentukan ketepatan sistem dapat diperoleh dengan  memvariasikan  panjang  tali,  jumlah  osilasi dan  besar  sudut  yang  divariasikan  dengan  busur secara manual. Data ketepatan yang diperoleh dengan variasi panjang tali dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel  2.  Data  Hasil  Pengukuran  Set  Eksperimen dengan Berbagai Variasi Panjang Tali
No L (m) t ukur (s) t hitung (s) T (s) T 2 (s 2 ) g (m/s 2 ) 1 1 10,32  10,025 2,06 4,24 9,86 2 0,95  10,01 9,776 2,002  4,004 9,34 3 0,9 9,54 9,515 1,9 3,61 9,83 4 0,85 9,32 9,247 1,86 3,46 9,68 5 0,8 8,68 8,98 1,74 3,027 10,42
Tabel 2 merupakan data waktu osilasi dengan variasi panjang tali. Panjang tali dapat mempengaruhi waktu osilasi  yang  didapatkan.  Untuk  lebih  jelas  dapat terlihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Hubungan antara Panjang Tali dengan Waktu Pengukuran dan Waktu Perhitungan
Gambar  12  merupakan  data  hasil pengukuran waktu osilasi  oleh  sistem  dan  perhitungan,  waktu  osilasi tidak  jauh  berbeda.  Hasil  yang  diperoleh  untuk pengukuran  waktu  osilasi  persentase  kesalahan sistem  cukup  kecil  yaitu  mulai  dari  0,26  %  sampai 3,78  %  atau  ketepatan  sistem  dari  96,20  %  sampai 99,70  %,  dan  dapat  disimpulkan  alat  memiliki ketepatan  yang  cukup  tinggi.  Ketepatan  relatif  rata- rata pengukuran adalah 97,96 %. Kesalahan rata-rata yang terjadi adalah 2,02 %. Sedangkan untuk variasi data ketepatan  yang diperoleh dengan jumlah osilasi dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel  3.  Data  Hasil  Pengukuran  Set  Eksperimen dengan Berbagai Variasi Jumlah Osilasi
No n t ukur (s) t hitung (s) T (s) T 2 (s 2 ) g (m/s 2 ) 1 5 8,93 8,97 1,786 3,189 9,89 2 6 10,65 10,77 1,775 3,15 10.01 3 7 12,6 12,56 1,8 3,24 9,74 4 8 14,65 14,35 1,83 3,35 9,5 5 9 15,98 16,15 1,77 3,13 10,08
Tabel 3 merupakan data waktu osilasi dengan variasi jumlah  osilasi.  Jumlah  osilasi  dapat  mempengaruhi waktu  osilasi  yang  didapatkan.  Untuk  lebih  jelas dapat terlihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Hubungan antara Jumlah Osilasi dengan Waktu Pengukuran dan Waktu Perhitungan
Gambar  13  merupakan  data  hasil pengukuran waktu osilasi  oleh  sistem  dan  perhitungan,  waktu  osilasi tidak  jauh  berbeda.  Hasil  yang  diperoleh  untuk
pengukuran  waktu  osilasi  persentase  kesalahan sistem  cukup  kecil  yaitu  mulai  dari  0,32  %  sampai 2,09  %  atau  ketepatan  sistem  dari  97,91  %  sampai 99,68  %,  dan  dapat  disimpulkan  alat  memiliki ketepatan  yang  cukup  tinggi.  Ketepatan  relatif  rata- rata pengukuran adalah 99,00 %. Kesalahan rata-rata yang terjadi adalah 1,00 %.
2) Uji Ketelitian Penentuan  ketelitian  sistem  dapat  diketahui dengan  cara  melakukan  pengukuran  berulang,  yaitu pengukuran  waktu  osilasi  bandul  sebanyak  10  kali. Berdasarkan hal  tersebut  dapat ditentukan  nilai rata- rata,  standar  deviasi,  persentase  kesalahan  dan ketelitian.  Ketelitian  pengukuran  terhadap  waktu osilasi  bandul  ini  diperoleh  dengan  melakukan  3 variasi  variabel  yang  digunakan  dan  10  kali perulangan.  Ketelitian  untuk  set  eksperimen  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  ini  divariasikan menjadi  dua  yaitu  variasi  panjang  tali  dan  variasi jumlah osilasi.
Ketelitian  untuk  pengukuran  set  eksperimen gerak harmonis sederhana pada bandul untuk variasi panjang  tali  yaitu  didapatkan  rata-rata  ketelitian adalah  0,9972  dengan  standar  deviasi  0,0163  dan kesalahan  relatif  0,17%.  Pada  Tabel  4  terdapat  data statistik  pengukuran  ketelitian  sistem  untuk  variasi panjang tali.
Tabel  4.  Data  Statistik  Hasil  Pengukuran  Ketelitian Sistem untuk Variasi Panjang Tali
No L (m) Rata- rata Keteli tian Δt KR (%) 1 1 10,33 0,999 0,003 0,035 2 0,95  10,024  0,998 0,003 0,030 3 0,9 9,57 0,996 0,044 0,443 4 0,85  9,293 0,997 0,011 0,119 5 0,8 8,646 0,996 0,025 0,257
Tabel  4  merupakan  hasil  rata-rata  dari  pengukuran ketelitian  waktu  osilasi  dengan  variasi  panjang  tali dengan  pengukuran  berulang  sebanyak  10  kali pengulangan.
Selanjutnya  data  ketelitian  untuk  pengukuran set  eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada bandul  untuk  variasi  jumlah  osilasi  yaitu didapatkan rata-rata  ketelitian  adalah  0,996  dengan  standar deviasi 0,0249 dan kesalahan relatif 0,2015 %. Pada Tabel  5  terdapat  data  statistik  pengukuran  ketelitian sistem untuk variasi panjang tali.
Tabel  5.  Data  Statistik  Hasil  Pengukuran  Ketelitian Sistem untuk Variasi Jumlah Osilasi
N o n Rata- rata Keteli tian Δt KR (%) 1  5 8,937 0,999  0,0056 0,063 2  10  10,747 0,991  0,0494 0,463 3  15  12,591 0,999  0,0075 0,060 4  20  14,546 0,992  0,0472 0,326 25  15,994 0,999  0,0149 0,093
Tabel  5  merupakan  hasil  rata-rata  dari  pengukuran ketelitian waktu osilasi dengan variasi jumlah osilasi dengan  pengukuran  berulang  sebanyak  10  kali pengulangan.
Pada tahap selanjutnya yang dilakukan setelah meninjau  performansi  alat  adalah  meminta  tenaga ahli  untuk  melakukan  validasi.  Proses  validasi dilakukan  dengan  memberikan  lembaran  validasi kepada tenaga ahli. Hasil validasi yang diperoleh dari tenaga ahli untuk alat praktikum secara umum sangat valid namun, secara rinci dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel  6.  Hasil  Validasi  alat  praktikum  tekanan hidrostatis No Aspek Penilaian Nilai Validitas (%) Kriteria 1 Accuracy 90 Sangat valid 2 Precision 90 Sangat valid 3 Sensitivitas 80 Valid Rata-rata 86,66 Sangat valid
Tabel 6 merupakan nilai rata-rata validitas set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul adalah  86,66  %  dengan  kriteria  sangat  valid.  Set eksperimen  dari  aspek  validasi accuracy dan precision berada  dalam  kategori  sangat  valid sedangkan  pada  aspek  sensitivitas  berada  pada kategori  valid.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada  bandul yang telah  dikembangkan secara umum  berada  pada kriteria sangat valid.
B. Pembahasan Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan yaitu  penelitian  dan  pengembangan  maka  terdapat beberapa tahap yaitu tahap pendefenisian pembuatan desain  dan  pengembangan  yang  dilakukan  yaitu
validasi  terhadap  data  yang  didapatkan  dengan bantuan  dari  tenaga  ahli,  selanjutkan  melakukan penyebaran, namun pada penelitian ini hanya sampai pada tahap pengembangan. Pada tahap pendefenisian dilakukan analisis baik secara grafik maupun statistik yang  dapat  memberikan  hasil  penelitian  sesuai dengan tujuan, tahap ini juga melakukan analisis  alat yang  sudah  ada  sebelumnya  serta  mengembangkan. Sedangkan  pada  tahap  pengembangan  ini  yang dilakukan  yaitu  menentukan  spesifikasi  performansi sistem  dan  spesifikasi  desain  sistem,  sehingga diperoleh ketelitian dan ketepatan alat yang dibuat. Spesifikasi performansi set eksperimen gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  ini  merupakan pengidentifikasian  atau  penguraian  fungsi  setiap bagian  pembentuk  sistem.  Set  eksperimen  gerak harmonis sederhana  pada bandul  ini  terdiri  dari  satu set  statif  yang  mencakup  dasar  statif  dan  batang statif.  Serta  juga  dilengkapi  dengan  box  berukuran 20x16x8  cm  yang  terdiri  dari  rangkaian  sensor photogate, rangkaian  sensor  ping,  rangkaian  LCD dan  mikrokontroler  arduino  uno.  Sedangkan  untuk sensor  photogate  terletak  pada  bagian  batang  statif yang  dihubungkan  dengan  baut  dan  untuk  sensor ping  dilekatkan  menyatu  dengan  tali  yang digantungkan dengan massa beban.
Set  eksperimen  ini  menentukan  jumlah osilasi  bandul,  waktu  yang  dibutuhkan  bandul berosilasi  dan  panjang  tali.  Prinsip  kerja  dari  set eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  ini  adalah bermula dari mengantungkan massa beban pada statif yang  terhubung  dengan  sensor  ping.  Beban diletakkan  sejajar  dengan  sensor photogate ,  untuk mengatur  supaya  sensor photogate sejajar  dengan beban bisa dengan cara menggeser baut yang terdapat pada  sensor  photogate.  Beban  ditarik  sejauh  besar sudut  yang  diinginkan  dan  bandul  akan  berosilasi sesuai dengan  jumlah  osilasi  yang  diset,  jika  jumlah osilasi  telah  sama  dengan  yang  diset  maka  waktu osilasi  akan  berhenti.  Sedangkan  sensor photogate akan  mendeteksi  jumlah  cacahan  selama  bandul berosilasi,  apabila  bandul  sejajar  dengan  sensor photogate  maka  tegangan  keluaran  sensor  akan berlogika low. Sinyal keluaran sensor photogate akan diprogram  pada  sebuah  mikrokontroler  sehingga menghasilkan  jumlah  cacahan  osilasi  bandul  dan waktu  yang  dibutuhkan  oleh  bandul  berosilasi. Mikrokontroler  juga  memprogram  sinyal  keluaran dari sensor ping yang dilekatkan dengan massa beban untuk mengetahui panjang tali yang digunakan.
Sensor  yang  digunakan  pada  penelitian  ini dua,  yaitu  sensor photogate dan  ping.  Sensor photogate  memiliki  tegangan  keluaran  0  Volt  (low) dalam  keadaan  tidak  terhalang  dan  5  Volt  (high) dalam  keadaan  terhalang.  Besar  tegangan  keluaran photogate saat  terang  dipengaruhi  oleh  nilai  resistor yang  digunakan  pada  rangkaian.  Sensor  ping memiliki  pulsa  keluaran  dengan  periode  10  ms. Semakin  jauh  jarak  sensor  terhadap  bidang  datar,
maka  semakin  besar  nilai  T1  (waktu  pulsa  tinggi) keluaran sensor ping.
Berdasarkan  hasil  validasi  oleh  tenaga  ahli bahwa  produk  yang  dihasilkan  secara  umum  berada pada kategori sangat valid baik untuk produk berupa set  eksperimen  gerak  harmonis  sederhana  pada bandul.  Walaupun  berdasarkan  validasi  tenaga  ahli alat  praktikum  yang  dikembangkan  dalam  kategori sangat  valid  namun,  sensitivitas  dari  alat  tersebut masih  perlu  ditingkatkan.  Dalam  beberapa  kali pengukuran  masih  terdapat  beberapa  penyimpangan. Selain  itu,  setiap  dilakukan  pengulanag  pengukuran ditemukan beberapa data yang menyimpang.
Penentuan  ketepatan  dari  pengukuran  set eksperimen  ini  dilakukan  dengan  membandingkan pengukuran  waktu  osilasi  oleh  set  eksperimen dengan  perhitungan  secara  teori.  Ketepatan  yang diperoleh  cukup  tinggi.  Namun,  masih  terdapat perbedaan  pengukuran  perioda  oleh  set  eksperimen dan  perhitungan  secara  teori.  Kesalahan  rata-rata yang terjadi adalah 2,02 % untuk variasi panjang tali, sedangkan  kesalahan  rata-rata  untuk  variasi  besar sudut  adalah  1,36  %  dan  kesalahan  rata-rata  untuk variasi  jumlah  osilasi  adalah  1,00  %.  Hal  ini disebabkan  banyak  kesalahan  yang  mungkin  terjadi saat  pengukuran  diantaranya  kinerja  sensor  yang mulai  melemah  karena  panas  dan  pemograman mikrokontroler yang kurang sempurna.
Berdasarkan  saran-saran  oleh  tenaga ahli  dan permasalahan  yang  ditemukan  pada  saat  proses validasi  dilakukan  revisi  terhadap  alat.  Set eksperimen  yang  telah  divalidasi  ditinjau  kembali kondisinya  untuk  menemukan  permasalahan  yang terjadi pada alat serta melakukan  perbaikan terhadap alat  agar  alat  memang  seutuhnya  dapat  digunakan dalam melaksakan kegiatan eksperimen.

## KESIMPULAN
1. Hasil  spesifikasi  performansi  dari  sistem  gerak harmonis sederhana pada bandul secara digital ini terdiri  dari  sistem  mekanik  yang  didukung  oleh sistem  elektroniknya.  Rangkaian  elektronik pembangun  sistem  dari  set  eksperimen  gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  terdiri  dari rangkaian  sensor photogate ,  sensor  ping, rangkaian  LCD  dan  sistem  mikrokontroler arduino  uno. Photogate bersifat  low  ketika terhalang dan bersifat high ketika tidak terhalang. Selain  itu  juga  terdapat  sensor  ping  yang berfungsi  untuk  menentukan  panjang  tali  dari bandul.
2. Hasil dari spesifikasi desain set eksperimen gerak harmonis  sederhana  pada  bandul  adalah  sebagai berikut:
a. Ketepatan  dari  sistem  yaitu  ketepatan pengukuran  waktu  osilasi  bandul  untuk variasi  panjang  tali  menggunakan  set eksperimen  didapatkan  ketepatan  rata-
ratanya  adalah  0,9796,  untuk  variasi  besar sudut  dengan  menggunakan  set  eksperimen didapatkan  ketepatan  rata-ratanya  adalah 0,9866  dan  untuk  variasi  jumlah  osilasi menggunakan  set  eksperimen  didapatkan ketepatan rata-ratanya   adalah 0,9899.
b. Pengukuran  waktu  osilasi  bandul  untuk variasi  panjang  tali  menggunakan  set eksperimen didapatkan ketelitian rata-ratanya adalah  0,9972,  untuk  variasi  besar  sudut menggunakan  set  eksperimen  didapatkan ketelitian  rata-ratanya  adalah  0,999  dan untuk variasi jumlah osilasi menggunakan set eksperimen didapatkan ketelitian rata-ratanya adalah 0,996
3. Validasi  dari  set  eksperimen  gerak  harmonis sederhana  pada  bandul  berada  pada  kategori sangat  valid dengan  nlai  rata-rata validasi tenaga ahli adalah 86,66 %.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Giancoli.c.Douglas.1999.  Fisika  Edisi  ke 5.Jakarta: Erlangga.
[2] PING  Ultrasonic  Distance  Sensor  (#28015), 2006, (Online), ( http://www.parallax.com/ Portals/O/Downloads/docs/prod/acc/28015- PING-v1.5.pdf,  12  September  2017,  09:15 WIB).
[3] Sarjani,  Farah,  Yohandri,  Zulhendri  Kamus. (2017).  Pembuatan  Set  Eksperimen  Gerak Parabola  Digital  Berbasis  Mikrokontroler Atmega328 Untuk Mengukur Parameter Gerak.
Pillar of Physics, Vol. 10. Oktober 2017, 23-30. [4] Sugiyono.2015. Metode Penelitian dan Pengembangan. Alfabeta: Bandung.
[5] Thiagarajan, S., Semmel, D. S & Semmel, M. I. 1974. Instructional  Development  for  Training Teachers of Expectional Children . Minneapolis, Minnesota:Leadership Training Institute/Special Education, University of Minnesota.
[6] Tipler,    P.    A.    1991.  Fisika    Untuk    Sains dan      Tehnik      Jilid      2      (alih      bahasa Dr.Bambang  Soegijono).    Penerbit  Erlangga: Jakarta.
[7] Yohandri,  2013.  Mikrokontroler  dan  Antar Muka. Padang : Universitas Negeri Padang.
[8] Yulkifli. 2013. Sistem  Sensor dan Aplikasinya. Padang : Universitas Negeri Padang.
[9] Yulkifli  &  Yohandri.  2016.    Pengembangan
Teknologi Sensor Menjadi Alat-Alat Praktikum Fisika Dalam Mendukung Implementasi  Kurikulum  2013.  Prosiding Semirata,  22-23  Mei  2016  Palembang.  ISBN
978-60271798-1-3.