## HUBUNGAN ANTARA VARIASI SUDUT DENGAN NILAI PERIODE PADA BANDUL MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ARDUINO

## Abdul Rafid Fakhrun Gani
Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Medan abdulrafidfg@gmail.com
Submitted November 6, 2021; Revised December 2, 2021; Accepted December 2, 2021

## Abstrak
Gerak bandul merupakan salah satu contoh dari gerak harmonik sederhana yang dimana mengalamai gerak  bolak  balik  yang  melalui  titik  kesetimbangannya  secara  teratur.  Dalam  gerak  bandul  terdapat besaran  periode  yang  merupakan  waktu  yang  dibutuhkan  untuk  menempuh  satu  lintasan  bandul. Dalam menentukan periode bandul terdapat besaran-besaran yang memengaruhi periode bandul salah satu  diantaranya  adalah  simpangan  awal. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  membuktikan  serta mengetahui akan hubungan antara besar simpangan bandul dengan niai periode bandul. Nilai periode bandul  pada  sudut  <10 0 akan  berbeda  dengan  nilai  periode  pada  sudut  >10 0 .  Eksperimen  dilakukan dengan  memanfaatkan  Arduino  sebagai  alat  praktikum  digital,  hal  ini  dikarenakan  alat  praktikum digital memiliki nilai akurasi yang tinggi serta memiliki kesalahan relatif yang rendah. Variasi sudut yang  dipilih  yaitu  10 0 ,  20 0 ,  30 0 ,  dan  40 0 ,  hasil  yang  diperoleh  pada  eksperimen  menunjukan  adanya perbedaan yang signifikan antara koefisien variasi bandul dengan koefisien nilai periode bandul. Kata Kunci : Bandul, Periode, Arduino

## Abstract
Pendulum motion is an example of simple harmonic motion which undergoes back and forth  motion through its equilibrium point regularly. In the motion of a pendulum there is a period which is the time it  takes  to  travel  one  path  of  the  pendulum.  In  determining  the  period  of  the  pendulum,  there  are quantities that affect the period of the pendulum, one of which is the initial deviation. This study aims to  prove  and  determine  the  relationship  between  the  magnitude  of  the  pendulum  deviation  with  the value  of  the  pendulum  period.  The  value  of  the  period  of  the  pendulum  at  an  angle  of  <10 0 will  be different from the value of the period at an angle of >10 0 . Experiments were carried out using Arduino as a digital practicum tool, this is because the digital practicum tool has a high accuracy value and has a low relative error. The angle variations selected are 10 0 , 20 0 , 30 0 , and 40 0 , the results obtained in the experiment show that there is a significant difference between the coefficient of variation of the pendulum and the coefficient of the pendulum period.
Key Words : Pendulum, Period, Arduino

## 1. PENDAHULUAN
Suatu benda jika bergerak bolak balik dari suatu  titik  teertentu,  maka  benda  tersebut akan  mengalami  getaran,  atau  dapat dikatakan  benda  tersebut  bergetar.  Dalam ilmu  fisika  dasar,  terdapat  beberapa  kasus bergetar, diantaranya adalah gerak periodik.    Seperti  pada  gerak  ayunan  pada jam  kuno,  getaran  pegas  pada  mobil, pergerakan benda pada mesin uap merupakan  contoh  dari  gerak  periodik. Gerak periodik dapat disebut gerak osilasi, suatu  benda  dapat  berosilasi  jika  terdapat
gaya  pemulih  [1],  dimana  gaya  ini  selalu melawan perubahan posisi pada sistem dan tetap memertahankan benda dalam kondisi setimbang.
Gerak  harmonik  sederhana  merupakan salah  satu  contoh  dari  gerak  periodik. Gerak  harmonik  sederhana  adalah  gerak bolak balik yang melalui titik kesetimbangannya  secara  teratur [2].
Pendulum  sederhana  ( simple  pendulum ) merupakan salah satu sistem yang bergerak secara  periodik  dengan  gerak  harmonik sederhana. Pendulum sederhana
merupakan  model  sederhana  yang  terdiri dari  sebuah  massa  yang  diikatkan  oleh benang  tak  bermassa  (massa  di  abaikan) [3].  Dalam  melakukan  gerak  harmonik, sebuah pendulum akan mempunyai periode dan frekuensi.
Periode merupakan waktu yang dibutuhkan untuk  menenmpuh  satu  lintasan  penuh dengankan frekuensi merupakan banyaknya  getaran  tiap  satuan  waktu  [4]. Secara  matematis  periode  dan  frekuensi bandul dinyatakan dalam persamaan:
√ √ (1)
Dengan : T   = Periode (s) f = Frekuensi Benda (Hz)
l = Panjang Tali (m)
g = Percepatan Gravitasi (m/s 2 )
Berdasarkan  persamaan  tersebut,  terdapat besaran-besaran yang mempengaruhi periode dan frekuensi  benda  yaitu panjang tali  bandul  dan  percepatan  gravitasi  bumi. Namun  persamaan  tersebut  hanya  berlaku pada  keadaan  sudut  simpangan  θ  yang kecil (maksimum  10 o ) [4]. Jika simpangan sudut  melebihin  10 o maka  persamaan periode dinyatakan dalam bentuk deret tak hingga, sesuai dengan teori persamaan:
√ [ ( ) ( ) ] (2)
Berdasarkan  persamaan  tersebut,  maka sudut  termasuk  ke  dalam  besaran  yang mempengaruhi  periode  suatu  bandul.  Pada penelitian ini bertujuan
untuk membuktikan  persamaan  tersebut  dengan melakukan  eksperimen  alat  peraga  bandul berbasis  mikrokontroller  Arduino  dan mengamati  bagaimana  pengaruh  dari besarnya  simpangan  sudut  dengan  nilai periode dari bandul.
Berdasarkan  penelitian  sebelumnya  yang dilakukan  oleh  [1]  telah  melakukan
penelitian terkait dengan pengaruh simpangan  sudut  terhadap  nilai  periode ayunan  bandul,  namun  penelitian  yang dilakukan  masih  melakukan  eksperimen yang  manual  yang  dapat  mungkin  dapat menyebabkan  kesalahan  sitematik  yang berasal dari pengamatan pengguna dan dari kalibrasi  alat  [6].  Maka  diperlukan penelitian  ulang  dengan  menggunakan suatu  alat  yang  bekerja  secara  otomatis guna untuk mengurangi kesalahan sistematik pada pengukuran.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  merupakan  jenis  penelitian kualitatif  dengan  menggunakan  metode eksperimen.  Pendekatan  kualitatif  adalah metode  peneitian  yang  bersifat  induktif, ilmiah,  dan  objektif  dimana  data  yang diperoleh  berbentuk  angka  yang  dapat dinilai  dan  dianalisis  dengan  uji  statistik [7].  Penelitian  kualitatif  berguna  untuk membuktikan  kebenaran  suatu  teori  dan menolak  dari  suatu  teori  [8].  Metode eksperimen  merupakan  metode  penelitian yang  sangat  cocok  untuk  diaplikasikan untuk mencari pengaruh treatment (perlakuan).  Percobaan  bandul  dilakukan dengan  menggunakan  alat  praktikum digital  yang  telah  dikembangkan  dengan pengambilan  data  secara  berulang-ulang untuk  mengetahui  pengaruh  besar  sudut terhadap nilai periode.
Untuk  mengetahui  pengaruh  dari  besar sudut  terhadap  nilai  periode  bandul digunakan uji kolerasi, dimana pada uji ini dilakukan  untuk  mengetahui  hubungan sebab  akibat  antar  2  variabel  [9].  Tujuan penggunaan  uji  kolerasi  dalam  penelitian ini  adalah  untuk  mengetahui  hubungan sebab  akibat  antara  sudut  simpangan dengan  nilai  periode  ayunan  sistem, dengan mengetahui hubungan kedua variabel  maka  dapat  diketahui  pengaruh antara dua variabel tersebut.
Dalam  proses  pengambilan  data,  alat praktikum  yang  digunakan  merupakan pengembangan  dari  alat  praktikum  bandul sederhana yang menggunakan mikrokontroller Arduino. Pada pengumpulan data  yang  dilakukan dimulai dari
menghidupkan sistem dengan menyambungkan  ke  sumber  tegangan listrik,  lalu  biarkan  alat  melakukan kalibrasi  otomatis.  Ketika  benda  selesai melakukan  kalibrasi  secara  otomatis,  lalu atur  besarnya  sudut  pada  setiap  pengujian dan  benda  dapat  diayunkan  secara  1  kali periode  ayunan.  Maka  data  dari  nilai periode  bandul  akan  otomatis  ditampilkan pada LCD 16x2.
Pengujian alat dilakukan dengan menggunakan  variasi  sudut  simpangan 100,  200,  300,  dan  400  yang  bertujuan untuk  mengetahui  nilai  periode  tiap masing-masing pengujian. Pengujian dilakukan  dengan  1  kali  pengujian  awal dan  4  pengujian  pengulangan,  untuk mengambil  nilai  rata-rata  dari  periode  tiap pengujian sudut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Pada Variasi Sudut
Penelitian  yang  dilakukan  menggunakan parameter  percobaan  pengaruh  variasi sudut  terhadap  rata-rata  periode  bandul. Pengambilan  data  dilakukan  sebanyak  10 kali  percobaan  dengan  beban  massa  1,4 gram dan panjang tali 0.18 m. Berdasarkan pengolahan  data  serta  proses  pengambilan data  yang  mengacu  pada  penurunan persamaan akan periode bandul, maka data yang  diperoleh  ditampilkan  pada  tabel.  1 dibawah.

## Tabel 1. Hasil Percobaan
No Variasi Sudut Hasil Periode Pengulangan 1 Pengulangan 2 Pengulangan 3 Pengulangan 4 Rata-rata 1 10 o 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87 2 20 o 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78 3 30 o 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78 4 40 o 0.77 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78
Tabel  1  menunjukan  hasil  periode  bandul pada  tiap  varian  sudut  10 0 ,  20 0 ,  30 0 ,  dan 40 0 .  Berdasarkan  data  pada  tabel  dapat dikatakan  bahwa  tiap  variasi sudut memiliki  nilai  periode  yang  berbeda.  Pada pengujian  pertama  dengan  variasi  sudut 10 0 hasil  periode  yang  didapat  senilai 0.87s. Pada 4 pengujian pengulangan hasil dari  periode  bernilai  0.87s,  maka  didapat nilai  rata-rata  dari  pengujian  pada  sudut 10 0 adalah  0.87s.  Pada  pengujian  kedua dengan variasi sudut 20 0 hasil periode yang didapat  senilai  0.78s.  Pada  4  pengujian
pengulangan  hasil  dari  periode  bernilai 0.78s,  maka  didapat  nilai  rata-rata  dari pengujian  pada  sudut  20 0 adalah  0.78s. Pada pengujian ketiga dengan variasi sudut 30 0 hasil  periode  yang  didapat  senilai 0.78s. Pada 4 pengujian pengulangan hasil dari  periode  bernilai  0.78s,  maka  didapat nilai  rata-rata  dari  pengujian  pada  sudut 30 0 adalah  0.78s.  Pada  pengujian  keempat dengan variasi sudut 40 0 hasil periode yang didapat  senilai  0.77s.  Pada  4  pengujian pengulangan  hasil  dari  periode  bernilai

## Gambar 1. Tampilan Alat Praktikum
0.78s,  maka  didapat  nilai  rata-rata  dari pengujian pada sudut 40 0 adalah 0.78s.
Pada  pengujian  diatas  dapat  dilihat  bahwa terdapat  perbedaan  nilai  periode  pada variasi  sudut  kecil.  Pada  variasi  sudut  10 0 didapat hasil rata-rata periode senilai 0.87s sedangkan ketiga pengujian lainnya
manampilkan rata-rata nilai periode senilai 0.78s. Hal ini dapat dikarenakan persamaan  yang  digunakan  pada  variasi sudut < 10 0 berbeda dengan persamaan yag digunakan  pada  variasi  sudut  >  10 0 . Pada variasi  sudut  kecil  <  10 0 persamaan  yang digunakan  merupakan  persamaan  umum periode  bandul  yang  ditunjukan  pada persamaan  (1).  Pada  variasi  sudut  besar  > 10 0 persamaan  yang digunakan merupakan persamaan periode bandul dengan
menggunakan  deret  tak  hingga  yang ditunjukkan  pada  persamaan  (2).  Hal  ini menyebabkan secara teori terdapat perbedaan  nilai  periode  bandul  antara variasi sudut kecil dan besar, hal ini sesuai dengan  percobaan  yang  telah  dilakukan bahwa  terdapat  perbedaan  niai  periode bandul pada tiap variasi sudut.

## Uji Kolerasi
Nilai  koefisien  untuk  data  nilai  variasi sudut  dan  nilai  rata-rata  periode  bandul dihitung  menggunakan  bantuan software SPSS,  dengan  koefisien  variasi  sudut  (X) dan  koefisien  nilai  rata-rata  bandul  (Y). Nilai-nilai  koefisien  kolerasi  berkisar antara  -1  sampai  dengan  +1.  Nilai koefisien  korelasi  (r)  positif  menunjukkan keeratan  hubungan  antara  variabel  X  dan variabel  Y  yang  searah,  hal  ini  berarti bahwa semakin meningkatnya nilai variabel X maka nilai dari variabel Y akan semakin  meningkat  [10].  Sedangkan  nilai koefisien korelasi  (r) negatif menunjukkan keeratan  hubungan  antara  variabel  X  dan variabel Y yang berlawanan, hal ini berarti bahwa semakin meningkatnya nilai variabel X maka nilai dari variabel Y akan semakin  menurun  [7].    Pada  uji  kolerasi jika  nilai  >  0.05  maka  antara  variabel  X
dan Y memiliki hubungan yang signifikan, dan jika nilai < 0.05 maka nilai variabel X dan Y tidak memiliki nilai yang signifikan. Hasil uji kolerasi ditampilkan pada gambar 2 dibawah.
Berdasarkan gambar telah didapat hubungan  kolerasi  antara  variabel  X (variasi  sudut)  dan  variabel  Y  (nilai  rata- rata  periode  bandul).  Nilai  koefisien kolerasi  yang  didapatkan  sebesar  -0.775 menunjukan  bahwa  terjadi  hubungan kolerasi  negatif  yang  tinggi.  Kolerasi negatif sebesar -0.775 memiliki arti bahwa jika nilai varian sudut semakin besar maka nilai  dari  rata-rata  periode  bandul  akan semakin  kecil,  dari  hal  tersebut  dapat disimpulkan  bahwa  antara  variabel  X  dan Y terdapat hubungan yang sangat erat.

## 4. SIMPULAN
Dari penelitian  yang telah dilakukan dapat disimpulkan  bahwa  terdapat  pengaruh antara  nilai  variasi  bandul  dengan  nilai periode  bandul.  Sudut  simpangan  yang kecil  akan  menghasilkan  nilai  yang  lebih besar  dibandingkan  dengan  nilai  sudut yang  besar.  Pada  penelitian  ini  juga  telah
Gambar 2. Hasil Uji Kolerasi dengan
SPSS
dilakukan  uji  statistik  kolerasi  untuk mengetahui tingkat hubungan antara kedua variabel.  Bersadarkan  uji  kolerasi  dapat disimpulkan bahwa kedua variabel memiliki  hubungan  negatif  yang  kuat, yaitu  semakin  besar  nilai  variasi  sudut maka semakin kecil nilai periode bandul.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Y.  Yanti,  N.  N.  Mulyaningsih,  and D. L. Saraswati, “Pengaruh Panjang
Tali , Massa dan Diameter Bandul,” STRING  (SAtuan  Tulisan  Ris.  dan Inov.  Teknol. ,  vol.  5,  no.  1,  pp.  6– 10, 2020.
[2] M.  E.  Lere,  “Pengaruh  Metode Eksperimen  Terbimbing  Terhadap
Keaktifan  Dan  Pemahaman  Siswa Kelas  X  PMIIA  SMA  Negeri  2 Yogyakarta Tahun Ajaran 2018/2019  Pada  Materi  Gerak Harmonik  Sederhana,”  Universitas Sanata Dharma, 2019. [3] R.  B.  Utomo,  “Model  Matematika Gerak Pendulum dengan Memperhatikan Gaya Gesek Udara,” JMP    J.  Ilm.  Mat.  dan Pendidik. Mat. , vol. 8, no. 2, pp. 19– 32, 2016.
[4] Motlan  and  J.  Sinuraya, Fisika Umum 2 , 1st ed. Medan: LARISPA, 2015.
[5] C. Cunayah and E. I. Irawan, Fisika Untuk SMA . Bandung: Yrama
Widya, 2013.
[6] Tahir  and  Iqmal,  “Arti  Penting Kalibrasi  Pada  Proses  Pengukuran
Analitik : Aplikasi Pada Penggunaan pH  meter,”  in Universitas  Gajah Mada , Yogyakarta: Universitas
Gajah Mada, 2008, pp. 1–8. [7] C.  C.  Astuti,  “Analisis  Korelasi untuk Mengetahui Keeratan Hubungan antara Keaktifan Mahasiswa  dengan  Hasil  Belajar Akhir,” JICTE (Journal Inf. Comput.  Technol.  Educ. ,  vol.  1,  no. 1, pp. 1–7, 2017, doi: 10.21070/jicte.v1i1.1185. [8] I. Hermawan, Metodologi Penelitian
Pendidikan Kuantitatif, Kualitatif  & Mixed Methode . Kuningan: Hidayatul Quran Kuningan, 2019. [9] A.  O.  A.  W.  Lestari,  “Hubungan Pengetahuan  Dan  Sikap  Terhadap Perilaku Cuci Tangan Pada Masyarakat  Kelurahan  Pegirian,” J. Promkes ,  vol.  7,  no.  1,  pp.  1–11,
2019, doi: 10.20473/jpk.v7.i1.2019.1-11. [10]  S.  Marwansyah  and  A.  N.  Utami, “Analisis Hasil Investasi, Pendapatan  Premi,  Dan  Beban
Klaim  Terhadap  Laba  Perusahaan Perasuransian  Di  Indonesia,” J. AKUNTANSI,  Ekon.  dan  Manaj. BISNIS ,  vol.  5,  no.  2,  pp.  213–321,
2017, doi: 10.30871/jaemb.v5i2.533.