JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 13 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## Jurnal Pendidikan Fisika

## Universitas Muhammadiyah Makassar
Pengembangan Alat Peraga Fisika Berbasis Internet of Things untuk Praktikum Hukum Newton II
Fayakun Muchlis 1) , Dwi Sulisworo 2) , Moh Toifur 3)
Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan 1),2),3) E-mail: faymuslim@gmail.com
Abstract – The research purpose is create a physics props of Newton’s Second Law based on internet of things (IoT).The product consists of slippery and rough flat field, photogate sensors, control system box, audio cable, and Newton App application. The result shown that developed physics props got very good and feasible appraisal according to all experts
Keywords: Props, Internet of Things (IoT), Physics, Effectiveness, Learning

## I. PENDAHULUAN
Dewasa  ini,  perkembangan  teknologi informatika  memasuki  era internet  of  things (IoT). Jaringan internet yang
menghubungkan  berbagai  objek  untuk  saling bertukar  informasi  secara  cepat,  mudah,  dan efisien.  Internet  telah  menjadi  konsumsi primer publik, tak terkecuali siswa. Penggunaan smartphone di  kalangan  siswa tidak  hanya  terbatas  pada  bermain game , berbalas  pesan  instan,  dan streaming namun juga  digunakan  untuk  mencari  materi pelajaran.  Secara  tidak  langsung,  siswa  telah memanfaatkan  fasilitas  IoT  dalam  proses pembelajaran.  Pembelajaran  menggunakan mobile  learning memberikan  dampak  positif bagi peningkatan pemahaman siswa. Kebermanfaatan IoT dalam proses pembelajaran  perlu  mendapatkan  perhatian lebih dari guru.
Proses  penyampaian  ini  dapat  dilakukan oleh  guru  dengan  berbagai  metode  atau  cara dengan tujuan siswa menjadi paham terhadap materi yang diajarkan. Guru perlu menekankan pembelajaran bermakna. Pembelajaran  bermakna  menyangkut  tentang proses  yang  dialami  siswa  secara  langsung, siswa  menjadi  pelaku  proses  pembelajaran. Pembelajaran  fisika  menggunakan  metode eksperimen  dan  diskusi  dapat  meningkatkan pencapaian  tingkat  kepercayaan  dan  sikap siswa terhadap pelajaran fisika. Pembelajaran bermakna  dapat  dilakukan  dengan  metode demonstrasi  melalui  media  alat  peraga.  Alat peraga  yang  sesuai  dengan  kebutuhan  siswa akan dapat secara efektif meningkatkan minat bewlajar  siswa.  Peluang  adanya  IoT  perlu dimanfaatkan secra lebih luas dalam pembelajaran di sekolah.
Alat peraga sebagai media pembelajaran Fisika dapat menumbuhkan serta
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 14 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
meningkatkan  minat  dan  motivasi  belajar siswa  serta  menguatkan  pengetahuan  secara utuh.  Untuk  mendukung  pemahaman  pada hokum newton, penlitian ini akan mengembangkan  alat  peraga  berbasis  pada NodeMCU  micro  controller.  Piranti  ini bekerja  menggunakan  basis  IoT.  Pengukuran waktu otomatis dengan sensor LDR diprogram  melalui  NodeMCU  menggunakan Arduino  IDE  maka  dapat  diperoleh  waktu yang  lebih  akurat.  Basis  IoT  digunakan berdasarkan  data  98%  siswa  menggunakan smartphone di sekolah. Pengembangan produk  berbasis  IoT  memerlukan  beberapa objek yang saling terhubung melalui jaringan internet  sebagai  dasar  berfungsinya  produk tersebut.  Hal  ini  terjadi  karena  pada NodeMCU  didukung  oleh module ESP8266 (bbs.espressif.com, 2015).

## II. METODE PENELITIAN
Produk yang akan dikembangkan adalah alat  peraga  yang  berbasis internet  of  things
(IoT) menggunakan micro controller
NodeMCU dengan spesifikasi:
 Bidang  datar  (lintasan)  terbuat  dari
bahan  kayu  triplek  dengan  panjang  80 cm,  lebar  12,5  cm  dan  tinggi  1,5  cm. Sisi  permukaan  atas  dilapisi  plastik mika  berfungsi  sebagai  bidang  licin serta  sisi  bawah  dilapisi  kain  flanel berfungsi sebagai bidang kasar. Bagian sisi  samping  terpasang  mistar  meteran dan  bagian  ujung  lintasan  terpasang katrol.
 Benda,  tali/benang,  dan  pengait  beban gantung. Benda berbentuk balok ukuran 4 x 3 x 3 cm terbuat dari bahan triplek dengan massa 20 gram. Pengait beban  gantung  dengan  masing-masing massa  beban  10,  20,  dan  50  gram berbentuk kepingan logam.
 Sensor photogate berbahan  paralon yang  berisi  komponen  sensor  LDR yang  terhubung  dengan  lampu  LED dan  kabel  pelangi  atau  jumper.  Alat peraga ini memiliki 5 buah detektor.
 Konektor  menggunakan  kabel  audio atau  stereo  dan  jack  3,5  mm  pada masing-masing  ujungnya.  Konektor berjumlah 5 buah.
 Counter berbentuk kotak sistem kendali  berbahan  plastik  yang  berisi micro  controller NodeMCU,  layar LCD  16x4  dengan  IIC,  kabel  jumper, tombol  tekan  dan  kabel  usb  sebagai penghubung ke sumber tegangan.
Gambar 1. Skema Apparatus
Pada gambar 1 menunjukkan skema alat peraga  Hukum  II  Newton  berbasis  IoT. Sebuah benda yang massanya dapat
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 15 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015 divariasikan  terhubung  tali  dengan  beban gantung  yang  massanya  dapat  divariasikan pula  melalui  sebuah  katrol.  Benda  bergerak karena  ditarik  oleh  beban  gantung.  Benda bergerak  melintasi  lima  detektor,  yaitu detektor  1  (D1),  detektor  2  (D2),  detektor  3 (D3),  detektor  4  (D4),  dan  detektor  5  (D5) yang  telah  diatur  jaraknya.  Dimana  jarak  D1 ke  D2  disebut  sebagai S 1 ;  jarak  D1  ke  D3 disebut S 2 ; jarak D1 ke D4 disebut sebagai S 3 dan jarak D1 ke D5 disebut S 4 .
Detektor dihubungkan ke sistem  kendali melalui  kabel  audio  dan  kabel  USB  pada kendali  dihubungkan  ke  sumber  tegangan. Sistem  kendali  dan  detektor  mulai  berfungsi jika  dan  hanya  jika  telah  terhubung  dengan jaringan wifi yang  telah  diatur  SSID  dan passwordnya serta selama peragaan berlangsung  jaringan wifi harus  tetap  aktif.
D1  berfungsi  sebagai  sensor  untuk  memulai ( start )  penghitungan  waktu  dan  D5  sebagai penghenti  ( stop )  perhitungan  waktu.  Ketika benda  bergerak  pertama  kali  melewati  D1 maka counter waktu  pada  masing-masing detektor  mulai  menghitung.  Saat  benda
melewati  D2  maka counter waktu  D2 berhenti,  waktu  yang  terbaca  adalah  selisih counter waktu  antara  D2  dan  D1.  Selisih waktu  ini  digunakan  sebagai t 1 yaitu  waktu tempuh  sepanjang  jarak S 1 .  Prinsip  tersebut digunakan  pula  pada  D3,  D4,  dan  D5.  Jadi selama  benda  bergerak  melewati  D1  sampai D5 akan diperoleh data waktu t 1 , t 2 , t 3 , dan t 4 . Data t 1 , t 2 , t 3 ,  dan t 4 ditampilkan  pada  layar LCD kemudia siswa menekan tombol upload maka  sistem  kendali  akan  mengkalkulasi nilai percepatan benda, seketika itu juga data t 1 , t 2 , t 3 , t 4 dan a diunggah  ke website thingspeak.com. LCD juga berfungsi sebagai pengontrol  box  kendali  dan  detektor  agar berfungsi  dan  bekerja  sebagaimanamestinya. Siswa ( users ) melalui smartphone mengakses aplikasi NewtonApp untuk memperoleh  data  peragaan.  Terkait  alat, bahan,  prosedur  pengambilan  data,  dan analisis data terdapat pada Panduan Peragaan.  Alur  prinsip  kerja  pada  gambar  2 berikut.
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 16 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 17 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015

## III. HASIL PENGUJIAN
Pengujian  alat  peraga  berbasis  IoT  telah dilakukan  di  laboratorium.  Pengujian  produk ini  bertujuan  untuk  membandingkan  hasil data  waktu  yang  terukur  antara  detektor
photogate (counter  hasil  pengembangan) dengan sensor Light Barrier Counter (counter produksi  Phywe).  Skema  pengambilan  data waktu dapat dilihat pada gambar 3 berikut.
(a) Counter Alat Peraga
(b) Counter Phywe Gambar 3. Skema pengambilan data waktu
Pengujian  produk  menggunakan  massa benda  70  gram  dan  massa  benda  70  gram. Benda  bermassa  70  gram  bergerak  pada bidang kasar. Jarak antar detektor telah diatur dengan  beda  15  cm.  Hasil  data  waktu  dan percepatan diperoleh seperti pada table 1.
Tabel 1. Data waktu dan percepatan Data Counter Alat Peraga Counter Phywe t 1 0,34 0,341 t 2 0,52 0,520 t 3 0,67 0,667 t 4 0,80 0,807 a 1,712 1,686 Ralat relatif 1,58 %
Pada  tabel  1  menunjukkan  perbedaan data  waktu  yang  diperoleh  melalui  counter hasil pengembangan dengan counter produksi
Phywe. Ralat  relatif sebesar 1,58% diperoleh dengan cara membandingkan nilai percepatan antara  counter  alat  peraga  dan  Phywe.  Nilai percepatan  dari  Phywe  diasumsikan  sebagai nilai  standar  yang  baku.  Nilai  percepatan hasil pengolahan data waktu oleh counter alat peraga  memiliki  tingkat  ketelitian  sebesar 98,42%.
Data  hasil  peragaan  berupa  waktu  dan percepatan  benda  diterima  oleh  siswa  secara real  time dan  dibaca  melalui  aplikasi NewtonApp pada handphone android.
Kesamaan  data  hasil  peragaan  dan  data  yang diterima siswa  melalui aplikasi  dapat ditunjukkan pada gambar 4 berikut.
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 18 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
(a) Data pada LCD
(b) Data pada NewtonApp
Gambar 4. Tampilan data waktu pada LCD dan aplikasi
Pada  tahap  ini  juga  ditemukan  beberapa saran  dan  masukan  yaitu  siswa  terlihat kesulitan  memperoleh  data  peragaan  dari laman thingspeak.com. Hal tesebut dikarenakan  data  yang  disajikan  pada  laman berupa grafik dan perlu mengarahkan pointer pada  titik  grafik  untuk  memperoleh  data. Pada  kasus  ini  siswa  menghabiskan  waktu yang  terlalu  lama  dan  terlihat  tidak  efektif.
Berdasarkan  hal  tersebut  dilakukanlah  revisi II  terhadap  produk  yaitu  menambahkan sebuah  aplikasi  berbasis  android  yang bertujuan  untuk  menampilkan  data  hasil peragaan. Produk hasil revisi yang digunakan pada  tahap operational  product  revision berupa penambahan aplikasi berbasis android NewtonApp  dapat  dilihat  pada  gambar  5 seperti berikut.
Gambar 5. Tampilan data pada laman thingspeak.com
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 19 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
Keunggulan  alat  peraga  fisika  berbasis IoT  ini  ialah  hasil  pengukuran  waktu  yang otomatis  dan  data  hasil  peragaan  dapat diamati  siswa  secara  langsung  dan real  time melalui aplikasi NewtonApp pada handphone berbasis  Android yang mereka miliki. Proses pengembangan alat peraga fisika berbasis IoT ini  berpatokan  pada  karakteristik  sebuah  alat peraga dikatakan baik dan layak. Karakteristik  sebuah  alat  peraga  yaitu  tahan lama  (terbuat  dari  bahan  yang  cukup  kuat), bentuk dan warnanya menarik, sederhana dan mudah  dikelola  (tidak  rumit),  ukurannya sesuai (seimbang) dengan ukuran fisik siswa, dapat  menyajikan  konsep  (tidak  mempersulit pemahaman), sesuai dengan konsep pembelajaran,  dapat  memperjelas  konsep, dan  peragaan  bertujuan  agar  menjadi  dasar bagi  tumbuhnya  konsep  berpikir  siswa. Prosedur  pengembangan  yang  sesuai  dengan kebutuhan  dalam  rangka  menghasilkan  alat peraga  fisika  yang  baik  dan  layak  ialah prosedur  pengembangan  dari  Borg  and  Gall. Prosedur  pengembangan  Borg  and  Gall menyajikan  langkah-langkah  pengembangan yang  runtut  dan  terarah  guna  menghasilkan produk yang berkualitas.
Pada  tahapan  pengembangan  alat  peraga berbasis  IoT  sendiri  mengalami  bongkar pasang  komponen-komponen  pendukung. Pemilahan  sensor  yang  tepat  dan  akurat menjadi kendala tersendiri. Sensor mengalami  pergantian  sebanyak  tiga  kali, pertama  menggunakan  sensor  inframerah terkendala  pada  menangkap  sinyal  gelap
terang.  Waktu  tidak  bisa  terukur  jika  benda bergerak  terlalu  cepat  maka  perlu  diganti dengan  sensor  yang  lain.  Pada  tahap  yang kedua  menggunakan  sensor photodioda, kendalanya  masih  sama  terkait  dengan sensitivitas pengaturan sensor dalam menerima  sinyal  gelap  terang.  Hal  ini  juga berdampak  pada  perubahan coding program untuk  mikro  kontroler.  Pada  akhirnya menggunakan  modul  sensor  LDR  yang terkena  sinar  lampu  LED  saling  berhadapan. Kekurangan-kekurangan  yang  ada  dapat diminimalkan dengan modul sensor LDR dan terkait dengan coding program telah menemukan  yang  sesuai  dengan  tujuan. Perbaikan-perbaikan  yang  telah  dilakukan bertujuan  agar  alat  peraga  berbasis  IoT memiliki  kualitas  yang  baik  dan  layak digunakan dalam pembelajaran.

## PUSTAKA
[1] Borg,  W.R.  dan  Gall,  M.  2003. Educational  Research    4th  edition . Longman Inc., New York.
[2] Chen,  S.,  Hao-Chang,  L.,  Jing-Wen, L.,  Jyh-Chong,  L.,  Chin-Chung,  T., Ying-Tien,  W.  2012.  “Development and  implications  of  technology  in reform-based  physics  laboratories”.
Phys. Rev. Phys. Educ. Res ., 8, 1-12.
[3] Dare, E.A. dan Roehrig, G.H. 2016.”If I  had  to  do  it,  then  I  would: Understanding  early  middle  school students‟  perceptions  of  physics  and physics-related  careers  by  gender”. Phys. Rev. Phys. Educ. Res ., 12, 1-11.
[4] Dasriyani, Y., Hufri, Yohandri.
2014.”Pembuatan  Set  Eksperimen
Gerak Jatuh Bebas Berbasis Mikrokontroler dengan Tampilan PC”. Jurnal Saintek ., 6(1), 84 – 95.
JPF | Volume 6 | Nomor 1 | 20 p - ISSN: 2302-8939 e - ISSN: 2527-4015
[5] Espressif  systems  IOT  Team.  2015. ESP8266EX  Datasheet  version  4.3 .
diakses  di  bbs.espressif.com  pada tanggal 19 September 2016.
[6] Farida,  H.  dan  Yusro,  A.  C.  2016. “Pengembangan ODD „Osilator Digital Detector‟ sebagai Alat Peraga Praktikum Gerak Harmonik Sederhana”. Jurnal Inovasi dan Pembelajaran Fisika , 1-7. [7] Hake, R.R. 2007. Design-Based
Research  in  Physics  Education:  A
Review . NSF Grant DUE, Erlbaum.
[8] Hong,  H.-Y.  dan  Lin-Siegler,  X., 2011.”How  Learning  about  Scientists” Struggles  Influences  Students‟  Interest and  Learning  Physics”. Journal  of Educational Psychology ., 10, 1-17.
[9] Junaidi,  A.  2015.  “Internet  of  Things, Sejarah, Teknologi, dan Penerapannya: Review”. Jurnal  Ilmiah  Teknologi Informasi Terapan , 1, 62-66.
[10] Marusic, M. dan Slisko, J. 2012.”Effects of two different types of physics  learning  on  the  results  of CLASS  test”. Phys.  Rev.  Phys.  Educ. Res ., 8, 1-12.
[11] Meutia,  E.D.  2015.  “Internet  of Things- Keamanan  dan  Privasi”. Prosiding  Seminar  Nasional dan  Expo Teknik Elektro , 85 – 89.
[12] Nursaila,  S.  dan  Ibrahim,  F.  2016. “Rapid  Prototyping  of  Newton‟s  Law Educational  Games”. International Journal of Education and Research , 4, 83-92.
[13] Olasimbo,  O.O.  dan  Rotimi,  C.O. 2012.  ”Attitudes  of  students  towards the  Study  of  Physics  in  College  of Education  Ikere  Ekiti,  Ekiti  State,
Nigeria”. American International Journal  of  Contemporary  Research .,
2(12), 86-89. [14] Serway,  R.  A.  dan  Jewet,  J.  W.  2004. Physics  for  Scientists  and  Engineers sixth edition . Thomson Brooks, Cole.
[15] Sukarna  dan  Sutarman.  2014.”The Development  of  Light  Reflection Props  as  a  Physics  Learning  Media  in Vocational  High  School  Number  6 Tanjung  Jabung  Timur”. International Journal  of  Innovation  and  Scientific Research ., 12, 346-355.
[16] Sulisworo, D. 2016. "The Contribution of  the  Education  System  Quality  to Improve  the  Nation‟s  Competitiveness of  Indonesia." Journal  of  Education and Learning  (EduLearn) 10(2),    127- 138.
[17] Sulisworo,  D.  2015.  “Conceptual model identification of personal learning environment”. In: International  Joint  Seminar  on  School Administration and Multicultural Society,  25-26  April  2015,  Songkhla,
Thailand, 30-35.
[18] Tipler,  P.  A.  dan  Mosca,  G.  1997. Physics  for  Scientists  and  Engineers fifth edition . California.
[19] Trivedi, R. dan Sharma, M. P. 2013.”A Study  of  Students‟s  Attitude  towards Physics  Practical  at  Senior  Secondary Level”. International Journal of
Scientific  and  Research  Publication ,
3(8), 1-4.
[20] Wang,  C.,  Daneshman,  M.,  Dohler, M.,  Mao,  X.,  Hu,  R.,  dan  Wang,  H. 2013. “Guest Editorial Special Issue on
Internet of Things: Architecture,
Protocols and Services”. IEEE Sensors Journal , 10, 3505 – 3508.
[21] Yvette,  E.  G.,  dan  Haeng-Kon,  K. 2015. “Integration of Wearable Monitoring Device and Android Smartphone  Apps  for  u-Healthcare Monitoring  System”. International Journal  of  Software  Engineering  and Its Applications , 9(4), 195-202.