## PEMBUATAN ALAT PENENTUAN PERCEPATAN GRAVITASI BUMI MENGGUNAKAN METODE PENDULUM BERBASIS  SENSOR CAHAYA LDR
Eka Putri Rinanthy 1) , Hufri 2) , Zulhendri Kamus 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang Ririe.rinanthy@yahoo.com

## ABSTRACT
The  acceleration  of  gravity  on  the  second  floor  at  laboratory  of  electronics  and  Instrumentation  UNP, Padang  city  by  gravity  meter  is  9.83  m/s 2 .  The  acceleration  of  gravity  can  be  determined  through  several experiments,  including  experiments  using  pendulum  method.  Parameters  of  pendulum  method  still  measured manually.  The  research  was  designed  and  created  the  determination  of  the  earth's  gravity  acceleration appliance using a pendulum method based on light sensor (LDR). Measurement techniques directly at the output of  the  sensor  LDR  as  the  detector.  This  research  is  a  laboratory  experiment.  There  are  three  results  of  this research. First, performance specifications system consists of a mechanical system that pendulum framework as a  holder  with  two  boxes.  Box  where  the  circuit  box  system  builder  tool  and  laser  as  the  detector.  Second,  the Arduino  UNO  microcontroller  is  used  to  process  the  input  data  determination  earth's  gravity  acceleration appliance and the results of this research is value the acceleration of gravity on the second floor at laboratory of electronics  and  Instrumentation  UNP,  Padang  city  by  determination  earth's  gravity  acceleration  appliance  is 9,84  m/s 2 .  Third,  This  instrument  have  highest  precision  and  accuration,  the  relative  accuracy  of  the  average percentage is 99.77% with an average error of 0.23%, and accuracy average of 0.999 with a standard deviation by an average of 0.017 and a relative error an average of 0.171%.
Keywords : The acceleration of gravity, pendulum, light sensor, Arduino UNO

## PENDAHULUAN
Setiap  benda  mempunyai  suatu  gaya  yang dinamakan  dengan  gaya  berat.  Berat  sebuah  benda adalah  gaya  tarik  bumi  terhadap  benda  tersebut  atau hasil  kali  massa  dengan  percepatan  gravitasi  bumi. Berbeda  dengan  massa  benda  yang  tetap,  gaya  berat benda  selalu  berubah  ubah  tergantung  dengan  besar percepatan  gravitasi  yang  ada  di  tempat  tersebut. Percepatan  gravitasi  bumi  yang  disimbolkan  dengan „ g ‟  menunjukkan  rata-rata  percepatan  yang dihasilkan  medan  gravitasi  pada  permukaan  bumi dengan satuan m/s 2[1].
Mengetahui  besar  nilai  percepatan  gravitasi sangat  penting  karena  gravitasi  mempengaruhi sebagian  besar  aktifitas  manusia  di  muka  bumi. Contohnya dalam ilmu penerbangan, semua perangkat penerbangan dibuat dengan cara menghitung  besar  nilai  percepatan  gravitasi  agar pesawat  yang  dihasilkan  dapat  melayang  di  udara. Dalam  bidang  ekonomi,  perbedaan  besar  nilai percepatan  gravitasi  di  suatu  daerah  menyebabkan berbeda  pula  berat  benda  di  tempat  tersebut  dengan daerah  lainnya,  sehingga  perbedaan  berat  akan mempengaruhi perbedaan harga barang.
Nilai  percepatan  gravitasi  bumi  yang  pertama ditemukan  oleh  Galileo  pada  eksperimennya  yang terkenal  di  Pisa,  dimana  Ia  menjatuhkan  objek  dari puncak  menara.  Besar  nilai  yang  didapat  pada permukaan  bumi  adalah  sekitar  980cm/sec 2 .  Untuk menghormati Galileo, satuan percepatan gaya berat 1 cm/sec 2 disebut  “gal” [2] .  Nilai  gravitasi  ( g )  berbeda
dari  suatu  titik  ke  titik  yang  lain  dipermukaan  bumi tergantung  dengan  jarak  dari  pusat  bumi.  Untuk menentukan percepatan gravitasi, alat yang diharapkan adalah alat yang otomatis dan akurat.
Ada  beberapa  metode  untuk  menentukan percepatan  gravitasi,  diantaranya  dengan  metode pegas,  metode  pesawat  atwood,  metode  pendulum, dan masih banyak lagi. Pendulum adalah benda yang terikat  pada  sebuah  tali  dan  dapat  berayun  secara bebas dan periodik [3] . Penentuan percepatan gravitasi menggunakan metode pendulum biasanya menggunakan  cara  manual.  Secara  umum  sistem pengukuran  dapat  dibagi  menjadi  tiga  tahap,  yaitu Tahap detektor untuk  mendeteksi adanya perubahan, kedua  tahap  pengkondisian  sinyal,  dan  yang  ketiga tahap pembacaan [4] .
Penelitian  ini  mendesain  dan  membuat  alat penentuan  percepatan  gravitasi  bumi  menggunakan metode  pendulum.  Agar  lebih  akurat  pada  alat penentu  percepatan  gravitasi  ini  dipasang  sebuah sensor  cahaya  LDR.  LDR  atau light  Dependent Resistor adalah  salah  satu  jenis  resistor  yang  nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya  yang diterima olehnya.  Saat  cahaya  menerangi  LDR,  foton  akan menabrak  ikatan Cadmium  Sulfida dan  melepaskan elektron.  Semakin  besar  intensitas  cahaya  yang datang,  semakin  banyak  elektron  yang  terlepas  dari ikatan.  Sehingga  hambatan  LDR  akan  turun  saat cahaya  meneranginya.  Jadi,  nilai  tahanan  sebuah LDR  semakin  berkurang  dengan  meningkatnya intensitas  cahaya.  Sensor  ini  berfungsi  untuk mendeteksi  ayunan  pendulum  (getaran)  dengan
jumlah  ayunan  dan  panjang  tali  yang  sudah diinputkan  melalui  keypad  4x4. Keypad sering digunakan untuk input pada beberapa peralatan yang berbasis mikrokontroller. Keypad terdiri dari sejumlah  saklar,  yang  terhubung  sebagai  baris  dan kolom [5] . Mikrokontroller sudah dilengkapi dengan peripheral  pendukung  sehingga  membentuk  sebuah komputer lengkap dalam level chip, secara sederhana mikrokontroler  adalah  sebuah  IC  yang  terdiri  atas ROM,  RAM,  parallel  I/O,  serial  I/O,  counter,  dan clock  circuit [6] .  Dalam  penelitian  ini  mikrokontroller yang  digunakan  adalah  arduino  UNO.  Arduino  Uno adalah    kit    berbasis    mikrokontroler    ATmega328. Kit  ini  memiliki  14  pin input / output digital  dan  6 pin  output  PWM  dan  6 input analog,  16  MHz osilator  kristal,  terdapat  koneksi  USB  dan  tombol reset.  Input  pada  arduino  berupa  jumlah  ayunan  dan panjang  tali  yang  digunakan  dalam  sistem.  Keluaran dari arduino akan ditampilan pada layar LCD. Liquid Crystal  Display (LCD)  merupakan  perangkat  yang digunakan  untuk  menampilkan  data  yang  hemat energi, ringan dan proses perancangan yang  mudah.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi. Kegiatan ini dilaksanakan dari bulan juli 2015. Variabel penelitian dalam penelitian ini terdiri dari variabel bebas waktu, variabel  terikat  adalah  jumlah  ayunan  dan  panjang tali,  variabel  kontrol  komponen  elektronika.  Model penelitian yakni penelitian eksperimen laboratorium.
Adapun
tujuannya
adalah untuk mendeskripsikan spesifikasi performansi dan spesifikasi desain. Setelah tujuan ditetapkan kemudian  dilakukan  perencanaan  dan  persiapan untuk  melakukan  eksperimen.  Setelah  pelaksanaan penyusunan  alat  dilakukan  pengontrolan,  dimana dilakukan  pengukuran  waktu  dan  perioda  untuk menentukan  hasil,  pengambilan  data  pengukuran  ini dilaksanakan  secara  berulang,  kemudian  data dianalisis  dan  hasil  dibandingkan  dengan  nilai standar yang telah ditetapkan, lalu diambil kesimpulan  dan  melaporkan  hasil  kesimpulan. Rancangan sistem mekanik alat penentuan percepatan gravitasi dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Bentuk rancangan alat
Sistem penentuan percepatan gravitasi ini terdiri dari  catu  daya  sistem,  Sensor  cahaya  LDR,  laser, rangkaian  Arduino  UNO, keypad 4x4,  dan display LCD.  Awalnya,  Pada  blok input  keypad ,  jumlah ayunan  dan  panjang  tali  sebagai  masukan  pada Arduino  UNO  dan  diinput  melalui keypad ,  dan masuk  ke  Arduino  UNO.  Pada  keypad  juga  terdapat tombol  enter  yang  akan  mengirimkan  sinyal  ke Arduino  untuk  memulai  seluruh  sistem  yang  akan mengaktifkan pemulai waktu saat sensor terdeteksi.
Pada blok pendulum, blok ini berfungsi sebagai alat  uji  atau  metode  yang  dipakai.  Disini  terdapat beberapa  komponen  pembangun  pendulum  yang terdiri  atas  bola  pendulum  dan  tali.  Pendulum disimpangkan  dengan  sudut  kecil  lalu  dilepaskan, Pendulum  akan  mengganggu  sinar  laser  yang ditembakkan tepat pada sensor LDR.
Pada  blok  sensor  berfungsi  sebagai  alat  untuk mendeteksi  pergerakan  pada  pendulum.  Pada  saat pendulum mulai bergerak, sensor akan terganggu dan mengirim sinyal ke Arduino UNO dan mengaktifkan penghitung  waktu start/stop pada  Arduino  UNO. Sinyal inilah  yang akan diproses, sinyal  yang  masuk berupa sinyal  high dan  low pada Arduino. Start/stop berfungsi  sebagai  pemulai  dan  pemberhenti  sistem, maka  saat  sensor  mendeteksi  pendulum  dan menghitung  jumlah  cacahan,  penghitung  waktu dimulai  ( start )  dan  saat  jumlah  ayunan  pendulum yang  ditentukan  telah  tercapai  ( stop ),  sensor  tidak lagi  mendeteksi  pergerakan  yang  terjadi  pada pendulum.
Pada  blok  Arduino  UNO,  Blok  ini  berfungsi sebagai pemproses semua sinyal input yang diberikan oleh  sistem  kepadanya,  karena  jumlah  ayunan  yang akan  dihitung  sudah  ditentukan,  maka  saat  yang bersamaan  ketika  sensor  mendeteksi  pergerakan pendulum  sinyal  start  waktu  untuk  memulai menghitung  waktu  serta  menghitung  data  jumlah ayunan  yang  terdeteksi  oleh  sensor  LDR  langsung masuk  dan  diproses  dalam  Arduino  UNO  lalu menghitung  jumlah  periode  ayunan.  Setelah  didapat hasil periode maka dapat dicari besar nilai percepatan gravitasi  di  tempat  tersebut.  Lalu  hasil  tersebut masuk  pada  blok  display,  blok  ini  berfungsi menampilkan hasil proses Arduino UNO. Hasil yang ditampilkan  berupa  besar  percepatan  gravitasi  dan waktu  yang  didapat  dari  hasil  penentuan  percepatan gravitasi sesuai dengan program pada display.
Perangkat  lunak  pada  sistem  Arduino  UNO menggunakan  bahasa  pemograman  Arduino  C. Perangkat lunak memberikan instruksi dan menjalankan Arduino UNO. Instruksi yang dilakukan adalah untuk menghitung waktu cacahan, mendeteksi jumlah  ayunan  yang  telah  ditentukan  sebelumnya, mengaktifkan  start-stop,  dan  menampilkan  nilai percepatan  gravitasi  dan  waktu  pada  LCD.  Instruksi instruksi yang diprogram dalam arduino digambarkan dalam flowchart pada Gambar 2.
Gambar 2. Flowchart sistem program  dimulai  dan  diinput  jumlah ayunan  sebagai  variabel (x) dan panjang tali  sebagai variabel (L). Setelah input, pendulum dilepaskan dan saat  pendulum  terdeteksi  oleh  sensor  maka  sistem akan  mulai  menghitung  waktu  dengan  variabel  (t). Pergerakan  pendulum  saat  menutupi  sensor  akan terbaca  sebagai  variabel  (n)  atau  disebut  cacahan pada  sistem.  Namun  agar  mudah  mengidentifikasi variabel,  cacahan  yang  didapat  dari  sensor  (n) dibedakan  dengan  cacahan  yang  didapat  dari  jumlah ayunan yg diinput di awal yaitu (c). Hubungan antara ayunan (x) dengan cacahan (c) adalah :
𝑥 = c−1 2
(16)
Satu  kali  osilasi  pada  ayunan  adalah  saat pendulum bergerak dari satu titik dan kembali ke titik
semula,  dimana  saat  pertama  kali  menutupi  sensor sistem  menghitung  1  cacahan.  Saat  pendulum menutupi  sensor  kedua  kali  dihitung  2  cacahan,  saat menutupi  sensor  untuk  ke  tiga  kali  disinilah  3 cacahan  atau  satu  kali  ayunan,  karena  pendulum kembali  ke  titik  semula.  Untuk  ayunan  kedua  pada cacahan  3  adalah  titik  pedulum  memulai  sehingga cacahan  ke  4  adalah  setengah  kali  ayunan  dan cacahan  ke  5  terhitung  satu  ayunan.  Namun  karena disini  variabel  yang  diketahui  adalah  x  atau  jumlah ayunan, maka yang harus dicari oleh program adalah nilai cacahan (c) sehingga didapat :
𝑐 =  𝑥 ∗ 2  + 1 (17)
Saat  jumlah  dari  variabel  cacahan  (c)  yg didapat  dari  (x)  input  awal  dengan  jumlah  variabel cacahan  sama,  maka  sistem  akan  menghentikan waktu dan menghitung perioda:
𝑇 = 𝑡 𝑥 (18)
Setelah didapatkan perioda, sistem
langsung  mencari  nilai  percepatan  gravitasi  dari besaran  besaran  yang  telah  didapat  menggunakan rumus :
𝑔 = 2𝜋 𝑡 𝑥 2 ∙ 𝐿 (19)
𝑔 = 2𝜋 𝑡 2 ∙ 𝑥 2 ∙ 𝐿 (20)
jika variabel (c) dan (n) tidak sama maka sensor akan  terus  mendeteksi  cacahan  dan  menghitung waktu  sampai  variabel  (c)  dan  (n)  bernilai  sama. Setelah  didapat  nilai  percepatan  gravitasi,  sistem akan  mengirim  sinyal  ke  LCD  untuk  menampilan hasil  pengukuran  berupa  waktu  dan  menampilkan nilai percepatan gravitasi yang telah didapatkan.
Prosedur dalam penelitian ini berupa ;
1. Spesifikasi Performansi Alat Penentuan Percepatan Gravitasi
Mengidentifikasi  fungsi-fungsi  setiap  bagian pembentuk sistem dilakukan dengan dua langkah. Langkah  pertama,  melakukan  pemotretan  setiap bagian  sistem.  Kedua,  mendiskripsikan  fungsi- fungsi dari setiap bagian tersebut.
2. Spesifikasi  Desain  Alat  Penentuan  Percepatan Gravitasi
a. Penentuan pengaruh x ayunan dan panjang tali terhadap waktu dan nilai percepatan gravitasi i. Menghubungkan  sistem  dengan  sumber tegangan (ON).
ii. Menginput  jumlah  ayunan  sebesar  x ayunan dan panjang tali L cm.
iii. Menarik pendulum dan melepaskan pendulum dengan sudut kecil dari 15º.
iv. Melihat hasil nilai percepatan gravitasi dan waktu yang ditampilkan pada LCD.
b. Penentuan ketepatan sistem Ketepatan  adalah  nilai  atau  hasil  pengukuran yang  mendekati  nilai  pengukuran  yang sebenarnya.  Langkah  -  langkah  dalam menentukan ketepatan pada sistem ini adalah :
start Lepaskan pendulum x = jumlah ayunan L = panjang tali α Hitung jumlah cacahan dari input c =  x ∗ 2  + 1 α Sensor terdeteksi Mulai hitung Waktu : t c = n Hitung cacahan sensor : n Stop waktu 𝑇 = 𝑡 𝑥 𝑔 = 2𝜋 𝑇 2 𝐿 Display end
i. Menghidupkan  alat  penentuan  percepatan gravitasi.
ii. Menginput  jumlah  ayunan  sebesar  x ayunan dan panjang tali L cm.
iii. Menarik pendulum dan melepaskan pendulum dengan sudut kecil dari 15º.
iv. Melihat  hasil  percepatan  gravitasi  dan waktu yang ditampilkan pada LCD.
v. Mencari referensi nilai percepatan gravitasi standar.
vi. Membandingkan hasil yang didapat dengan  nilai  standar  percepatan  gravitasi pada  wilayah  Air  Tawar  Barat,  Kota Padang. vii. Menentukan persentase kesalahan.
c. Penentuan ketetelitian sistem Dilakukan  dengan  melakukan  pengukuran
berulang sebanyak sepuluh kali, dan memasukan data kedalam
tabel dan menyelidiki ketelitian dari sistem.
i. Menghidupkan  alat  penentuan  percepatan gravitasi.
ii. Menginput  jumlah  ayunan  sebesar  x ayunan dan panjang tali L cm.
iii. Menarik pendulum dan melepaskan pendulum dengan sudut kecil dari 15º. iv. Melihat  hasil  percepatan  gravitasi  dan waktu yang ditampilkan pada LCD.
v. Melakukan pengukuran berulang sebanyak 10 kali pengukuran.
vi. Menentukan nilai rata-rata, standar deviasi,  kesalahan  mutlak  dan  kesalahan relatif serta melaporkan hasil.
Teknik  pengumpulan  data  pada  penelitian  ini dilakukan melalui dua cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Data yang diperoleh secara langsung adalah  waktu,  jumlah  periode,  dan  besar  percepatan gravitasi.  Data  yang  diperoleh  secara  tidak  langsung adalah ketepatan dan ketelitian dari sistem pengukuran alat ukur percepatan gravitasi.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Spesifikasi  performansi  dari  sistem  alat  ini merupakan pengidentifikasian atau penguraian fungsi setiap  bagian  pembentuk  dari  sistem  ini.  Sistem  alat ini  dirancang  mampu  mengukur  dan  menampilkan waktu  serta  menentukan  besar  nilai  percepatan gravitasi  dari  sensor  LDR  yang  mendeteksi  cacahan dengan input jumlah  ayunan  dan  panjang  tali pendulum.
secara  umum  alat  ini  terdiri  dari  dua  bagian. Bagian  pertama  adalah  bagian  sistem  mekanik  alat penentuan  percepatan  gravitasi  bumi  yang  terdiri dari:  kerangka  bangun  dengan  bagian  tiang  untuk menyangga  lengan  tiang,  lengan  tiang  tempat menggantungkan  tali  pendulum,  dan  alas  sebagai dudukan  sistem  pada  kerangka  bangun  alat penentuan  percepatan  gravitasi.  Kemudian  yang kedua  yaitu  2  buah box atau  kotak  yang  berfungsi
untuk  meletakkan  rangkaian  elektronika  pembangun sistem  dan  tempat  laser.  Adapun  bentuk  sistem  alat penentuan  percepatan  gravitasi  bumi  menggunakan metode pendulum berbasis  sensor cahaya LDR dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. hasil desain
Box yang  berisi  rangkaian  Arduino,  LCD, sensor  dan keypad berukuran  13x13x15cm  dan box kecil  yang  berisi  laser  berukuran  8x8x11cm. Rangkaian  sensor  LDR  dalam  sistem  ini  diletakkan berjarak  22cm  dan  sejajar  di  depan  laser. Box didesain  dilapisi  dengan  warna  hitam  agar  sensor tidak  terpengaruh  oleh  cahaya  dari  luar,  serta diletakan  menjorok  kedalam  agar  cahaya  yang terdeteksi hanya cahaya dari laser. Pada bagian tiang kerangka dipasang meteran untuk mengukur panjang tali  yang  digunakan.  Selanjutnya  pada  tiang  dengan tinggi  57cm  terpasang  lengan  tiang    dengan  sudut siku  siku  yang  berukuran  30cm.  Pada  lengan  tiang dipasang  pengait  tali  dan  busur  untuk  memastikan sudut simpangan pendulum tidak lebih dari 15º.
Alat  penentuan  percepatan  gravitasi  bumi  ini dilengkapi  dengan  sistem input dan output .  Sistem input terdiri  dari keypad 4x4  yang    mempunyai fungsi  masing-masing,  sedangkan  sistem output terdiri  dari  LCD.  Tampilan output menggunakan LCD 2X16 dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Tampilan LCD
tampilan  hasil  dari  alat  penentuan  percepatan gravitasi. Baris pertama akan menampilkan waktu (t) yang  didapat  dengan  satuan  detik  (s)  dengan  besar nilai  percepatan  gravitasi  (g)  dengan  satuan  (m/s 2 ) dan pada baris kedua akan menampilkan nilai perioda yang  didapat  dengan  simbol  (T)  dengan  nilai frekuensi dengan simbol (f). Sedangkan keypad pada sistem  input  terdiri  atas  beberapa  tombol.  Tombol tombol  pada keypad memiliki  fungsi  tersendiri, tombol  angka  1  sampai  0  berfungsi  sebagai input angka  dalam  menginput  jumlah  ayunan  dan  panjang
tali.  Tombol  „A‟  berfungsi  sebagai  judul  yang menampilkan  nama  alat  berupa  „Alat  Penentuan  g, Eka  P.  Rinanthy”.  Tombol  „B‟  berfungsi  untuk menampilkan  nilai  cacahan  yang  terdeteksi  oleh sensor.  Tombol  „C‟  berfungsi  sebagai  clear  atau menghapus data waktu dan nilai percepatan gravitasi bumi  yang  telah  didapat  tanpa  harus  menginput kembali jumlah ayunan dan panjang tali. Tombol „D‟ berfungsi sebagai reset semua data dan mengembalikan  semua  variabel  ke  0.  Tombol  „*‟ berfungsi untuk input panjang tali dan menghentikan sinyal dari sistem. Tombol „#‟ berfungsi sebagai start atau memulai semua sistem..
Rangkaian  elektronika  pembangun  sistem  yang dirancang  sedemikian  rupa  ditempatkan  pada box . Skematik  rangkaian  elektronika  pembangun  sistem alat  penentuan  percepatan  gravitasi  bumi  ini  dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Skematik rangkaian
Rangkaian  sistem  minimum  mikrokontroler berfungsi  untuk  mengaktifkan  kerja  Arduino  UNO yang  bertugas  memproses  data  masukan,  deteksi sensor,  mengolah data dan  mengatur  keluaran sesuai dengan  fungsi  sistem  yang  dikehendaki.  Untuk menjalankan aktivitas tersebut mikrokontroler dihubungkan  dengan  beberapa  perangkat  eksternal baik itu sebagai masukan ataupun keluaran.
Arduino Uno adalah kit berbasis mikrokontroler ATmega328.  Pada  analog input pin  A0  digunakan untuk input  keypad ,  pin  A1  digunakan  untuk input sensor  LDR  yang  terhubung  dengan  rangkaian pembagi  tegangan  dengan  laser.  Sedangkan  untuk output LCD  menggunakan  pin  2,3,4,  dan  5  pada  pin output PWM.  Arduino  Uno  dapat  aktif  apabila terhubung  ke  komputer  dengan  kabel  USB  atau sumber    tegangan  yang  bisa  diperoleh    dari   adaptor AC-DC  ataupun  baterai  untuk menggunakannya.
Spesifikasi  desain  sering  juga  disebut  sebagai spesifikasi  produk.  Spesifikasi  desain  tergantung pada  sifat  alami  dari  material  yang  digunakan. Spesifikasi  desain  menjelaskan  tentang  karakteristik statik  produk,  toleransi,  bahan  pembentuk  sistem, ukuran  sistem,  dan  dimensi  sistem.  Karakteristik
statik  secara  umum  terdiri  dari  ketepatan  dan ketelitian dari alat.
Ketepatan  didefinisikan  sebagai  beda  atau kedekatan  antara  nilai  yang  terbaca  dari  alat  dengan nilai  sebenarnya.  Secara  umum  akurasi  sebuah  alat ditentukan dengan cara kalibrasi pada kondisi operasi tertentu  dan  dapat  diekspresikan  dalam  bentuk  plus- minus  atau  persentase  atau  pada  titik  pengukuran yang spesifik.  Suatu alat  yang baik  memiliki akurasi mendekati  1  atau  100%,  sedangkan  ketelitian membandingkan  hasil  pengukuran  sistem  dengan perhitungan  secara  teoritis,  kemudian  dilakukan pengukuran berulang.
a. Ketepatan dan ketelitian dari sensor LDR
Saat  cahaya  menerangi  LDR,  foton  akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan  elektron.  Semakin  besar  intensitas cahaya  yang  datang,  semakin  banyak  elektron yang terlepas dari ikatan. Sehingga  tahanan  LDR akan  turun  saat  cahaya  meneranginya.  Jadi  nilai tahanan  sebuah  LDR  semakin  berkurang  dengan meningkatnya  intensitas  cahaya.  Karena  nilai tahanan  sebanding  dengan  nilai  tegangan,  maka saat  intensitas  cahaya  meningkat  maka  nilai tegangan juga semakin berkurang. Nilai tegangan tersebut  dapat  diukur  menggunakan  multimeter digital.  Pada  keadaan  terhalang  sensor  memiliki tegangan  yaitu  4,99Volt,  sedangkan  saat  sensor tidak  terhalang  maka  tegangan  keluaran  sensor menjadi  0,057  Volt.  Untuk  tegangan  keluaran sensor yang dituliskan pada datasheet mencapai 5 Volt, sedangkan yang didapatkan secara pengukuran adalah 4,99 Volt.
Ketepatan  dari  sensor  yang  terpasang  pada alat  ini  yaitu  97,12%.    Perbedaan  nilai  yang didapat  disebabkan  pengaruh  dari  jarak  antara laser  dan  sensor  yang  berjarak  kurang  lebih  22 cm.  Untuk  ketelitian  sensor  didapatkan  dengan cara melakukan pengukuran berulang pada sensor baik pada saat terhalang  maupun  tidak terhalang. Saat  sensor  LDR  terhalang  ketelitiannya  adalah 0,004,  sedangkan  pada  saat  tidak  terhalang ketelitian sensor adalah 0,057.
b. Pengaruh  x  ayunan  dan  panjang  tali  terhadap waktu dan nilai percepatan gravitasi Secara  teoritis,  Jika  panjang  tali  L  dibuat tetap, maka percepatan gravitasi bergantung pada besar  periode  suatu  ayunan  pendulum,  makin besar  periode  yang  didapat,  makin  kecil percepatan gravitasi di daerah tersebut. Dari hasil pengukuran  yang  didapatkan,  dapat  dianalisis pengaruh  dari  variabel  variabel  input  pada  alat penentuan percepatan gravitasi bumi menggunakan  metode  pendulum  yakni  hubungan jumlah  ayunan  dan  panjang  tali  terhadap  waktu dan  nilai  percepatan  gravitasi  bumi.  Berikut grafik  yang  didapatkan  dari  hasil  penentuan percepatan  gravitasi  dengan  variasi  ayunan dengan ukuran panjang tali tetap pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik pengaruh jumlah ayunan terhadap nilai percepatan gravitasi bumi
Berdasarkan  Gambar  6, dapat dilihat bahwa jumlah  ayunan  tidak  berpengaruh  langsung terhadap  besar  nilai  percepatan  gravitasi,  nilai gravitasi  yang  relatif  konstan  dengan  rata  rata nilai  9,84  m/s 2 dengan  besar  nilai  maximum  di 9,87m/s 2 saat  jumlah  ayunan  15  kali  dengan ukuran  panjang  tali  0,22m  dan  nilai  minimum 9,8m/s 2 saat jumlah ayunan 5 kali dengan ukuran panjang tali 0,77m. Nilai yang konstan dikarenakan  variabel  X  atau  jumlah  ayunan mempengaruhi nilai waktu yang sedangkan waktu mempengaruhi  nilai  perioda  dalam  proses pengukuran.  Hubungan  antara  jumlah  ayunan atau  variabel  X  dengan  variabel  (t)  atau  waktu, dimana  jumlah  ayunan  sebanding  dengan  waktu yang didapat, makin besar jumlah ayunan, makin besar juga besar waktu yang dihitung oleh sistem.
Pada Gambar 6 terdapat sedikit penyimpangan  yang  terjadi,  hal  ini  dikarenakan kelemahan  sensor  yang  tidak  mampu  mendeteksi pergerakan  pendulum  dalam  gerakan  cepat, sehingga  sering  kali  pergerakan  awal  pendulum terlewatkan.  Selain  jumlah  ayunan,  panjang  tali juga  menjadi  variabel  yang  divariasikan  nilainya sehingga  bisa  dianalisis  pengaruhnya  terhadap nilai  percepatan  gravitasi.  Hasil  penentuan percepatan  gravitasi  dengan  variasi  panjang  tali diperlihatkan pada Gambar 7
Gambar 7. Grafik pengaruh panjang tali terhadap penentuan nilai percepatan gravitasi bumi
Dari  Gambar  7  terlihat  bahwa  variasi panjang  tali  juga  tidak  berpengaruh  langsung terhadap  nilai  percepatan  gravitasi.  Secara teoritis, nilai panjang tali sebanding dengan besar nilai  percepatan  gravitasi  yang  didapat,  makin panjang nilai panjang tali maka makin besar  nilai percepatan  gravitasi  bumi,  namun  dalam  hal  ini panjang  tali  juga  mempengaruhi  waktu  dari
pengukuran.  Hubungan  panjang  tali  sebanding dengan  waktu  tempuh  pendulum,  dimana  makin panjang nilai panjang tali maka makin besar pula nilai  waktu  yang  didapat.  Waktu  mempengaruhi nilai  perioda  dimana  makin  besar  nilai  panjang tali,  makin  besar  pula  nilai  perioda.  Sehingga besar nilai percepatan gravitasi bumi dipengaruhi oleh  kedua  variabel  ini.  Nilai  panjang  tali  yang sebanding  dengan  nilai  perioda  yang  didapat menyebabkan nilai gravitasi bernilai konstan atau tetap di suatu daerah.
Makin  panjang  nilai  panjang  tali  pada pengukuran  maka  makin  besar  pula  waktu  yang diperlukan  pendulum  untuk  bergerak.  Namun semakin  besar  waktu  yang  diperlukan  juga mempengaruhi  hasil  dari  pengukuran.  Hal  ini disebabkan  oleh  faktor  luar  yang  mempengaruhi sistem alat, seperti adanya angin yang berhembus atau  pergerakan  pendulum  yang  hampir  berhenti sehingga selalu menutupi sensor juga mempengaruhi  besar  nilai  percepatan  gravitasi yang didapatkan. Untuk wilayah padang, sumatera barat rata rata nilai percepatan gravitasi yang didapatkan adalah sebesar 9,84 m/s 2 .
Ketepatan  pada  sistem  alat  ini  yaitu  dengan membandingkan hasil pengukuran dari sistem alat penentuan percepatan gravitasi bumi dengan hasil perhitungan  secara  teoritis.  Percepatan  gravitasi di  kota  padang  (laboratorium  elektronika  dan instrumentasi  UNP)  rata-rata  bernilai  9,83  m/s 2
berdasarkan aplikasi gravity meter . nilai  percepatan  gravitasi  dengan  variasi ayunan  dan  variasi  panjang  tali  yang  didapat berkisar antara  nilai percepatan  gravitasi berkisar antara  9,78  m/s 2 sampai  dengan  9,87  m/s 2 tidak jauh  berbeda  dari  tetapan  standar.  Dari  grafik direkomendasikan  penggunaan  alat  penentuan gravitasi bumi  menggunakan  panjang tali dengan ukuran  0,5  meter  dengan  jumlah  ayunan  20  kali karena  data  yang  didapat  relatif  lebih  stabil  dan mendekati  nilai  standar.  Besar  nilai  yang  didapat melalui  alat  penentuan  percepatan  gravitasi  bumi menggunakan  metode  pendulum  tidak  jauh berbeda dengan standar nilai  percepatan gravitasi di  kota  padang  (laboratorium  elektronika  dan instrumentasi  UNP)  berdasarkan  aplikasi gravity meter . Persentase  kesalahan  dari  alat  mendekati  0, dimana  persentase  kesalahan  alat  berkisar  antara 0,01%  sampai  dengan  0,68%  dengan  persentase kesalahan  rata  rata  sebesar  0,23%.  Sedangkan ketepatan relatif alat berkisar antara 0,993 sampai dengan  0,999  dengan  ketepatan  relatif  rata-rata 0,998.  Persentase  ketepatan  alat  berkisar  antara 99,32%  sampai  99,99%  dengan  persentase ketepatan rata-rata sistem 99,77%.
c. Ketelitian Penentuan Percepatan Gravitasi Bumi Ketelitian  dari  alat  ini  diperoleh  dengan melakukan 4 variasi panjang tali, 4 variasi ayunan
9.70 9.75 9.80 9.85 9.90 0 5 10 15 20 25 pe rce pat an
gr avi tasi m /s 2 jumlah ayunan (X) 0,22 0,3 m 0,5 m 0,77 m 9.75 9.77 9.79 9.81 9.83 9.85 9.87 9.89 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 pe rce pat an gr av it asi panjang tali (L) 5 10 15 20
dan  10  kali  perulangan.  Gambar  8  dibawah  ini memperlihatkan  hasil  penentuan  berulang  untuk variasi  panjang  tali  dengan  jumlah  ayunan  tetap 10x.
Gambar 8. Grafik penentuan berulang variasi panjang tali
Berdasarkan Gambar 8, dapat dilihat bahwa hasil dari  penentuan  untuk  variasi  panjang  tali  dengan jumlah  ayunan  tetap  10  kali  yang  diukur  secara berulang  mempunyai  rata  9,82  m/s 2 .  Disini  juga terdapat beberapa penyimpangan  yang terjadi hal ini  disebabkan  oleh  faktor  lingkungan  dan kelemahan  sensor.  Dari  pengukuran  berulang, didapat  ketelitian  dari  alat  ini.  Ketelitian pengukuran dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Ketelitian Penentuan Percepatan Gravitasi
x L Rata rata g % kesala han % ketepa tan ketelit ian ΔX 5 0,22 9,84 0,367 99,63 0,991  0,0422 5 0,3 9,85 0,486 99,51 0,996  0,0187 5 0,5 9,81 0,120 99,88 0,995  0,0218 5 0,77 9,80 0,023 99,98 0,999  0,0034 10 0,22 9,84 0,439 99,56 0,993  0,0254 10 0,3 9,83 0,334 99,67 0,995  0,0210 10 0,5 9,82 0,237 99,76 0,996  0,0178 10 0,77 9,81 0,111 99,89 0,994  0,0197 15 0,22 9,87 0,692 99,31 0,993  0,0236 15 0,3 9,84 0,394 99,61 0,998  0,0154 15 0,5 9,86 0,594 99,41 0,998  0,0090 15 0,77 9,81 0,071 99,93 0,999  0,0038 20 0,22 9,85 0,507 99,49 0,995  0,0163 20 0,3 9,84 0,377 99,62 0,997  0,0114 20 0,5 9,84 0,457 99,54 0,996  0,0116 20 0,77 9,87 0,688 99,31 2 0,998  0,0070 RATA RATA 9,84 0,368 99,632 0,996  0,0170
Dari Tabel 1 terlihat bahwa alat ini memiliki ketelitian  yang  cukup  tinggi.  Dengan  besar  nilai gravitasi rata rata 9,84 m/sec 2 , ketelitian rata-rata adalah  0.99  dengan  standar  deviasi  rata-rata
0,017,  ketepatan  99,48  %  dan  kesalahan  relatif rata-rata yaitu 0,171%.

## 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  dan  spesifikasi desain  sistem  alat.  Hasil  dari  bagian  spesifikasi performansi  sistem  ini  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu bagian  rangkaian  elektronik  dan  bagian  mekanik. Bagian  rangkaian  elektronik  meliputi  rangkaian penyusun  sistem  alat,  yang  terdiri  dari  rangkaian mikrokontroler  Arduino Uno, rangkaian sensor  LDR dan  laser.  Bagian  mekanik  terdiri  dari  dari  kerangka bangun  pendulum  bagian  tiang,  lengan  tiang,  dan alas, tali, bola pendulum, serta busur.
Adapun  prinsip  kerja  dari  alat  ini  adalah, berawal  dari input jumlah  ayunan  dan  panjang  tali melalui keypad 4  x  4  yang    mempunyai  fungsi masing  masing.  Salah  satu  nya  tombol  „#‟  yang berfungsi mengirim sinyal ke mikrokontroler. Sistem alat ini  menggunakan  Arduino Uno yang  merupakan kit    berbasis    mikrokontroler  ATmega328  untuk mengolah masukan dan mulai mendeteksi pergerakan pendulum.  Saat  pendulum  dilepaskan,  pendulum akan mengganggu sinar laser yang ditembakkan tepat pada  sensor  LDR.  Sensor  LDR  memiliki  keluaran berupa  sinyal high dan low ,  sinyal  keluaran  dari sensor LDR yang terganggu oleh pendulum langsung dikirim  ke  mikrokontroler  Arduino  UNO  sebagai penghitung  cacahan  pertama  dan  pemulai  hitung waktu.  Sinyal  keluaran  awal  yang  terdeteksi  oleh sensor  juga  mengaktifkan start/stop . Start/stop berfungsi  sebagai  pemulai  dan  pemberhenti  sistem. Saat  sensor  mendeteksi  pendulum  dan  menghitung jumlah cacahan (n), penghitung waktu dimulai ( start ) sampai  nilai  cacahan  (n)  yang  didapat  dari  keluaran sensor  dan  nilai  cacahan  (c)  yg  diinput  dari  jumlah ayunan  dan  dihitung  dalam  program  sama,  maka secara  otomatis  sistem  tidak  lagi  menghitung  waktu ( stop ) dan langsung memproses besaran besaran yang sudah didapat dalam sistem. Hasil pengukuran waktu dan penenuan gravitasi akan ditampilkan di LCD.
Alat  penentuan  percepatan  gravitasi  bumi menggunakan  metode  pendulum  ini  sangat  mudah untuk  digunakan.  Berikut  panduan  penggunaan  alat penentuan percepatan gravitasi secara umum;
1) Memeriksa  pendulum  sudah  terpasang  dengan benar.
2) Menghubungkan alat penentuan percepatan gravitasi  bumi  dengan  aliran  listrik  AC  atau menghubungkan  sistem  rangkaian  pembangun alat penentuan percepatan gravitasi dengan laptop atau komputer.
3) Menekan  salah  satu  tombol  angka  “0-9”  lalu menekan  tombol  “B”  untuk  memastikan  sistem,
9.50 9.60 9.70 9.80 9.90 10.00 10.10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pe rc e pa ta n gr av ita si pengukuran ke- 0,22 m 0,3 m 0,5 m
0,77 m
keypad,  dan  LCD  sudah  bekerja  seperti seharusnya.
4) Menekan  tombol  “C”  dan  menginput  jumlah ayunan (X) yang diinginkan.
5) Menekan  tombol  “*”  untuk  menginput  panjang tali (L).
6) Menenekan  tombol  “#”,  menarik  pendulum dengan sudut tidak lebih dari 15º dan melepaskan pendulum.
7) Mengamati  pendulum  berayun  dan  melihat  hasil pengukuran  pada  tampilan  LCD  dan  mencatat hasil nilai percepatan gravitasi.
8) Menekan  tombol  “D”  untuk  mereset  alat  untuk dipergunakan kembali.
Pengujian alat dilakukan dengan cara membandingkan  hasilnya  dengan  perhitungan  yang dilakukan  secara  teoritis  dan  dengan  tetapan  nilai standar  percepatan  gravitasi.  Percepatan  gravitasi  di kota padang (laboratorium elektronika dan instrumentasi  UNP)  rata-rata  bernilai  9,83  m/s 2 berdasarkan  aplikasi gravity  meter dan  dari  data didapatkan  nilai  percepatan  gravitasi  rata  rata  9,84 m/s 2 .  Dan  direkomendasikan  saat  penggunaan  alat penentuan  percepatan  gravitasi  diinput  jumlah ayunan  20  kali  dengan  panjang  tali  0,5  m.  Karena saat  jumlah  ayunan  kecil  dari  20  kali  terjadi  sedikit penyimpangan  begitu  pula  saat  penggunaan  ukuran panjang  tali  kecil  atau  besar  dari  0,5  m.  Hal  ini disebabkan  karena  beberapa  faktor,  diantaranya faktor  lingkungan  yang  mempengaruhi  gerak pendulum seperti udara atau angin berhembus. Selain itu,  kendala  lain  yang  ditemui  dalam  penelitian  ini yaitu  bagian  simpangan  awal  untuk  pendulum, dikarenakan penyimpangan pendulum masih dilakukan  secara  manual  yakni  menarik  pendulum kurang  dari  15º  sesuai  pada  busur  yang  telah terpasang. Namun hal ini dirasa masih kurang efektif sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut.
Dilihat dari spesifikasi desain alat ini, diperoleh ketepatan  yang  cukup  tinggi  dengan  persentase penyimpangan yang kecil sesuai dengan hasil analisis pengukuran yakni mencapai 99,77% dengan persentase kesalahan rata-rata 0,23%. Sedangkan dari segi  ketelitian  alat  ini  juga  memiliki  ketelitian  yang tinggi  dengan  rata  rata  0,996  dan  kesalahan  relatif rata-rata yaitu 0,171%.

## KESIMPULAN

## A. Kesimpulan
Berdasakan  hasil  pengujian  dan  analisis terhadap besaran fisika yang ada pada alat penentuan percepatan  gravitasi  bumi  menggunakan  metode pendulum ini dapat dikemukakan beberapa kesimpulan dari penelitian yaitu :
1. Hasil  spesifikasi  performansi  alat  ini  terdiri  dari dua  bagian,  yaitu  bagian  rangkaian  elektronik yang  meliputi  rangkaian  penyusun  sistem  alat penentuan  percepatan  gravitasi  bumi,  yaitu rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno yang satu
set  dengan  LCD, keypad ,  dan  rangkaian  sensor LDR  yang terletak pada satu Box besar dan laser dalam box kecil. Lalu bagian mekanik terdiri dari dari  kerangka  bangun  pendulum    dengan  bagian tiang, lengan tiang, dan alas, tali, bola pendulum, serta busur.
2. Hasil  spesifikasi  desain  alat  ini  adalah  ketepatan dari  sistem  alat  penentuan  percepatan  gravitasi bumi  menggunakan  metode  pendulum  ini  cukup tinggi,  nilai  percepatan  gravitasi  di  kota  padang khususnya laboratorium elektronika menggunakan alat penentuan percepatan gravitasi bumi  menggunakan  metode  pendulum  berbasis sensor  cahaya  LDR  adalah  9,84  m/s 2 dengan persentase  kesalahan  rata-rata  0,23  %,  dengan persentase  ketepatan  sistem  yaitu  99,77%.  Untuk pengukuran  berulang  penentuan  nilai  percepatan gravitasi bumi diperoleh ketelitian rata-rata 0,996 dengan  standar  deviasi  rata-rata  0,017  dan kesalahan  relatif  rata-rata  0,171%,  sehingga  alat ini  dapat  digunakan  sebagai  alat  penentu percepatan  gravitasi  bumi  yang  otomatis  dan akurat.

## B. Saran
Berdasarkan pembahasan yang telah dipaparkan sebagai saran untuk tindak lanjut dan pengembangan penelitian ini yaitu :
1. Alat  penentuan  percepatan  gravitasi  bumi menggunakan  metode  pendulum  ini  dapat digunakan  di  Laboratorium  Fisika  Dasar  Jurusan Fisika sebagai sarana praktikum menentukan nilai percepatan gravitasi.
2. Desain  mekanik  alat  penentuan  percepatan gravitasi  bumi  dikembangkan  pada  bagian simpangan  awal  pendulum  agar  lebih  efisien, tepat, dan lebih mudah saat memulai sistem.
3. Sensor  yang  digunakan  sebaiknya  lebih  sensitif agar  lebih  akurat  dalam  mendeteksi  pendulum dengan ukuran kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Satriawan,  Mirza.  2012. Fisika  Dasar .  Jakarta:
book
[2] Telford, Geldart dkk. 1976 . Applied Geophysics .  London;  Cambridge  University press.
[3] Torge, wolfgang. 1989. Gravimetry . Newyork: Berlin.
[4] Artono, Raldi.2004. Pengukuran Teknik Untuk Mahasiswa ”. Jakarta : Universitas Indonesia.
[5] Andriyana, ngadiyono.  2011. Pengukur percepatan gravitasi menggunakan gerak harmonik sederhana metode bandul. Bandung : Universitas Komputer Indonesia
[6] Yohandri. 2013. Mikrokontroler dan Antar Muka . Padang: Universitas Negeri Padang.