## Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika
ISSN 2089-6158 (Print) 2620-3944 (Online) Volume 12, Nomor 1, pp. 1-5 2022 DOI : https://doi.org/10.20961/jmpf.v12i1.26118 URL : https://jurnal.uns.ac.id/jmpf/article/view/26118

## Pembuatan Alat Percobaan Hukum II Newton dengan Sensor Cahaya Photodioda
Yohanes Radiyono 1 , Wirdiyatusyifa 2* , Ahmad Fauzi 3 , Surantoro 4
1,2,3,4 Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Jalan Ir. Sutami No. 36A, Jebres, Surakarta, Jawa Tengah, Telp/Fax (0271) 648939 *Corresponding author e-mail: wirdya.syifa@student.uns.ac.id
Info Artikel

## ABSTRAK
Riwayat Artikel : Diterima 12 Desember 2020 Disetujui 23 Maret 2022 Diterbitkan 28 Mei 2022 Jurnal  ini  menjelaskan  pembuatan  alat  percobaan  Hukum  II  Newton  untuk menunjukkan  hubungan  antara  percepatan,  massa  dan  gaya  dengan  sensor cahaya  photodioda.  Alat  ini  dapat  menghitung  waktu  dan  kecepatan  secara otomatis.  Alat  percobaan  Hukum  II  Newton  tersusun  dari  papan  kayu  sebagai lintasan  yang  panjangnya1,2  m  dan  lebar  35  cmyang  disetiap  jarak  15  cm terdapat  sensor  cahaya  photodioda  yang  berhadapan  dengan  LCD  yang berjumlah 6 sensor cahaya photodioda dan 6 LED, trolly, blackbox bagian dalam berisi arduino uno yang berisi coding dan resistor, tombol push button.Laptop dihubungkan  dengan  blackbox  untuk  menampilkan  data  praktikum.  Tombol push  button  terdapat  pada  blackbox  yang  digunakan  untuk  mereset  data praktikum.  Ketika  trolly  diluncurkan  pada  lintasan  maka  sensor  pertama  akan mendeteksi  letak  trolly,  setelah  sampai  ke  sensor  terakhir  kemudian  tampilan layar  pada  laptop  akan  menampilkan  data  waktu  dan  kecepatan  trolly  saat bergerak. Dalam pengukuran percepatan menggunakan dua variasi yaitu massa trolly tetap dan gaya tetap. Alat percobaan ini memiliki keunggulan yaitu: mudah untuk digunakan dan alat ini dilengkapi dengan sensor cahaya photodioda. Selain itu keunggulan dari alat ini adalah pada saat praktikum tidak perlu menggunakan meteran dan stopwatch karena sudah terpasang pada sensor cahaya photodioda yang  diletakkan  setiap  jarak  15  cm  pada  lintasan  alat  dan  dapat  menghitung waktu dan kecepatan otomatis sehingga data yang dihasilkan akan lebih akurat dan data tersebut akan langsung tertera pada layar LCD. Alat percobaan ini juga memiliki kekurangan yaitu alat ini lebih baik digunakan pada tempat yang redup (tidak  terdapat  banyak  cahaya)  karena  cara  kerja  alat  percobaan  ini  dengan membandingkan  intensitas  cahaya  yang  diterima  oleh  sensor  photodioda.  Jika mendapatkan  banyak  cahaya  alat  percobaan  ini  tidak  akan  bekerja  secara maksimal.
Kata Kunci:
Alat peraga; Hukum II newton; Sensor cahaya photodioda

## PENDAHULUAN
Menurut  Sagala  (2011,  h.164),  pembelajaran merupakan  proses  komunikasi  dua  arah,  mengajar yang  dilakukan  oleh  guru  sebagai  guru  sebagai pendidik,  sedangkan  belajar  dilakukan  oleh  peserta didik  mempelajari  ketrampilan  dan  pengetahuan tentang materi – materi pelajaran. Sedangkan proses
belajar  mengajar  menurut  Sudjana            (2001,  h.2) merupakan  proses  komunikasi  yaitu  penyampaian informasi  dari  sumber  informasi  melalui  media tertentu kepada penerima informasi. Hal yang paling penting dalam proses pembelajaran adalah terjadinya interaksi belajar antara guru dan siswa. Dari interaksi tersebut terjadi transfer knowledge antara keduanya. Penyampaian  ilmu  pengetahuan  dapat  disampaikan dalam  berbagai  model,  metode,  dan  strategi
© 2022 The Authors This  is  an  open  access  article  under  the  CC  BY license

## Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF)
pembelajaran.  Ilmu  pengetahuan  juga  dapat  lebih mudah  disampaikan  guru  dengan  menggunakan bantuan  media  pembelajaran  (Rohmani,  Sunarno  & Sukarmin, 2015, h.153).
Alat peraga merupakan salah satu dari media pembelajaran berupa alat atau bahan yang digunakan dalam memvisualisasikan suatu konsep tertentu oleh pembelajar  untuk:  1)  membantu  pembelajar  dalam meningkatkan keterampilan dan pengetahuan pembelajar;  2)  mengilustrasikan  dan  memantapkan pesan  dan  informasi;  dan  3)  menghilangkan ketegangan  dan  hambatan  dan  rasa  malas  peserta didik  (Asyar  dalam  Desnita,  Rochaeni  &  Raihanati, 2015,  h.71).  Munandi  (dalam  Rohmani,  Sunarno  & Sukarmin, 2015, h.153) berpendapat bahwa penggunaan media atau alat bantu sangat membantu aktivitas proses pembelajaran baik di dalam maupun di  luar  kelas,  terutama  membantu  peningkatan prestasi  belajar  siswa  dan  menurutFitri,  Desnita  & Raihanati  (2015,  h.76)  mengungkapkan  bahwa  alat peraga  dapat  membantu  dalam  memvisualisasikan sesuatu yang tidak dapat atau sukar dilihat oleh siswa.
Berdasarkan hasil pengamatan di SMA Negeri 1 Karanganyar terlihat kurangnya pemberdayaan dan pengembanganalat  peraga  pada  pembelajaran  fisika yang  mengakibatkan  pembelajaran  yang  kurang efektif  sehingga  terjadi  banyak  keluhan  dari  siswa karena  pembelajaran  yang  dirasa  monoton  dan membosankan. Hal ini tidak sesuai kurikulum 2013, dimana  pembelajaran  bertujuan  untuk  menciptakan suasana belajar yang berbeda dan tidak membosankan.  Berdasarkan  uraian  diatas  peneliti menganggap  perlu  adanya  media  ajar  pendukung pelajaran  fisika  sebagai  salah  satu  alternatif  media pembelajaran  yaitu  alat  peraga  di  SMA  untuk mendukung  proses  pembelajaran  Fisika.  Pengunaan alat  peraga  dalam  pembelajaran  Fisika  dapat membuat  siswa  belajar  dengan  mendapatkan pengalaman  langsung,  dapat  menjelaskan  suatu  ide pokok,  prinsip  kerja,  gejala,  atau  hukum  alam  dan dapat  membangun  pemahaman  dengan  sendirinya. Pemanfaatan  alat  peraga  dalam  pembelajaran  Fisika dapat dilakukan melalui kegiatan praktikum. Melalui kegiatan  praktikum  dapat  melatihkan  kemampuan siswa  melalui  pendekatan  ilmiah  yang  meliputi, mengamati,  menanya,  mencoba,  mengolah,  dan aspek keterampilan.
Hukum  Newton  tentang  gerak  merupakan materi  yang  diberikan  pada  kelas  X  SMA.  Dasar- dasar  mengenai  pergerakan  benda  seringkali menyebabkan  siswa  sulit  untuk  membayangkan gaya-gaya  yang  bekerja  pada  suatu  benda.  Dengan demikian,  alat  peraga  hukum  Newton  diperlukan sebagai  media  pembelajaran  di  sekolah.  Salah  satu contoh  alat  peraga  hukum  Newton  tentang  gerak adalah  alat  peraga  untuk  menghitung  percepatan
benda  berdasarkan  Hukum  II  Newton.  Percepatan yang dimiliki oleh suatu benda mempunyai hubungan dengan  prinsip  hukum  Newton  tentang  gerak khususnya  Hukum  II  Newton.  Dengan  alat  peraga tersebut  dapat  digunakan  untuk  menentukan  nilai percepatan  trolly  yang  dihitung  menggunakan persamaan gerak lurus berubah beraturan dan Hukum II  Newton,  untuk  mengetahui  bagaimana  pengaruh percepatan trolly terhadap penambahan massa beban (m 2 ) dan untuk bagaimana pengaruh percepatan trolly terhadap  penambahan  massa  trolly  (m 1 )  Pembuatan alat  peraga  Hukum  II  Newton  bertujuan  agar  siswa membangun  pemahaman  dengan  sendirinya  melalui pengalaman langsung pada kegiatan praktikum.
Pengembangan  alat  percobaan  Hukum  II Newton  pernah  dibuat  oleh  Rochaeni,  Desnita  & Raihanati  (2015,  h.71)berbasis  sensorinframerah. Alat peraga Hukum Newton dan Aplikasinya secara umum sudah sangat baik dan mendapat respon positif dari siswa. Alat peraga ini mampu memvisualisasikan sifat  kelembaman  berdasarkan  hukum  pertama newton dan menentukan koefisien gesek kinetik pada hukum  kedua  newton.  Namun,  keterbatasan  alat peraga  ini  adalah  jarak  jangkauan  benda  bergerak relatif  pendek,  dan  bidang  papan  untuk  benda bergerak terdapat sambungan di tengahnya, sehingga dapat menggangu kelancaran benda bergerak.
Pengembangan  alat  percobaan  Hukum  II Newton juga dibuat oleh dilakukan oleh Shiha&Prabowo (2014, h.180) dengan hasil pengembangan  alat  peraga  percepatan  benda dinyatakan  layak  digunakan  untuk  menunjang pembelajaran  Fisika  pada  materi  hukum  Newton tentang  gerak.  Alat  peraga  percepatan  benda  yang dikembangkan memiliki persentase kelayakan sebesar  75,46%  dengan  kategori  baik.  Hal  ini menunjukkan bahwa berdasarkan validitas kelayakan alat  peraga  percepatan  benda  dinyatakan  layak digunakan.  Berdasarkan  hasil  analisis  ujicoba terbatas  alat  peraga  percepatan  benda  terhadap  15 siswa  SMA,  didapatkan  nilai  tertinggi  sebesar  89,8 dan terendah 76,9. Siswa memberikan respons sangat positif  terhadap  penggunaan  alat  peraga  percepatan benda  dalam  kegiatan  pembelajaran  yaitu  sebesar 91%.  Namun,  pada  alat  peraga  percepatan  benda terdapat beberapa kelemahan salah satunya pengamatan  waktu  sehingga  diperlukan  modifikasi lebih  lanjut  seperti  memberi  penyekat  yang  dapat dipindah-pindah  pada  titik  akhir  lintasan  sehingga pengukuran jarak dan waktu akan lebih optimal.
Dari beberapa penelitian yang sudah dilakukan oleh beberapa orang membuat peneliti juga ingin mengembangkan alat peraga untuk menghitung percepatan  benda  berdasarkan  Hukum  II  Newton untuk peraga atau alat praktikum. Yang membedakan disini adalah peneliti akan membuat alat peraga untuk
menghitung percepatan benda berdasarkan Hukum II Newton  dengan  penghitung  waktu  dan  kecepatan otomatis menggunakan sensor cahaya photodioda.
Hal  yang  mendasari  peneliti  untuk  membuat alat  ini  adalah  pengamatan  yang  telah  dilakukan  di Laboratorium Fisika Universitas Sebelas Maret, alat peraga Fisika Hukum II Newton yang digunakan saat praktikum  sudah  tidak  berfungsi  dengan  baik,alat tersebut masih menggunakan meteran untuk mengukur jarak sehingga membutuhkan waktu yang lama  dalam  proses  praktikum  dan  nilai  waktu  yang ditampilkan pada blackbox tidak stabil sehingga hasil menjadi tidak akurat. Dengan bantuan sensor cahaya photodioda,  maka  waktu  yang  diperoleh  saat praktikum  akan  lebih  akurat  dan  dapat  menghitung kecepatan secara otomatis.
Berdasarkan  permasalahan  tersebut  di  atas, peneliti  tertarik  untuk  mengembangkan  suatu  alat peraga  yang  dapat  digunakan  sebagai  media pembelajaran Fisika yang mudah dalam penggunaannya.  Alat  peraga  yang  akan  peneliti kembangkan adalah alat peraga Hukum II Newton.

## METODE
Metode  penelitian  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  metode  eksperimen.  Metode penelitian  ini  untuk  menghitung  percepatan  trolly berdasarkan Hukum II Newton dengan menggunakan sensor  cahaya  photodioda  yang  sudah  dilengkapi dengan sensor cahaya photodioda sehingga jarak dan penghitung  waktu  dilakukan  secara  otomatis, sehingga  tidak  perlu  menggunakan  stopwatch  dan meteran.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Hasil
Data Percobaan dengan Massa Tetap
a. Massa beban gantung = 60 gram
Massa trolly =  221,5  gram Tabel 1. Data Pengamatan dengan Massa Beban Gantung 60
gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.3 0.5 30.00 0.55 0.54 45.00 0.75 0.6 60.00 0.95 0.63 75.00 1.02 0.73 b. Massa beban gantung = 70 gram
Massa trolly = 221,5  gram Tabel 2. Data Pengamatan dengan Massa Beban Gantung 70
gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.23 0.64 30.00 0.45 0.66
45.00 0.61 0.73 60.00 0.78 0.77 75.00 0.86 0.87
c. Massa beban gantung = 80 gram

## Massa trolly = 221,5  gram
Tabel 3. Data Pengamatan dengan Massa Beban Gantung 80 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.23 0.65 30.00 0.42 0.72 45.00 0.56 0.81 60.00 0.7 0.86 75.00 0.74 1.01
d. Massa beban gantung = 90 gram

## Massa trolly = 221,5  gram
Tabel 4. Data Pengamatan dengan Massa Beban Gantung 90 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.21 0.71 30.00 0.38 0.8 45.00 0.5 0.9 60.00 0.63 0.96 75.00 0.65 1.15
e. Massa beban gantung = 100 gram
Massa trolly = 221,5  gram
Tabel 5. Data Pengamatan dengan Massa Beban Gantung 100 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.18 0.84 30.00 0.33 0.92 45.00 0.44 1.02 60.00 0.56 1.08 75.00 0.6 1.25
Data Percobaan dengan Gaya Tetap a. Massa beban gantung = 100 gram
Massa trolly =  171,5  gram
Tabel 6. Data Pengamatan dengan Massa Trolly 171,5 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.16 0.91 30.00 0.3 1.01 45.00 0.39 1.15 60.00 0.49 1.22 75.00 0.54 1.39 b. Massa beban gantung = 100 gram Massa trolly =  221,5  gram Tabel 7. Data Pengamatan dengan Massa Trolly 221,5 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.19 0.81 30.00 0.34 0.9 45.00 0.45 1 60.00 0.56 1.07 75.00 0.61 1.23

## Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF)
c. Massa beban gantung = 100 gram
Massa trolly =  271,5  gram
Tabel 8. Data Pengamatan dengan Massa Trolly 271,5 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.21 0.72 30.00 0.38 0.8 45.00 0.52 0.86 60.00 0.65 0.92 75.00 0.68 1.11
d. Massa beban gantung = 100 gram
Massa trolly =  321,5  gram Tabel 9. Data Pengamatan dengan Massa Trolly 321,5 gram Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.25 0.6 30.00 0.45 0.67 45.00 0.61 0.74 60.00 0.77 0.78 75.00 0.82 0.91
e. Massa beban gantung = 100 gram
Massa trolly =  371,5  gram
Tabel 10. Data Pengamatan dengan Massa Trolly 371,5 gram
Jarak Waktu Kecepatan 15.00 0.28 0.53 30.00 0.53 0.57 45.00 0.73 0.62 60.00 0.93 0.65 75.00 1.02 0.74

## 3.2. Analisis Data
Untuk  menghitung  besarnya  percepatan  benda digunakan  metode  grafik  yaitu  grafik  hubungan antara  kecepatan  benda  terhadap  waktu.  Gradien (kemiringan  garis)  dari  grafik  kecepatan  benda terhadap waktu merupakan nilai percepatan benda.

## 1. Menghitung Percepatan dengan Massa Tetap
Tabel 11. Data Gaya dan Percepatan pada Massa Tetap
Gaya (N) Percepatan (m/s 2 ) 0,6 0,055 0,7 0,057 0,8 0,096 0,9 0,098 1,0 0,104

## 2. Menghitung Percepatan dengan Gaya Tetap
Tabel 12. Data Gaya dan Percepatan pada Gaya Tetap
Massa (kg) Percepatan (m/s 2 ) 1,715 3,312 2,215 2,122 2,715 1,424 3,215 0,902 3,715 0,544
Gambar 1. Grafik hubungan antara gaya dengan percepatan
Gambar 2. Grafik hubungan antara massa dengan percepatan

## 3.3. Pembahasan
Pada  pembuatan  alat  percobaan  Hukum  II Newton  dengan  sensor  cahaya  photodioda  memiliki tujuan yaitu untuk mengetahui bahwa alat percobaan Hukum II Newton dengan sensor cahaya photodioda dapat  digunakan  untuk  menunjukkan  hubungan antara  percepatan,  massa  dan  gaya.  Pada  percobaan hukum  II  Newton  ini  digunakan  variasi  massa  pada kegiatan  1  dengan  variasi  massa  beban  dan  pada kegiatan 2 dengan variasi massa trolly.
Prinsip  dasar  pada  alat  praktikum  ini berdasarkan Hukum   II   Newton,   yang   menyatakan bahwa percepatan sebuah benda berbanding terbalik dengan massa dan sebanding dengan gaya luar netto yang bekerja  padanya  (Tipler,  1998:  91).  Benda yang bergerak pada lintasan lurus akan  menyebabkan perubahan  gerak  benda.  Penyebab  perubahan  gerak benda  adalah  gaya.  Bila  gaya  bekerja  pada benda, maka geraknya akan berubah atau timbul percepatan. Percepatan  suatu  benda  berbanding  lurus  dengan gaya yang bekerja padanya.
a ~ F [1] besarnya  percepatan  berbanding  terbalik  dengan massanya.
a ~ 1 𝑚 [2]
dengan  demikian  dapat  dihubungkan  antara  massa, percepatan  dan  gaya  melalui  rumusan  matematika dari Hukum II Newton

## Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF)
Volume 12, Nomor 1, pp. 1-5 2022
𝑎 = ∑ 𝐹 𝑚 [3] (Serway, 2014, h.175) Berdasarkan grafik hubungan antara percepatan  dengan  gaya  yang  dihasilkan  pada percobaan,  dapat  diketahui  bahwa  grafik  tersebut sudah linier. Dimana sumbu x merupakan percepatan dan  sumbu  y  merupakan  gaya.  Sehingga  dari  grafik tersebut  dapat  diketahui  jika  gaya  bertambah  maka percepatan  akan  bertambah  besar  pula  dan  dapat diambil  kesimpulan  bahwa  percepatan  benda berbanding lurus dengan gaya.
Berdasarkan grafik hubungan antara percepatan  dengan  massa  trolly  pada  percobaan, dapat  diketahui  bahwa  sumbu  x  merupakan percepatan  dan  sumbu  y  merupakan  massa  trolly. Dari  grafik  dapat  diketahui  semakin  besar  massa trolly  maka  percepatannya  akan  semakin  kecil  atau dapat  disimpulkan  bahwa  percepatan  berbanding terbalik  dengan  m  atau  percepatan  berbanding  lurus dengan 1 𝑚 .  Sehingga  dari  grafik  yang  ditampilkan belum  linier  maka  harus  dilinearkan  dulu  dengan mengganti m menjadi 1 𝑚 .
Gambar 3. Grafik hubungan antara 1/massa dengan percepatan
hal  ini  sesuai  dengan  hukum  II  Newton  bahwa percepatan berbanding terbalik dengan massa.
Berdasarkan  hubungan  antara  massa  dengan percepatan, serta gaya dan percepatan maka diperoleh hubungan bahwa dan , hal ini sesuai dengan Hukum II  Newton,  dimana  hubungan  antara  massa, percepatan  dan  gaya  dapat  dituliskan  secara matematis menjadi:
𝑎 = ∑ 𝐹 𝑚 [4]

## KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari pembuatan alat percobaan Hukum II Newton dengan sensor cahaya photodioda ini, bahwa  alat percobaan Hukum II Newton dengan sensor cahaya photodioda
dapat  digunakan  untuk  menunjukkan  hubungan antara percepatan, massa dan gaya. Berdasarkan data dan grafik dalam percobaan didapatkan kesimpulan, percepatan berbanding terbalik dengan massa (a ~ 1 𝑚 ) dan berbanding lurus dengan gaya (a ~ F). Hubungan antara massa, gaya dan percepatan dapat dirumuskan matematis dalam Hukum II Newton yaitu 𝑎 = ∑ 𝐹 𝑚 . Saran pada alat percobaan Hukum II Newton menggunakan  sensor  cahaya  photodioda  dalam penggunaannya  lebih  baik  digunakan  pada  tempat yang  redup  (tidak  terdapat  banyak  cahaya)  karena cara kerja alat percobaan ini dengan membandingkan intensitas  cahaya  yang  diterima  oleh  sensor photodioda.  Jika  mendapatkan  banyak  cahaya  alat percobaan ini tidak akan bekerja secara maksimal dan sebaiknya  peneliti  melakukan  percobaan  ditempat yang  tinggi  sehingga  trolly  bisa  berjalan  hingga mencapai ujung lintasan. Lebih diperhatikan lagi saat melepaskan  troli,  sehingga  hasil  waktu,  kecepatan dan percepatannya lebih akurat.

## Daftar Pustaka
Fitri, U.R., Desnita & Raihanati. (2015).
Pengembangan  Alat  Peraga  Momentum dengan  Sistem  Sensor. JPPPF  –  Jurnal Penelitian  &  Pengembangan  Pendidikan Fisika, 1 (2), 75 - 79.
Rochaeni,  S.,  Desnita  &  Raihanati.  (2015). Pengembangan  Alat  Peraga  Fisika  SMA Materi  Hukum  Newton  dan  Aplikasinya. Prosiding  Seminar  Nasional  Fisika  (E- Journal) SNF2015, (4), 71 - 75.
Rohmani.,  Sunarno,  W  &  Sukarmin.  (2015).
Pengembangan  Media  Pembelajaran  Fisika Berbasis  Multimedia  Interaktif  Terintegrasi dengan LKS Pokok Bahasan Hukum Newton Tentang  Gerak  Kelas  X  SMA/MA. Jurnal Inkuiri, 4 (1), 152 - 162. Sagala, S. (2011). Kemampuan Profesional Guru dan Tenaga Kependidikan . Bandung: Alfabeta. Serway,  R.,  John,W&Jewett,  Jr.  (2014). FISIKA Untuk  Sains  dan  Teknik  Buku  1  Edisi  6 (diterjemahkan  oleh  Chriswan  Sungkono). Jakarta: Salemba Teknika.
Shiha,  S.N  &Prabowo.  (2014).  Pengembangan  Alat
Peraga  Percepatan  Benda  untuk  Menunjang Pembelajaran  Fisika  pada  Materi  Hukum Newton  Tentang  Gerak. Jurnal  Inovasi Pendidika Fisika, 2 (3), 180 - 184. Sudjana,  N.  (2009). Dasar-Dasar  Proses  Belajar Mengajar . Bandung: Sinar Baru Algesindo
0 1 2 3 4 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Perc ep at an (m/ s2) 1/Massa (1/kg) Grafik Hubungan antara 1/Massa dengan Percepatan