ANALISIS GERAK BENDA MENGGUNAKAN PROGRAM TRACKER Oleh : Sabar Nurohman, M.Pd Pengantar Sebagai pendidik, kita harus berusaha untuk terus menghadirkan suasan pembelajaran yang berkualitas di dalam kelas. Sebagai upaya untuk menigkatkan kualitas pembelajaran, Egger (2009) menyarankan agar para guru IPA berusaha untuk mengekspos peserta didiknya dengan real process of science se-eksplisit mungkin (….for exposing students to the real process of science as explicitly as possible). Manduca & Mogk dalam Eggar (2009) juga memberi perhatian terhadap pentingnya data asli yang diperoleh dari alam (real data), “….perhaps one of the most significant things you can do in your classroom is to give students the opportunity to work with real data’. Berdasarkan pandangan Egger, Manduca & Mogk, maka pembelajaran IPA idealnya disajikan dengan cara menghadirkan fakta, objek dan atau fenomena IPA secara langsung kepada peserta didik. Persoalannya adalah terkadang ada fenomena yang dapat diamati secara langsung, namun tidak bisa dianalisis dengan mudah oleh peserta didik. Sebagai contoh fenomena gerak dua dimensi, seperti: gerak lurus beraturan, gerak lurus berubah beraturan, gerak para bola, gerak jatuh bebas, gerak pada bidang miring dll. Fenomena-fenomena tersebut dapat dengan mudah diamati dalam dunia nyata (real world). Namun saat peserta didik mengamati fenomena tersebut, tidak banyak informasi yang bisa diperoleh. Pada peristiwa tersebut, sulit bagi peserta didik untuk mengetahui berapa kecepatan awalnya (vo), berapa percepatanya (a), berapa kecepatan akhirnya (vf), berapa kecepatan pada waktu tertentu (vt). Data-data tersebut teramat susah diperoleh dalam pengamatan jika pembelajaran dilaksanakan hanya dengan bantuan alat-alat yang biasa digunakan seperti ticker timer, stop watch dan sebagainya. Salah satu dampak dari adanya kesulutian dalam memperoleh informasi bermakna dari suatu fenomena dunia nyata adalah adanya kecenderungan guru lebih sering menyajikan konsep secara langsung di depan kelas tanpa melalui aktivitas investigasi. Kurangnya aktivitas investigasi dengan sendirinya akan menyebabkan peserta didik kurang terlatih dalam melakukan proses investigasi sains dan ujungnya tidak terbiasa melakukan interpretasi terhadap fenomena dunia nyata. Oleh karena itu dibutuhkan suatu terobosan bagaimana mengembangkan model pembelajaran yang dapat menfasilitasi siswa untuk melakukan investigasi terhadap fenomena real dari dunia nyata dengan memanfaatkan TIK untuk mengatasi kendala keterbatasan kemampuan pengamatan manusia. Para guru perlu mempertimbangkan untuk memanfaatkan 1
TIK yang dapat membantu peserta didik dalam mengambil data, menyajikan data dan menginterpretasi data hasil suatu investigasi terhadap fenomena IPA dari dunia nyata dengan lebih akurat. Tracker Video Analysis & Modelling Tools Salah satu aplikasi yang dapat dimanfaatkan untuk membantu peserta didik dalam mempelajari berbagai fenomena gerak dua dimensi adalah Tracker Video Analysis. Aplikasi ini dikembangkan oleh Java Open Source Physics (OSP) dan memiliki kemampuan untuk melakukan track (pelacakan) pada gerak suatu objek sehingga dapat diperoleh berbagai informasi yang dibutuhkan dalam analisis gerak dua dimensi. Melalui aktivitas perekaman suatu fenomena gerak yang nyata dengan menggunakan perekam video (handycame), kemudian hasil rekaman tersebut diolah pada aplikasi Tracker Video Analysis, maka peserta didik dapat memperoleh beragam informasi seperti posisi benda (x,y) pada tiap waktu (t), sehingga akan memberi kemudahan dalam proses analisis gerak tersebut. Tracker merupakan sebuah perangkat lunak yang mampu menganalisis dan memodelkan fenomena gerak dan optik, bersifat tak berbayar (free), dan dikembangkan oleh Open Source Physics (OSP) dengan menggunakan kerangkakerja Java (Wee dan Lee, 2011). Melalui tracker, pendidik dan atau peserta didik dapat dengan mudah menganalisis permasalahan dunia nyata khususnya pada topik gerak dan optik yang terkadang mustahil dilakukan tanpa bantuan teknologi. Sebagaimana yang disebutkan oleh Bryan (2004) “inexpensive video analysis technology makes possible the investigation of numerous types of motion with detail and precision that would be incredibly difficult, if not impossible, without the use of this technology”. Secara sederhana, Tracker memiliki kemampuan untuk melakukan track (pelacakan) pada gerak suatu objek sehingga dapat diperoleh berbagai informasi yang dibutuhkan dalam analisis pada suatu peristiwa gerak. Melalui aktivitas perekaman suatu fenomena gerak yang nyata dengan menggunakan perekam video (handycame), maka hasil rekaman tersebut dapat diolah pada aplikasi Tracker. Melalui cara ini, kita dapat menginterpretasikan berbagai data yang ditampilkan dalam perangkat, sehingga mudah bagi kita untuk melakukan analisis feomena gerak tersebut. Trip (2010) dalam sebuah studinya menemukan bahwa pemanfaatan videoa analysis dalam pembelajaran akan mengubah praktik pembelajaran guru dalam mengajar peserta didiknya. Perubahan tersebut terjadi karena beberapa hal yaitu : (a) focus their analysis, (b) see their teaching from a new perspective, (c) feel accountable to change their practice, (d) remember to implement changes, and (e) see their progress. 2
Langkah Penggunaan Tracker Bagaimana cara menggunakan tracker? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, berikut ini disajikan langkah-langkah standar yang harus dilakukan dalam menggunakan tracker untuk menganalisis suatu gerak. 1.
Install Program Tracker Video Analysis & Modelling Tools merupakan aplikasi tak berbayar yang bisa di akses secara bebas. Master program ini dapat di unduh melalui alamat physlets.org/tracker. Setelah berhasil mengunduh, lakukanlah proses instalasi program pada komputer. Program ini bisa berjalan pada sistem operasi Windows, Mac OS, maupun Linux. Untuk menjalankan aplikasi ini, komputer harus didukung oleh program Java 1.6 atau versi yang lebih tinggi dari itu.
2.
Merekam Fenomena Gerak Prinsip kerja tracker adalah menganalisis fenomena gerak yang sudah terekam dalam bentuk file video. Oleh karena itu, langkah awal yang harus kita lakukan adalah menyiapkan video gerak yang akan dianalisis. Sebagai contoh jika kita ingin menganalisis suatu gerak parabola, maka lemparlah bola dengan sudut elevasi tertentu sehingga membentuk gerak parabola. Selama bola bergerak rekamlah dengan menggunakan handycame atau smartphone. Namun, untuk memperoleh video yang dapat dianalisis, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan : a. Pilihlah objek dengan warna yang cukup cerah. Pada contoh ini, kita bisa menggunakan bola tenis lapangan yang berwarna hijau cerah. b. Pilih background (latar belakang) pengambilan gambar yang memiliki warna cukup gelap. Pada prinsipnya, warna objek yang bergerak (bola) harus cukup kontras dibanding warna background. c. Pasang mistar (penggaris) berukuran 1 m pada background, dan pastikan garis ini akan tampak selama pengambilan gambar video. Penggaris ini pada saatnya nanti akan digunakan sebagai alat untuk mengkalibrasi panjang selama proses “track”. d. Lakukan pengambilan gambar hingga beberapa kali untuk memperoleh hasil terbaik. Jika perekaman menggunakan smartphone, disarankan pengambilan gambar dilakukan baik dalam posisi landscape maupun portrait. Hal ini dilakukan untuk antisipasi agar kita memperoleh orientasi video yang tepat untuk dianalisis. Setelah proses perekaman, pindahkan file hasil rekaman tersebut ke dalam komputer yang telah terinstall tracker.
3
3.
Membuka program Bukalah program Tracker dengan melakukan double click shortcut Tracker pada desktop komputer. Setelah hal ini dilakukan, maka akan tampil program Tracker seperti yang ditunjukan pada gambar berikut:
4.
Memasukan Video Pilihlah menu File > Open File di bagian pojok kiri. Setelah itu carilah (look in) file video tentang gerak yang sudah kita simpan di komputer sebelumnya. Perhatikan gambar berikut!
5.
Memilih Frame Video Jika video sudah berhasil dimasukan dalam ruang kerja tracker, langkah selanjutnya adalah memilih bagian video yang akan dianalisis. Biasanya tidak semua bagian video merupakan bagian yang penting untuk dianalisis. Oleh karena itu, kita harus memotong bagian yang tidak penting itu. Caranya adalah, play (putar) dulu videonya hingga kita bisa mengetahui bagian video mana yang perlu dianalisis. Pada bagian pojok kiri bawah terdapat angka berwarna merah untuk menunjukan bilangan frame. Selama video diputar perhatikan angka-angka pada bagian tersebut, lalu tentukan pada frame ke berapa video akan dimulai (start) dan pada frame ke berapa video akan diakhiri (finish)
4
untuk kepentingan analisis. Setelah itu klik icon “Clip Setting” (Gambar Negative Film), lalu tuliskan angka pada Start Frame dan End Frame. Pada gambar berikut dicontohkan bagian video yang akan dianalisis mulai dari frame 16 dan berakhir pada frame 36.
6.
Kalibrasi Panjang Langkah selanjutnya adalah memberi definisi panjang (Kalibarsi). Sebagaimana yang sudah disebutkan sebelumnya, bahwa saat melakukan proses perekaman diharuskan meletakan penggaris dengan panjang 1 m . Panjang penggaris tersebut kini akan digunakan untuk mendefinisikan panjang pada analisis ini. Caranya adalah, klik Calibration Tools>New>Calibration stick sehingga muncul garis berwarna biru pada ruang kerja Tracker. Gantilah angka 100.0 menjadi 1.000, lalu pindahlah ujung-ujung garis biru tersebut pada ujung-ujung penggaris 1 m pada tampilan video. Melalui cara ini kita telah mengkalibrasi panjang penggaris tersebut sebesar 1m.
5
7.
Memasukan Sumbu Koordinat Buatlah koordinat kartesian (Sumbu X,Y) pada ruang kerja. Klik icon Coordinate axes, maka pada ruang kerja akan muncul dua buah garis berwarna ungu yang saling memotong secara tegak lurus sebagai koordinat posisi benda. Lalu geserlah koordinat tersebut dengan meletakan titik asal (0,0) pada bagian objek (bola) saat pada frame Start. Setelah berhasil, sembunyikan koordinat dengan cara klik sekali lagi pada icon Coordinat axes.
8.
Membuat “Point Mass” Definisikanlah massa benda dengan cara kilk icon Create > Point Mass sehingga munculah box bertuliskan Point Mass A. Pada percobaan yang mempertimbangkan massa benda, masukan nilai massa benda pada box tersebut. Namun pada kasus gerak para bola, massa benda tidak memberi pengaruh pada saat analisis, sehingga kita dapat membiarkan angka pada box tersebut bernilai 1.
9.
Membuat Jalur Gerakan Benda Langkah ini merupakan puncak dari aktivitas “track” objek benda yang bergerak. Ada dua teknik yang bisa kita pilih, yaitu teknik manual dan teknik otomatis. Berikut diuraiakan masing-masing teknik: a. Teknik Manual Tekan tombol “Shift” pada keyboard, kemudian pada saat yang sama arahkan kursor di atas permukaan objek (bola), lalu tekan klik kiri. Sesaat kemudian objek (bola) akan melangkah ke frame berikutnya, lalu lakukan hal yang sama yaitu tekan tombol “Shift” 6
dan klik permukaan objek (bola). Lakukan langkah tersebut terus menerus hingga sampai pada frame terakhir. Jika langkah ini sudah dilaksanakan, maka di layar samping kanan secara otomatis akan muncul grafik dan tabel waktu (t) dan posisi (x & y). b. Teknik Otomatis Klik box Point Mass A > Autotracker, sehingga memunculkan Autotracker box. Tekan tombol Shift + Ctrl pada keyboard kemudian taruhlah kursor di atas permukaan objek (bola), lalu klik kiri sehingga akan mengaktifkan tombol “search” pada autotracker box. Kemudian klik tombol “Search” sehingga objek (bola) akan bergerak secara otomatis. Jika bola berhenti (padahal belum sampai pada frame terakhir), maka klik tombol “accept” pada bagian bawah box hingga objek (bola) bergerak kembali. Jika langkah ini sudah dilaksanakan, maka di layar samping kanan secara otomatis akan muncul grafik dan tabel waktu (t) dan posisi (x & y).
10. Menganalisis Tabel/Grafik Jika proses membuat jalur sudah berhasil, maka di sisi kanan ruang kerja Tracker akan muncul dua bagian penting, yaitu Grafik Posisi dan Waktu, dan Tabel Posisi dan Waktu. Kita bisa mengubah variabel/besaran apa yang mau ditampilkan dengan cara klik judul sumbu, lalu gantilah dengan variabel yang dikehendaki. Sebagai contoh, pada huruf “x” kita klik, maka akan muncul pilihan simbol-simbol untuk variabel lain, seperti ‘y”, “vx”, “vy”, dll. Untuk melakukan analisis lebih lanjut, double klik area grafik, maka akan tersaji “Data Tool Box”. Melalui box inilah kita bisa melakukan banyak analisa grafik untuk gerak yang sudah kita rekam. Klik menu “Measure” lalu pilihlah “coordinate”, “slope” dan “area”. Setelah itu klik menu “Analyze” lalu pilihlah “Statistics” dan “Curve Fit” sehingga akan muncul tampilan sbb:
7
Berdasarkan berbagai informasi yang ada pada Data Tool Box tersebut, maka akan ada banyak data dan grafik yang bisa kita analisis. Sebagai contoh pada gambar di atas, kita baru saja menganalisi grafik posisi (y) dan waktu (t). Pada bagian samping kanan atas tersaji beberapa data statistik seperti nilai maksimum, minimum, rerata, dan simpangan baku. Sedangkan di bawahnya kita bisa melihat nilai posisi (y) yang terus berubah sesuai dengan perubahan waktu (t). Pada bagian bawah grafik kita diperlihatkan persamaan y= A*t + B dengan nilai A = 2.315E0 dan B= 1.359E-2. Apa makna angka-angka tersebut? Jika diperhatikan, itu merupakan persamaan garis linier dengan y merujuk pada posisi arah vertikal (y), A merupakan slope (gradient) dari garis linier yang terbentuk, dan B menunjukan nilai awal posisi benda. Adapun nilai slope (gradient) pada grafik tersebut merujuk pada perubahan nilai posisi (y) tiap satuan waktu (t) atau y/t. Kita tahu bahwa posisi tiap satuan waktu merupakan kecepatan. Jadi nilai A pada persamaan tersebut memberi informasi nilai kecepatan rata-rata benda pada arah sumbu y.
Referensi: Bryan, J. (2004). Video analysis software and the investigation of the conservation of mechanical energy. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 4(3), 284-298 Trip, T.R. (2010). The Influence of Video Analysis on Teaching. A dissertation submitted to the faculty of Brigham Young University Wee,L.K., dan Lee,T.L. (2011). Video Analysis and Modeling Tool for Physics Education: A workshop for Redesigning Pedagogy. Workshop at the 4th Redesigning Pedagogy International Conference June 2011, Singapore
8
