Seminar Nasional EduFisika 2017 Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan

PROSIDING Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”

Aula Ahmad Dahlan Kampus FKIP UHAMKA Jakarta 4 Maret 2017

Penerbit:

Program Studi Pendidikan Fisika UHAMKA

PROSIDING Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan” (http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/)

Panitia Dra. Imas Ratna Ermawaty, M.Pd. Dr. A. Kusdiwelirawan, M.M.S.I. Feli Cianda Adrin Burhendi, S.Pd., M.Si. Dr. Liszulfah Roza, S.Si., M.I.S. Wahyu Dian Laksanawati, S.Pd., M.Si. Tri Isti Hartini, S.Pd., M.Pd. Martin, S.Pd. Sugianto, S.Si., M.Si. Nyai Suminten, S.Pd., M.Pd. Hendrik Seputra, S.Pd. Mirza Nur Hidayat, S.Si., M.Si.

Penanggung Jawab Ketua Sekretaris Bendahara Acara

Teknologi Informasi

Reviewer Dr. Ariadne L. Juwono (UI) Dr. Akhiruddin Maddu (IPB) Dr. Goib Wiranto (LIPI) Dr. Sunaryo (UNJ) Prof. Dr. Abdul Rahman Gani (UHAMKA)

Editor Mirza Nur Hidayat, S.Si., M.Si.

ISBN: 978-602-74703-1-6

c 2017 Program Studi Pendidikan Fisika UHAMKA

Penerbit: Program Studi Pendidikan Fisika UHAMKA Gedung C Lt. 2, Kampus Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Pasar Rebo, Jakarta 13830

Prosiding EduFi 2017 (http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/)

4 Maret 2017

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim Seminar Nasional EduFisika 2017 (”EduFi 2017”) dengan tema ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan” yang dilaksanakan pada tanggal 4 Maret 2017 di Jakarta merupakan kegiatan ilmiah yang diselenggarakan oleh Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA. Seminar ini merupakan tempat untuk saling bertukar fikiran tentang perkembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang fisika dan pendidikan fisika, baik bagi para dosen, peneliti, guru, dan mahasiswa. Seminar ini menghadirkan pembicara dari berbagai institusi, yaitu Prof. Dr. Anto Sulaksono (Departemen Fisika, Universitas Indonesia), Prof. Dr. Agus Setyo Budi (Jurusan Fisika, Universitas Negeri Jakarta), serta Dr. Sugiharto (Bidang Industri dan Lingkungan, Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional). Ada 48 (empat puluh delapan) judul paper dalam EduFi 2017 ini. Praktis, makalah-makalah ini terdiri atas dua pokok utama, yaitu pendidikan fisika (model, media, dan evaluasi pembelajaran) serta fisika (teori-komputasi, nuklir-partikel, material, elektronika-instrumentasi-medis, geofisika-fisika lingkungan, serta eksperimen fisika dasar). Dari 48 paper tersebut, 4 paper terpilih dimasukkan ke dalam Jurnal Omega (http://omega.uhamka.ac.id). Di sisi lain, jumlah peserta seminar non pemakalah adalah sekitar 40 peserta. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Dr. Ariadne L. Juwono (Ketua Himpunan Fisika Indonesia, Cabang Jakarta) dan Bapak Dimas, S.Si. (Pusat Diseminasi dan Kemitraan, Badan Tenaga Nuklir Nasional - BATAN) atas dukungan dan kerjasamanya. Ucapan terima kasih kami sampaikan juga kepada segenap sivitas akademika UHAMKA dan semua pihak yang telah mendukung acara seminar ini. Semoga kegiatan ini bermanfaat bagi kita semua.

Dr. A. Kusdiwelirawan, M.M.S.I. Ketua EduFi 2017

i


4 Maret 2017

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

i iii

PENDIDIKAN FISIKA Inovasi Model Pembelajaran Fisika Discovery Learning Model To Enhancing Students’ Science Process Skills and Cognitive Learning Outcome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Erwinsyah Satria Efektivitas Model Pembelajaran Inquiry Training Terhadap Keterampilan Proses Siswa pada Materi Alat-Alat Optik SMA Negeri 5 Binjai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tariza Fairuz

A1

Pengembangan Media Pembelajaran Fisika Penggunaan Algodoo untuk Meningkatkan Hasil Belajar Kognitif Siswa SMA pada Materi Impuls, Momentum, dan Tumbukan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syiroja Isyatirrodiyah, Murni, Hani Nurbiantoro Santosa

A2

B1

Estimasi Kecepatan Sudut Berbasis Video Tracker pada Gerak Hubungan Roda-Roda untuk Meningkatkan Hasil Belajar Siswa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Yogi Ginanjar, Vina Serevina, Bambang Heru Iswanto

B2

Pengembangan Set Praktikum Kinematika untuk Meningkatkan Keterampilan Proses Sains Siswa pada Pembelajaran Gerak Dua Dimensi di SMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ari, Bambang, Widia

B3

Asesmen dan Evaluasi Pembelajaran Fisika Penggunaan TCExam sebagai Alat Evaluasi Pembelajaran Fisika Siswa SMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nyai Suminten

C1

Filsafat Ilmu Pengetahuan Sejarah, Klasifikasi dan Paradigma Perkembangan Ilmu Pengetahuan di Indonesia . . . . . . . . . . . . Surajiyo

D1

FISIKA Fisika Teori dan Komputasi Komutator Operator Momentum Sudut dalam Koordinat Bola dengan Fungsi Gelombang Atom Hidrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abdul Rafie Nugraha, Bambang Supriadi, Sri Handono Budi Prastowo Komputasi Osilator Harmonik Sederhana dengan Metode Euler dan Euler-Cromer . . . . . . . . . . . . . Fitri Anjani, Muhammad Faruq Nuruddinsyah

E1

Fisika Nuklir dan Partikel Pengaruh Iradiasi Sinar Gamma pada Pertumbuhan Awal Tanaman Gandum . . . . . . . . . . . . . . . . . Indri Suryani, Feli Cianda Adrin Burhendi, Wijaya Murti Indriatama Pengaruh Iradiasi Pangan Terhadap Kadar Air dan Masa Simpan dengan Sumber Co-60 pada Dosis Sedang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Irfan Abdul Hadi, Indra Mustika Pratama

iii

E2

F1

F2


4 Maret 2017

Pengaruh Dosis Radiasi Gamma Terhadap Kopolimer Pencangkokkan Asam Akrilat Stirena pada Selulosa Sebagai Bahan Adsorben Logam Pb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nur Annisah, Mery Suhartini Pengukuran Laju Dosis Radiasi Sinar-X di Instalasi Radiografi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rio Prihartono, Harun Al Rasyid Fisika Material Pengaruh Suhu Penumbuhan Terhadap Karakteristik Kelistrikan Transistor Efek Medan Organik Pentacene dan Kristalinitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fadliondi, Haris Isyanto, Prian Gagani Chamdareno Pengaruh Penambahan Al Terhadap Nanostruktur Thin Film ZnO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ria Fitriana, Sugianto, Endah Laraswati Pengaruh Postheating Terhadap Struktur Kristal pada Sintesis Nanopartikel Fe3O4 dengan Metode Kopresipitasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Devi Zuriati, Sugianto, Endah Laraswati Karakteristik Film Nanokomposit Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 dengan Metode Sol-Gel . . . . . . . . . . . . . . . . Juwairiyah Hafshah, Sugianto, Endah Laraswati Sintesis dan Karakterisasi Nanostruktur MgO dengan Menggunakan Metode Kopresipitasi . . . . Silfianna Nilam Sari, Sugianto, Endah Laraswati Pengaruh Penambahan ZnS Terhadap Performa Carbon Dot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kartika Zeta, Sugianto, Endah Laraswati Menghitung Kadar Mineral Zn pada Telur Ayam dan Telur Bebek dengan Menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom AAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Agung setiawan, Feli Cianda Adrin Burhendi, Dian Anggraini Pengaruh Konsentrasi Terhadap Penyerapan Ion Logam Pb oleh Kopolimer Asam Akilat . . . . . Diana, Mery Suhartini Membandingkan Kadar Kandungan Kafein pada Bubuk Kopi Biasa dengan Kopi Olahan Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ihsan, Acep Kusdiwelirawan, Nunung Nuryanti Pengaruh Unsur Kandungan Polivinil Asetat dan Kardus Terhadap Hasil Uji Tarik Papan Partikel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Siti Nurchasanah, Feli Cianda Adrin Burhendi, Hamdi Fathurrohman, Hangga Putra Prabawa Pembuatan Plastik Ramah Lingkungan dengan Polimer Alami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sony Oxel Bayu P. K., Feli Cianda Adrin Burhendi, Zul Evi Yana Pengaruh Bubuk Cengkeh (Syzigium aromaticum) Terhadap Kandungan Protein Daging Ikan Salmon Dadu dengan Radiasi Sinar UV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tri Purnamasari, Astri Utami Pengaruh Konsentrasi PEG pada Karakteristik Emisi C-Dot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Devy Rahmawati, Sugianto, Endah Laraswati, Fitriah Hatiningsih Fisika Elektronika, Instrumentasi, dan Medis Open Lab: Karakteristik I-V LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ridwan Priyo Laksono, Muhammad Faruq Nuruddinsyah Analisis Posisi Persalinan dengan Menggunakan Konsep Fisika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arie Katrine, Feli Cianda Adrin Burhendi, Tiara Priscilia Perbandingan Suhu Tubuh Bayi pada Berat Rata-Rata 1780 dan 2400 g Menggunakan Inkubator Bayi Tipe TSN 910SC dengan dan Tanpa Sinar Ultraviolet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jayanti, Muhammad Kautsar

iv

F3 F4

G1 G2

G3 G4 G5 G6

G7 G8

G9

G10

G11

G12 G13

H1 H2

H3


4 Maret 2017

Analisis Pengaruh Nilai Kekentalan Zat Cair Terhadap Laju Resonansi Menggunakan Aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lingga Bayashi, Gugi Tyas Hubungan Fisika dengan EKG sebagai Alat Bantu Diagnostik dalam Medis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Silken Akrilik Megaria, Feli Cianda Adrin Burhendi, Ari Pembuktian Persamaan Diferensial Biasa Orde Satu dalam Menentukan Besarnya Pengisian dan Pelepasan Muatan pada Baterai Handphone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Santi Susilawati, Fitri Anjani, Dimas Rangga R. Geofisika dan Fisika Lingkungan Studi Pengoperasian Proton Precession Magnetometer (PPM) dan Analisa Kontur Anomali Magnetik Cimandiri, Pelabuhan Ratu di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Jakarta . . . . Linda Rachmawati, Muhamad Syirojudin Studi Pengoperasian Penggunaan Alat Ukur Declination Inclination Magnetometer (DIM) di BMKG Jakarta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Shafa, Feli Cianda Adrin Burhendi, Muhamad Syirojudin Eksperimen Fisika Dasar Pengaruh Pelapisan Zn pada Substrat Besi dengan Metode Elektrodeposisi Terhadap Nilai Uji Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Choirunnisa Septiani P. R., Feli Cianda Adrin Burhendi, Lutmiyati Analisis Laju Korosi pada Kawat Terhadap Asam Asetat dan Aquades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Virna Hardina, Feli Cianda Adrin Burhendi, Elyas Ardi Pengaruh Konsentrasi Larutan Gula dan Gliserin Terhadap Sudut Difraksi dan Sudut Putar Menggunakan Metode Difraksi dan Polarisasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rizka Syafilla Ningrum, Acep Kusdiwelirawan, Husni Thamrin Nilai Absorbansi pada Unsur Merkuri Bedak dengan Pendekatan Hukum Lembert-Beer dan Metode Least Square . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Raida, Feli Cianda Adrin Burhendi, Armet Kosaputra Menentukan Titik Massa Setengah Jungkat-Jungkit Sederhana dengan Menggunakan Triple Integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Muhamad Munarul Hidayat, Ridwan Priyo Laksono Analisis Modulus Elastisitas dengan Uji Tarik pada Jenis Logam Kuningan, Besi, dan Alumunium Farah Diba, Hamdi Fathurrohman Pengaruh Geometri dan Bahan Logam Terhadap Kecepatan Perambatan Panas Secara Konduksi Destri Mulyani, A. Kusdiwelirawan Perbandingan Diameter dan Jenis Kawat Penghantar (Tembaga dan Alumunium) Terhadap Nilai Gaya Lorentz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sarah Nur Apriyani, A. Kusdiwelirawan, Febrina Indragita Simarmata Bilangan Kompleks untuk Menentukan Besarnya Nilai Impedansi pada Rangkaian RLC . . . . . . . . Wini Amiroh, Hendrik Seputra, Raida, Rifliany Restiannisa Pengaruh Variasi Material Terhadap Besarnya Intensitas Radiasi dengan Menggunakan Hukum Stefan-Boltzmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sri Annisa Wahyuni, Feli Cianda Adrin Burhendi, Bilal Alkautsar

v

H4 H5

H6

I1

I2

J1 J2

J3

J4

J5 J6 J7

J8 J9

J10

Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/

Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”

Discovery Learning Model To Enhancing Students’ Science Process Skills and Cognitive Learning Outcome Erwinsyah Satria Elementary School Teacher Education Program Faculty of Teacher Training and Education Bung Hatta University Padang, West Sumatra 25133

Abstract This classroom action research was motivated by the students’ low science process skills and cognitive learning outcome in natural science. One of the reasons is the lack of teachers’ ability in choosing appropriate learning model in natural science learning. Thus, the implementation of Discovery Learning model to students of class IV SD Negeri 37 Alang Laweh Padang is one of the ways to solve this problem. The objective of this research is to describe the improvement of the students science process skills and cognitive learning outcome in natural science at class IV at SD Negeri 37 Alang Laweh Padang by using Discovery Learning model. The instruments of this research were the observation sheets of students’ science process skills and teachers’ activities and the test sheets of students’ cognitive learning outcome. The results showed that there was a significant improvement of students’ science process skills and cognitive learning outcome in natural science class IV by using Discovery Learning model from the first cycle to the second cycle. c 2017 The author. Published by Pendidikan Fisika UHAMKA

Reviewed by Komite Saintifik EduFi 2017

Keywords: discovery learning model, science process skills, cognitive learning outcome ∗ Corresponding Author. Email address: [email protected]

Introduction Advances in science and technology had an impact on the development of education and learning in elementary school. Along with advances in information technology, education and learning also efforts change to be better. Education can be defined as a conscious and deliberate effort to create an atmosphere of learning and the learning process so that learners are actively developing their potential to have the spiritual power of religion, self-control, personality, intelligence, character, and skills that needed for themself, society, nation and state [1]. Qualified education will involve children to actively learn from any resources. Teachers are functioned to facilitate learners in teaching process that they possess good learning outcomes and life skills needed by the students in their life settings. The children’s potentials, skills and attitude can be well-developed when teachers realize that using varied teaching approach or model may motivate learners to study. Learning outcomes will be obvi-

ously improved when learning process is improved. Learning is defined as the activity or process of gaining knowledge or skill by studying, practicing, being taught, or experiencing something. Learning is also defined as the act of acquiring new, or modifying and reinforcing existing, knowledge, behaviors, skills, values, or preferences which may lead to a potential change in synthesizing information, depth of the knowledge, attitude or behavior relative to the type and range of experience [2]. Learning science at elementary school require students able to analyze the problem to do their own investigation. Natural science is related to investigation, finding, solving problems and understanding the surrounding scientifically and systematically through observations. This subject is not merely about mastering factual knowledge, concepts, or principles but also finding process that it will develop learners’ scientific concepts, process skills and attitude. Discovery learning skill is one of important studying skills for students in science

Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8

learning. Students which discovery learning skills will be able to identify problems, do experiments independently in groups, and communicate their results or findings to their classmate. Understanding concepts science, investigating and discovering concepts by the students will be easier to do if teacher supply tools or equipments in learning science. Tools are something that use to communicate learning materials in order learning process take place. Most learning natural science in West Sumatera still conventional, use lecture and ask-answer method. Based on interview and observation to the teacher class IV at SD Negeri 37 Alang Laweh Padang, she state that generally natural science learning science learning is dominant by the teacher role than students, because time and space to do their own observation and discovery is limited, so the science process skills and natural science learning outcomes is not reach fully by students (only 23.3% of the students who were able to achieve the score above the Minimum Standard Score). Teachers’ skills and knowledge still does not meet the expectation that students cannot complete the learning objectives stated in learning instruction. Another issue is that the teachers mostly do not use various of teaching models in learning. There are some reasons why this happens; laziness and bothered of the teacher preparing for lesson plan in learning, teachers’ lack of understanding and skills in using the model and teachers’ reluctance to train themselves in practicing the new learning model. Based on the observation it can be concluded that learners’ low learning outcome in subject of natural science caused by the lack of optimality of learners science process skills. The teachers should stimulate the students to actively use their science process skills to find the concept in learning process in their science class. One of the approaches that could improve learners’ science process skills and elevate their understanding of scientific concepts is Discovery Learning model. Discovery learning model enable to motivate learners that they actively use their science process skills in conducting an activity, observation and finding. Discovery learning model is finding concepts through series of data or information that gather from observation or enperiment [3]. Discovery learning model is a model that is used science process skills to facilitate the students to construct their own knowledge that stimulus by the problem. This model is believed to be enhancing student’s self-learning ability and enjoyable that all concepts and materials will be saved in learners’ long term memory or in other words, the learners will always remember the concept taught by the teachers. This model is expected to reduce students’ boredom of learning their classroom. This will be a factor that might

influence learners’ learning outcome which has been determined in the objectives of teaching. Science process skills are some steps used by scientists in conducting their researches. A scientist should possess some skills that enable him/her to conduct a research namely: observation, measurement, questions, making a hypothesis, classification, guessing, interpreting data, presentation, experiment, etc.

Theoretical Framework Natural Science Natural science is a collection of systematic theory, it’s application generally limited on natural phenomenons, born and develop by scientific method like observation, and experiment, also involve scientific attitude as curiousity, open minded, honest, etc [4]. Natural science is human being effort in understanding universe through observation right on target, using procedure, and explain with logical thinking so derive a conclusion [5]. Natural science is expected to become a vehicle for the students to learn themselves and their physical surroundings. It is also objected that learners’ are able to implement their knowledge in their real life. Natural science learning process is emphasized on giving direct experiences that the expected competencies can be developed. There are some objectives of subject of natural science in elementary schools determined by National Education Assurance Board in KTSP [6]. It is to develop learners’ knowledge and understanding of scientific concepts which are beneficial and applicable in daily life basis. Moreover, it is expected that learners’ curiosity, positive attitude and awareness are elevated that they understand that science is mutually related to learners’ environment, technology, and community. It is objected that learners’ are able to expand their science process skills to study their physical surroundings, to solve problems and to find the solution of problems. Last, but not the least, it is expected that learners will possess the knowledge, concepts and skills of Natural Science as one of the basis for their advanced level of education (SMP/ MTs). Discovery Learning Model To achieve the objectives of the science subject, it is highly recommended that teachers should pay a massive attention to appropriate model, learning strategies, and media and infrastructure that must support teaching and learning processes. Discovery Learning is based on the thinking that every individual form their understanding and better learn through their life experiences [7]. This inquiry learning method requires students to get and find the new information in the suitable way of real or nature brain process. Learning science through Discovery Learning is a learning process which is

A1.2


started from problems which are found in the environment. Discovery learning is a cognitive learning method that demands more creative teachers to create situations that can make learners learning actively find their own knowledge. This model is consistent with the theory of Bruner who advised students to learn actively to build the concept and principle [3]. The problems are formed in order that the students could find their learning need through data collection and data processing. The steps below give guidelines for teachers to apply the Discovery Learning [8]: 1. Stimulation. The teacher begins the process through developing real world, open problems without solutions or students are exposed to something that raises a question mark. Those problems are related to learning material. 2. Problem Statement. Students identify problems and analyze the problems they faced that relevant with learning material. 3. Data Collection and Processing. The students could begin their research. Students have to think of the ways in which they use the different research method and tools to find the solution for the problems. The teacher could help students to begin it through providing them with some web site lists which are appropriate or learning sources which could prove it. After that, the students do the research, plan their strategies, form the hypothesis, collect information, doing experiment and find the solutions. Students are given the opportunity to gather as much relevant to prove the correctness of the hypothesis. All the information is collected and processed, encrypted and classified. This activity serves as the formation of concepts and generalizations. 4. Verification. Students undertake a careful examination to prove whether or not the hypothesis that has been set earlier correct. 5. Generalisation. Process of drawn a conclusion that can be used as a general principle and applies to all event or the same problem, taking into account the results of the verification. The teacher help students doing reflection or evaluation about their finding and processes that they used.

It is undeniable that scientific skills, or more specifically science process skills such as observing, hypothesizing, conducting experiments, interpreting data, communicating and so on are among the ingredients to produce scientific society. Scientists do not use a specific, step-by-step method in their research but through several ways to approach a problem. These skills were originally defined in the course of an attemp to analyze how research scientists operate [9]. The compilation of all these skills is what we call ”science process skills” which are always associated with scientific inquiry [10]. These skills are defined as a set of broadly transferable abilities, appropriate to many science disciplines and reflective of the behavior of scientists [11]. Different researchers provide different sets of skills that are to be included in science process skills. Six basic process skillsobserving, inferring, communicating, classifying, measuring and experimenting. However, the more common definition of science process skills contains two levels of skillsthe basic skills and the integrated skills. Again, researchers have different views when it comes to categorizing the skills into these two sub-categories. Despite the differences in categorization, the following is a set of science process skills agrees by all the authors: Observing, Classifying, Predicting, Using numbers, Measuring, Inferring, Interpreting data, Controlling variables, Hypothesizing, Defining operationally, Experimenting. The learning of science among students is greatly influenced by the mastery of science process skills [10]. Cognitive Learning Outcomes Learning outcome is measure repel to see student’ success in mastering learning materials that deliver during learning process. Learning outcomes is changing in behaviour as a result of learning activities in broad understanding cover up domain cognitive, affective, and psychomotor [5]. Educational goals in the formulation of the national education system using the classification of learning outcomes of the revised Bloom. In this study the learning outcomes measured only in cognitive domain aspect knowledge and comprehension. Cognitive domain with respect to the results of intellectual learning that consist of six levels [12], as follows:

Through the steps of Discovery Learning, the students could understand the problems which are given in learning process. Then through Discovery Learning steps the students could comprehend the knowledge and get real experiences so that it can increase students science process skills and learning outcome.

1. Knowledge (C1): The student can recall, define, recognize, or identify specific information, presented during the instruction. 2. Comprehension (C2): The student can demonstrate understanding of information by translating it into a different form or by recognizing it in translated form. 3. Application (C3): The student can apply the information in performing concrete actions.

Science Process Skills A1.3


4. Analysis (C4): The student can recognize the organization and structure of a body of information, break this information down into its constituent parts, and specify the relationships between these parts. 5. Synthesis (C5): The student can bring to bear information from various sources to create a product uniquely his or her own. 6. Evaluation (C6): The student can apply a standart in making a judgment on the worth of something.

that they were motivate to learn. The teacher then raised the students’ learning interest by displaying pictures about the materials to be learned. The teacher made a linkage between the new materials with the students’ real life interestingly and pleasantly. The teacher asked the students to do investigation activities related to the materials of the meeting by using Student Worksheet in groups. The teacher helped the students to actively find and construct their own knowledge and make use of their science process skills in various ways. After all of the groups completed the activities, the teacher At elementary school only three cognitive as- asked one of the groups to present their work in front of the class, while teacher and the rest stupects evaluation apply in student learning. dents gave evaluation and flashback. The teacher encouraged the students to learn. During the learnResearch Methodology ing process, the teacher facilitated, gave direction This study is classified into Classroom Action and guidance to the students. Meanwhile, their Research which was conducted in two cycles. Each learning achievement could be identified through cycle consisted of planning, acting, observing, and learning achievement test administered at the end reflecting. This research was conducted at SD of each cycle. Negeri 37 Alang laweh Padang, West Sumatra. The Observation was done by two observers through subjects of the research were 30 students; 10 fewhich they observed the students’ scientific skills male students and 20 male students in grade four. and the implementation of Discovery Learning This research was conducted collaboratively in four model during the learning process. The implemeetings. It was started from January 2016. The mentation of this model and the students’ sciensources of the data were the teachers and the stutific skills were recorded on the observation sheets. dents who were involved directly in the learning The observations were carried out intensively, obprocess. The data were obtained from the results jectively, and systematically. During the observaof observation on the implementation of Discovtion, the researcher and the observers tried to recery Learning model and observation on the stuognize and record the changes occurred over the dents’ science process skills, and learning achievestudents and the teacher in the learning process of ment test. There were two observers involved in this Discovery Learning model; was it better or worse? research. The data were gathered through observation, and learning achievement test. The data gath- The science process skills of the students which were ered were analyzed by using qualitative and quan- observed were: doing observation, doing classification, doing experiment and communicating. These titative models. The complete procedure of action research could observations were continuously conducted from cybe described as follows. In the planning stage, there cle I to cycle II. The results of the observation in was a discussion held with the teachers and the cycle I could be used as the basis for doing action in principal to decide when the research would be car- the next cycle. The results were discussed with the ried out, to determine the materials to be taught observers as a reflection for the following plan. At in this research, to design the Lesson Plan with the end of each cycle, a test was given to the stuthe teacher teaching in the fourth grade, to pre- dents in order to know their cognitive achievement pare tools, instructional media, to practice teach- in the level of knowledge and comprehension. ing by using Discovery Learning model, to design exercises for each meeting, to explain the way to use observation instruments to the teacher and the observers. Either the researcher or the observers recognized the students’ names. They worked together to arrange study groups and assignments for the students, write students’ workbooks, observation sheet and learning achievement test. He also prepared camera for documentation purposes during the research and explained to the observers what should be documented. In the action phase, the researcher applied Discovery Learning model. It started with the teacher building positive relationship with the students so

Reflection is held at the end of every action. On this stage, the researcher and the observers discussed about the action taken. The materials discussed were the reflection of the result achieved in Natural Science learning process which was related to the students’ science process skills, their cognitive learning achievement, and the teachers activities after the learning process, the disparities between the plan and the action carried out, and the conclusion for the data obtained. These data were used as the consideration for the next action. The result of the reflection was needed to see the accomplishment of the indicators. If the achievement indicator in cycle I had been reached, the cycle was

A1.4


stopped in cycle II. However, it would be continued to the next cycle if the achievement indicators were not yet achieved. In the discussion stage, the weaknesses of each cycle were brought into a discussion, as well as to find out the solution of the problems and to do improvement in the next cycle. It was done based on the results of the observation and evaluation. The results of the test were analyzed qualitatively by calculating the average score of the class and the percentage of the students who had achieved the score above the Minimum Standard Score namely 75% of the students obtained 75 or more out of 100. The results of the observation were analyzed by counting the scores, the average scores, and the percentage of the indicators of each activity carried out compared to the total activities and the total number of students.

students who were not able to do observation, they instead looked confusedly at the activities done by their friends. This was caused by the students who did not understand about what should be observed and they were not accustomed to Natural Science learning process of Discovery Learning model. In addition, the students had lack of understanding on the assignments contained in the Student Worksheet. The teacher also gave less guidance and motivation to the students to do observation required in the Student Worksheet. 2. The improvement of the students’ science process skills in the indicators of doing classification and experimenting in the second meeting was also still low. The number of the students who were able to do this activity was 22 students in the second meeting. A few student still unwilling to do this. The students’ lack of understanding on the instructions given in the Student Worksheet was assumed as the cause of the problem. Meanwhile, the teacher also given less guidance and motivation to the students doing the investigation for the learning process.

Results and Discussion Cycle I In cycle I, the learning materials were about Factors that cause changes in the physical environment. The materials delivered in the first and second meeting of cycle I were ”Identifying the various factors of physical environmental changes (rain, wind, sunshine, and waves): erosion” and ”Changes in land factors caused by wind and waves, as well as conducting experiments on the process of abrasion”. They were taught to the students by using Discovery Learning model. The time allocated for each meeting was 2 × 35 minutes. The results of the observation on the treatment given were as follows.

3. The students’ science process skills in communicating the learning activities in cycle I was above standard. This result showed that many students had understand about the learning materials and the activities being done. The number of the students who were able to do this activity was 23 students in the second meeting. This number suggests that there were more than half of the students who were able to write the result of their observation on the Student Worksheet, and there was also similar number of students who were able to draw conclusion about Factors that cause changes in the physical environment.

The Result of the Observation on the Students’ Science Process Skills The result of the observation in Cycle I toward the development of learners’ science process skills during the teaching and learning process though Discovery Learning model is described in Table 1. Table 1 The students’ science process skills in cycle I Meeting (%) 1 2 Observing 70.0 76.0 Classifying 66.7 73.3 Experimenting 66.7 73.3 Communicating 70.0 76.0

No Indicators 1 2 3 4

Average (%) 73 70 70 73

Table 1 indicates that: 1. The students’ science process skills in doing observation increased slightly from meeting 1 to meeting 2. The percentage of the students who were able to do this activity was 76% or 23 students in the second meeting. It’s showing that more than half of the students were able to do observation in groups based on the tasks given. However, there were still a few

In cycle I, it seemed that many students were able to perform science process skills as the learning model applied by the teacher was different from the previous ones. They were adequately accustomed to such model and understand what they should find in the learning posted by the teacher. The Students’ Cognitive Learning Outcome The result of the test in cycle I at third meeting revealed about the students learning outcome about Factors that cause changes in the physical environment materials, the number of the students who were able to achieve the Minimum Standard Score, the number of the students who were not able to achieve the Minimum Standard Score, the students average score and the percentage students learning mastery classically. The results were presented in Table 2.

A1.5


The teacher needed to improve her ways of teaching in initial activity, in core activity, in end activity. In order to increase the students’ understanding, the No Description Total teacher should guiding the students doing obser18 1 The number of students who were vation and inverstigation. The teacher could give able to achieve the score above the some helps especially to those who were shy and Minimum Standard Score quiet. The teacher was also expected to guide the 12 2 The number of students who were not able to achieve the score above students in doing observation, collecting and prothe Minimum Standard Score cessing data through the Student Worksheet which 3 The students’ average score 68.8 had been revised (accompanied by better pictures 60% 4 The percentage of the students who and instructions). In the next cycle, the teacher was were able to achieve the score above expected to be more skillful/effective in making use the Minimum Standard Score of the time provided and to be able to explain the 5 Target 75% lesson more clearly by using pictures and media at initial activity. She was also demanded to give From Table 2, it was revealed that the students’ reinforcement in reflection stage. By doing such cognitive learning outcome in cycle I was still low, improvement, it was expected that there would be and there were many students who were not able many students who were able to answer the questo achieve the score above the Minimum Standard tions in the test. The teacher was demanded to Score. The number of the students who got score guide her students to think about making generalabove the Minimum Standard Score was 18 indicatization of what they learnt. To the two observers, ing that the target of 75% students achieving the it was expected to do observation well and carefully standard score was not yet achieved. This problem during the learning process. was trigged by the students who were not familiar to the learning process of Discovery Learning model. The teacher was less skillful in guiding students, ex- Cycle II plaining how to investigate and collecting and proBased on the reflection result in cycle I, a better cessing datas during and on the end activity so that planning was remade regarding the way the teacher the students could not understand the learning that taught by using the Discovery Learning model. The deliver by teacher and could not much memorize the teacher was asked to do better classroom managematerials. In the initial activity, the teacher rarely ment and instructional time. She was also asked correlated the learning materials to the students’ giving more motivation to students at the beginreal experience which was concrete and easy to be ning of learning. The improvement was also made understood. In the end activity, the teacher did by making concept pictures with colors, and attracnot yet verify thoroughly whether the students had tive words in order to create meanings for the stuunderstood the materials or not. The students’ sci- dents and help the teacher in explaining the conence process skills which were low in classifying and cept to enable students to understand more easexperimenting, had made the students got low mas- ily and remember the material that they studied tery/understanding on the materials being learned. longer. A better planning on how the teacher exMany of them were not able to answer questions plained the problem was also done in the initial with in the test of the cycle I. The students’ low learn- using video and end activity by connecting the maing outcome was also caused by the teacher who terial to be taught with real-life experiences. It was was not good at managing the time and class, stim- helpful because the brain learned best from concrete ulating the students to actively use their science experiences. The teacher guided and motivated the process skills in the learning process. In addition, students better in order to improve their will to obthe teacher was not fully proficient in applying the serve, classify, experiment, communicate during the steps suggested in Discovery Learning model. core activity as well as when they performed inquiry After the action stage and observation were activities. The teacher also intensively guided and done, reflection activity with the teacher and ob- facilitated the students who wanted to try and to be servers was carried out to discuss the results of the able to communicate what they had learned. After observation. The results of the observation revealed discussing with the teacher, it was found that other that a few the student did not have interest or faith aspect that needed to be improved in cycle II was that problem learnt hard to discover, they feel re- the worksheets. It was hoped that the worksheets luctant to try it. The teacher was still awkward/less would help the students to understand easily and proficient in conducting the steps suggested in Dis- be active in doing the observation and experiment. covery Learning model. The teacher was not yet The way the teacher provided reinforcement to the able to raise the students’ learning motivation at students towards learning in the end activity was the beginning to make them more active in using also improved. She checked whether the students their science process skill in the learning process. were already familiar with the material they had Table 2 The students’ cognitive learning outcome in cycle I

A1.6


learned or not, so that it was expected that a lot of them obtained satisfactory learning achievement in the final test. In the implementation of the natural science learning activities in cycle II, the material being taught was ”Factors physical environment changes due to sunlight and Avalanche” in first meeting and ”Identifying the causes and consequences of flooding and Practice on the occurrence of floods” in the second meeting by using the Discovery Learning model. The observation was carried out by two observers using observation sheets. The result of the observation showed that the teacher was successful in motivating and building a positive relationship with the students, in implementing the Discovery Learning model, in presenting the subject matter by using pictures/video and giving concrete examples. She was also successful in motivating and guiding the students to observe and classify the activities and things learned by using available worksheets as well as guiding them in a group to communicate about their activities in the worksheets. She also succeeded in motivating and guiding groups of students in making experimenting by giving few clues. In addition, she checked her students’ understanding about the material that had been taught and reminded them to read more material learnt at home at the end of the second meeting. Thus, the students would be able to pass the cycle IIs final test. The full descriptions of students’ increased activities in cycle II were as follows. The Result of the Observation on the Students’ Science Process Skills Based on the data obtained, it could be observed that the development of students’ science process skills in cycle II was in Table 3. Table 3 The students’ science process skills in cycle II Meeting (%) 1 2 Observing 83.3 90.0 Classifying 80.0 90.0 Experimenting 80.0 90.0 Communicating 83.3 90.0

No Indicators 1 2 3 4

Average (%) 86.6 85.0 85.0 86.6

The data in Table 3 could be interpreted as follows: 1. There were 90% or 27 students who had been actively involved in doing observation at the end of the second meeting of Cycle II. They were able to describe Avalanche and Flood. The students got much guidance from the teacher to actively observe, classify, and investigation activities to find concepts. The students were motivated, pleased and highly interested to do observation and classifying during the learning process in the class.

2. The students’ science process skills in doing experiment also increased at the end of the second meeting of cycle II in which 27 students were motivating and willing to do experiment about Avalanche and Flood. The students were guided by the teachers and they were able to do it during the learning process so that they could fill the answers very well contained in the Student Worksheet. 3. The science process skills of communicating was done by 27 students at the end of the cycle II. It could be done actively by the students because they were guided by their teacher so that they were able to communicate the results of their investigations of Avalanche and Flood on the Student Worksheet and presented the result of their observations in front of the class. The teacher also helped the students to draw generalization appropriately. From these results, it can be concluded that all of the science process skills of students studied in this research had corresponded to the indicators set out. It could be concluded that the use of the Discovery Learning model could increase the fourth grade students science process skills. The Students’ Cognitive Learning Outcome Cycle II test was conducted after second meeting. The students’ learning outcome was shown in Table 4. From the table, it could be seen that the students who passed were 80.0%, or 24 people. The percentage exceeded the specified passed score indicators. Learning science by using the Discovery Learning model successfully improved the students’ natural science learning outcome. This could not be separated from the teacher’s corrective action efforts taken on the cycle II so that the students became more motivated and active in using their science process skills and understood about the lessons more easily. The improvement of the students’ science process skills in the cycle II helped them to get better learning outcome. It could also not be separated from the number of students who motivated solve the problems and got involved in the spirit of trying to find solution in the learning activities of cycle II, who were good at observing, classifying, experimenting the activities performed, and who were active in communicating data. They could easily answer the cycle II’s final test because they had observed and drawn a conclution well, had understood the material being taught, and they were pleased with the way activity and their teacher taught so that they became eager to follow the lessons. The test’s questions were related to what they did in the activities of the first and second meeting in cycle II. The result of the test in cycle II at third meeting revealed about the students’ learning outcome

A1.7


about Avalancke and Flood materials, the number in cycle I to 80% in cycle II. of the students who were able to achieve the Minimum Standard Score, the number of the students Acknowledgements who were not able to achieve the Minimum StanThe writer delivers his massive gratitude to dard Score, the students’ average score and the perRanti Efrizal, S.Pd. who have given constructive centage students’ learning mastery classically as folsuggestions and significant contribution for this palows. per. Table 4 The students’ cognitive learning outcome in cycle II No 1

2

3 4

5

Description The number of students who were able to achieve the score above the Minimum Standard Score The number of students who were not able to achieve the score above the Minimum Standard Score The students’ average score The percentage of the students who were able to achieve the score above the Minimum Standard Score Target

References

Total 24

6

83 80%

75%

Reflection was done after the observation activities. From the results obtained in cycle II and a discussion with the teacher, it was found that it was not necessary to continue the actions in the next cycle because the indicator of success for the science skills, and cognitive learning outcomes had been reached.

Conclusion Based on the findings and the discussions of the research, it was revealed that the Discovery Learning model was successfully implemented in the fourth grade of SD Negeri 37 Alang Laweh Padang through which it could improve the students’ science process skill and their cognitive learning achievement in Natural Science. Based on the results of the research, it was concluded that: (1) the fourth grade students’ science process skills in doing observation increased from 73% in cycle I to 86.6% in cycle II, (2) the fourth grade students’ science process skills in classifying increased from 70% in cycle I to 85% in cycle II, (3) the fourth grade students science process skills in experimenting increased from 70% in cycle I to 85% in cycle II, (4) the fourth grade students’ science process skills in communicating increased from 73% in cycle I to 86.6% in cycle II, (5) the fourth grade students’ cognitive learning achievement increased from 60%

A1.8

[1] Undang-Undang No 20 Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional, (Sekretaris Negara Republik Indonesia, Jakarta, 2003). [2] R. Gross, Psychology: The Science of Mind and Behaviour, 6th Ed. (Hodder Education, UK, 2010). [3] R.A. Sani, Pembelajaran Saintifik untuk Implementasi Kurikulum 2013, (Bumi Aksara, Jakarta, 2013). [4] M. Asy’ari, Penerapan Pendekatan SainsTeknologi-Masyarakat dalam Pembelajaran Sains di Sekolah Dasar, (Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, 2006). [5] A. Susanto, Teori Belajar dan Pembelajaran di Sekolah Dasar, (Kencana Prenada Media Group, Jakarta, 2013). [6] Depdiknas, Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan, (Depdiknas, Jakarta, 2006). [7] G.O. Blough dan J. Schwartz, Elementary School Science And How to Teach It, 5th Ed. (Holt, Rinehart and Winston, Inc., New York, 1974). [8] Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Model Pembelajaran Penemuan (Discovery Learning), (Badan Pengembangan Sumber Daya Manusia Pendidikan dan Kebudayaan dan Penjaminan Mutu Pendidikan, Jakarta, 2013). [9] W.K. Esler dan M.K. Esler, Teaching Elementary Science, 7th Ed. (Wadsworth Publishing Company, USA, 1996). [10] F.A. Phang dan N.A. Tahir, Procedia - Social and Behavioral Sciences 56, (2012). [11] M.J. Padilla, The Science Process Skills (Research Matters - to the Science Teacher No. 9004), Dokumen WWW, (http://www.narst.org/publications/research/ skill.cfm). [12] R.I. Arends, Learning to Teach, 5th Ed. (McGraw-Hill, Singapore, 2001).

Prosiding EduFi 2017 A2† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Efektivitas Model Pembelajaran Inquiry Training Terhadap Keterampilan Proses Siswa pada Materi Alat-Alat Optik SMA Negeri 5 Binjai Tariza Fairuz* Universitas Pendidikan Indonesia Jl. Setiabudi, Bandung 40154

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas model pembelajaran inquiry training terhadap keterampilan proses siswa pada materi alat-alat optik SMA Negeri 5 Binjai. Jenis penelitian ini adalah quasi eksperimen dengan desain two group pretest and postest. Populasi dalam penelitian adalah seluruh siswa kelas X MIA SMA Negeri 5 Binjai. Pemilihan sampel dilakukan secara cluster random sampling dan terpilih kelas X MIA-1 sebagai kelas eksperimen yang berjumlah 35 orang dan kelas X MIA-3 sebagai kelas kontrol yang berjumlah 35 orang. Instrumen yang digunakan untuk mengetahui keterampilan proses siswa adalah tes keterampilan proses dalam bentuk esai sebanyak 10 soal. Berdasarkan analisa data, nilai rata-rata pretes kelas eksperimen 51,37 dan kelas kontrol 51,11. Kedua kelas berdistribusi normal, homogen, dan memiliki kemampuan awal yang sama. Kemudian diberikan perlakuan, kelas eksperimen dengan model pembelajaran inquiry training dan kelas kontrol dengan model pembelajaran konvensional. Nilai rata-rata postes kelas eksperimen 74,14 dan kelas kontrol 68,80. Hasil uji t diperoleh thitung = 2,053 dan ttabel = 1,997 sehingga thitung > ttabel maka H0 ditolak, yang berarti ada perbedaan akibat pengaruh model pembelajaran inquiry training terhadap keterampilan proses siswa pada materi alat-alat optik SMA Negeri 5 Binjai. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA

Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017

Kata kunci: inquiry training, keterampilan proses, alat-alat optik ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)

Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Penggunaan Algodoo untuk Meningkatkan Hasil Belajar Kognitif Siswa SMA pada Materi Impuls, Momentum, dan Tumbukan Syiroja Isysatirrodiyah*, Murni, Hani Nurbiantoro Santosa Program Studi Pendidikan Fisika, Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Surya Jl. Imam Bonjol No. 88, Karawaci, Kota Tangerang 15115

Abstrak Kondisi ideal yang terdapat pada materi impuls, momentum, dan tumbukan menjadikan materi ini abstrak. Hal ini membuat siswa sulit untuk mempelajarinya. Kesulitan siswa dalam mempelajari materi ini menyebabkan hasil belajar kognitifnya rendah. Masalah ini dapat diantisipasi dengan penggunaan media pembelajaran berbasis komputer, yaitu simulasi Algodoo. Algodoo adalah perangkat lunak gratis yang melayani simulasi visual berbasis fisika. Oleh karena itu, dilakukan penelitian eksperimen dengan desain penelitian Matching-Only Design. Populasi dalam penelitian ini adalah salah satu SMA Negeri di Kab. Tangerang. Sampel yang digunakan adalah dua kelas XI IPA yang dipilih dengan teknik Purposive Sampling, yaitu kelas eksperimen (36 siswa) dan kontrol (33 siswa). Tujuan penelitian ini adalah untuk: 1) mendapatkan gambaran peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo dan 2) mendapatkan gambaran perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Teknik pengumpulan data yang digunakan adalah tes tertulis (pretes dan postes), angket, dan observasi dengan instrumen penelitian utama berupa soal pilihan ganda dan instrumen pendukung berupa angket respon siswa dan lembar observasi. Data pretes dan postes diolah secara kuantitatif menggunakan uji peningkatan N-Gain, uji normalitas Liliefors, dan uji hipotesis Mann Whitney. Sedangkan data angket dan observasi diolah secara kualitatif menggunakan persentase. Dari hasil pengolahan data, didapat bahwa N-Gain kelas eksperimen sebesar 0,3096 sehingga termasuk kategori sedang dan N-Gain kelas kontrol sebesar 0,2437 sehingga termasuk kategori rendah. Didapat pula bahwa pada kelas eksperimen Lmaks > Lmin sehingga data berdistribusi normal dan pada kelas kontrol Lmaks < Lmin sehingga data berdistribusi tidak normal. Dilanjutkan dengan uji hipotesis, didapat hasil bahwa Zhitung < Ztabel sehingga H0 ditolak. Dari hasil-hasil itu, dapat disimpulkan bahwa: 1) terdapat peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan yang menggunakan Algodoo lebih tinggi daripada kelas yang tidak menggunakan Algodoo dan 2) terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA yang signifikan pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dan kelas yang tidak menggunakan Algodoo. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Algodoo, hasil belajar kognitif, media pembelajaran, simulasi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Tujuan mata pelajaran fisika di sekolah menengah adalah menguasai konsep dan prinsip fisika serta mempunyai keterampilan mengembangkan pengetahuan, dan sikap percaya diri sebagai bekal untuk melanjutkan pendidikan pada jenjang yang lebih tinggi serta mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi [1]. Jika tujuan-tujuan tersebut berhasil dicapai, maka pembelajaran dapat

dikatakan berhasil. Tercapai atau tidaknya tujuan pembelajaran dapat dilihat dari hasil belajar siswa. Hasil belajar siswa terbagi menjadi beberapa ranah, salah satunya yaitu hasil belajar kognitif. Hasil belajar kognitif adalah kemampuan-kemampuan yang dimiliki oleh siswa setelah ia menerima pengalaman belajar yang berkaitan dengan kegiatan mental. Keidealan sistem dalam materi fisika membuat siswa menjadi sulit membayangkan kejadian fisika

Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9

yang dimaksud oleh guru. Sebagus apa pun bahasa yang dirangkai oleh guru, belum tentu bisa memastikan bahwa siswa memiliki pemahaman yang sama dengan yang dimaksud oleh guru. Kebingungan yang dialami siswa saat mempelajari materi fisika akan membuat mereka berpikir bahwa fisika adalah sesuatu yang sulit dipelajari. Dalam penelitiannya, Samudra [2] menyatakan bahwa mata pelajaran fisika adalah salah satu mata pelajaran di sekolah yang seringkali dianggap sulit oleh siswa. Nurohimah [3] pun mengatakan hal serupa, bahwa fisika adalah pelajaran sains yang terkesan sulit sehingga siswa lebih dahulu merasa tidak mampu sebelum mempelajarinya. Berdasarkan hasil wawancara dengan salah satu guru fisika di sekolah, diketahui bahwa masalah yang dihadapi sebagian besar guru fisika di sekolah adalah hasil belajar kognitif siswa yang tergolong rendah. Masalah yang sama juga ditunjukkan dari penelitian yang dilakukan oleh Nurfitri [4], bahwa hasil belajar siswa dalam mata pelajaran fisika tergolong rendah. Oleh karena hasil belajar siswa juga mencakup ranah kognitif, maka apabila hasil belajar kognitif siswa rendah, tujuan pembelajaran fisika tidak akan tercapai. Impuls, momentum, dan tumbukan adalah salah satu materi yang terdapat pada pembelajaran fisika. Artinya, materi ini turut menentukan tercapai atau tidaknya tujuan pembelajaran fisika. Namun, pada materi ini terdapat penjelasan fenomena yang hanya terdapat dalam kondisi ideal. Masalahnya, di dunia ini, tidak ada yang ideal. Siswa tidak akan menemui kasus yang dibahas pada materi ini di kehidupan sehari-hari. Atas dasar itu, maka dapat disimpulkan bahwa penggunaan media pembelajaran sangat diperlukan dalam proses pembelajaran fisika, termasuk materi impuls, momentum, dan tumbukan. Peran guru dalam mengelola pembelajaran di kelas sangatlah penting dalam mencapai tujuan pembelajaran yang diharapkan. Salah satu pengelolaan pembelajaran yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan media pembelajaran untuk mempermudah proses transfer ilmu kepada siswa. Media pembelajaran diartikan sebagai perantara untuk membantu guru menyampaikan informasi kepada siswa dalam upaya guru membelajarkan siswa. Menurut Harmadi [5], media pembelajaran dapat digunakan untuk menyampaikan pesan atau informasi, merangsang pikiran, perasaan, dan kemauan peserta didik sehingga dapat mendorong terciptanya proses belajar pada diri siswa. Oleh karena proses pembelajaran merupakan proses komunikasi dan berlangsung pada suatu sistem, maka media pembelajaran menempati posisi yang cukup penting sebagai salah satu komponen sistem pembelajaran [6]. Dari berbagai manfaat media terse-

but, peneliti menyimpulkan bahwa media pembelajaran benar-benar penting digunakan dalam proses pembelajaran, termasuk materi impuls, momentum, dan tumbukan. Dalam dunia yang serba global seperti sekarang ini, sangat memungkinkan untuk menggunakan media pembelajaran berbasis komputer. Pemanfaatan komputer sebagai media pembelajaran memiliki keunggulan dibandingkan dengan media-media lainnya. Komputer mampu bertindak sebagai pengendali gabungan beberapa media pembelajaran sehingga termasuk multimedia. Kehadiran komputer juga memungkinkan adanya hubungan timbal balik antara siswa dan guru sehingga seringkali disebut sebagai multimedia interaktif. Sebagai multimedia interaktif, komputer mampu berperan menjadi pemberi umpan balik kepada siswa yang terlibat. Keunggulan-keunggulan yang dimiliki oleh multimedia interaktif ini menjadikannya sebagai media pembelajaran yang benar-benar bermanfaat dalam proses pembelajaran di kelas. Salah satu bentuk multimedia interaktif dalam pembelajaran yaitu berupa simulasi. Simulasi diyakini dapat meningkatkan hasil belajar kognitif siswa. Hal ini terbukti dari penelitian bahwa simulasi dapat meningkatkan hasil belajar kognitif siswa, seperti penelitian yang dilakukan oleh Muhammat Erwin Dasa Yuafi dan Endryansyah [7] dan Muntafit Hidayat [8]. Hasil penelitian mereka menunjukkan hasil yang sama, bahwa simulasi yang mereka gunakan dalam pembelajaran dapat meningkatkan hasil belajar siswa. Oleh sebab itu, dalam penelitian ini, akan diujicobakan penggunaan aplikasi Algodoo dalam pembelajaran fisika, terutama materi impuls, momentum, dan tumbukan. Sajian multimedia interaktif yang akan digunakan berbentuk simulasi, yaitu Algodoo. Algodoo adalah sebuah aplikasi komputer gratis. Algodoo merupakan pengembangan simulasi dua dimensi mengenai materi fisika untuk menciptakan pengetahuan interaktif. Aplikasi ini sengaja dirancang untuk mendorong kreativitas, kemampuan, dan motivasi belajar siswa dalam rangka membangun pengetahuan mereka sehingga dapat memanfaatkan fisika untuk menjelaskan kehidupan nyata [9]. Dengan digunakannya Algodoo sebagai media pembelajaran, diharapkan hasil belajar kognitif siswa untuk materi impuls, momentum, dan tumbukan mengalami peningkatan. Tujuan penelitian ini antara lain: 1) mendapatkan gambaran peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo dan 2) mendapatkan gambaran perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak meng-

B1.2


gunakan Algodoo. Hipotesis penelitian ini antara lain: 1) terdapat peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan di kelas yang menggunakan Algodoo lebih tinggi daripada yang tidak menggunakan Algodoo dan 2) terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan yang signifikan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi rujukan penelitianpenelitian lain yang relevan dan sebagai referensi alternatif penggunaan media pembelajaran di sekolah.

Metode Populasi dalam penelitian ini adalah SMA Negeri 28 kabupaten Tangerang. Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah Penelitian Eksperimen dengan desain penelitian Matching-Only Design. Diagram untuk desain penelitian ini ditunjukkan dalam Tabel 1. Tabel 1 Tahapan penelitian Matching-Only Design Kelompok eksperimen M O1 X O2 Kelompok kontrol M O1 C O2

Huruf M pada tabel tersebut merupakan singkatan dari matched, artinya anggota tiap kelompok telah dicocokkan dengan variabel tertentu. Dalam penelitian ini, variabel tertentu yang dimaskud adalah kemampuan kognitif awal siswa, yakni nilai-nilai ujian mereka sebelumnya. Maka dari itu, digunakan teknik Purposive Sampling untuk mendapatkan dua sampel yang berkemampuan kognitif awal sama agar dapat dijadikan kelompok eksperimen dan kontrol. Caranya adalah dengan melakukan wawancara kepada guru kelas yang mengajar di kelas XI karena guru tentu sangat mengetahui karakter serta kemampuan siswa-siswa yang diajarnya. Dari hasil wawancara guru, kedua kelas yang memiliki kemampuan awal yang sama adalah XI IPA 1 dan XI IPA 2. Untuk memastikannya, dilakukan perhitungan nilai rata-rata ujian sebelumnya dari kedua kelas. Didapat hasil bahwa kelas XI IPA 1 memiliki rata-rata 68,14 dan kelas XI IPA 2 memiliki rata-rata 67,82. Berdasarkan hasil wawancara guru dan rata-rata nilai ujian kedua kelas yang sangat mirip ini, kedua kelas tersebut dijadikan sampel dalam penelitian ini dengan kelas XI IPA 2 sebagai kelas eksperimen dan XI IPA 1 sebagai kelas kontrol. Pemilihan desain penelitian dan teknik pemilihan sampel bersumber pada Fraenkel [10]. O1 pada gambar tersebut melambangkan pretes di kedua kelas, artinya tes awal sebelum kedua kelas diberikan perlakuan. Pretes dilaksanakan selama 2 jam pelajaran. Huruf X untuk treatment, artinya

mengajar di kelompok eksperimen dengan menggunaan Algodoo. Huruf C untuk kontrol, artinya mengajar di kelompok kontrol tanpa menggunaan Algodoo. Treatment dan kontrol masing-masing dilakukan selama 2 pertemuan atau 4 jam pelajaran. Selama melakukan treatment dan kontrol, digunakan perangkat pembelajaran berupa Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP). Khusus pada kelas eksperimen, digunakan perangkat pembelajaran tambahan, yaitu Panduan Menggunakan Algodoo (PMA) dan Lembar Kerja Siswa (LKS). O2 untuk postes, artinya tes akhir sesudah kedua kelas diberikan perlakuan. Waktu yang digunakan sama dengan waktu pretes, yakni 2 jam pelajaran. Dalam penelitian ini, variabel-variabel yang digunakan terdiri dari variabel bebas dan terikat. Variabel bebas berupa media pembelajaran sedangkan variabel terikatnya adalah hasil belajar kognitif siswa. Teknik pengumpulan data yang digunakan antara lain tes tertulis, angket, dan observasi. Instrumen pengumpulan data yang digunakan adalah soal pilihan ganda, dilengkapi dengan rubrik penilaian. Selain itu, digunakan juga instrumen pendukung, antara lain angket respon siswa dan lembar observasi. Soal pilihan ganda diberikan untuk menguji kemampuan hasil belajar kognitif siswa melalui pretes dan postes dengan jumlah 20 soal. Soal yang digunakan untuk pretes dan postes telah melewati beberapa tahapan, antara lain: 1) validasi oleh ahli (dua dosen yang bertindak sebagai validator), 2) uji coba soal pada siswa-siswa yang sudah mempelajari materi impuls, momentum, dan tumbukan, yakni 33 siswa kelas XII IPA 2 SMAN 28 kabupaten Tangerang, 3) analisis butir soal, meliputi validitas, reliabilitas, daya pembeda, dan tingkat kesukaran yang dihitung dengan menggunakan bantuan aplikasi Microsoft Excel, dan 4) perbaikan/ revisi. Untuk melihat validitas soal, digunakan rumus Pearson/ Product Moment menurut Sundayana [11] dengan ketentuan sebagai berikut: 1) Jika thitung > ttabel berarti valid dan 2) Jika thitung ≤ ttabel berarti tidak valid. Untuk melihat reliabilitas soal, digunakan rumus Spearman Brown menurut Sundayana [11]. Reliabilitas pada penelitian ini dicari dengan mengkorelasikan skor uci coba pertama dan kedua. Rentang waktu antara uji coba pertama dan kedua adalah satu minggu. Kondisi uji coba pertama dan kedua dibuat sama, yaitu 2 × 45 menit. Untuk melihat daya pembeda dan tingkat kesukaran, digunakan persamaan menurut Sundayana [11]. Hipotesis penelitian ini antara lain: 1) Terdapat peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan di kelas yang menggunakan Algodoo lebih tinggi daripada yang tidak menggunakan Algodoo dan 2) Terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan

B1.3


tumbukan yang signifikan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Untuk mengetahui besar peningkatan hasil belajar kognitif siswa, digunakan perhitungan statistik deskriptif, yaitu dengan melihat selisih mean, modus, median, skor tertinggi, skor terendah, standar deviasi, dan varian antara hasil belajar kognitif siswa kelas eksperimen dan kelas kontrol. Selain itu, digunakan pula uji peningkatan gain ternormalisasi (N-Gain). Uji ini digunakan untuk memberikan gambaran peningkatan hasil belajar kognitif siswa antara sebelum dan sesudah pembelajaran [11]. Besarnya peningkatan tersebut dihitung melalui persamaan yang dikembangkan oleh Hake [11] sebagai berikut: g=

skorpostes − skorpretes skorideal − skorpretes

(1)

Whitney yang bersumber dari Sundayana [11] dengan kriteria: jika −Ztabel ≤ Zhitung ≤ Ztabel maka H0 diterima. Hipotesis nol uji ini adalah H0 : tidak terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan yang signifikan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Sedangkan hipotesis alternatif uji ini adalah Ha : terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan yang signifikan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Angket respon siswa digunakan untuk mendapatkan gambaran respon siswa kelas eksperimen terhadap media pembelajaran yang digunakan atau tidak. Angket ini diberikan kepada kelas eksperimen setelah pembagian soal postes. Angket ini disusun menurut lima kategori pilihan pernyataan, yaitu Sangat Setuju (SS), Setuju (S), Kurang Setuju (KS), Tidak Setuju (TS), dan Sangat Tidak Setuju (STS). Data respon siswa dianalisis dengan menghitung persentase respon positif secara keseluruhan dan per kategori dengan mengacu persamaan pada Lestari [12]. Lembar observasi digunakan untuk memeriksa keterlaksanaan pembelajaran yang dilakukan oleh guru dan siswa. Lembar observasi dalam penelitian ini merupakan instrumen pendukung. Lembar observasi berisi pilihan pernyataan ”Ya”, ”Tidak”, dan ”Keterangan”. Lembar observasi guru diberi centang ”Ya” apabila kegiatan berlangsung. Lembar observasi siswa diberi centang ”Ya” apabila kegiatan siswa berlangsung minimal 70% dari total siswa yang hadir. Kemudian hasilnya dianalisis secara deskriptif dengan mengacu pada Lestari [12].

dimana g adalah gain ternormalisasi. Perhitungan gain ternormalisasi ini dilakukan terhadap nilai masing-masing siswa, kemudian dirata-ratakan. Kategori gain ternormalisasi g menurut Hake yang dimodifikasi oleh Sundayana [11] yaitu: untuk −1.00 ≤ g < 0, 00 berarti terjadi penurunan; untuk g = 0, 00 berarti tidak terjadi peningkatan maupun penurunan (tetap); untuk 0, 00 < g < 0, 30 berarti peningkatan kategori rendah; untuk 0.30 ≤ g < 0.70 berarti peningkatan kategori sedang; untuk 0, 70 ≤ g ≤ 1, 00 maka terjadi peningkatan kategori tinggi. Untuk melihat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa, digunakan uji hipotesis. Penentuan uji hipotesis yang digunakan berdasarkan hasil uji prasyarat, yaitu uji normalitas Liliefors dengan bersumber pada Sundayana [11] dengan kriteria: Jika Lmaks ≤ Ltabel , maka data berdistribusi normal. Setelah dilakukan uji normalitas, didapat Hasil dan Pembahasan hasil bahwa kelas eksperimen berdistribusi normal Peningkatan dan Perbedaan Peningkatan dan kelas kontrol berdistribusi tidak normal. Oleh Hasil Belajar Kognitif Siswa karena salah satu sampel berdistribusi tidak norData peningkatan hasil belajar kognitif siswa mal, maka dilanjutkan dengan uji hipotesis Mann disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2 Data peningkatan hasil belajar kognitif siswa

Mean Modus Median Skor tertinggi Skor terendah Standar deviasi Varian N-Gain Interpretasi

Kelas eksperimen Pretes Postes Selisih 8,83 12,44 3,61 8 11 3,00 8 12 4,00 13 18 5,00 5 8 3,00 2,42 2,17 -0,25 5,86 4,71 -1,15 0,3096 Sedang

B1.4

Kelas kontrol Pretes Postes Selisih 8,61 11,33 2,73 11 11 0,00 8 12 4,00 14 15 1,00 4 3 -1,00 2,57 2,52 -0,05 6,62 6,35 -0,27 0,2437 Rendah


Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa interpretasi nilai N-Gain untuk hasil belajar kognitif secara keseluruhan pada kelas eksperimen adalah sedang dan kelas kontrol adalah rendah. Dengan kata lain, peningkatan hasil belajar kognitif siswa di kelas eksperimen lebih tinggi daripada kelas kontrol. Hal ini juga tampak dari selisih mean, modus, skor tertinggi, dan skor terendah peningkatan hasil belajar kognitif kelas eksperimen yang lebih tinggi daripada kelas kontrol. Berdasarkan analisa secara deskriptif dan uji peningkatan N-Gain, tampak bahwa peningkatan kelas eksperimen dan kontrol berada dalam kategori yang berbeda, yaitu kelas eksperimen dan kontrol. Dengan kata lain, perbedaan peningkatan kedua kelas tersebut mencolok. Hal yang sama ditunjukkan oleh hasil uji hipotesis Mann Whitney. Berdasarkan uji hipotesis Mann Whitney, didapat hasil yaitu Zhitung = −2, 59778642, Ztabel = 1, 96, keputusan ”Tolak H0 ”, dengan kesimpulan ”Terdapat perbedaan yang signifikan”. Dengan ditolaknya H0 , berarti dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan peningkatan hasil belajar kognitif siswa SMA yang signifikan pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan yang tidak menggunakan Algodoo. Hal ini disebabkan oleh beberapa aspek sebagaimana diuraikan di bawah. Pemerolehan hasil belajar melalui berbagai indera. Siswa dapat menerima informasi yang berbeda dari kelima alat indera yang dimilikinya karena memang secara lumrah kelima alat indera yang dimiliki manusia memiliki fungsi yang berbeda. Bedanya informasi dari kelima alat indera turut mempengaruhi proses belajar siswa. Proses belajar yang berbeda dari informasi kelima alat indera juga akan memengaruhi hasil belajar siswa. Menurut Baugh dalam Arsyad [13], 90% hasil belajar seseorang diperoleh melalui indera penglihatan, 5% dari indera pendengaran, dan 5% dari indera yang lainnya. Fakta ini menunjukkan bahwa besarnya peran indera penglihatan dalam memengaruhi hasil belajar seseorang. Pendapat yang sejalan dikemukakan oleh Dale [13], yang memperkirakan bahwa 75% hasil belajar diperoleh melalui indera penglihatan, 13% indera pendengaran, dan 12% indera yang lainnya. Walaupun persentase melalui indera penglihatan lebih besar daripada melalui indera-indera lainnya, bukan berarti dalam proses pembelajaran siswa hanya dikondisikan menggunakan satu indera saja. Dengan kolaborasi beberapa indera untuk menyerap informasi dalam proses pembelajaran di kelas, akan memberikan hasil belajar yang lebih baik. Saat pemberian perlakuan, yaitu mengajar di kelas eksperimen dan kontrol, sama-sama diberlakukan metode-metode yang menggunakan lebih dari dua indera baik saat pendahuluan, inti, dan

penutup. Namun, melalui penggunaan Algodoo di kelas eksperimen, penggunaan alat indera lebih beragam dan frekuensi penggunaannya lebih banyak. Misalnya, mereka dituntut untuk membuat simulasi tumbukan. Dalam membuat simulasi, mereka harus memahami kondisi atau peristiwa apa yang ingin dibuat. Mereka harus mencocokkan penjelasan teori dari guru dengan kondisi simulasi yang diinginkan. Jadi, mereka tidak hanya mendengarkan penjelasan guru, tetapi juga melihat secara langsung gambaran penjelasan yang dimaksud. Selain itu, dalam pembuatan simulasi, mereka menjadi berinteraksi dengan Algodoo sebagai media pembelajaran, guru, dan teman-teman mereka. Bahkan, lebih kompleks lagi, setelah simulasi dibuat, mereka diminta untuk mengamati peristiwa yang terjadi, menghubungkannya dengan penjelasan guru, kejadian sehari-hari, mendiskusikannya dengan teman, dan mengisi Lembar Kerja Siswa (LKS). Artinya, penggunaan Algodoo dalam pembelajaran tidak hanya mengandalkan indera pendengaran dan penglihatan, tetapi juga memungkinkan penggunaan indera-indera yang lainnya, misalnya indera peraba. Fakta ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Arsyad [13] bahwa makin banyak alat indera yang digunakan untuk menerima dan mengolah informasi, maka makin besar pula kemungkinan informasi tersebut dapat dimengerti dan dipertahankan dalam ingatan. Dengan kata lain, Algodoo memungkinkan penyerapan informasi secara terus menerus mengenai impuls, momentum, dan tumbukan lebih banyak terjadi di kelas eksperimen. Hal ini lah yang menjadi salah satu sebab meningkatnya hasil belajar kognitif siswa kelas eksperimen dibandingkan kelas kontrol, bahkan membedakan peningkatan di antara kedua kelas tersebut secara signifikan. Kerucut pengalaman kekonkretan media pembelajaran. Dale dalam Arsyad [13] menggambarkan kerucut pengalaman mengenai hubungan antara tingkat keabstrakan beberapa jenis media yang berpartisipasi dalam proses pembelajaran. Kerucut pengalaman tersebut menunjukkan bahwa semakin puncak jenis media yang digunakan, semakin abstrak media pembelajaran yang digunakan itu. Algodoo merupakan media pembelajaran berbasis komputer yang berbentuk simulasi. Simulasi adalah suatu model hasil penyederhanaan suatu realitas [14]. Dengan kata lain, simulasi mencoba meniru suatu proses ke dalam tampilan yang bergerak. Simulasi Algodoo yang digunakan dalam penelitian ini merupakan penggambaran impuls, momentum, dan tumbukan dalam kondisi ideal. Jika dikaitkan dengan kerucut pengembangan di atas, simulasi Algodoo termasuk media yang berbentuk benda tiruan/pengamatan. Dari kerucut tersebut, tampak bahwa benda tiruan/pengamatan berada pada posisi kedua dari dasar kerucut. Artinya, keab-

B1.5


strakan informasi yang diterima dari simulasi Algodoo tergolong rendah. Hal ini selaras dengan hasil angket respon positif siswa yang menyatakan bahwa penggunaan Algodoo dalam proses pembelajaran di kelas membuat fisika menjadi lebih konkret. Respon siswa. Dari pengolahan data respon

siswa, didapat hasil bahwa 64,32% siswa di kelas eksperimen memberikan respon positif terhadap penggunaan Algodoo dalam pembelajaran. Dari persentase 64,32% itu, dirincikan lagi menjadi beberapa kategori seperti pada diagram Gambar 1.

Gambar 1 Diagram respon positif siswa terhadap Algodoo per kategori

Dari hasil pengolahan data angket respon siswa yang diperoleh, 64,32% siswa kelas eksperimen memberikan respon positif terhadap penggunaan Algodoo dalam proses pembelajaran di kelas. Respon yang positif ini menunjukkan bahwa siswa menyukai pembelajaran fisika dengan menggunakan Algodoo. Jika persentase respon positif siswa sebesar 64,32% dijabarkan lagi seperti pada diagram lingkaran di atas, dilihat bahwa 21% siswa kelas eksperimen senang menggunakan Algodoo. Dengan besar persentase yang sama, respon positif lainya adalah para siswa di kelas eksperimen merasa paham dan lebih mudah memahami materi fisika yang dibahas. Sedikit lebih rendah dari dua kategori sebelumnya, yakni sebesar 18% menunjukkan bahwa dengan digunakannya Algodoo dalam pembelajaran, siswa merasa materi-materi yang dipelajari menjadi lebih konkret karena bisa menyaksikan langsung simulasi di layar laptop mereka. Ketiga indikator yang mendominasi respon siswa ini memiliki hubungan yang erat. Kondisi ideal yang ada pada materi impuls, momentum, dan tumbukan menyebabkan materi ini menjadi abstrak. Abstraknya materi ini menimbulkan kesan pada diri siswa bahwa materi ini sulit untuk dipelajari. Kesan negatif ini membuat mereka bingung dan tidak paham dengan materi yang dibahas. Pada akhirnya, akan mempengaruhi hasil belajar kognitif mereka. Dengan digunakannya Algodoo dalam proses pembelajaran, masalahmasalah tersebut dapat diminimalisir. Jika dikaitkan dengan data respon siswa secara garis besar, dapat ditarik hubungan bahwa persentase 18% mengenai konkretnya materi yang dipelajari menimbulkan kesan yang positif terhadap pembelajaran. Para siswa dapat melihat sendiri

fenomena tumbukan dalam kondisi ideal secara nyata, bukan hanya membayangkan. Mereka dapat pula menghubungkannya dengan kehidupan seharihari mereka. Persentase siswa yang menganggap bahwa penggunaan Algodoo mampu membuat materi menjadi lebih konkret sejalan dengan persentase siswa yang menyatakan senang belajar fisika menggunakan Algodoo, bahkan mencapai 21%. Selain dapat dilihat dari pernyataan tersirat, perasaan senang siswa dapat dilihat dari kategori-kategori lain yang ditinjau, antara lain siswa menyukai tampilan dan fitur Algodoo, merasa berkreatifitas saat menggunakan, Algodoo mudah untuk digunakan, termotivasi untuk belajar fisika, dan mereka merasa menyalurkan kreatifitas. Perasaan senang siswa dalam proses pembelajaran berkaitan pula dengan kepahaman siswa akan materi yang dibahas. Dari diagram, diketahui bahwa 21% siswa menyatakan bahwa dengan menggunakan Algodoo, mereka dapat lebih memahami pembahasan materi impuls, momentum, dan tumbukan secara lebih dalam. Tak hanya itu, mereka juga merasa lebih mudah dalam berusaha memahami. Kepahaman siswa ini tentu berpengaruh pada hasil belajar kognitif mereka, sehingga dapat meningkat. Peningkatan Hasil Belajar Kognitif Siswa Per Kategori Berdasarkan teori Taksonomi Bloom, ranah kognitif terbagi menjadi empat kategori, yaitu C1 sebagai kategori Mengingat, C2 Memahami, C3 Mengaplikasi, dan C4 Menganalisa. Uji peningkatan tiap indikator dilakukan untuk melihat bagaimana peningkatan hasil belajar kognitif siswa yang menggunakan Algodoo bila ditinjau berdasarkan masing-

B1.6


masing indikator ranah kognitif, C1, C2, C3 dan C4. Peningkatan hasil belajar kognitif ditinjau dari tiap indikator dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Peningkatan hasil belajar kognitif per indikator Kelas C1 C2 C3 C4 Eksperimen 0,1470 0,1029 0,0788 0,0734 Kontrol 0,1413 0,0694 0,0912 0,0265

Dari data pada Tabel 3, semua kategori ranah kognitif mengalami peningkatan. Apabila ditinjau dari masing-masing kategori, peningkatan hasil belajar kognitif siswa kelas eksperimen sebagian besar lebih tinggi daripada kelas kontrol. Peningkatan Kategori C1, C2, dan C4 Dari data di atas, tampak bahwa hasil belajar kognitif-kategori C1, C2, dan C4, meningkat lebih tinggi daripada kelas kontrol. Bahkan, untuk kategori C2 dan C4, perbedaan peningkatan antara kedua kelas berbeda jauh. Dengan kata lain, penggunaan Algodoo di kelas dalam pembelajaran materi impuls, momentum, dan tumbukan dapat membuat peningkatan hasil belajar kognitif siswa lebih tinggi daripada di kelas yang tidak menggunakan Algodoo. Meningkatnya hasil belajar kognitif siswa pada kategori C1, C2, dan C4 disebabkan oleh penggunaan Algodoo yang mampu secara langsung membuat siswa menguasai beberapa poin berikut ini: 1. Mengenali satuan momentum. 2. Mengingat kembali definisi impuls. 3. Mengenali jenis tumbukan berdasarkan nilai koefisien restitusi. 4. Menyimpulkan hubungan antara koefisien restitusi dan energi kinetik. 5. Menjelaskan pengaruh impuls terhadap gerak benda. 6. Menjelaskan pengaruh momentum terhadap kecepatan benda. 7. Memprediksi kecepatan benda karena pengaruh momentum. 8. Mencontohkan tumbukan lenting sempurna. 9. Membedakan dampak yang diberikan oleh perubahan momentum. 10. Mengorganisasi urutan banyaknya energi kinetik yang hilang berdasarkan tabel informasi koefisien restitusi dua benda yang mengalami tumbukan. 11. Mengorganisasi urutan sulitnya menghentikan pergerakan benda berdasarkan tabel informasi massa dan kecepatan beberapa benda.

dalam pembelajaran impuls, momentum, dan tumbukan dapat dijabarkan sebagai berikut. Mengingat (C1) Mengingat adalah kategori proses kognitif bagi tujuan pembelajaran yang ingin menumbuhkan kemampuan untuk meretensi materi pelajaran sama seperti materi yang diajarkan [15]. Kategori ini merupakan tingkat paling dasar dari proses berpikir menurut Taksonomi Bloom. Dengan menggunakan Algodoo, siswa mampu mencapai tujuan kategori ini karena Algodoo menyediakan fitur yang menampilkan besar, nilai, arah, dan satuan dari berbagai variabel, misalnya kecepatan, momentum, gaya, waktu, massa, dan koefisien restitusi seperti yang ditunjukkan pada cuplikan tampilan simulasi berikut (Gambar 2).

Gambar 2 Informasi salah satu benda pada simulasi Algodoo

Adanya informasi-informasi tersebut pada Algodoo memungkinkan siswa untuk mengaitkan pengamatan mereka pada simulasi Algodoo dengan informasi yang mereka peroleh dari guru dan kehidupan sehari-hari.

Memahami (C2) Memahami merupakan proses mengkonstruksi makna dari materi pembelajaran, termasuk apa yang diucapkan, ditulis, dan digambar oleh guru [15]. Algodoo memungkinkan siswa untuk memperoleh informasi yang sangat lengkap terkait simulasi mengenai impuls, momentum, dan tumbukan sehingga dapat membantu siswa menghubungkan informasi yang diperoleh dari Algodoo dengan penjelasan dari guru. Contohnya, simulasi Algodoo mampu memberikan informasi koefisien restitusi dan menampilkan grafik energi kinetik terhadap waktu seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3 dan Gambar 4. Salah satu contohnya adalah apabila siswa diPoin 1 hingga 3 mewakili kategori C1, poin 4 hingga harapkan mampu menyimpulkan hubungan antara 8 mewakili kategori C2, sedangkan poin 9 hingga 11 koefisien restitusi energi kinetik yang hilang, maka mewakili kategori C4. Kaitan antara empat kate- siswa dapat mengamati energi kinetik salah satu gori ranah kognitif itu dengan penggunaan Algodoo benda jika koefisien restitusi tumbukan bernilai 1 B1.7


dari simulasi tersebut. Setelah mengamati simulasi, siswa dapat mengaitkannya dengan penjelasan guru bahwa energi kinetik yang hilang adalah energi kinetik sesudah tumbukan dikurangi dengan energi kinetik sebelum tumbukan. Dari proses membangun pemahaman antara penjelasan guru dan pengamatan simulasi Algodoo, baru dapat disimpulkan hubungan yang diminta.

Gambar 3 Informasi koefisien restitusi pada simulasi Algodoo

Gambar 4 Tampilan energi kinetik salah satu benda yang bertumbukan pada simulasi Algodoo

Menganalisis (C4) Menganalisis melibatkan proses memecah materi menjadi bagian-bagian kecil dan menentukan bagaimana hubungan antar bagian dan antara setiap bagian dan struktur keseluruhannya [15]. Kategori ini berada pada tingkatan ranah kognitif yang lebih kompleks dari kedua kategori yang dijelaskan sebelumnya. Algodoo mampu berperan sebagai media pembelajaran yang memungkinkan siswa untuk mencapai kategori ini. Selain membuat informasi yang sangat lengkap, Algodoo juga memungkinkan banyaknya informasi yang didapat dari satu simulasi. Tiap-tiap infomasi dari hasil simulasi dapat diamati polanya sehingga memungkinkan siswa untuk mengorganisasi hubungan antar bagian itu.

untuk mengerjakan soal latihan atau menyelesaikan masalah [15]. Dari data pada Tabel 3, tampak bahwa peningkatan hasil belajar kognitif siswa kelas eksperimen untuk kategori C3 lebih rendah daripada kelas kontrol, tetapi perbedaan antara keduanya tidak begitu jauh. Dari data lembar observasi, sebagian besar proses pembelajaran dilaksanakan sesuai dengan RPP yang sudah disusun. Hal ini dapat dilihat dari keterlaksanaan guru di kelas eksperimen sebesar 85% dan di kelas kontrol sebesar 92,17%. Selain itu, keterlaksanaan siswa di kelas eksperimen adalah sebesar 84% dan di kelas kontrol sebesar 93,5%. Keterlaksanaan proses pembelajaran baik yang diperankan oleh guru maupun siswa berada di atas 70%. Bahkan, keaktifan siswa sangat tampak selama proses pembelajaran. Namun, ada beberapa hal yang menjadi kekurangan dalam penggunaan Algodoo ini sehingga hasil belajar kognitif kelas eksperimen lebih rendah daripada kelas kontrol. Beberapa kekurangan tersebut antara lain adalah keterbatasan fungsi Algodoo dan alokasi waktu. Keterbatasan fungsi Algodoo Algodoo belum mampu mendukung siswa mencapai kategori ini karena pada simulasi Algodoo hanya menampilkan angka-angka yang sudah jadi, tanpa proses perhitungan. Jadi, untuk menjelaskan langkah-langkah pengerjaan soal, digunakan media lain, yaitu papan tulis. Hasil pengerjaan soal di papan tulis baru dapat dicocokkan dengan hasil yang didapat dari simulasi. Dengan kata lain, simulasi Algodoo terbatas pada pengecekan apakah penyelesaian soal sesuai dengan simulasi kejadian sebenarnya yang disimulasikan dengan Algodoo. Misalnya, untuk melihat penyelesaian soal dengan persamaan hubungan antara impuls dan momentum, dapat dibuktikan dengan hasil yang didapat dari simulasi Algodoo.

Alokasi waktu Hal ini disebabkan oleh kurangnya alokasi waktu untuk melakukan pembahasan soal lebih dalam di kelas eksperimen. Kelas eksperimen dan kontrol diberikan alokasi waktu yang sama. Namun, di kelas eksperimen, siswa melakukan beberapa kegiatan yang tidak dilakukan oleh siswa di kelas kontrol, seperti menyalakan laptop, mencoba menggunakan Algodoo, memahami fitur-fiturnya, membuat simulasi Algodoo, memperhatikan simulasi Algodoo yang mereka buat, hingga berinteraksi dengan guru dan teman berkaitan dengan simulasi Algodoo. Kegiatan-kegiatan tersebut tidak dilakukan di kelas kontrol. Dengan kata lain, kelas kontrol memiliki Peningkatan Kategori C3 alokasi waktu untuk melakukan pembahasan soal Kategori C3 (Mengaplikasikan) adalah proses lebih banyak daripada kelas eksperimen. kognitif yang melibatkan penggunaan prosedurprosedur tertentu dalam keadan tertentu, misalnya B1.8


Kesimpulan Terdapat peningkatan hasil belajar siswa SMA pada materi impuls, momentum, dan tumbukan di kelas yang menggunakan Algodoo lebih tinggi daripada kelas yang tidak menggunakan Algodoo. Terdapat perbedaan hasil belajar kognitif siswa SMA yang signifikan pada materi impuls, momentum, dan tumbukan antara kelas yang menggunakan Algodoo dengan kelas yang tidak menggunakan Algodoo.

Ucapan Terima Kasih Terima kasih kepada seluruh pihak yang sudah berpastisipasi dalam penyusunan karya tulis ini.

Referensi [1] BSNP, Standar Isi untuk Pendidikan Dasar dan Menengah, (Badan Standar Nasional Pendidikan, Jakarta, 2006). [2] G.B. Samudra, I.W. Suastra, dan K. Suma, Jurnal Elektronik Program Pascasarjana Universitas Pendidikan Ganesha Program Studi IPA 4, (2014). [3] S. Nurohimah, E.S. Kurniawan, dan Ashari, Radiasi 1 (1), 45 (2012). [4] A. Nurfitri, Penerapan Model Pembelajaran Kreatif-Produktif dalam Pembelajaran Fisika untuk Meningkatkan Hasil Belajar Siswa, Skripsi, Universitas Pendidikan Indonesia, (2013). [5] Harmadi, Pengaruh Penggunaan Media Video terhadap Motivasi dan Hasil Belajar Siswa dalam Pembelajaran Ilmu Pengetahuan Sosial di Sekolah Menengah Pertama Negeri 2 Lais Musi Banyuasin, Tesis, Universitas Sriwijaya, (2010).

B1.9

[6] Aprilliyah dan E. Wahjudi, Jurnal Pendidikan Akuntansi 2 (2), 1 (2014). [7] M.E.D. Yuafi dan Endryansyah, Jurnal Pendidikan Teknik Elektro 4 (2), 407 (2015). [8] M. Hidayat, Implementasi Model Pembelajaran Kooperatif Tipe Stad (Student Team Achivement Division) Disertai LKS dan Media Komputer Program Macromedia Flash MX untuk Meningkatkan Kemampuan Kognitif dan Motivasi Belajar Fisika Siswa Kelas X SMA Negeri 1 Mojolaban, Skripsi, Univeristas Sebelas Maret, (2011). [9] Tim Algodoo, About Algodoo, Dokumen WWW, (https://algodoo.colorado.edu). [10] J.R. Fraenkel, N.E. Wallen, dan H.H. Hyun, How to Design and Evaluate Research in Education, (McGrawHill, New York, 2002). [11] R. Sundayana, Statistika Penelitian Pendidikan, (Alfabeta, Bandung, 2015). [12] K.E. Lestari dan M.R. Yudhanegara, Penelitian Pendidikan Matematika, (Refika Aditama, Bandung, 2015). [13] A. Arsyad, Media Pembelajaran, (Rajawali Pers, Bandung, 2015). [14] Sadiman et al., Media Pendidikan, (Raja Grafindo Persada, Jakarta, 2008). [15] L.W. Anderson dan D.R. Krathwohl, Kerangka Landasan untuk Pembelajaran, Pengajaran, dan Asesmen: Revisi Taksonomi Pendidikan Bloom, (Pustaka Pelajar, Yogyakarta, 2010).

Prosiding EduFi 2017 B2† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Estimasi Kecepatan Sudut Berbasis Video Tracker pada Gerak Hubungan Roda-Roda untuk Meningkatkan Hasil Belajar Siswa Yogi Ginanjar*, Vina Serevina, Bambang Heru Iswanto Program Studi Magister Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Jakarta Jl. Pemuda No. 10 Rawamangun, Jakarta 13220

Abstrak Penelitian ini difokuskan pada pengembangan media pembelajaran gerak hubungan roda-roda untuk meningkatkan hasil belajar siswa pada ranah kognitif. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium pengembangan media pembelajaran fisika Universitas Negeri Jakarta dan ujicoba dilaksanakan di kelas X MIA 2 SMAN 3 Karawang tahun ajaran 2016/2017. Metodologi penelitian yang digunakan adalah penelitian dan pengembangan dengan mengacu pada model Borg & Gall. Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini berupa angket validasi untuk menguji kelayakan produk dan tes tertulis untuk mengukur hasil belajar siswa. Hasil validasi ahli materi menunjukkan prosentase rata-rata penilaian sebesar 90,97% (sangat baik), ahli media sebesar 81,94% (sangat baik), dan guru fisika sebesar 86,63% (sangat baik). Sedangkan efektifitas peningkatan hasil belajar siswa dilihat dari hasil perhitungan uji gain ternormalisasi (N-gain) diperoleh nilai koefisien sebesar 0,6 dengan interpretasi sedang. Hal ini berarti bahwa media pembelajaran gerak hubungan roda-roda yang dikembangkan layak digunakan sebagai media pembelajaran fisika dan mampu meningkatkan hasil belajar siswa. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: media pembelajaran, hubungan roda-roda, hasil belajar ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Prosiding EduFi 2017 B3.1 - B3.3 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengembangan Set Praktikum Kinematika untuk Meningkatkan Keterampilan Proses Sains Siswa pada Pembelajaran Gerak 2D di SMA Ari*, Bambang, Widia Magister Pendidikan Fisika, FMIPA, Universitas Negeri Jakarta Jl. Rawamangun Muka, Rawamangun, Jakarta 13220

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan set praktikum kinematika yang lebih inovatif dan efektif untuk meningkatkan proses sains siswa dalam pembelajaran fisika di SMA. Set praktikum yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah set praktikum kinematik-2D pada bidang datar yang menggunakan kereta kinematika pada sumbu x dan y sebagai penggerak objek dengan representasi lintasan gerakan benda pada bidang 2D secara nyata dengan sistem magnetic board. Data yang akan diperoleh melalui set praktikum kinematik-2D ialah perpindahan, kecepatan, dan percepatan objek pada sumbu x dan y. Penelitian ini menerapkan metodologi penelitian pengembangan R&D (Research and Development) Borg dan Gall dan telah melalui tahapan: 1) Pengumpulan data dan analisis kebutuhan pada 15 SMA di DKI Jakarta, Bekasi, Bogor, Karawang dan Pandeglang; 2) Desain produk awal; 3) Pembuatan produk dilakukan di Laboratorium FMIPA Universitas Negeri Jakarta; 4) Uji coba laboratorium kesesuaian data pengukuran dengan perolehan 86,7% akurat; 5) Uji operasional alat oleh siswa SMA N 12 Kota Bekasi dengan perolehan 85,2% akurat dengan responden 120 siswa; 6) Uji operasional alat oleh guru dengan perolehan 88,5% akurat dengan responden 3 guru; dan 7) Revisi. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: set praktikum kinematika, gerak 2D, magnetic board, penelitian R&D ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

analisis kebutuhan siswa yang disebar pada 15 SMA di DKI Jakarta, Bekasi, Bogor, Karawang Pembelajaran fisika materi kinematika dan Pandeglang, 74% dari 150 siswa responden berdasarkan kurikulum 2013 adalah peserta didik tidak pernah melaksanakan praktikum untuk madituntut untuk dapat menganalisis gerak dua di- teri kinematika gerak dua dimensi. Berdasarkan mensi dengan menggunakan prinsip vektor [1]. hasil pengolahan kuisioner analisis kebutuhan guru Pembelajaran fisika yang dilakukan diharapkan da- dari 32 guru responden dari sekolah SMA di DKI pat mengembangkan keseimbangan antara pengem- Jakarta dan Bekasi, 71% di sekolahnya tidak pernah bangan sikap spiritual dan sosial, rasa ingin tahu, melaksanakan praktikum gerak dua dimensi. Hal kreativitas, kerja sama dengan kemampuan penge- tersebut menandakan ketersediaan set praktikum tahuan intelektual dan keterampilan dimana proses kinematika gerak dua dimensi di sekolah sangat pembelajarannya berpusat pada peserta didik [2]. sedikit. Proses pengaplikasian konsep terkait materi kinematika dapat dilakukan melalui kegiatan praktikum Pengembangan media pembelajaran gerak dua [3]. Praktikum dalam pembelajaran fisika meru- dimensi sebelumnya telah dilakukan oleh Univerpakan suatu rangkaian kegiatan pembuktian dan sitas Colorado dengan produk media pembelajaran pengembangan konsep fisika yang telah dipela- virtual berbasis software yang bernama Physics Edjari melalui bahan ajar dan pembelajaran di ke- ucation Technology: Projectile Motion merupakan las [4]. Namun pembelajaran fisika di SMA juga media yang mengaplikasikan materi memadu gerak belum memiliki set praktikum penunjang materi berupa penggambaran pergerakan benda yang kinematika gerak dua dimensi yang memadai di melakukan gerak parabola [5]. Selain itu, Loo Kang sekolah. Berdasarkan hasil pengolahan kuisioner Wee & Charles Chew melakukan mengembangkan

Ari et al. / Prosiding EduFi 2017 B3.1 - B3.3

Software Tracker Pedagogical Tool untuk pembelajaran gerak dua dimensi, yang berhasil menggambarkan lintasan gerak benda yang melakukan gerak parabola melalui metode Coupling Computer Modeling with Traditional Video Analysis [6]. Hartati melakukan pengembangan alat peraga gerak lurus yang berfungsi untuk melihat kecepatan benda yang bergerak lurus beraturan [7]. Selain itu, Hanif Alifah Kurniawati melalui penelitiannya mengembangkan alat peraga gerak lurus berubah beraturan yang berfungsi untuk mengetahui perubahan kecepatan benda yang bergerak di bidang miring [8]. Duwita Sekar Indah melalui penelitiannya berhasil mengembangkan alat peraga gerak parabola untuk mencari jarak jatuh benda yang melakukan gerak parabola [9]. Desi dan Desnita melalui penelitiannya mengembangkan alat peraga gerak melingkar pada sumbu horizontal dan vertikal berbasis mesin pemutar dengan timer serta counter [10]. Namun pengembangan media pembelajaran kinematika terdahulu penggunaannya siswa hanya dapat melihat aplikasi konsep dalam software atau program virtual saja yang bersifat maya, dan siswa tidak dapat memiliki pengalaman penerapan konsep gerak dua dimensi secara nyata. Melihat fakta-fakta tersebut maka perlu dilakukan penelitian terstruktur terkait pengembangan set praktikum kinematika untuk pembelajaran gerak dua dimensi di SMA tersebut yang dapat memberikan pengalaman nyata kepada siswa terkait konsep gerak dua dimensi, fungsional, praktis serta dapat dijangkau stakeholder pendidikan di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan yang dituntut dalam kurikulum.

hasil pengolahan kuisioner analisis kebutuhan guru dari 32 guru responden dari sekolah SMA di DKI Jakarta dan Bekasi, 71% di sekolahnya tidak pernah melaksanakan praktikum gerak dua dimensi. Hal tersebut menandakan ketersediaan set praktikum kinematika gerak dua dimensi di sekolah sangat sedikit.

Tahap Rancangan Alat Set praktikum kinematik-2D diadaptasi sesuai dengan ketentuan konsep atau materi yang terdapat pada buku studi literatur yakni terdiri dari paduan dua gerak lurus beraturan (GLB), paduan dua gerak lurus berubah beraturan (GLBB), dan paduan antara GLB dan GLBB. Alat ini terdiri dari sebuah objek yang dihubungkan dengan tali ke penggerak dua kereta mekanika dengan motor listrik pada sumbu x dan y di bidang datar. Sumber tenaga pada alat ini menggunakan power supply dengan tegangan output maksimal 12 volt. Terdapat dua tombol pengatur variasi kecepatan putaran motor dengan 5 variasi kecepatan. Pada alat ini juga terdapat sistem katrol dengan beban 10 sampai 100 gram yang memiliki kenaikan 10 gram. Beban tersebut digunakan sebagai instrumen yang berfungsi untuk menimbulkan percepatan pada kereta mekanika. Kerangka dasar set praktikum kinematik-2D terbuat dari bahan alumunium hollow yang kokoh. Set praktikum memiliki body cover dengan bahan fiber dengan warna yang menarik yang memberi kesan elegan dan aman serta nyaman digunakan siswa. Sumber energi listrik set praktikum berupa catu daya yang didesain portable sehingga memudahkan siswa dalam pengoperasian alat dengan 4 variasi tegangan. Integrasi catu daya dengan set Metode Penelitian praktikum kinematik-2D mengadopsi sistem pluPengembangan set praktikum kinematik-2D gin memudahkan siswa untuk merangkai alat dan yang dilakukan, menggunakan metode penelitian dapat meminimalisir adanya arus pendek sehingga pengembangan model Borg & Gall, dengan taha- alat aman digunakan. Set praktikum kinematik-2D pan pengembangan yang diajukan meliputi research ini ditunjukkan dalam Gambar 1. and information collecting, planning, develop preliminary form of product, preliminary field testing, main product revision, main field testing, operational product revision, operational field testing, dan final product revision [11].

Hasil dan Pembahasan Hasil Kajian Awal Hasil kajian awal pembelajaran fisika di SMA juga belum memiliki set praktikum penunjang materi kinematika gerak dua dimensi yang memadai di sekolah. Berdasarkan hasil pengolahan kuisioner analisis kebutuhan siswa yang disebar pada 15 SMA di DKI Jakarta, Bekasi, Bogor, Karawang dan Pandeglang, 74% dari 150 siswa responden tidak pernah melaksanakan praktikum untuk materi kinematika gerak dua dimensi. Berdasarkan

Gambar 1 Set praktikum kinematik-2D. Kerangka dasar terbuat dari aluminium dengan body cover fiber. Sumber listrik didesain portable guna meminimalisir resiko arus pendek saat praktikum.

B3.2

Ari et al. / Prosiding EduFi 2017 B3.1 - B3.3

Uji Coba Laboratorium dan Uji Operasional Ucapan Terima Kasih Alat oleh Siswa dan Guru Penulis mengucapkan terima kasih kepada BaBerdasarkan uji coba laboratorium oleh peneliti pak Bambang Supriadi dan Bapak Sri Handono di Laboratorium Fisika FMIPA UNJ didapatkan Budi Prastowo yang telah membimbing dalam tingkat kesesuaian data pengukuran dengan perole- penyelesaian paper ini. han 86,7% akurat. Untuk uji operasional alat oleh siswa dilakukan di SMA Negeri 12 Kota Bekasi dengan perolehan 85,2% akurat dengan responden Referensi 120 siswa kelas XI yang berasal dari 4 rombongan [1] Kemendikbud, Buku Pedoman Kurikulum belajar. Sedangkan uji operasional alat oleh guru 2013, (Pusat Perbukuan Kemendikbud, dilaksanakan di SMA Negeri 12 Kota Bekasi dan Jakarta, 2013). SMA Budi Mulia Jakarta dengan perolehan 88,5% [2] Sumaji, Pendidikan Sains yang Humanistis, akurat dengan responden 3 guru. (Kanisius, Yogyakarta, 1998). [3] Djamarah, Teori Motivasi Edisi Ke-2, (PT Bumi Aksara, Jakarta, 2002). Kesimpulan Setelah melalui rangkaian uji coba, set prak[4] D. Iswadi, Pengembangan Media atau Alat tikum kinematik-2D yang dikembangkan mampu Peraga Pembelajaran Matematika, (UPI, Banmenggambarkan secara nyata fenomena gerak dua dung, 2003). dimensi yang terdiri dari paduan dua gerak lurus [5] Colorado University, Physics Education Techberaturan (GLB), paduan dua gerak lurus berubah nology: Projectile Motion, (Colorado Univerberaturan (GLBB), dan paduan antara GLB dan sity, Colorado, 2007). GLBB. Dalam rangkaian uji coba yang telah di[6] W. Chew, Using Tracker as a Pedagogical Tool lakukan didapatkan hasil uji coba laboratorium kefor Understanding Projectile Motion, (Minity sesuaian data pengukuran dengan perolehan 86,7% of Education, Singapore, 2010). akurat; uji operasional alat oleh siswa SMA N [7] B. Hartati, Jurnal Pendidikan Fisika Indone12 Kota Bekasi dengan perolehan 85,2% akurat; sia 6, 128-132 (2010). dan uji operasional alat oleh guru dengan per[8] H. Alifah, Rancang Bangun Alat Praktikum olehan 88,5% akurat dengan responden 3 guru. Gerak Lurus Berubah Beraturan untuk MTs Berdasarkan hasil uji coba kelayakan set praktikum LB/A Yaketunis Kelas VII, (Universitas kinematik-2D telah memenuhi kriteria layak naSunan Kalijaga, Yogyakarta, 2013). mun diperlukan perbaikan kembali agar data yang [9] D. Sekar, Jurnal Inovasi Pendidikan Indonesia dihasilkan lebih akurat. Dari segi operasional oleh 3 (2), 89-94 (2014). guru dan siswa set praktikum kinematik-2D su[10] Desy, Desnita, dan Raihanati, E-Journal SNF dah dapat memberikan kesan menarik, mudah dan IV, 39-44 (2015). aman digunakan serta mendapat respon positif dari [11] W.R. Borg dan M.D. Gall, Educational Restakeholder. search & Development, (Wiley, New York, 1983).

B3.3

Prosiding EduFi 2017 C1† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Penggunaan TCExam sebagai Alat Evaluasi Pembelajaran Fisika Siswa SMA Nyai Suminten* Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830

Abstrak Telah dilakukan penelitian pengembangan guna menghasilkan, mengetahui kelayakan alat evaluasi hasil pengembangan, dan mengetahui respon siswa. Subyek penelitian ini adalah siswa SMA jurusan IPA berjumlah 35 mahasiswa. Metode penelitian yang digunakan adalah metode pengembangan, dengan desain pengembangan ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Kelayakan alat evaluasi dapat dilihat berdasarkan uji validasi program dari 2 ahli media dengan rerata skor 3,46 dan dari 2 ahli materi dengan rerata skor sebesar 3,47 dengan interpretasi ”baik”, berdasarkan respon siswa terhadap produk yang dikembangkan menghasilkan skor rerata 3,25 dengan interpretasi ”baik”, berdasarkan rerata ketercapaian hasil belajar siswa adalah B+ (lebih dari baik) sehingga secara umum siswa sudah lulus pada pokok bahasan Dinamika Partikel, berdasarkan perhitungan taraf kesukaran soal, rerata taraf kesukaran soal adalah 0,78 dengan kategori ”mudah”, sedangkan perhitungan dengan daya pembeda soal, rerata daya pembeda soal adalah 0,31 dengan kategori ”cukup” dan berdasarkan perhitungan validitas butir soal dengan corelate bivariate menghasilkan rerata nilai 0,562 dan dinyatakan valid, sedangkan perhitungan reliabilitas soal dengan skala alfa Cronbach memperoleh hasil 0,870 dan instrumen soal tersebut dinyatakan reliabel. Dengan demikian CBT dengan software TCExam dapat dan layak digunakan sebagai alat evaluasi pembelajaran fisika di SMA. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: TCExam, pengembangan CBT, evalusai pembelajaran fisika ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Sejarah, Klasifikasi, dan Paradigma Perkembangan Ilmu Pengetahuan di Indonesia Surajiyo* Universitas Indraprasta PGRI Jakarta Jl. TB Simatupang, Jakarta 12530

Abstrak Ilmu pengetahuan tidak muncul secara mendadak, melainkan hadir melalui suatu proses mulai dari pengetahuan sehari-hari dengan melalui pengujian secara cermat dan pembuktian dengan teliti diperoleh suatu teori, dan pengujian suatu teori bisa dilakukan dan babak terakhir akan ditemukan hukum-hukum. Filsafat sebagai manifestasi ilmu pengetahuan telah meletakkan dasar-dasar tradisi intelektual yang diawali oleh filsuf-filsuf Yunani Kuno di abad ke 6 SM. Dalam perkembangannya filsafat mengantarkan lahirnya suatu konfigurasi yang menunjukkan bagaimana cabang-cabang ilmu pengetahuan melepaskan diri dari keterkaitannya dengan filsafat, yang masing-masing secara mandiri berkembang menurut metodologinya sendiri-sendiri. Tulisan ini membahas tentang kelahiran dan perkembangan ilmu, klasifikasi, serta paradigma pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: filsafat, sejarah ilmu, klasifikasi ilmu, paradigma ilmu ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

aspek metodologis, ontologis, aksiologis, maupun epistemologisnya. Oleh karena itu setiap pengemIlmu pengetahuan pada dasarnya lahir dan bangan ilmu yang dilahirkan, validitas dan kebeberkembang sebagai konsekuensi dari usaha-usaha narannya dapat dipertanggungjawabkan. Muncul manusia baik untuk memahami realitas kehidupan persoalan bagaimana kelahiran, perkembangan, dan alam semesta maupun untuk menyelesaikan klasifikasi ilmu, dan paradigma pengembangan ilmu permasalahan hidup yang dihadapi, serta mengem- khususnya di Indonesia. bangkan dan melestarikan hasil yang sudah dicapai oleh manusia sebelumnya. Usaha-usaha tersebut terakumulasi sedemikian rupa sehingga memben- Pengertian dan Ciri-ciri Ilmu Pengetuk tubuh ilmu pengetahuan yang memiliki struk- tahuan The Liang Gie (1987) memberikan pengertian turnya sendiri. Struktur tubuh ilmu pengetahuan bukan barang jadi, karena struktur tersebut se- ilmu adalah rangkaian aktivitas penelaahan yang lalu berubah seiring dengan perubahan manusia mencari penjelasan suatu metode untuk memperbaik dalam mengindentifikasikan dirinya, mema- oleh pemahaman secara rasional empiris mengenai hami alam semesta, maupun dalam cara mereka dunia ini dalam berbagai seginya, dan keseluruhan berpikir. Ilmu bukan merupakan suatu bangunan pengetahuan sistematis yang menjelaskan berbagai abadi, karena ilmu sebenarnya merupakan sesuatu gejala yang ingin dimengerti manusia [1]. Ilmu harus diusahakan dengan aktivitas manuyang tidak pernah selesai. Kendati ilmu didasarkan pada kerangka obyektif, rasional, sistematis, lo- sia, aktivitas itu harus dilaksanakan dengan metode gis, dan empiris, dalam perkembangannya ilmu tertentu, dan akhirnya aktivitas metodis itu mentidak mungkin lepas dari mekanisme keterbukaan datangkan pengetahuan yang sistematis. Pengetaterhadap koreksi. Dengan kata lain, kebenaran huan ilmiah mempunyai 5 ciri pokok: ilmu bukanlah kebenaran mutlak. Itulah sebabnya manusia dituntut untuk selalu mencari alternatif1. Empiris. Pengetahuan itu diperoleh berdasarkan pengamatan dan percobaan. alternatif pengembangan, baik yang menyangkut

Surajiyo / Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6

2. Sistematis. Berbagai keterangan dan data yang tersusun sebagai kumpulan pengetahuan itu mempunyai hubungan ketergantungan dan teratur. 3. Obyektif. Ilmu berarti pengetahuan itu bebas dari prasangka perseorangan dan kesukaan pribadi. 4. Analitis. Pengetahuan ilmiah berusaha membeda-bedakan pokok-soalnya ke dalam bagian-bagian yang terperinci untuk memahami berbagai sifat, hubungan, dan peranan dari bagian-bagian itu. 5. Verifikatif. Dapat diperiksa kebenarannya oleh siapapun juga. Sedangkan Daoed Joesoef (1987) menunjukkan bahwa pengertian ilmu mengacu pada tiga hal, yaitu: produk, proses, masyarakat. Ilmu pengetahuan sebagai produk yaitu pengetahuan yang telah diketahui dan diakui kebenarannya oleh masyarakat ilmuwan. Pengetahuan ilmiah dalam hal ini terbatas pada kenyataan-kenyataan yang mengandung kemungkinan untuk disepakati dan terbuka untuk diteliti, diuji dan dibantah oleh seseorang [2]. Ilmu pengetahuan sebagai proses artinya kegiatan kemasyarakatan yang dilakukan demi penemuan dan pemahaman dunia alami sebagaimana adanya, bukan sebagaimana yang kita kehendaki. Metode ilmiah yang khas dipakai dalam proses ini adalah analisis-rasional, obyektif, sejauh mungkin ”impersonal” dari masalah-masalah yang didasarkan pada percobaan dan data yang dapat diamati. Ilmu pengetahuan sebagai masyarakat artinya dunia pergaulan yang tindak-tanduknya, perilaku dan sikap serta tutur-katanya diatur oleh empat ketentuan yaitu universalisme, komunalisme, tanpa pamrih, dan skeptisisme yang teratur. Van Melsen (1985) mengemukakan ada delapan ciri yang menandai ilmu [3], yaitu : 1. Ilmu pengetahuan secara metodis harus mencapai suatu keseluruhan yang secara logis koheren. Itu berarti adanya sistem dalam penelitian (metode) maupun harus (susunan logis). 2. Ilmu pengetahuan tanpa pamrih, karena hal itu erat kaitannya dengan tanggung jawab ilmuwan. 3. Universalitas ilmu pengetahuan. 4. Obyektivitas, artinya setiap ilmu terpimpin oleh obyek dan tidak didistorsi oleh prasangka-prasangka subyektif. 5. Ilmu pengetahuan harus dapat diverifikasi oleh semua peneliti ilmiah yang bersangkutan, karena itu ilmu pengetahuan harus dapat dikomunikasikan.

6. Progresivitas artinya suatu jawaban ilmiah baru bersifat ilmiah sungguh-sungguh, bila mengandung pertanyaan-pertanyaan baru dan menimbulkan problem-problem baru lagi. 7. Kritis, artinya tidak ada teori yang difinitif, setiap teori terbuka bagi suatu peninjauan kritis yang memanfaatkan data-data baru. 8. Ilmu pengetahuan harus dapat digunakan sebagai perwujudan kebertauan antara teori dengan praktis.

Kelahiran dan Perkembangan Ilmu Pengetahuan Perkembangan ilmu pengetahuan seperti sekarang ini tidaklah berlangsung secara mendadak, melainkan terjadi secara bertahap, evolutif. Oleh karena untuk memahami sejarah perkembangan ilmu mau tidak mau harus melakukan pembagian atau klasifikasi secara periodik, karena setiap periode menampilkan ciri khas tertentu dalam perkembangan ilmu pengetahuan. Perkembangan pemikiran secara teoritis senantiasa mengacu kepada peradaban Yunani. Oleh karena itu periodisasi perkembangan ilmu disini dimulai dari peradaban Yunani dan diakhiri pada zaman kontemporer. Zaman Pra Yunani Kuno Pada zaman ini ditandai oleh kemampuan [4]: 1. Know how dalam kehidupan sehari-hari yang didasarkan pada pengalaman. 2. Pengetahuan yang berdasarkan pengalaman itu diterima sebagai fakta dengan sikap receptive mind, keterangan masih dihubungkan dengan kekuatan magis. 3. Kemampuan menemukan abjad dan sistem bilangan alam sudah menampakkan perkembangan pemikiran manusia ke tingkat abstraksi. 4. Kemampuan menulis, berhitung, menyusun kalender yang didasarkan atas sintesa terhadap hasil abstraksi yang dilakukan. 5. Kemampuan meramalkan suatu peristiwa atas dasar peristiwa-peristiwa sebelumnya yang pernah terjadi. Zaman Yunani Kuno Zaman Yunani Kuno dipandang sebagai zaman keemasan filsafat, karena pada masa ini orang memiliki kebebasan untuk mengungkapkan ide-ide atau pendapatnya. Yunani pada masa itu dianggap sebagai gudang ilmu dan filsafat, karena bangsa Yunani pada masa itu tidak lagi mempercayai mitologi-mitologi. Bangsa Yunani juga tidak dapat menerima pengalaman yang didasarkan pada sikap receptive attitude (sikap menerima begitu saja),

D1.2


melainkan menumbuhkan sikap an inquiring attitude (suatu sikap yang senang menyelidiki sesuatu secara kritis). Sikap belakangan inilah yang menjadi cikal bakal tumbuhnya ilmu pengetahuan modern. Sikap kritis inilah menjadikan bangsa Yunani tampil sebagai ahli-ahli pikir terkenal sepanjang masa. Beberapa filsuf pada masa itu antara lain Thales, Phytagoras, Sokrates, Plato, dan Aristoteles.

kekekalan materi. Ini berarti bahwa alam semesta itu bersifat kekal, atau dengan kata lain tidak mengakui adanya penciptaan alam. Disamping teori mengenai fisika, teori alam semesta, dan lain-lain maka zaman Kontemporer ini ditandai dengan penemuan berbagai teknologi canggih. Teknologi komunikasi dan informasi termasuk salah satu yang mengalami kemajuan sangat pesat. Mulai dari penemuan komputer, berbagai satelit komunikasi, internet, dan lain sebagainya. Bidang ilmu lain juga mengalami kemajuan pesat, sehingga terjadi Zaman Abad Pertengahan Zaman Abad Pertengahan ditandai dengan spesialisasi-spesialisasi ilmu yang semakin tajam. tampilnya para theolog di lapangan ilmu pengetahuan. Para ilmuwan pada masa ini hampir se- Klasifikasi Ilmu Pengetahuan mua adalah para theolog, sehingga aktivitas ilmiah Klasifikasi atau penggolongan ilmu pengetahuan terkait dengan aktivitas keagamaan. Semboyan mengalami perkembangan atau perubahan sesuai yang berlaku bagi ilmu pada masa ini adalah An- dengan semangat zaman. Ada beberapa pandancilla Theologia atau abdi agama. Namun demikian gan yang terkait dengan klasifikasi ilmu pengeharus diakui bahwa banyak juga temuan dalam tahuan dari filsuf Auguste Comte, Karl Raimund bidang ilmu yang terjadi pada masa ini. Popper, Thomas S Khun dan Habermas berbedaZaman Renaisans Zaman Renaisans ditandai sebagai era kebangkitan kembali pemikiran yang bebas dari dogmadogma agama. Renaisans ialah zaman peralihan ketika kebudayaan Abad Pertengahan mulai berubah menjadi suatu kebudayaan modern. Manusia pada zaman ini adalah manusia yang merindukan pemikiran yang bebas. Manusia ingin mencapai kemajuan atas hasil usaha sendiri, tidak didasarkan atas campur tangan ilahi. Penemuanpenemuan ilmu pengetahuan modern sudah mulai dirintis pada zaman Renaisans. Ilmu pengetahuan yang berkembang maju pada masa ini adalah bidang astronomi. Tokoh-tokoh yang terkenal seperti Roger Bacon, Copernicus, Johannes Keppler, dan Galileo Galilei.

beda, yakni: Auguste Comte Pada dasarnya penggolongan ilmu pengetahuan yang dikemukakan Auguste Comte sejalan dengan sejarah ilmu pengetahuan itu sendiri, yang menunjukkan bahwa gejala-gejala dalam ilmu pengetahuan yang paling umum akan tampil terlebih dahulu. Kemudian disusul dengan gejala-gejala pengetahuan yang semakin lama semakin rumit atau kompleks dan semakin konkret. Oleh karena dalam mengemukakan penggolongan ilmu pengetahuan, Auguste Comte memulai dengan mengamati gejala-gejala yang paling sederhana, yaitu gejala-gejala yang letaknya paling jauh dari suasana kehidupan sehari-hari. Urutan dalam penggolongan ilmu pengetahuan Auguste Comte sebagai berikut:

Zaman Modern (17 - 19 M) Zaman modern ditandai dengan berbagai penemuan dalam bidang ilmiah. Perkembangan ilmu pengetahuan pada zaman modern sesungguhnya sudah dirintis sejak zaman Renaisans. Seperti René Descartes, tokoh yang terkenal sebagai bapak filsafat modern. René Descartes juga seorang ahli ilmu pasti. Penemuannya dalam ilmu pasti adalah sistem koordinat yang terdiri dari dua garis lurus X dan Y dalam bidang datar. Isaac Newton dengan temuannya teori gravitasi. Charles Darwin dengan teorinya struggle for life (perjuangan untuk hidup). J.J. Thompson dengan temuannya elektron.

1. ilmu pasti (matematika) 2. Ilmu perbintangan (astronomi) 3. Ilmu alam (fisika) 4. Ilmu kimia 5. Ilmu hayat (fisiologi atau biologi)

Karl Raimund Popper Karl Raimund Popper mengemukakan bahwa sistem ilmu pengetahuan manusia dapat dikelompokkan ke dalam tiga dunia (world), yaitu dunia 1, dunia 2, dan dunia 3. Popper menyatakan bahwa dunia 1 merupakan kenyataan fisis dunia, sedang Zaman Kontemporer (abad 20 - ) dunia 2 adalah kejadian dan kenyataan psikis dalam Fisikawan termashur abad keduapuluh adalah diri manusia, dan dunia 3 yaitu segala hipotesa, Albert Einstein. Ia menyatakan bahwa alam itu hukum, dan teori ciptaan manusia dan hasil kertak berhingga besarnya dan tak terbatas, tetapi jasama antara dunia 1, dan dunia 2, serta selujuga tak berubah status totalitasnya atau bersifat ruh bidang kebudayaan, seni, matafisik, agama, dan statis dari waktu ke waktu. Einstein percaya akan lain sebagainya. Menurut Popper dunia 3 itu hanya D1.3


ada selama dihayati, yaitu dalam karya dan penelitian ilmiah, dalam studi yang sedang berlangsung, membaca buku, dalam ilham yang sedang mengalir dalam diri para seniman, dan penggemar seni yang mengandaikan adanya suatu kerangka. Sesudah penghayatan itu, semuanya langsung mengendap dalam bentuk fisik alat-alat ilmiah, buku-buku, karya seni, dan lain sebagainya. Semua itu merupakan bagian dari dunia 1. Dalam pergaulan manusia dengan sisa dunia 3 dalam dunia 1 itu, maka dunia 2 lah yang membuat manusia bisa membangkitkan kembali dan mengembangkan dunia 3 tersebut. Menurut Popper dunia 3 itu mempunyai kedudukannya sendiri. Dunia 3 berdaulat, artinya tidak semata-mata begitu saja terikat pada dunia 1, tetapi sekaligus tidak terikat juga pada subyek tertentu. Maksudnya dunia 3 tidak terikat pada dunia 2, yaitu pada orang tertentu, pada suatu lingkungan masyarakat maupun pada periode sejarah tertentu. Dunia 3 inilah yang merupakan dunia ilmiah yang harus mendapat perhatian para ilmuwan dan filsuf. Thomas S. Kuhn Thomas S. Kuhn berpendapat bahwa perkembangan atau kemajuan ilmiah bersifat revolusioner, bukan kumulatif sebagaimana anggapan sebelumnya. Revolusi ilmiah itu pertama-tama menyentuh wilayah paradigma, yaitu cara pandang terhadap dunia dan contoh-contoh prestasi atau praktek ilmiah konkret. Menurut Kuhn cara kerja paradigma dan terjadinya revolusi ilmiah dapat digambarkan ke dalam tahap-tahap sebagai berikut. Tahap pertama, paradigma ini membimbing dan

mengarahkan aktivitas ilmiah dalam masa ilmu normal (normal science). Disini para ilmuwan berkesempatan menjabarkan dan mengembangkan paradigma sebagai model ilmiah yang digelutinya secara rinci dan mendalam. Dalam tahap ini para ilmuwan tidak bersikap kritis terhadap paradigma yang membimbing aktivitas ilmiahnya. Selama menjalankan aktivitas ilmiah itu para ilmuwan menjumpai berbagai fenomena yang tidak dapat diterangkan dengan paradigma yang dipergunakan sebagai bimbingan atau arahan aktivitas ilmiahnya itu, ini dinamakan anomali. Anomali adalah suatu keadaan yang memperlihatkan adanya ketidakcocokan antara kenyataan (fenomena) dengan paradigma yang dipakai. Tahap kedua, menumpuknya anomali menimbulkan krisis kepercayaan dari para ilmuwan terhadap paradigma. Paradigma mulai diperiksa dan dipertanyakan. Para ilmuwan mulai keluar dari jalur ilmu normal. Tahap ketiga, para ilmuwan bisa kembali lagi pada cara-cara ilmiah yang sama dengan memperluas dan mengembangkan suatu paradigma tandingan yang dipandang bisa memecahkan masalah dan membimbing aktivitas ilmiah berikutnya. Proses peralihan dari paradigma lama ke paradigma baru inilah yang dinamakan revolusi ilmiah. J¨ urgen Habermas Pandangan J¨ urgen Habermas tentang klasifikasi ilmu pengetahuan sangat terkait dengan sifat dan jenis ilmu, pengetahuan yang dihasilkan, akses kepada realitas, dan tujuan ilmu pengetahuan itu sendiri. Dalam hal ini Ignas Kleden menunjukkan tiga jenis metode ilmiah berdasarkan sifat dan jenis ilmu seperti terlihat dalam Tabel 1 berikut.

Tabel 1 Klasifikasi ilmu pengetahuan menurut J¨ urgen Habermas Sifat ilmu

Jenis ilmu

Emperis-analitis

Ilmu alam dan sosial empiris Humaniora

Historis-hermeneutis Sosial-kritis

Ekonomi, politik

sosiologi,

Pengetahuan yang dihasilkan Informasi Interpretasi Analisis

Ignas Kleden menunjukkan pandangan Habermas tentang ada tiga kegiatan utama yang langsung mempengaruhi dan menentukan bentuk tindakan dan bentuk pengetahuan manusia, yaitu kerja, komunikasi, dan kekuasaan. Kerja dibimbing oleh kepentingan yang bersifat teknis, interaksi dibimbing oleh kepentingan yang bersifat praktis, sedangkan kekuasaan dibimbing oleh kepentingan yang bersifat emansipatoris. Ketiga kepentingan ini mempengaruhi pula proses terbentuknya

Akses kepada realitas

Tujuan

Observasi

Penguasaan teknik Pengembangan inter subyektif Pembebasan kesadaran non reflektif

Pemahaman arti via bahasa Self-reflection

ilmu pengetahuan, yaitu ilmu-ilmu empiris-analitis, ilmu historis-hermeneutis, dan ilmu sosial kritis (ekonomi, sosiologi, dan politik) [5].

Paradigma Pengembangan Pengetahuan di Indonesia

Ilmu

Paradigma pengembangan ilmu di Indonesia adalah dengan paradigama Pancasila karena Pancasila sebagai dasar filsafat negara Indonesia.

D1.4


Menurut Kaelan (2000) bahwa Pancasila merupakan satu kesatuan dari sila-silanya harus merupakan sumber nilai, kerangka berpikir serta asas moralitas bagi pembangunan ilmu pengetahuan dan teknologi. Oleh karena itu sila-sila dalam Pancasila menunjukkan sistem etika dalam pembangunan iptek [6] yakni: 1. Sila Ketuhanan Yang Maha Esa, mengimplementasikan ilmu pengetahuan, mencipta, perimbangan antara rasional dengan irrasional, antara akal, rasa, dan kehendak. Berdasarkan sila pertama ini iptek tidak hanya memikirkan apa yang ditemukan, dibuktikan, dan diciptakan, tetapi juga dipertimbangkan maksudnya dan akibatnya apakah merugikan manusia dengan sekitarnya. Pengolahan diimbangi dengan pelestarian. Sila pertama menempatkan manusia di alam semesta bukan sebagai pusatnya melainkan sebagai bagian yang sistematik dari alam yang diolahnya.

5. Sila Keadilan sosial bagi seluruh rakyat Indonesia, kemajuan iptek harus dapat menjaga keseimbangan keadilan dalam kehidupan kemanusiaan, yaitu keseimbangan keadilan dalam hubungannya dengan dirinya sendiri, manusia dengan Tuhannya, manusia dengan manusia lain, manusia dengan masyarakat bangsa dan negara serta manusia dengan alam lingkungannya. Strategi pengembangan ilmu pengetahuan di Indonesia menurut Koento Wibisono (1994) ada dua hal pokok yaitu: visi dan orientasi filosofisnya diletakkan pada nilai-nilai Pancasila di dalam menghadapi masalah-masalah yang harus dipecahkan sebagai data/fakta obyektif dalam satu kesatuan integratif. Visi dan orientasi operasionalnya diletakkan pada dimensi-dimensi [7]:

2. Sila Kemanusiaan yang adil dan beradab, memberikan dasar-dasar moralitas bahwa manusia dalam mengembangkan iptek haruslah secara beradab. Iptek adalah bagian dari proses budaya manusia yang beradab dan bermoral. Oleh sebab itu, pembangunan iptek harus didasarkan pada hakikat tujuan demi kesejahteraan umat manusia. Iptek harus dapat diabdikan untuk peningkatan harkat dan martabat manusia, bukan menjadikan manusia sebagai makhluk yang angkuh dan sombong akibat dari penggunaan iptek.

1. Teleologis, dalam arti bahwa ilmu pengetahuan hanya sekedar sarana yang memang harus kita pergunakan untuk mencapai suatu teleos (tujuan), yaitu sebagaimana merupakan ideal kita untuk mewujudkan cita-cita sebagaimana dicantumkan dalam Pembukaan Undang-Undang Dasar 1945. 2. Etis, dalam arti bahwa ilmu pengetahuan harus kita operasionalisasikan untuk meningkatkan harkat dan martabat manusia. Manusia harus berada pada tempat yang sentral. Sifat etis ini menuntut penerapan ilmu pengetahuan secara bertanggung jawab. 3. Integral/integratif, dalam arti bahwa penerapan ilmu pengetahuan untuk meningkatkan kualitas manusia, sekaligus juga diarahkan untuk meningkatkan kualitas struktur masyarakatnya, sebab manusia selalu hidup dalam relasi baik dengan sesama maupun dengan masyarakat yang menjadi ajangnya. Peningkatan kualitas manusia harus terintegrasikan ke dalam masyarakat yang juga harus ditingkatkan kualitas strukturnya.

3. Sila Persatuan Indonesia, memberikan kesadaran kepada bangsa Indonesia bahwa rasa nasionalisme bangsa Indonesia akibat dari sumbangan iptek, dengan iptek persatuan dan kesatuan bangsa dapat terwujud dan terpelihara, persaudaraan dan persahabatan antar daerah di berbagai daerah terjalin karena tidak lepas dari faktor kemajuan iptek. Oleh sebab itu, Iptek harus dapat dikembangkan untuk memperkuat rasa persatuan dan ke- Kesimpulan satuan bangsa dan selanjutnya dapat dikemIlmu harus diusahakan dengan aktivitas manubangkan dalam hubungan manusia Indonesia sia, aktivitas itu harus dilaksanakan dengan metode dengan masyarakat internasional. tertentu, dan akhirnya aktivitas metodis itu men4. Sila Kerakyatan yang dipimpin oleh hikmah datangkan pengetahuan yang sistematis. Oleh kebijaksanaan dalam permusyawaratan/ per- karena itu ciri dari ilmu adalah empiris, sistematis, wakilan, mendasari pengembangan iptek se- obyektif, analitis, dan verifikatif. cara demokratis. Artinya setiap ilmuwan haPerkembangan ilmu pengetahuan seperti ruslah memiliki kebebasan untuk mengem- sekarang ini tidaklah berlangsung secara mendadak, bangkan iptek. Selain itu dalam pengembang- melainkan terjadi secara bertahap dan evolutif. an iptek setiap ilmuwan juga harus menghor- Oleh karena untuk memahami sejarah perkemmati dan menghargai kebebsan orang lain dan bangan ilmu harus melakukan pembagian atau harus memiliki sikap yang terbuka artinya klasifikasi secara periodik, karena setiap periode terbuka untuk dikritik, dikaji ulang maupun menampilkan ciri khas tertentu dalam perkembangdibandingkan dengan penemuan teori lainnya. an ilmu pengetahuan. Periodisasi perkembangan D1.5


ilmu itu bisa dibagi kedalam enam zaman yakni za- dan akhlak, baik moral umum yang dianut oleh man Pra Yunani Kuno, Yunani Kuno, Abad Perte- masyarakat atau bangsanya maupun moral religi ngahan, Renaisans, Modern, dan Kontemporer. yang dianutnya. Klasifikasi atau penggolongan ilmu pengetahuan mengalami perkembangan atau perubahan sesuai dengan semangat zaman. Para filsuf menggo- Referensi longkan ilmu pengetahuan berbeda-beda. [1] T.L. Gie, Pengantar Filsafat Ilmu, (Yayasan Paradigma pengembangan ilmu bagi bangsa Studi Ilmu dan Teknologi, Yogyakarta, 1987). Indonesia yang paling tepat yaitu visi dan orien[2] D. Joesoef, Pancasila Kebudayaan dan Ilmu tasi filosofis ilmu harus diletakkan pada nilai-nilai Pengetahuan, dalam Pancasila sebagai OrienPancasila di dalam menghadapi masalah-masalah tasi Pengembangan Ilmu, (PT Badan Penerbit yang harus dipecahkan sebagai data/fakta obyekKedaulatan Rakyat, Yogyakarta, 1987). tif dalam satu kesatuan integratif. Sedangkan visi [3] A.G.M. van Melson, Ilmu Pengetahuan dan orientasi operasionalnya diletakkan pada tiga dan Tanggung Jawab Kita, (PT Gramedia, dimensi yakni teleologis, etis, dan integral. Jakarta, 1985). [4] R. Mustansyir dan M.l Munir, Filsafat Ilmu, (Pustaka Pelajar, Yogyakarta, 2001). Saran [5] Surajiyo, Filsafat Ilmu & Perkembangannya Upaya untuk mendalami sejarah dan paradigma di Indonesia Suatu Pengantar, (Bumi Aksara, perkembangan ilmu adalah lewat pemberian mata Jakarta, 2008). kuliah filsafat ilmu pada semua tingkat pendidikan tinggi baik Diploma, Sarjana, maupun Magister, [6] Kaela, Pendidikan Pancasila, (Paradigma, sebab mahasiswa adalah calon-calon ilmuwan yang Yogyakarta, 2000). akan mengembangkan ilmu, supaya dalam perkem[7] K.W. Siswomihardjo, Ilmu Pengetahuan Kebangan ilmu tidak terjerumus ke hal-hal yang tidak lahiran dan Perkembangan, Klasifikasi serta diharapkan oleh manusia itu sendiri. Para ilmuwan Strategi Pengembangannya dalam Filsafat harus taat asas dan patuh pada norma-norma Ilmu dan Perkembangannya, (Muhammadikeilmuan, dan juga ilmuwan harus dilapisi moral yah University Press UMS, Surakarta, 1994).

D1.6

Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Komutator Operator Momentum Sudut dalam Koordinat Bola dengan Fungsi Gelombang Atom Hidrogen Abdul Rafie Nugraha*, Bambang Supriadi, Sri Handono Budi Prastowo Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Kampus Tegal Boto, Jember 68121

Abstrak Mekanika kuantum merupakan pokok bahasan fisika yang mempelajari tentang partikel mikroskopis seperti atom dan sejenisnya. Oleh karena bahasannya yang bersifat mikroskopis sehingga alat ukurnya terbatas dan hasil pengukurannya hanya sebuah probabilitas untuk mengetahui suatu partikel. Salah satu metode untuk mengetahui besaran fisika mikroskopis yaitu dengan menggunakan operator. Operator digunakan untuk menentukan sifat partikel dari gelombang yang direpresentasikan melalui fungsi gelombang. Operasi dari beberapa operator berkaitan dengan komutator yang jika bernilai nol maka operator tersebut dapat diukur secara serempak dan jika tidak bernilai nol maka operator tersebut tidak dapat diukur secara serempak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan komutasi operator momentum sudut dalam koordinat bola jika dikenai dengan fungsi gelombang atom hidrogen untuk n ≤ 3. Pada paper ini hanya mengkaji gerakan elektron mengelilingi inti dan spin elektron diabaikan karena tidak adanya gangguan berupa medan magnet sehingga nilai spin elektron konstan. Pada hasil penelitian diketahui bahwa fungsi gelombang atom hidrogen dari berbagai tingkat keadaan mempengaruhi hasil komutator operator momentum sudut. Untuk keadaan dasar, seluruh nilai komutatornya bernilai nol sehingga dapat diukur secara serempak. Untuk keadaan eksitasi pertama dan kedua terdapat beberapa komutator yang bukan persoalan eigen sehingga fungsi gelombangnya tidak compatible dengan beberapa komutator tersebut. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: momentum sudut, fungsi gelombang atom hidrogen, komutator ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

nya, tetapi juga dari sistem itu sendiri. Ketidakpastian Heisenberg mengemukakan bahwa alam meneMekanika kuantum merupakan bahasan fisika tapkan suatu batas ketelitian yang dapat digunakan yang bersifat mikroskopik sehingga jika ingin menguntuk melakukan sejumlah percobaan, tidak perukur suatu besaran, maka alat ukur yang digunakan duli sebaik apa pun peralatan ukur yang dirancang terbatas dan hasil ukur yang didapat hanya proba- [1]. bilitas dari besaran tersebut. Berbeda hal dengan fisika klasik yang terdapat banyak alat ukur karena Operasi dari beberapa operator berkaitan debesaran yang diukur bersifat makroskopik dan hasil ngan hubungan komutasi (komutator). Komutator yang didapatkan adalah pasti. Walaupun, besaran bersifat komut jika beberapa operator dapat diukur fisika kuantum hanya memiliki alat ukur yang ter- secara serempak, namun pada bahasan mekanika batas, namun besarannya dapat dihitung dengan kuantum umumnya observabel tidak dapat diukur seperangkat persamaan matematis yaitu dengan secara serempak sehingga komutator bersifat tidak menggunakan persamaan Schr¨ odinger dan hubung- komut. Observabel yang tidak dapat diukur secara an komutasi dari beberapa operator. Akibat dari serempak berkaitan dengan prinsip ketidakpastian objek yang diukur bersifat mikroskopik, sehingga Heisenberg. Komutator dapat bekerja jika operahasil yang diperoleh melalui persamaan matematis tor tersebut dikenai fungsi eigen yang dalam paper tersebut tidak pasti dan hanya dapat mengetahui ini digunakan fungsi gelombang atom hidrogen terprobabilitas dari partikel tersebut. Ketidakpastian nomalisasi. Fungsi gelombang tersebut didapat dari tersebut bukan hanya pengaruh dari lingkungan- persamaan Schrödinger tidak bergantung waktu

Abdul Rafie Nugraha et al. / Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6

(keadaan tunak). Berdasarkan hal tersebut, paper ini menggunakan atom hidrogen karena susunan atomnya yang sederhana yaitu hanya mengandung satu proton dan satu elektron. Pauling [2] menyatakan bahwa studi struktur atom hidrogen adalah langkah yang penting untuk mempelajari lebih lanjut struktur atom kompleks dan molekul, bukan hanya karena atom hidrogen merupakan struktur atom yang paling sederhana melainkan juga sebagai basis dalam perlakuan terhadap struktur atom berelektron banyak maupun molekul kompleks. Momentum sudut dalam mekanika kuantum konsepnya lebih kompleks daripada mekanika klasik. Di dalam mekanika kuantum terdapat momentum sudut orbital dan momentum sudut spin. Momentum sudut spin merupakan besaran intrinsik dari partikel elementer seperti elektron dan foton, dan tidak akan dijumpai pada bahasan mekanika klasik [3]. Pada fisika klasik, besarnya momentum sudut yaitu jumlah keadaan yang didapat tak terbatas dengan mengubah vektor momentum sudut. Tetapi pada mekanika kuantum, hanya ada jumlah keadaan yang terbatas, yaitu bilangan kuantisasi [4]. Momentum sudut dapat disusun sebagai operator vektor yang ketiga komponennya tidak komut satu sama lain dengan mengikuti persamaan [5] ~ = ~r × ~p L

sistem koordinat bola dengan menggunakan fungsi gelombang atom hidrogen. Selanjutnya pada hasil pengembangan teori diperoleh persamaan matematis komutator operator momentum sudut dalam koordinat bola dengan fungsi gelombang atom hidrogen. Tahap terakhir yaitu validasi hasil pengembangan teori untuk membandingkan persamaan matematis operator momentum sudut dalam koordinat bola dan persamaan matematis komutator operator momentum sudut dalam koordinat bola antara hasil pengembangan dengan hasil penelitian yang diperoleh dari buku, internet, atau jurnal.. Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut. • Menentukan persamaan operator momentum sudut dalam koordinat bola. • Menentukan solusi fungsi gelombang atom hidrogen untuk n ≤ 3. • Menghitung komutator operator momentum sudut dalam koordinat bola dengan fungsi gelombang atom hidrogen. • Membahas secara rinci makna persamaan dari komutator operator momentum sudut dalam koordinat bola dengan fungsi gelombang atom hidrogen.

(1)

dimana ~r adalah vektor posisi dan ~p adalah momentum linier partikel. Penelitian sebelumnya [6] tentang komutator operator momentum sudut dalam koordinat bola menyimpulkan bahwa komponen operator momentum sudut berkomutasi dengan operator yang sama dan juga dengan kuadrat operator momentum angular total. Penelitian lainnya [7] tentang The Definition of Universal Momentum Operator of Quantum Mechanics and the Essence of Micro-Particles Spin menyimpulkan bahwa ketika operator dikenai pada fungsi non-eigen, nilai non-eigen dan nilai rata-rata operator momentum ialah bilangan kompleks secara umum.

• Menyimpulkan pembahasan pada paper ini.

Hasil dan Pembahasan

Pada penelitian ini, momentum sudut pada atom hidrogen yang diukur hanya gerakan elektron mengelilingi inti dan tidak meninjau gerakan elektron berputar pada porosnya. Metode yang digunakan untuk dapat mengamati momentum sudut elektron adalah metode operator. Operator sangat penting dalam mekanika kuantum karena berfungsi untuk menentukan sifat partikel dari gelombang. Jika suatu operator dikenakan (dioperasikan) dengan suatu fungsi menghasilkan suatu nilai konstanta dan fungsi itu sendiri, hal ini dinamakan sebagai persamaan eigen. Operator momentum sudut Metode pada penelitian ini dikenakan dengan fungsi gelomJenis penelitian ini adalah basic research de- bang atom hidrogen dalam koordinat bola sehingga ngan tujuan untuk mengetahui hubungan komutasi fungsi gelombang bagian radial dari atom hidrogen operator momentum sudut dalam sistem koordi- dapat diabaikan karena tidak mempengaruhinya nat bola jika dikenai fungsi gelombang atom hidro- dan hanya menggunakan fungsi harmonik bola yang gen. Penelitian ini dilakukan berdasarkan pada terdiri dari fungsi bagian polar dan fungsi bagian hasil penelitian Sunarmi. Perbedaan penelitian ini azimut. adalah fungsi gel ombang yang digunakan yaitu Pada keadaan dasar, atom hidrogen memiliki atom hidrogen. energi paling rendah (−13, 6 eV) karena elektron Metode yang dilaksanakan dalam penelitian ini menempati kulit pertama (n = 1). Hal ini mengadalah pengembangan teori, hasil pengembangan artikan elektron berada pada keadaan paling stateori, dan validasi hasil pengembangan teori. Pada bil di antara kulit yang lainnya (n > 1). Semakin tahap pengembangan teori yang dikembangkan jauh elektron dari inti maka energi ikatnya semakin adalah komutator operator momentum sudut dalam kecil (menuju nol) sehingga elektron akan terlepas E1.2


dan mengakibatkan ionisasi. Pada keadaan dasar, himpunan bilangan kuantum yang memungkinkan hanya (1, 0, 0) sehingga fungsi harmonik bola yang diberikan adalah Y00 . Pada fungsi ini, bentuk or-

bitalnya simetri bola karena tidak menunjukkan orientasi arah dalam ruang tertentu sehingga probabilitas menemukan elektron akan sama di setiap titik dari inti atom.

Tabel 1 Komutator operator momentum sudut dengan fungsi harmonik bola

Pada fungsi Y00 , seluruh komutator operator momentum sudut bernilai nol karena ketiga komponen momentum sudut Lx , Ly , dan Lz serta kuadrat momentum sudut L2 bernilai nol (Tabel 1). Hal ini dikarenakan energi elektron pada keadaan dasar merupakan energi terendah sehingga pergerakan elektron mengelilingi inti tidak begitu cepat dan masih dapat diukur secara serempak. Pada keadaan dasar fungsi gelombangnya hanya bergantung pada suku radial dan tidak bergantung pada suku yang mengandung sudut sehingga jika fungsi Y00 diturunkan terhadap operator momentum sudut akan menghasilkan nilai nol. Phillips menyatakan bahwa persamaan yang menunjukkan setiap fungsi gelombang simetri bola adalah fungsi eigen serempak (simultan) dari operator yang menggambarkan besar dan setiap dari tiga komponen Kartesian dari operator momentum sudut orbital, dan dalam setiap kasus nilai eigennya sama dengan nol [8]. Pada keadaan eksitasi pertama (n = 2), himpunan bilangan kuantum yang memungkinkan adalah (2, 0, 0), (2, 1, -1), (2, 1, 0), dan (2, 1, 1). Untuk himpunan (2, 0, 0) makna fisisnya sama seperti (1, 0, 0), namun perbedaannya pada bentuk awan elektron dan energi ikat elektron terhadap inti. Jika orbital elektron pada n = 2 lebih besar daripada n = 1 dan energinya pada n = 2 lebih besar daripada n = 1. Probabilitas elektron terbesar pada orbital 1s (1, 0, 0) berada di permukaan bola, sedangkan pada orbital 2s (2, 0, 0) probabilitas terbesarnya berada di awan lapisan kedua. Hasil dari seluruh komutator operator momentum sudut bernilai nol pada orbital 2s sehingga momentum sudut dapat diukur secara serempak. Fungsi harmonik bola pada himpunan bilangan kuantum (2, 1, 0) adalah Y10 . Berdasarkan Tabel 1, fungsi Y10 terdapat komutator yang bukan persoalan eigen, di antaranya

ˆy, L ˆ z ], [L ˆz, L ˆ x ], [L ˆz, L ˆ + ] dan [L ˆz, L ˆ − ]. [L Makna dari bukan persoalan eigen adalah suatu operator merubah suatu fungsi menjadi fungsi yang lain. Hal ini berarti operator tersebut tidak compatible (sesuai) untuk fungsi gelombang yang akan diukur. Adapun komutator yang menjadi persoalan eigen ˆx, L ˆ y ] menghasilkan nilai nol yang berarti yaitu [L dapat diukur secara serempak. Operasi operator Lx , Ly , dan Lz komut dengan kuadrat operator momentum sudut karena L2 merupakan besar dari momentum sudut sehingga mencakup dari ketiga operator Lx , Ly , dan Lz . Operator penurun ˆ − jika dikenakan fungsi harmonik bola Ylm (θ, ϕ) L akan menurunkan keadaan satu tingkat menjadi Ylm−1 (θ, ϕ). Pada fungsi Y10 diketahui bahwa nilai l = 1 dan dengan menggunakan nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y10 berubah menjadi Y1−1 sehingga operator tidak compatible dengan fungsi ˆ + jika dikenakan fungsi Y10 . Operator penaik L harmonik bola Ylm (θ, ϕ) akan menaikkan keadaan satu tingkat menjadi Ylm+1 (θ, ϕ). Nilai maksimum m = l sehingga Y10 berubah menjadi Y11 yang ˆ + bukan persoalan eigen mengakibatkan operator L bagi fungsi Y10 . Fungsi harmonik bola pada himpunan bilangan kuantum (2, 1, -1) adalah Y1−1 . Berdasarkan Tabel 1, fungsi Y1−1 juga terdapat bukan persoalan eigen ˆy, L ˆ z ], [L ˆz, L ˆ x ], dan [L ˆz, L ˆ + ]. Kodi antaranya [L ˆx, L ˆ y ] menghasilkan nilai sebesar −i¯ mutator [L h2 sehingga menandakan kedua operator tidak dapat diukur secara serempak namun termasuk persoalan ˆz, L ˆ − ] merupakan suatu pereigen. Komutator [L soalan eigen yang menghasilkan nilai nol sehingga dapat diukur secara serempak. Pada fungsi ini, operator penurun merupakan persoalan eigen karena nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y1−1 tidak ˆ + yang akan berubah. Berbeda hal pada operator L bukan persoalan eigen. Hal ini dikarenakan nilai

E1.3


maksimum m = l sehingga Y1−1 akan berubah menjadi bentuk lain yaitu Y11 . Kuadrat momentum sudut juga komut untuk ketiga operator Lx , Ly , dan Lz pada fungsi ini. Fungsi harmonik bola pada himpunan bilangan kuantum (2, 1, 1) adalah Y11 . Berdasarkan Tabel 1, fungsi Y11 terdapat beberapa komutator yang bukan persoalan eigen di antaranya ˆy, L ˆ z ], [L ˆz, L ˆ x ], dan [L ˆz, L ˆ − ]. Komutator [L ˆx, L ˆy] [L menghasilkan nilai sebesar i¯h2 yang berarti kedua momentum sudut tidak dapat diukur secara serempak namun termasuk dalam persoalan eigen. Koˆz, L ˆ + ] menghasilkan nilai nol sehingga mutator [L kedua momentum sudut dapat diukur secara serempak dan termasuk persoalan eigen karena operaˆ + tidak merubah bentuk fungsi Y11 ke bentuk tor L lain akibat dari nilai maksimum m = l. Komutaˆz, L ˆ − ] tidak termasuk persoalan eigen karena tor [L ˆ − merubah bentuk fungsi Y11 akibat nioperator L lai minimum m = −l sehingga fungsi Y11 berubah menjadi fungsi Y1−1 . Ketiga operator momentum sudut yaitu Lx , Ly , dan Lz komut juga dengan L2 pada fungsi ini. Pada himpunan bilangan kuantum (2, 1, -1), (2, 1, 0), dan (2, 1, 1) dapat diketahui bahwa komuˆy, L ˆ z ] dan [L ˆz, L ˆ x ] bukan suatu persoalan tator [L ˆy, L ˆz] eigen karena menurut teori, komutator [L ˆ ˆ ˆ akan menghasilkan i¯ hLx dan komutator [Lz , Lx ] ˆ y . Nilai dari Lx dan Ly akan menghasilkan i¯ hL tidak dapat ditentukan karena vektor momentum sudut berpresisi (berputar) cepat sekali mengelilingi sumbu z sehingga besarnya Lz tetap, tetapi besarnya Lx dan Ly berubah [1]. Oleh karena besarnya Lz selalu tetap dan dapat ditentukan, seˆx, L ˆ y ] selalu merupakan perhingga komutator [L soalan eigen yang memiliki nilai eigen. Pada baˆx, L ˆ y ] = i¯hL ˆ z dan han validasi, komutator dari [L 2 ˆ z = m¯ ˆx, L ˆ y ] = im¯ L h sehingga [L h . Hal ini telah sesuai dengan data penelitian pada Tabel 1 ˆx, L ˆy] dan dapat diketahui bahwa nilai komutator [L bergantung pada bilangan kuantum magnetik. Perbedaan yang lain yaitu pada operator Lz dioperasikan dengan operator tangga. Pada fungsi ˆz, L ˆ + ] dan [L ˆz, L ˆ − ] bukan meruY10 , komutator [L pakan persoalan eigen sedangkan pada fungsi Y1−1 ˆz, L ˆ + ] yang bukan persoalan eigen dan hanya [L ˆz, L ˆ − ] yang bukan perpada fungsi Y11 hanya [L soalan eigen. Pada fungsi Y1−1 diketahui bahwa ˆz, L ˆ + ] bukan persoalan eigen namun [L ˆz, L ˆ−] [L merupakan persoalan eigen sehingga bilangan kuantum magnetik memainkan peran penting. Oleh karena fungsi Y1−1 memiliki bilangan kuantum magnetik berharga negatif, sehingga komutator ˆz, L ˆ + ] tidak compatible (sesuai) jika dioperasikan [L dengan fungsi Y1−1 karena peran dari operator L+ adalah menaikkan nilai eigen sedangkan peran dari operator L− adalah untuk menurunkan nilai eigen. Dengan demikian operator tangga yang sesuai un-

tuk bilangan kuantum magnetik negatif adalah operator penurun (L− ) dan sebaliknya, operator penaik sesuai untuk bilangan kuantum magnetik positif. Pada fungsi Y10 , operator Lz tidak ada yang sesuai dengan operator tangga sehingga menjadi bukan persoalan eigen dikarenakan bilangan kuantum magnetik berharga nol yang menyebabkan operator Lz tidak dapat diturunkan ataupun dinaikkan oleh operator tangga. Pada keadaan eksitasi kedua (n = 3), himpunan bilangan kuantum yang memungkinkan adalah (3, 0, 0), (3, 1, -1), (3, 1, 0), (3, 1, 1), (3, 2, -2), (3, 2, -1), (3, 2, 0), (3, 2, 1), dan (3, 2, 2). Untuk himpunan (3, 0, 0), (3, 1, -1), (3, 1, 0), dan (3, 1, 1) makna fisisnya sama seperti (2, 0, 0), (2, 1, -1), (2, 1, 0), dan (2, 1, 1), namun perbedaannya pada bentuk awan elektron dan energi ikat elektron terhadap inti. Jika orbital elektron pada n = 3 lebih besar daripada n = 2 dan energinya pada n = 3 lebih besar daripada n = 2. Fungsi harmonik bola untuk (3, 0, 0) diberikan oleh Y00 , fungsi harmonik bola untuk (3, 1, -1) diberikan oleh Y1−1 , dan fungsi harmonik bola untuk (3, 1, 1) diberikan oleh Y11 . Hasil komutator momntum sudut fungsi-fungsi tersebut telah dijelaskan pada keadaan eksitasi pertama dan dapat dilihat pada Tabel 1. Pada fungsi Y20 , komutator momentum sudut terbagi atas persoalan eigen dan bukan perˆy, L ˆ z ], soalan eigen (Tabel 1). Komutator [L ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ [Lz , Lx ], [Lz , L+ ] dan [Lz , L− ] bukan persoalan eigen sehingga diketahui bahwa fungsi Y20 tidak sesuai dan bukan fungsi eigen untuk keempat komuˆx, L ˆ y ] menghasilkan tator tersebut. Komutator [L nol yang berarti dapat diukur secara serempak karena bilangan kuantum magnetik berharga nol sehingga momentum sudut berada di sekitar z = 0. ˆx, L ˆ y ] juga termasuk persoalan eigen Komutator [L karena operatornya tidak merubah fungsi Y20 menjadi bentuk fungsi lain. Ketiga komponen momentum sudut Lx , Ly , dan Lz komut dengan kuadrat momentum sudut L2 pada fungsi Y20 sehingga dapat diketahui bahwa momentum sudut dapat diukur secara serempak dan termasuk ke dalam ˆz, L ˆ + ] tidak termapersoalan eigen. Komutator [L ˆ + merubah suk persoalan eigen karena operator L bentuk fungsi Y20 akibat nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y20 berubah menjadi fungsi Y22 . ˆz, L ˆ − ] juga tidak termasuk persoalan Komutator [L eigen karena nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y20 akan berubah menjadi Y2−2 jika dioperasikan ˆ−. dengan operator L Pada fungsi Y2±1 , komutator yang bukan persoalan eigen sama seperti pada fungsi Y20 (Tabel 1). Kuadrat momentum sudut pada fungsi Y2±1 juga komut untuk ketiga komponen momentum sudut Lx , Ly , dan Lz . Perbedaannya hanya pada nilai ˆx, L ˆ y ] yang menghasilkan suatu konkomutator [L stanta tertentu. Jika pada fungsi Y2−1 , nilai komu-

E1.4


tatornya bernilai −i¯ h sedangkan pada Y21 bernilai i¯ h. Kasus seperti ini sama halnya pada keadaan eksitasi pertama untuk fungsi Y1±1 yang dipengaruhi oleh bilangan kuantum magnetik. Fungsi Y2−1 ˆx, L ˆ y ] yang diukur berada di membuat komutator [L bawah sumbu z = 0 tetapi pada fungsi Y21 komutatornya berada di atas sumbu z = 0 namun komutator tersebut tidak dapat diukur secara serempak. ˆz, L ˆ + ] bukan perPada fungsi Y2−1 , komutator [L soalan eigen karena nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y2−1 berubah menjadi fungsi Y22 . Sementara ˆz, L ˆ − ] juga bukan persoalan eigen itu, komutator [L karena nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y2−1 berubah menjadi fungsi Y2−2 . Pada fungsi Y21 , koˆz, L ˆ + ] bukan persoalan eigen karena opmutator [L ˆ erator L+ merubah fungsi Y21 menjadi fungsi lain akibat nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y21 berubah menjadi fungsi Y22 . Sementara itu, komuˆz, L ˆ − ] juga bukan persoalan eigen karena tator [L ˆ operator L− merubah fungsi Y21 menjadi fungsi lain akibat nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y21 berubah menjadi fungsi Y2−2 . Pada fungsi Y2−2 , hasil komutator momentum ˆy, L ˆ z ], sudut dapat dilihat di Tabel 1. Komutator [L ˆ ˆ ˆ ˆ [Lz , Lx ] dan [Lz , L+ ] bukan suatu persoalan eigen sehingga fungsi Y2−2 tidak sesuai untuk ketiga koˆx, L ˆ y ] pada fungsi mutator tersebut. Komutator [L ini bernilai −2i¯ h karena bilangan kuantum magnetiknya m = −2. Hal ini menyebabkan kedua momentum sudut tidak dapat diukur secara serempak namun tetap dalam persoalan eigen. Kuadrat momentum sudut juga komut dengan ketiga momentum sudut Lx , Ly , dan Lz pada fungsi Y2−2 sehingga dapat diketahui bahwa bilangan kuantum azimut dan bilangan kuantum magnetik tidak mempengaruhi komutator tersebut. Pada fungsi Y2−2 , ˆz, L ˆ − ] merupakan persoalan eigen dan komutator [L bernilai nol yang berarti dapat diukur secara seremˆ − compatible dengan bilangan pak. Operator L kuantum magnetik negatif dan nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y2−2 tidak akan berubah benˆz, L ˆ − ] menjadi tuk. Hal ini membuat komutator [L persoalan eigen karena tidak merubah fungsi Y2−2 . ˆz, L ˆ + ] yang bukan persoalan Berbeda hal untuk [L ˆ eigen karena operator L+ tidak compatible dengan bilangan kuantum magnetik positif dan nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y2−2 berubah menjadi ˆz, L ˆ + ] bukan termasuk perY22 dan komutator [L soalan eigen untuk fungsi Y2−2 . Pada fungsi terakhir yaitu Y22 , dengan melihat ˆy, L ˆ z ], [L ˆz, L ˆ x ] dan Tabel 1 bahwa komutator [L ˆz, L ˆ − ] bukan persoalan eigen karena fungsi yang [L digunakan berubah menjadi bentuk lain. Kuadrat momentum sudut pada fungsi Y22 komut untuk ketiga komponen momentum sudut Lx , Ly , dan Lz serta merupakan persoalan eigen. Komutator ˆx, L ˆ y ] pada fungsi Y22 termasuk persoalan eigen [L dan bernilai 2i¯ h yang berarti kedua momentum

sudut berada di atas sumbu z = 0 namun tidak ˆz, L ˆ+] dapat diukur secara serempak. Komutator [L merupakan persoalan eigen dan menghasilkan nilai nol yang berarti dapat diukur secara seremˆ + tidak merubah pak. Pada fungsi Y22 , operator L fungsi tersebut ke fungsi lain karena operator tersebut compatible dengan bilangan kuantum magnetik positif dan nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y22 tetap dan merupakan persoalan eigen sehingga didapat suatu nilai eigen. Hal ini berbeda pada ˆz, L ˆ − ] karena operator L ˆ − tidak comkomutator [L patible dengan bilangan kuantum magnetik negatif dan nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y22 berubah bentuk menjadi Y2−2 dan bukan termasuk persoalan eigen. Kesimpulan ˆx, L ˆ y ] komut di fungsi Y00 , Y10 , Komutator [L dan Y20 dan tidak komut di fungsi Y1±1 , Y2±1 , dan Y2±2 . Pada prinsipnya, bilangan kuantum magnetik memainkan peran penting pada komutator tersebut karena jika m = 0 menghasilkan nilai nol, m = ±1 menghasilkan nilai ±i¯h, dan m = ±2 menghasilkan nilai ±2i¯h. Komutator ˆy, L ˆ z ] dan [L ˆz, L ˆ x ] hanya dapat ditentukan pada [L keadaan dengan fungsi gelombang yang simetri bola yaitu bernilai nol sehingga saat menentukan komutator tersebut pada keadaan fungsi gelombang yang bergantung pada sudut, komutator tersebut tidak dapat ditentukan sebab elektron berputar sangat ˆz, L ˆ + ] komut di fungsi Y00 , cepat. Komutator [L Y11 , dan Y22 sehingga selain fungsi tersebut komutatornya tidak dapat ditentukan karena bukan perˆz, L ˆ − ] komut di fungsi soalan eigen. Komutator [L Y00 , Y1−1 , dan Y2−2 sehingga selain fungsi tersebut komutatornya tidak dapat ditentukan karena bukan ˆx, L ˆ 2 ], [L ˆy, L ˆ 2 ] dan [L ˆz, L ˆ 2 ] kopersoalan eigen. [L mut di semua fungsi harmonik bola atom hidrogen karena L2 merupakan magnitude (besar) momentum sudut dari ketiga komponen momentum sudut Lx , Ly , dan Lz .

Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Bambang Supriadi dan Bapak Sri Handono Budi Prastowo yang telah membimbing dalam penyelesaian paper ini.

Referensi

E1.5

[1] K.S. Krane, Fisika Modern, (Erlangga, Jakarta, 2014). [2] L. Pauling, Introduction to Quantum Mechanics: with Applications to Chemistry, (McGraw-Hill, Tokyo, 1935), pp. 112. [3] R.L. Liboff, Introductory Quantum Mechanics, (Addison Wesley-Publishing Company, Inc, United States of America, 1980), pp. 309.


[4] A. Goswami, Quantum Mechanics, 2nd Ed. (Waveland Press Inc, Illinois, 1997), pp. 229. [5] P.V. Modh, Int’l J. of Math. and Phys. Sci. Res. 2 (2), 147 (2014). [6] Sunarmi, Komutator Operator Momentum Sudut dalam Koordinat Bola, Skripsi, Jember: Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Jember, (2009).

E1.6

[7] X. Mei dan P. Yu, J. of Mod. Phys. 3, 451 (2012) . [8] A.C. Phillips, Introduction to Quantum Mechanics, (John Willey & Sons Ltd, England, 2003), pp. 166.

Prosiding EduFi 2017 E2.1 - E2.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Komputasi Osilator Harmonik Sederhana dengan Metode Euler dan Euler-Cromer Fitri Anjani1,∗ , Muhammad Faruq Nuruddinsyah2 1

Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta 2

Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Indonesia, Depok

Abstrak Komputasi sederhana ini bertujuan untuk menyelesaikan persamaan osilator harmonik sederhana guna mendapatkan nilai posisi x dan kecepatan v menggunakan metode Euler dan Euler-Cromer. Dari proses komputasi, didapatkan hasil yang hampir sama nilai x dan v pada masing-masing metode, tetapi pada metode Euler-Cromer didapatkan hasil dengan galat yang lebih kecil dibanding dengan metode Euler. Untuk selanjutnya, hasil komputasi ini dibandingkan dengan hasil dari penyelesaian secara analitis matematis. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: osilator harmonik sederhana, komputasi, Euler, Euler-Cromer ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, menjadikan hampir semua fenomena fisis dapat disimulasikan melalui komputer. Simulasi komputer dibuat untuk memudahkan manusia mempelajari, mengamati, dan meramalkan fenomena fisis yang mungkin terjadi. Pada prinsipnya simulasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan gambar, grafik, deretan angka-angka, atau visualisasi menggunakan komputer. Salah satu masalah fisis yang dapat disimulasikan dengan komputer adalah osilator harmonis. Osilator harmonik merupakan salah satu masalah penting yang dapat diselidiki dalam fisika. Masalah ini ada dalam mekanika klasik serta dalam kuantum. Solusi umum osilator harmonik dengan gaya eksternal bergantung waktu dapat diperoleh melalui mempertimbangkan gaya eksternal tersebut. Pemberian gaya eksternal pada osilator harmonik akan menimbulkan fenomena resonansi [1]. Gerak harmonik sederhana merupakan satu topik penting dalam fisika dan ilmu teknik. Pemahaman tentang gerak harmonik sederhana menjadi suatu kebutuhan bukan saja untuk ilmuwan

akan tetapi juga kalangan insinyur. Hal ini terjadi karena bagi ilmuwan gerak harmonik sederhana merupakan dasar-dasar memahami berbagai gejala fisika yang lebih kompleks seperti redaman sedangkan bagi insinyur pemahaman tentang gerak harmonik sederhana penting sekali sebagai dasar perancangan berbagai aplikasi gerak harmonik sederhana seperti dalam pegas shock absorber mobil. Karakteristik gerak harmonik sederhana biasanya dinyatakan dalam persamaan diferensial yang secara umum diselesaikan menurut analisis analitik. Namun demikian tidak semua persoalan gerak harmonik sederhana dapat diselesaikan dengan pendekatan analitik. Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan analisis numerik. Bila massa benda yang berosilasi tidak konstan, artinya berubah terhadap waktu, tinjauan model persamaan geraknya masih dapat dilakukan melalui persamaan gaya asalkan definisi gaya diperluas menjadi laju perubahan momentum. Model gerak yang berbentuk persamaan diferensial dengan koefisien yang bergantung pada waktu menghasilkan solusi yang berbentuk fungsi harmonik (periodik)

Fitri Anjani et al. / Prosiding EduFi 2017 E2.1 - E2.4

logaritmik antara posisi terhadap waktu. Dengan mengambil tinjauan massa yang berubah secara linier terhadap waktu, diperoleh kenyataan bahwa benda tetap bergetar secara harmonik, tetapi periodenya berubah secara logaritmik. Perubahan periode ini menunjukkan terjadinya relaksasi. Selain periode, amplitudonya pun akan berkurang baik karena efek bertambahnya massa benda, maupun karena keberadaan gaya peredam [2]. Osilasi terjadi jika suatu sistem diganggu dari posisi kesetimbangan stabilnya. Karakteristik pokok gerak yang berifat periodik (berulang-ulang). Salah satu contoh gerak osilasi adalah gerak osilasi bandul (ayunan sederhana) [3].

asi untuk menghasilkan nilai dalam bentuk angka. Kedua, dengan metode numerik kita hanya memperoleh solusi yang menghampiri atau mendekati solusi sejati sehingga solusi numerik dinamakan juga solusi hampiran (approximation) atau solusi pendekatan, namun solusi hampiran dapat dibuat seteliti yang kita inginkan. Solusi hampiran jelas tidak tepat sama dengan solusi sejati, sehingga ada selisih antara keduanya. Selisih inilah yang disebut dengan galat (error) [5].

Metode

Metode numerik yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode Euler dan Euler-Cromer. Metode Euler mengandung kesalahan namun demikian dengan memilih nilai increment/interval Dasar Teori waktu yang tepat metode Euler terbukti cukup amGetaran dari kristal kuarsa pada jam tangan, puh dalam menyelesaikan berbagai persoalan [6]. ayunan pendulum jam kuno, getaran-getaran suara Berdasarkan definisi bahwa percepatan meruyang dihasilkan klarinet atau pipa organ, gerak pakan turunan kecepatan terhadap waktu maju mundur dari piston-piston pada mesin modv d2 x bil, semua ini merupakan contoh-contoh gerak yang = (1) 2 berulang. Kita menyebutnya gerak periodik (peridt dt odic motion) atau osilasi (oscillation). maka Persamaan (1) dapat disusun kembali menSalah satu dari sistem paling sederhana yang da- jadi pat memiliki gerak periodik adalah sebagai berikut. dv dk = (2) Suatu benda dengan massa m bergerak pada sistem dt dm pemandu horisontal tanpa gesekan, seperti lintasan dengan menggunakan teori Euler maka udara linear, sehingga benda hanya bergerak sepandv y(t + ∆t) − y(t) k jang sumbu x. benda tersebut dipasangkan dengan = lim =− (3) ∆t→0 dt ∆t m suatu pegas dengan massa yang dapat diabaikan yang dapat ditekan atau diregangkan. Ujung kiri sehingga pegas ditahan pada posisi tetap, dan ujung kananv(t + ∆t) − v(t) k =− x (4) nya dikaitkan pada benda. Gaya pegas adalah satu∆t m satunya gaya horisontal pada benda sedangkan jumatau lah gaya normal vertikal dan gaya gravitasi selalu k v(t + ∆t) = v(t) − x∆t (5) nol. Besaran-besaran x, v, a, dan F merujuk pada m komponen dari posisi, kecepatan, percepatan dan secara umum Persamaan (5) dapat dituliskan sebavektor gaya. Seperti semua komponen, besaran- gai besaran tersebut dapat positif, negatif, atau nol [4]. k vi+1 = vi − xi ∆t. (6) Metode numerik adalah teknik yang digunakan m untuk memformulasikan persoalan matematik se- Dengan cara yang sama berdasarkan definisi bahwa hingga dapat dipecahkan dengan operasi perhitung- kecepatan merupakan turunan posisi terhadap an atau aritmetika biasa (tambah, kurang, kali, waktu dx bagi). Metode artinya cara, sedangkan numerik = v. (7) dt artinya angka. Jadi metode numerik secara harfiah berarti cara berhitung dengan menggunakan angka- Persamaan (7) jika diuraikan dengan teori Euler akan diperoleh angka. Perbedaan utama antara metode numerik dex(t + ∆t) = x(t) + v(t)∆t (8) ngan metode analitik terletak pada dua hal. Pertama, solusi dengan mengunakan numerik selalu dan secara umum Persamaan (8) dapat dinyatakan berbentuk angka. Bandingkan dengan metode sebagai xi+1 = xi + vi ∆t (9) analitik yang biasanya menghasilkan solusi dalam bentuk fungsi matematik tersebut dapat dievalu- dimana E2.2


v = kecepatan linear (m/s)

biasanya memiliki banyak kelengkungan maka tentu saja grafik tersebut akan banyak memiliki nilai gradien, akibatnya solusi numerik yang diperoleh dengan memilih salah satu nilai dari sekian banyak nilai gradien suatu grafik tentu saja akan menghasilkan solusi yang berbeda dengan solusi yang diperoleh menurut pendekatan analitik.

k = konstanta pegas (N/m) ∆t = selang waktu (increment) vi = kecepatan linear (m/s) vi+1 = kecepatan linear pada t = ∆t (m/s) xi = posisi beban (m) xi+1 = posisi beban pada t = ∆t (m) Sedangkan pada metode Euler-Cromer, x dan v dapat dinyatakan dengan persamaan xi+1 = xi + vi ∆t

(10)

vi+1 = vi + f (xi+1 )∆t

(11)

Apabila menggunakan metode Euler, maka nilai v dan x sebelumnya dipakai untuk menghitung nilai v dan x yang baru, sedangkan berdasarkan Persamaan (10) dan (11) dapat kita simpulkan bahwa Gambar 2 Grafik kecepatan v sebagai fungsi waktu t hasil komputasi dengan metode Euler. dengan metode Euler-Cromer nilai v dan x sebelumnya dipakai untuk menghitung nilai x yang Hasil penelitian berikutnya adalah hasil kombaru dan nilai x yang baru ini dipergunakan untuk putasi numerik osilator harmonik sederhana dengan nilai v yang baru [7]. metode Euler-Cromer. Hasil ini secara berturutturut disajikan dalam Gambar 3 dan Gambar 4.

Hasil dan Pembahasan Hasil komputasi numerik nilai posisi x dan kecepatan v sebagai fungsi waktu t dari persamaan osilator harmonik sederhana dengan metode Euler berturut-turut ditunjukkan dalam Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 3 Grafik posisi x sebagai fungsi waktu t hasil komputasi dengan metode Euler-Cromer. Bandingkan dengan Gambar 1, nilai minimum dan maksimum x hasil metode Euler-Cromer adalah relatif konstan.

Gambar 1 Grafik posisi x sebagai fungsi waktu t hasil komputasi dengan metode Euler.

Dalam selang waktu t dari 0 sampai dengan 10 s, dari Gambar 1 dan Gambar 2 terlihat bahwa pola osilasi x dan v berubah nilai minimum dan maksimumnya. Idealnya, nilai-nilai tersebut adalah konstan dan hal ini merupakan kelemahan dari metode Euler. Perkiraan gradien f (ti ) pada xi dapat digunakan untuk menentukan nilai xi+1 untuk interval waktu ∆t. Namun demikian, karena sebuah grafik

Gambar 4 Grafik kecepatan v sebagai fungsi waktu t hasil komputasi dengan metode Euler-Cromer.

E2.3


Dari Gambar 3 dan Gambar 4 dapat dilihat bahwa pada Euler-Cromer didapatkan hasil dengan galat yang lebih kecil dibanding dengan metode Euler. Hal ini disebabkan karena dalam metode EulerCromer nilai v dan x sebelumnya dipakai untuk menghitung nilai x yang baru dan nilai x yang baru ini dipergunakan untuk nilai v yang baru seperti dalam Persamaan (10) dan Persamaan (11). Hasil komputasi numerik untuk kasus osilator harmonik sederhana dengan metode Euler-Cromer praktis mirip dengan hasil secara analitis matematis.

Referensi

Kesimpulan Dari proses komputasi numerik pada kasus osilator harmonik sederhana, didapatkan hasil sebagai berikut. Untuk metode Euler, pola osilasi telah terlihat, namun nilai maksimum dan minimum posisi x dan kecepatan v sebagai fungsi waktu t adalah berubah semakin naik atau tidak konstan. Sedangkan pada metode Euler-Cromer, nilai-nilai tersebut adalah konstan. Hasil komputasi dengan metode Euler-Cromer ini adalah mirip jika dibandingkan dengan metode analitis matematis.

E2.4

[1] Dewi s., Tasrieg S., Eko Juarlin. Analisis Gerak Osilator Harmonik Dengan Gaya Pemaksa Bebas Menggunakan Metode Elemen Hingga ( 2013). [2] Kunlestiowati H., Nani Y., Surdjito. Model Osilasi Harmonik Logaritmatik Pada Gerak Beban Dengan Massa Yang Berubah Secara Linier Terhadap Waktu ( Sigma-MU, Jurnal Vol 3, 2011). [3] Ahmad Fauzi. Analisis Ayunan Sederhana Dengan Simulasi Spreadsheet ( Orbith Jurnal Vol.6 , 2010). [4] Sears dan Zemansky. Fisika Universitas(Erlangga, Jakarta, 2002). [5] Rinaldi, Munir. Metode Numerik (Informatika Bandung, Bandung, 2006). [6] Fauzy. Pengantar Solusi Persoalan Fisika Menurut Pendekatan Analitik Dan Numerik (2016). [7] Ahmad Fauzi. Analisis Gerak Harmonik Sederhana Untuk Kasus Beban Dan Pegas Pada Posisi Horizontal Dengan Spreadsheet Excel (Orbith Vol 6).

Prosiding EduFi 2017 F1.1 - F1.5 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Iradiasi Sinar Gamma Pada Pertumbuhan Awal Tanaman Gandum Indri Suryani1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Wijaya Murti Indriatama3

3

1

Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta

2


Laboratorium Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta

Abstrak Iradiasi adalah suatu proses ketika suatu objek dipaparkan radiasi yang dilakukan secara sengaja untuk mengetahui efek yang ditimbulkan dari proses pemberian radiasi terhadap bahan tersebut. Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber energi yang berlangsung tidak disengaja. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh pemberian iradiasi dengan menggunakan sinar gamma terhadap gandum yang di paparkan sinar gamma dengan dosis yang berbeda. Pada penelitian ini menggunakan proses mutasi induksi dimana mutasi induksi merupakan suatu mutasi buatan yaitu mutasi yang terjadi karena campur tangan manusia. Proses mutasi induksi memerlukan mutagen. Mutagen yang digunakan adalah sinar gamma. Parameter yang digunakan untuk melihat pengaruh iradiasi yaitu dengan mengetahui nilai LD (Lethal Dose) dan RD (Reduction Dose). nilai LD yaitu untuk mengukur tingkat dosis yang menyebabkan kematian pada tanaman yang di paparkan radiasi. Sedangkan untuk nilai RD merupakan nilai dosis yang menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman akibat iradiasi. Dalam penelitian ini didapatkan hasil LD 20 pada tanaman Soghat 90 yaitu 279.549 Gy, dan LD 50 yaitu 485.769 Gy. Sedangkan nilai RD 20 yaitu 308 Gy, dan RD 50 yaitu 431 Gy. Untuk varietas Yuan 039 nilai LD 20 yaitu 264.227 Gy, dan LD 50 yaitu 561.113 Gy dan nilai RD 20 yaitu 322.57 Gy dan RD 50 yaitu 510 Gy. Diantara nilai LD yang dihasilkan oleh varietas soghat 90 dan yuan 039 tingkat daya tumbuh yang paling baik yaitu pada varietas Yuan 039 dibandingkan dengan varietas Soghat 90. Untuk nilai RD tingkat penurunan pertumbuhan pada varietas Yuan 039 lebih baik di bandingkan varietas Soghat 90. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: iradiasi, mutasi induksi, sinar gamma, nilai LD dan RD ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Upaya mendapatkan varietas unggul baru melalui pemuliaan tanaman perlu didukung adanya keragaman genetik tanaman yang tinggi. Peningkatan keragaman genetik tanaman dapat dilakukan melalui introduksi, hibridisasi, induksi mutasi dan rekayasa genetika. Diantara cara-cara tersebut mutasi merupakan salah satu cara yang dipandang paling murah dan cepat dalam upaya peningkatan keragaman genetik tanaman. Induksi mu-

tasi salah satu cara untuk peningkatan keragaman genetik terutama pada komoditas yang memiliki kendala utama perbaikan genetik melalui hibridisasi contohnya pada tanaman gandum. Tanaman gandum (Triticum aestivum) merupakan tanaman yang berasal dari lingkungan subtropis, sehingga dalam pengembangannya di lingkungan tropis menemui kendala. Varietas gandum yang telah dilepas di Indonesia umumnya beradaptasi spesifik untuk dataran tinggi. Upaya mengadaptasikan tanaman

Indri Suryani et al. / Prosiding EduFi 2017 F1.1 - F1.5

gandum di Indonesia terus dilakukan, namun upaya ini terbatas pada lingkungan yang memiliki suhu rendah dan agroekologi tersebut hanya tersebar diwilayah Indonesia pada ketinggian 800 ≥ mdpl. Salah satu program pemuliaan dalam meningkatkan keragaman genetik tanaman adalah induksi mutasi dengan menggunakan mutagen, dapat berupa fisik. Mutagen fisik yang sering digunakan adalah ionisasi sinar alpha, beta, gamma, fast neutron, elektron beam dan ion beam. Mutagen fisik bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation) dan mampu menimbulkan ionisasi, melepas energi ionisasi ketika melewati atau menembus materi. Pada saat materi reproduksi tanaman terkena radiasi, proses ionisasi akan terjadi dalam jaringan dan menyebabkan perubahan pada tingkat sel, genom, kromosom dan DNA. Diantara mutagen fisik yang ada, sinar Gamma yang paling banyak digunakan karena memiliki energi dan daya tembus yang tinggi karena dapat meningkatkan variabilitas genetik untuk menghasilkan mutan baru. Mutagen fisik ini terkait frekuensi dan sprektrum iradiasi dan tergantung pada dosis dan laju dosis yang digunakan. Pengaruh iradiasi fisik ini sangat efisien menyebabkan perubahan materi genetik. Respon tanaman terhadap efek iradiasi sinar gamma, selain dipengaruhi oleh jenis kultur yang digunakan juga tergantung dari laju dosis iradiasi yang digunakan. Laju dosis iradiasi adalah jumlah dosis terserap per satuan waktu (rad per detik atau Gray per detik). Sensitivitas terhadap radiasi dapat diukur berdasarkan nilai LD (lethal dose) yaitu dosis yang menyebabkan kematian dari populasi tanaman yang diradiasi. Tingkat sensitivitas tanaman dipengaruhi oleh jenis tanaman, fase tumbuh, ukuran, dan bahan yang akan dimutasi, serta sangat bervariasi antar jenis tanaman. Selain itu untuk mengetahui dosis yang menyebabkan penurunan pertumbuhan pada tanaman yang di radiasi digunakan nilai RD (Reduction Dose).

Dasar Teori Pada Negara India, gandum yang awalnya tanaman gurun dan sub tropis, mulai menyebar ke bagian selatan yang beriklim tropis, hingga tercipta varietas gandum tropis seperti Punjab-81, WL-2265, SA-75. Pola penciptaan gandum tropis di India ini, juga terjadi di Pakistan dengan varietas Pavon-76, Soghat-90, Kiran-95, WL-711, dan Sejarah Cina menunjukkan bahwa budidaya gandum telah ada sejak 2700 SM dengan varietas F44,Yuan-039,Yuan-1045. Di Meksiko, gandum yang

dibawa oleh bangsa Eropa, juga berevolusi menjadi gandum tropis, dengan varietas DWR-162, DWR195. Kemudian tanaman gandum masuk ke Indonesia dan mulai dikembangkan varietas gandum tropis seperti dewata dan selayar yang sudah diluncurkan sebagai varietas nasional [1]. Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber energi. Iradiasi adalah pancaran atau paparan energi secara disengaja atau dengan sengaja meradiasi suatu objek [2]. Sinar- (γ) tidak dibelokan baik oleh medan listrik maupun medan magnet. Dari penyelidikan diketahui bahwa Sinar-(γ) ini merupakan radiasi elektromagnetik yang tidak bermassa dan tidak bermuatan sehingga diberi notasi 00 γ. Sinar- (γ) mempunyai sifat yang sama dengan Sinar-X. Atom yang memancarkan Sinar- (γ) tidak akan mengalami pengurangan nomor atom maupun nomor massa, hanya atomnya saja yang berada dalam keadaan tereksitasi kembali ke keadaan dasar. Atom yang tereksitasi biasanya terjadi pada atom yang melakukan pemancaran Sinar- (α) maupun Sinar- (β), dan untuk mencapai tingkat energi dasar atau keadaan stabil atom tersebut melakukan pelepasan energy melalui pemancaran Sinar- (γ). Oleh sebab itu, pemancaran Sinar- (γ) ini biasanya menyertai pemancaran Sinar- (α) maupun Sinar(β) [3]. Dosis adalah jumlah zat yang diberikan kepada suatu organisme [4]. Nilai LD (lethal dose) yaitu dosis yang menyebabkan kematian dari populasi tanaman atau hewan yang diradiasi Sedangkan Reduction Dose merupakan nilai dosis yang menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman akibat iradiasi [5]. Peristiwa mutasi atau perubahan materi genetik akan menciptakan variasi genetik yang berguna untuk mengantisipasi perubahan kondisi lingkungan yang sewaktu-waktu dapat terjadi. Laju mutasi spontan yang sangat rendah ternyata dapat ditingkatkan dengan aplikasi berbagai agen eksternal. Mutasi dengan laju yang ditingkatkan ini dinamakan mutasi induksi. Bukti pertama bahwa agen eksternal dapat meningkatkan laju mutasi diperoleh dari penelitian H. Muller pada tahun 1927 yang memperlihatkan bahwa sinar-X dapat menyebabkan mutasi pada Drosophila. Agen yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi seperti sinar-X ini dinamakan mutagen. Semenjak pertemuan Muller tersebut, berbagai mutagen fisika dan kimia digunakan untuk meningkatkan laju mutasi. Dengan mutagen-mutagen ini dapat diperoleh bermacam-

F1.2


macam mutan pada beberapa spesies organisme [6].

9. Memasukkan nilai dosis dan daya tumbuh tanaman kedalam program analisis curxpt untuk mengetahui nilai LD20 dan LD 50

Metode Adapun metode yang penulis gunakan dalam laporan praktikum ini adalah berbentuk eksperimen di laboratorium dan perhitungan secara kuantitatif. Adapun sumber data yang digunakan untuk mendukung pembuatan jurnal ini yaitu dari jurnaljurnal peneltian sebelumnya dan dari buku-buku lainnya. Alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah :

10. Memasukkan nilai dosis dan tinggi tanaman kedalam program analisis curxpt untuk mengetahui nilai RD20 dan RD 50


1. Gandum 2. Plastik 3. Cobalt-60 4. Gammacell 220 5. Box/wadah 6. Pasir 7. Penggaris Sistem Pengujian 1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian

Tabel 1 Daya Tumbuh Tanaman Gandum (Soghat 90)

2. Mengambil sampel benih gandum yang beruBerdasarkan tabel diatas didapat daya tumbuh mur ± 3 minggu dengan jumlah 100gram pada gandum yang terbesar yaitu pada dosis 100Gy yang disimpan pada suhu ruangan yaitu berk- sebesar 94 % sedangkan yang terendah yaitu pada isar 100 C − 120 C dosis 900 Gy dan 1000Gy dimana gandum tidak tumbuh sama sekali. Dari tabel diatas dapat dili3. Memasukkan benih gandum pada alat Gamhat pada grafik grafik 4.1 macell 220 untuk meradiasi benih gandum dengan bahan radiasi yaitu cobalt-60 4. Menunggu benih gandum yang diradiasi untuk dosis 100Gy dengan waktu 47 sekon 5. Mengulangi kegiatan radiasi untuk dosis selanjutnya sampai dosis mencapai 1000Gy 6. Setelah benih diradiasi, meletakkan benih pada box/wadah yang telah diisi dengan pasir sebagai media penanaman 7. Menunggu benih gandum yang telah ditanaman pada media pasir tersebut selama 2 minggu

Gambar 4.1 nilai LD 20 dan LD 50 (Soghat 90)

Berdasarkan grafik diatas pada tanaman gan8. Mengukur tinggi tanaman setelah benih gandum berumur 2 minggu pada setiap dosis dum varietas Soghat 90 didapatkan hasil nilai LD 20 yaitu 279.549 Gy, dan LD 50 yaitu 485.769 yang diberikan F1.3


Gy. Daya tumbuh tanaman gandum yang tertinggi yaitu pada dosis 100Gray, dimana mencapai angka 94, sedangkan pada dosis 900-1000Gray daya tumbuh tanaman gandum hampir tidak telihat atau tidak ada sama sekali. Sehingga dapat di simpulkan bahwa dengan memberikan radiasi sinar gamma pada dosis 100Gray di dapatkan daya tumbuh tanaman gandum yang tertinggi dibandingkan dengan dosis lainnya, selain itu dengan diperolehnya hasil LD dapat dinyatakan bahwa semkin besar nilai LD semakin besar tingkat kematian atau terjadinya mutasi dari tanaman gandum tersebut.

yaitu 264.227, dan LD 50 yaitu 561.113. pada dosis 100Gray didapatkan nilai daya tumbuh tanaman gandum yang tertinggi yaitu 94. Sedangkan daya tumbuh tanaman gandum yang terendah pada dosis 900-1000Gray yaitu dengan nilai 0 untuk kedua dosis tersebut. Perbedaan daya tumbuh yang didapatkan mulai dari dosis 0 sampai 800Gray tidak begitu signifikan perbedaannya. Akan tetapi untuk dosis 900-1000Gray tidak terdapat daya tumbuh atau tanaman bisa dikatakan telah mati.

Tabel 3 Hasil Rata-Rata Tinggi Tanaman (Soghat 90)

Berdasarkan tabel diatas didapat tinggi tanaman rata-rata pada gandum yang tertinggi yaitu Berdasarkan tabel diatas didapat daya tumbuh pada dosis 100Gy sebesar 20,05cm sedangkan yang pada gandum yang terbesar yaitu pada dosis 100Gy terendah yaitu pada dosis 900 Gy dan 1000Gy disebesar 94% sedangkan yang terendah yaitu pada mana gandum tidak tumbuh sama sekali. Dari dosis 900 Gy dan 1000Gy dimana gandum tidak tabel diatas dapat dilihat pada gambar 4.3 tumbuh sama sekali. Dari tabel diatas dapat dilihat pada grafik grafik 4.2 Tabel 2 Daya Tumbuh Tanaman Gandum (Yuan 039)

Gambar 4.3 Hasil nilai RD 20 dan RD 50 (Soghat 90)

Gambar 4.2 nilai LD 20 dan LD 50 (Yuan 039)

Berdasarkan grafik diatas pada tanaman gandum varietas Yuan 039 didapatkan hasil nilai LD 20

Berdasarkan grafik diatas didapatkan hasil RD 20 yaitu 308 Gy, dan RD 50 yaitu 431 Gy. Tanaman gandum yang paling tinggi mencapai angka 20,05 yaitu pada pemberian dosis 100Gray. Pada tanaman yang paling rendah yaitu pada dosis 900

F1.4


dan 1000Gray dimana tidak terdapat tanaman gandum yang tumbuh dikarenakan terlalu besarnya dosis yang diberikan. Dengan diketahuinya nilai RD 20 dan RD 50 maka dapat diketahui penurunan pertumbuhan akibat iradiasi.

yaitu salah satunya menggunakan sinar gamma. Dengan memberikan dosis 0Gy, 100Gy, 200Gy, 300Gy, 400Gy, 500Gy, 600Gy, 700Gy, 800Gy, 900Gy, dan 1000Gy. Semakin besar dosis yang digunakan maka gandum akan semakin menurun daya tumbuh sarta tinggi dari gandum tersebut.

Referensi

Tabel 4 Hasil Rata-Rata Tinggi Tanaman (Yuan 039)

Kesimpulan Dalam upaya meningkatkan varietas gandum

F1.5

[1] Agustiana , I Gusti Ayu Tri. Konsep Dasar IPA Aspek Biologi (Graha Ilmu,Yogyakarta, 2014). [2] Wiryosimin, Suwarno. Mengenal Asas Proteksi Radiasi (ITB,Bandung, 1995). [3] Akhadi, Mukhlis. Dasar-Dasar Proteksi Radiasi (Rineka Cipta,Jakarta, 2000). [4] Nugroho, Edi. Toksikologi Dasar Edisi kedua (UI Press,Jakarta, 1995). [5] Donatus, Imono Argo. Toksikologi Dasar Edisi ketiga (UGM,Yogyakarta, 1978). [6] Susanto, Agus Hery. Genetika (Graha Ilmu,Yogyakarta, 2011). [7] S. Arikunto, Penelitian Tindakan Kelas, (Bumi Aksara, Jakarta, 2008).

Prosiding EduFi 2017 F2.1 - F2.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Iradiasi Pangan Terhadap Kadar Air dan Massa Simpan dengan Sumber Co-60 pada Dosis Sedang Irfan Abdul Hadi1,∗ , Indra Mustika Pratam2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta 2

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional

Abstrak Pada penelitian ini akan dilakukanan alias tentang pengaruh pancaran sinar radiasi terhadap bahan pangan yang akan diamati. Hasil dari pancaran tersebut akan berdampak baik bagi makanan tergantung dari dosis radiasi yang diberikan. Penelitian ini dilaksanakan di PAIR BATAN Pasar Jumat, yang beralamat di Jalan Lebak Bulus Raya No. 49. Peneliti melaksanakan penelitian di tempat tersebut karena pada bagian ini ada suatu divisi yang mengembangkan teknologi pangan dengan radiasi. Akan dilakukan penyinaran pada beberapa sampel makanan dan setiap sampel akan diiradiasi dengan dosis sedang yaitu berkisar antara ≥1,0 kGy 10 kGy. Setelah penyinaran radiasiakan diketahui kadar air yang berubah antara sebelum di radiasi dan setelah di radiasi. Kemudian akan diamati pula perubahan kadar airnya selama beberapa waktu. Selain kadar air yang diamati, akan diamati pula perkembangan mikrobiologinya dimana perkembangan mikrobiologi akan berpengaruh pada layak atau tidaknya makanan itu di konsumsi. Sama seperti menguji kadar air akan di teliti sebelum dan sesudah di radiasi.Pada hakikatnya, apa yang ada di alam ini pasti akan ada maanfaatnya bagi kita umat manusia. Bagi masyarakat awam, kata radiasi selalu digambarkan dengan hal hal yang buruk seperti bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), limbah radioaktif, serta penyebab timbulnya penyakit kanker. Padahal radiasi juga memiliki hal baik yang dapat di manfaatkan oleh banyak orang. Hasil yang didapatakan berkurangnya kadar air dari hasil radiasi yang mempengaruhi perkembangan mikrobiologi. Tidak hanya karna berkurangnya kadar air tetapi Karena radiasi itu pula akan menghambat perkembangan mikrobiologinya. Sehingga makanan yang diradiasi dapat bertahan hingga 3 bulan.

c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Radiasi, iradiasi, dosis, kadar air, mikrobiologi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Pada hakikatnya, apa yang ada di alam ini pasti akan ada maanfaatnya bagi kita umat manusia. Allah SWT telah mengatur dan menata sedemikian rupa sehingga kita sebagai manusia di perintahkan untuk menjaga dan mempelajari apa yang ada. Dalam hal ini yang dimaksud adalah radiasi. Bagi masyarakat awam, kata radiasi selalu digambarkan dengan hal hal yang buruk seperti bom atom, kecelakaan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), limbah radioaktif, serta penye-

bab timbulnya penyakit kanker. Mereka cenderung takut akan dampak dari radiasi yang dihasilkan [1]. Mereka hanya menilai dari buruknya saja tanpa ingin memahami radiasi secara menyeluruh. Padahal radiasi juga memiliki hal baik yang dapat di manfaatkan oleh banyak orang.

Dasar Teori Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelom-

Irfan Abdul Hadi et al. / Prosiding EduFi 2017 F2.1 - F2.4

bang[2]. Radiasi juga dapat diartikan sebagai emisi dan propagasi energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel. Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Masyarakat awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. Ada beberapa sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain. Salah satu contoh sumber radiasi yang sudah kita kenal adalah matahari. Matahari yang kita kenal memberikan cahaya dan panas. Tanpa sinar matahari tidak akan ada kehidupan di bumi ini, akan tetapi harus diakui terlalu banyak sinar matahari yang mengenai tubuh bisa jadi sangat berbahaya. Karena itu jumlah paparan sinar matahari harus kita batasi. Efek dari panas matahari biasanya dicegah dengan menggunakan kacamata hitam, topi, pakaian dan pemakaian tabir surya. Selain benda-benda tersebut ada sumbersumber radiasi yang bersifat unsur alamiah dan berada di udara, di dalam air atau berada dalam lapisan bumi. Beberapa diantaranya adalah Uranium dan Thorium di dalam lapisan bumi, Karbon dan Radon di udara serta Tritium dan Deuterium yang ada di dalam air [2,3]. Untuk mengukur energi yang terserap oleh medium tertentu perlu adanya satuan yang tidak tergantung pada macam radiasi dan energi, serta sifat bahan penyerap. Satuan ukuran tersebut hanya tergantung pada jumlah energi yang terserap persatuan massa bahan yang disinari pada tempat yang diamati. Satuan dan besaran dosis radiasi dinyatakan melalui energi dan massa bahan yaitu, Joule/kg bahan. Dalam satuan standar internasional diberi nama Gray dan disingkat Gy. Besar dosis yang dipakai dalam pengawetan makanan tergantung pada jenis bahan makanan dan tujuan iradiasi. Pengawetan dengan proses iradiasi dapat menimbulkan kekhawatiran apabila dosis radiasi berlebihan karena makanan yang teriradiasi akan

mengandung radikal bebas sehingga dapat menyebabkan sifat karsinogenik (menyebabkan kangker). Oleh karena itu, Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 701/Menkes/Per/VIII/2009 menetapkan jumlah dosis radiasi yang terserap oleh makanan tidak boleh lebih dari 10 kGy [3].

Metodologi Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh iradiasi pangan terhadap kadar air dan masa simpan yang di pancarkan dengan dosis sedang yaitu sekitar ≥1,0 kGy - 10 kGy. Penelitian ini dilaksanakan di PAIR BATAN Pasar Jumat, yang beralamat di Jalan Lebak Bulus Raya No. 49. Peneliti melaksanakan penelitian di tempat tersebut karena pada bagian ini ada suatu divisi yang mengembangkan teknologi pangan dengan iradiasi.[4,5] Divisi ini juga meneliti tentang aplikasi iradiasi pangan pada dosis sedang. Waktu yang dibutuhkan untuk melaksanakan penelitian ini, secara formal selama 3 bulan, yaitu sejak April sampai Juni 2016.

Hasil Penelitian Dari data yang di dapatkan, terdapat lima makanan yang peneliti analisis dan teliti diantaranya adalah sebagai berikut : Data Hasil uji kadar air dan uji Mikrobiologi Tahu Yun-yi.

F2.2

1. Uji Kadar Air Tahu Yun-yi

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Kadar Air Tahu Yun-yi

Pengujian kadar air terhadap produk tahu, memperlihatkan bahwa tahu merupakan produk dengan kadar air tinggi (diatas 14%) hal ini menunjukkan bahwa tahu perlu diiradiasi menggunakan suhu pembekuan. Namun berdasarkan pengalaman, iradiasi tahu dengan suhu pembekuan mengakibatkan tahu menjadi rusak, oleh karena itu dilakukan iradiasi dalam suhu kamar dengan dosis 3 dan 5 kGy.


Pengaruh radiasi dari percobaan yang dilakukan dapat menurunkan kadar air bahan walaupun tidak memberikan pengaruh yang nyata. Hal ini dapat mengurangi aktifitas mikroorganisme dan enzim di dalam bahan sehingga sedikit kerusakan. Namun seiring dengan berjalannya waktu, terjadi kenaikan kadar air selama penyimpanan [6]. Hal ini kemungkinana terjadi karena penyimpanan dilakukan di lemari es sehingga produk semakin lembab hal ini juga yang mempercepat kerusakan produk.

bakteri pada produk sangat tinggi, sehingga tidak layak untuk dikonsumsi. Wisrowowati (1996) dalam Rissi (2006) menyatakan bahwa daya tahan mikroba terhadap radiasi biasanya dinyatakan dengan nilai D10, yaitu dosis iradiasi yang diperlukan untuk menghilangkan 90% atau 1 desimal[7]. Penggunaan radiasi 3 kGy pada produk menurunkan jumlah mikroba hingga 3 log. Begitu juga dengan penggunaan radiasi 5 kGy, penurunan jumlah bakteri hingga 4 log.

Kesimpulan Kesimpulan yang dapat ditarik dari hasil penelitian adalah sebagai berikut : 1. Iradiasi gamma dosis sedang berkisar antara ≥1,0 kGy - 10,0 kGy. 2. Pada makanan yang di iradiasi dosis sedang tidak akan mempengaruhi parameter mutu. 3. Iradiasi dapat mengurangi kadar air sehingga mengurangi perkembangan mikrobakteri. 4. Dapat memperpanjang masa simpan pada suhu kamar menjadi 3 bulan.

Tabel 4.1 Data Hasil Uji Kadar Air Tahu Yun-yi

5. Radiasi dapat dikendalikan sehingga tidak menjadi dampak buruk melainkan dapat di manfaatkan.

2. Hasil Uji Mikrobiologi (TPC) Tahu Yun-yi

Ucapan Terimakasih Kami ucapkan terimakasih kepada Unit Instalasi Radiografi BATAN Pasar Jumat bagian Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi atas dukungan dan bantuannya dalam penelitian ini.

Referensi

Tabel 4.2 Data Hasil Uji Mikrobiologi (TPC) Tahu Yun-yii

Kerusakan bahan pangan terutaa disebabkan oleh mikroorganisme. Menurut Sarwono dan Saragih (2003) dalam Ihwani (2008), komposisi tahu yang banyak mengandung protein dan air menyebabkan tahu merupakan media yang cocok untuk tumbuhnya mikroba sehingga tahu menjadi cepat mengalami kerusakan. Dari hasil pengamatan terhadap uji mikrobiologi menunjukkan total bakteri pada kontrol adalah 2,6 × 106 . Hal ini menunjukkan kandungan F2.3

[1] Badan Pengawas Tenaga Nuklir. Keputusan kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir tentang Ketentuan Kesehatan Pangan Terhadap Radiasi. (BATAN, Jakarta, 1999). [2] Budi Prayitno dkk. Analisis Dosis Pembatas untuk Pekerja Radiasi di Instalasi Radiometalurgi (Yogyakarta, 2009). [3] Hasnel Sofyan. Dosimeter ThermoLuminesensi sebagai Dosimetri Personal dalam Pemantauan Dosis Radiasi Eksternal. (Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng dan DIY, Yogyakarta, 2012). [4] Purworejo Salman Fariesy. Pengaruh Iradiasi Gamma terhadap Parameter Kimia Bandeng (Seminar Nasional V SDM Teknologi Nuklir,Yogyakarta, 2010).


[5] BATAN. Sumber Radiasi dan Peralatan Radiografi, Radiografi Level 1. (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2009). [6] Alatas, Zubaedah. Buku Pintar Nuklir (BATAN Press, Jakarta, 2009).

F2.4

[7] BATAN. Dasar Fisika Radiasi, Radiografi Level 1 (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2008).

Prosiding EduFi 2017 F3.1-F3.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Dosis Radiasi Gamma terhadap Kopolimer Pencangkokan Asam Akrilat Stirena pada Selulosa sebagai Bahan Adsorben Logam Pb Nur Annisah1,∗ , Dr. Mery Suhartini2 1 2


Laboratorium Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN)

Abstract

Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh dosis terhadap kopolimer pencangkokkan asam akrilat stirena pada selulosa sebagai bahan adsorben logam Pb. Persen pencangkokan (% grafting) yang dihasilkan dengan konsentrasi monomer campuran A (AA-STI 100%) pada dosis 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 7,17%, 8,82%, 170,52%, 131,38%, sedangkan pada konsentrasi monomer campuran B (AA-STI 50%) pada dosis 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 30,20%, 168,24%, 187,36%, 197,35%, dan padakonsentrasi monomer campuran C (AA-STI 30%) pada dosis 10, 20, 30, 40 kGy adalah 12,16%, 41,96%, 55,55%, 60,65%. Pada penelitianini % S adsorben dalam air yang dihasilkan dengan variasi dosisi iradiasi 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 453,7086%, 344,3768%, 293,4859%, 94,2266%, 147,1646%. Dari percobaan yang telah dilakukan, serta berdasarkan perhitungan didapatkan kesimpulan bahwa memodifikasi selulosa alami dari jerami padi menggunakanc ampuran monomer asam akrilat dan stiren adengan teknik iradiasi, sehingga diperoleh produk baru (selulosa-g-AA-STI) yang dapat digunakan sebagai bahan adsorben logam Pb. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: kopolimer, grafting, swelling, radiasi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Di Indonesia jerami padi banyak ditemukan karena merupakan hasil samping usaha pertanian. Namun jerami belum dinilai sebagai produk yang memiliki nilai ekonomis. Penggunaan jerami dapat ditingkatkan untuk menaikkan nilai ekonomisnya, diantaranya untuk penyerapan logam berat yang terlaut dalam air. Saat ini masih banyak industri yang membuang limbah logam berat yang mempunyai dampak berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Limbah logam berat seperti kromium, kadmium, dan timbal yang dibuang ke perairan oleh pelaku industri disebabkan karena sulitnya proses pemisahan ion logam tersebut dengan menggunakan proses pengendapan. Limbah tersebut perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut

dengan menggunakan teknik-teknik lain seperti pertukaran ion maupun menggunakan adsorben (zat penyerap). Metode adsorbsi memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah proses relatif sederhana, efektifitas dan efesiensinya relatif tinggi serta tidak memberikan efek samping berupa zat beracun. Kepolimer cangkok merupakan salah satu metode yang efektif untuk meningkatkan sifat-sifat yang tidak diinginkan seperti kurangnya gugusgugus fungsional yang tidak reaktif sebagai adsorben logam. Melalui penelitian ini akan dipaparkan daya adsorbsi selulosa alami pada jerami padi yang dimodifikasi dengan asam akrilat dan stirena (kopolimerisasi cangkok) terhadap penyerapan ion logam timbal.

Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 F3.1-F3.4

Dasar Teori Indonesia sebagai negara agraris masih menjadikan pertanian sebagai komoditas utama dalam usaha dan profesi. Jerami padi merupakan bahan lignoselulosa yang tersedia dalam jumlah besaar dan belum dimanfaatkan secara optimal di Indonesia [1]. Jerami padi terdiri atas daun, pelepah daun, dan ruas atau buku. Ketiga unsur ini relatif kuatkarena mengandung silika, dan selulosa yang tinggi dan pelapukannya memerlukan waktu yang lama. namun, apabila jerami padi diberikan perlakuan tertentu akan mempercepat terjadinya perubahan strukturnya. Jerami umumnya dikumpulkan dalam bentuk gulungan, diikat, maupun ditekan. Mesin baler dapat membentuk jerami menjadi gulungan maupun kotak. Jerami merupakan limbah pertanian terbesar serta belum sepenuhnya dimanfaatkan karena adanya faktor teknis dan ekonomis. Di lain pihak jerami sebagai limbah pertanian, sering menjadi permasalahan bagi petani, sehingga sering di bakar untuk mengatasi masalah tersebut. Menurut Badan Pusat Statistik, produksi padi nasional mencapai 71,29 juta ton pertahun pada tahun 2011. Sedangkan produksi jerami padi dapat mencapai 12 - 15 ton per hektar per panen, bervariasi tergantung pada lokasi dan jenis varietas tanaman padi yang digunakan (Berita Resmi Statistik, 2013). Selulosa merupakan senyawa organik dengan rumus (C6 H10 O5 )n , sebuah polisakarida yang terdiri dari rantai linier dari beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu ikatan β(14) unit Dglukosa.Struktur selulosa terdiri dari dua jenis gugus hidroksil, hodroksil polimer dalam kelompok metilol (−CH2 OH) di C-6 dan sekunder gugus hidroksil (-OH) pada C-2, C-3 dan C4. Kopolimerisasi cangkok dengan radiasi gamma merupakan salah satu metode untuk memodifikasi bahan-bahan polimer. Metode ini telah banyak digunakan untuk menyiapkan membran selektif penukar ion, membuat bahan elastomer, mengembangkan polimer yang ramah lingkungan, dan pengujian proses pembuatan membrane penukar ion [2]. Pada teknik ini radiasi sinar gamma diperlukan untuk menginisiasi terjadinya proses polimerisasi [3]. Proses Kopolimerisasi cangkok dengan menggunakan radiasi gamma cenderung lebih cepat dan dapat bersaing langsung dengan homopolimerisasi dari monomer-monomer. Hal ini disebabkan radiasi energi tidak selektif, efisiensi pencangkokan didapat hanya jika polimer substrat dapat berinteraksi lebih cepat dengan radiasi gamma dibandingkan dengan monomer [4].

Absorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu zat pada permukaan zat lain. Zat yang diserap disebut fase terserap (adsorbat), sedangkan zat yang menyerap disebut adsorben. Kecuali zat padat, adsorben dapat pula zat cair. Karena itu adsorpsi dapat terjadi antara : zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair atau gas dan zat cair [5]. Timbal (Pb) merupakan salah satu jenis logam berat yang sering juga disebut dengan istilah timah hitam. Timbal memiliki titik lebur yang rendah, mudah dibentuk, memiliki sifat kimia yang aktif sehingga biasa digunakan untuk melapisi logam agar tidak timbul perkaratan. Timbal adalah logam yang lunak berwarna abu-abu kebiruan mengkilat dan memiliki bilangan oksidasi +2 [6].

Metode

F3.2

1. Pengujian selulosa hasil isolasi dari jerami padi a. Penetapan kadar air Kadar air diperoleh dari perbandingan bobot selulosa sebelum dikeringkan dengan bobot selulosa setelah dikeringkan. Kadarair =

W0 − W1 × 100% W0

(1)

b. Kopolimerisasi Sejumlah selulosa dipotong 1, 5 × 1, 5cm, lalu ditimbang dan direndam selama 24 jam dalam 0, 4ml campuran asam akrilat-stirena (99 : 1) 100% campuran asam akrilat-stirena (99 : 1) 50%, dan campur assam akrilat stirena (99 : 1) 30%. Setelah itu dimasukkan kedalam plastik polietilen dan ditutup dengan menggunakan plastik seal. Sampel diiradiasi dengan sinar gamma (sumber 60CO) dengan dosis radiasi 10, 20, 30, 40 kGy dengan laju dosis 7kGy/jam. Setelah proses iradiasi, koplimer yang dihasilkan dicuci dengan air suhu 700 untuk menghilangkan homopolimer lalu disaring dengan saringan stainless stell dan dikeringkan dalam oven pada suhu 700 sampai bobot konstan. Selanjutnya dilakukan perhitungan persen pencangkokan (Grafting, %G), dimana selulosa sebelum dan sesudah pencangkokan dihitung dengan rumus: %G =

W1 − W0 × 100% W0

(2)


c. Penentuan derajat pengembangan dalam air Sejumlah lebih kurang 0, 05gram kopolimer dimasukkan kedalam wadah gelas plastik, ditambahkan 50ml akuades, kemudian didiamkan selama 24 jam. Setelah perendaman, sampel diangkat dari larutan, dan sisa air pada permukan film dikeringkan dengan kertas saring. Daya serap air ditentukan dari perbandingan selisih berat film jerami setelah (W2 ) dan sebelum (W1 ) direndam dalam air terhadap (W1 ) dengan rumus sebagai berikut: DayaSerapAir =

W2 − W1 × 100% W1 (3)

d. Uji daya serap logam Seberat 0, 005gram adsorben dimasukkan ke dalam 25mL larutan P bSO4 dengan konsentrasi ion logam 300 bpj, kemudian dikocok pada suhu 250 selama 2 jam dan didiamkan selama 24 jam.

pada konsentrasi monomer campuran B (AASTI 50%) pada dosis 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 30,20%, 168,24%, 187,36%, 197,35%, dan pada konnsentrassi monomer campuran C (AA-STI 30%) pada dosis 10, 20, 30, 40 kGy adalah 12,16%, 41,96%, 55,55%, 60,65%. Hasil grfting tertinggi adalah pada dosis 30 kGy baik pada konsentrasi monomer A, B maupun C. Dari grafik menunjukkan bahwa persen pencangkokan kopolimer konsentrasi campuran A menghasilkan persen pencangkokan yang lebih besar dibandingkan konsentrasi monomen campuran B dan C. Hal ini disebabkan karena konsentrasi monomer campuran A mengandung asam akrilat dan sstirena yang lebih tinggi sehingga akan lebih

2. Penentuan Derajat Pengembangan, dalam air

(%S)

Hasil dan Pembahasan 1. Persentasi Cangkok (% grafting)

Pada penelitian ini %S adsorben dalam air yang dihasilkan dengan variasi dosis iradiasi 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 453,7086%, 344,3768%, 293,4859%, 94,2266%, 147,1646%.

Pada grafik terlihat pada dosis dibawah 30 kGy persen pencangkokan meningkat dengan tajam dengan meningkatkan dosis radiasi. Diatas dosis tersebut persen pencangkokan mulai terjadi penurunan. Kenaikan dosis total iradiasi yang mengakibatkan bertambah banyaknya jumlah radikal selulosa dan monome yang terbentuk yang berarti pula bertambah besar kemungkinan untuk terjadinya reaksi inisiasi. Persen pencangkokan (% grafting) yang dihasilkan dengan konsentrasi monomer campuran A (AA-STI 100%) pada dosis 10, 20, 30 dan 40 kGy secara berturut turut adalah 7,17%, 8,82%, 170,52%, 131,38%, sedangkan F3.3

Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi dosis radiasi, maka terjadi penurunan %Swelling (%S). Hal ini juga dipengaruhi oleh %Graftig, dimana %S akan berbanding terbalik dengan % grafting. Penurunan %grafting menandakan bahwa terjadi pengurangan gugus hidroksil pada rantai selulosa. Semakin besar dosis iradiasi semakin kecil %S dalam air. Adsorben dengan %S yang rendah lebih baik digunakan sebagai adsorben karena dengan rendahnya %S dalam air menandakan banyaknya monomer yang disubstitusi di gugus hidroksil pada selulosa alami. Semakin banyak monomer yang tersubstitusi akan meningkatkan kemmpuannya dalam mengadsorbsi logam berat.


Adsorben dengan %S yang rendah lebih baik digunakan sebagai adsorben karena dengan rendahnya %S dalam air menandakan banyaknya monomer yang disubstitusi di gugus hidroksil pada selulosa alami. Semakin banyak monomer yang tersubstitusi akan meningkatkan kemmpuannya dalam mengadsorbsi logam berat. 3. Penentuan kapasitas adsorpsi logam timbal Hasilnya menunjukkan selulosa yang telah dicangkoki menunjukkan kapasitas penyerapan ion logam yang lebih besar dibandingkan dengan selulosa yang belum dicangkok untuk logam timbal. Selulosa yang telah dicangkoki dengan asam akrilat dan stirena kapasitasnya lebih tinggi dibandingkan dengan selulosa murni, hal ini karena pada selulosa yang dicangkok pada gugus fungsi yang dapat berfungsi sebagai penukar ion.

campuran monomer asam akrilat dan stirena (99:1) 100%. 3. Selulosa yang telah dicangkoki menunjukkan kapasitas penyerapan ion logam yang lebih besar dibandingkan dengan selulosa yang belum dicangkok untuk logam timbal. Selulosa yang telah dicangkoki dengan asam akrilat dan stirena kapasitasnya lebih tinggi dibandingkan dengan selulosa murni, hal ini karena pada selulosa yang dicangkok pada gugus fungsi yang dapat berfungsi sebagai penukar ion.

Referensi

Kesimpulan 1. Dosis radiasi berpengaruh pada pencangkokan kopolimer karena pada dosis 10, 20, 30, 40 kGy akan mengalami perubahan pada pencangkokan kopolimer. 2. Dosis radiasi optimum yang memiliki karakteristik adsorben yang baik yaitu menghasilkan % grafting tertinggi dan % swelling terendah adalah pada dosis 30 kGy dengan

F3.4

[1] Rimadani Pratiwi, Jurnal IJPST 3 (3), 83 (2016). [2] John Hendri, Jurnal Berkala MIPA 17 (2), 33 (2017). [3] Akhadi, Mukhlis. 2000. Dasar Dasar Proteksi Radiasi. Jakarta: Rineka Cipta. [4] Meri Suhartini, Jurnal Pencangkokan Secara Radiasi Asam Akrilat Pada Selulosa dengan Keberadaan Metil Metakrilat, 2015. [5] Ummamah Khooeriah. 2015. Kopolimer Cangkok Asam Akrilat-Stirena pada Selulosa Jerami Padi dengan Teknik Iradiasi sebagai Bahan Adsorben Logam Timbal. Skripsi. Universitas Pancasila. (Tidak dipublikasikan). [6] Munier Choliz,Riswiyanto. 2009. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.

Prosiding EduFi 2017 F4.1-F4.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengukuran Laju Dosis Radiasi Sinar-X di Instalasi Radiografi Rio Prihartono1,∗ , Harun Al Rasyid2 . 1


Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi gedung KL, BATAN

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju dosis paparan radiasi yang dipancarkan oleh pesawat sinar-x dengan tegangan 180 kV kepada radiografer untuk proteksi radiasi. pengukuran yang dilakukan menggunakan surveimeter dengan faktor kalibrasi 1,08 untuk satuan mikro sievert. Hasil yang ditunjukan dari surveimeter untuk laju dosis paparan radiasi bervarian, yang paling besar ada pada ruang pengoperasian pesawat sinar-x paparan nilai laju dosis (4,347 ± 0,0938) µSv/h dengan dosis yang dapat terserapnya sebesar 0,5073 µSv dan yang paling kecil ada pada pintu masuk instalasi sebesar (0,1840 ± 0,0124) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap sebesar 0,0215 µSv. Untuk batas maksimumnya sendiri bagi para radiografer, tidak lebih dari 50 mSv per tahun, yang artinya dosis yang terpantau masih dalam taraf yang aman, tapi harus tetap meperhatikan jarak, waktu dan pelindung ketika dalam pengoperasian alat, karna ketiga hal tersebut merupakan yang mempengaruhi laju dosis paparan radiasi. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: proteksi radiasi, pesawat sinar - X, surveimeter, laju dosis. ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

dalam berbagai bidang, baik bidang industri, bidang kesehatan, bidang pertanian, bidang pertenakan, bidang pengawetan dan lain sebagainya [2,3]. Pemanfaatan pada bidang industri telah berkembang pesat salah satunya untuk keperluan uji tak merusak diindustri minyak dan gas dengan teknik radiografi. Pengujian dengan teknilk radiografi pada dasarnya adalah penyinaran terhadap benda uji dengan menggunakan sumber radiasi sinar berenergi tinggi seperti sinar-X dan sinar gamma [3,5]. Pemakain sumber radiasi lainnya memberikan manfaat yang positif pada kesejahteraan manusia dan juga mengandung resiko. Oleh karena itu untuk meningkatkan manfaat dan mengurangi efek negatif perlu dilakukan upaya proteksi radiasi [4].

Radiasi adalah pancaran dan perambatan energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel. Radiasi gelombang elektromagnetik yang mudah dilihat seharihari adalah cahaya. Selain itu, terdapat gelombang radio, gelombang mikro, sinar infra merah, sinar ultraviolet, sinar-X dan radiasi gamma, yang semuanya tidak dapat dilihat dengan mata [1]. Ada juga sumber sumber radiasi yang bersifat unsur alamiah. Beberapa diantaranya adalah uranium dan thorium didalam lapisan bumi, karbon dan radon diudara, serta tritium dan deuterium yang ada didalam air. Diantara gelombang elektromagnetik, sinar-X dan gamma merupakan radiasi yang energinya besar. Besarnya energi yang dimiliki, membuat radiasi tersebut mampu mengionisasi mePada pemanfaatan radiasi tidak bisa dihindia yang dilalui dan disebut radiasi pengion [2]. dari adanya radiasi yang mengenai dan berinterPada saat ini, banyak pemanfaatan radiasi aksi terhadap sisitem tubuh manusia maka diper-

Rio Prihartono et al. / Prosiding EduFi 2017 F4.1-F4.4

lukan pemahaman tentang efek radiasi bagi tubuh sesuai dengan jenis radiasi. manusia dan juga besaran dan satuan yang da• Waktu pat menggambarkan efek yang ditimbulkan atau Dosis radiasi yang diterima seseorang dipendisebut dosis radiasi [3,4]. Apabila radiasi mengaruhi laju dosis dan waktu, sehingga dengan genai manusia maka akan terjadi interaksi radiasi mengurangi waktu bekerja , dosis yang diterdengan sel tubuh yang mengakibatkan kerusakan ima dapat semakin kecil. sel [3]. Agar dosis radiasi yang mengenai tubuh tidak melebih batas yang diizinkan maka perlu D = D˙ s xt (1) dilakukan pembatasan penerimaan dosis yang diDengan : lakukan dengan pemantauan rutin dosis peorangan pada pekerja radiasi. Limitasi dosis untuk paparan D = Dosis yg diterima (Sv) kerja dan paparan masyarakat melalui penerapan D˙ s xt = Laju dosis (Sv/jam) nilai batas dosis (NBD). NBD personil (radiografer) t = waktu (jam) tidak boleh melewati dosis efektif 20 mSv pertahun rata-rata selama 5 tahun atau dosis efektif sebesar • Jarak 50 mSv dalam 1 tahun. NBD untuk masyarakat Laju dosis radiasi dari suatusumber radiasi tidak boleh melampaui dosis efektif 1 mSv dalam 1 akan semakin kecil jika semakin jauh jaraknya tahun. Pada instalasi radiografi di BATAN yang dari sumber radiasi. Untuk menghitung laju menjadi sumber radiasinya berasal dari pesawat dosis pada jarak tertentu dari sumber dapat sinar-X [4]. digunakan Karena radiasi tidak dapat dideteksi oleh pancera indera manusia, oleh karena itu untuk D˙ 1 r12 = D˙ 2 r12 (2) mengetahui adanya radiasi atau mengukur radiasi Dengan : harus menggunakan alat ukur radiasi. Alat ukur D˙ 1 = laju dosis pada jarak r1 dari sumber yang digunakan adalah surveymeter [6,7]. Dalam D˙ 2 = laju dosis pada jarak r1 dari sumber penelitian ini yang dilihat adalah dosis radiasi yang dipancarkan oleh pesawat sinar X diinstalasi ra• Penahan Radiasi Gamma/Sinar - X diografi yang dipengaruhi oleh laju dosis. Laju dosis dapat dikurangi dengan menggunakan penahan radiasi, sehingga pekerjaan dapat diselesaikan dengna baik pada jarak Dasar Teori tidak terlalu jauh dari sumber. Tebal dan jePesawat pembangkit radiasi bekerja dengan nis bahan penahan yang diperlukan berganmenggunakan arus dan tegangan listrik. Raditung pada jenis dan energi radiasi, aktiviasi yang dibangkitkan oleh alat ini sangat bervaritas sumber, dan laju dosis yang diinginkan. asi seperti elektron, proton, neutron, dan sinarApabila radiasi sinar X/gamma berinteraksi X. Keuntungan dari alat ini adalah tidak perlu dengan bahan, radiasi tersebut akan menpenanganan khusus jika sedang tidak digunakan. galami atnuasi atau pengurangan intensitas. Tidak seperti radioaktif, alat ini tidak memancarProses atenuasi ini mengikuti fungsi ekspokan radiasi pada saat tidak dioperasikan. Salah nensial atau secara matematika ditulis sebasatu pesawat pembangkit radiasi adalah akselerator gai: yaitu alat yang digunakan untuk mempercepat parD˙ x = D˙ 0 e−µx (3) tikel bermuatan (elektron, proton, dan deuterium). Partikel bermuatan, misalnya elektron, dipercepat menggunakan medan listrik atau medan magnet sehingga mencapai kecepatan yang sangat tinggi. Selama pengaktifan , berlangsung pulalah pancaran radiasi yang dikeluarkan dari pesawat sinar-X. Ini dinamakan sebagai radiasi eksterna. Radiasi eksterna adalah radiasi yang berasal dari zat radioaktif atau peralatan pembangkit radiasi yang berada diluar tubuh. Pengendalian terhadap radiasi eksterna dapat dilakukan dengan meminimalkan waktu pemaparan, memaksimalkan jarak dari sumber radiasi dan memasang penahan radiasi yang F4.2

Dengan : D˙ x = Laju dosis setelah melewati penahan setebal x D˙ x = laju dosis tanpa penahan x = Tebal penahan: µ = Koefisien atenuesi linear Persamaan ini dapat digunakan untuk menghitung tebal penahan yang dibutuhkan untuk menurunkan laju dosis. Namun dalam praktek, tebal penahan dihitung mengggunakan HVL (half value layer). Dengan


mengggunakan nilai HVL. Radiasi tidak dapat dideteksi secara langsung oleh panca indera manusia, maka untuk menetukan adanya radiasi diperlukan suatu alat ukur. Dalam pekerjaan radiografi industri, alat ukur yang biasa digunakan terdiri dari dosismeter perorangan dan monitor area. Dalam penggunaan alat ukur atau dalam melakukan pengukuran, nilai yang ditampilkan alat harus dikalikan faktor kalibrasi D˙ s = D˙ t × Fk

(4) Gambar 2 Denah Instalasi Radiografi

Dengan : D˙ s = Laju dosis yg sesungguhnya (Sv) D˙ t = Laju dosis yg terukur (Sv) Fk = Faktor kalibrasi

Hasil dan Pembahasan Dengan Sumber Tegangan 180 kV, Arus 5 mA dan dengan waktu 7 menit. Maka diperoleh hasil sebagai berikut;

Metode Penelitian dilakukan di Instalasi Radiografi BATAN Pasar Jumat bagian Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi. Sumber radiasi yang digunakan adalah pesawat sinar-X tipe Rigak Radioflek-300 EGM2 dengan sumber tegangan 180 kV, Arus 5 mA dan dengan waktu 7 menit dan Surveymeter (Faktor kalibrasi = 1,08) sebagai alat ukur radiasi. Berikut ini diagram alur penelitian:

Tabel 1. Laju Dosis dan Dosis yang Diterima

Gambar 1. Diagram Alur Penelitian

Berikut ini adalah denah dari instalasi radiografi BATAN Pasar Jumat

Pada data hasil ini terlihat bahwa radiasi eksternal diarea instalasi radiografi pada pesawat sinar-X ketika sedang aktif memancarkan radiasi kesegala sudut ruangan bahkan hingga keluar dari bunker. Didalam bunkernya sendiri memang tempat penyimpanan serta penggunaan dari pesawat sinar-x (XRay) dan sekaligus tempat penyimpanan Cobalt 60 yang terdapat ruangan khusus tersendiri untuk Cobalt 60. Tapi dalam penelitian ini akan terfokus pada paparan radiasi peswat sinar-x. untuk batas maksimal radiografer terkena paparan radiasi adalah 50 mSv pertahun yang disesuiakan dengan jam kerja radiografer di BATAN maka batas paling maksimal adalah 31,6 µSv/h yang dapat terkana oleh tubuh. Untuk pengukurannya sendiri menggunakan alat ukur surveimeter untuk pendeteksi paparan radiasi. Lokasi pertama untuk pengukuran paparan radiasi yaitu pada pintu masuk bunker den-

F4.3


gan paparan radiasi sebesar (0,1840 ± 0,0124) µSv/h dan dosis yang dapat terserap sebesar 0,0215 µSv selama mesin beroperasi, dan jaraknya memang cukup jauh dari sumber radiasi dan masih dibawah batas yang sudah ditentukan. Kemudian didalamnya terdapat kelas sebagai ruang operator dengan paparan sebesar (1,5370 ± 0,0399) µSv/h dan dosis yang diserap 0,1794 µSv. Kemudian didekat pintu masuk ruang pengoperasian X-Ray terdapat paparan sebesar (3,8950 ± 0,0756) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap 0,4545 µSv dan laju dosis paparan radiasi yang paling besar terdapat didekat dinding pengoperasian X-Ray sebesar (4,347 ± 0,0938) ±Sv/h dan dosis yang dapat terserapnya sebesar 0,5073 µSv, walaupun daerah ini yang memiliki laju dosisi paparan radiasi yang terbesar karna memang jaraknya yang dekat, tetapi masih dibawah batas maksimum yang sudah ditentukan, dinding pada penyimpanan XRay tebalnya hingga 20 cm dengan dilapisi timbal supaya paparan radiasi yang tersebar keluar tidak begitu besar dan tidak membahayakan radiografer. Kemudian untuk diarea luar bunker, laju dosis paparan terbesar pada dinding sebelah barat sebesar (0,8530 ± 0,2215) µSv/h dengan dosis yang dapat diterima sebesar 0,0995 µSv dikarenakan dekat ruangan penyimpanan X-Ray, dan dinding luar bagian utara dan dinding luar bagian timur yang langsung berhadapan kepemungkiman penduduk untuk laju paparan radiasinya sebesar (0,3770 ± 0,0225) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap 0,0439 µSv dan (0,360 ± 0,007) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap sebesar 0,0420 µSv. Ini masih dibawah batas maksimum atau masih dalam batas-batas normal yang sudah ditetapkan sebesar 1 mSv pertahun untuk kegiatan yang dapat mengenai wilayah pemukiman penduduk.

diasinya sebesar (0,3770 ± 0,0225) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap 0,0439 µSv dan (0,360 ± 0,007) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap sebesar 0,0420 µSv. Hasil yang didapat masih dalam batas-batas normal atau masih jauh dari batas yang sudah ditentukan. Menurut rekomendasi ICRP (International Commission on Rediological Protection) pekerja radiasi yang ditempat kerjannya menerima radiasi tidak boleh lebih dari 50 mSv pertahun dan rata rata pertahun selama lima tahun tidak boleh lebih dari 20 mSv per tahun. Nilai maksimum ini disebut Nilai Batas Dosis (NBD). Masyarakat umum dilindungi terhadap radiasi menetapkan bahwa tidak ada satu kegiatanpun yang boleh mengena masyarakat dengan dosis rata-rata melebihi 1 mSv per tahun dan tidak boleh satupun kejadian yang boleh mengakibatkan masyarakat menerima labih dari 5 mSv.

Ucapan Terima Kasih Kami ucapkan terimakasih kepada Unit Instalasi Radiografi BATAN Pasar Jumat bagian Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi atas dukungan dan bantuannya dalam penelitian ini.

Referensi

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang dilakukan dari hasil pengukuran laju dosis radiasi diinstalasi radiografi untuk pesawat sinar-X, yang memiliki laju dosis radiasi terbesar terletak didekat dinding pengoperasian pesawat sinar-X dengan nilai laju dosis (4,347 ± 0,0938) µSv/h dengan dosis yang dapat terserapnya sebesar 0,5073 µSv dan yang terendah dipintu masuk bunker sebesar (0,1840 ± 0,0124) µSv/h dengan dosis yang dapat terserap sebesar 0,0215 µSv. Kemudian untuk area diluar bunker yang langsung berhadapan ke area pemukiman penduduk yaitu dinding luar bagian utara dan dinding luar bagian timur yang langsung berhadapan kepemungkiman penduduk untuk laju paparan raF4.4

[1] BATAN. Dasar Fisika Radiasi, Radiografi Level 1. (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2008). [2] Alatas, Zubaedah. Buku Pintar Nuklir. (BATAN Press, Jakarta, 2009). [3] BATAN. Dasar Proteksi Radiasi, Radiografi Level 1. (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2008). [4] BATAN. Ketentuan dan Prosedur Keselamatan Kerja Radiasi, Radiografi Level 1. (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2009). [5] BATAN. Sumber Radiasi dan Peralatan Radiografi, Radiografi Level 1. (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta, 2009). [6] Rudi, Pratiwi, Susilo. Unnes Physics 1 (1) (2012). [7] T. Trikarjono, D. Marjanto, B. Tirmoti. Analisis Keselamatan Pesawat Sinar-X Di Instalasi Radiologi Rumah Sakit Umum Daerah Sleman Yogyakarta. (Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir PTNBR BATAN, Bandung, 2009).

Prosiding EduFi 2017 G1.1 - G1.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Suhu Penumbuhan Terhadap Karakteritik Kelistrikan Transistor Efek Medan Organik Pentacene dan Kristalinitas Fadliondi*, Haris Isyanto, Prian Gagani Chamdareno Program Studi Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah, Jakarta 10510

Abstrak Pentacene merupakan salah satu bahan semikonduktor organik yang menjadi perhatian pada riset elektronika organik saat ini. Kelebihan divais organik dibandingkan dengan divais silikon antara lain kelenturan, proses pada suhu rendah, proses dengan biaya rendah dan lain-lain. Untuk kali ini, akan dijelaskan pengaruh suhu penumbuhan terhadap karakteristik transfer (arus drain terhadap tegangan gate), penguatan (arus drain terhadap tegangan drain) dari transistor efek medan pentacene dan kristalinitas pentacene itu sendiri. Pertama, lapisan isolator SiO2 setebal 10 nm dibentuk dengan metode oksidasi termal pada wafer silikon terdop berat. Lalu, terminal source dan drain dibentuk dari Au dengan metode evaporasi termal dengan ketebalan 29 nm. Panjang kanal dan lebar kanal dari transistor adalah 200 dan 500 µm. Selanjutnya, sebagai bahan semikonduktor organik, pentacene dideposisikan dengan ketebalan 49 nm dengan metode evaporasi termal pada kevakuman 7, 9 × 10−6 torr pada suhu bervariasi 24, 59, 64, dan 74 ◦ C. Hasil pengukuran karakteristik listrik menunjukkan bahwa mobilitas lubang meningkat dari 0,021 ke 0,081 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan dari 24 ke 64 ◦ C, tetapi turun ke 0,051 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan lagi ke 74 ◦ C. Hasil pengukuran XRD menunjukkan bahwa intensitas peak fasa bulk pada 2θ = 12, 22◦ meningkat ketika suhu penumbuhan dinaikkan. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: transistor, organik, film tipis, pentacene, semikonduktor ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

mobilitas hole sekitar 0,01 sampai 1 cm2 /Vs. PenDivais elektronika yang difabrikasi dari bahan tacene sangat sensitif terhadap kelembaban karena organik mulai menjadi perhatian karena kemurahan ia adalah bahan organik. Oleh karena itu, penbiaya proses, proses pada suhu rendah dan kelen- tacene bisa diaplikasikan untuk sensor kelembaban turannya dibandingkan dengan divais yang terbuat [5,6]. Pentacene juga bisa diaplikasikan untuk trandari silikon [1]. Transistor efek medan yang terbuat sistor feroelektrik dengan kombinasi dengan bahan dari bahan organik telah banyak diusulkan untuk feroelektrik organik seperti PVDF-TrFE. aplikasi pada display dan elektronika organik [2].

Pendahuluan

Mereka bisa difabrikasi dengan memakai metode evaporasi termal atau spin coating. Bahkan sudah ada grup laboratorium yang telah mengembangkan inverter dengan memakai MOSFET yang difabrikasi dengan bahan organik [3]. Salah satu bahan semikonduktor organik yang sering dipakai untuk membuat transistor organik adalah pentacene. Pentacene telah menjadi perhatian karena ketersediaan, performa divais dan kestabilan lingkungannya. Pentacene biasanya dideposisikan dengan menggunakan metode evaporasi termal [4]. MOSFET organik yang berbahan pentacene, memiliki

Metode Sebagai bahan untuk gate isolator, lapisan isolator SiO2 ditumbuhkan dengan menggunakan metode oksidasi termal dengan ketebalan 10 nm. Oksidasi termal dipakai untuk menumbuhkan SiO2 karena pentacene yang dideposisikan pada SiO2 yang ditumbuhkan dengan metode oksidasi termal memiliki mobilitas dan ukuran kristal yang lebih besar daripada pentacene yang dideposisikan pada SiO2 yang ditumbuhkan dengan metode plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [7]. Selanjutnya, dengan metode evaporasi termal, elek-

Fadliondi et al. / Prosiding EduFi 2017 G1.1 - G1.4

troda source dan drain dibentuk dari Au dengan diukur dengan memakai profilometer. Gambar 3 metode evaporasi termal dengan ketebalan 29 nm. menunjukkan skematik struktur MOSFET organik. Au memiliki tingkat Fermi yang hampir sama dengan tingkat orbital molekul tertinggi yang ditempati (highest occupied molecular orbital, HOMO) pada pentacene sehingga mempermudah injeksi pembawa muatan lubang [8]. Selanjutnya, pentacene dideposisikan dengan metode evaporasi termal dengan ketebalan 49 nm pada kevakuman sebesar 7, 9 × 10−6 torr. Suhu penumbuhan divariasikan 24, 59, 64, dan 74 ◦ C. Metode evaporasi termal menghasilkan film yang memiliki uniformity yang lebih baik dan film yang lebih tipis daripada metode spin coating. Lebar kanal dan penjang kanal dari transistor masing-masing adalah 500 dan 200 um. Terakhir, pengukuran ketebalan lapisan, pengukuran karakteristik listrik dan kristalinitas pentacene dilakukan. Gambar 2 Hasil pengukuran tebal lapisan pentacene

Hasil dan Pembahasan Gambar 1 menunjukkan bahwa ketebalan elektroda source dan drain yang terbuat dari Au adalah sekitar 28 sampai 30 nm.

Gambar 3 Skematik MOSFET organik

Gambar 4 menunjukkan pengaruh suhu penumbuhan semikonduktor pentacene terhadap karakteristik arus drain tegangan drain. Sumbu horisontal dan vertikal masing-masing menunjukkan tegangan drain dan arus drain. Bisa dilihat bahwa sampel MOSFET organik yang pentacene-nya ditumbuhkan pada suhu 64 ◦ C memiliki besar arus drain Gambar 1 Hasil pengukuran panjang kanal dan tebal jenuh yang paling besar sekitar 1,2 µA, sementara elektroda source dan drain sampel MOSFET yang pentacene-nya ditumbuhkan Gambar 2 menunjukkan bahwa ketebalan pada suhu 24 ◦ C memiliki besar arus jenuh sekitar lapisan semikonduktor organik pentacene adalah 0,3 µA saat tegangan drain = tegangan gate = −5 sekitar 48 sampai 50 nm. Ketebalan film tipis V.

ISD =

  0,       

VSG ≤ |VTH | (kondisi cut off)

µCox W L

h

VSG − |VTH |VSD −

     h i    µCox W (VSG −|VTH |)2 , L

2

2 VSD 2

i

,

VSG > |VTH | dan VSD ≤ VSG − |VTH | (kondisi linear) VSG > |VTH | dan VSD > VSG − |VTH | (kondisi jenuh)

G1.2

(1)


Nilai mobilitas hole dan tegangan threshold yang dihitung dari hasil pengukuran pada Gambar 4 dengan menggunakan Persamaan 1, ditunjukkan pada Gambar 5. Gambar 5 menunjukkan bahwa mobilitas lubang meningkat dari 0,021 ke 0,081 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan dari 24 ke 64 ◦ C, tetapi turun ke 0,051 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan lagi ke 74 ◦ C. Sementara itu, tegangan threshold juga meningkat

sedikit. Ketika suhu penumbuhan dinaikkan sampai suhu kritis tertentu, ukuran drain menjadi lebih besar sehingga mempermudah pembawa muatan untuk bergerak sehingga mobilitas menjadi besar [9]. Akan tetapi jika suhu penumbuhan ditingkatkan lagi melewati suhu kritis tertentu, desorbsi akan terjadi akibat gaya intermolekular van der Waals yang lemah [10].

Gambar 4 Pengaruh suhu penumbuhan terhadap karakteristik arus drain tegangan drain (a) 24 ◦ C, (b) 59 ◦ C, (c) 64 ◦ C, dan (d) 74 ◦ C

Pengaruh suhu penumbuhan terhadap karakteristik arus drain tegangan gate disajikan dalam Gambar 6. Sementara Gambar 7 menunjukkan bahwa ketika suhu penumbuhan dinaikkan, full width at half maximum (FWHM) menjadi sempit dan intensitas peak fasa bulk pada 2θ = 12, 22◦ meningkat. Persamaan 2 berikut adalah persamaan Scherrer yang digunakan untuk menghitung besar kristal. L=

Kλ β cos θ

satuan yang biasanya mendekati 1, λ panjang gelombang sinar X, β merupakan FWHM, dan θ adalah sudut Bragg. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa ketika suhu penumbuhan dinaikkan dari 24 ke 74 ◦ C, FWHM berkurang dari 0,6 ke 0,2◦ dan besar kristal bertambah dari sakitar 13 ke 40 nm seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.

(2)

Dimana L besar kristal rata-rata, K faktor tanpa G1.3


Gambar 5 Pengaruh suhu penumbuhan terhadap mobilitas hole dan tegangan threshold

Gambar 8 Pengaruh suhu penumbuhan terhadap besar kristal

Kesimpulan MOSFET organik yang berbahan semikonduktor organik pentacene telah difabrikasi. Hasil pengukuran karakteristik listrik menunjukkan bahwa mobilitas lubang meningkat dari 0,021 ke 0,081 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan dari 24 ke 64 ◦ C, tetapi turun ke 0,051 cm2 /Vs ketika suhu penumbuhan dinaikkan lagi ke 74 ◦ C. Hasil pengukuran XRD menunjukkan bahwa intensitas peak fasa bulk pada 2θ = 12, 22◦ meningkat dan FWHM berkurang ketika suhu penumbuhan pentacene dinaikkan.

Referensi [1] C.H. Kim et al., J. of App. Phys. 109 (8), (2011). [2] H.W. Zana et al., Organic Electronics 8 (4), 450-454 (2007). [3] C.Y. Wei et al., IEEE El. Dev. Lett. 32 (12), 1755-1757 (2011). [4] T. Mandal, A. Garg, dan Deepak, J. of App. Phys. 114 (15), (2013). [5] Z.T. Zhu et al., App. Phys. Lett. 81 (24), 4643-4645 (2002). [6] J. Tardy dan M. Erouel, Microelectronics Reliability 53 (2), 274-278 (2013). [7] D. Knipp et al., J. of Non-Cryst. Solids 299302 (2), 1042-1046 (2002). [8] A. Kumatani et al., Sci. Reports 3 (1026), 42741 (2013). [9] R. Lassniga et al., Organic Electronics 26, 420-428 (2015). [10] D. Guoa, S. Ikeda, dan K. Saiki, J. of App. Phys. 99 (9), (2006).

Gambar 6 Pengaruh suhu penumbuhan terhadap karakteristik arus drain tegangan gate

Gambar 7 Pengaruh suhu penumbuhan terhadap kristalinitas

G1.4

Prosiding EduFi 2017 G2.1-G4. http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Penambahan Al terhadap Nanostruktur Thin Film ZnO Ria Fitriana1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3 1


2


Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan Al terhadap nanostruktur thin film ZnO. Hasil uji sifat optik dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis menunjukkan bahwa sampel thin film ZnO memiliki nilai transmitansi sebesar 94% dan absorbansi sebesar 0.1. Dan untuk sampel thin film ZnO : Al nilai transmitansi sebesar 89% dan absorbansi sebesar 0.33. Persentase nilai transmitansi akan semakin turun seiring dengan semakin banyak konsentrasi pendopingan. Dan nilai absorbansi akan semakin naik seiring dengan semakin banyak konsentrasi pendopingan. Sedangkan hasil uji struktur kristal dengan menggunakan X-Ray Diffraction menunjukkan bahwa sampel thin film ZnO memiliki kristalinitas sebesar 52,44% dan sampel thin film ZnO : Al memiliki kristalinitas sebesar 53,66%. Nilai persentase yang kecil dikarenakan kristalinitas tidak terbentuk dengan sempurna. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Thin Film ZnO, Sifat Optik, Struktur Kristal ∗ Penulis koresponden. Alamat email : [email protected]

Pendahuluan

nisens, dan material untuk piranti pemancar ultraviolet [6,7]. Dalam penelitian ini akan dilihat Saat ini, perkembangan teknologi material mepengaruh pendopingan Al terhadap nanostruktur nunjukkan bahwa material dapat didesain satu thin film ZnO. per satu dari atom atau molekul untuk membentuk struktur material baru. Penyusunan material atom demi atom ini memungkinkan il- Dasar Teori muwan/peneliti material mendesain material sesuai kebutuhan. Teknologi ini dikenal sebagai nanote- Zinc Oxide knologi, yang mulai berkembang sangat pesat pada Seng oksida telah diteliti sejak tahun 1912. ZnO dekade tekahir ini [1]. sebagai bahan optoelektronik dengan konduktiviZnO merupakan material semikonduktor type- tas tipe-p, sifat feromagnetik, film tipis efek medan n pada golongan II-VI dengan celah pita sebesar oksida transistor, dan kemajuan yang cukup besar 3, 37eV dan energi ikat sebesar 60M eV [2-4]. ZnO dalam pembuatan struktur nano [8]. Keuntunmemiliki celah pita lebar energi (˜ 3.3 eV) dan gan Zinc Oxide dari bahan-bahan semikonduktor telah dipelajari dalam bentuk yang berbeda seperti pita lebar yang populer adalah selain karena dia bubuk dan film tipis [5]. Sebagai semikonduktor bisa dioperasikan dalam lingkungan yang keras dan dengan lebar celah pita energi besar, ZnO sangat bersuhu tinggi, juga Efisiensi Quantum yang lebih potensial diaplikasi sebagai elektroda transparan tinggi, Resistensi yang lebih tinggi untuk keadaan dalam teknologi fotovoltaik, piranti elektrolumi- radiasi energi tinggi, dan kemungkinan penget-

Ria Fitriana et al. / Prosiding EduFi 2017 G2.1-G4.

saan dengan kimia basah. Kelebihan ZnO yang lain adalah murah, tidak beracun, memiliki stabilitas yang tinggi dalam plasma hidrogen dan siklus panas serta tahan terhadap radiasi [2]. Dalam lima belas tahun terakhir, banyak pekerja telah menyelidiki fabrikasiproses untuk ZnO, termasuk deposisi sputter, deposisi uap kimia,dan ion plating [9]. Doping Doping merupakan metode yang efektif untuk mengubah sifat fisik (misalnya sifat optik, magnet dan listrik) pada material dan akan memperluas aplikasi/ penerapannya pada material tersebut dari sifat dasarnya. Untuk meningkatkan kemampuan fotokatalis pada material ZnO perlu merubah sifat fisik dengan memberi doping logam, non-logam atau logam mulia. Sejumlah elemen dopan khas seperti F , B, Al, Ga, In dan SN telah digunakan sejak lama untuk bisa digabungkan sehingga menghasilkan ZnO films. Di antara semua elemen kelompok III, Al adalah elemen dengan harga yang murah, berlimpah dan non-toksik ZnO material [10]. Aluminum (Al) sebagai doping menyebabkan seed memiliki morfologi yang meningkatkan luas permukaan lapisan [2]. Spektrofotometer Uv-Vis Batas sensitivitas mata manusia adalah sinar tampak atau terlihat (vissible) yaitu dengan panjang gelombang (λ) antara 4 x 10− 7 m (400 nm) berupa cahaya violet/ungu/lembayung sampai 8 x 10− 7 m (800 nm) atau merah. Panjang gelombang juga lazim disajikan dalam satuan nm di mana 1 m = 10− 9 nm [11]. Dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis, maka dapat mengetahui nilai transmitansi dan juga absorbansi dari suatu bahan.Transmitansi adalah bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan.Nilai transmitansi dinyatakan dalam persen (%). Suatu substrat tidak akan memiliki nilai transmitansi 100%, karena ini malah menandakan bahwa substrat tersebut tidak terlapisi. Sedangkan absorbansi adalah banyaknya cahaya atau energi yang diserap oleh partikel-partikel dalam larutan. Semakin besar nilai absorbansi yang didapat pada suatu substrat maka semakin banyak cahaya yang diabsorpsi , atau dengan kata lain nilai serapnya semakin besar [2].

logam adalah difraksi sinar X (X-Ray Difraction, XRD). Prinsip dasar kerja XRD adalah pendifrakaian sinar-X oleh bidang-bidang atom dalam kristal padatan [12.]

Metode Penelitian yang dilakukan secara umum dibagi menjadi 3 tahap yaitu proses pembuatan ZnO dan ZnO : Al, proses pelapisan diatas substrat kaca, dan karakterisasi dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis dan XRD. Proses pembuatan dimulai dengan melarutkan Zinc Asetat Dyhydrate ke dalam Etanol, kemudian di stirrer selama 30 menit. Larutan selanjutnya ditambahkan Ethylene Glycol kemudian di stirrer selama 30 menit. Untuk sampel ZnO : Al, setelah diberi tambahan Ethylene Glycol diberikan Al kemudian di stirrer selama 30 menit. Kemudian proses pelapisan diatas kaca preparat. Lalu sampel dipreheating dengan furnace kemudian diuji sifat optik dan struktur kristal dengan spektrofotometer UV-Vis dan XRD.

Hasil dan Pembahasan Pengukuran sifat optik dilakukan dengan mengukur nilai transmitansi dan absorbansi.

Gambar 1 Spektrum Transmitansi ZnO dan ZnO : Al

Transmitansi sampel lapisan tipis ZnO dan ZnO : Al terjadi direntang panjang gelombang 350nm − 400nm, dengan nilai transmitansi sebesar 94% untuk ZnO dan 89% untuk ZnO : Al. Perbedaan persentase antara nilai transmitansi ZnO dengan ZnO : Al diduga karena terjadinya difusi ion Al ke dalam kisi dari ZnO yang akan melewatkan cahaya pada panjang gelombang tinggi. Suatu subX-Ray Difraction strat tidak akan memiliki nilai transmitansi sebesar Peralatan yang paling umum digunakan untuk 100% karena hal tersebut menandakan bahwa submenentukan struktur kristal, atau sel satuan sebuah strat tidak terlapisi. G2.2


Gambar 4 Pola Difraksi ZnO : Al

Gambar 2 Spektrum Absorbansi ZnO dan ZnO : Al

Suatu keadaan dimana kristalit atau kristalinitas tidak terbentuk dengan baik disebut dengan keadaan Amorphus. Hal ini terjadi bisa karena dua kemungkinan, yaitu sampel tidak tepat saat diletakkan ditempat serta kesalahan saat preparasi sampel. Berdasarkan hasil perhitungan untuk ukuran yang terbentuk dari sampel lapisan tipis ZnO adalah sebesar 48, 29nm. Sedangkan pada sampel lapisan tipis ZnO : Al ukuran yang terbentuk sebesar 67, 62nm. Perbedaan kristalit dan ukuran yang terbentuk dari sampel lapisan tipis ZnO : Al lebih besar dibandingkan dengan kristalit dan ukuran yang terbentuk dari sampel lapisan tipis ZnO dikarenakan adanya pendopingan Al pada ZnO, sehingga mempengaruhi hasil yang didapatkan.

Untuk absorbansi terjadi di sekitar panjang gelombang 350 nm, dengan nilai absorbansi untuk ZnO yaitu 0.1 dan untuk ZnO : Al yaitu 0.33. Nilai absorbansi semakin tinggi seiring dengan adanya penambahan lapisan, karena semakin banyaknya atom-atom yang terlibat dalam penyerapan berkas Kesimpulan cahaya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diUntuk mengetahui struktur kristal dari sampel dapati bahwa adanya pengaruh Al terhadap Nanoslapisan tipis ZnO dan ZnO : Al, maka pengukuran truktur Thin Film ZnO. Hal tersebut terlihat pada sampel dapat menggunakan X-Ray Difractometer. hasil pengujian sampel saat pengukuran sifat optik dengan Spektrofotometer UV-Vis. Daerah transmitansi terjadi direntang panjang gelombang 350nm − 400nm dengan nilai transmitansi sebesar 94% untuk sampel lapisan tipis ZnO dan 89% untuk ZnO : Al. Perbedaan nilai persentase disebabkan karena terjadinya difusi ion Al ke dalam kisi dari ZnO. Sedangakan absorbansi terjadi di sekitar panjang gelombang 350 nm, dengan nilai absorbansi untuk ZnO sebesar 0.1 dan 0.33 Gambar 3 Pola difraksi ZnO untuk ZnO : Al. Nilai absorbansi semakin tinggi Sampel lapisan tipis ZnO diatas, puncakseiring dengan adanya penambahan lapisan, karena puncak yang terbaca pada rentang sudut 10o -80o semakin banyaknya atom-atom yang terlibat dalam terdapatpada sudut 44o , 65o , dan 78o . Namun, penyerapan berkas cahaya. puncak-puncak tersebut bukanlah puncak yang Untuk hasil dari pengukuran struktur kristal dimiliki oleh sampel lapisan tipis ZnO, melainkan dengan XRD, sampel lapisan tipis ZnO dan puncak dari tempat sampel. Sehingga, dari sampel ZnO : Al menghasilkan puncak-puncak pada sudut lapisan tipis ZnO tidak terbentuk kristalit secara 44o , 65o , dan 78o . Keduanya memiliki puncak maksimal, yaitu sebesar 52,44%. yang sama namun puncak-puncak tersebut bukanSampel lapisan tipis ZnO : Al berikut, punlah puncak yang dimiliki oleh sampel lapisan tipis cak yang didapatkan sama dengan sampel lapisan ZnO dan ZnO : Al, melainkan puncak dari temtipis ZnO yaitu rentang sudut 10o -80o terdapatpat sampel. sehingga kristalinitas sampel lapisan pada sudut 44o , 65o , dan 78o . Pada sampel lapisan tipis ZnO hanya sebesar 52,44% dan ZnO : Al tipis ZnO : Al kristalit sebesar 53,66 %. 53,66%. Dengan ukuran kristal berdasarkan pengolahan data 48, 29nm untuk sampel lapisan tipis ZnO dan 67,62 nm untuk ZnO : Al. Suatu keadaan dimana kristalit atau kristalinitas tidak terbentuk dengan baik disebut dengan keadaan Amorphus. Hal ini terjadi bisa karena dua kemungkinan, yaitu sampel tidak pas saat diletakkan ditempat serta kesalahan saat preparasi sampel.

G2.3


Ucapan Terima Kasih Para penulis mengucapkan terima kasih kepada Departemen Fisika IPB dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan sebagai tempat berlangsungnya penelitian serta pengujian sampel.

Referensi [1] S. Bondan T., Pengantar Material Teknik. (Salemba Teknika, Jakarta, 2010). [2] S. Dilla, Heri S., Youngstepenar Physics Journal 1 (4), 72 (2013). [3] Shou-Yi K., Wei-Chun C., Fang-I Lai., ChinPao C., Hao-Chung K., Shing-Chung Wang, Wen-Feng H., Journal of Crystal Growth 287, 78 (2006). [4] M. Heshmat, H Abdizadeh, M. R. Golobostanfard, Procedia Materials Science 11, 486 (2015).

G2.4

[5] A. Mikrajuddin, Pengantar Nanosains (ITB, Bandung, 2009). [6] Z. L. Wang, Condens Matter 16, 829 (2004). [7] E. Klaus, Andreas K., Bernd R. Transparent Conductive Zinc Oxide Basics and Applicationsin Thin Film Solar Cells. (Springer, Jerman, 2007). [8] W. Kiyotaka, Makoto K., Hideaki A., Thin Film Materials Technology, (Springer, Jerman, 2004). [9] F. Maldonado, A. Stashans, Journal of Physics and Chemistry of Solids 71, 784 (2010). [10] Sitorus Marham, Spektroskopi Elusidasi Struktur Molekul Organik, (Graha Ilmu, Yogyakarta, 2009). [11] Gunawarman, Konsep dan Teori Metalurgi Fisik.(ANDI, Yogyakarta, 2013).



Pengaruh Postheating terhadap Struktur Kristal pada Sintesis Nanopartikel F e3 O4 dengan Metode Kopresipitasi Devi Zuriati1,∗ ,Sugianto2 , Endah Laraswati3 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta

2


Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Bogor

Abstrak Pengaruh postheating terhadap struktur kristal pada sintesis nanopartikel F e3 O4 dengan metode kopresipitasi. Untuk mensintesis nanopartikel F e3 O4 berbahan dasar pasir besi dapat menggunakan metode kopresipitasi yang disintering menggunakan suhu 30o C, 250o C, 350o C, dan 450o C selama 1 jam. Sampel F e3 O4 yang telah disintering dapat di karakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction). Dari hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffractometer didapatkan bahwa ukuran kristal yang efektif digunakan sebesar 33,658 nm pada suhu sinter 250o C yang terindentifikasi dari pola puncak hasil uji XRD. Perubahan struktur kristal pada masing-masing sampel pun berubah-ubah tergantung pada perlakuan panas dan besar suhu yang diberikan. Pada sampel yang tidak melalui proses kalsinasi, memiliki struktur kristal kubik. Sampel kedua dan ketiga yang telah disinter pada suhu 250o C dan 350o C juga memiliki struktur kristal kubik. Sedangkan pada sampel ketiga yang disinter pada suhu 450o C memiliki struktur kristal rhombohedral. Hal ini disebabkan karena menggunakan suhu kalsinasi yang berbeda pada masing-masing sampel. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Postrheating, struktur Kristal, F e3 O4 , XRD ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

(γ − F e2 O3 ). Dilaporkan bahwa magnetite F e3 O4 Indonesia merupakan salah satu negara terbe- memiliki aplikasi pada bidang industri seperti sar yang memiliki potensi kekayaan sumber daya : magnetic recording media, high density digital alam. Salah satu sumber daya alam Indonesia recording disk, magnetic fluids, data stroge, MRI, yang banyak menjadi daya tarik di pasar dunia Drug Delivery System, Bionsensor SPR, microwave serta memiliki nilai ekonomi yang cukup tinggi dan device, magnetic sensing [2]. Dalam kehidupan ketersediaan yang melimpah di Indonesia adalah sehari-hari, mineral magnetit dapat dimanfaatkan pasir besi. Salah satu wilayah di Indonesia yang sebagai bahan baku pembuatan besi baja dan kabel, mengandung banyak pasir besi berada di pesisir sebagai bahan dasar pembuatan tiang-tiang rambu pantai Pelabuhan Ratu, Jawa Barat. Pasir besi lalu lintas, sebagai bahan pembuatan besi tuang, merupakan sumber salah satu material magnetik besi tempa, pembuatan baja lunak, baja sedang seyang banyak digunakan dalam berbagai bidang bagai aksesoris dan peralatan rumah tangga, sebaseperti elektronika, energi, kimia, katalis dan di- gai bahan pembuatan rangka kendaraan. agnosa medis [1]. Pasir besi (F e) banyak menPartikel magnetite (F e3 O4 ) dapat diperoleh gandung mineral-mineral magnetik seperti mag- dari dua bahan yaitu bahan sintesis dan bahan netit (F e3 O4 ), hematit (α − F e2 O3 ) dan maghemit alam. Bahan sintesis dapat dibeli atau dibuat

Devi Zuriati et al. / Prosiding EduFi 2017 G3.1 - G3.4

sendiri dengan mencampurkan bahan kimia tertentu agar diperoleh partikel magnetite (F e3 O4 ) [3]. Metode yang digunakan untuk melakukan sintesis nanopartikel magnetite (F e3 O4 ) pada penelitian ini adalah metode Kopresipitasi. Metode kopresipitasi merupakan metode sintesis yang paling sederhana, mudah dan memiliki variasi kondisi yang bisa dipilih mulai dari rasio, Ph, agen pengendap serta tidak membutuhkan temperatur yang tinggi, namun dapat menghasilkan partikel (F e3 O4 ) dalam orde nanometer [4]. Suhu pemanasan berpengaruh pada berubahnya struktur mikro pada logam. Struktur mikro pada logam akan berubah oleh dua variabel yaitu tingginya temperatur dan lamanya waktu penahanan atau holding time.

Landasan Teori Pasir besi adalah mineral endapan / sedimen yang memiliki ukuran butir 0,074-0,075 mm, dengan ukuran kasar (5-3 mm) dan halus (≤ 1mm). Pasir besi mengandung mineral magnetit, maghemit dan hematit. Senyawa magnetit ini berasal dari senyawa variannya yaitu titanomagnetit (F e3 −x T ix O4 ). Besi yang diperoleh dari bijih besi ditemukan dalam bentuk besi oksida [5]. Pada saat ini, pasir besi banyak digunakan dalam produk industri, dimana untuk penggunaan secara efektif maka harus memperhitungkan ukuran. Dengan ukuran yang makin kecil maka akan lebih efektif penggunaannya. Orang beryakinan bahwa material berukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material ukuran besar (bulk). Nanopartikel yang berukuran sangat kecil juga memperlihatkan sifat magnetik dan optik yang unik. Karena ukurannya yang sangat kecil, nanopartikel dapat sangat stabil dalam koloid. Partikel yang berukuran besar mengendap dengan cepat karena gaya gravitasi yang dominan [4]. Nanopartikel dapat terjadi secara alamiah ataupun melalui proses sintesis oleh manusia. Sintesis nanopartikel bermakna pembuatan partikel dengan ukuran yang kurang dari 100 nm dan sekaligus mengubah sifat atau fungsinya. Untuk mencari karakter kemagnetan F e3 O4 maka dilakukuan dengan mensintesis dan menkarakterisasi partikel nano F e3 O4 dalam bentuk serbuk. Produksi dengan teknologi metalurgi serbuk, meski sifat kemagnetan yang diperoleh bukan yang tertinggi,tetapi dalam pengerjaannya lebih mudah dan lebih efisien [4]. Oleh karena itu, untuk mendapatkan sampel serbuk pada penelitian ini menggunakan metode kopresipitasi. Kopresipitasi adalah pengendapan ikutan. Proses dimana suatu zat yang biasanya da-

pat larut, ikut tersangkut mengendap selama pengendapan zat yang diinginkan [1]. Untuk struktur F e3 O4 dapat ditulis F eO.F e2 O3 membentuk spinel invers dalam bentuk kubik. Sesuai ICSD dengan kode 30860 diketahui F e3 O4 memiliki space group F d -3 m Z dengan no 227 dan panjang kisi yang sama yaitu a = b = c sebesar 8,396 dan sudut α = β = γ = 90o . Perubahan struktur kristal dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah suhu pemanasan (sintering). Karena pada saat pemanasan, atom-atom dalam material tersebut bergerak lebih aktif sehingga dapat merubah kedudukan awal dari atom. Pemanasan pada proses perlakuan panas (heat treatment) dilakukan hingga temperatur austenit, karena pada temperatur austenit karbon larut padat dalam Fe dan fasanya menjadi tidak stabil [6]. Sehingga pada suhu > 800o C, gerakan atom lebih cepat dan dapat merubah struktur kristal pada material tersebut. Rentang temperatur tersebut bervariasi tergantung pada laju pemanasan, lama penemperan, jenis dan sensitivitas pengukuran yang digunakan. Disamping itu juga tergantung pada komposisi kimia baja yang diproses [7]. Untuk menentukan struktur kristal pada suatu material, maka dapat dilihat menggunakan XRD (X-Ray Diffraction). Sinar X yang merupakan radiasi elektromagnet dengan panjang gelombang sekitar 100 pm, dihasilkan dari penembakan logam dengan elektron energi tinggi. Pendekatan paling awal pada analisa pola difraksi yang dihasilkan oleh kristal, dengan menganggap bidang kisi sebagai cermin, dan kristal sebagai tumpukan bidang kisi pemantul dengan pemisahan d. Model ini mempermudah perhitungan sudut, yang harus dibuat antara kristal dengan berkas sinar-X datang, agar terjadi interferensi konstruktif [8].

Metodologi Penelitian Penelitian menganalisa pengaruh postheating terhadap struktur kristal pada sintesis F e3 O4 dilakukan di Laboratorium Biofisika, Institut Pertanian Bogor. Dengan objek penelitian adalah biji besi magnetit yang disintesis dengan metode kopresipitasi yang kemudian di sinter dengan perbedaan suhu yang bervariasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui aplikasi fisika pada bidang material. Selain itu penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh postheating terhadap struktur kristal F e3 O4 pada sintesis nanopartikel F e3 O4 dengan metode kopresipitasi. Metode yang digunakan di dalam penelitian ini yaitu metode eksperimen,

G3.2


kepustakaan dan bimbingan. Perhitungan pada penelitian ini dilakukan secara kuantitatif. Sumber data yang diperoleh dari hasil penelitian ini berasal dari hasil karaterisasi menggunakan XRD.

disebabkan oleh suhu yang tinggi dan lama pemanasan, sehingga terjadi pertumbuhan kristal. Pemanasan yang dilakukan menggunakan suhu 250o sangat efektif karena menghasilkan ukuran kristal yang paling kecil yaitu 33,6 nm.

Hasil Penelitian Dalam penelitian yang telah dilakukan mengenai ”Pengaruh Postheating Terhadap Struktur Kesimpulan Kristal Pada Nanopartikel Fe3 O4 dengan Metode Berdasarkan hasil penelitian yang telah diKopresipitasi”. lakukan, dapat disimpulkan bahwa temperatur pemanasan berpengaruh pada ukuran kristal, struktur kristal, dan parameter kisi pada materialF e3 O4 . Ukuran kristal pada suhu pemanasan yang optimum diperoleh pada suhu sinter 250o C selama 1 jam yaitu 33,658 nm. Struktur kristal pada suhu 30o C, 250o C, dan350o C adalah kubik dengan sel satuan BCC. Sedangkan pada suhu 450o C memiliki struktur kristal rhombohedral dengan sel satuan FCC. Dalam kehidupan sehari-hari, mineral magnetit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan besi baja dan kabel, sebagai bahan dasar pembuatan tiang-tiang rambu lalu lintas, sebagai Untuk hasil karakterisasi pola XRD pada pasir bahan pembuatan besi tuang, besi tempa, pembubesi dari pesisir Pantai Pelabuhan Ratu yang atan baja lunak, baja sedang sebagai aksesoris dan terletak di Jawa Barat, sampel yang memiliki peralatan rumah tangga, sebagai bahan pembuatan struktur kristal kubik adalah sampel pada suhu rangka kendaraan. 30o C, 250o C, dan350o C. Hal ini dikarenakan, terjadinya proses oksidasi ion besi menjadi lebih aktid dan sebagiannya bergerak menepi. Ruang kosong Ucapan Terimakasih yang ditinggalkan diisi oleh oksigen tambahan yang Penulis mengucapkan terimakasih kepada berasal dari lingkungan. Pada kejadian ini, tambahan osigen tida menyebabkan perubahan struk- Kepala dan Asisten laboratorium Biofisika Institur. Sedangkan pada suhu 450o C sudah terjadi pe- tut Pertanian Bogor atas bantuan serta bimbingan rubahan struktur kristal yaitu rhmbohedral. Hal dalam proses pembuatan sampel, Dosen Pembimbini dkarenakan penggunaan suhu sinter > 350o C ing Bapak Sugianto M.Si atas bimbingan serta madimana proses pemanansan pada temperatur tinggi sukan selama peneliti melakukan penelitian, dan menyebabkan ion oksigen bergerak lebih aktif dan Dosen Pengampu Kolokium Ibu Dra. Imas Ratna mengagitasi ion besi untuk melakukan perubahan Ermawaty M.Pd. posisinya dalam kisi sehingga terjadi perubahan struktur menjadi rhombohedral. No. 1. 2. 3. 4.

Suhu Pemanasan Suhu ruang (30o C) 250o C 350o C 450o C

Referensi

Ukuran Kristal 3 76,3 nm 33,658 nm 57,212 nm 125 sub µ m

Pada tabel di atas, lebar puncak difraksi sinar-X tersebut menggambarkan ukuran kristal. Partikel F e3 O4 dengan lama pemanasan 1 jam pada suhu 450o C memiliki ukuran kristal yang paling besar dibandingkan dengan sampel yang lain. Hal ini G3.3

[1] Al, Underwood, dkk. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi 6. (Erlangga,Jakarta,2002). [2] Gandhoor. 2012. Synthesis and some physical properties of magnetite (F e3 O4 ) Nanoparticles. International Journal of electrochemical Science. [3] Smallman.Metalurgi Fisika Modern. (Gramedia,Jakarta,1985). [4] Abdullah, Mikrajuddin. 2009. Pengantar Nanosains. (ITB Press, Bandung,2009).


[5] Fuad, Abdulloh.Sintesa Dan Karakterisasi Sifat Struktur Nanopartikel (F e3 −x T ix O4 ) Dengan Metode Kopresipitasi. (Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang, Malang,2010).

G3.4

[6] Gunawarman. 2013. Konsep dan Teori Metalurgi Fisika. (ANDI, Yogyakarta,2013). [7] Anrinal. Metalurgi Fisika. (ANDI, Yogyakarta,2013). [8] Sriyanto. Kimia Fisika.(Erlangga,Jakarta,1996).



Kakakteristik Film Nanokomposit Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 dengan Metodde Sol-Gel Juwairiyah Hafshah1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3 1


2


Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Bogor

Abstrak Telah dilakukan penelitian dengan judul Karakterisasi Film Nanokomposit Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 Dengan Metode Sol Gel. Penelitian ini bertujuan untuk Untuk mengetahui karakteristik sifat optik, struktur kristal dan struktur morfologi saampel yang berasal dari material dasar Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 yang disintesis dengan metode sol gel. Penelitian ini diuji dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis, X-RD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy). Daerah transmitansi sampel dalam pengukuran spektro terjadi direntang 250 - 350 nm dengan transmitansi sebesar 80 %. Struktur kristal dari Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 yang didapatkan dari perhitungan indeks miller menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur kristal hexagonal. Pada penelitian ini didapatkan hasil ukuran kristal yang dihitung dengan menggunakan persamaan Debye-Scherrer sebesar (26.5± 0.067) nm dan nilai parameter kisi kristal (a) adalah 10.62355 ˚ Adan kisi kristal (c) adalah 10.13902 ˚ A. Kemudian dalam struktur morfologi didapatkan bahwa sampel terlihat tidak beraturan. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 , nanokomposit, metode sol gel, sifak optic, struktur kristal, struktur morfologi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Teknologi semikonduktor telah mengalami kemajuan besar baik dalam hal penemuan bahan baru maupun teknik pembuatannya. Hal tersebut mendorong untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai bahan-bahan semikonduktor. Penelitian dilakukan untuk mendapatkan bahan-bahan semikonduktor yang berkualitas baik daripada bahan-bahan semikonduktor sebelumnya. Bahan-bahan semikonduktor sangat potensial diaplikasikan pada piranti elektronik dan optoelektronik. Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya kebutuhan pasar akan piranti elektronik dan optoelektronik, maka penelitian rekayasa bahan untuk pembuatan piranti elektronik dan optoelektronikpun mulai digarap dengan sangat serius. Penelitian yang dilakukan tidak hanya men-

cakup kualitas bahan, tetapi juga penghematan bahan tanpa mengurangi kualitas bahan yang dihasilkan. Usaha untuk melakukan penghematan bahan tersebut dilakukan dengan menciptakan piranti elektronik dan optoelektronik yang praktis, multifungsi dan berukuran mikro yang lebih praktis mudah dalam penggunaan dan penyimpanannya. Salah satu teknologi penumbuhan bahan semikonduktor yaitu dengan teknologi penumbuhan film tipis [1]. Perkembangan terbaru dari nanosains dan nanoteknologi telah menarik banyak penelitian dalam kepentingan sintesis bahan yang berstruktur nano. Karakterisasi film tipis adalah salah satu dari beberapa penelitian yang di sintesis bahan berstruktur nano. Film tipis adalah suatu film yang sangat tipis dari bahan organik, inorganik, metal maupun

Juwairiyah Hafshah et al. / Prosiding EduFi 2017 G4.1 - G4.4

campuran metal organik yang memiliki sifat-sifat konduktor, semikonduktor maupun isolator. Film tipis yang dibuat dengan teknik penumbuhan atom atau partikel pada permukaan substrat dengan ketebalan sampai orde mikrometer semakin banyak diteliti dan dimanfaatkan. Sifat umum film tipis dari suatu bahan berbeda dengan bahan padatan, karena proses preparasi (misalnya: evaporasi, sputtering), geometri (ukuran panjang, tebal dan lebar) komposisi dan stukturnya. Sifat-sifat film tipis yang ditumbuhkan dapat dimodifikasi sesuai dengan tujuan penerapannya [1]. Laporan terbaru pada M gx Zn1−x O telah mengungkapkan bahwa memiliki beberapa keunggulan. Pertama-tama, pengikatan energi excitonic ZnO sangat besar. Jadi, untuk konsentrasi kecil Mg, film komposit MgZn diharapkan menunjukkan keberadaan dan stabilitas excitonic pada suhu ruangan atau bahkan suhu yang lebih tinggi. Kedua, berbagai konsentrasi Mg di satu ZnO bisa mendapatkan karakterisasi sifat optic [2]. Beberapa teknik telah dilaporkan untuk sintesis komposit diantaranya adalah metode sol-gel. Metode sol-gel dikenal sebagai salah satu metode sintesis nanopartikel yang cukup sederhana dan mudah. Metode ini merupakan salah satu wet method karena pada prosesnya melibatkan larutan sebagai medianya. Pada metode sol-gel, sesuai dengan namanya larutan mengalami perubahan fase menjadi sol (koloid yang mempunyai padatan tersuspensi dalam larutannya) dan kemudian menjadi gel (koloid tetapi mempunyai fraksi solid yang lebih besar daripada sol) [2]. Dalam penelitian yang akan dilaksanakan, dengan menggunakan bahan-bahan yang telah disebutkan kemudian membuat film komposit bahan tersebut. Pengamatan inilah yang melatarbelakangi dilakukannya penelitian Karakteristik Film Nanokomposit Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 dengan Metode Sol-Gel.

posit memainkan peran penting dalam peningkatan dan pembatasan sifat material. Partikel-partikel yang berukukuran nano itu mempunyai luas permukaan interaksi yang tinggi. Makin banyak partikel yang berinteraksi, kian kuat pula material. Inilah yang membuat ikatan antarpartikel makin kuat, sehingga sifat mekanik materialnya bertambah. Namun penambahan partikel-partikel nano tidak selamanya akan meningkatkan sifat mekaniknya. Ada batas tertentu yang mana saat dilakukan penambahan, kekuatan material justru makin berkurang. Namun pada umumnya, material nanokomposit menunjukkan perbedaan sifat mekanik, listrik, optik, elektrokimia, katalis, dan struktur dibandingkan dengan material penyusunnya [3]. Metode sol-gel merupakan salah satu metode yang paling sukses dalam mempreparasi material oksida logam berukuran nano. Sol adalah suspensi koloid yang fasa terdispersinya berbentuk padat dan fasa pendispersinya berbentuk cairan. Suspensi dari partikel padat atau molekul-molekul koloid dalam larutan, dibuat dengan metal alkoksi dan dihidrolisis dengan air, menghasilkan partikel padatan metal hidroksida dalam larutan, dan reaksinya adalah reaksi hidrolisis. Gel (gelation) adalah jaringan partikel atau molekul, baik padatan dan cairan, dimana polimer yang terjadi di dalam larutan digunakan sebagai tempat pertumbuhan zat anorganik. Pertumbuhan anorganik terjadi di gel point, dimana energi ikat lebih rendah. Reaksinya adalah reaksi kondensasi, baik alkohol atau air, yang menghasilkan oxygen bridge (jembatan oksigen) untuk mendapatkan metal oksida. Metode sol gel cocok untuk preparasi thin film dan material berbentuk powder. Tujuan preparasi ini agar suatu material keramik dapat memiliki fungsional khusus(elektrik, optik, magnetik, dll). Metode sol gel memiliki keuntungan antara lain [4]: 1. Mudah dalam mengkontrol komposisi (kehomogenan komposisi kimia baik)

Landasan Teori Nanokomposit merupakan material padat multi fase, dimana setiap fase memiliki satu, dua, atau tiga dimensi yang kurang dari 100 nanometer (nm), atau struktur padat dengan dimensi berskala nanometer yang berulang pada jarak antar bentuk penyusun struktur yang berbeda. Materialmaterial dengan jenis seperti itu terdiri atas padatan anorganik yang tersusun atas komponen organik. Contoh nanokomposit yang ekstrem adalah media berporos, koloid, gel, dan kopolimer. Ikatan antar partikel yang terjadi pada material nanokom-

2. Temperatur proses renda 3. Biaya murah Untuk menentukan struktur suatu molekul senyawa organic dapat digunakan isyarat yang berasal dari jejak molekul tersebut. Isyarat ini selanjutnya dideteksi menggunakan detector, diubah menjadi isyarat listrik dan dicatat oleh rekorder sebagai puncak-puncak (spectra) yang dapat diinterprestasikan.

G4.2


Spektroskopi UV-Vis ini didasarkan pada serapan sinar UV tampak yang menyebabkan terjadinya transisi di antara tingkat energy elektronik molekul. Sifat mekanik dan berbagai sifat material lainnya termasuk sifat listrik dan optik ditentukan oleh bagaimana dan seperti apa struktur atom-atom penyusunnya. Unsur karbon misalnya, akan sangat berbeda sifatnya kalau tersusun dalam struktur Kristal heksagonal atom dalam bentuk kubus [5]. Semua material padat (solid material) yang ada di muka bumi terdiri dari atom-atom atau molekul yang tersusun secara teratur atau ada juga yang acak. Material padat yang mempunyai struktur tersebut disebut dengan Kristalin. Sementara material yang tersusun secara acak disebut nonkristalin atau amorf. Difraksi sinar-X Difraksi sinar-X(X-Ray Difraction, XRD) adalah peralatan yang paling umum digunakan untuk menentukan struktur kristal, atau sel satuan sebuah logam. Prinsip dasar kerja XRD adalah pendifraksian sinar X oleh bidang -bidang atom dalam kristal padatan. Tembakan sinar-X monokromatis kepada struktur kristal tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk mengetahui struktur kristal termasuk parameter kisi kristal adalah persamaan Bragg berikut :

pai pada permukaan specimen, berkas elektron bekerja memindai permukaan seperti gerakan menyapu dan menscan permukaan specimen tersebut. Tembakan berkas electron menimbulkan reaksi berupa relfleksi elektron sekunder (Secondary Electron, SE) dan Back Scatter Electron (BSE). Pantulan berkas electron SE dan BSE ini ditangkap oleh detektor sehingga struktur mikro daerah permukaan sampel akan muncul pada layar monitor [5].

Metodologi Penelitian Penilitian menganalisis karakteristik dari sintesis film nanokomposit Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 yang dilakukan di Laboratorium Biofisika, Instintut Pertanian Bogor, dengan metode sol-gel. Tujuan penilitian ini adalah untuk mengetahui aplikasi fisika pada bidang material. Selain itu penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui karakteristik nanokomposit dari sintesis Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 dengan metode sol-gel. Metode yang digunakan di dalam penelitian ini yaitu metode eksperimen, kepustakaan dan bimbingan. Perhitungan pada penelitian ini dilakukan secara kuantitatif. Sumber data yang diperoleh adalah dari hasil karakterisasi spektrofotemeter UV-Vis, XRD, dan SEM.

Hasil Penelitian

Uji XRD menggunakan difraktometer tipe 7000 yang dilengkapi dengan software ICDD (Interntional Center Difraction Data) yang ada di laboratorium terpadu Litbang Kehutanan Bogor mengUntuk melihat gambar unsur renik terma- gunakan tabung anoda Cu dengan panjang gelomsuk struktur mikro diperlukan alat pembesaran bang 1,54060 ˚ Adilakukan untuk menentukan strukkarena kemampuan mata manusia melihat terbatas tur dan ukuran kristal pada sampel. hanya pada ukuran makro, yakni diatas 0,1 mm. Untuk mengamati fasa, butir, dan batas butir diperlukan peralatan pembesar gambar yang disebut mikroskop. Mikroskop electron adalah jenis Struktur Kristal Ukuran Kristal Parameter Kisi mikroskop yang menggunakan berkas electron seHexagonal 24,5 nm a = 4.51611 bagai sumber cahaya. Dengan panjang gelombang c= 7.47535 yang jauh lebih pendek maka daya pisah atau resolusi yang dihasilkan bisa jauh lebih tinggi dari mikroskop optik. Pada mikroskop electron, lensa yang digunakan adalah kumparan magnetik [5]. Dari hasil gambar pengujian sampel SEM (Scanning Electron Microscope) adalah Mg Zn O/SiO dilakukan dengan menggu0,05 0,95 2 mikroskop electron yang dapat digunakan untuk melihat unsur renik yang tidak dapat dilihat den- nakan energi 20 kV dan dengan perbesaran 1000 gan mikroskop optik, karena perbesaran yang di- kali. Dimana hal ini menandakan bahwa sampel hasilkan jauh lebih tinggi, yakni bisa mencapai tersebut tidak terlapisi 100.000 kali. Prinsip kerja SEM adalah dengan menembak permukaan sampel dengan berkas elektron yang dihasilkan oleh elektron gun. Ketika samG4.3


dengan baik pada substrat kaca preparat. Hasil uji SEM menunjukkan sampel memiliki struktur yang tidak berarturan. Grafik tersebut menunjukkan bahwa transmitansi sampel lapisan tipis Mg0,05 Zn0,95 O/SiO2 terjadi direntang panjang gelombang 250 nm - 350 nm, dengan nilai transmitansi sebesar 80 %. Suatu substrat tidak akan memiliki nilai transmitansi sebesar 100% karena hal tersebut menandakan bahwa substrat tidak terlapisi.

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapati bahwa adanya karakterisasi film

ini dikarenakan pada saat pengujian sampel, faktor manusia yang membuat sampel rusak seperti terpegang sehingga meninggalkan sidik dan tidak murni sampel thin film. Dalam pengujian sampel menggunakan Spektrofotometer UV-Vis didapatkan bahwa transmitansi sampel lapisan tipis Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 terjadi direntang panjang gelombang 250 nm 350 nm, dengan nilai transmitansi sebesar 80 %. Suatu substrat tidak akan memiliki nilai transmitansi sebesar 100% karena hal tersebut menandakan bahwa substrat tidak terlapisi.

Ucapan Terimakasih Penulis mengucapkan terimakasih kepada Kepala dan Asisten Laboratorium Biofisika Institut Pertanian Bogor atas bantuan serta bimbingan dalam proses pembuatan sampel, Dosen Pembimbing Bapak sugianti, M.Si atas bimbingan serta masukan selama peniliti melakukan penlitian, dan Dosen Pengampu Kolokium Ibu Dra. Imas Ratna Ernawaty, M.Pd.

Referensi

nanokomposit MgZnO/SiO2 . Untuk hasil dari pengukuran struktur kristal dengan XRD, sampel lapisan tipis Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 menghasilkan puncak-puncak pada sudut 30o , 44o , dan78o ,. Dengan ukuran kristal berdasarkan pengolahan data 26,5 nm. Struktur kristal sampel ini adalah berbentuk Hexagonal yang terdapat pada JCPDS. Dari hasil pengujian sampel Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 menggunakan SEM dilakukan dengan menggunakan energi 20 kV dan dengan perbesaran 100 kali dan 1000 kali. Dimana hal ini menandakan bahwa sampel tersebut tidak terlapisi dengan baik pada substrat kaca preparat dan menunjukkan sampel memiliki struktur yang tidak berarturan. Hal

G4.4

[1] Eko, Sulastri. Studi Pengaruh Rasio Laju Alir Gas Argon Dan Nitrogen Terhadap Sifat Optik Film Tipis Gallium Nitrida Yang Ditumbuhkan Dengan Metode Dc Magnetron Sputtering. (Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2006). [2] A. Dev, dkk. Optical properties of Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 nanocomposite lms prepared by solgel technique. (AIP Publishing LCC. Journal of Nanoparticle Research 7: 195201 DOI: 10.1007/s11051-005-01521,India, 2005). [3] Hadyawarman, dkk. Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan Menggunakan Metode Simple Mixing (Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi,Bandung, 2008). [4] Widodo, Slamet. Teknologi Sol Gel Pada Pembuatan Nano Kristalin Metal Oksida Untuk Aplikasi Sensor Gas (ISSN : 1411-4216, Bandung, 2010). [5] Gunawarman. Konsep dan Teori Metalurgi Fisik. (CV. ANDI OFFSET, Yogyakarta, 2013).



Sintesis dan Karakterisasi Nanostruktur M gO dengan Menggunakan Metode Kopresipitasi Silfianna Nilam Sari1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3 1

2


Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta 3 Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Bogor

Abstrak Sintesis dan Karakterisasi Nanostruktur M gO Dengan Menggunakan Metode Kopresipitasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik struktur kristal, struktur morfologi, dan kandungan mineral material M gO yang berasal dari material dasar M gSO4 . Serta untuk mengetahui sintesis nanostruktur M gO dengan menggunakan metode kopresipitasi. Penelitian ini diuji dengan menggunakan alat X-RD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), dan EDAX. Dari hasil karakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction, struktur kristal M gO yang didapatkan dari perhitunganindeks miller menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur kristal kubik dengan sel satuan FCC (Face Centered Cubic). Pada penelitian ini didapatkan hasil ukuran kristal yang dihitung dengan menggunakan persamaan Debye-Scherrer sebesar (17.6 ± 0.02) nm. Diameter partikel sebesar 24 nm dan nilai parameter kisi kristal (α) adalah 4.238517 ˚ A. Dari hasil perhitungan partikel M gO yang dihasilkan dikategorikan sebagai partikel berskala nano. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: uji tarik, tegangan-regangan, modulus elastisitas ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Pengembangan nanoteknologi pada saat ini sudah semakin berkembang dan terus dilakukan oleh para peneliti dari dunia akademik maupun dunia industri. Perkembangan riset nanoteknologi tidak terlepas dari nanomaterial atau material yang berukuran sangat nano. Secara umum material adalah semua benda yang ada di sekitar kita. Material tersebut ada yang tersedia langsung oleh alam, atau dibuat atau diolah oleh manusia [1]. Salah satu nanomaterial yang dikembangkan dalam bidang industri adalah bahan keramik. Bahan keramik merupakan sumber daya yang banyak digunakan baik untuk penggunaan rekayasa maupun untuk penerapan medis. Berbagai keramik, biasanya oksida, dipersiapkan dalam bentuk transparan secara optis atau translusen

(translusen berarti bahwa cahaya yang jatuh pada suatu permukaan direfleksikan sebagian dan ditransmisikan sebagian[2]. Salah satu bahan keramik yang mempunyai aplikasi yang luas baik di bidang industri maupun penelitian adalah Magnesium oksida (MgO) [3]. Magnesium oksida (MgO) juga dapat digunakan untuk bahan pembungkus makanan, kosmetik, dan hal-hal yang berkenaan dengan bidang farmasi antara lain obat untuk mengurangi rasa panas pada perut, luka pada perut, dan asam lambung berlebih. Sintesis material MgO dalam skala nano semakin dikembangkan, tujuan pengembangan tersebut adalah untuk mendapatkan nanomaterial dengan sifat-sifat yang diinginkan. Beberapa metode yang dapat digunakan antara lain metode sol-gel [4], metode fase cair [5], presipitasi [3], hidrotermal

Silfianna Nilam Sari et al. / Prosiding EduFi 2017 G5.1 - G5.4

[6], dan kopresipitasi. Metode kopresipitasi merupakan proses kimia yang mebawa suatu zat terlarut kebawah hingga terjadi endapan yang dikehendaki. Prinsip kerja dari metode ini adalah dengan mengubah suatu garam logam menjadi endapan. Metode kopresipitasi digunakan untuk mensintesis batuan besi menjadi nanopartikel magnetik. Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh material MgO dalam bentuk bubuk atau endapan dari material dasar MgSO4 yang berbentuk garam logam. Oleh karena itu, metode yang cocok untuk digunakan adalah metode kopresipitasi. Dalam penelitian ini, garam MgSO4 dilarutkan dengan aquades kemudian ditetesi NaOH yang telah dilarutkan dengan aquades. Larutan tersebut akan menghasilkan endapan. Endapan yang dihasilkan kemudian melewati proses calsinasi dengan suhu 4000 C dan endapan tersebut akan dikarakterisasi dengan menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) dan SEM (Scanning Electron Microscopy).

tinggi yaitu sekitar 3125 K, digunakan pada temperatur refractory yang tinggi [3]. Magnesium oksida diproduksi melalui kalsinasi magnesium karbonat atau magnesium hidroksida atau melalui pengolahan magnesium klorida dengan kapur yang diikuti dengan pemanasan. Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana, karena mengandung ion oksida. Namun demikian, sifat basanya tidak sekuat natrium oksida karena ion oksidanya tidak terlalu bebas.

Struktur Kristal Semua material padat (solid material) yang ada di muka bumi terdiri dari atom-atom atau molekul yang tersusun secara teratur atau ada juga yang acak. Material pada yang mempunyai struktur teratur disebut dengan kristalin. Sementara material yang tersusun secara acak disebut non kristalin atau amorf [1]. Semua logam, sebagian besar keramik dan beberapa polimer membentuk kristal ketika bahan tersebut membeku [8]. Pola terkecil yang membentuk logam disebut dengan Dasar Teori sel satuan. Sel satuan logam bermacam-macam, namun kebanyakan logam teknik mempunyai sel Nanostruktur Material nanostruktur adalah material yang satuan Body Centered Cubic (BCC), Face Centered tersusun atas bagian-bagian kecil dengan tiap- Cubic (FCC) atau Hexagonal Closed Packed (HCP). tiap bagian berukuran kurang dari 100 nanometer, walaupun ukuran material secara keseluruhan Metode Kopresipitasi cukup besar. Akan tetapi, dalam ukuran besar Metode kopresipitasi adalah suatu metode sintetersebut sifat bagian-bagian kecil harus tetap diper- sis bottom up yang dapat digunakan dalam pembutahankan [7]. Sifat-sifat dari material nanostruktur atan partikel nano [9]. Metode kopresipitasi merusangat bergantung pada: pakan proses kimia yang membawa suatu zat terlarut kebawah sehingga terbentuk endapan yang 1. ukuran maupun distribusi ukuran, dikehendaki. Pengendapan adalah proses memben2. komponen kimiawi unsure-unsur penyusun tuk endapan yaitu padatan yang dinyatakan tidak larut dalam air walaupun endapan tersebut sebematerial tersebut, narnya mempunyai kelarutan sekecil apapun. 3. keberadaan batas bulir (grain boundary), dan Kelebihan metode kopresipitasi dibandingkan dengan metode yang lain adalah metode kopre4. interaksi antarbulir penyusun material sipitasi memiliki proses yang sederhana dan dapat nanostruktur. Kebergantungan sifat pada menghasilkan partikel yang berukuran sangat kecil parameter-parameter di atas memungkinkan [9]. Metode kopresipitasi digunakan untuk mensinpengaturan atau (tuning) sifat material dentesis batuan besi menjadi nanopartikel magnetik. gan tingkat kebebasan yang tinggi [7]. Metode ini dilakukan pada suhu rendah (kurang dari 1000 C), waktu yang relatif lebih cepat, peralatan yang sederhana, bahkan dilakukan dengan Magnesium Oksida memanfaatkan bahan alam yang relatif melimpah Magnesium oksida atau magnesia ialah suatu seperti batuan besi. mineral padat higroskopis berwarna putih yang terjadi secara alami. Magnesium oksida memiliki rumus empiris MgO dan terdiri dari satu kisi ion X-RD ( X-Ray Diffraction) Mg2+ dan ion O2− yang selalu berpegangan melalui Peralatan yang paling umum digunakan untuk ikatan ionik. MgO merupakan salah satu jenis menentukan struktur kristal, atau sel satuan sebuah bahan keramik yang mempunyai titik lebur yang logam adalah difraksi sinar-X (X-Ray Diffraction, G5.2


XRD). Prinsip dasar kerja XRD adalah pendifraksian sinar X oleh bidang-bidang atom dalam kristal padatan. Tembakan sinar X monokromatis kepada struktur kristal tersebut memberikan interferensi yang konstruktif [9]. Sinar-X yang merupakan radiasi elektromagnet dengan panjang gelombang sekitar 100 pm dihasilkan dari penembakan logam dengan elektron energi tinggi [10]. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi.

mongering menggunakan mortar. Endapan yang telah berbentuk bubuk kemudian melewati proses calsinasi menggunakan furnace (4500 C) selama 1 jam. Kemudian mengkarakterisasi struktur kristal, morfologi permukaan, dan kandungan mineral sampel.

Hasil dan Pembahasan Tabel 1 Struktur Kristal MgO

2θ(deg) 37.9219 42.7890 62.0616 74.0785 78.3374

h 1 0 0 1 2

k 1 0 2 1 2

l 1 2 2 3 2

h2 + k2 + l2 3 4 8 11 12

SEM (Scanning Electron Microscopy) Dimana aturan seleksi nilai h2 + k2 + l2 yang Struktur mikro merupakan butiran-butiran suatu benda logam yang sangat kecil dan tidak dapat memiliki nilai 3, 4, 8, 11, 12 adalah struktur kristal dilihat dengan mata tanpa bantuan. Untuk meli- dengan sel satuan dari struktur kristal FCC. hat gambar (image) unsur renik termasuk struktur mikro diperlukan alat pembesaran karena kemamTabel 2 Parameter Kisi MgO puan matamanusia melihat terbatas hanya pada Sampel a (˚ A) JCPDS (˚ A) ukuran makro, yakni diatas 0,1 mm. Untuk mengaMgO 4.238517 4.24 mati fasa, butir dan batas butir diperlukan peralatan pembesar image yang disebut mikroskop [1]. Mikroskop elektron yang dapat digunakan untuk Tabel 3 Ukuran Kristal MgO melihat unsur renik yang tidak dapat dilihat dengan 2θ(deg) FWHM (rad) Intensity (Count) D (nm) mikroskop optik adalah SEM (Scanning Electron 37.9219 0.0094 7 15.6 Microscopy), karena pembesaran yang dihasilkan 42.7890 0.0168 46 8.9 jauh lebih tinggi yakni bisa mencapai 100.000 kali. 62.0616 0.0188 23 8.6 74.0785 0.0042 3 41.4 78.3374 0.0132 5 13.6 Metode Penelitian mensintesis dan mengkarakterisasi Ukuran kristal rata-rata didapatkan sebesar nanostruktur MgO dengan menggunakan metode 17,6 nm. kopresipitasi dilaksanakan di Laboratorium Biomaterial, Institut Pertanian Bogor. Alat dan bahan yang digunakan yaitu wise stir hotplate, wise stir Morfologi Permukaan Mp8, mikropipet, mortar, gelas ukur, furnace, Kertas lakmus, cawan petri, magnetic stirrer, aquades (H2 O), MgSO4 , dan NaOH. Metode penelitian ini adalah dengan cara mensintesis MgO dari MgSO4 yang telah dilarutkan dengan H2 O yang kemudian ditetesi dengan larutan NaOH, larutan MgSO4 + H2 O akan berubah warna dari putih jernih menjadi putih susu. Mengukur kadar pH larutan. Mendiamkan larutan hingga menghasilkan endapan. Endapan yang dihasilkan kemudian disaring, dicuci dengan larutan H2 O hingga pH yang terukur adalah pH normal Gambar 1 Morfologi Permukaan (Ph=7). Setelah pH yang terukur adalah norHasil karakterisasi SEM memperlihatkan benmal, mengeringkan endapan dengan menggunakan hotplate (1500 C). Menumbuk endapan yang telah tuk morfologi MgO tampak heterogen. Dari hasil G5.3


gambar pengujian sampel MgO dilakukan dengan dihasilkan dikategorikan sebagai partikel berskala menggunakan energi 20 kV dan dengan perbesaran nano. 500 kali. Skala yang digunakan pada SEM adalah 500µm setiap 1 cm. Didapatkan ukuran rata-rata diameter partikel dari perbandingan skala pada Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan terimakasih kepada SEM dan skala sebenarnya yaitu sebesar 24 nm. Kepala dan Asisten Laboratorium Biofisika Institut Pertanian Bogor atas bantuan serta bimbingan Kandungan Mineral dalam proses pembuatan sampel, Dosen Pembimbing Bapak Sugianto, M.Si atas bimbingan serta masukan selama peneliti melakukan penelitian, dan Dosen Pengampu Kolokium Ibu Dra. Imas Ratna Ermawaty, M.Pd.

Referensi

Gambar 2 Grafik Kandungan Mineral

Elemen penyusunnya adalah O (oksigen) dan Mg (magnesium). Hasil presentase unsur-unsur yang terbentuk yaitu O : 53.29% dan Mg : 46.71%. Puncak O dapat diketahui pada energi 0.579 keV dan puncak Mg dapat diketahui pada energi 1.231 keV.

Kesimpulan Magnesium oksida disintesis dengan menggunakan metode kopresipitasi. Dari sintesis Magnesium Oksida (MgO) menggunakan metode kopresipitasi telah diperoleh partikel berskala nanometer (nm). Struktur kristal dari MgO yang didapatkan dari perhitungan indeks miller menunjukkan bahwa sampel memiliki struktur kristal kubik dengan sel satuan FCC (Face Centered Cubic). Ukuran kristal yang didapatkan dari perhitungan menggunakan persamaan Debye-Scherrer adalah sebesar 17.6 nm. Parameter kisi kristal yang didapatkan dari perhitungan menggunakan metode Cohen adalah sebesar 4.238517 ˚ A. Ukuran diameter partikel MgO adalah 24 nm. Dari hasil perhitungan partikel MgO yang

G5.4

[1] Gunawarman. Konsep dan Teori Metalurgi Fisik. (CV. ANDI OFFSET, Yogyakarta, 2013). [2] Smallman, R. E. Metalurgi Fisik Modern & Rekayasa Material. (Erlangga, Jakarta, 2003). [3] Alpionita, Peni. Sintesis Dan Karakterisasi Magnesium Oksida (MgO) Dengan Variasi Massa PEG-6000. (Jurnal Fisika Unand Vol. 4, No. 2, 2015). [4] Mastuli, Mohd Sufri.Growth Mechanisms of MgO Nanocrystals via a Sol-gel Shyntesis using Different Complexing Agents. (Nanoscale Research Letters, 2014). [5] R.M. Agrawal.Synthesis and Characterization of Magnesium oxide Nanoparticles with 1:1 molar ratio Liquid-Phase Method. (International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management Vol. 4, 2015). [6] Sabet, Mohammad.Synthesis and characterization of Mg(OH)2 and MgO nanostructures via simple hydrothermal method.(2015). [7] Abdullah, Mikrajuddin.Pengantar Nanosains. (ITB, Bandung, 2009). [8] Anrinal, H.Metalurgi Fisik. (CV. ANDI OFFSET, Yogyakarta, 2013). [9] Ediati, Ratna, dkk.Sintesis Partikel Nano CaO dengan Metode Kopresipitasi dan Karakteristiknya. (ITS, Surabaya, 2015). [10] Atkins, P. W.Kimia Fisika. (Erlangga, Jakarta, 1996).

Prosiding EduFi 2017 G6.1-G6.3 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Penambahan ZnS terhadap Performance Carbon Dot Kartika Zeta1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3 1


2


Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis Carbon Dot dan ZnS dan mengetahui pengaruh ZnS terhadap hasil kualitas Carbon Dot. Hipotesis yang diajukan dalam penelitian adalah adanya pengaruh ZnS terhadap hasil kualitas Carbon Dot. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dengan mensintesis Carbon Dot dan ZnS. Berdasarkan hasil penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa terdapat pengaruh ZnS terhadap hasil performance Carbon Dot yang diselidiki dari penambahan Carbon Dot + ZnS selama waktu 10 menit, 20 menit, dan 30 menit. Nilai absorbansi dan nilai floresense bersifat linear terhadap lama waktu yang dibutuhkan, jadi semakin lama waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai absorbansi dan nilai flouresense nya. Namun untuk nilai emisi dan eksitasi berbanding terbalik dengan lama waktu yang dibutuhkan. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Carbon Dot, ZnS, Sintesis ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Nanopartikel saat ini menjadi pembahasan yang sangat luar biasa oleh para ilmuwan. Karena sekarang ini dituntut segala prodak harus dalam bentuk yang sangat simpel dan praktis maka dari itu dibutuhkan alat yang sekecil mungkin tanpa mengurangi fungsi dan kegunaan dari alat tersebut. Nanoteknologi langsung mengacu pada objekobjek nanoskala yang digunakan secara langsung untuk mencapai suatu tujuan, misalnya nanopartikel cerdas yang digunakan untuk mengirim obatobatan menuju sasaran di dalam tubuh manusia. Sejak ditemukannya nanopartikel C-Dot sebagai bahan baru dari karbon, kajian intensif mengenai CDot terus berkembang dengan cepat hingga saat ini. Carbon Dot (C-Dots) merupakan bahan karbon baru yang berukuran dibawah 10 nm. Rantai karbon menjadi bahan utama dalam pembuatan Carbon Dots. Carbon Dots yang dihasilkan kemudian

di doping dengan ZnS. Seng Sulfida (ZnS) merupakan salah satu jenis material yang banyak digunakan baik dalam perangkat elektronik maupun dalam optic. Seng Sulfida (ZnS) adalah material isolator yang dapat digolongkan sebagai material semikonduktor golongan II-VI dan termasuk dalam kelas semikonduktor direct dengan lebar pita larangan yang besar (3,7 Ev) yang sangat menarik untuk aplikasi elektroluminesensi (EL). Beragam metode telah dikembangkan untuk mensintesis C-Dots. Metode dalam sintesis C-Dots secara umum diklasifikasikan kedalam dua cara, yaitu : metode top-down dan bottom-up. Sejalan dengan penelitian yang sudah banyak dilakukan antara lain yang telah di lakukan handika et al., mengenai sintesis Carbon Dot menggunakan sulfida, maka pada penelitian ini dipusatkan bagaimana sintesis Carbon Dot dengan ZnS dan bagaimana hasil kualitas dari sintesis

Kartika Zeta et al. / Prosiding EduFi 2017 G6.1-G6.3

tersebut.

Dot + ZnS menggunakan Spektrometer UV.

Dasar Teori


Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa dalam penciptaan material, struktur fungsional, maupun piranti dalam skala nanometer [1]. Dalam terminologi ilmiah, nano berarti 10−9 (0,000000001). Nanopartikel yang berukuran sangat kecil juga memperlihatkan sifat magnetik dan optik yang unik [2]. Struktur elektronik nanopartikel juga sangat bergantung pada ukuran. Untuk partikel-partikel kecil, tingkat-tingkat energi kuantum yang dimilikinya tidak kontinu tetapi diskrit disebabkan oleh pengurungan fungsi gelombang elektron dalam ruang yang sangat terbatas. Salah satu parameter yang diukur dalam karakteristik sifat C-Dots adalah besarnya lebar celah pita energi (energi gap). Energi gap berkaitan dengan sifat luminisens, eksitasi tahap pertama pada semikonduktor adalah pada elektron bawah pita konduksi dan hole pada pita valensi bagian atas. Besarnya energi gap dapat diperoleh dari nilai spektrum absorbansi yang diukur menggunakan spektrometer UV-Vis. Besarnya energi gap bersesuaian dengan panjang gelombang dari ultraviolet hingga cahaya tampak bahkan hingga dekat inframerah (NIR, infrared). Oleh sebab itu pengamatan energi gap dapat dilakukan dengan spektrometer UV-Vis atau UV-Vis-NIR. Emisi cahaya dari suatu proses selain radiasi benda hitam disebut sebagai luminisens. Luminisens merupakan suatu proses nonkesetimbangan dimana untuk dapat berlangsung harus menggunakan sumber eksitasi seperti lampu UV atau laser. Luminisens terjadi ketika elektron meloncat dari pita valensi menuju pita konduksi setelah dieksitasi oleh energi dari sumber eksitasi kemudian kembali lagi ke keadaan dasarnya karena tidak stabil.

Metode

1. Nilai Absorbansi

Grafik 1 Nilai Absrobansi C-dot+ZnS pada waktu yang berbeda

Berdasarkan grafik absorbansi pada Carbon Dot terdapat 3 jenis waktu yang berbeda. Nilai panjang gelombang carbon dot ketika mengalami penambahan ZnS pada 10 menit adalah 384,057 nm dan absorbansi nya sebesar 0,429567. Nilai panjang gelombang carbon dot ketika mengalami penambahan ZnS pada 20 menit adalah 413,079 nm dan absorbansi nya sebesar 0,540566. Nilai panjang gelombang carbon dot ketika mengalami penambahan ZnS pada 30 menit adalah 428,857 nm dan absorbansi nya adalah 0,624377. Nilai panjang gelombang meningkat pada waktu 30 menit, bisa disimpulkan bahwa semakin banyak waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai panjang gelombangnya. Begitu pula dengan nilai Absorbansi nya semakin besar ketika pada waktu 30 menit, bisa disimpulkan pula bahwa semakin besar waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai absorbansi nya. Ini menunjukkan pula bahwa penambahan ZnS pada Carbon Dot mengalami pengaruh yang signifikan pada Carbon Dot tersebut. 2. Nilai Flouresense

Penelitian dilakukan di Laboratorium Biomaterial Institut Pertanian Bogor. Objek penelitian adalah Carbon Dot dan ZnS. Tujuan penelitian ini adalah untuk menyelidiki pengaruh dari penambahan ZnS terhadap performance Carbon Dot. Selain itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara mensintesis Carbon Dot + ZnS. Metode yang digunakan dalam eksperimen ini adalah metode kepustakaan, eksperimen dan bimbingan. Perhitungan pada percobaan dilakukan secara kualitatif. Sumber data yang diperoleh dari penelitian ini adalah data-data yang diperoleh dari pengukuran Carbon G6.2

Kartika Zeta et al. / Prosiding EduFi 2017 G6.1-G6.3

Grafik 2 Nilai flouresense C-dot+ZnS dengan waktu yang berbeda

Nilai Flouresense pada waktu 10 menit 514,351 nm sedangkan intensitasnya adalah 48714,1. Nilai Flouresense pada waktu 20 menit 507,351 nm sedangkan intensitasnya adalah 61300,0. Nilai Flouresense pada waktu 30 menit 512,180 nm sedangkan intensitasnya adalah 64216,5. Nilai panjang gelombang bersifat linear terhadap waktu, jadi semakin lama waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai panjang gelombangnya. Begitu pula dengan nilai intensitasnya, bersifat linear pula dengan waktu. Semakin lama waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai intensitasnya.

Kesimpulan Berdasarkan dari penelitian yang telah dilakukan, telah berhasil dibuat C-Dot yang terbuat dari Asam Sitrat, Urea, PEG, dan Glisin dan berhasil dibuat larutan ZnS yang terbuat dari ZnAe, Thiorea, dan Aquades. Kemudian C-dot disintesis dengan ZnS dengan variasi waktu 10 menit, 20 menit, dan 30 menit. C-Dot + ZnS yang dihasilkan adalah berupa gel sehingga sedikit sulit untuk dimanfaatkan untuk aplikasi. Untuk pengukuran hasil sintesis C-Dots + ZnS menggunakan Spektrofotometer Uv-Vis. Dari penelitian ini terdapat pengaruh ZnS terhadapperformance Carbon Dot. Dimana ZnS memengaruhiperformance Carbon Dot dalam pengukuran panjang gelombang, absorbansi dan nilai eksitasi serta emisi nya. Karakteristik sifat fisis dari C-Dot + ZnS yang paling maksimum didapatkan pada waktu 30 menit dengan warna coklat kegelapan. Jadi dapat disimpulkan untuk nilai absorbansi bersifat linear dengan waktu yang dibutuhkan, semakin lama waktu

yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai absorbansinya. Untuk flouresense pun bersifat linear dengan waktu, semakin lama waktu yang dibutuhkan maka semakin besar pula nilai intensitasnya. Namun untuk energi eksitasi dan emisi berbanding terbalik dengan lama waktu yang dibutuhkan, semakin lama waktu yang dibutuhkan maka semakin kecil nilai eksitasi dan nilai emisi nya.

Ucapan Terima Kasih Penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kemudahan dan kelancaran dalam segala hal. Penulis sampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam setiap proses penelitian ini, khusunya Program Studi Pendidikan Fisika UHAMKA. Terimakasih kepada Kampus IPB Dramaga Bogor yang telah memberikan izin waktu dan tempat penelitian

Referensi

G6.3

[1] E. M. Abdullah, Pengantar Nanosains, (Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2009), pp 1. [2] J. J. Ramsden,Nanoteknologi Terapan: Konversi dari Hasil Penelitian Menjadi Produk, (Erlangga, Jakarta, 2012), pp 10. [3] H.D.Rahmayanti. et al., UPJ (1), 2 (2015). [4] Y.Wang, A. Hu, Chemistry C 2 (6921), 1 (2014). [5] L. Cao, et al., Theranostics 2 (3), 1 (2012). [6] S. Sahala, Karakterisasi Impedansi Lapisan Tipis ZnS:Mn yang dibuat dengan coevaporasi ZnS dan Mn, (Universitas Indonesia, Jakarta, 1999), pp 1. [7] S. K. Udyaningsih, Mekanisme Transport Pembawa Muatan Menembus Lapisan Tipis ZnS yang dibuat dengan evaporasi termal, (Universitas Indonesia, Jakarta, 2000). pp 2.



Menghitung Serapan Mineral Zn pada Telur Ayam dan Telur Bebek dengan Spektrofotometer Serapan Atom AAS Agung Setiawan1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi1 , Dian Anggraeni2 1

Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta 2 Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Bogor

Abstrak Telah dilakukan penelitian dengan judul menghitung serapan mineral Zn (seng) telur ayam dan bebek menggunakan sepektrofotometer serapan atom AAS. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar mineral Zn terhadap kandungan telur ayam dan bebek, penelitian ini di uji dengan alat spektrofotometer serapan atom AAS. Sifat Zn di dalam tubuh sangat penting. Konsumsi Zn sebesar 2 g/hari karena di dalam tubuh manusia tidak boleh kekurangan dan kelebihan kandungan Zn. Apabila di dalam tubuh manusia kekurangan kadar mineral Zn maka akan menyebabkan kekeringan kulit, rontoknya rambut dan apa bila di dalam tubuh manusia kelebihan kadar mineral Zn maka akan menyebabkan mual dan muntah-muntah. Pada penelitian ini didapatkan hasil serapan mineral Zn dangan menggunakan spektrofotometer serapan atom AAS telur bebek sebesar 5,141 mg, telur ayam kampung sebesar 7,208 mg, dan telur ayam negri sebesar 4,420 mg. Kemudian di dalam spektrofotometer serapan atom AAS didapatkan bahwa sampel telur bebek lebih besar dari pada telur ayam. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Zn, spektrofotometer serapan atom AAS ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Telur merupakan salah satu sumber protein hewani yan memiliki rasa lezat, mudah dicerna dan bergizi tinggi sehingga digemari banyak orang. Selain itu telur mudah diperoleh dan harganya terjangkau. Masyarakat Indonesia umumnya mencukupi kebutuhan protein dengan mengkonsumsi telur. Begitu besarnya manfaat telur dalam kehidupan manusia sehingga telur sangat dianjurkan untuk dikonsumsi anak-anak yang sedang dalam masa pertumbuhan, ibu hamil dan menyusui, orang yang sedang sakit atau dalam proses penyembuhan, serta usia lanjut. Kandungan gizi telur terdiri dari : air 73,7%, Protein 12,9%, Lemak 11,2% dan Karbohidrat 0,9%. dan kadar lemak pada putih telur hampir tidak ada. Bahwa hampir semua lemak di dalam telur terdapat pada kuning telur, yaitu mencapai 32%, sedangkan pada putih telur kandungan lemaknya sangat sedikit. Maka pengamatan lemak

dan kolesterol lebih efektif dilakukan pada kuning telur. Seng diambil dari bahasa Belanda yaitu zink adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida). Secara biokimiawi, seng telah ditemukan sebagai elemenesensial untuk berbagai fungsi kofaktor lebih dari 70 ensim termasuk alkalifosfatase, karbonik anhidrase, dan alkoholdehidrogenase yang terlibat dalam sintesa protein, katabolisme protein, dan metabolisme energi [1].

Agung Setiawan et al. / Prosiding EduFi 2017 G7.1 - G7.3

Terdapat berbagai jenis senyawa seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat (suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada sampo anti ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar), dan seng metil ataupun seng dietil di laboratorium organik. Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat penting bagi tubuh. Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan asupan seng. Defisiensi ini juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anakanak, defisiensi ini menyebabkan gangguan pertumbuhan, mempengaruhi pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia. Konsumsi seng yang berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga. Oleh karena itu dalam hal ini penulis melakukan pengujian terhadap serapan mineral Zn (seng) pada telur ayam dan bebek m spektrofotometer untuk mengetahui nilai energi foton pada sampel tersebut.

yang cepat [2].

batkan mual, muntah, dan demam. Tubuh mengandung 2-2.5 gram sengyang tersebar di hampir semua sel.Sebagaian sel berada dalam hati, pankreas, ginjal, otot, dan tulang. Yang banyak mengandung seng adalah bagian mata, kelenjar prostat, spermatozoa, kulit, rambut, dan kuku. Seng di dalam plasma hanya merupakan 0.1% dari seluruh seng didalam tubuh yang mempunyai masa pergantian

Ketika cahaya melewati melewati suatu larutan biomolekul, terjadi dua kemungkinan. Kemungkinan yang pertama adalah cahaya ditangkap dan kemungkinan kedua adalah cahaya discattering. Bila energi dari cahaya (foton) harus sesuai dengan perbedaan energi dasar dan energi eksitasi dari molekul tersebut. Proses inilah yang menjadi dasar pengukuran dari absorbansi dalam spektrofotome-

Sistem adalah suatu batasan yang dipakai untuk menunjukkan suatu benda (benda kerja) dalam suatu permukaan tertutup. Spektroskopi adalah studi mengenai interaksi antara energi cahaya dan materi. Warna yang tampak dan fakta bahwa orang bisa melihat adalah akibat absorbansi energi oleh senyawa organik maupun senyawa anorganik. Panjang gelombang dimana suatu senyawa organik menyerap energi bergantung pada struktur senyawa itu, sehingga teknik spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang tidak diketahui dan untuk mempelajari karakteristik ikatan dari senyawa yang diketahui.

Spektoskopi adalah suatu keadaan yang terjadi jika suatu cahaya mengenai suatu benda atau materi. Kemudian cahaya itu bisa jadi diserap, dihamburkan, diteruskan, dan dipancarkan kembali oleh materi itu dengan λ yang sama maupun berbeda. Apabila benda itu diubah atau dibelokkan sudut getarnya, maka disebut polarimetri. Suatu larutan yang mempunyai warna khas dapat menyerap sinar dengan λ tersebut. Dalam hubungannya dengan senyawa organik, maka senyawa ini mampu menyDasar Teori erap cahaya. Senyawa organik mempunyai elekTelur adalah salah satu bahan makanan hewani tron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat yang yang dikonsumsi selain daging, ikan dan susu. lebih tinggi. Hal penting yang mendasari prinsip ini Umumnya telur yang dikonsumsi berasal dari jenis- adalah bahwa penyerapan sinar tampak atau ultrajenis burung, seperti ayam, bebek, dan angsa, akan violet dapat mengakibatkan tereksitasinya elektron tetapi telur-telur yang lebih kecil seperti telur ikan dari molekul. kadang juga digunakan sebagai campuran dalam Spektrofotometri adalah sebuah metode analhidangan (kaviar). Selain itu dikonsumsi pula isis untuk mengukur konsentrasi suatu senyawa juga telur yang berukuran besar seperti telur buberdasarkan kemampuan senyawa tersebut rung unta (Kasuari) ataupun sedang, misalnya telur maengabsorbsi berkas sinar atau cahaya. Spektropenyu. Di dalam telur juga terkandung beberapa fotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan senyawa diantaranya mineral Zn (seng). panjang gelombang tertentu [3]. Seng (Zn) merupakan komponen yang penting Istilah spektrofotometri berhubungan dengan dalam enzim, seperti karbonat anhidrase dalam sel darah merah, karboksi peptidase dan dehidro- pengukuran energi radiasi yang diserap oleh sugenase dalam hati, serta sebagai kofaktor dapat atu sistem sebagai fungsi panjang gelombang dari meningkatkan aktivitas enzim. Asupan seng yang radiasi maupun pengukuran panjang absorbsi terrendah dapat mengakibatkan menurunnya sistem isolasi pada suatu panjang gelombang tertentu [4]. imunitas dalam tubuh. Toksisitas Zn umumnya Secara umum spektrofotometri dibedakan menjadi rendah, tetapi logam Zn dapat bersifat toksik apa- empat macam, yaitu: spektrofotometer ultraviolet, bila Zn yang dikonsumsi melebihi 2 g/hari. Kon- spektrofotometer sinar tampak, spektrofotometer sumsi Zn sebesar 2 g/hari atau lebih akan mengaki- inframerah, dan spektrofotometer serapan atom.

G7.2

Agung Setiawan et al. / Prosiding EduFi 2017 G7.1 - G7.3

ter.

ayam negri sebesar 4,420 mg. Dilihat dari analisis telur ayam kampung lebih besar kadar mineral Zn nya.

Metode Tujuan penilitian ini adalah untuk menentukan serapan mineral Zn (seng) serta mengetahui kandungan mineral Zn (seng) yang terdapat pada telur ayam dan bebek dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom AAS yang dilakukan di Laboratorium perternakan, Instintut Pertanian Bogor.

Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapati bahwa dengan menggunakan alat sepektrofotometer kita dapat mengetahui berapa besar kandungan Zn terhadap telur bebek, telur ayam negri, dan telur ayam kampung. Setelah melakukan penelitian di laboratorium Nutrisi Ternak Perah Hasil dan Pembahasan Berdasarkan hasil penelitian saya di Labora- IPB Bogor, dapat diketahui bahwa kandungan torium Nutrisi Ternak Perah Departemen INTP kadar mineral Zn telur ayam kampung lebih beFakultas Peternakan IPB Bogor, sempel yang di sar dari pada telur ayam negri dan telur bebek. analisis yaitu telur, sebagian perbandingan antara Sedangkan penelitian ini menggunakan analisis intelur ayam negri, telur ayam kampung, dan telur strumen yaitu spektrofotometer seapan atom AAS, bebek. Didapatkan hasil analisis sebagai berikut : walaupun analisis instrumen mempunyai banyak kelebihan, namun analisis ini padat modal dan menggunkan teknologi yang tinggi, sehingga penanganannya harus khusus. Oleh karena itu analisis konvesional masih tetap digunakan karena diperlukan ketelitian yang tinggi dari seorang analis, sehingga data analisis yang di hasilkan oleh seorang analis dapat dipercaya akan kebenarannya.

Referensi

Tabel 1 Perbandingan kadar Zn

Dari hasil yang tertera pada AAS diketahui bahwa kadar mineral telur bebek sebesar 5,141 mg, telur ayam kampung sebesar 7,208 mg, dan telur

G7.3

[1] Anggraeni, Dian. Penentuan Kadar Seng (Zn) Dalam Multivitamin Dengan Spektrofotometer Serpan Atom [2] Tim Kimia Dasar. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Dasar II (FMIPA UNS, Surakarta, 2011). [3] R.A.Day,JR.AI Underwood. Analisis Kimia Kuantitatif (Erlangga, Jakarta, 1989).



Pengaruh Konsentrasi terhadap Penyerapan Ion Logam Pb oleh Kopolimer Asam Akilat Diana1,∗ , Meri Suhartini2 1 2


Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi ( PAIR), Badan Tenaga Nuklir Nasional ( BATAN)

Abstrak Dari penelitian ini didapatkan hasil yaitu pada konsentrasi awal 3mg/L dengan massa adsorben 5, 6mg didapatkan konsentrasi akhir pada logam Pb sebesar 0, 057mg/L dengan besar % adsorpsinya adalah 99,09 %, sedangkan pada konsentrasi awal 5mg/L dengan massa adsorben 5, 5mg didapatkan konsentrasi akhir pada logam Pb sebesar 0, 1mg/L dengan besar % adsorpsinya 97,99 % dan pada konsentrasi awal 10 mg/L dengan massa adsorben 5,8 mg didapatkan konsentrasi akhir pada logam Pb sebesar 0, 157mg/L dengan besar % adsorpsinya 98,42 %.dapat di lihat bahwa semakin besar konsentrasi maka % adsorpsinya semakin rendah,akan tetapi pada konsentrasi 10 nilai % adsorpsinya mengalami kenaikan ini di akibatkan adanya kerusakan pada saat proses penyerapan.Dari penelitian yang telah dilakukan, serta berdasarkan perhitungan didapatkan kesimpulan bahwa Kemampuan adsorben dalam penyerapan ion logam berat dipengaruhi oleh konsentrasi ion logam. Pada penelitian ini dilakukan penyerapan ion logam pada setiap ion logam berat dengan menggunakan adsorben selulosa dan adsorben kopolimer yang hasilnya dapat dibandingkan antara adsorben selulosa dan adsorben kopolimer selulosa dengan dilihat dari nilai konsentrasi dan % adsopsinya. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: adsorpsi, kopolimer, selulosa, asam akilat ∗ Penulis koresponden. Alamat email: diana [email protected]

Pendahuluan Proses absorpsi merupakan teknik pemurnian dan pemisahan yang efektif dipakai dalam industri untuk mengurangi ion logam berat, karena dianggap lebih ekonomis dalam pengelolahan air dal limbah merupakan teknik yangf sering digunakan untuk mengurangi ion logam. Jerami padi salah satu yang merupakan limbah pertanian yang memiliki komponen utama karbohidrat (selulosa). Kandungan selulosa pada jerami padi relatif besar berkisar 30% - 40%, sehingga jerami padi merupakan bahan yang kaya akan gugus hidroksil. Gugus fungsi ini berperan penting dalam adsorbsi logam oleh adsorben karena mampu melakukan peningkatan dengan ion logam. Kepolimer cangkok merupakan salah satu metode yang efektif untuk meningkatkan sifat-sifat

yang tidak diinginkan seperti kurangnya gugusgugus fungsional yang tidak reaktif sebagai adsorben logam. Struktur pori permukaan selulosa mikrobial berubah menjadi lebih rapat setelah dicangkok dengan asam akrilat dan pada film selulosa mikrobial yang dicangkok monomer asam akrilat menunjukkan telah terjadi penurunan hidrofilisitas. Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang berlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama (A) dan monomer ke dua (B).

Dasar Teori Jerami adalah hasil samping usaha pertanian berupa tangkai dan batang tanaman serealia yang telah kering, setelah biji-bijiannya dipisahkan.

Diana et al. / Prosiding EduFi 2017 G8.1 - G8.3

Massa jerami kurang lebih setara dengan massa biji-bijian yang dipanen. Jerami memiliki banyak fungsi, di antaranya sebagai bahan bakar, pakan ternak, alas atau lantai kandang, pengemas bahan pertanian (misal telur), bahan bangunan (atap, dinding, lantai), mulsa, dan kerajinan tangan. Selulosa merupakan senyawa organik dengan rumus (C6 H10 O5 )n , sebuah polisakarida yang terdiri dari rantai linier dari beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu ikatan β(1→ 4) unit D-glukosa [1]. Selulosa merupakan senyawa organik yang paling banyak melimpah di alam, karena struktur bahan seluruh dunia tumbuhan terdiri atas sebahagian besar selulosa. Suatu jaringan yang terdiri atas beberapa lapis serat selulosa adalah unsur penguat utama dinding sel tumbuhan. Didalam selulosa terdapat dalam bentuk serat-serat. Serat-serat selulosa mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi. Selulosa merupakan suatu polimer yang berantai lurus yang terdiri dari unit-unit glukosa [2]. Kopolimerisasi cangkok dengan radiasi gamma merupakan salah satu metode untuk memodifikasi bahan-bahan polimer. Metode ini telah banyak digunakan untuk menyiapkan membran selektif penukar ion, membuat bahan elastomer, mengembangkan polimer yang ramah lingkungan, dan pengujian proses pembuatan membrane penukar ion. Asam akrilat, dengan tatanama IUPAC propenoic asam dan rumus kimia CH2 CHCO2 H, lebih dikenal sebagai bentuk sederhana dari asam karboksilat tak jenuh. Adsorpsi atau penyerapan adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan (zat penjerap, adsorben) dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis atau film (zat terjerap, adsorbat) pada permukaannya. Adsorpsi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Kapasitass adsorpsi dapat dihitung menggunakan rumus : Q=

(C1 − C2 ) ×v m

(1)

Sedangkan persen terserap dapat dihitung dengan rumus : %adsorpsi =

(C1 − C2 ) × 100 C1

Secara umum, lokasi penelitian merupakan lokasi dengan tingkat kemungkinan kontaminasi logam berat yang tinggi, yaitu pada daerah sekitar pelabuhan, berdekatan dengan pertambakan dan muara sungai yang merupakan tempat akumulasi limbah industri maupun limbah rumah tangga. Logam berat yang masuk dalam ekosistem mangrove juga dapat berasal dari aktivitas perkapalan, wisata, tumpahan minyak, aktivitas pertambangan dan aktivitas pertanian [4]. Logam berat adalah bahan-bahan alami yang berasal dan termasuk bahan penyusun lapisan tanah bumi. Logam berat tidak dapat diurai atau dimusnahkan. Logam-logam berat tersebut diantaranya adalah Pb. Timbal (Pb) termasuk dalam kelompok logam berat golongan IVA dalam Sistem Periodik Unsur kimia, mempunyai nomor atom 82 dengan berat atom 207.2, berbentuk padat pada suhu kamar, bertitik lebur 327.40 C dan memiliki berat jenis sebesar 11.4/l. Pb jarang ditemukan di alam dalam keadaan bebas melainkan dalam bentuk senyawa dengan molekul lain, misalnya dalam bentuk P bBr2 dan P bCl2 [5].

Metode Preparasi Kopolimer. Kopolimer yang digunakan terlebih dahulu dicuci dengan aquadest dengan suhu 700 C kurang lebih 3 × pencucian secara berulang. Menyiapkan 3 buah erlenmayer untuk setiap larutan ion logam berat dengan masing-masing konsentrasi 3,5 dan 10 ppm. Ditambahkan 5mg selulosa kedalam erlenmayer yang telah diisi larutan ion logam. Campuran tersebut dikocok menggunakan stirer selama 60 menit dengan kecepatan 80 rpm. Penentuan Isoterm Adsorbsi. Menyiapkan 4 buah erlenmayer untuk setiap larutan ion logam berat dengan kosentrasi masing-masing erlenmayer 10,15,dan 20 ppm. Kemudian dimasukan 5 mg kopolimer selulosa. Campuran tersebut dikocok menggunakan stirer selama 60 menit dengan kecepatan 80 rpm.

(2)


Beberapa logam berat banyak digunakan dalam berbagai kehidupan sehari-hari. Secara langsung Pengaruh Konsentrasi terhadap penyerapan Ion maupun tidak langsung toksisitas dari polutan it- logam Berat ( Pb ). Data Percobaan Ion Logam ulah yang kemudian menjadi pemicu terjadinya (Pb) oleh selulosa terdapat pada tabel dibawah ini pencemaran pada lingkungan sekitarnya [3]. : G8.2

Diana et al. / Prosiding EduFi 2017 G8.1 - G8.3

Kopolimer dapat menyerap lebih baik dari pada selulosa murni. Ini terlihat dari % adsorpsi yang lebih tinggi di bandingkan selulosa. Semakin meningkatnya larutan ion logam % adsorpsinya ikut menurun. Hal ini dapat disebabkan karena pada konsentrasi yang lebih tinggi mengalami ketidak seimbangan antara jumlah ion logam yang diserap dengan sisi aktif adsorben. Tabel 1 Data Percobaan Ion Logam (Pb) oleh selulosa Dari data yang di dapatkan bisa terlihat perbeDari tabel di atas pada ion logam Pb dapat di li- daan % penyerapan adsorben selulosa dengan adhat bahwa semakin besar konsentrasi maka % adsorben kopolimer selulosa-MBA-AA. Hal ini mesorpsinya semakin rendah,akan tetapi pada konsen- nunjukkan bahwa kopolimer selulosa-MBA-AA datrasi 10 nilai % adsorpsinya mengalami kenaikan pat digunakan untuk menyerap ion logam Pb. ini di akibatkan adanya kerusakan pada saat proses penyerapan.

Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan, terdapat beberapa kesimpulan yang kami dapatkan, Kemampuan adsorben dalam penyerapan ion logam berat dipengaruhi oleh kinsentrasi ion logam. Pada penelitian ini diulakukan penterapan ion logam pada setiap ion logam berat dengan menggunakan adsorben selulosa dan adsorben kopolimer yang hasilnya dapat dibandingkan antara adsorben selulosa dan adsorben kopolimer selulosa MBA AAA. Hasil pengukuran persen penyerapan dari ion logam berat oleh adsorben selulosa dan adsorben kopolimer. Grafik persentase Hubungan Adsorpsi ion

Pengaruh konsentrasi terhadap penyerapan ion logam berat. Kemampuan adsorben dalam penyerapan ion logam berat dipengaruhi oleh kinsentrasi ion logam. Pada penelitian ini dilakukan penerapan ion logam pada setiap ion logam berat dengan menggunakan adsorben selulosa dan adsorben kopolimer yang hasilnya dapat dibandingkan antara adsorben selulosa dan adsorben kopolimer selulosa MBA AAA. Hasil pengukuran persen penyerapan dari ion logam berat oleh adsorben selulosa dan adsorben kopolimer.

Referensi

G8.3

[1] Riswiyanto. Kimia Organik. (Erlangga, Jakarta, 2009). [2] Bahri, Syamsul. Jurnal Teknologi Kimia. (Unimal,4(2)36,2015). [3] Suprianto, Lelifajri. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. (2009). [4] Setiawan,Heru. Jurnal Ilmu Kehutanan. (VII(1), 12, 2013). [5] Gusnita, Dest. Berita Dirgantara 13. ((3),95, 2012).

Prosiding EduFi 2017 G9† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Membandingkan Kadar Kandungan Kafein pada Bubuk Kopi Biasa dengan Kopi Olahan Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Ihsan1,∗ , A. Kusdiwelirawan1 , Nunung Nuryanti2 Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680

Abstrak Kafein adalah salah satu jenis alkaloid yang banyak terdapat dalam biji kopi, daun teh, dan biji coklat. Tujuan penelitian ini menentukan kadar kafein pada bubuk kopi biasa dan kopi olahan menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil identifikasi menunjukkan bahwa ada perbedaan kandungan kafein dari kedua sampel yang diuji. Kadar kafein pada bubuk kopi biasa (K) adalah 13,1652 mg/gr dan kandungan kafein bubuk kopi olahan (KA) adalah 31,987 mg/gr. Berdasarkan SNI (Standar Nasional Indonesia) batas maksimum konsumsi kafein dalam minuman dan makanan adalah 150 mg/hari atau 50 mg/sajian. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: kafein, kopi, spektrofotometer UV-Vis ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]




Pengaruh Unsur Kandungan Polivinil Asetat dan Kardus Terhadap Hasil Uji Tarik Papan Partikel Siti Nurchasanah1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi1 , Hamdi Fathurrohman2 , Hangga Putra Prabawa3

3

1


2


Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ada atau tidaknya pengaruh unsur kandungan polivinil asetat dan kardus terhadap hasil uji tarik papan partikel. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Hasil uji tarik menunjukkan nilai tensile strength sampel 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, dan 3B masing-masing adalah 0.042 kgf, 0.181 kgf, 0.319 kgf, 0.265 kgf, 0.292 kgf, dan 0.575 kgf. Secara keseluruhan hasil uji tarik papan partikel menunjukan bahwa unsur kandungan polivinil asetat dan kardus dapat mempengaruhi hasil uji tarik papan partikel. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: polivinil asetat, kardus, papan partikel, dan uji tarik ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Saat ini kebutuhan kayu sebagian besar masih diperoleh dari hutan alam. Persediaan kayu dari hutan alam setiap tahun semakin berkurang. Hal ini disebabkan rentang masa pemanenan tidak seimbang dengan rentang masa penanaman. Di sisi lain kebutuhan kayu untuk bahan baku industri semakin meningkat, hal ini berarti pasokan bahan baku pada industri perkayuan semakin sulit kalau hanya mengandalkan kayu yang berasal dari hutan alam. Potensi hutan yang terus berkurang, menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara lain dengan memanfaatkan limbah berupa serbuk kayu menjadi produk yang bermanfaat. Salah satu pemanfaatan limbah serbuk kayu yaitu dengan menjadi-kannya papan partikel.

serta bahan akustik yang baik. Akan tetapi, papan partikel memiliki kelemahan yaitu bobotnya yang terasa berat karena kandungan air yang ada pada serbuk kayu dan lem [1]. Sebagai salah satu produk komposit, papan partikel mempunyai kelemahan stabilitas dimensi. Pengembangan panjang dan tebal papan partikel sekitar 10% - 25% dari kondisi kering ke basah melebihi pengembangan kayu utuhnya. Pengembangan papan partikel tersebut sangat besar pengaruhnya pada pemakaian terutama bila digunakan sebagai bahan bangunan [2]. Polivinil asetat (bahasa Inggris: Polivinil acetate), PVA, atau PVAc adalah suatu polimer karet sintetis. Polivinil asetat merupakan senyawa polimer termoplastik yang memiliki sifat tahan panas, daya regang tinggi, serta larut dalam pelarut organik. Senyawa ini ditemukan di Jerman oleh Dr. Filtz Klatte pada tahun 1912.

Papan partikel ialah papan buatan yang terbuat dari serpihan kayu dengan bantuan perekat sintetis kemudian dipres sehingga memiliki sifat seperti Polivinil asetat dijual dalam bentuk emulsi di kayu masif, tahan api, dan merupakan bahan isolasi air, sebagai bahan perekat untuk bahan-bahan

Siti Nurchasanah et al. / Prosiding EduFi 2017 G10.1 - G10.3

berpori, khususnya kayu. Polivinil asetat adalah lem kayu yang paling sering digunakan, dikenal dengan nama pasar ”lem putih” atau ”lem kayu”. Proses produksi polivinil asetat dari monomer vinil asetat dan methanol dengan reaksi adisi radikal bebas fase cair dalam reactor tangki berpengaduk proses batch, karena reaksi eksotermis dan irreversible, maka dilengkapi dengan koil pendingin. Dalam proses pembuatan polivinil asetat ini menggunakan alat utama yaitu reactor tangki berpengaduk, mixer, packed purging column, stripper, ekstraktor, menara distilasi dan tangki penyimpan [3]. Di beberapa sektor industri, pengujian mekanik yang lazim dilakukan adalah uji tarik, kekerasan, impak, creep, dan uji fatik. Hasil uji tidak digunakan untuk meneliti ”keadaan cacat” tetapi ditujukan untuk mengetahui kualitas produk sesuai dengan spesifikasi standar [4]. Uji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak memerlukan biaya yang mahal dan sudah terstandarisasi di seluruh dunia. Dengan menarik suatu bahan, kita akan mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan. Selain itu, kita juga dapat mengetahui sejauh mana bahan tersebut bertambah panjang. Alat untuk uji tarik memiliki cengkraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Brand terkenal untuk alat uji tarik antara lain yaitu Shimadzu, Instron, dan Dartec. Untuk uji tarik dikenal dua jenis mesin tarik umum: 1. mesin dengan kendali beban dan 2. mesin dengan kendali pergerakan.

papan partikel dikeringkan melalui proses penjemuran di bawah terik matahari. Tabel 1. Kode sampel papan partikel

Keterangan: Golongan A = papan partikel tanpa campuran kardus Golongan B = papan partikel dengan campuran kardus

Sampel papan partikel yang sudah jadi di bawa ke Laboratorium Fisika Dasar, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA untuk dilakukan pengukuran ukuran dan massa papan partikel. Setelah itu sampel papan partikel dibawa ke Laboratorium Uji Tarik, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Pasar Rebo, Jakarta Timur untuk dilakukan uji tarik.

Hasil dan Pembahasan Secara umum massa papan partikel semakin besar seiring dengan penambahan proporsi kandungan polivinil asetat dan kardus sedangkan ukuran papan partikel hampir sama. Hal tersebut berarti penambahan proporsi kandungan polivinil asetat dan kardus membuat kerapatan papan partikel semakin besar.

Pada mesin dengan kendali beban, operator Tabel 2. Massa dan ukuran papan partikel mengatur beban tanpa dapat mengatur pergerakan. Contoh, mesin hidrolik kuno. Pada mesin dengan kendali pergerakan, pergerakan dapat terkontrol sedang beban disesuaikan. Contoh, mesin dengan ulir penggerak, disini kepala silang bergerak dengan kecepatan konstan. Akhir-akhir ini dikembangkan mesin uji servohidrolik dengan control beban atau pergerakan. Mesin serba guna ini dapat dikendali-kan dengan computer. Pada sistem pengujian tanpa otomatisasi, servo-kontrol terbatas Kerapatan papan partikel yang semakin besar untuk mengontrol beban, gerak atau regangan [5]. ketika proporsi unsur kandungan polivinil asetat dan kardus ditambahkan mengakibatkan hasil uji tarik yang berbeda. Dimana hasil uji tarik menunMetode Penelitian jukkan peningkatan nilai terhadap semua besaran Papan partikel diperoleh dengan menyamyang terukur. Hasil uji tarik untuk keseluruhan purkan bahan serbuk kayu, polivinil asetat dan karpapan partikel dapat dilihat melalui tabel berikut: dus. Bahan yang sudah tercampur kemudian dicetak dan dilakukan proses pengempaan. Setelah itu G10.2

Siti Nurchasanah et al. / Prosiding EduFi 2017 G10.1 - G10.3

Tabel 3. Hasil uji tarik papan partikel golongan A

tat dan kardus telah mengakibatkan kerapatan papan partikel semakin besar. Kedua, proporsi unsur kandungan polivinil asetat dan kardus telah mengakibatkan nilai besaran hasil uji tarik semakin besar. Hal tersebut berarti unsur kandungan polivinil asetat dan kardus berpengaruh terhadap hasil uji tarik papan partikel.

Tabel 4. Hasil uji tarik papan partikel golongan B

Referensi

Kesimpulan Dari analisis dan pembahasan yang telah disajikan di atas dapat ditarik beberapa simpulan. Pertama, proporsi unsur kandungan polivinil ase-

[1] Dumanauw, J. F. Mengenal Kayu. (Kanisius, Yogyakarta, 1990). [2] Haygreen John G., Bowyer, Jim L. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. (UGM Press, Yogyakarta, 1986). [3] Suryana, Dayat. Mengenal Lem. (Dayat Suryana Press, Jakarta, 2013). [4] Dieter, George E. Metalurgi Mekanik. Diterjemahkan oleh: Sriati Djaprie. (Erlangga, Jakarta, 1986). [5] Smallman, R. E., Bishop, R. J. Metalurgi Fisik Modern, Diterjemahkan oleh: Sriati Djaprie. (Erlangga, Jakarta, 1999).

G10.3

Prosiding EduFi 2017 G11.1-G11.2 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pembuatan Plastik Ramah Lingkungan Dengan Polimer Alami Sony Oxel Bayu Patra Kresna1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Zul Evi Yana3 1


2


Prodi Fisika Universitas Negeri Jakarta, Jakarta

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk membuat plastic ramah lingkungan dengan polimer alami. Berdasarkan Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah ’Umbi-umbian dapat dijadikan polimer alami. Penelitian ini dilaksanakan di Jalan Paus Dalam Blok D 15, Rawamangun, Jakarta Timur 13220, selama 4 bulan dimulai dari bulan Maret sampai dengan bulan Juni 2016. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen atau praktikum untuk mendapatkan sari pati dari umbi-umbian (ubi, singkong dan jagung). Lalu sari patinya dibuat gel untuk di panaskan sehingga menjadi plastik. Populasi dalam penelitian ini adalah Polimer Alami Sampel diambil sebanyak dua kali untuk masing-masing umbi dengan kuantitas 150gr untuk setiap umbinya. Total ukuran sampel yang diamati sebanyak 6 sampel. Bahwa singkong ,dan ubi bisa di buat sebagai pengganti plastic (polimer) karena singkong dan ubi terdapat di alam maka hasil olahannya dianggap sebagai polimer alami dimana bahannya mengandung glukosa dan selulosa. Karena bahannya alami maka hasilnya pun dapat diuraikan oleh bakteri-bakteri tanah, sehingga plastik polimernya dapat hancur dalam beberapa waktu. Oleh karena itu, polimer alami ini dapat dijadikan sebagai bahan rujukan atau referensi untuk mengurangi polusi tanah akibat sampah plastik. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: plastik, polimer, umbi-umbian ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

Solusi terbaik yang banyak ditawarkan yaitu mencari bahan alternatif dalam pembuatan plasSampah merupakan masalah yang dihadapi tik. Seperti yang kita ketahui plastik merupakan hampir seluruh Negara di dunia. Tidak hanya di polimer yang terbuat dari senyawa alkena dengan Negara-negara berkembang, tetapi juga di negaramolekul atau partikel penyusun yang cukup besar. negara maju, sampah selalu menjadi masalah. Senyawa alkena inilah yang sangat sulit terurai di Sampah juga terkadang menimbulkan polusi diualam sehingga perlu diganti dengan bahan lain yang dara, air, dan tanah. Polusi yang disebabkan sammudah di urai oleh mikroorganisme alam dengan pah dapat mengganggu aktifitas dan lingkungan mudah. makhluk hidup yang ada disekitarnya. Plastik termasuk sampah anorganik yang sangat susah pengalami pembusukan secara alami. Karena sifatnya Dasar Teori yang susah mengalami pembusukan dikhawatirkan Polimer merupakan aplikasi dari ilmu sains sampah plastik akan menumpuk disebabkan oleh [1]. Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang banyaknya pengguna plastik yang dianggap prak- sedang berkembang secara aplikatif. Kertas, plastis. tik, ban, serat-serat alamiah, merupakan produk-

Sony Oxel Bayu Patra K. et al. / Prosiding EduFi 2017 G11.1-G11.2

produk polimer. Secara tersirat dari pernyataan diatas kita ketahui polimer merupakan senyawa makromolekul yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil (monomer) yang saling berikatan[2]. Dimana bagian-bagian terkecil seperti molekul atau monomer ini saling mengikat. Reaksi tersebut membentuk molekul-molekul baru dengan ikatan rantai yang lebih kompleks. Ikatan rantai yang lebih kompleks ini gabungan dari ribuan satuan berulang monomer sehingga membentuk polimer (banyak molekul) [3]. Berdasarkan jenis monomernya, polimer dibedakan atas homopolimer dan kopolimer [4]. Homopolimer terbentuk dari sejenis monomer, sedangkan kopolimer terbentuk lebih dari sejenis monomer. Berdasarkan asalnya polimer dibagi menjadi 2 yaitu : a. Polimer Alam adalah polimer yang disintesis secara alami atau terbuat dari bahan alam. Contoh : jaring laba-laba, serat-serat selulosa pada batang pohon yang menyebabkan pohon menjadi kuat dan tumbuh tinggi.

Gambar 1 Singkong setelah 10 hari

2. Ubi setelah 10 hari

Gambar 2 Ubi setelah 10 hari

Kesimpulan 1. Bahwa singkong ,dan ubi bisa di buat sebagai pengganti plastic (polimer) karena singkong dan ubi terdapat di alam maka hasil olahannya dianggap sebagai polimer alami dimana bahannya mengandung glukosa dan selulosa.

b Polimer Sintesis adalah polimer yang dibuat oleh manusia (pabrik). Contoh : nylon, kantong plastik, pita karet.[5] Berdasarkan sifat termalnya polimer juga di bagi menjadi 2 yaitu Polimer yang mudah larut pada pelarut yang sesuai dan melunak jika dipanaskan dan Polimer yang tidak mudah larut, tidak meleleh dan terhadap asam dan basa.

2. Karena bahannya alami maka hasilnya pun dapat diuraikan oleh bakteri-bakteri tanah, sehingga plastik polimernya dapat hancur dalam beberapa waktu. Oleh karena itu, polimer alami ini dapat dijadikan sebagai bahan rujukan atau referensi untuk mengurangi polusi tanah akibat sampah plastik.

Metode Penelitian ini menggunakan metode eksperimen atau praktikum untuk mendapatkan sari pati dari umbi-umbian (ubi,singkong dan jagung). Lalu sari patinya dibuat gel untuk di panaskan sehingga menjadi plastic [6].

Hasil dan Pembahasan Berdasarkan hasil penelitian, maka didapatkan 4 sampel penelitian dari 3 sumber Umbi-umbian yang berbeda. Ini disebabkan karena bahan dari umbi jagung gagal dibuat dikarenakan hasil dari sari pati jagung tidak bisa menjadi plastic dan bentuknya keras seperti nasi kering. Sehingga yang bisa terbentuk plastik hanya 4 sampel yaitu 2 sampel singkong dan 2 sampel ubi. kemudian dari 4 sampel tersebut diuraikan (dipendam didalam tanah selama beberapa waktu) Hasil Polimer yang diuraikan 1. Singkong setelah 10 hari

Referensi [1] Azizah Utiya. Sukarmin. 2004. Proyek Pengembangan Kurikulum : Polimer. Indonesia : Depdiknas. [2] Moore. Stanitski. Peter. 2008. Chemistry: The Molecular Science (Third Edition). USA: Thomson Higher Education. [3] Odian George. 2004. Principles of Polymerization (Fourth Edition). New York : Wiley Interscience. [4] Evan Ahmad. Bahan Ajar Perkuliahan : Polimer. Jember : Universitas Muhammadiyah Jember. [5] Nicholson W Jhon. 1997. The chemistry of Polymers (second Edition). UK: The Royal Society of Chemistry. [6] Sugiyono.2009. Metode Penelitian Pendidikan Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan R&D cet ke-7 . Bandung : Alfabeta.

G11.2



Pengaruh Bubuk Cengkeh (Syzigium aromaticum) Terhadap Kandungan Protein Daging Ikan Salmon Dadu dengan Radiasi Sinar UV Tri Purnamasari1,∗ , Astri Utami 1

2

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Program Studi Analisis Kimia, Akademi Kimia Analisis Bogor Jl. Pangeran Sogiri No. 283, Bogor 16121

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui manfaat dari bubuk cengkeh dalam mempertahankan kandungan protein pada daging dan mengetahui dampak dari sinar UV bagi kandungan protein pada daging. Berdasarkan tujuan dari penelitian, hipotesis pertama yang akan diajukan dalam penelitian ini adalah bubuk cengkeh bermanfaat sebagai radikal bebas pada daging ikan salmon dadu ketika diradiasi menggunakan sinar lampu UV. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen. Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa bubuk cengkeh yang telah diekstrak bermanfaat untuk mempertahankan kandungan protein pada daging ikan salmon dadu dan radiasi dari sinar lampu UV dapat menurunkan kandungan protein pada daging ikan salmon dadu dalam waktu tertentu. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: cengkeh, protein, lampu UV ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]




Pengaruh Konsentrasi PEG pada Karakteristik Emisi C-Dot Devy Rahmawati1,∗ , Sugianto1 , Endah Laraswati2 , Fitriah Hatiningsih3 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Departemen Fisika, Institut Pertanian Bogor Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680 3 Pusat Laboratorium Terpadu, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jl. Ir H. Juanda, Ciputat, DKI Jakarta 15412

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi PEG pada karakteristik emisi C-dot. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Departemen Fisika IPB, Bogor. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Dalam penelitian ini menggunakan variabel penelitian yaitu, karakteristik emisi C-dots sebagai variabel terikatnya, sedangkan variabel bebasnya adalah konsentrasi PEG. Konsentrasi PEG dibuat dengan perbandingan 1:1 dan 1:2 antara PEG dengan bahan dasar pembuatan C-dots yaitu asam sitrat. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa konsentrasi PEG yang berbeda berpengaruh terhadap karakteristik emisi C-dots. Ketika konsentrasi PEG semakin bertambah maka pada waktu pemanasan yang sama, warna yang dihasilkan semakin hijau. Ketika diberi sinar dari laser violet, warna yang dihasilkan pada C-dots tersebut berkisar di spektrum warna hijau. Untuk gugus fungsinya, C-dots dengan konsentrasi PEG yang berbeda diperoleh gugus fungsi yang serupa. Pada spektrum flouresens, konsentrasi PEG dapat memperlebar spektrum flouresensenya. Begitu pun pada spektrum absorbansinya. Selain itu, untuk energi eksitasi, energi emisi maupun energi ikatnya semakin kecil ketika konsentrasi PEG-nya bertambah. Serta dapat disimpulkan pula bahwa energi yang dibutuhkan untuk mengeksitasi suatu elektron akan selalu lebih besar dibandingkan energi emisinya. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: konsentrasi PEG, C-dots, absorbansi, flouresens, energi eksitasi, energi emisi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Prosiding EduFi 2017 H1† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Open Lab: Karakteristik I-V LED Ridwan Priyo Laksono1,∗ , Muhammad Faruq Nuruddinsyah2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Indonesia Kampus UI Depok, Depok 16424

Abstrak Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan sistem instrumentasi sederhana guna mempelajari karakteristik IV LED. Sistem instrumentasi yang dimaksud adalah meliputi sirkuit LED, data acquistion card (DAQ) berbentuk Arduino, serta software Scilab. Seperangkat instrumen ini, baik hardware maupun software-nya adalah bersifat free dan open sedemikian rupa sehingga ini dapat dijadikan sebagai open laboratory. Untuk tujuan pengukuran, digunakan 3 variasi LED, yaitu biru, hijau, dan putih. Masing-masing LED diberi variasi panas secara bertahap, dan diamati perubahan karakteristik I-V-nya. Sinyal analog dari sirkuit LED dihubungkan dengan DAQ yang terbuat dari Arduino. Keluaran DAQ berupa data digital yang selanjutnya dihubungkan ke komputer via USB. Data ini direkam, diolah, dan ditampilkan di komputer dalam bentuk grafik dengan menggunakan Scilab. Grafik yang diperoleh menunjukkan bahwa perubahan suhu menyebabkan perubahan karakteristik I-V LED. Sistem instrumentasi ini dapat digunakan sebagai fasilitas eksperimen di laboratorium secara open. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: open lab, karakteristik I-V LED, suhu, DAQ, Arduino, Scilab ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Analisis Posisi Persalinan dengan Menggunakan Konsep Fisika Arie Katrine1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Tiara Priscilia3 1 2 3

Prodi Pendidikan Fisika,Universitas Muhammadiyah Prof. DR .HAMKA, Jakarta Prodi Pendidikan Fisika,Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta

Klinik Bidan Repi, Perumahan Regency 1 Blok H 5 No.18, Wanasari, Cibitung - Jawa Barat

Abstrak Proses persalinan adalah proses alamiah yang telah berlangsung sejak manusia ada di bumi ini, itu artinya bahwa proses alamiah terjadi juga dapat dikaitkan dengan konsep fisika tersebut, demikian pula hukum Newton yang membahas tentang alam. Hukum Newton yang membahas tentang gaya gravitasi merupakan bagian konsep fisika yang dapat digunakan dalam mempertimbangkan posisi seorang ibu hamil untuk bersalin. Hasil pembahasan ini dapat dimanfaatkan untuk pertimbangan dalam menolong seorang ibu hamil untuk bersalin, agar proses persalinan tersebut tidak meninggalkan trauma baik pada ibu maupun pada bayi yang dilahirkan.Berdasarkan perhitungan jika massa bayi sebesar 2, 5kg pada 5 posisi persalinan bahwa gaya erang yang dikeluarkan oleh seorang ibu untuk melahirkan seorang bayi adalah posisi persalinan berbaring sedangkan pada posisi persalinan setengah duduk merupakan gaya eran yang dikeluarkan seorang ibu saat melahirkan seorang bayi sangat kecil. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Hukum Newton, gravitasi, dan posisi persalinan. ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Fisika merupakan cabang ilmu yang membahas tentang eksperimen ataupun penelitian. Artinya bahwa penelitian adalah suatu fenomena yang dapat dikaji dalam ilmu fisika. Salah satunya adalah mengkaji konsep fisika yang dapat mengaplikasikan kedalam kehidupan seharihari. Penelitian yang dapat kita lakukan mulai dari peradiasian, mendaur ulang dan pengaplikasian ke dalam konsep fisika. Fisika mempunyai banyak konsep. Ada beberapa konsep fisika yang dapat diaplikasikan didalm bidang kedokteran seperti detak jantung, rongsen yang dapat menggunakan Sinar-X, dan bahkan pada posisi persalinan pun dapat menggunakan konsep fisika. Proses kehamilan dan persalinan adalah proses alamiah yang telah berlangsung sejak manusia ada di bumi ini. Proses alamiah merupakan bagian dari ilmu alam yang bagian dari ilmu fisika. Posisi persalinan sering dikenal dengan posisi melahirkan. Posisi melahirkan adalah proses pengeluaran hasil konsepsi setelah 40 minggu

atau 9 bulan. Konsepsi sering disebut juga dengan fertilisasi atau pembuahan. Artinya bahwa pembuahan adalah pertemuan sel telur dan sel sperma. Sel telur yang telah dibuahi akan membelah dan berkembang menjadi embrio dan selanjutnya setelah usia kehamilan 12 minggu, disebut sebagai janin. Proses kehamilan normalnya berlangsung selama 40 minggu, jika setelah 40 minggu maka kualitas air ketuban menurun dan dapat meracuni janin. Proses persalinan adalah proses yang ditunggu oleh seorang ibu, maka pastinya seorang ibu tidak ingin kehilangan bayinya. Dengan adanya beberapa Konsep fisika maka kita dapat mengetahui mengenai posisi persalinan. Tidak hanya ilmu kebidanan ataupun kedokteran yang menentukan posisi persalinan akan tetapi posisi persalinan dapat ditentukan juga dengan menggunakan Konsep fisika. Seperti telah diketahui bahwa proses persalinan adalah proses alamiah yang berlangsung sejak berada di bumi. Proses lamiah merupakan ilmu fisika. Ilmu fisika yang merupakan bagian dari ilmu alam, maka dapat di-

Arie Katrine et al. / Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5

gunakan untuk menjeskan posisi perkembangan janin didalam rahim sang ibu, dan dapat juga mempertimbangkan posisi persalinan yang bertujuan agar proses persalinan tidak meninggalkan trauma baik pada ibu saat melahirkan maupun bayi yang akan dilahirkan.

nya, artinya dipercepat. Arah gaya adalah arah percepatan yang disebabkan jika gaya itu adalah satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya gaya adalah hasil kali massa benda dan besarnya percepatan yang dihasilkan gaya.

Dasar Teori

Massa adalah sifat intrinsik sebuah benda yang mengukur resistansinya terhadap percepatan. Secara sistematis maka dapat dituliskan bahwa :

Fisika merupakan cabang ilmu yang membahas tentang eksperimen ataupun penelitian. Artinya bahwa penelitian adalah suatu fenomena yang dapat dikaji dalam ilmu fisika. Salah satunya adalah mengkaji konsep fisika yang dapat mengaplikasikan kedalam kehidupan seharihari [1]. Konsep fisika dipahami melalui analisis dan hasilnya digunakan untuk mengidentifikasi cara menerapkan konsep tersebut. Pada akhirnya hasil analisis itu berbentuk struktur konsep yang merupakan pokok gagasan dari konsep yang telah dianalisis. Struktur konsep inilah yang kemudian dijadikan pegangan dalam penerapannya [2]. Konsep-konsep fisika terdiri atas 4 komponen yang harus dipahami, yaitu objek (benda atau energi) dan fenomena, model dan parameter, prinsip/teori, dan aturan khusus penerapan konsep (jika ada). Dalam praktiknya memisahkan konsep ke dalam 4 komponen ini tidak begitu mudah. Oleh karena itu, konsep-konsep fisika ini kita bagi saja menjadi 3 bagian, yaitu objek dan fenomena, prinsip/teori, dan aturan khusus penerapan konsep (tidak semua konsep memiliki aturan khusus penerapan konsep). Umumnya konsep-konsep fisika diterapkan mengikuti aturan umum penerapan konsep, tetapi ada konsepkonsep tertentu yang dalam penerapannya harus mengikuti aturan penerapan konsep yang khusus, contohnya rangkaian listrik harus mengikuti aturan penerapan konsep yang khusus untuk rangkaian listrik. Konsep yang memiliki aturan penerapan konsep yang khusus harus dilengkapi dengan penerapan konsep khusus tersebut. Aturan penerapan konsep khusus ini merupakan bagian konsep yang juga harus dipahami. Konsep-konsep Fisika ada beberapa yaitu [3]:

1. Hukum II Newton Hukum II Newton menyatakan bahwa ”Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya”. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya. Untuk di ingat bahwa gaya yang mengenai benda diam menyebabkan benda bergerak. Gaya yang mengenai benda bergerak menyebabkan benda bergerak lebih cepat, lebih lambat, atau berubah arah. Gaya adalah suatu pengaruh pada sebuah benda yang menyebabkan benda mengubah kecepatan-

H2.2

F = ma

(1)

2. Bidang Miring Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut, yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, daripada jika beban itu diangkat vertikal. Dalam istilah teknik sipil, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering disebut dengan gradien. Bidang miring adalah salah satu pesawat sederhana yang umum dikenal. Bidang miring tidak menciptakan usaha.

3. Persalinan Pertumbuhan dan perkembangan manusia dimulai ketika terjadinya penggabungan sel sperma dan sel telur didalam rahim. Rahim hanya dimiliki perempuan. Bergabungnya sel sperma dan sel telur akan membentuk zigot. Proses tersebut dinamakan proses pembuahan atau fertilasi. Setelah terjadi pembuahan, zigot akan terus membelah dan membentuk embrio. Seratus dua puluh jam setelah pembelahan, embrio akan menempel di dinding rahim. Proses penempelan ini disebut Implantasi. Masa pertumbuhan dan perkembangan manusia didalam rahim juga disebut dengan masa kehamilan. Masa kehamilan itu terjadi selama kurang lebih 38 minggu atau sekitar 9 bulan 2 minggu. Setelah kurang lebih dari 38 minggu didalam rahim, bayi akan lahir dan memulai pertumbuhan dan perkembangannya diluar rahim [4]. Kehamilan secara umum ditandai dengan aktivitas otot polos miometrium yang relatif tenang yang memungkinkan pertumbuhan dan perkembangan janinintrauterine sampai dengan kehamilan aterm. Menjelang persalinan, otot polos uterus mulai menunjukkan aktivitas kontraksi secara terkoordinasi, diselingi dengan suatu periode relaksasi, dan mencapai puncaknya menjelang persalinan, serta secara berangsur menghilang pada periode postpartum. Mekanisme regulasi yang mengatur aktivitas kontraksi miometrium


3. Bimbingan, adalah melakukan konsultasi dalam bidang keilmuan yang dipelajari, bimbingan ini dilakukan kepada dosen pembimbing penelitian.

selama kehamilan, persalinan, dan kelahiran [5]. Persalinan disefinisikan sebagai dilatasi (peregangan dan pelebaran) dari serviks. Serviks terbuka ketika otot-otot rahim berkontraksi untuk mendorong bayi keluar [6]. Persalinan aktif dibagi menjadi tiga kala yang berbeda. Kala satu persalinan mulai ketika telah tercapai kontraksi uterus dengan frekuensi, intensitas, dan durasi yang cukup untuk menghasilkan pendataran dan dilatasi serviks yang progesif. Kala satu persalinan selesai ketika serviks sudah membuka lengkap (sekitar 10cm) sehingga memungkinkan kepala janin lewat. Oleh karena itu, kala satu persalinan disebut stadium pendataran dan dilatasi serviks. Kala dua persalinan dimulai ketika dilatasi serviks sudah lengkap, dan berakhir ketika janin sudah lahir. Kala dua persalinan disebut juga sebagai stadium ekspulsi janin. Kala tiga persalinan dimulai segera janin lahir, dan berakhir dengan lahirnya plasenta dan selaput ketuban janin. Kala tiga persalinan disebut juga sebagai stadium pemisahan dan ekpulsi plasenta.


Ada wanita mengalami persalinan yang panjang dan menyakitkan, lainnya mengalami persalinan pendek dan relatif bebas dari rasa nyeri. Jika wanita memahami proses perasalinan atau mengetahui penyebab nyeri kelahiran bayi, maka ia akan mempunyai peluang yang lebih baik untuk menguranginya. Rahim adalah kantung muscular yang bentuknya menyerupai buah pear yang terbalik. Otot-otot ini menegang dan relaks selama persalinan (kontraksi) untuk mengeluarkan bayi. Selama persalinan, kandung kemih, rectum, tulang belakang dan tulang pubik menerima tekana yang kuat dari rahim ketika ia menegang dan mengeras bersamaan dengan setiap kontraksi. Berat dari kepala bayi ketika ia bergerak ke baawah saluran lahir juga mengalami tekanan.

Gambar1 Posisi Persalinan Berdiri dan Bersandar

Bila ditinjau dari vector gaya dan dapat dilihat dari gambar diatas maka semua gaya yang bekerja pada janin mempunyai arah yang sama, sehingga kecepatan keluarnya seorang bayi sangat ditentukan oleh gaya eran atau haya dorong yang dilakukan ibu, karena diasumsikan gaya kontraksi otot dan gaya gravitasi adalah konstan atau tidak berubah. Bila

ΣF = ma

(2)

Fk + W + Fd = ma

(3)

Fd = ma − (W + Fk )

(4)

maka

Metode Metodologi yang dilakukan dalam pelaksanaan penelitian ini antara lain: 1. Wawancara, adalah percobaan dan penelitian di Klinik dengan menggunakan wawancara kepada Bidan untuk memperoleh data percobaan yang efektif. 2. Literatur, adalah pengambilan data dengan mempelajari literatur yang berupa buku-buku, diktat, maupun bentuk lain yang berhubungan dengan alat yang akan dibuat yang mendukung penyelesaian Proyek Instrumentasi sampai dengan penyusunan laporan.

atau

Gaya eran pada posisi persalinan berdiri yaitu sebesar 25 N. Selain itu dengan bantuan gaya gravitasi, ,maka kekuatan ibu untuk mengeran atau mendorong tidak terlalu besar.

H2.3


Fk + W + Fd = ma

(9)

Fd = ma − (W + Fk )

(10)

atau


Gambar2 Posisi Persalinan Duduk Dari gambar 2 diatas posisi persalinan ini memanfaatkan Gaya Gravitasi untuk membantunya turunnya bayi atau lahirnya bayi. Dengan menggunakan hukum II Newton yaitu : ΣF = ma

(5)

Fk + W cosa + Fd = ma

(6)

Fd = ma − (W cosa + Fk )

(7)

maka

atau

Hal ini dapat diartikan bahwa pada posisi semi fowler atau setengah duduk gaya gravitasi bumi masih memberi pengaruh,walaupun tidak besar, yaitu 82 % untuk sudut a sama dengan 35◦ , dan 71 % untuk sudut a sama dengan 45◦ dari berat janin (W). Gaya eran pada posisi persalinan berdiri yaitu sebesar 20,47 N. Akibatnya ibu hamil tidak harus mendorong atau mengeran dengan kuat, karena masih ada bantuan dari gaya tarik gravitasi bumi, dan proses persalinan dapat lebih cepat.

Gambar4 Posisi Persalinan Berlutut Dari gambar 4 diatas dengan posisi persalinan berlutut sama dengan menggunakan konsep pada posisi persalinan berdiri dan jongkok. Bila ΣF = ma

(11)

Fk + W + Fd = ma

(12)

Fd = ma − (W + Fk )

(13)

maka

atau


Gambar3 Posisi Persalinan Jongkok Dari gambar 3 diatas dengan posisi persalinan jongkok sama dengan menggunakan konsep pada posisi persalinan berdiri. Bila ΣF = ma

(8)

maka

Gambar 5 Posisi Persalinan Berbaring

H2.4


Dari gambar 5 diatas posisi persalinan ini bahwa W pada posisi berbaring sama dengan nol atau tidak ada bantuan gaya tarik gravitasi bumi untuk membantunya turunnya bayi atau lahirnya bayi. Sehingga kecepatan keluarnya janin hanya ditentukan oleh gaya kontraksi otot rahim dan gaya eran ibu, atau dalam bentuk matematika ΣF = ma

(14)

Fk + Fd = ma

(15)

Fd = ma − Fk

(16)

maka

atau

Jadi, seorang ibu harus meggunakan gaya eran atau gaya untuk mendorong bayi dengan kuat. Artinya jika Fd = 0 N bukan berarti seorang ibu tidak melakukan gaya akan tetapi pada posisi tersebut memerlukan gaya dorong yang kuat.

mengilangkan trauma pada keduanya. Posisi persalinan yang meliputi posisi persalinan berdiri, duduk, jongkok dan berlutut dapat terlihat beberapa kelebihan dan kekurangan baik bagi ibu hamil sendiri ataupun bagi dokter. Oleh sebab itu, saat ini seorang bidan wajib memberi informasi tentang kelebihan dan kekurangan posisi persalinan yang akan dipilih oleh seorang ibu hamil, sehingga ibu hamil dapat memutuskan posisi yang nyaman bagi dirinya dan tidak terlalu menyulitkan dokter atau bidan. Dalam ilmu konsep fisika yaitu posisi persalinan yang baik itu adalah posisi berdiri dan jongkok dimana seorang ibu tidak terlalu menggunakan gaya eran atau gaya ibu saat mendorong bayi tersebut, akan tetapi kembali pada diagnosa seorang bidan untuk memutuskan posisi persalinan yang nyaman untuk seorang ibu.

Referensi

Berdasarkan dari kelima gambar sebelumnya jika dilakukan perhitungan kepada massa bayi sebesar 2, 5kg untuk kelima posisi persalinan bahwa gaya eran yang dikeluarkan oleh seorang ibu untuk melahirkan seorang bayi posisi persalinan setengah duduk merupakan gaya eran yang dikeluarkan sangat kecil oleh seorang ibu saat melahirkan seorang bayi. Maka dapat disimpulkan bahwa dalam ilmu kedokteran dan ilmu fisika adanya sinkronisasi dimana posisi setengah duduk lah yang sangat bagus untuk melahirkan seorang bayi, akan tetapi pada saat sebelum melahirkan seorang ibu wajib menanyakan kepada seorang dokter posisi mananakah yang lebih baik untuk dirinya yang bertujuan untuk

H2.5

[1] Pujianto,Supardianingsih, dan Risdiani. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. (PT.Intan Pariwara, Klaten, 2016). [2] Sunardi, Paramitha, dan Andreas. Fisika untuk Siswa SMA/MA Kelas X. (Yrama Widya, Bandung, 2016). [3] Tippler, Paul A. Fisika untuk Sains dan Teknik. (Erlangga, Jakarta, 1998). [4] Agustina, I Gusti Ayu Tri. Konsep Dasar IPA:Aspek Biologi. (Ombak, Yogyakarta, 2014). [5] Curtis, Glade B Kehamilan diatas Usia 30. (Arcan, Jakarta, 1999). [6] Prawiroharjo, Sarwono. Ilmu Kebidanan. (PT Bina Pustaka Sarwono Prawiroharjo, Jakarta, 2010).



Perbandingan Suhu Tubuh Bayi pada Berat Rata-Rata 1780 dan 2400 gr Menggunakan Inkubator Bayi Tipe TSN 910SC dengan dan Tanpa Sinar Ultraviolet Jayanti1,∗ , Muhammad Kautsar2 1


Rumah Sakit Umum Daerah Kota Tangerang Selatan

Abstrak Inkubator bayi berfungsi menjaga temperatur di sekitar bayi supaya tetap stabil, atau dengan kata lain dapat mempertahankan suhu tubuh bayi dalam batas normal sekitar 36, 50 C −370 C. Kinerja pada inkubator bayi dapat di turunkan dari persamaan joule. Besaran ini menyatakan jumlah energi panas yang diterima udara di dalam ∆θ ruang inkubator bayi tiap satuan waktu yaiitu P=BV ∆T . Dalam penelitian ini bertujuan untuk Memahami penerapan termodinamika dalam penggunaan inkubator bayi serta Menentukan hasil suhu panas inkubator bayi yang diterima oleh bayi terhadap peningkatan suhu tubuh bayi. Kestabilan temperatur pada suhu bayi sangatlah penting. Pengukuran suhu tubuh bayi dengan berat badan 1780gr pada pengaturan suhu di inkubator bayi 330 C mengalami kenaikan suhu tubuh bayi yang cepat namun pada saat pengaturan suhu pada inkubator dengan suhu 340 C kenaikan suhu tubuh bayi sangat lambat. Pada pengukuran suhu tubuh bayi dengan berat 2400gr mengalami kenaikan suhu tubuh bayi yang sama pada pengaturan suhu ruang inkubator bayi 330 C dan 340 C, adapun faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu tubuh bayi ini dikarenakan pengaruh dari temperatur lingkungan. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Inkubator bayi, Kalor, Persamaan Joule, Perbandingan Suhu Tubuh Bayi. ∗ Penulis koresponden. Alamat email : [email protected]

Pendahuluan Elektron adalah suatu dasar penyusun atom yang bermuatan negatif. Inkubator bayi berfungsi menjaga temperatur di sekitar bayi supaya tetap stabil, atau dengan kata lain dapat mempertahankan suhu tubuh bayi dalam batas normal sekitar 36, 50 C − 370 C. Selain itu juga kondisi kelembaban pada inkubator itu sendiri biasanya berkisar antara 50% RH 60% RH. Dewasa ini perkembangan alat inkubator bayi telah berkembang dengan semakin canggih untuk mendekati kondisi yang ama dengan kondisi bayi waktu di perut sang ibu. perkembangannya baik dari segi bentuk, sistem elektriknya, sampai pada sistem kontrol suhunya. Penggunaan inkubator bayi bukan hanya untuk bayi yang di lahirkan secara prematur melainkan

untuk bayi yang di lahirkan normal pada usia kandungan 9 bulan tetapi mengalami kelainan pada kesehatannya seperti kurang nya vitamin D dan penyakit kuning. Inkubator bayi memiliki sistem pemanas yaitu elemen pemanas yang terbuat dari kawat resistansi melingkar sebagaimana diketahui sejenis pengering atau jenis tabung (datar atau melingkar). Dalam penangaan bayi yang terlahir secara prematur atau bayi yang terlahir secara normal dapat di tempatkan pada inkubator yang sama, namun dalam pengaturan sistem kerja pada alat inkubator bayi tersebut dapat di atur dengan menggunakan sinar ultraviolet atau tidak. jadi bisa di atur sesuai kebutuhan bayi yang akan di rawat pada inkubator bayi. Menurut hukum termodinamika, panas adalah

Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 H3.1 - H3.4

energi total dari gerakan-gerakan molekul suatu benda. Makin kuat gerakan molekul-molekul di dalamnya, makin tinggi panas benda itu. Hukum ke nol termodinamika menyatakan bahwa dua sistem yang ada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, berarti berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. James Clerk Maxwell berpendapat bahwa ”semua kalor dari jenis yang sama”.

Dasar Teori 1. Sistem Termodinamika Termodinamika merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara panas dan bentuk energi lain (kerja). Pada mulanya, perkembangan termodinamika ditunjukkan untuk meningkatkan efesiensi motor bakar, namun akhir-akhir ini termodinamika banyak dipelajari karena adanya krisis energi dunia. Suhu merupakan ukuran atau derajat panas atau dinginnya suatu benda atau sistem. Suhu didefenisikan sebagai suatu besaran fisika yang dimiliki bersama antara dua benda atau lebih yang berada dalam kesetimbangan termal [1]. Pada pelajaran termodinamika, benda kerja yang dimaksudkan sering disebut dengan sistem. Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan benda kerja dengan sekelilinhnya (sekitarnya) [2]. Sistem adalah suatu batasan yang dipakai untuk menunjukkan suatu benda (benda kerja) dalam suatu permukaan tertutup. Permukaan tertutup di dalam hal ini dapat berupa khayaalan (imaginary) maupun berupa sebenarnya. Suatu sistem termodinamika adalah masa atau daerah yang diipilih, untuk dijadikan obyek analisis sebagai lingkungan. Batas antara sistem disebut dengan lingkungannya disebut batas sistem. Dalam aplikasinya batas sistem merupakan bagian dari sistem. Dalam termodinamika ada dua jenis sistem, yaitu sistem tertutup dan sistem terbuka. Dalam sistem tertutup massa dari sistem yang dianalisis tetap dan tidak ada massa keluar dari sistem atau masuk ke dalam sistem, tetapi volumenya bisa berubah. Yang dapat keluar masuk sistem tertutup adalah energi dalam bentuk panas atau kerja. Dalam hal ini permukaan tertutup berupa keadaan khayalan, es dianggap dikelilingi oleh H3.2

suatu permukaan tertutup dan es adalah sistem yang dimaksudkan. Selanjutnya, dalam termodinamika ada lagi istilah-istilah sistem diisolasi, keseluruhan (universe), proses reversibel dan proses irreversibel. Arti istilahistilah ini dapat dibuat sebagai berikut: • Sistim diisolasi yaitu sistem dimana antara sistem dan seelilingnya (sekitarnya) tidak terjadi pertukaran energi. • Keseluruhan (universe) adalah sistem dan sekelilingnya (sekitarnya). • Proses reversible adalah suatu proses dimana keadaan mula-mula dari sistem dapat dikembalikan tanpa merubah keadaan dari sistem lain (sekelilingnya). • Proses irreversible adalah suatu proses dimana keadaan mula-mula dari sistem dapat dikembalikkan tanpa merubah dari sistem lain (sekelilingnya). 2. Hukum Pertama Termodinamika Antara tahun 1843-1848 M, Joule melaksanaan percobaan yang merupakan langkahlaangkah pertama dalam analisis kuantitatif sistem termodinamika. Dalaam sistem yang beliau kaji, energi dalam bentuk kerja ini dipindahkan ke fluida dengan bantuan roda aduk perpindahan kerja ini menyebabkan kenaikan temperatur fluida dan jumlah perpindahan kalor dari sistem sama dengan peningkatan energi air. Sistem pada akhir siklus tidak mengalami perubahan netto sehingga kerja selama siklus tersebut akan sama degan nol [3]. Hukum pertama termodinamika menetapkan bahwa untuk setiap sistem tertutup yang membentuk satu siklus, jumlah netto kerja yang diberikan ke sekeliling sistem adalah sebanding dengan jumlah netto kalor yang diambil dari sekeliling oleh sistem yang dapat dinyatakan sebagai: ΣδQ ' ΣδW

(1)

JΣδQ = ΣδW

(2)

atau J adalah satu konstanta kesebandingan, disebut tara kalor mekanis atau ekuivalen Joule. Diketahui bahwa satuan kalor adalah sebanding dengan sejumlah satuan kerja. Kinerja ruang inkubator bayi diturunkan dari persamaan joule. Besaran ini menyatakan jumlah energi panas yang diterima udara di dalam ruang inkubator bati tiap satuan waktu, hal


ini mempengaruhi perubahan suhu tubuh bayi yang berada di dalam inkubator bayi. P = BV

∆T ∆t

(3)

dengan ∆T menyatakan perubahan suhu ∆t udara di dalam ruang inkubator bayi selama selang waktu t, ρud menyatakan rapat massa udara (1, 29kg/m3 ) dan Cv−ud menyatakan kalor jenis udara pada volume tetap (0, 71Kj/Kg 0 C). Dua Variabel terakhir merupakan hasil konstanta udara dalam ruang inkubator dan dinyatakan sebagai konstanta B. Sementara V menyatakan volume udara yang tertampung di dalam ruang inkubator bayi. Berdasarkan persamaan satu selanjutnya diamati seberapa cepaat suhu udara ruang inkubator naik hingga tepat mencapai nilai stabil suhu inkubator yang dipertahankan. Persamaan joule merupakan bentuk persamaan linier sederhana dengan B dan V bernilai tetap selama rentang waktu pengukuran [4].

Gambar 4.1 Perbandingan Suhu tubuh bayi

2. Pada berat bayi 2400gram

Tabel 1 Suhu Ruang Inkubator

Metode Sebelum dilakukan penelitian ini dilakukannya studi literatur dengan buku-buku dan beberapa jurnal. Penelitian ini di lakukan di sebuah rumah sakit. Dengan objek penelitiannya adalah mengamati perubahan suhu yang terjadi pada bayi dengan berat badang masing-masing 1780gram dan 2400gram pada pengaturan suhu ruang inkubator bayi 330 C dan 340 C. Adapun metodoligi yang digunakan dalam penelitian ini adalah berbentuk eksperimen di laboratorium dan perhitungan secara kuantitatif. Sumber data yang diperoleh dari hasil penelitian yaitu didapatkan dari hasil waktu yang diperlukan untuh sebuah perubahan suhu yang dihasilkan.

Hasil dan Pembahasan 1. Pada berat bayi 1780gram

Tabel 1 Suhu Ruang Inkubator

H3.3

Gambar 4.2 Perbandingan Suhu tubuh bayi

Kestabilan temperatur pada suhu bayi sangatlah penting. Pengukuran suhu tubuh bayi dengan berat badan 1780gr pada pengaturan suhu di inkubator bayi 330 C mengalami kenaikan suhu tubuh bayi yang cepat namun pada saat pengaturan suhu pada inkubator dengan suhu 340 C kenaikan suhu tubuh bayi sangat lambat. Pada pengukuran suhu tubuh bayi dengan berat 2400gr mengalami kenaikan suhu tubuh bayi yang sama pada pengaturan suhu ruang inkubator bayi 330 C dan 340 C, adapun faktor yang mempengaruhi kenaikan suhu tubuh bayi ini dikarenakan pengaruh dari temperatur lingkungan.


Kesimpulan

tubuh bayi yang sama pada pengaturan suhu ru0 0 Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan ang inkubator bayi 33 C dan 34 C, adapun faktor dengan data-data yang telah diperoleh maka da- yang mempengaruhi kenaikan suhu tubuh bayi ini pat disimpulkan yaitu sistem adalah suatu batasan dikarenakan pengaruh dari temperatur lingkungan. yang dipakai untuk menunjukkan suatu benda (benda kerja) dalam suatu permukaan tertutup. Referensi Permukaan tertutup di dalam hal ini dapat [1] Ginting, Christian dan Brahmana, Kurnia. berupa khayaalan (imaginary) maupun berupa Peracangan Inkubator Bayi Dengan Pengatusebenarnya.Suatu sistem termodinamika adalah ran Suhu dan Kelembaban Berbasis Mikrokonmasa atau daerah yang diipilih, untuk dijadikan troler Atmega 8535 (Universitas Sumatra obyek analisis sebagai lingkungan. Batas antara Utara,Sumatra). sistem disebut dengan lingkungannya disebut batas [2] Hartini, Tri Isti. Modul Termodinamika sistem. (UHAMKA,Jakarta, 2014). Pengukuran suhu tubuh bayi dengan berat [3] Nainggolan, Werlin.S. Teori Asal Penyelebadan 1780gr pada pengaturan suhu di inkubasaian Termodinamika (CV.Amiro,Bandung, tor bayi 330 C mengalami kenaikan suhu tubuh bayi 1987). yang cepat namun pada saat pengaturan suhu pada [4] Wihantoro. Kinerja Inkubator Bayi dengan inkubator dengan suhu 340 C kenaikan suhu tubuh Pemanas Tanpa Listrik yang Dilengkapi Unit bayi sangat lambat. Pada pengukuran suhu tubuh Pemantau Suhu dan Kelembaban Udara (Jurbayi dengan berat 2400gr mengalami kenaikan suhu nal, 2012).

H3.4



Analisis Pengaruh Nilai Kekentalan Zat Cair terhadap Laju Resonansi menggunakan Aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) Lingga Bayashi1,∗ , Gugi Tyas2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR.HAMKA, Jakarta 2

Laboratorium SMK Taman Harapan, Bekasi

Abstrak Dalam kehidupan sehari-hari kita sering, bahkan setiap hari untuk mendengar suara. Suara adalah gelombang mekanik. Resonansi umumnya terjadi jika gelombang terjadi jika gelombang memiliki frekuensi yang sama atau mendekati frekuensi alami menyebabkan amplitudo maksimum. Dengan mengganti cairan di dalam tabung resonansi maka akan menghasilkan kecepatan suara di udara yang berbeda pula, karna perbedaan kekentalan cairan yang diisikan ke dalam tabung tersebut. Aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) merupakan aplikasi yang memudahkan pembacaan gelombang kecepatan suara di udara. Setelah melakukan percobaan dan perhitungan di peroleh kesimpulan semakin kental zat cair yang diisikan kedalam tabung resonansi maka akan semakin besar kecepatan suara di udaranya. Tapi semakin besar frekuensi garputala yang digunakan maka akan semakin kecil kecepatan suara di udaranya. Dengan membandingkan hasil kecepatan suara di udara menggunakan aplikasiSound Oscilloscope (Spectrum View), didapatkan bahwa penggantian cairan pada tabung resonansi tidak memberikan pengaruh besar terhadap kinerja aplikasi serta hasil yang di dapatkan dari pembacaan gelombang nya. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Resonansi, kecepatan suara di udara, aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Pada pratikum fisika dasar di semester awal, kita semua mengenal percobaan tabung resonansi untuk menentukan kecepatan suara diudara. Resonansi merupakan peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat benda lain yang bergetar karna keduanya memiliki frekuensi yang sama atau memiliki frekuensi yang merupakan bilangan bulat dari frekuensi salah satu benda yang bergetar. Dalam menentukan kecepatan suara diudara menggunakan tabung resonansi, hal hal yang mempengaruhinya antara lain: frekuensi dari Sumber Bunyi yang kita gunakan; tinggi dan diameter dalam tabung; serta keadaan ruang hampa. Air yang ada di dalam tabung resonansi, merupakan zat yang nantinya akan mengalami resonansi. Jika air di dalam tabung diganti dengan zat cair

lain yang memiliki tingkat kekentalan yang lebih tinggi, maka hal tersebut akan mempengaruhi hasil kecepatan suara diudara. Oleh karena itu, pada penelitian kali ini peneliti menggunakan 3 (tiga) zat cair yang berbeda-beda tingkat kekentalannya. Zat cair yang digunakan adalah air, gliserin, dan oli. Sound Oscilloscope (Spectrum View) adalah free application yang dapat di unduh secara gratis dan di install dengan mudah pada personal computer atau laptop. Sound Oscilloscope (Spectrum View) adalah aplikasi yang dapat memudahkan pengaplikasian fisika yang berhubugan dengan gelombang. Salah satu fungsinya yaitu mendeteksi gelombang bunyi di ruang sekitarnya. Pada penelitian kali ini, peneliti menggunakan aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) . Tools yang ada didalamnya antara lain: Frequency, Beat Point, Graphic,

Lingga Bayashi et al. / Prosiding EduFi 2017 H4.1 - H4.4

Period, Sound Wave, Tempo and Speed, dan alain sebagainya. Sound Oscilloscope (Spectrum View) memang tidak dapat mendeteksi resonansi yang terjadi di daerah sekitarnya. Namun aplikasi ini memudahkan percobaan dalam menentukan frekuensi gelombang bunyi serta membentuk grafik. Pada percobaan tabung resonansi yang biasanya dilakukan manual, aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) berguna dalam membantu perhitungan kecepatan suara di udara dengan system kalkulasi nya sendiri. Hal yang melatarbelakangi peneliti memilih judul ”Analisis Pengaruh Nilai Kekentalan Zat Cair Terhadap Laju Resonansi menggunakan aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View)” karena dalam pembahasan percobaan tabung resonansi telah dipelajari dan peneliti hendak menganalisisnya dengan menggunakan konsep fisika komputasi.

Dasar Teori 1. Bunyi (a) Pengertian Bunyi Bunyi atau suara adalah getaran dalam medium elastis pada frekuensi dan intensitas yang dapat didengar oleh manusia. Bunyi dihasilkan oleh benda yang bergetar. Dengan medium perantara, bunyi dapat didengar oleh telinga manusia. Secara sistematis, cepat rambat bunyi dirumuskan : v=

s t

(1)

dengan: v = cepat rambat bunyi (m/s) s = jarak tempuh (m) t = waktu tempuh (s)

v = cepat rambat bunyi (m/s) λ = panjang gelombang bunyi (m) f = frekuensi (Hz) T = Periode (s) (c) Resonansi Resonansi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda akibat dari bergetarnya benda lain yang memiliki frekuensi sama. 2. Alat-alat yang Bekerja Pada Resonansi (a) Pita Suara Pada Manusia Saat kita berbicara, maka pita suara bergetar. Getaran ini diperkuat oleh kotak suara yang beresonansi dengan pita suara pada frekuensi sama tetapi amplitude lebih besar sehingga kita dapat mendengar suara yang nyaring. (b) Suara Binatang Seekor katak dapat mengeluarkan suara nyaring, sebab adanya udara yang di gelembungkan di bawah mulutnya sehingga mudah beresonansi. (c) Selaput Tipis Pada Telinga Selaput gendang telinga sangat tipis sehingga mudah beresonansi. (d) Kentongan Resonansi terjadi pada kolom udara yang dibuat ditengah kentongan, sehingga bunyinya nyaring. (e) Gitar atau Biola Udara yang berada di kotak gitar akan beresosnansi jika senar gitar dipetik atau biola digesek. 3. Macam-macam Liquid

(b) Frekuensi Bunyi Bunyi merupakan gelombang longitudinal yang berasal dari getaran yang merambat melalui medium dari sebuah sumber bunyi. Frekuensi getaran yang dihasilkan sumber bunyi sama dengan frekuensi gelombang bunyi. Oleh karena itu, hubungan antara cepat rambat, panjang gelombang, dan frekuensi bunyi adalah:

(a) Gliserin Gliserin adalah cairan kental yang tidak berwarna dan jika dicicipi terasa manis. Ia memiliki titik didih tinggi dan membeku dalam bentuk pasta. Yang paling umum gliserin yang di gunakan adalah dalam sabun dan produk kecantikan lainnya seperti lotion, meskipun jika digunakan, dalam bentuk nitrogliserin, untuk menciptakan dinamit.

v =λ·f

(b) Oli Minyak pelumas mesin atau yang lebih dikenal oli memang banyak ragam dan

(2)

dengan: H4.2


macamnya. Bergantung jenis penggunaan mesin itu sendiri yang membutuhkan oli yang tepat untuk menambah dan mengawetkan usia pakai (life time) mesin. (c) Minyak Goreng Minyak masakan adalah minyak atau lemak yang berasal dari pemurnian bagian tumbuhan, hewan atau dibuat secara sintetik yang dimurnikan dan biasanya digunakan untuk menggoreng makanan. Minyak masakan umumnyaberbentuk cair dalam suhu kamar. Minyak masakan kebanyakan diperoleh dari tambahan, seperti kelapa, seralia, kacang-kacamgan, jagung, kedelai, dan kanola.

Metode Penelitian yang berjudul ”Analisis Pengaruh Nilai Kekentalan Zat Cair terhadap Laju Resonansi menggunakan Aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View)” ini dilakukan di Laboratorium Fisika Dasar Sekolah Taman Harapan Bekasi Utara. Dengan waktu percobaan nya sekitar 3 (tiga) minggu. Teknik yang digunakan untuk memperoleh data penelitian ini adalah teknik eksperimen atau pengambilan data secara langsung. Percobaan / eksperimen ini dilakukan terhadap satu Sumber Bunyi dan tiga jenis cairan dari tabung resonansi. Penggantian cairan pada tabung resonansi akan mempengaruhi hasil akhir kecepatan suara diudara.


Tabel 4.1 Perbandingan hasil gelombang suara berbagai jenis liquid

Peneliti menggunakan beberapa macam cairan yang diisikan pada tabung resonansi dengan beragam kekentalan, dengan menggunakan juga 2 buah Sumber Bunyi yang berbeda frekuensinya. Dengan adanya perbedaan kekentalan dan perbedaan frekuensi Sumber Bunyi tersebut maka akan menghasilkan hasil perhitungan kecepatan suara di udara yang berbeda pula. Karena kekentalan

pada masing-masing zat cair memiliki perbedaan maka kemampuan partikel-partikel zat cair tersebut untuk bergerak berbeda pula, sehingga bila Sumber Bunyi di bunyi kan kemudian didekatkan dengan mulut tabung akan menghasilkan panjang kolom udara yang berbeda pula. Semakin besar kolom udara yang ditunjukkan dalam percobaan akan menghasilkan kecepatan suara di udara yang semakin kecil. Begitu juga dengan perbedaan frekuensi Sumber Bunyi, semakin besar frekuensi Sumber Bunyi yang di bunyikan dalam percobaan resonansi maka kecepatan suara di udara pun akan semakin kecil. Secara spesifik setiap cairan memiliki tingkat kecepatan suara di udara yang berbeda, semakin kental cairan yang digunakan untuk mengisi tabung resonansi kecepatan suara di udaranya makin besar. Tapi bila dilihat setiap cairan, satu cairan menggunakan dua Sumber Bunyi yang berbeda frekuensinya, semakin besar Sumber Bunyi yang di bunyikan pada suatu cairan maka semakin kecil kecepatan suara di udaranya. Gelombang kecepatan suara di udara yang dibaca oleh aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) merupakan gelombang pra duga yang tentu saja dapat berubah tergantung dari intensitas bunyi yang terekam pada aplikasi. Aplikasi tersebut merekam setiap suara yang ada di sekitarnya dan membaca gelombang frekuensi, spectrum bunyi, serta kecepatan suara di udara yang tidak valid.

Kesimpulan Kekentalan (Viskositas) berasal dari kata viscous yang berarti gesekan internal fuida yang meliputi zat cair maupun gas yang pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan tersebut bergerak antara satu lapisan melewati lapisan lainnya. Pada proses pengambilan data didapatkan beberapa tempat terjadinya resonansi, namun penulis hanya mengambil satu titik dimana terdengar suara yang paling keras yang terdengar dari peristiwa resonansi tersebut. Dan di dapati pula semakin kental suatu cairan yang diisikan pada tabung resonansi maka letak terjadinya resonansi yang menghasilkan suara paling keraspun makin jauh dari mulut tabung (nilai L makin besar). Sedangkan setelah melakukan proses perhitungan peneliti mendapati adanya hubungan antara kekentalan zat cair, frekuensi dan kecepatan suara di udara, yaitu, semakin kental suatu zat cair yang mengisi tabung resonansi dan semakin besar frekuensi Sumber Bunyi yang di gunakan maka se-

H4.3


makin besar kecepatan suara di udaranya. Gelombang yang terbaca oleh aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View) terdiri dari gelombang frekuensi, spectrum bunyi serta kecepatan suara di udara. Setelah didapatkan hasil kecepatan suara di udara yang terbaca melalui aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View), peneliti melakukan perbandingan dengan hasil perhitungan kecepatan suara di udara yang didapatkan dengan percobaan resonansi manual. Ternyata di dapati perbedaan yang cenderung tidak signifikan pada hasil kecepatan suara di udara melalui aplikasi Sound Oscilloscope (Spectrum View). Penggantian cairan pada tabung resonansi tidak memberikan pengaruh besar pada kinerja aplikasi dalam mebaca gelombang kecepatan suara di udara dengan sistem recordingnya.

Referensi

H4.4

[1] Sukma, Tiara. Modul Gelombang Bunyi. (Universitas Negeri Jakarta, Jakarta, 2013). [2] Tim Fisika Dasar. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II. (Universitas Lampung, Bandar Lampung, 2008). [3] Tim Fisika Dasar. Modul Praktikum Fisika Dasar. (Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka, Jakarta, 2011). [4] http://ramadhanputraoddenk.blogspot.co.id/2012/09/lapora praktikum-fisika-tentang18.html [5] http://lfd.fmipa.itb.ac.id/artikel/modul interaktif/modul2g/teori.html [6] http://ilmualam.net/pengertian-gliserin-dankegunaannya.html [7] https://id.m.wikipedia.org/wiki/Oli mesin [8] https://id.m.wikipedia.org/wiki/Minyakmasakan



Hubungan Fisika dengan EKG sebagai Alat Bantu Diagnostik dalam Medis Silken Akrilik Megaria1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi1 , Ari2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Rumah Sakit Jantung Binawaluya Jl. T.B. Simatupang No. 71, Jakarta 13750

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan fisika dengan elektrokardiogram sebagai alat bantu diagnostik dalam Medis. Hasil penelitian pada grafik normal: normal shynus rythm, frekuensi jantung 75x/menit, normal axis, normal interval P-R, dan normal segmen S-T; pada grafik LAD: normal shynus rythm, frekuensi jantung 100x/menit, left axis deviation, normal interval P-R, normal segmen S-T; pada grafik takikardia shynus: abnormal shynus rythm, frekuensi jantung 140x/menit, normal axis, normal interval P-R, normal segmen S-T; pada grafik elevasi segmen S-T: normal shynus rythm, frekuensi jantung 100x/menit, left axis deviation, perpendekan interval P-R, elevasi segmen S-T. Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan bahwa ada hubungan antara fisika dengan EKG sebagai alat bantu diagnostik dalam medis yaitu vektor pada penghitungan axis. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: elektrokardiogram, vektor, takikardia shynus, elevasi segmen S-T, left axis deviation, interval P-R ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]




Pembuktian Persamaan Diferensial Biasa Orde Satu dalam Menentukan Besarnya Pengisian dan Pelepasan Muatan pada Baterai Handphone Santi Susilawati1,∗ , Fitri Anjani1 , Dimas Rangga R.2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Politeknik Negeri Jakarta Jl. Prof. Dr. G.A Siwabessy, Kampus UI Depok, Depok 16424

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan aplikasi persamaan diferensial biasa orde satu dalam menentukan besarnya pengisian dan pelepasan muatan pada baterai handphone dengan menggunakan 2 macam handphone. Untuk pengisian muatan mula-mula dihubungkan pada sumber tegangan lalu setiap 20 menit dan 40 menit dihitung kuat arus listrik menggunakan multimeter. Lalu untuk pelepasan muatan, handphone dinyalakan selama 20 dan 40 menit dan dihitung kuat arus listriknya. Hasil yang didapatkan untuk pengisian muatan pada baterai handphone A pada 1200 s yaitu 1573,200 C dan pada waktu 2400 s yaitu 3351,600 C. Untuk pengisian muatan pada baterai handphone B pada 1200 s yaitu 1573,200 C dan pada waktu 2400 s yaitu 3296,880 C. Untuk pelepasan muatan pada baterai handphone A pada 1200 s yaitu 3146,4000 C dan pada waktu 2400 s yaitu 4035,6000 C. Untuk pelepasan muatan pada baterai handphone B pada 1200 s yaitu 4651,2 C, dan pada waktu 2400 s yaitu 4083,48 C. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: pengisian muatan, pelepasan muatan, diferensial linear orde satu ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Studi Pengoprasian Proton Precession Magnometer (PPM) dan Analisa Kontur Anomali Magnetik Cimandiri, Pelabuhan Ratu di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Jakarta Linda Rachmawati1,∗ , Muhamad Syirojudin2 1


Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) Jakarta

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk memahami metode geomagnet dalam geofisika, untuk memahami prinsip kerja dan pengoperasian alat Proton Precession Magnetometer (PPM), untuk mengetahui pengolahan data PPM berdasarkan data lapangan, dan untuk mengetahui peta kontur anomali medan magnetic total pada daerah penelitian. Berdasarkan hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini bahwa data lapangan masih dipengaruhi oleh medan magnetic luar dan medan magnetik utama bumi. Penelitian ini dilaksanakan di Cimandiri, Pelabuhan Ratu. Kemudian karena data lapangan ini merupakan data sekunder maka dari itu peneliti melakukan pengolahan data serta menganalisa kontur anomaly medan magnetik di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pengoperasian dan pengenalan alat Proton Precession Magnetometer (PPM), pengambilan data sekunder, dan bimbingan. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa data lapangan masih dipengaruhi oleh medan magnetik luar dan medan magnetik utama bumi maka harus dilakukan koreksi harian dan koreksi IGRF dan jenis sesar Cimandiri, Pelabuhan Ratu ini adalah sesar turun (normal fault). c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Proton Precession Magnetometer, Anomali Magnetik, geomagnetik ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Ilmu geofisika merupakan bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi dengan menggunakan prinsip-prinsip fisika. Penelitian geofisika digunakan untuk mengetahui kondisi bawah permukaan bumi yang melibatkan pengukuran diatas permukaan dari paramete-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan yang berada di bawah permukaan bumi. Maka dari pengukuran tersebut akan dapat diketahui bagaimana sifat-sifat dan kondisi dibawah permukaan bumi baik secara horizontal maupun secara vertikal. Nama Sesar Cimandiri atau Patahan Cimandiri mungkin tak setenar Sesar Opak yang menjadi penyebab utama bencana gempa bumi dahsyat

yang mengguncang Yogyakarta 2006 silam. Lantas apa itu Sesar Cimandiri? Seberapa besar dampaknya bagi risiko bencana gempa bumi di Pulau Jawa bagian barat?. Sesar Cimandiri, adalah sebuah patahan yang garis patahannya memanjang dari barat ke timur wilayah Sukabumi bagian selatan. Bentuk morfologinya terekam dalam bentangan Teluk Pelabuhan Ratu hingga selatan Kota Sukabumi berupa kelurusan sepanjang lembah Cimandiri. Jejak patahan sesar ini memang belum dikaji lebih dalam, namun potensi dan risiko terburuknya akan ancaman bencana gempa bumi tetap harus diwaspadai. Menurut penelitian awal yang dirilis oleh Lem-

Linda Rachmawati et al. / Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5

baga Ilmu Pengetahuan Indonesia pada 2006, Sesar Cimandiri terbagi dalam lima segmen, yaitu segmen 1 antara Cimandiri Pelabuhan Ratu-Citarik, Segmen 2 Citarik-Cadasmalang, segmen 3 CiceureumCirampo, segmen 4 Cirampo-Pangleseran, dan segmen 5 Pangleseran-Gandasoli. Sesar ini dipotong oleh beberapa sesar lain yang cukup besar seperti sesar Citarik, sesar Cicareuh, dan sesar Cicatih. Dalam penelitian ini dikonsentrasikan pada sesar Cimandiri Pelabuhan Ratu-Citarik karena lokasi penelitian berada pada lingkup stasiun observatory magnet bumi BMKG, sehingga memudahkan untuk analisa kontur anomali magnetik. Karakteristik sesar Cimandiri Pelabuhan RatuCitarik sangat penting untuk diketahui karena dengan mengetahui karakteristik suatu sesar, kita dapat lebih meminimalisir dampak dari aktivitas sesar tersebut. Seacara garis besar ada tiga jenis sesar atau patahan, yaitu : Sesar Naik, Sesar Turun, dan Sesar Mendatar (Geser). Hal ini dikarenakan dari ketiga jenis sesar ini mempunyai dampak atau resiko yang berbeda-beda terhadap daerah atau lokasi yang berbeda dalam jangkauan gempa yang diakibatkan oleh sesar tersebut. Untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan akibat peristiwa tersebut, dapat digunakan beberapa metode geofisika. Metode geofisika yang sering digunakan untuk menyelidiki struktur bawah permukaan antara lain: metode geolistrik, metode gaya berat, metode seismik dan metode geomagnet atau magnetik, dan lain-lain. Penelitian ini menggunakan metode magnetik karena telah banyak digunakan dalam eksplorasi mineral dan batuan dan dapat digunakan untik mengetahui kondisi bawah permukaan bumi berdasarkan sifat fisis kerentanan magnetic batuan. Metode magnet merupakan salah satu teknik geofisika. Metode magnet adalah metode yang digunakan untuk menyelidiki kondisi permukaan bumi dengan memanfaatkan sifat kemagnetan batuan yang diidentifikasikan oleh kerentanan magnet batuan. Metode ini didasarkan pada pengukuran variasi intensitas magnetik di permukaan bumi yang disebabkan adanya variasi distribusi (anomali) benda termagnetisasi dibawah permukaan bumi. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik dibawah permukaan, kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin teramati. Pengukuran intensitas medan magnetik dapat dilakukan di darat, di laut, maupun di udara. Medan magnetik bumi dapat diukur menggunakan berbagai instrument dengan teknologi dan

metode yang berbeda-beda. Teknologi dan metode tersebut memiliki kegunaan, kelebihan, dan kekurangan masing-masing dari mulai instrument yang sederhana hingga instrument dengan ketelitian yang sangat besar dan memiliki sensitivitas yang tinggi. Pengukuran dengan menggunakan metode magnet yang paling banyak dilakukan adalah dengan menggunakan alat Proton Precession Magnetometer (PPM). Metode ini pada dasarnya dilakukan berdasarkan pengukuran anomali geomagnetik yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetik suatu jebakan dari daerah magnetik di daerah magnetik disekelilingnya. Proton Precession Magnetometer (PPM) merupakan suatu sensor untuk mengukur induksi medan magnetik total. PPM juga merupakan instrumen yang banyak digunakan dalam eksplorasi geofisika dan pemetaan geomagnetik, instrument ini juga merupakan standar mengkalibrasi alat magnetometer lainnya. Karena merupakan alat standar kalibrasi, magnetometer banyak digunakan sebagai alat ukur medan magnet bumi baik untuk kalangan amatir maupun profesional.

Dasar Teori Sesar (Fault) Patahan atau sesar (fault) adalah satu bentuk rekahan pada lapisan batuan bumi yg menyebabkan satu blok batuan bergerak relatif terhadap blok yang lain [1]. Pergerakan bisa relatif turun, relatif naik, ataupun bergerak relatif mendatar terhadap blok yg lain. Pergerakan yg tiba-tiba dari suatu patahan atau sesar bisa mengakibatkan gempa bumi. Sesar (fault) merupakan bidang rekahan atau zona rekahan pada batuan yang sudah mengalami pergeseran. Sesar terjadi sepanjang retakan pada kerak bumi yang terdapat slip diantara dua sisi yang terdapat sesar tersebut. Jenis-Jenis Sesar, yaitu :

I1.2

1. Sesar Naik Sesar naik (reverse fault) untuk sesar naik ini bagian hanging wall-nya relatif bergerak naik terhadap bagian foot wall. Salah satu ciri sesar naik adalah sudut kemiringan dari sesar itu termasuk kecil, berbeda dengan sesar turun yang punya sudut kemiringan bisa mendekati vertical. Nampak lapisan batuan yg berwarna lebih merah pada hanging wall berada pada posisi yg lebih atas dari lapisan batuan yg sama pada foot wall.


Gambar B.1. Sesar Naik

2. Sesar Turun Hanging wall relatif turun terhadap foot wall, bidang sesarnya mempunyai kemiringan yang besar. Sesar ini biasanya disebut juga sesar turun. Patahan atau sesar turun adalah satu bentuk rekahan pada lapisan bumi yang menyebabkan satu blok batuan bergerak relatif turun terhadap blok lainnya. Fault scarp adalah bidang miring imaginer tadi atau dalam kenyataannya adalah permukaan dari bidang sesar.

Gambar B.2. Sesar Turun

3. Sesar Mendatar Sesar mendatar (Strike slip fault / Transcurent fault / Wrench fault) adalah sesar yang pembentukannya dipengaruhi oleh tegasan kompresi. Posisi tegasan utama pembentuk sesar ini adalah horizontal, sama dengan posisi tegasan minimumnya, sedangkan posisi tegasan menengah adalah vertikal.

Gambar B.3. Sesar Mendatar

Metode 1. Metode Geomagnetik Metode magnetik didasarkan pada pengukuran variasi intensitas medan magnetik di permukaan bumi yang disebabkan oleh I1.3

adanya variasi distribusi benda termagnetisasi di bawah permukaan bumi (suseptibilitas). Variasi yang terukur (anomali) berada dalam latar belakang medan yang relatif besar. Variasi intensitas medan magnetik yang terukur kemudian ditafsirkan dalam bentuk distribusi bahan magnetik di bawah permukaan, yang kemudian dijadikan dasar bagi pendugaan keadaan geologi yang mungkin. Metode magnetik memiliki kesamaan latar belakang fisika dengan metode gravitasi, kedua metode sama-sama berdasarkan kepada teori potensial, sehngga keduanya sering disebut sebagai metoda potensial. 2. Proton (PPM)

Precession

Magnetometer

Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan yang paling utama adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survey. Salah satu jenisnya adalah Proton Precession Magnetometer (PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Proton Precession Magnetometer (PPM) adalah suatu sensor yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Sensor ini berisi zat cair yang kaya akan proton, misalnya methanol atau kerosene. Didalam sensor ini terdapat koil atau kumparan yang melingkupi zat cair yang kaya akan proton tersebut. Koil ini dihubungkan dengan sumber arus DC dan sirkuit penghitung frekuensi [2]. 3. Metode Pengumpulan Data Data-data yang dicatat dalam survei geomagnetik antara lain : (a) Waktu : meliputi hari, tanggal, jam (b) Data geomagnetik : i. Medan Total : minimal lima kali pengukuran pada tiap titik pengukuran untuk mengurangi gangguan lokal (noise). ii. Medan Vertikal : dua orientasi yaitu utara-selatan dan timur-barat dengan masing-masing minimal lima kali pengukuran pada setiap titik pengamatan. iii. Variasi harian iv. Medan utama bumi (IGRF) (c) Posisi titik pengukuran (d) Kondisi cuaca dan topografi lapangan [2]


4. Pengolahan Data Geomagnetik Untuk memperoleh nilai anomali medan magnetik yang diinginkan, maka dilakukan koreksi terhadap data medan magnetic total hasil pengukuran pada setiap titik lokasi atau stasiun pengukuran, yang mencakup koreksi harian, IGRF dan topografi [2].

pografi menggunakan pemodelan beberapa prisma segiempat. ∆H = Htotal±∆Hharian-H0 -∆htop


Hasil dari pengolahan data berupa peta kontur topografi lokasi penelitian dan peta kontur anomali medan magnet lokal. Peta kontur anomali medan (a) Koreksi Harian Koreksi harian (diurnal correction) magnet lokal merupakan peta kontur yang menunmerupakan penyimpangan nilai medan jukkan anomali batuan-batuan yang berada tepat magnetik bumi akibat adanya perbe- di bawah lokasi penelitian. daan waktu dan efek radiasi matahari dalam satu hari. Waktu yang dimaksudkan harus mengacu atau sesuai dengan waktu pengukuran data medan magnetik di setiap titik lokasi (stasiun pengukuran) yang akan dikoreksi. Apabila nilai variasi harian negatif, maka koreksi harian dilakukan dengan cara menambahkan nilai variasi harian yang terekam pada waktu tertentu terhadap data medan magnetik yang akan dikoGambar F.1. Peta Kontur Anomali Magnetik Total reksi. pada Topografi ∆H = Htotal ± ∆Hharian

(b) Koreksi IGRF Data hasil pengukuran medan magnetic pada dasarnya adalah konstribusi dari tiga komponen dasar, yaitu medan magnetic utama bumi, medan magnetik luar dan medan anomali. Nilai medan magnetic utama tidak lain adalah niali IGRF. Jika nilai medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi harian, maka kontribusi medan magnetik utama dihilangkan dengan koreksi IGRF. Koreksi IGRF dapat dilakukan dengan cara mengurangkan nilai IGRF terhadap nilai medan magnetik total yang telah terkoreksi harian pada setiap titik pengukuran pada posisi geografis yang sesuai. ∆H = Htotal ± ∆Hharian ± H0

Gambar F.2. Peta Kontur 3 Dimensii

Dari hasil pengolahan data bahwa data lapangan masih dipengaruhi oleh medan magnetik luar dan medan magnetik utama bumi. Oleh karena itu, data harus dikoreksi dengan koreksi variasi harian dan koreksi medan magnetic utama bumi (IGRF). Pada gambar peta kontur dapat diketahui bahwa jenis patahan sesar Cimandiri segmen Pelabuhan Ratu-Citarik adalah sesar turun (normal fault). Sesar turun (normal fault) adalah patahan yang memungkinkan satu blok (footwall) lapisan bat(c) Koreksi Topografi uan bergerak dengan arah relative naik terhadap Koreksi topografi dilakukan jika penblok lainnya (hanging wall). Ciri dari patahan ini garuh topografi dalam survei megnetik adalah kemiringan besar hingga mendekati 90 desangat kuat. Koreksi topografi dalam rajat. Dan warna-warna yang terdapat pada peta survei geomagnetik tidak mempunyai atkontur menunjukkan jenis-jenis batuan yang terdauran yang jelas. Salah satu metode unpat dalam daerah penelitian tersebut [3]. tuk menentukan nilai koreksinya adalah dengan membangun suatu model toI1.4


Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

Ucapan Terima Kasih

1. Dari peta kontur anomali magnetik dapat Para penulis mengucapkan terima kasih kepada diketahui bahwa jenis sesar atau patahan di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika Cimandiri, Pelabuhan Ratu adalah jenis sesar (BMKG) Jakarta sebagai tempat berlangsungnya turun (normal fault). penelitian serta studi pengoperasian alat PPM. 2. Eksplorasi yang dilakukan umumnya yaitu, akuisisi data lapangan, processing, interpretasi. Pada tahap processing dilakukan koreksi Referensi diurnal, koreksi IGRF, koreksi topografi, dan [1] Noor, Djauhari. Pengantar Geologi. (Pakuan koreksi lainnya. Dan pada tahap interpretasi University Press, Bogor, 2009). dilakukan interpretasi kualitatif dan interpre[2] Elisa. Modul Akuisisi Data Magnetik. (Unitasi kuantitatif. versitas Gajah Mada, Yogyakarta). [3] Syirojudin, Muhamad. Penentuan Karak3. Dalam pengukuran metode magnetik, teristik Sesar Cimandiri Segmen Pelabuhan berdasarkan nilai supsebilitasnya dapat digoRatu-Citarik Dengan Metode Magnet Bumi. longkan menjadi diamagnetik, paramagnetic, (Skripsi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidan ferromagnetik. dayatullah Jakarta, 2010).

I1.5

Prosiding EduFi 2017 I2.1-I2.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Studi Pengoperasian Penggunaan Alat Ukur Declination Inclination Magnetometer (DIM) di BMKG Jakarta Shafa1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhedi2 , Muhamad Syirojudin3 1


2


Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika(BMKG)

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk untuk mendapatkan nilai sudut inklinasi dan deklinasi bumi dan juga untuk memahmi medan magnet bumi serta mengetahui cara kerja dari alat ukur. Berdasarkan hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini bahwa adanya nilai penyimpangan sudut deklinasi dan inklinasi. Penelitian ini dilaksanakan di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Jakarta Utara. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah metode eksperimen dengan menggunakan alat ukur DIM yang diatur agar pengamatan bisa berjalan lancar dengan menjauhkan dari barang yang mengandung unsur magnetik lalu melakukan penyetaraan titik acuan matahari. Kemudian melihat data yang terukur pada DIM dilakukan satu kali satu form data sebanyak 8 kali percobaan dan ada 4 form yang dicatat. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa sudut inklinasi dan deklinasi setiap daerah berbeda dan dapat dibandingkan dengan literatur IGRF. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: deklinasi, inklinasi, DIM, IGRF ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Fisika berasal dari bahasa Yunani fysik´s yang berarti alamiah, dan f´ ysis yang berarti alam. Fisika adalah sains atau ilmu tentang alam dalam makna yang terluas. Fisika mempelajari gejala alam yang tidak hidup atau materi dalam lingkup ruang dan waktu. Para fisikawan atau ahli fisika mempelajari perilaku dan sifat materi dalam bidang yang sangat beragam, mulai dari partikel submikroskopis yang membentuk segala materi (fisika partikel) hingga perilaku materi alam semesta sebagai satu kesatuan kosmos. Geofisika adalah ilmu yang mempelajari sifat sifat fisis bumi seperti bentuk bumi, reaksi terhadap gaya, serta medan potensial bumi (medan magnet dan gravitasi). Geofisikajuga menyelidiki interior bumi seperti inti, mantel bumi, dan kulit bumi serta

kandungan-kandungan alaminya. Metode geofisika merupakan metode yang mempelajari tentang bumi dengan menggunakan pengukuran fisis pada atau di atas permukaan. Dari sisi lain, geofisika mempelajari semua isi bumi baik yang terlihat maupun tidak terlihat langsung oleh pengukuran sifat fisis dengan penyesuaian pada umumnya pada permukaan. Salah satu metode geofisika yang digunakan dalam suatu penelitian adalah metode magnetik. Metode magnetik merupakan salah satu metode pengolahan data berdasarkan pada pengukuran intensitas medan magnet untuk mendapatkan gambaran bawah permukaan bumi atau benda dengan karakteristik magnetik tertentu. Cara kerja dari metode ini adalah dengan memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Menggunakan metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi sus-

Shafa et al. / Prosiding EduFi 2017 I2.1-I2.4

ceptibility batuan di bawah permukaan pada arah horizontal. Dari nilai susceptibility selanjutnya dapat dilokalisir/dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak [1]. Medan magnetik bumi disebut juga medan geomagnet, medan magnet bumi adalah medan magnet yang menjangkau dari bagian dalam bumi hingga ke batas dimana medan magnet bertemu dengan angin matahari. Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, elemen yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi, deklinasi adalah sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur. Inklinasi, adalah sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur parameter tersebut adalah Declination Inclination Magnetometer (DIM). DIM adalah seperangkat alat yang terpasang pada sebuah theodolite non magnetik untuk menghasilkan ukuran dari inklinasi dan deklinasi, tetapi tidak dengan magnitudenya. jika dikombinasikan dengan instrumen medan total seperti PPM (Proton Precission Magnetometer), OPM (Optically Pumped Magnetometer) dll, maka DIM mampu menjelaskan semua element magnetiknya. Alat ini digunakan untuk mengkalibrasi kompas atau secara periodik untuk mengkalibrasi data magnetik variometer (pengamatan real time) secara terus menerus pada observasi magnetik [2].

Dasar Teori Inklinasi dan Deklinasi Inklinasi magnetik adalah sudut inklinasi (kemiringan) antara jarum magnet terhadap horizontal. Di daerah belahan Bumi Utara, titik Utara jarum magnet berinklinasike arah vertikal, sedangkan di belahan Bumi Selatan, titik selatan jarum magnet berinklinasi ke arah horizon [3]. Sudut inklinasi berbeda-beda untuk setiap tempat yang berlainan. Dari ekuator kearah kutub magnet, sudut inklinasi semakin besar dan tepat di kutub magnet harganya maksimum, yaitu jarum magnet berhenti pada posisi tegak lurus. Garis yang menghubungkan tempat-tempat di Bumi yang berinklinasi sama dinamakanisoclines (garis isoklin). Deklinasi magnetis adalah besarnya sudut yang dibentuk antara arah jarum magnet dengan garis bujur geografis, baik di sebelah timur maupun sebelah barat [4]. Besarnya deklinasi berbeda-beda

untuk setiap tempat. Garis yang menghubungkan tempat - tempat di Bumi yang berdeklinasi sama dinamakan isogon. Isogon yang deklinasinya nol disebut meridian magnetis. Secara definitif kita tidak dapat memberikan jawaban mengapa kutub-kutub magnet Bumi bukanlah kutub - kutub Bumi. Mungkin penyebabnya tidak meratanya distribusi daratan dan air. Pada beberapa tempat di muka Bumi, arah garis isoklinik danisogonik mengalami variasi definitif yang berhubungan dengan anomali-anomali magnetis. Anomali magnetis telah dibuktikan adanya batuan atau massa besar yang mengandung magnet, misalnya biji besi dan mineral-mineral logam lainnya yang terletak dekat permukaan Bumi. Juga hal itu dapat disebabkan adanya struktur patahan yangdapat memindahkan batuan dengan sifat-sifat megnetis berbeda menjadi saling bersentuhan. Declination Inclination Magnetometer (DIM) Declinationinclination magnetometer adalah seperangkat alat yang terpasang pada sebuah theodolite non magnetik untuk menghasilkan ukuran presisi dari inklinasi dan deklinasi, tetapi tidak dengan magnitudenya. Jika dikombinasikan dengan instrument medan total (proton precission magnetometer, verhause rmagnetometer, optically pumped magnetometer, dan lain-lain). DIM mampu menjelaskan semua elemen magnetik [5]. Alat ini digunakan untuk mengkalibrasi kompas atau secara periodik untuk mengkalibrasi data magnetik variometer secara terus menerus pada observasi magnetik. Sudut dimana fluxgate magnetometer elektrik membaca nilai minimum, dibandingkan dengan penampakan melalui theodolite optik. Arah utara sebenarnya ditentukan oleh penampakan target referensi utara sebenarnya yang dipasang agak jauh, atau berasal dari perhitungan navigasi angkas pada penampakan dari matahari atau dari bintang lain.DIM terdiri dari sebuah theodolite dan sebuah fluxgate magnetometer axis tunggal. Sensor dari fluxgate magnetometer dipasang pada teleskop teodolite. Prinsip Fluxgate magnetometer adalah dengan menggunakan dua buah inti material magnetis, sperti mumetal, permalloy, ferrite dan sebaginya. Pada medan magnet yang lemah logam tersebut mempunyai permeabilitas besar. Untuk desain yang umum kedua inti masingmasing diberi lilitan primer yang sama tetapi arahnya berlawanan, dan lilitan sekunder arahnya berlawanan. Lilitan primer dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik frekuensi rendah (50-1000

I2.2


Hz), lilitan sekunder dihubungkan dengan suatu amplifier. Bila kumparan primer dihubungkan dengan sumber arus, maka pada kumparan sekunder timbul arus induksi yang arahnya berlawanan. Tanpa adanya medan magnet luar, megnetisasi kumparan akan simetris dan saling menghilangkan. Tetapi dengan adanya medan magnet luar maka salah satu kumparan akan mengalami flux magnet yang lebih besar dari yang lainnya, tetapi dalam setengah gelombang berikutnya kumparan yang mengalami flux magnet tambahan berganti dengan kumparan kedua [6]. Dengan demikian pada saat yang sama kedua kumparan mempunyai pulsa yang berbeda, dan keluaran dari kumparan sekunder merupakan pulsa tegangan yang berasal dari selisih flux yang ditimbulkan kumparan primer. Tinggi pulsa sebanding dengan medan magnet luar yang mempengaruhinya.

Metodel Penelitian ini dilaksanakan di Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika yang beralamat Jl.Angkasa 1 No. 2, Kemayoran, Jakarta Pusat. Tempat peneliti melakukan pengoperasian alat, pengolahan data dan penafsiran data. Metode penelitian yang digunakan adalah Metode geomagnet (magnetik) yang dilakukan berdasarkan pengukuran anomali geomagnet yang diakibatkan oleh perbedaan kontras suseptibilitas atau permeabilitas magnetik tubuh jebakan dari daerah sekelilingnya. Perbedaan permeabilitas relatif itu diakibatkan oleh perbedaan distribusi mineral ferromagnetik, paramagnetik dan diamagnetik. Alat yang digunakan untuk mengukur anomali geomagnet yaituDeclination Inclination Magnetometer

(DIM). Metode geomagnet ini sensitif terhadap perubahan vertikal, umumnya digunakan untuk mengukur sudut penyimpangan inklinasi dan deklanasi bumi yang biasanya terjadi pada penyimpangan jarum kompas.

Hasil dan Pembahasan Dari tabel diatas terlihat bahwa adanya perbedaan nilai antara hasil perhitungan pengamatan dengan hasil literatur IGRF, untuk deklinasi perbedaannya sebesar 0o 2’ 22.9”detik untuk inklinasi sebesar -0o 9’ 36.4”dan untuk total intensitasnya sebesar 25.8 perbedaan tersebut dikarenakan hasil pada IGRF di peroleh dari satelit dan merupakan hitungan matematis. Dan untuk lebih akuratnya data yang berasal dari pengamatan

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah kami lakukan, terdapat beberapa kesimpulan yang kami dapatkan, yakni Inklinasi magnetik adalah sudut inklinasi (kemiringan) antara jarum magnet terhadap horizontal. Deklinasi magnetis adalah besarnya sudut yang dibentuk antara arah jarum magnet dengan garis bujur geografis, baik di sebelah timur maupun sebelah barat. Besarnya deklinasi dan inklinasi berbeda-beda untuk setiap tempat Declination inclination magnetometer (DIM) adalah seperangkat alat yang terpasang pada sebuahtheodolite non magnetik untuk menghasilkan ukuran presisi dari inklinasi dan deklinasi, tetapi tidak dengan magnitudenya. Sudut dimana fluxgate magnetometer elektrik membaca nilai minimum, dibandingkan dengan penampakan melalui theodolite optik. Arah utara sebenarnya ditentukan oleh penampakan target referensi utara sebenarnya yang dipasang agak jauh, atau berasal dari perhitungan navigasi angkas pada penampakan dari matahari atau dari bintang lain. DIM terdiri dari sebuah theodolite dan sebuah fluxgate magnetometer axis tunggal. Sensor dari fluxgate magnetometer dipasang pada teleskop teodolite. Prinsip Fluxgate magnetometer adalah dengan menggunakan dua buah inti material magnetis, seperti mumetal, permalloy, ferrite dan sebaginya. Pada medan magnet yang lemah logam tersebut mempunyai permeabilitas besar. Pada saat pengambilan data diharuskan agar menjauhkan bendad yang mengandung unsur magnetik karena akan mempengaruhi hasil pengamatan dan juga pengamat harus benar-benar telaten pada saat mengamati nilai azimuuth matahari karena hal tersebut diperlukan kecermatan yang bagus karena

I2.3


matahari yang terukur cepat perpidahan tempatnya dan sulit untuk menentukan nilai azimuth yang dicari. Data hasil perhitungan yang diperoleh dari pengamatan adalah untuk nilai azimuth matahari rata-rata adalah 176o 51’ 11.6”sedangkan untuk besar sudut deklinasi rata-rata sebesar 0o 2’ 22.9”detik untuk inklinasi sebesar -0o 9’ 36.4”dan untuk total intensitasnya sebesar 25.77097 perbedaan tersebut dikarenakan hasil pada IGRF di peroleh dari satelit dan merupakan hitungan matematis. Dan untuk lebih akuratnya menggunakan data yang berasal dari pengamatan.

Referensi

I2.4

[1] Kangina, Marthen.2013.Fisika SMA X.Jakarta : Erlangga. [2] Bramasti, Rully. 2012. Kamus Fisika. Surakarta : PT. Aksarra Sinergi Media. [3] Dwi Febrianto. Analisis Karakteristik Literatur. [4] Tipler, Paul.A . 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik 2. Jakarta : Erlangga. [5] Untung,M.2001. Dasar-Dasar Magnet Dan Gaya Berat Serta Beberapa Penerapannya.Jakarta: Gramedia

Prosiding EduFi 2017 J1.1 - J1.3 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pelapisan Zn pada Substrat Besi dengan Metode Elektrodeposisi terhadap Nilai Uji Impact Choirunnisa Septiani1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 1

Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR .HAMKA, Jakarta

2


Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui ada atau tidaknya pengaruh pelapisan seng pada substrat besi terhadap nilai uji impact. Berdasarkan tujuan penelitian, hipotesis pertama yang diajukan dalam penelitian ini adalah pelapisan seng pada besi dapat mempengaruhi nilai uji impact yang dipengaruhi oleh temperatur. Hipotesis kedua yang diajukan dalam penelitian ini adalah pelapisan seng tidak mempengaruhi nilai uji impact. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan bahwa pelapisan seng mempengaruhi nilai uji impact. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: besi, seng, uji impact ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Kemajuan industri dan teknologi yang dicapai saat ini tidak terlepas dari peranan pemanfaatan logam sebagai material penunjang, baik logam murni maupun logam paduan. Banyak faktor yang menyebabkan daya guna logam menurun, salah satunya adalah korosi. Salah satu cara mengatasi korosi adalah dengan melapisi logam dengan pelapis lainnya. Pelapis pada umumnya merupakan bagian akhir dari proses produksi suatu produk. Proses pelapisan itu dilakukan setelah benda kerja mencapai bentuk akhir, atau setelah proses pengerjaan mesin serta proses penghalusan terhadap permukaan benda kerja dilakukan. Dalam penelitian ini digunakan substrat dari material besi karena besi merupakan jenis material yang paling banyak digunakan dibandingkan meterial logam lainnya. Proses elektroplating merupakan salah satu metode dari pelapisan logam. Proses pelapisanelektroplating sering disebut juga dengan elektrodeposisi, yaitu proses pengendapan logam pelindung diatas logam lain dengan cara elektrolisa. Adapun logam-logam yang digunakan se-

bagai pelapis adalah nikel, chromium, arsen, platinum, aurum, plumbun, dan lain-lain [1]. Selain itu besi dapat dilapisi seng dengan merendam atau menyemprotkan dengan Zn (c) atau dengan elektroplating dalam larutan Zn2+ (aq) atau dengan mencampurnya dengan serbuk Zn kemudian memanaskannya. Metode pelapisan apapun yang digunakan, hasilnya dinamakan besi tergalvanisasi [2]. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pelapisan Zn pada besi terhadap nilai uji impact.

Dasar Teori Telur adalah salah satu bahan makanan hewani yang dikonsumsi selain daging, ikan dan susu. Umumnya telur yang dikonsumsi berasal dari jenisjenis burung, seperti ayam, bebek, dan angsa, akan tetapi telur-telur yang lebih kecil seperti telur ikan kadang juga digunakan sebagai campuran dalam hidangan (kaviar). Selain itu dikonsumsi pula juga telur yang berukuran besar seperti telur burung unta (Kasuari) ataupun sedang, misalnya telur

Choirunnisa Septiani et al. / Prosiding EduFi 2017 J1.1 - J1.3

penyu. Di dalam telur juga terkandung beberapa maengabsorbsi berkas sinar atau cahaya. Spektrosenyawa diantaranya mineral Zn (seng). fotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan Seng (Zn) merupakan komponen yang penting panjang gelombang tertentu.[3] Istilah spektrofotometri berhubungan dengan dalam enzim, seperti karbonat anhidrase dalam pengukuran energi radiasi yang diserap oleh suatu sel darah merah, karboksi peptidase dan dehidrosistem sebagai fungsi panjang gelombang dari radigenase dalam hati, serta sebagai kofaktor dapat asi maupun pengukuran panjang absorbsi terisolasi meningkatkan aktivitas enzim. Asupan seng yang pada suatu panjang gelombang tertentu.[4] rendah dapat mengakibatkan menurunnya sistem imunitas dalam tubuh. Toksisitas Zn umumnya rendah, tetapi logam Zn dapat bersifat toksik apabila Zn yang dikonsumsi melebihi 2 g/hari. Konsumsi Zn sebesar 2 g/hari atau lebih akan mengakibatkan mual, muntah, dan demam. Tubuh mengandung 2 − 2.5gram seng yang tersebar di hampir semua sel. Sebagaian sel berada dalam hati, pankreas, ginjal, otot, dan tulang. Yang banyak mengandung seng adalah bagian mata, kelenjar prostat, spermatozoa, kulit, rambut, dan kuku. Seng di dalam plasma hanya merupakan 0.1% dari seluruh seng didalam tubuh yang mempunyai masa pergantian yang cepat [2]. Sistem adalah suatu batasan yang dipakai untuk menunjukkan suatu benda (benda kerja) dalam suatu permukaan tertutup. Spektroskopi adalah studi mengenai interaksi antara energi cahaya dan materi. Warna yang tampak dan fakta bahwa orang bisa melihat adalah akibat absorbansi energi oleh senyawa organik maupun senyawa anorganik. Panjang gelombang dimana suatu senyawa organik menyerap energi bergantung pada struktur senyawa itu, sehingga teknik spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang tidak diketahui dan untuk mempelajari karakteristik ikatan dari senyawa yang diketahui. Spektoskopi adalah suatu keadaan yang terjadi jika suatu cahaya mengenai suatu benda atau materi. Kemudian cahaya itu bisa jadi diserap, dihamburkan, diteruskan, dan dipancarkan kembali oleh materi itu dengan λ yang sama maupun berbeda. Apabila benda itu diubah atau dibelokkan sudut getarnya, maka disebut polarimetri. Suatu larutan yang mempunyai warna khas dapat menyerap sinar dengan λ tersebut. Dalam hubungannya dengan senyawa organik, maka senyawa ini mampu menyerap cahaya. Senyawa organik mempunyai elektron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat yang lebih tinggi. Hal penting yang mendasari prinsip ini adalah bahwa penyerapan sinar tampak atau ultraviolet dapat mengakibatkan tereksitasinya elektron dari molekul.

Secara umum spektrofotometri dibedakan menjadi empat macam, yaitu: spektrofotometer ultraviolet, spektrofotometer sinar tampak, spektrofotometer inframerah, dan spektrofotometer serapan atom. Ketika cahaya melewati melewati suatu larutan biomolekul, terjadi dua kemungkinan. Kemungkinan yang pertama adalah cahaya ditangkap dan kemungkinan kedua adalah cahaya discattering. Bila energi dari cahaya (foton) harus sesuai dengan perbedaan energi dasar dan energi eksitasi dari molekul tersebut. Proses inilah yang menjadi dasar pengukuran dari absorbansi dalam spektrofotometer.

Metode Metode yang digunakan adalah eksperimen. Langkah pertama yang dilakukan adalah pembuatan spesimen sesuai dengan ukuran kemudian melakukan proses elektroplating kemudia proses pengujian impact. Pada penelitian ini menggunakan 12 besi dimana 4 besi tidak dilapisi, 4 besi dilapisi dengan seng selama 5 menit dan 4 besi dilapisi dengan seng selama 10 menit. Untuk pengujian impact diberi pengaruh suhu 50 C, 300 C, 750 C, 1000 C.

Hasil dan Pembahasan Hasil pengujian besi yang akan dilapisi yaitu :

Grafik 1 Keadaan sebelum dilapisi

Dari grafik bisa dilihat bahwa pada suhu 50 C Spektrofotometri adalah sebuah metode anal- harga impact adalah 0,814 J/mm2 , pada suhu 100 C isis untuk mengukur konsentrasi suatu senyawa harga impact adalah 1,52 J/mm2 , pada suhu 750 C berdasarkan kemampuan senyawa tersebut harga impactnya 2,045J/mm2 , pada suhu 1000 C J1.2

Choirunnisa Septiani et al. / Prosiding EduFi 2017 J1.1 - J1.3

harga impact adalah 2,335J/mm2 . Dari hasil terseGrafik 3 Keadaan setelah dilapisi selama 10 menit but dapat disimpulkan bahwa harga impact dipenDari grafik bisa dilihat bahwa pada suhu 50 C garuhi oleh temperatur, energi dan luas penampang 2 0 sampel. Ketika temperatur dinaikkan maka energi harga impact adalah 0,814J/mm2 , pada suhu 100 C , pada suhu 75 C untuk merusak sampel juga akan bertambah se- harga impact adalah 1,628J/mm 2 harga impactnya 2,147J/mm , pada suhu 1000 C hingga harga impact juga bertambah. 2 harga impact adalah 2,358J/mm . Dari hasil terseHasil pengujian untuk besi yang dilapisi 5 menit but dapat disimpulkan bahwa harga impact dipenyaitu : garuhi oleh temperatur, energi dan luas penampang sampel. Ketika temperatur dinaikkan maka energi untuk merusak sampel juga akan bertambah sehingga harga impact juga bertambah.

Kesimpulan

Grafik 2 Keadaan setelah dilapisi selama 5 menit

Dari grafik bisa dilihat bahwa pada suhu 50 C hargaimpact adalah 0,8,41J/mm2 , pada suhu 100 C harga impact adalah 1,603 J/mm2 , pada suhu 750 C harga impactnya 2,048J/mm2 , pada suhu 1000 C harga impact adalah 2,391J/mm2 . Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa harga impact dipengaruhi oleh temperatur, energi dan luas penampang sampel. Ketika temperatur dinaikkan maka energi untuk merusak sampel juga akan bertambah sehingga harga impact juga bertambah. Hasil pengujian untuk besi yang dilapisi 10 menit:

Setelah melakukan penelitian tentang Pelapisan Zn Pada Substrat Besi dengan Metode Elektrodeposisi terhadap Nilai Uji Impact, dapat disimpulkan besi yang dilapisi seng lebih kuat dari pada besi yang tidak dilapisi seng dalam menahan tumbukan beban kejut. semakin lama waktu pelapisan maka semakin kuat energi yang dibutuhkan untuk merusak atau mematahkan besi. Seperti yang terlihat pada hasil dan grafik bahwa semakin lama waktu pelapisan maka harga impact yang dibutuhkan juga semakin besar. Selain itu hasil dari penelitian yang telah saya lakukan terlihat bahwa semakin tinggi suhu yang diberikan maka harga impact juga semakin besar. Jadi pelapisan seng mempengaruhi nilai uji impact.

Referensi [1] Huda, Samsul dan Purwanto. Teknologi Industri Elektroplating (Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, 2005). [2] Petrucci, Ralph H Prinsip dan Terapan Modern (Erlangga, Bogor, 1987).

J1.3



Analisis Laju Korosi Pada Kawat Terhadap Asam Asetat Dan Aquades Virna Hardina1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Elyas Ardi3 1


2


Bengkel Art

Abstrak Bila suatu logam dibiarkan dalam larutan asam asetat, maka molekul air akan membasahi permukaan logam yang akhirnya akan membentuk suatu lapisan karat, besi menjadi terkorosi. Dalam penelitian ini untuk memperlambat terjadinya korosi, plat besi direndam dalam air laut yang tidak mengandung dispersen Polimetilmetakrilat (PMMA) dan yang mengandung PMMA, dimana konsentrasi dan waktu perendamannya divariasikan. Dari hasil penelitian ini ada pengaruh konsentrasi dispersan dan waktu perendaman terhadap jumlah kehilangan kawat besi selama dua jam akibat korosi yaitu bertambahnya konsentrasi dispersan maka semakin kecil kehilangan jumlah beratnya dan dengan bertambahnya waktu perendaman menyebabkan semakin besar massa kawat bertambah dan hasil penelitian selama dua jam dengan masing-masing perbandingan ialah asam asetat tanpa campuran aquades 5ml (0,1 mpy), 1:1 cuka dan aaquades (1,4 mpy), 1:2 cuka dan aquades (1,31mpy), 1:3 cuka dan aquades (1,22 mpy), 1:4 cuka dan aquades (1,11 mpy), 1:5 cuka dan aquades (1,10 mpy).

c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: korosi, dispersan, laju korosi ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat Korosi merupakan masalah yang sangat penting rapuh serta berpori. Bila dibiarkan, lama kelamaan yang ada di dunia. Karena korosi adalah sesuatu besi akan habis menjadi karat. Dampak dari perisperistiwa yang pasti akan terjadi, dan tidak dapat tiwa korosi bersifat sangat merugikan. dihindati, tetapi bias di tunda proses terjadinya, sebab hamper semua logam, kawat dan baja yang Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidigunakan dalam keidupan sehari-hari mulai dari dasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. struktur jembatan, rangka mobil, peralatan rumah Karat logam umumnya berupa oksida atau kartangga, alat-alat kesehatan, peralatan dilingkungan bonat. Rumus kimia karat besi adalah F e2 O3 · pabrik petrokimia dan kapal-kalap laut mengalami n H2 O, suatu zat padat yang berwarna coklatserangan korosi. Pasa umumnya serangan korosi merah. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi berbeda-beda dan dalam kasus-kasus tertentu san- berlaku sebagai anode, dinama besi mengalami okgat membahayakan bagi kehidupan manusia. sidasi F e(s) → F e2+ (aq) + 2eE0 = +0, 44V Elektron Pada proses korosi terjadi reaksi antara ion-ion yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain oksidan juga antar elektron Korosi atau perkaratan san- dari besi yang berlaku sebagai katode, dimana − gat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam gen tereduksi. O2(g) +2H2 O(l) +4e → 4OH(aq) E0 = + + 4e → 2H2 O(l) E0 = yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat +0, 40V atau O2(g) + 2H(aq)

Virna Hardina et al. / Prosiding EduFi 2017 J2.1 - J2.3

+1, 23V .Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, F e2 O3 · n H2 O, yaitu karat besi. Maka reaksi yang terjadi : Anode : 2F e(s) → 2F e2+ (aq) + 4eE0 = +0, 44V Katode : O2(g) + 2H2 O(l) + 4e → − 4OH(aq) E0 = +0, 40V . Rx Sel : 2F e(s) + O2(g) + − 2H2 O(l) → 2F e2+ (aq) + 4OH(aq) E0reaksi = 0, 84V . Ion F e2+ tersebut kemudian mengalami oksidasi lebih lanjut dengan reaksi : 4F e2+ (aq) + O2(g) + + (4 + 2n)H2 O → 2F e2 O3 · n H2 O + 8H(aq) Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Dengan terjadinya korosi maka akan ada laju korosi yang dipengaruhi senyawa baru membentuk dalam pengkaratan tersebut, dengan demikian persamaan laju korosi : K ·w R= D · At

waktu dua jam dengan kondisi terbuka tidak tertutup. Pengujian laju korosi menggunakan glass sebagai wadah . media yang digunakan adalah larutan CH3 COOH. Asam asetat yang dicampurkan sesuai perbandingan lalu di aduk dan di masukkan sampel dan didiamkan, setelah dua jam berlalu sampel dikeringkan dan di timbang hasil massa korosinya. Hasil terpisah yang didapatkan Tabel 2

Massa awal 0,164 gr

Massa akhir 0,266 gr

Laju Korosi 0,1 mpy

Pada table 2 dari massa korosi mendapat massa akhir 0,102 gr dengan massa akhir yang didapat maka laju korosi yang dihasilkan senilai 0,1 mpy percobaan ini dilakukan tanpa percampuran dengan menggunakan asam asetat. Tabel 3

Massa awal 0,164 gr

R= Laju Korosi (mpy)


Laju Korosi 1,4 mpy

K = Konstanta (543) Pada table yang disajikan diatas pada hasil 3 dengan perbandingan 1:1 antara asam asetat beserta aquades. Dan ini menghasilkan nilai kaju korosi sebesar 1,4 mpy. Dengan perbandingan yang seimbang maka hasil laju korosinya pun memiliki nilai tertinggi.

w = Massa akhir Massa awal (gr) D = Densitas Besi (gr/cm3 ) A = Luas Permukaan (cm2 ) t = Waktu yang dipergunakan (s)

Tabel 4

Metode

Massa awal 0,164 gr

Penelitian dilakukan untuk mengetahui laju korosi dan karakteristik pembentuk produk korosi dengan variasi :

Nama Asam Asetat (cukua) 1 Cukua : Aquades Cukua : Aquades Cukua : Aquades Cukua : Aquades Cukua : Aquades

Laju Korosi 1,31 mpy

Pada table 4 hasil laju korosi mengamali penurunan namun tidak signifikat, masih tertinggi setelah tabel 3.

Tabel 1 Perbandingan pengujian

No 1 2 3 4 5 6


Pengujian 5 ml 1:1 = 2ml : 2ml 1:2 = 2ml : 3ml 1:3 = 2ml :4ml 1:4 = 2ml : 5ml 1:5 = 2ml : 6ml

Tabel 5

Massa awal 0,164 gr

Hasil dan Pembahasan Material yang digunakan dalam pengujian ialah kawat dengan luas permuaan 3,6 cm2 . Kemudian sampel tersebut di celupkan dalam selang



Setelah table 4 semua hasil mengalami penurunan nila laju korosi. Dan kemungkinan di pengaruhi karna tidak sebanding antara aquades sebagai penetral dengan asam asetat yang semakin mengecil. Dan mungkin dipengaruhi karena temperatur yang mempengaruhi.

J2.2

Virna Hardina et al. / Prosiding EduFi 2017 J2.1 - J2.3

ran aquades dan asam asetat. Dengan hasil 1,10 mpy dengan massa korosi kawat 0,277 gr.

Tabel 6

Massa awal 0,164 gr



Referensi Setelah tabel 5 semua hasil yang mengalami penurunan dan mengalami kurang hasil 0,11 dari hasil table sebelumnya. Dan tetap dikarenakan aquades yang terlalu banyak dan akhirnya menatralisirkan asam asetat. Tabel 7

Massa awal 0,164 gr



Tabel 7 penelitian yang terakhir perbandingan memiliki laju korosi yang terkecil diantara campu-

J2.3

[1] Cha Asdak, Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai Cetakan Keempat,Gadjah Mada University Press, Yogyakarta, 2007. [2] H. J. S Pujanan. 2006. Analisis Laju Korosi Pada Material Stainkess Stell (S.S) Berdasarkan Perbedaan Konsentrasi Larutan (H2SO4). [3] LIPPI Press, Interaksi Daratan dan Lautan, (LIPI Press, Jakarta, 2005). [4] Ralph H.Petrucci, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid 3, (Erlangga, Jakarta 1987).

Prosiding EduFi 2017 J3.1-J3.4 http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Konsentrasi Larutan Gula dan Gliserin terhadap Sudut Difraksi dan Sudut Putar Menggunaka Metode Difraksi dan Polarisasi Rizka Syafilla Ningrum1∗ , Acep Kusdiwelirawan2 , Husni Thamrin3 1


2


PT Toyota Motor Manufacturing Indonesia (TMMIN)

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk menambah wawasan mahasiswa mengenai penggunaan difraksi cahaya dan polarimeter, serta menyelidiki apakah ada perbandingan konsentrasi larutan gula dan gliserin terhadap sudut difraksi dan sudut putar polarisasi.Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Dari penelitian ini didapatkan hasil yaitu pada metode difraksi menggunakan larutan gula didapatkan yaitu pada konsentrasi larutan 10% menghasilkan (n = 1) = 0, 015m, (n = 2) = 0, 02m, (n = 3) = 0, 035, Pada konsentrasi larutan 20% menghasilkan (n = 1) = 0, 01m, (n = 2) = 0, 02m, (n = 3) = 0, 03m, Pada konsentrasi larutan 30% menghasilkan (n = 1) = 0, 008m, (n = 2) = 0, 018m, (n = 3) = 0, 025m. Pada larutan gliserin didapatkan hasil yaitu pada konsentrasi larutan 10% menghasilkan (n = 1) = 0, 012m, (n = 2) = 0, 022m,(n = 3) = 0, 032, Pada konsentrasi larutan 20% menghasilkan (n = 1) = 0, 01m, (n = 2) = 0, 002m, (n = 3) = 0, 028m, Pada konsentrasi larutan 30% menghasilkan (n = 1) = 0, 006m, (n = 2) = 0, 015m, (n = 3) = 0, 024m. Pada Metode Polarisasi dalam larutan gula didapatkan hasil sudut putar zat optis aktifnya pada konsentrasi larutan 100 kg/m3 yaitu 0,61o , 0,71o , 0,71o , 0,66o , 0,71o , Pda kosentrasi 200 kg/m3 yaitu 0,71o , 0,76o , 0,80o , 0,80o , 0,80o , Pada konsentrasi larutan 300 kg/m3 yaitu 0, 82o , 0,85o , 0,92o , 0,92o ,0,92o . Pada Metode Polarisasi dalam larutan gliserin didapatkan hasil sudut putar zat optis aktifnya pada konsentrasi larutan 100 kg/m3 yaitu 0,61o , 0,57o , 0,61o , 0,57o , 0,57o , Pada kosentrasi 200 kg/m3 yaitu 0,57o , 0,57o , 0,66o , 0,57o , 0,71o , Pada konsentrasi larutan 300 kg/m3 yaitu 0,69o ,69o , 0,69o , 0,76o , 0,76o , 0,76o . Berdasarkan penelitian dapat disimpulkan bahwa untuk polarisasi, nilai sudut putar optik aktif yang menggunakan larutan gula dan gliserin dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi suatu larutan maka semakin besar pula sudut putar zat optik aktif larutannya. Serta pola bayangan yang dihasilkan akan semakin gelap atau pudar apabila konsentrasi larutannya semakin besar atau pekat. Dan untuk difraksi, semakin tinggi konsentrasinya maka sudut difraksi yang dihasilkan pada tiap orde difraksi mengalami penurunan sudut berdasarkan fungsi konsentrasi. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: polarisasi, difraksi, zat optis aktif, orde, larutan gula dan gliserin ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

umum. Penerapannya sendiri juga tidak terfokus pada skala laboratorium saja tetapi juga daPengukuran konsentrasi larutan saat ini telah pat digunakan dalam skala sebuah industri, inbanyak dikembangkan. Berbagai metode secara dustri gula misalnya. Dengan banyaknya metode kimia atau fisika telah diketahui oleh kalangan

Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 J3.1-J3.4

yang dikembangkan dapat meminimalisir ketidakterjangkaunya alat-alat yang dibutuhkan pada saat itu. Salah satu metode baru sedang dikembangkan adalah dengan menggunakan kisi difraksi [1]. Pada penelitian ini akan ditekankan penggunaan prinsip difraksi dan polarisasi dimana menggunakan kisi difraksi sebagai media pendifraksi. Saat cahaya mengenai kisi, akan timbul pola gelap terang dimana jika digunakan larutan yang berbeda-beda akan timbul perbedaan sudut difraksi. Sudut difraksi inilah yang akan digunakan untuk menganalisa pengaruh larutan terhadap prinsip difraksi itu sendiri. dengan adanya rancangan sistem yang sesuai maka penelitian ini akan dapat dilakukan. Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali fenomena yang berhubungan dengan gelombang elektromagnetik. Salah satu fenomena gelombang elektromagnetik adalah cahaya. Cahaya merupakan kebutuhan vital bagi makhluk hidup. Cahaya merupakan gelombang elektro yang sifatnya dapat di pantulkan, dibiaskan, berinterferensi dan dapat terpolarisasi. Polarisasi merupakan sifat cahaya yang dimana cahaya tersebut bergerak ke arah tertentu. Sedangkan selama ini yang diketahui bahwa cahaya itu bergetar ke segala arah [2]. Polarisasi adalah superposisi dari dua getaran harmonic yang tersusun vertikal. Polarisasi hanya terjadi pada gelombang transversal. Gelombang longitudinal tidak mengalami polarisasi. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal. Cahaya merupakan salah satu bentuk gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang cahaya mengalami proses polarisasi maka merupakan terjadinya proses osilasi yang terjadi pada medan listrik dengan titik yang melewati kurva berbentuk sinusoidal, yang terjadi saat gelombang bergerak [3]. Beberapa material tertentu memiliki sifat yang disebut optical activity (aktivitas optik). Ketika cahaya yang terpolarisasi bidang melewati material optik aktif, maka cahaya yang terpolarisasi bidang tersebut akan mengalami rotasi. Konsentrasi dari medium yang dilewati oleh cahaya, dari sudut polarisasi. Gula merupakan contoh molekul yang memutar arah getar cahaya, dengan sudut putar yang berbanding lurus dengan konsentrasinya [4]. Dalam penelitian ini hendak diselidiki bagaimana pengaruh konsentrasi larutan gula dan gliserin terhadap sudut difraksi dan sudut putar menggunakan metode difraksi dan polarisasi. Dimana telah diketahui dalam metode difraksi dapat dilakukan untuk mengukur konsentrasi larutan gula dengan memanfaatkan hubungan antara panjang gelombang dan sudut difraksi. Panjang gelombang

sendiri berbanding lurus dengan sudut difraksi dan berbanding terbalik dengan konsentrasi larutannya. Sedangkan dalam metode polarisasi didapatkan bahwa konsentrasi larutan berbanding lurus dengan sudut putarnya [5].

Dasar Teori Difraksi adalah peristiwa dimana gelombang dilenturkan atau melebar di tepi lubang dan pinggiran penghalang cahaya. Cahaya tidak lagi merambat menurut garis lurus, dan hal ini menyebabkan terjadinya interferensi hingga tepi-tepi bayangan menjadi tidak tajam melainkan kabur [6]. Peristiwa difraksi juga membatasi kecilnya benda yang dapat dilihat, serta membatasi ketepatan hasil pengukuran. Macam- macam difraksi salah satu diantaranya adalah [7]: Kisi Difraksi Kisi adalah celah-celah paralel yang ukurannya sama dimana sebuah kisi dapat terdiri dari ribuan garis per cm.Umpamakan selain celah tunggal, atau dua celah pada masing-masing sisi seperti dalam percobaan Young, kita mempunyai amat banyak celah-celah sejajar, semuanya denga lebar yang sama, dan jarak selang antaranya teratur. Cara seperti ini, yang dikenal dengan nama kisi-kisi difraksi.[8]

Didapatkan rumus sebagai berikut :[9] dsinθ = nλ

(1)

Dimana: d= jarak anatar celah kisi (m) θ= sudut deviasi n= orde difraksi (1,2,3,) l= Jarak kisi ke layar (m) x= jarak terang pusat ke terang orde lain (m) λ = panjang gelombang (m)

J3.2


Secara geometri dalam perhitungan sudut dapat dicari dengan : [10] x tanθ = (2) l Dimana: sinθ = tanθ xd dsinθ = l xd sinθ = ld x sinθ = l Subtitusi persamaan ke-1 dsinθ = nλ xd = nλ l xd λ= nl

Grafik 2 Konsentrasi larutan gliserin terhadap sudut putar zat optik aktif

Grafik 3 Konsentrasi larutan gula terhadap sudut difraksi

(3)

Metode Dengan objek penelitiannya adalah konsentrasi larutan gula dan gliserin terhadap sudut difraksi dan sudut polarisasi menggunakan alat difraksi dan polarisasi yang ada di lab tersebut. Adapun metodelogi yang digunakan dalam penelitian ini Grafik 4 Konsentrasi larutan gliserin terhadap sudut adalah berbentuk eksperimen di laboratorium dan difraksi perhitungan secara kuantitatif. Sumber data yang diperoleh dari hasil penelitian yaitu didapatkan dari Dari penelitian ini didapatkan hasil yaitu pada hasil sudut putar dari alat polarisasi dan sudut metode difraksi menggunakan larutan gula didifraksi yang didapatkan dari jarak terang pusat dapatkan yaitu pada konsentrasi larutan 10% ke terang orde lainnya denga nmenggunakan alat menghasilkan(n = 1) = 0, 015m, (n = 2) = difraksi. 0, 02m, (n = 3) = 0, 035, Pada konsentrasi larutan 20% menghasilkan (n = 1) = 0, 01m, (n = 2) = Hasil dan Pembahasan 0, 02m, (n = 3) = 0, 03m, Pada konsentrasi laruData Hasil tan 30% menghasilkan (n = 1) = 0, 008m, (n = 2) = 0, 018m, (n = 3) = 0, 025m. Pada larutan gliserin didapatkan hasil yaitu pada konsentrasi larutan 10% menghasilkan (n = 1) = 0, 012m, (n = 2) = 0, 022m, (n = 3) = 0, 032, Pada konsentrasi larutan 20% menghasilkan (n = 1) = 0, 01m, (n = 2) = 0, 002m, (n = 3) = 0, 028m, Pada konsentrasi larutan 30% menghasilkan (n = 1) = 0, 006m, (n = 2) = 0, 015m,(n = 3) = 0, 024m. Pada Metode Polarisasi dalam larutan gula didapatkan Grafik 1 Konsentrasi larutan gula terhadap sudut hasil sudut putar zat optis aktifnya pada konsenputar zat optik aktif trasi larutan 100 kg/m3 yaitu 0,61o , 0,71o , 0,71o , 0,66o , 0,71o , Pda kosentrasi 200 kg/m3 yaitu 0,71o , 0,76o , 0,80o , 0,80o , 0,80o , Pada konsentrasi larutan 300 kg/m3 yaitu 0, 82o , 0,85o , 0,92o , 0,92o ,0,92o . Pada Metode Polarisasi dalam larutan gliserin didapatkan hasil sudut putar zat optis aktifnya pada konsentrasi larutan 100 kg/m3 yaitu 0,61o , 0,57o , 0,61o , 0,57o , 0,57o , Pda kosentrasi 200 kg/m3 yaitu 0,57o , 0,57o , 0,66o , 0,57o , 0,71o . Pada konsentrasi larutan 300 kg/m3 yaitu 0,69o ,69o , 0,69o , 0,76o , J3.3


0,76o , 0,76o .

3. Sudut difraksi juga dipengaruhi oleh indeks biasnya. Dimana kenaikkan indeks bias medium terjadinya difraksi akan mempengaruhi semakin kecilnya sudut difraksi yang terbentuk.

Kesimpulan Berdasarkan tabel hasil analisis data, maka didapatkan kesimpulan hasil dari perhitungan yang telah dilakuakn setelah melakukan percobaan polarisasi dan difraksi, yaitu: Untuk metode polarisasi:

Referensi

1. Semakin besar konsentrasi suatu larutan maka semakin besar pula sudut putar zat optik aktif larutannya. 2. Pola bayangan yang dihasilkan akan semakin gelap atau pudar apabila konsentrasi larutannya semakin besar atau pekat. 3. Sudut putar zat optik aktif larutan gula lebih besar dibandingkan dengan sudut putar zat optik aktif larutan gliserin. Untuk metode difraksi: 1. Semakin tinggi konsentrasinya maka sudut difraksi yang dihasilkan pada tiap orde difraksi mengalami penurunan sudut. 2. Dimana sudut difraksi berbanding lurus dengan panjang gelombangnya. Semakin kecil sudut difraksi yang dihasilkan maka semakin kecil pula panjang gelombang yang dihasilkan.

J3.4

[1] Modul Praktikum Fisika Dasar I. 2012. Jakarta: UHAMKA. [2] Tipler, Paul A. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Jakarta: Erlangga. [3] Sears, Francis Weston dan Mark W. Zemansky. 1982. Fisika untuk Universitas 1: Mekanika. Panas. Bunyi. Bandung: Binacipa [4] Resnick dan Hallday. 1978. Fisika Jilid 2, Jakarta: Erlangga [5] Tamrin, Abdul Jamal. 2005. P.I.N.T.A.R FISIKA. Jawa Timur: Gitamedia Press. [6] Wibowo, Hari, BERKALA FISIKA 9 (1), 31 (2006). [7] Linda, Perwirawati, Jurnal Sains dan Matematika 15 (2), 79,80,81 (2007). [8] Purnama, Egarully, JurnalFisika 2 (1), 661 (2014). [9] Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta: Erlangga. [10] Nina, Khalimatun, JurnalFisika 2 (1), 679 (2014)



Nilai Absorbansi pada Unsur Merkuri Bedak dengan Menggunakan Pendekatan Hukum Lembert-Beer dan Metode Least Square Raida1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Armet Kosaputra3 1


2


Fakultas Farmasi dan Sains Universitas Muhammadiyah Prof. DR. Hamka, Jakarta

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi unsur merkuri yang didapatkan dari berbagai jenis bedak dengan menggunakan pendekatan Hukum Lembert-Beer dan Least Square. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan alat spektrofotometer dengan berbagai jenis bedak dengan merk yang berbeda. Metode penelitian yaitu dengan cara disgesi basah dan dilanjutkan dengan pengamatan nilai absorbansi pada spektrofotometer dengan panjang gelombang 253,20 nm. Dan didapatkan hasil nilai absorbansi dan konsentrasi merkuri yaitu Nilai absorbansi yang didapatkan ialah(2,2903),(0,1827),(1,0538),(2,2822), (1,9875),(1,6333),(0,1827),(1,8990),(1,1302) dan konsentrasi unsur merkuri pada sampel bedak ialah 0,094 mg/l, 0,0036 mg/l, 0,041 mg/l, 0,093 mg/l, 0,081mg/l,0,066 mg/l, 0,0036 mg/l, 0,077 mg/l dan 0,044 mg/l. Konsentrasi yang dimiliki bersifat aman untuk dikonsumsi karena tidak melebihi batas penggunaan unsur merkuri. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: absorbansi, merkuri, konsentrasi, spektrofotometer. ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Bedak merupakan suatu bahan yang biasa digunakan oleh kaum wanita maupun anak-anak untuk membantu penampilan wajah agar dapat terlihat segar atau tidak pucat. Dalam kandungan bedak salah satu unsur yang umum digunakan dalam campuran pembuatan bedak adalah Merkuri (Hg) atau yang biasa disebut dengan raksa. Merkuri (Hg) merupakan salah satu jenis logam yang banyak ditemukan di alam dan tersebar dalam batu-batuan, bijih tambang, tanah, air dan udara sebagai senyawa anorganik dan organik.Merkuri adalah unsur yang mempunyai nomor atom (NA ; 80) serta mempunyai massa molekul relatif. Merkuri diberikan symbol kimia Hg yang merupakan singkatan yang berasal bahasa Yunani Hydrargricum, merkuri atau raksa. Merkuri biasa dimanfaatkan dalam bidang in-

dustri, pertanian maupun kedokteran. Dalam bidang kedokteran merkuri biasa digunakan sebagai bahan pengobatan penyakit sifilis, bidang pertanian merkuri digunakan sebagai bahan pengawet produk dan dalam bidang industri merkuri digunakan sebagai bahan kosmetik. Namun disamping manfaat yang dihasilkan merkuri memiliki dampak yang berbahaya karena merkuri termasuk bahan toksik yang jika penggunaannya melebihi batas atau konsentrasi layak konsumsi yang harus diperhatikan oleh konsumen. Penting bagi kita untuk memperhatikan konsentrasi merkuri yang terkandung bahan yang kita gunakan salah satunya ialah pada bedak. Penjualan bedak baik yang bermerk dalam negeri maupun merk luar negeri marak diperjual belikan dengan mudah namun kita harus tetap mewaspadai terutama bahan yang mengandung toksik atau racun pada bedak yang kita gunakan.

Raida et al. / Prosiding EduFi 2017 J4.1 - J4.4

Kulit akan dapat mengabsorbsi bedak melalui poripori kulit yang kemudian unsur merkuri pada bedak akan diteruskan oleh jaringan-jaringan tubuh dan kemudian mengendap. Dampak yang dihasilkan akan berlangsung dengan interval waktu yang lama karena merkuri akan mengendap dalam tubuh. Jumlah konsentrasi yang biasa aman dan bisa digunakan oleh tubuh ialah tidak melebihi dari 1 ml/gr. Untuk mengetahui jumlah konsentrasi unsur bisa digunakan alat spektrofotometer. Spektrofotometer adalah alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya energi pada suatu sistem kimia (larutan) dengan panjang gelombang tertentu. Dalam suatu larutan terdapat daya serap yang dapat dilakukan oleh suatu larutan sama halnya seperti daya serap (absorbsi) pada zat radioaktif pada suatu bahan tertentu. Daya serap inilah kita dapat mengetahui sejauh mana partikel dalam larutan dapat menyerap enegri atau cahaya sesuai dengan panjang gelombang yang terbentuk oleh larutan tersebut. Dari sistem spektrofotometer selain mengetahui jumlah konsentrasi unsur kita dapat pula mengetahui absorbansi suatu larutan dengan mengkaji besarnya konsentrasi dan panjang gelombang dan interferensi sinar datang dan sinar yang diteruskan (transmitan) . Untuk menghitung besarnya energi serapan (absorbansi) bisa dihitung dengan pendekatan Hukum Lemebert-Beer dan Metode Least Square.

Dasar Teori Merkuri (Hg) adalah logam cair putih keperakan pada suhu biasa. Dan mempunyai kerapatan 13,534 g/ml. Merkuri (Hg) merupakan salah satu jenis logam yang banyak ditemukan di alam dan tersebar dalam batu-batuan, bijih tambang, tanah, air dan udara sebagai senyawa anorganik dan organik. Merkuri adalah unsur yang mempunyai nomor atom (NA ; 80) serta mempunyai massa molekul relatif. Merkuri diberikan symbol kimia Hg yang merupakan singkatan yang berasal bahasa Yunani Hydrargricum, merkuri atau raksa sebagai unsur, merkuri berbentuk cair keperakan pada suhu kamar. Merkuri membentuk berbagai persenyawaan baik anorganik maupun organik. Merkuri dapat menjadi senyawa anorganik melalui oksidasi dan kembali menjadi unsur merkuri (Hg) melalui reduksi [2]. Dalam analisis spektofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang menjorok kedalam daerah ultraviolet spektrum itu. Dari spektum ini, dipilih panjang panjang gelombang tertentu dengan lebar pita kurang dari 1mm. Panjang gelombang uv dan

tampak jauh lebih pendek daripada panjang gelombang radiasi inframerah. Satuan yang digunakan untuk memberikan panjnag grlombang adalah ini adalah nanometer (1 nm = 10−7 cm). Spektrum tampak terentang dari sekitar 400 nm (ungu) sampai 750 (merah), sedangkan ultraviolet terentang dari 100 sampai 400 nm. Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbending terbalik dengan panjang gelombang radiasi. ∆E = hv =

hc λ

(1)

dengan ∆E = energi yang diabsorpsi, dalam erg h = tetapan planck, 6,6 x 10−27 erg/det c = tetapan cahaya, 3 x 1010 cm/det λ = panjang gelombang, dalam cm [3]. Sebuah spektometer adalah suatu instrumen untuk mengukur transmitans atau absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang; pengukuran terhadap sederetan sampel suatu pada suatu panjang gelombang tunggal dapat pula dilakukan [4]. Hukum Lembert-Beer mengatakan Apabila sinar monokromatik dengan intensitas awal I0 dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan maka sebagian sinar diabsobsi sehingga intensitas sinar yang ditransmisikan I.

Hukum Lembert: I = I0 e−kI

(2)

I = I0 e−k2 C

(3)

I = I + I0 e−k3 Cl

(4)

Hukum Beer

Hukum :

Perbandingan insentisas dikenal dengan transmitans (transmittance) dan biasanya dinyatakan

J4.2



dengan persen %.

T =

I I0

e−k3 Cl

(5)

Logaritmanya :

log(

1. Pada Merk Bedak Kecantikan

I ) = k3 Cl I0

(6)

I ) = 2.303k3 Cl I0

(7)

I ) = kCl I0

(8)

log(

Dalam penelitian ini menggunakan berbagai merk bedak dan digolongkan menjadi tiga bagian yaitu merk bedak kecantikan, merk bedakbayi dan merk bedak pengobadan dan dihasilkan sebagai berikut:

Atau log(

E = kCl

(9)

Dimana : k = koefisien absorbantivitas c = konsentrasi (mg/l) I = intensitas akhir I0 = intensitas awal l = lebar kuvet E = Energi Absorbansi

Tabel 1 Absorbansi

Konsentrasi berada pada nilai konsentrasi tertinggi adalah 0.094 mg/l dan konsentrasi terendah 0,0036 mg/l. perbedaan konsentrasi cukup besar namun jumlah konsentrasi merkuri ini tidak melebihi dari batas konsumsi penggunaan merkuri.

Metode Metode least square dipilih untuk pendekatan perhitungan dalam menentukan besarnya nilai koefisien absorbsi pada setiap material. Dimana Metode least square merupakan metode yang banyak digunakan untuk melihat kecenderungan linear dari suatu data pengamatan. Misalnya kita memiliki data pengamatan yaitu:

Grafik 1 nilai absorbansi bedak merk kecantikan

Hubungan linear antara data y1 dan x1 ialah y = a + bx

2. Pada Merk Bedak Bayi (10)

Dengan nilai koefisien dan dengan metode kuadrat terkecil: a=

Σy · Σx2 − Σx · Σxy n · Σx2 − (Σx)2

(11)

n · Σxy − Σx · Σy n · Σx2 − (Σx)2

(12)

b=

(13) J4.3

Dalam merk bayi ini konsentrasi unsur merkuri 0,066 mg/l dan 0,0036 mg/l. perbedaan unsur merkuri ini namun masih berstatus aman untuk dikonsumsi.


Kesimpulan Nilai absorbansi yang didapatkan dari hasil penelitian adalah(2,2903),(0,1827),(1,0538),(2,2822), (1,9875),(1,6333),(0,1827),(1,8990),(1,1302) dan konsentrasi unsur merkuri pada sampel bedak ialah 0,094 mg/l, 0,0036 mg/l, 0,041 mg/l, 0,093 mg/l, 0,081mg/l,0,066 mg/l, 0,0036 mg/l, 0,077 mg/l dan 0,044 mg/l. Konsentrasi yang dimiliki bersifat aman untuk dikonsumsi karena tidak melebihi batas penggunaan unsur merkuri yaitu 1 mg/l. Grafik 2 nilai absorbansi bedak bayi

Referensi 3. Pada Merk Bedak lain

Didapatkan nilai absorbansi oleh larutan sebesar 1,8990 dan 1,1302 dan nilai konsentrasi 0,077 mg/l dan 0,044 mg/l. Grafik nilai absorbansi merk lain

Grafik 3 nilai absorbansi bedak lain

J4.4

[1] G.Svehla Ph.D. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makc cro dan Semimikro edisi ke lima. (Longman group limited, London). [2] Alfian Zul. Merkuri Antara Manfaat dan Efek Penggunaanya bagi Kesehatan Manusia dan Lingkungan. (Universitas Sumatera Utara, Sumatra, 2006). [3] Buku ajar Vogel . Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik edisi 4. (EGC). [4] Dudley H.Wiliams dkk. Metode Spektroskopi dalam Kimia Organik. (EDC). [5] J.Fessenden Ralp, S.Fessenden Joan. Kimia Organik, University Of Montana. (Erlangga, Jakarta, 1986). [6] Anwar Nur Muhamad dkk. Teknik Laboratorium untuk Bidang Teknologi. (IPB, Bogor, 1989). [7] Triyon Djoko dan Djuhana Dede dkk.Panduan Praktikum Fisika Lanjutan. (Universitas Indonesia, Depok, 2007). [8] Armin Fithriani, Zulharmita, Rama Firda Dinda. Identifikasi dan penetapan kadar Merkuri(Hg) dalam Krim Pemutih Kosmetika Herbal dengan Menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). (Fakultas Farmasi Andalas, Indonesia).



Menentukan Titik Massa Setengah Jungkat- Jungkit Sederhana dengan Menggunakan Triple Integral Muhamad Munarul Hidayat1,∗ , Ridwan Priyo Laksono2 , Imas Ratna Ermawati3 1,2,3


Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk menentukan titik massa setengah jungkat-jungkit sederhana menggunakan Triple Integral. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen dengan menggunakan persamaan matematika. Alat dan bahan yang digunakan adalah kayu untuk menentukan titik massa jungkat-jungkit. Dengan menghitung masing-masing sumbu pada benda setengah jungkat-jungkit. Adapun hasil yang didapat masing- masing sumbu pada balok kayu x ¯ = 0,106, y ¯ = 0,106, ¯z =0,106. Balok penampang x ¯ = 0,134, y ¯ = 0,134, ¯z =0,134, segitiga penampang x ¯ = 0,135, y ¯ = 0,144, ¯z =0,022. Serta titik massa pada setengah jungkatjungkit didapat pada masing-masing sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z sebesar 0,304, 0,294, 0,254. Dengan demikian setengah papan jungkat-jungkit termasuk ke dalam kesetimbangan benda tegar, meskipun dari perhitungan data yang di kalkulasikan ke dalam fisika dan matematika sudah mendekati syarat kesetimbangan benda tegar. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: titik massa, titik berat jungkat jungkit, triple integral. ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan

untuk menentukan titik massa pada papan jungkatFisika merupakan ilmu alam atau studi tentang jungkit akan ditentukan dengan menggunakan penmateri, gejala benda alam yang tidak hidup dan dekatan empiris melalui pecobaan dan perhitungan pergerakannya melalui ruang dan waktu. misal- fisika matematika. nya gerak dan gravitasi. Bila dilihat secara lebih luas lagi bahwa fisika adalah ilmu yang menganalisis Dasar Teori alam, dilakukan untuk memahami bagaimana alam 1. Titik Berat dan Titik Massa semesta berperilaku. Ilmu fisika juga terjadi pada diri kita, dimana kita dapat berdiri tegak tanpa Seperti diketahui setiap benda padat terdiri melayang di bumi ini. Adapun gaya-gaya yang bekatas partikel-partikel, tiap partikel memiliki erja pada papan tersebut adalah gaya-gaya yang massa. Dengan demikian semua partikel juga di berikan ke arah bawah, dan gaya atas yang di memiliki berat. Arah gaya berat menuju ke berikan oleh titik tumpu serta gaya gravitasi (betitik pusat bumi, itu berarti pada benda bekratnya) yang bekerja pada pusat papan yang serba erja gaya sejajar dengan arah sama. Berturutsama. turut adalah Untuk menentukan titik massa pada papan (x1 y1 ) , (x2 y2 ) , (x3 y3 ) , ...... (xn yn ) (1) jungkat-jungkit dapat di tentukan dengan mengguDengan menggunakan prinsip momen resulnakan pendekatan konsep dan matematis melalui tan seperti pada gaya sejajar, resultan gaya penjabaran dengan menggunakan teknik Triple Integral, serta dengan menggunakan pendekatan berat sama dengan jumlah bagian-bagiannya sehingga koordinat titik berat masing -masing empiris melalui percobaan. Dalam penelitian ini,

Muhamad Munarul Hidayat et al. / Prosiding EduFi 2017 J5.1-J5.4

terhadap sumbu [1]. Σxn wn x1 w1 + x2 w2 + ... + xn wn = w w (2) Σyn wn y1 w1 + y2 w2 + ... + yn wn Y = = w w (3) Rumus di atas digunakan untuk menentukan titik berat benda, asalkan benda dan titik berat masing masing diketahui. X=

Untuk benda yang ukurannya tidak terlalu besar koordinat titik berat di atas dapat ditampilkan menjadi seperti berikut [2]. x1 m1 + x2 m2 + ... + xn mn Σn x n m n = Σm m1 + m2 + ... + mn (4) Σn yn mn y1 m1 + y2 m2 + ... + yn mn = Y = Σm m1 + m2 + ... + mn (5) z1 m1 + z2 m2 + ... + zn mn Σn zn mn = Z= Σm m1 + m2 + ... + mn (6)

X=

Persamaan ini di gunakan untuk menentukan koordinat titik yang disebut titik massa benda. Di titik massa itu massa benda seakan terkumpul (dipusatkan).

proses kebalikan dari proses penurunan suatu fungsi. Dalam pelajaran kalkulus telah kita pelajari cara menghitung integral terbatas R dari fungsi satu variabel, misalnya f (x). Kita juga telah mempelajari cara menghitung turunan parsial dari f(x,y,z) dengan menganggap salah satu variabel tetap. Konsep ini merupakan dasar untuk membicarakan integral fungsi yang jumlah variabelnya lebih dari satu, misalnya mengintegralkan f(x,y,z) [4]. Konsep yang diwujudkan dalam integral tunggal dan lipat-dua meluas secara alami ke integral-lipat tiga, dan bahkan ke integral berdimensi-n. Tinjau fungsi f tiga variabel yang didefinisikan atas daerah berbentuk balok B dengan sisi-sisi sejajar sumbu-sumbu koordinat. Kita tidak dapat menggambarkan lagi grafik f (akan diperlukan empat dimensi), tetapi kita dapat memotret B pada gambar di bawah. Bentuklah suatu partisi P dari B dengan melewatkan bidang-bidang melalui B sejajar bidang-bidang koordinat, jadi memotong B menjadi balok-balok bagian kecil B1 , B2 , ... , Bn ; sebuah balok bagian khas Bk , diperlihatkan pada gambar di bawah. Pada Bk , ambil satu titik contoh dan tinjau jumlah Riemann. Pada Bk , ambil satu titik contoh (¯ x,¯ y,¯z) dan tinjau jumlah Riemann

2. Prinsip Kerja Papan Jungkat Jungkit Gaya gaya yang bekerja pada papan adalah gaya gaya yang diberikan oleh setiap anak ke arah bawah F1 dan F2 , gaya keatas yang diberika oleh titik tumpu, FN , dan gaya gravitasi (beratnya), yang bekerja pada pusat papan yang serba sama. Dengan demikian persamaan torsi hanya akan melibatkan gaya gaya F1 dan F2 , yang sama denga berat beban tersebut. Dengan demikian persamaan torsi adalah [3]: τ =0

Σnk=1 f (x, y, z) ∆Vk

(8)

Σnk=1 f

(9)

(x, y, z) ∆Vk z

(7)

Diaman torsi yang cenderung merotasi papan berlawanan arah jarum jam telah di pilih sebagai torsi positif, dan torsi yang cenderung merotasi searah jarum jam sebagai torsi negatif. Percepatan gravitasi, g , muncul di kedua suku dan saling meniadakan.

dengan ∆Vk = ∆xk ∆yk ∆z k adalah volume Bk . Misalkan norma partisi P adalah panjang diagonal terpanjang dari semua balok bagian. Maka kita definisikan integral lipat tiga dengan Z Z Z f (x, y, z) dV = lim Σnk=1 f (x, y, z) ∆Vk B

P

(10)

3. Triple Integral Konsep integral pada dasarnya merupakan konsep anti-turunan, dimana ia merupakan J5.2

asalkan bahwa limit ini ada. [5]


Metode

bidangnya menggunakan rumus aplikasi titik massa Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen dalam fisika. dengan menggunakan persamaan matematika triple Tabel 4 Segitiga Penampang Pertama integral untuk menentukan titik massa pada papan Pada Sumbu Nilai Titik Massa setengah jungkat-jungkit. x ¯ 0,135 y ¯ 0,114 Hasil ¯z 0,022 Setelah kami melakukan bereberapa rangkaian Dari tabel 4 terlihat bahwa nilai titik massa sepercobaan dan prrhitungan pada rangkaian seten¯ sebesar gah jungkat-jungkit, maka akan didapat nilai to- gitiga penampang pertama pada sumbu x ¯ sebesar 0,114, dan ¯z sebesar 0,022 yang dital titik massa pada masing-masing sumbu benang 0,135, y dapat setelah mencari nilai volume benda serta kerpada tabel di bawah ini: apatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan Tabel 1 Balok Kayu integral lipat tiga dan pada akhirnya di jumlahkan dari setiap-setiap bidangnya menggunakan rumus Pada Sumbu Nilai Titik Massa aplikasi titik massa dalam fisika. x ¯ 0,106 y ¯ ¯z

0,106 0,106

Tabel 5 Segitiga Penampang Kedua

Pada Sumbu Nilai Titik Massa x ¯ 0,135 Dari tabel 1 terlihat bahwa nilai titik massa y ¯ 0,114 balok kayu pada sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z sebesar 0,106 ¯z 0,022 yang didapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam Dari tabel 5 terlihat bahwa nilai titik massa persamaan integral lipat tiga dan pada akhirnya segitiga penampang kedua pada sumbu x ¯ sebesar di jumlahkan dari setiap-setiap bidangnya menggu- 0,135, y ¯ sebesar 0,114, dan ¯z sebesar 0,022 yang dinakan rumus aplikasi titik massa dalam fisika. dapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan Tabel 2 Balok Kayu Penampang Pertama integral lipat tiga dan pada akhirnya di jumlahkan Pada Sumbu Nilai Titik Massa dari setiap-setiap bidangnya menggunakan rumus x ¯ 0,134 aplikasi titik massa dalam fisika. y ¯ 0,134 Tabel 6 Setengah Jungkat Jungkit ¯z 0,134 Pada Sumbu Nilai Titik Massa Dari tabel 2 terlihat bahwa nilai titik massa x ¯ 0,304 balok kayu penampang pertama pada sumbu x ¯, y ¯, y ¯ 0,294 dan ¯z sebesar 0,134 yang didapat setelah mencari ¯z 0,254 nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan integral lipat tiga Dari tabel 6 terlihat bahwa nilai titik massa dan pada akhirnya di jumlahkan dari setiap-setiap setengah jungkat-jungkit pada sumbu x ¯ sebesar bidangnya menggunakan rumus aplikasi titik massa 0,304, y ¯ sebesar 0,294, dan ¯z sebesar 0,254 yang dalam fisika. didapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam perTabel 3 Balok Kayu Penampang Kedua samaan integral lipat tiga dan pada akhirnya di jumlahkan dari setiap-setiap bidangnya mengguPada Sumbu Nilai Titik Massa nakan rumus aplikasi titik massa dalam fisika. x ¯ 0,134 y ¯ 0,134 ¯z 0,134

Pembahasan

Dari tabel 3 terlihat bahwa nilai titik massa balok kayu penampang kedua pada sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z sebesar 0,134 yang didapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan integral lipat tiga dan pada akhirnya di jumlahkan dari setiap-setiap

Dalam penelitian ini kita akan menentukan nilai titik massa setengah jungkat jungkit dengan menggunakan Triple Integral, dengan menghitung dari masing-masing sumbu pada benda papan setengah jungkat-jungkit yang akan kita hitung. Setelah kita ketahui nilai dari masing-masing pada sumbu benda

J5.3


yang akan kita hitung. Hasil yang didapat adalah hasil dari setelah kita mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan Triple Integral dan pada akhirnya dijumlahkan dari tiap-tiap bidangnya dengan menggunakan rumus aplikasi titik massa dalam fisika. Setelah kita melakukan beberapa rangkaian percobaan dan perhitungan, maka didapat nilai titik massa pada masing-masnig sumbu. Pada balok kayu terlihat bahwa nilai sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z sebesar 0,106, pada balok kayu penampang pertama dan kedua pada sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z sebesar 0,134, pada segitiga penampang pertama dan kedua didapat pada sumbu x ¯ sebesar 0,135, y ¯ sebesar 0,114, dan ¯z sebesar 0,022. Nilai ini didapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda, lalu dimasukkan dalam persamaan Triple Integral. Kemudian untuk menentukan nilai titik massa total kita dapatkan setelah kita gabungkan nilainilai titik massa pada masing-masing sumbu x ¯ y ¯ dan ¯z dari bidang-bidang pada benda setengah jungkat-jungkit kedalam aplikasi fisika. Karena yang digunakan adalah tiga dimensi maka kita gunakan Triple Integral.

dua syarat sudah terpenuhi, maka benda tersebut dikatakan sebagai kesetimbangan benda tegar. Adapun hasil dari perhitungan untuk menentukan nilai titik massa total pada balok kayu pada sumbu x ¯, y ¯, dan ¯z didapatkan sebesar 0,106, sedangakan pada balok kayu penampang pertama dan kedua pada x ¯, y ¯, dan ¯z didapatkan sebesar 0,134, dan segitiga penampang pertama dan kedua pada sumbu x ¯ sebesar 0,135, y ¯ sebesar 0,114, dan ¯z sebesar 0,022, serta titik massa pada setengah jungkat-jungkit didapat pada masing-masing sumbu sumbu x ¯ sebesar 0,304, y ¯ sebesar 0,294, dan ¯z sebesar 0,254. Nilai ini didapat setelah mencari nilai volume benda serta kerapatan benda. Lalu dimasukkan dalam persamaan integral lipat tiga dan pada akhirnya di jumlahkan dari setiap-setiap bidangnya menggunakan rumus aplikasi titik massa dalam fisika.

Referensi

Kesimpulan Agar sebuah benda diam, jumlah gaya yang bekerja harus berjumlah nol. Karena gaya merupakan vektor, komponen-komponen gaya total masingmasing harus nol ΣF = 0, dan torsi yang bekerja pada benda dalam keadaan seimbang haruslah sama dengan Στ = 0. Dengan demikian jika ke-

J5.4

[1] Resnick dan Hallday. 1978. Fisika Jilid 2, Jakarta: Erlangga. [2] Tipler, Paul A. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Jakarta: Erlangga. [3] Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga. [4] Alatas, Husin. 2002. Buku Pelengkap Fisika Matematika edisi 1. Bogor : Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. [5] Varberg, Purcell, dan Rigdon. 2007. Kalkulus Edisi Kesembilan Jilid 2. Jakarta: Erlangga.



Analisis Modulus Elastisitas dengan Uji Tarik pada Jenis Logam Kuningan, Besi, dan Alumunium Farah Diba1,∗ , Hamdi Fathurrohman2 1


2


Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan menganalisis modulus elastisitas jenis logam. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka Jakarta. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah metode praktikum. Dengan populasinya adalah logam dan samplingnya adalah jenis logam kuningan, besi dan alumunium. Berdasarkan hasil penelitian tiap jenis ada 2 data modulus elastisitas: Kuningan E1 = (6,20,2409) N/mm2 dan E2 = (4,6170,1379) N/mm2 , besi E1 = (6,5710,251) N/mm2 dan E2 = (0,467775,3353x10-3) N/mm2 , alumunium E1 = (0,0118,3359x10-3) N/mm2 danE2 = (0,0268,336x 10-3) N/mm2 , disimpulkan bahwa ukuran serta bentuk benda berpengaruh terhadap terjadinya tegangan dan regangan sehingga menghasilkan modulus elastisitas. Dan jenis logam yang digunakan memiliki keuntungan dan kerugiannya masing-masing. c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata Kunci: Uji tarik, tegangan-regangan, modulus elastisitas ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Suatu logam mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat fisik, mekanik, termal, dan korosif. Salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah sifat mekanik. Sifat mekanik merupakan salah satu acuan untuk melakukan proses selanjutnya terhadap suatu material, contohnya untuk dibentuk dan dilakukan proses permesinan. Untuk mengetahui sifat mekanik pada suatu logam harus dilakukan pengujian logam tersebut. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik. Dalam pembuatan suatu kontruksi diperlukan material dengan spesifikasi dan sifat-sifat yang khusus pada setiap bagiannya. Sebagai contoh dalam pembuatan kontruksi sebuah jembatan. Diperluakan material yang kuat untuk menerima beban diatasnya. Material juga harus elastic agar pada ssat terjadi pembebanan standar atau berlebih tidak patah. Salah satu con-

toh material yang sekarang banyak digunakan pada konstruksi bangunan atau umum adalah logam. Meskipun dalam pembuatannya telah diprediksikan sifat mekanik dari logam tersebut, kita perlu benarbenar mengetahui nilai mutlak dan akurat dari sifat mekanik logam tersebut. Oleh karena itu, sekarang ini banyak dilakukan pengujian-pengujin terhadap sampel dari material. Pengujian ini dimasukkan agar kita dapat mengetahui besar sifat mekanik dari material, sehingga dapat dilihat kelebihan dan kekurangannya. Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu jenis material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang

Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6

diberikan secara lambat. Salah satu cara untuk besaran sifat mekanik dari logam adalah dengan uji tarik sifat mekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan elastisitas dari logam tersebut. Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari uji kurva tarik. Pengujian tarik ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekani suatu material, khususnya logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui dari hasil pengujian tarik. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan. Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam. Oleh karena itu, ada beberapa alasan yang melatarbelakangi dalam penelitian ini antara lain: pentingnya pengujian tarik ini, adanya kurva tegangan-regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan. Pada pengujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam serta mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam. Dalam proses perencanaan, dapat juga ditentukan jenis bahan maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya yang lebih tepat. Di samping tidak mengabaikan aktor biaya produksi dan kualitasnya. Pada penelitian ini menganalisis dari jenis logam serta uji tarik pada tiap-tiap. Modulus elastisitas dan kekuatan tarik pada jenis logam kuningan, besi, dan alumunium dengan pengujian tarik. Dengan demikian, penelitian ini akan terfokus pada modulus elastisitas dengan pengujian tarik dari jenis logam yang digunakan seperti kuningan, besi dan alumunium.

Dasar Teori 1. Tegangan (Stress) Gerak sesuatu benda ”tegar” adalah suatu abstraksi matematis guna memudahkan perhitungan, karena semua benda nyata sampai suatu batas tertentu berubah di bawah pengaruh gaya yang dikerjakan terhadapJ6.2

nya. Pada Akhirnya perubahan bentuk atau volum suatu benda akibat gaya luar yang bekerja terhadapnya ditentukan oleh gaya antara molekulnya. Walaupun pada waktu ini teori kemolekulan berjumlah cukup maju untuk memungkinkan kita menggakulasi kelentingan jenis logam kuningan, besi dan alumunium, misalnya dengan bertolak dari sifat jenis kuningan, besi dan alumunium [1].

Gambar 1

Isi Jurnal Benda homogen ditarik dengan gaya F Pada gambar 1 menunjukkan batang homogen yang luas penampangnya A yang ditarik kedua ujungnya dengan gaya F yang besarnya sama, dikatakan batang tersebut dalam keadaan teregang. Dimana potongan tidak terlalu dekat dengan ujung batang maka gaya tarik akan tersebar merata pada penampang seluas A, ternyata bermanfaat untuk meninjau rapatnya sebaran gaya yaitu gaya persatuan luas. Tegangan (stress) S yang dialami oleh batang didefinisikan sebagai perbandingan gaya F terhadap luas penampang A. Tegangan Demikian disebut dengan tegangan tarik, karena kedua potongan saling tarikmenarik dan disebut juga tegangan normal, sebab gaya yang tersebar merata tegak lurus penampang A [1]. 2. Regangan (Strain) Perubahan relative dimensi atau bentuk benda yang mengalami tegangan yaitu regangan. Tiap jenis tegangan dalam bagian sebelumnya memiliki jenis regangannya masingmasing [2].


Gambar 2 Regangan memanjang

Gambar 2 melukiskan sebuah batang yang panjang aslinya l0 dan berubah-ubah menjadi panjang L apabila pada ujung-ujungnya dilakukan gaya tarik yang sama besar dan berlawanan arahnya. Sudah tentu perpanjangan itu tidak hanya timbul pada ujungujung batang saja. Setiap unsure batang sebagai keseluruhan. Regangan akibat tarikan (tensile tarin) pada batang itu didefinisikan sebagai pertambahan panjang terhadap panjang awalnya. Regangan akibat kompresi (desakan) pada batang itu didefinisikan dengan cara yang sama yaitu sebagai perbandingan berkurangnya panjang terhadap panjang awalnya. Regangan memiliki dua jenis komponen yaitu: jeni arah normal dan tangesial. Pada arah normal perubahan ditunjukkan dengan pemndekan bahan dari L menjadi Lo akibatnya volume bahan berubah, sedangkan arah tangesial perubahan diperlihatkan oleh benda yang makin melebar yang akibatnya bentuk bahan berubah [2]. Pada regangan yang dihasilkan oleh tekanan hidrostatik, dinamakan regangan volume, yang didefinisikan sebagai perbandingan perubahan volume ), terhadap volume awal (V). Regangan volume juga merupakan bilangan semata-mata [1]. (a) Hukum Hooke Ketika sebuah benda dikenai stress (σ) , maka sebagai respon benda akan terdeformasi dan mengalami strain (). Jika stress yang sama dikenakan pada benda yang lain maka strain yang timbul, besar kemungkinan memiliki nilai yang berbeda. Hooke merumuskan hubungan stress dan strain dalam sebuah persamaan yang dikenal kemudian, dengan hukum Hooke. Menurut hukum Hooke, perbedaan dampak ini diakibatkan oleh karakteristik benda berbeda yang berbeda satu sama lain, karakter ini dinamakan Modulus elastik (E) [3]. Modulus elastik atau konsatanta elastisiJ6.3

tas mengandung informasi penting sifat elastisitas bahan, yaitu kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setalh terdeformasi karena dikenai gaya dalam arah normal. Hukum Hooke berlaku pada daerah elastis saja, pada satu saat ketika stress cukup besar elastisitas benda menjadi tidak linier (E tidak lagi konstan), daerah ini disebut daerah plastis. Pada intinya hukum Hooke menggambarkan bahwa jika sebuah stress (σ) atau gaya bekerja pada benda, maka benda akan mengalami perubahan atau deformasi yang digambarkan oleh perubahan bentuk atau strain (). Besaran fisis yang menggambarkan kekuatan ini disebut modulus elastik. (b) Modulus Elastik Modulus elastik pada kenyataannya tidaklah sederhana, sebab sebuah benda dapat memiliki modulus elastik yang berbeda ketika dikenalstressyang sama tapi pada arah yang sedikit berbeda. Besaran modulus elastik ini memegang peran sangat penting dalam dunia material dan ilmu kebumian, karena dari nilai besaran elastik kita dapat mengetahui seberapaseberapa kuat sebuah material menopang beban, atau kita juga dapat mengetahui jenis suatu bahan dari modulus elatiknya[3]. (c) Pengertian Pengujian Tarik Pengujian tarik adalah suatu pengukuran terhadap bahan untuk mengetahui keuletan dan ketangguhan suatu bahan terhadap tegangan tertentu serta pertambahan panjang yang dialami oleh bahan tersebut.Pada uji tarik (Tensile Test) kedua ujung benda uji dijepit, salah satu ujung dihubungkan dengan perangkat penegang. Regangan diterapkan melalui kepala silang yang digerakkan motor dan alongasi benda uji, dengan pergerakan relatif dari benda uji. (d) Grafik Tegangan dan Regangan Hubungan antara tegangan dan regangan setiap bahan berbeda, tergantung jenis bahannya. Bila tegangan dan regangan digambarkan dalam suatu grafik akan diperoleh bentuk yang berbedabeda [2]. Sampel atau benda uji ditarik dengan beban continu sambil diukur per-


tambahan panjangnya. Data yang didapat berupa perubahan panjang dan perubahan beban yang selanjutnya ditampilkan dalam bentuk grafik teganganregangan :

tergantung pada jenis kuningan dan tujuan penggunaan kuningan. Kuningan yang mengandung persentase tinggi tembaga terbuat dari tembaga yang dimurnikan dengan cara elektrik. Kuningan yang mengandung persentase rendah tembaga juga dapat dibuat dari tembaga yang dimurnikan dengan elektrik, namun lebih sering dibuat dari scrap tembaga. Kuningan dengan persentase seng yang lebih tinggi memiliki sifat lebih kuat dan lebih keras, tetapi juga lebih sulit untuk dibentuk, dan memiliki ketahanan yang kurang terhadap korosi [4]. 2. Besi Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari - hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi.Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya Zink dan Magnesium dapat melindungi besi dari korosi [5].

Gambar 3 Kurva tegangan-regangan

Material (Logam) Bahan material adalah sebuah masukan dalam produksi. Mereka seringkali adalah bahan mentah - yang belum diproses, tetapi kadang kala telah diproses sebelum digunakan untuk proses produksi lebih lanjut. Umumnya, dalam masyarakat teknologi maju, material adalah bahan konsumen yang belum selesai.

3. Alumunium

1. Kuningan Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga dan seng. Tembaga merupakan komponen utama dari kuningan, dan kuningan biasanya diklasifikasikan sebagai paduan tembaga. Warna kuningan bervariasi dari coklat kemerahan gelap hingga ke cahaya kuning keperakan tergantung pada jumlah kadar seng. Kuningan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak sekuat atau sekeras seperti baja. Kuningan sangat mudah untuk di bentuk ke dalam berbagai bentuk, sebuah konduktor panas yang baik, dan umumnya tahan terhadap korosi dari air garam. Karena sifat-sifat tersebut, kuningan kebanyakan digunakan untuk membuat pipa, tabung, sekrup, radiator, alat musik, aplikasi kapal laut, dan casing cartridge untuk senjata api. Komponen utama kuningan adalah tembaga. Jumlah kandungan tembaga bervariasi antara 55% sampai dengan 95% menurut beratnya

Aluminium adalah logam yang memiliki kekuatan yang relatif rendah dan lunak. Aluminium merupakan logam yang ringan dan memiliki ketahanan korosi yang baik, hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat lainnya.Umumnya aluminium dicampur dengan logam lainnya sehingga membentuk aluminium paduan. Material ini dimanfaatkan bukan saja untuk peralatan rumah tangga, tetapi juga dipakai untuk keperluan industri, kontsruksi, dan lain sebagainya. Aluminium murni sangat lunak, kekuatan rendah dan tidak dapat digunakan pada berbagai keperluan.

Metodologi Penelitian Metodologi yang dilakukan dalam pelaksanaan penelitian ini antara lain pratikum, literatur dan bimbingan.

J6.4


Hasil dan Pembahasan 1. Hasil Data Tegangan (Stress) Pada uji tarik jenis logam yang berbedabeda yaitu kuningan,besi dan alumunium didapatkan nilai perhitungan tegangannya berbeda-beda, namun perbedaan disini tidak telalu besar. Hal ini kemungkinan dikarenakan perbedaan jenis bahan dan ada beberapa ukuran yang berbeda. Untuk Kesalahan relatif perhitungan tidak terlalu besar.Dapat dilihat juga untuk jenis logam yang mengalami tegangan yang besar dari jenis logam lainnya adalah besi.

c. Alumunium

2. Hasil Data Regangan Pada uji tarik jenis logam yang berbeda-beda yang digunakan kuningan, besi dan alumunium didapatkan nilai perhitungan regangannya berbeda-beda, namun perbedaan disini tidak telalu besar. Hal ini kemungkinan dikarenakan perbedaan jenis bahan dan ada beberapa ukuran yang berbeda. Untuk Kesalahan relatif perhitungan tidak terlalu besar. Dapat dilihat juga untuk jenis logam yang mengalami regangan yang besar dari jenis logam lainnya adalah kuningan dan alumunium. 3. Hasil Data Modulus Elastisitas Hasil modulus elastisitas masing-masing jenis Kesimpulan logam berbeda dan jenis logam yang elastis Berdasarkan hasil yang telah didapatkan berupa alumunium dalam teorinya alumunium logam data percobaan dan analisis data, maka dapat disyang paling bisa berubah bentuk dan memi- impulakan bahwa Pengujian tersebut menggunakan liki keelastisitasan yang cukup elastisitas. beberapa material yang berbeda jenis logam. Percobaan jenis untuk mengetahui sifat- sifat yang dimiliki itu dapat dilakukan dengan beban statis, Grafik Hasil Penelitian dinamis, atau kedua-duanya. Serta untuk mengea. Kuningan tahui tegangan dan regangan pada jenis logam kuningan, besi, dan alumunium melalui pemahaman dan pendalaman kurva hasil uji tarik, untuk mengetahui pengaruh uji tarik terhadap modulus elastisitas pada jenis logam kuningan, besi dan alumunium.

Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan kepada Kepala dan Asisten laboratorium teknilk mesin Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA dalam proses pembuatan sampel serta masukan selama peneliti melakukan penelitian dan Dosen Pengampu Kolokium Bapak Dr. Acep Kusdiwelirawan, M.Pd. b. Besi J6.5


[4] [1] Furoidah, innany. Fisika Dasar 1 Buku Panduan Mahasiswa. (Gramedia,Jakarta, 1993). [2] Sears, Zemansky. Fisika Untuk Unvier[5] sitas 1 Mekanika.Panas.Bunyi.. (Bina Cipta,Bandung, 2003). [3] http://tsani oke.blogspot.co.id/2011/06/pengertiandan-definisi-besi-besi.htmldiakses pada tanggal 08 April 2016.Pukul 15:35 WIB.

Referensi

J6.6

http://www.kompasiana.com/hermansantoso/prosespembuatan-kuningan, diakses pada tanggal 08 April 2016. Pukul 16:15 WIB. Sunardi, Paramitha, dan Andreas. Fisika untuk Siswa SMA/MA Kelas X (Yrama Widya,Bandung, 2016).



Pengaruh Geometri dan Bahan Logam Terhadap Kecepatan Perambatan Panas Secara Konduksi Destri Mulyani1,∗ , A. Kusdiwelirawan2 1


2


Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh geometri logam terhadap kecepatan perambatan panas secara konduksi. Hasil uji perambatan panas dengan bentuk yang berbeda beda menunjukan bahwa bahan dan bentuk geometri berpengaruh terhadap perambatan logam. Untuk sampel adalah bahan alumunium, tembaga, dan besi dengan bentuk segitiga dan persegi. Dari penelitian di dapat laju kalor pada bahan alumunium berberntuk persegi (28,4 ± 18,8) bentuk segitiga (4,2 ± 41,03) pada bahan tembaga berbentuk segitiga (61,5 ± 41,05) bentuk persegi (14,91 ± 2,05) dan untuk besi pada bentuk persegi (8,72 ± 5,86) sedangkan bentuk segitiga di dapat (1,45 ± 0,18). c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: logam, alumunium, tembaga ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Pada saat ini banyak konsep fisika yang diterapkan dalam kehidupan seharihari. Tembaga dan besi baja merupakan salah satu logam yang sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, contoh pada tembaga itu adalah pada alat dapur yaitu kompor listrik, dalam kompor listrik terdapat filament yang membantu kerjanya, uniknya bentuk geometri filamen pemanas antara kompor listrik yang satu dengan kompor listrik yang lain berbeda-beda. Ada filamen panas yang berbentuk menyerupai persegi, persegi panjang, segitiga, dan lain sebagainya. Konduksi adalah peristiwa di mana energi termal berpindah dalam zat akibat tumbukannya antara molekul-molekul zat tersebut. Semakin panas benda semakin besar energi kinetik ratarata molekul-molekulnya. Kenaikan suhu suatu zat berbeda-beda satu sama lain. Masing-masing zat mempunyai karakteristiknya sendiri. Contohnya jika suatu balok es dikeluarkan dari lemaris es dan diletakan di meja makan, suhu es akan naik drastis, berbeda jika suhu ruangan sama dengan suhu awal

es,suhu es akan melambat naik. Mengacu pada latar belakang di atas maka peneliti akan melakukan penelitian berjudul ”Pengaruh Bentuk Geometri Logam Tembaga Dan Logam Besi Baja Terhadap Kecepatan Perambatan Panas Secara Konduksi”. Bahan yang digunakan adalah logam tembaga dan baja dengan pertimbangan bahwa logam tersebut mudah ditemukan dan mudah dibuat berbagai macam geometri.

Dasar Teori Temperatur adalah salah satu dari tujuh pesaran pokok SI. Fisikawan mengukur temperatur dalam skala kelvin yang unit satuannya disebut kelvin. Meskipun temperatur tubuh kita tidak memiliki batas atas, ada batas bawahnya, yang diambil dari nilai 0 dari skala kelvin. Suhu ruangan bekisar pada nilai 290 kelvin atau 290 K dalam penulisan di atas titik 0 absolut [1]. Sifat sebuah benda berubah ketika kita mengubah temperaturnya, misalkan dengan memindahkan benda

Destri Mulyani et al. / Prosiding EduFi 2017 J7.1 - J7.3

tersebut dari kulkas ke oven [2]. Satuan kalor Q biasanya diidentifikasikan∗ secara kuantitatif dalam perubahan tertentu yang dihasilakna didalam sebuah benda selama proses tertentu. Jadi,jika temperatur dari suatu kilogram air dinaikan dari 14, 50 − 15, 50 C dengan memanaskan air tersebut, maka kita katakan bahawa satu/kilokalori (Kcal) kalor telah ditambahkan kepada sistem tersebut. Kalori (= 10−3 ) digunakan juga sebagai satuan kalor. Perpindahan tenaga ynag timbul karena perbedaan temperatur dianatara bagian-bagaian ynag berdekatan dari sebuah benda dinamakan hantaran kalor (heat conduction). Konduktivitas termal adalah ilmu untuk mengetahui perpindahan energi karena perbedaan suhu dianta benda atau material, dan juga menunjukan maik buruknya suatu material. Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran tak langsung. Dengan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran lain. Perpindahan panas pada umumnya mengenal tiga cara perpindahan panas yaitu, konduksi (conduction, juga dikenal dengan istilah hantaran), konveksi (convection, juga dikenal dengan istilah aliran), radiasi (radiartion).

Teknik Analisis Data Analisis data pada penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku data, alam hal ini hubungan antara bentuk geometri logam terhadap kecepatan perambatan panas. Analisis data yang dilakukan adalah :

Metode


9. Melakukan percobaan ini secara berulang sebanyak lima kali agar memperoleh data yang akurat 10. Mengulagi langkah 1 sampai 9 untuk lempeng bergeometri yang lain 11. Menganalisis data hasil percobaan

1. Mengambil data 2. Menentukan waktu pada saat skala pada termometer kedua mulai naik 3. Melakukan fitting data 4. Mengidentifikasi laju perambatan suhu pada setiap bentuk geometri logam.

Mengetahui pengaruh geometri logam terhadap Pada percobaan perpindahan panas pada alukecepatan perambatan panas serta mengetahui benmunium,tembaga dan besi berbentuk segitiga tuk geometri logam yang paling cepat dalam merambatkan panas. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium fisika Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka. Dengan Langkah-langkah sebagai berikut: 1. Menyiapkan peralatan 2. Menyalakan kompor listrik 3. Mencatat diameter permukaan awal logam 4. Memanaskan logam dengan menyalakan kompor listrik 5. Memposisikan termometer

Grafik 1 perbandingan material berbentuk segitiga

6. Mencatat dan menekan tombol start pada stopwatch pada saat skala pada termometer pertama mulai naik (T)

Bahan logam yang perpindahannya paling cepat adalah tembaga, karena tembaga adalah bahan yang mempunyai nilai konduktivitas termal k (jenis 7. Menyeting stopwatch di waktun yang di bahan) yang besar sehingga mudah untuk menghantarkan panas. Pada percobaan perpindahan batasi panas pada alumunium,tembaga dan besi berben8. Mencatat skala yang ditunjukkan termometer tuk persegi J7.2

Destri Mulyani et al. / Prosiding EduFi 2017 J7.1 - J7.3

waktu yang lama, maka logam akan mempunyai suhu yang semakin tinggi. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses perpindahan panas pada material logam adalah pengaruh luas permukaan, ketebalan material logam, dan harga konduktivitas material logam tersebut. Semakin besar luasan material logam, maka semakin mudah perpindahan panas yang terjadi pada saat logam dipanaskan. Sehingga, logam semakin cepat panas. Semakin besar ketebalan logam, maka semakin kecil laju panas tersebut untuk berpindah Grafik 2 perbandingan material berbentuk persegi dari satu permukaan ke permukaan yang lain karena ketebalan yang dimiliki logam dapat menjadi pengBahan logam yang perpindahannya paling cepat hambat penjalaran panas pada logam. Nilai konadalah tembaga, karena tembaga adalah bahan duktivitas material logam adalah besar kemampuan yang mempunyai nilai konduktivitas termal k (je- suatu material logam untuk menghantarkan panas. nis bahan) yang besar sehingga mudah untuk meng- Semakin besar niali konduktivitas panas suatu mahantarkan panas. terial logam, maka semakin mudah material logam Perpindahan panas terjadi ketika lempeng tersebut untuk menghantarkan panas. Sehingga, logam yang diletakkan di atasapi. Setelah 60 secon laju perpindahan panas pada material logam akan dipanaskan, lempeng logam akan panas karena ter- semakin cepat dan semakin panas. Pada percobaan jadi perpindahan panas dari kompor spirtus yang ini, lempeng logam tembaga memiliki nilai kondukbersuhu tinggi ke lempeng bersuhu rendah. Per- tivitas paling besar, yaitu 410w/mc. pindahan panas semacam ini disebut perpindahan panas secara konduksi karena tanpa diikuti oleh perpindahan partikel pada mediumnya. Perpin- Kesimpulan Dari penelitian di dapat laju kalor pada badahan panas secara konduksi hanya berlaku pada han alumunium berberntuk persegi (28,4 ± 18,8) material konduktor, seperti logam besi, tembaga, bentuk segitiga (4,2 ± 41,03) pada bahan tembaga aluminium. Suhu pada sisi lempeng yang menemberbentuk segitiga (61,5 ± 41,05) bentuk persegi pel pada kompor (bagian dalam) lebih tinggi dari(14,91 ± 2,05) dan untuk besi pada bentuk persegi pada suhu pada sisi lempeng bagian luar karena (8,72 ± 5,86) sedangkan bentuk segitiga di dapat sisi bagian dalam terkena panas dari kompor secara (1,45 ± 0,18). langsung. Proses penghantaran panas pada lempeng ini terjadi melalui pemanasan logam di atas kom- Referensi por. Ketika material logam dipanaskan, elektron[1] Tipler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan elektron pada logam mendapatkan energi panas Teknik. Edisi Ketiga Jilid I (Erlangga, yang akan diubah menjadi energi kinetik. Proses Jakarta, 1998). pemanasan yang yang dilakukan pada logam [2] Halliday, David, Robert Resnick dan Jearl menyebabkan pergerakan elektron semakin cepat. Walker. Fisika Dasar Edisi 7 & Jilid 1 (ErSehingga, apabila pemanasan dilakukan dalam langga, Jakarta, 2010).

J7.3



Perbandingan Diameter dan Jenis Kawat Penghantar (Tembaga dan Alumunium) terhadap Nilai Gaya Lorentz Sarah Nur Apriyani1,∗ , Acep Kusdiwelirawan2 , Febrina Indragita Simarmata3 1


2


Universitas Sumatra Utara, Sumatra Utara

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui adanya pengaruh jenis dan diameter kawat penghantar terhadap nilai gaya Lorentz. Penelitian ini menggunakan alat gaya Lorentz dengan menggunakan kawat tembaga dan alumunium dengan diameter yang berbeda. Dari penelitian ini didapatkan hasil yaitu pada kawat tembaga dengan diameter 0, 32mm yang diberi tegangan 2V didapatkan gaya Lorentz sebesar 3,88 x 10−7 N dan kawat tembaga yang diberi tegangan 3V didapatkan gaya Lorentz sebesar 3,88 x 10−7 N. untuk diameter kawat tembaga yang berbeda yaitu 0, 68mm yang diberi tegangan 2V didapatkan gaya Lorentz sebesar 2,28 x 10−7 N dan untuk kawat tembaga yang diberi tegangan 3V didapatkan gaya Lorentz sebesar 2,75 x 10−7 N. pada kawat alumunium dengan diameter 0, 24mm yang diberi tegangan 2V didapatkan gaya Lorentz sebesar 1,84 x 10−7 N dan kawat alumunium yang diberi tegangan 3V didapatkan gaya Lorentz sebesar 3,01 x 10−7 N. Untuk diameter alumunium yang berbeda yaitu 0, 48mm yang diberi tegangan 2V didapatkan gaya Lorentz sebesar 1,84 x 10−7 N dan kawat alumunium yang diberi tegangan 3V didapatkan gaya Lorentz sebesar 2,28 x 10−7 N. Kesimpulan dari percobaan ini adalah jenis kawat dan diameter kawat penghantar berpengaruh terhadap kuat arus yang dihasilkan akan mepengaruhi medan magnet, semakin besar kuat arus yang dihasilkan maka medan magnet yang dihasilkan juga akan semakin besar dan apabila medan magnet yang dihasilkan semakin besar maka gaya Lorentz yang dihasilkan pun akan semakin besar. c 2017 Penulis.Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: Gaya Lorentz, kuat arus, medan magnet ∗ Penulis Koresponden. Alamat email: [email protected]

Pendahuluan Fisika merupakan ilmu tentang alam yang kompleks secara menyeluruh. Untuk mempermudah mempelajari fisika, terdapat beberapa cabang ilmu salah satunya ialah listrik magnet. Dalam fisika, magnetism adalah salah satu fenomena di mana material mengeluarkan gaya menarik atau menolak pada material lainnya. Namun, seluruh material pasti terpengaruh walaupun sedikit saja oleh kehadiran medan magnet, meskipun kebanyakan ka-

sus pengaruhnya sangat kecil untuk dideteksi tanpa alat khusus. Medan magnet didefinisikan sebagai daerah atau wilayah yang jika sebuah benda bermuatan listrik berada pada atau bergerak di daerah itu maka benda tersebut akan mendapatkan gaya magnetik [1]. Adanya medan magnetik disekitar arus listrik dibuktikan oleh Hans Christian Oersted melalui percobaan. Hans Christian Oersted melakukan eksperimen dan menemukan bahwa

Sarah Nur Apriyani et al. / Prosiding EduFi 2017 J8.1-J8.4

kawat penghantar tegangan mempunyai pengaruh pada jarum magnet yang berputar. Menyusul pada tahun 1831 Michael Faraday menemukan bahwa gerakan megnet yang mendekat atau menjauhi kumparan akan menimbulkan arus pendek. Dengan percobaan Faraday, James Clerk Maxwell membuat hipotesis bahwa medan listrik yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan magnet, begitu juga sebaliknya medan magnet yang berubah terhadap waktu akan menghasilkan medan listrik. Hasil penemuan Maxwell selanjutnya dikenal dengan Teori Gelombang Elektromegnetik [2]. Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dipilih sebagai konduktor listrik utama di hampir semua kategori kawat listrik kecuali di bagian transmisi tenaga listrik dimana alumunium lebih dipilih [3]. Kawat tembaga digunakan untuk pembangkit listrik, transmisi tenaga, distribusi tenaga, telekomunikasi, sirkuit elektronik, dan berbagai macam peralatan listrik lainnya. Kawat listrik adalah pasar paling penting bagi industi tembaga. Banyak alat listrik menggunakan kawat tembaga karena memiliki konduktivitas listrik tinggi, tahan korosi, ekpansi termal rendah, konduktivitas termal tinggi, dapat disolder dan mudah dipasang [4]. Selain itu banyak peralatan listrik yang dibuat dari alumunium. Sekarang kabel juga dibuat dari logam ini. Alumunium sangat ringan, hampir seperempat berat tembaga, warnanya putih keperak-perakan, titik cair mencapai 657o C dan titik didihnya kira-kira 1800o C. untuk penghantar kemunian alumunium mencapai 99,5 % setengah persen yang lain terdiri dari unsur besi, silicon, tembaga, alumunium bekas yang dicairkan kembali biasanya mengandung juga seng [5].

medan magnet. Pada 1819, seorang ahli Fisika Denmark, Hans Christian Oersted menemukan bahwa disekitar kawat berarus listrik terdapat medan magnet [7]. Dari hasil pecobaannya, Oersted mengambil kesimpulan bahwa disekitar arus listrik terdapat medan magnet yang dapat mempengaruhi kedudukan magnet jarum. Dari hasil pengamatannya, Oersted mendpatkan bahwa arah peyimpangan kutub utara magnet jarum sesuai dengan arah ibu jari tangan kanan dan arus listrik pada kawat sesuai dengan arah jari-jari lainnya. Arah medan magnet yang terdapat disekitar kawat berarus sesuai dengan kaidah tangan kanan [8]. Sebuah penghantar yang ditempatkan pada medan magnetik akan mengalami gaya. Gaya yang dialami oleh pengahantar berarus listrik itu disebut gaya Lorentz. Sebuah kawat penghantar berarus listrik yang ditempatkan dalam induksi magnetik akan melengkung karena pengaruh gaya Lorentz. Besarnya gaya Lorentz yang dialami oleh penghantar dengan panjang l yang dialiri arus i dan arah medan magnet B, memenuhi persamaan [9]: F = BIl

(1)

F = BIlsinθ

(2)

Dengan sudut yang dibentuk oleh arah arus i dan arah medan magnet B. Jika θ = 90o dan sin 90o adalah 1 atau arah i dan B saling tegak lurus persamaannya menjadi [10] : F = BIl

(3)

Dimana : F = Gaya Lorentz (N) B = Induksi Magnetik (T) i = Kuat arus listrik (A) l = Panjang Kawat Penghantar (m)

Metode

Data yang akan diambil merupakan data berulang dari hasil kuat arus yang didapat melalui amperemeter. Kawat tembaga dan alumunium dipasang pada papan penampang yang nantinya Dasar Teori papan penampang akan dialiri dengan arus listrik Magnet adalah benda yang mampu menarik yang berasal dari sumber arus/tegangan (power benda-benda disekitarnya. Setiap magnet memiliki supply) dengan besar tegangan 2 volt dan 3 volt. sifat kemagnetan. Kemagnetan adalah kemampuan Sebelum kawat dialiri dengan sumber arus terlebih benda tersebut untuk menari benda-benda lain dis- dahulu tentukan jarak antara magnet dengan kawat ekitarnya [6]. Disekitar kawat yang berarus listrik pengahantar. setelah seluruh persiapan telah seleterdapat medan magnet yang dapat mempengaruhi sai dan arus listrik mulai mengalir pada kawat magnet lain. Magnet jarum kompas dapat meny- penghantar barulah mencatat besar arus listrik impang dari posisi normalnya jika dipengaruhi oleh yang mengalir yang ditunjukkan oleh amperemeter J8.2


dan dilakukan hingga beberapa kali.

Tabel 2 Hasil pengukuran pada kawat alumunium

Hasil dan Pembahasan Setelah melakukan percobaan diperoleh data hasil untuk masing-masing percobaan sebagai berikut : Tabel 1 Hasil pengukuran pada kawat tembaga

Tabel.2 merupakan hasil perhitungan nilai kuat arus dengan menggunakan data berulang, untuk tingkat ketelitian yang paling baik didapatkan pada hasil percobaan untuk kawat alumunium dengan diameter 0,24 X 10−3 m yang diberi tegangan sebesar 3 V yaitu nilai kuat arus dengan ketelitian sebesar 98,60%, nilai medan magnet dengan ketelitian Tabel.1 merupakan hasil perhitungan kuat arus 99,55% dan nilai gaya Lorentz dengan tingkat dengan menggunakan data berulang, untuk tingkat ketelitian 99,27%. ketelitian yang paling baik didapatkan pada hasil percobaan untuk kawat tembaga dengan diameter 0,32 X 10−3 m yang diberi tegangan sebesar 3 V yaitu nilai kuat arus dengan ketelitian sebesar 99,89% , nilai medan magnet dengan ketelitian 99,37% dan nilai gaya Lorentz dengan tingkat ketelitian 99,15%.

Gambar 3 Grafik hubungan antara gaya Lorentz dengan diameter pada kawat alumunium pada saat 2V

Gambar 1 Grafik hubungan antara gaya Lorentz dengan diameter pada kawat tembaga pada saat 2V

Gambar 4 Grafik hubungan antara gaya Lorentz dengan diameter pada kawat alumunium pada saat 3V

Gambar 2 Grafik hubungan antara gaya Lorentz dengan diameter pada kawat tembaga pada saat 3V

Dari gambar 3 dan 4 dapat disimpulkan bahwa semakin besar diameter kawat yang digunakan maka gaya Lorentz yang dihasilkan akan semakin kecil. Gaya Lorentz berbanding lurus dengan kuat arus listrik, diameter berpengaruh pada kuat arus listrik yang dihasilkan yang akan mempengaruhi nilai gaya Lorentz.

Dari gambar 1 dan 2 dapat disimpulkan bahwa semakin besar diameter kawat yang digunakan maka gaya Lorentz yang dihasilkan akan semakin kecil. Gaya Lorentz berbanding lurus dengan kuat Kesimpulan arus lisrik, diameter berpengaruh pada kuat arus Dari percobaan yang telah dilakukan peneliti listrik yang dihasilkan akan mempengaruhi nilai dapat menyimpulkan bahwa untuk hasil analisis gaya Lorentz. tabel didapatkan tingkat ketelitian yang paling J8.3


baik yaitu pada tabel.1 untuk kawat tembaga dengan diameter 0,24 X 10−3 m, pada tabel.2 didapatkan hasil yang tidak signifikan karena terdapat nilai kuat arus yang sama. Namun dari nilai arus dan medan magnet disimpulkan bahwa semakin besar kuat arus yang dihasilkan maka medan magnet yang dihasilkan akan semakin besar dan pada tabel.1 dan tabel.2 didapatkan hasil yang signifikan antara kuat arus dan medan magnet. Setelah membandingkan tabel.1 dan tabel.2, kemudian peneliti mendapatkan hasil grafik yaitu hubungan antar kuat arus dan medan magnet, dimana semakin besar kuat arus maka nilai medan magnet pun akan semakin besar. Kuat arus dan medan magnet tersebut berbanding lursus dengan gaya Lorentz yang artinya apabila kuat arus dan medan magnet yang dihasilkan besar maka gaya Lorentz yang dihasilkan pun akan semakin besar, dan sebaliknya apabila kuat arus dan medan magnet yang dihasilkan kecil maka gaya Lorentz yang dihasilkan pun akan semakin kecil.

Referensi

J8.4

[1] David Halliday dan Robert Resnick. 1984. Fisika (terjemahan) Ed.3 Jilid 2. Jakarta : Erlangga. [2] J. Bueche, Fredick. 1989. Teori dan Soal-Soal Fisika. Jakarta : Erlangga. [3] Azam, Berkala Fisika 10 (2), 99 (2007). [4] Asih Nugroho, Berkala Fisika, 13 (2), C39 (2010). [5] Giancoli, Douglas. 1998. Fisika. Jakarta : Erlangga. [6] Sears dan Zemansky. 2003. Fisika Untuk Universitas 2 Listrik Magnet. Bandung : Binacipta. [7] Hugh D. Young dan Roger A. Freedman. 2003. Fisika Unversitas (terjemahan) Ed. 10 Jilid 2. Jakarta : Erlangga. [8] Like Wilardjo dan Dad Murniah. 2007. Kamus Fisika Cet. 3. Jakarta : Balai Pustaka. [9] Paul A. Tipler. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik (terjemahan) Ed.3 Jilid 2. Jakarta : Erlangga. [10] Resnick dan Hallday. 1978. Fisika Jilid 2, Jakarta: Erlangga.

Prosiding EduFi 2017 J9† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Bilangan Kompleks untuk Menentukan Besarnya Nilai Impedansi pada Rangkaian RLC Wini Amiroh1,∗ , Hendrik Seputra1 , Raida1 , Rifliany Restiannisa2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Ahmad Dahlan Jl. Prof. Dr. Soepomo, S.H., Yogyakarta 55164

Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan besarnya nilai impedansi pada rangkaian RLC dengan menggunakan bilangan kompleks. RLC adalah rangkaian listrik yang tersusun dari komponen elektronika resistor, induktor dan kapasitor yang dihubungkan secara tertutup agar arus listrik yang berasal dari sumber tegangan dapat mengalir. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan 3 resistor yang berbeda yaitu 5600, 8230, 10000 ohm, maka didapatkan nilai impedansi yang berbeda, yaitu sebesar 5600 + 188, 39i, 8230 + 150i, dan 10000 + 56, 5i ohm. Perbedaan nilai impedansi yang diperoleh ini dipengaruhi oleh besarnya nilai resistor yang digunakan karena besarnya nilai resistor sangat berkaitan erat dengan nilai arus yang didapatkan meskipun kapasitansi dan induktansi yang digunakan sama pada semua resistor, sehinga nilai impedansi yang didapatkan akan berbeda. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: RLC, impedansi, resistor, induktor, kapasitor, bilangan kompleks ∗ Penulis koresponden. Alamat email: wini [email protected]


Prosiding EduFi 2017 J10† http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/


Pengaruh Variasi Material Terhadap Besarnya Intensitas Radiasi dengan Menggunakan Hukum Stefan-Boltzmann Sri Annisa Wahyuni1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi1 , Bilal Alkautsar2 1

Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA Jl. Tanah Merdeka, Jakarta 13830 2 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Pancasila Jl. Raya Lenteng Agung, Jakarta 12630

Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk menghitung besarnya intensitas radiasi pada beberapa material dengan karakteristik yang berbeda-beda. Pada fenomena radiasi panas secara utama dipengaruhi oleh derajat temperatur. Temperatur dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya emisivitas (daya pancar) yang merupakan karakteristik suatu materi. Pada penelitian ini material yang akan digunakan adalah alumunium, tembaga dan kaca riben. Nilai emisivitas alumunium, tembaga, dan kaca riben berturut-turut adalah 0,82, 0,03, dan 0,92. Untuk menghitung besarnya intensitas radiasi dapat menggunakan hukum Stefan-Boltzmann, dimana jumlah energi yang dipancarkan satuan luas permukaan benda persatuan waktu adalah berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur mutlak. Hasil percobaan yang didapatkan yaitu baik material alumunium, tembaga atau kaca riben 60% dan 80% semuanya memiliki pengaruh yang sama yakni semakin besar pangkat empat temperaturnya maka semakin besar pula intensitas radiasinya. Diantara beberapa material tersebut kaca Riben 80% memiliki intensitas radiasi paling besar. c 2017 Penulis. Diterbitkan oleh Pendidikan Fisika UHAMKA


Kata kunci: intensitas radiasi, emisivitas, temperatur ∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]


Seminar Nasional EduFisika 2017 Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan

Recommend Documents