Prosiding Seminar Nasional EduFisika 2017

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
Prosiding EduFi 2017 (http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/)
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
Prosiding EduFi 2017 (http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/)
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
Prosiding EduFi 2017 (http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/)
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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
Erwinsyah Satria / Prosiding EduFi 2017 A1.1 - A1.8
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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
Syiroja Isysatirrodiyah et al. / Prosiding EduFi 2017 B1.1 - B1.9
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: media pembelajaran, hubungan roda-roda, hasil belajar
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 B3.1 - B3.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: TCExam, pengembangan CBT, evalusai pembelajaran fisika
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Surajiyo / Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6
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
Surajiyo / Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6
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.
Jürgen Habermas
Pandangan Jürgen 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 Jürgen 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
Surajiyo / Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6
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
Surajiyo / Prosiding EduFi 2017 D1.1 - D1.6
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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 meng- untuk 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 Schrödinger 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
Abdul Rafie Nugraha et al. / Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6
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
[L̂y , L̂z ], [L̂z , L̂x ], [L̂z , L̂+ ] dan [L̂z , L̂− ].
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
yaitu [L̂x , L̂y ] menghasilkan nilai nol yang berarti
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
L̂− jika dikenakan fungsi harmonik bola Ylm (θ, ϕ)
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
Y10 . Operator penaik L̂+ jika dikenakan fungsi
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
mengakibatkan operator L̂+ bukan persoalan eigen
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
di antaranya [L̂y , L̂z ], [L̂z , L̂x ], dan [L̂z , L̂+ ]. Komutator [L̂x , L̂y ] menghasilkan nilai sebesar −ih̄2
sehingga menandakan kedua operator tidak dapat
diukur secara serempak namun termasuk persoalan
eigen. Komutator [L̂z , L̂− ] merupakan suatu persoalan 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
akan berubah. Berbeda hal pada operator L̂+ yang
bukan persoalan eigen. Hal ini dikarenakan nilai
E1.3
Abdul Rafie Nugraha et al. / Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6
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
[L̂y , L̂z ], [L̂z , L̂x ], dan [L̂z , L̂− ]. Komutator [L̂x , L̂y ]
menghasilkan nilai sebesar ih̄2 yang berarti kedua
momentum sudut tidak dapat diukur secara serempak namun termasuk dalam persoalan eigen. Komutator [L̂z , L̂+ ] menghasilkan nilai nol sehingga
kedua momentum sudut dapat diukur secara serempak dan termasuk persoalan eigen karena operator L̂+ tidak merubah bentuk fungsi Y11 ke bentuk
lain akibat dari nilai maksimum m = l. Komutator [L̂z , L̂− ] tidak termasuk persoalan eigen karena
operator L̂− merubah bentuk fungsi Y11 akibat nilai 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 komutator [L̂y , L̂z ] dan [L̂z , L̂x ] bukan suatu persoalan
eigen karena menurut teori, komutator [L̂y , L̂z ]
akan menghasilkan ih̄L̂x dan komutator [L̂z , L̂x ]
akan menghasilkan ih̄L̂y . Nilai dari Lx dan Ly
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, sehingga komutator [L̂x , L̂y ] selalu merupakan persoalan eigen yang memiliki nilai eigen. Pada bahan validasi, komutator dari [L̂x , L̂y ] = ih̄L̂z dan
L̂z = mh̄ sehingga [L̂x , L̂y ] = imh̄2 . Hal ini
telah sesuai dengan data penelitian pada Tabel 1
dan dapat diketahui bahwa nilai komutator [L̂x , L̂y ]
bergantung pada bilangan kuantum magnetik.
Perbedaan yang lain yaitu pada operator Lz dioperasikan dengan operator tangga. Pada fungsi
Y10 , komutator [L̂z , L̂+ ] dan [L̂z , L̂− ] bukan merupakan persoalan eigen sedangkan pada fungsi Y1−1
hanya [L̂z , L̂+ ] yang bukan persoalan eigen dan
pada fungsi Y11 hanya [L̂z , L̂− ] yang bukan persoalan eigen. Pada fungsi Y1−1 diketahui bahwa
[L̂z , L̂+ ] bukan persoalan eigen namun [L̂z , L̂− ]
merupakan persoalan eigen sehingga bilangan kuantum magnetik memainkan peran penting. Oleh
karena fungsi Y1−1 memiliki bilangan kuantum
magnetik berharga negatif, sehingga komutator
[L̂z , L̂+ ] tidak compatible (sesuai) jika dioperasikan
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 persoalan eigen (Tabel 1).
Komutator [L̂y , L̂z ],
[L̂z , L̂x ], [L̂z , L̂+ ] dan [L̂z , L̂− ] bukan persoalan
eigen sehingga diketahui bahwa fungsi Y20 tidak
sesuai dan bukan fungsi eigen untuk keempat komutator tersebut. Komutator [L̂x , L̂y ] menghasilkan
nol yang berarti dapat diukur secara serempak
karena bilangan kuantum magnetik berharga nol sehingga momentum sudut berada di sekitar z = 0.
Komutator [L̂x , L̂y ] juga termasuk persoalan eigen
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
persoalan eigen. Komutator [L̂z , L̂+ ] tidak termasuk persoalan eigen karena operator L̂+ merubah
bentuk fungsi Y20 akibat nilai maksimum m = l
sehingga fungsi Y20 berubah menjadi fungsi Y22 .
Komutator [L̂z , L̂− ] juga tidak termasuk persoalan
eigen karena nilai minimum m = −l sehingga fungsi
Y20 akan berubah menjadi Y2−2 jika dioperasikan
dengan operator L̂− .
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
komutator [L̂x , L̂y ] yang menghasilkan suatu konstanta tertentu. Jika pada fungsi Y2−1 , nilai komu-
E1.4
Abdul Rafie Nugraha et al. / Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6
tatornya bernilai −ih̄ sedangkan pada Y21 bernilai
ih̄. Kasus seperti ini sama halnya pada keadaan eksitasi pertama untuk fungsi Y1±1 yang dipengaruhi
oleh bilangan kuantum magnetik. Fungsi Y2−1
membuat komutator [L̂x , L̂y ] yang diukur berada di
bawah sumbu z = 0 tetapi pada fungsi Y21 komutatornya berada di atas sumbu z = 0 namun komutator tersebut tidak dapat diukur secara serempak.
Pada fungsi Y2−1 , komutator [L̂z , L̂+ ] bukan persoalan eigen karena nilai maksimum m = l sehingga
fungsi Y2−1 berubah menjadi fungsi Y22 . Sementara
itu, komutator [L̂z , L̂− ] juga bukan persoalan eigen
karena nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y2−1
berubah menjadi fungsi Y2−2 . Pada fungsi Y21 , komutator [L̂z , L̂+ ] bukan persoalan eigen karena operator L̂+ merubah fungsi Y21 menjadi fungsi lain
akibat nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y21
berubah menjadi fungsi Y22 . Sementara itu, komutator [L̂z , L̂− ] juga bukan persoalan eigen karena
operator L̂− 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
sudut dapat dilihat di Tabel 1. Komutator [L̂y , L̂z ],
[L̂z , L̂x ] dan [L̂z , L̂+ ] bukan suatu persoalan eigen
sehingga fungsi Y2−2 tidak sesuai untuk ketiga komutator tersebut. Komutator [L̂x , L̂y ] pada fungsi
ini bernilai −2ih̄ 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 ,
komutator [L̂z , L̂− ] merupakan persoalan eigen dan
bernilai nol yang berarti dapat diukur secara serempak. Operator L̂− compatible dengan bilangan
kuantum magnetik negatif dan nilai minimum m =
−l sehingga fungsi Y2−2 tidak akan berubah bentuk. Hal ini membuat komutator [L̂z , L̂− ] menjadi
persoalan eigen karena tidak merubah fungsi Y2−2 .
Berbeda hal untuk [L̂z , L̂+ ] yang bukan persoalan
eigen karena operator L̂+ tidak compatible dengan
bilangan kuantum magnetik positif dan nilai maksimum m = l sehingga fungsi Y2−2 berubah menjadi
Y22 dan komutator [L̂z , L̂+ ] bukan termasuk persoalan eigen untuk fungsi Y2−2 .
Pada fungsi terakhir yaitu Y22 , dengan melihat
Tabel 1 bahwa komutator [L̂y , L̂z ], [L̂z , L̂x ] dan
[L̂z , L̂− ] bukan persoalan eigen karena fungsi yang
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
[L̂x , L̂y ] pada fungsi Y22 termasuk persoalan eigen
dan bernilai 2ih̄ yang berarti kedua momentum
sudut berada di atas sumbu z = 0 namun tidak
dapat diukur secara serempak. Komutator [L̂z , L̂+ ]
merupakan persoalan eigen dan menghasilkan nilai nol yang berarti dapat diukur secara serempak. Pada fungsi Y22 , operator L̂+ tidak merubah
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
komutator [L̂z , L̂− ] karena operator L̂− tidak compatible dengan bilangan kuantum magnetik negatif
dan nilai minimum m = −l sehingga fungsi Y22
berubah bentuk menjadi Y2−2 dan bukan termasuk
persoalan eigen.
Kesimpulan
Komutator [L̂x , L̂y ] komut di fungsi Y00 , Y10 ,
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 ±ih̄, dan
m = ±2 menghasilkan nilai ±2ih̄. Komutator
[L̂y , L̂z ] dan [L̂z , L̂x ] hanya dapat ditentukan pada
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
cepat. Komutator [L̂z , L̂+ ] komut di fungsi Y00 ,
Y11 , dan Y22 sehingga selain fungsi tersebut komutatornya tidak dapat ditentukan karena bukan persoalan eigen. Komutator [L̂z , L̂− ] komut di fungsi
Y00 , Y1−1 , dan Y2−2 sehingga selain fungsi tersebut
komutatornya tidak dapat ditentukan karena bukan
persoalan eigen. [L̂x , L̂2 ], [L̂y , L̂2 ] dan [L̂z , L̂2 ] komut 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.
Abdul Rafie Nugraha et al. / Prosiding EduFi 2017 E1.1 - E1.6
[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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Fitri Anjani et al. / Prosiding EduFi 2017 E2.1 - E2.4
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
Fitri Anjani et al. / Prosiding EduFi 2017 E2.1 - E2.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Indri Suryani et al. / Prosiding EduFi 2017 F1.1 - F1.5
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
Hasil dan Pembahasan
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
Indri Suryani et al. / Prosiding EduFi 2017 F1.1 - F1.5
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
Indri Suryani et al. / Prosiding EduFi 2017 F1.1 - F1.5
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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.
Irfan Abdul Hadi et al. / Prosiding EduFi 2017 F2.1 - F2.4
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).
Irfan Abdul Hadi et al. / Prosiding EduFi 2017 F2.1 - F2.4
[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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengaruh Dosis Radiasi Gamma terhadap Kopolimer Pencangkokan
Asam Akrilat Stirena pada Selulosa sebagai Bahan Adsorben Logam Pb
Nur Annisah1,∗ , Dr. Mery Suhartini2
1
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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)
Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 F3.1-F3.4
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.
Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 F3.1-F3.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengukuran Laju Dosis Radiasi Sinar-X di Instalasi Radiografi
Rio Prihartono1,∗ , Harun Al Rasyid2 .
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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 = Ḋs 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
Ḋs 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
Ḋ1 r12 = Ḋ2 r12
(2)
mengetahui adanya radiasi atau mengukur radiasi
Dengan :
harus menggunakan alat ukur radiasi. Alat ukur
Ḋ1 = laju dosis pada jarak r1 dari sumber
yang digunakan adalah surveymeter [6,7]. Dalam
Ḋ2 = 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 parḊx = Ḋ0 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 :
Ḋx = Laju dosis setelah melewati penahan
setebal x
Ḋx = 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
Rio Prihartono et al. / Prosiding EduFi 2017 F4.1-F4.4
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
Ḋs = Ḋt × Fk
(4)
Gambar 2 Denah Instalasi Radiografi
Dengan :
Ḋs = Laju dosis yg sesungguhnya (Sv)
Ḋt = 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
Rio Prihartono et al. / Prosiding EduFi 2017 F4.1-F4.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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)
Fadliondi et al. / Prosiding EduFi 2017 G1.1 - G1.4
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
Fadliondi et al. / Prosiding EduFi 2017 G1.1 - G1.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengaruh Penambahan Al terhadap Nanostruktur Thin Film ZnO
Ria Fitriana1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Ria Fitriana et al. / Prosiding EduFi 2017 G2.1-G4.
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
Ria Fitriana et al. / Prosiding EduFi 2017 G2.1-G4.
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).
Prosiding EduFi 2017 G3.1 - G3.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Devi Zuriati et al. / Prosiding EduFi 2017 G3.1 - G3.4
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).
Devi Zuriati et al. / Prosiding EduFi 2017 G3.1 - G3.4
[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).
Prosiding EduFi 2017 G4.1 - G4.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Kakakteristik Film Nanokomposit Mg0 ,05 Zn0,95 O/SiO2 dengan Metodde
Sol-Gel
Juwairiyah Hafshah1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3
1
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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 Ådan kisi kristal (c) adalah 10.13902 Å. Kemudian
dalam struktur morfologi didapatkan bahwa sampel terlihat tidak beraturan.
c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Juwairiyah Hafshah et al. / Prosiding EduFi 2017 G4.1 - G4.4
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 Ådilakukan 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
Juwairiyah Hafshah et al. / Prosiding EduFi 2017 G4.1 - G4.4
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).
Prosiding EduFi 2017 G5.1 - G5.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
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 Å. Dari hasil perhitungan partikel M gO yang dihasilkan
dikategorikan sebagai partikel berskala nano.
c 2017 Penulis. Diterbitkan Pendidikan Fisika UHAMKA
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Silfianna Nilam Sari et al. / Prosiding EduFi 2017 G5.1 - G5.4
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 (Å)
JCPDS (Å)
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
Silfianna Nilam Sari et al. / Prosiding EduFi 2017 G5.1 - G5.4
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 Å. 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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengaruh Penambahan ZnS terhadap Performance Carbon Dot
Kartika Zeta1,∗ , Sugianto2 , Endah Laraswati3
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Hasil dan Pembahasan
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.
Prosiding EduFi 2017 G7.1 - G7.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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).
Prosiding EduFi 2017 G8.1 - G8.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengaruh Konsentrasi terhadap Penyerapan Ion Logam Pb oleh
Kopolimer Asam Akilat
Diana1,∗ , Meri Suhartini2
1
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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)
Hasil dan Pembahasan
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 % ad- sorben 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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: kafein, kopi, spektrofotometer UV-Vis
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 G10.1 - G10.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pembuatan Plastik Ramah Lingkungan Dengan Polimer Alami
Sony Oxel Bayu Patra Kresna1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Zul Evi Yana3
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Prosiding EduFi 2017 G12†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: cengkeh, protein, lampu UV
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 G13†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: konsentrasi PEG, C-dots, absorbansi, flouresens, energi eksitasi, energi emisi
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 H1†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: open lab, karakteristik I-V LED, suhu, DAQ, Arduino, Scilab
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Arie Katrine et al. / Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5
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.
Hasil dan Pembahasan
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
Arie Katrine et al. / Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5
Fk + W + Fd = ma
(9)
Fd = ma − (W + Fk )
(10)
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.
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
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.
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
Arie Katrine et al. / Prosiding EduFi 2017 H2.1 - H2.5
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).
Prosiding EduFi 2017 H3.1 - H3.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 H3.1 - H3.4
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.
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 H3.1 - H3.4
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
Prosiding EduFi 2017 H4.1 - H4.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Lingga Bayashi et al. / Prosiding EduFi 2017 H4.1 - H4.4
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.
Hasil dan Pembahasan
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
Lingga Bayashi et al. / Prosiding EduFi 2017 H4.1 - H4.4
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
Prosiding EduFi 2017 H5†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: elektrokardiogram, vektor, takikardia shynus, elevasi segmen S-T, left axis deviation, interval P-R
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 H6†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: pengisian muatan, pelepasan muatan, diferensial linear orde satu
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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.
Linda Rachmawati et al. / Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5
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]
Linda Rachmawati et al. / Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5
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 dan Pembahasan
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
Linda Rachmawati et al. / Prosiding EduFi 2017 I1.1 - I1.5
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Studi Pengoperasian Penggunaan Alat Ukur Declination Inclination
Magnetometer (DIM) di BMKG Jakarta
Shafa1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhedi2 , Muhamad Syirojudin3
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: deklinasi, inklinasi, DIM, IGRF
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
Pendahuluan
Fisika berasal dari bahasa Yunani fysikś yang
berarti alamiah, dan fýsis 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
Shafa et al. / Prosiding EduFi 2017 I2.1-I2.4
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
Shafa et al. / Prosiding EduFi 2017 I2.1-I2.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Prosiding EduFi 2017 J2.1 - J2.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Analisis Laju Korosi Pada Kawat Terhadap Asam Asetat Dan Aquades
Virna Hardina1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Elyas Ardi3
1
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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)
Massa akhir
0,307 gr
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
Massa akhir
0,299 gr
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
Massa akhir
0,290 gr
Laju Korosi
1,22 mpy
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
Massa akhir
0,278 gr
Laju Korosi
1,11 mpy
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
Massa akhir
0,277 gr
Laju Korosi
1,10 mpy
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 J3.1-J3.4
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
Nur Annisah et al. / Prosiding EduFi 2017 J3.1-J3.4
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)
Prosiding EduFi 2017 J4.1 - J4.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Nilai Absorbansi pada Unsur Merkuri Bedak dengan Menggunakan
Pendekatan Hukum Lembert-Beer dan Metode Least Square
Raida1,∗ , Feli Cianda Adrin Burhendi2 , Armet Kosaputra3
1
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Raida et al. / Prosiding EduFi 2017 J4.1 - J4.4
Hasil dan Pembahasan
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.
Raida et al. / Prosiding EduFi 2017 J4.1 - J4.4
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).
Prosiding EduFi 2017 J5.1-J5.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Menentukan Titik Massa Setengah Jungkat- Jungkit Sederhana dengan
Menggunakan Triple Integral
Muhamad Munarul Hidayat1,∗ , Ridwan Priyo Laksono2 , Imas Ratna Ermawati3
1,2,3
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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 x̄ = 0,106, ȳ = 0,106, z̄ =0,106. Balok penampang x̄ = 0,134, ȳ = 0,134, z̄ =0,134,
segitiga penampang x̄ = 0,135, ȳ = 0,144, z̄ =0,022. Serta titik massa pada setengah jungkatjungkit didapat pada
masing-masing sumbu x̄, ȳ, dan z̄ 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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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 (x̄,ȳ,z̄) 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 ∆zk 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]
Muhamad Munarul Hidayat et al. / Prosiding EduFi 2017 J5.1-J5.4
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.
x̄
0,135
ȳ
0,114
Hasil
z̄
0,022
Setelah kami melakukan bereberapa rangkaian
Dari tabel 4 terlihat bahwa nilai titik massa sepercobaan dan prrhitungan pada rangkaian setengah jungkat-jungkit, maka akan didapat nilai to- gitiga penampang pertama pada sumbu x̄ sebesar
tal titik massa pada masing-masing sumbu benang 0,135, ȳ sebesar 0,114, dan z̄ sebesar 0,022 yang didapat 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.
x̄
0,106
ȳ
z̄
0,106
0,106
Tabel 5 Segitiga Penampang Kedua
Pada Sumbu Nilai Titik Massa
x̄
0,135
Dari tabel 1 terlihat bahwa nilai titik massa
ȳ
0,114
balok kayu pada sumbu x̄, ȳ, dan z̄ sebesar 0,106
z̄
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 x̄ sebesar
di jumlahkan dari setiap-setiap bidangnya menggu- 0,135, ȳ sebesar 0,114, dan z̄ 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
x̄
0,134
aplikasi titik massa dalam fisika.
ȳ
0,134
Tabel 6 Setengah Jungkat Jungkit
z̄
0,134
Pada Sumbu Nilai Titik Massa
Dari tabel 2 terlihat bahwa nilai titik massa
x̄
0,304
balok kayu penampang pertama pada sumbu x̄, ȳ,
ȳ
0,294
dan z̄ sebesar 0,134 yang didapat setelah mencari
z̄
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 x̄ sebesar
bidangnya menggunakan rumus aplikasi titik massa 0,304, ȳ sebesar 0,294, dan z̄ 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.
x̄
0,134
ȳ
0,134
z̄
0,134
Pembahasan
Dari tabel 3 terlihat bahwa nilai titik massa
balok kayu penampang kedua pada sumbu x̄, ȳ,
dan z̄ 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
Muhamad Munarul Hidayat et al. / Prosiding EduFi 2017 J5.1-J5.4
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 x̄, ȳ, dan z̄ sebesar
0,106, pada balok kayu penampang pertama dan kedua pada sumbu x̄, ȳ, dan z̄ sebesar 0,134, pada segitiga penampang pertama dan kedua didapat pada
sumbu x̄ sebesar 0,135, ȳ sebesar 0,114, dan z̄ 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 x̄ ȳ
dan z̄ 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 x̄, ȳ, dan z̄ didapatkan sebesar 0,106,
sedangakan pada balok kayu penampang pertama
dan kedua pada x̄, ȳ, dan z̄ didapatkan sebesar
0,134, dan segitiga penampang pertama dan kedua pada sumbu x̄ sebesar 0,135, ȳ sebesar 0,114,
dan z̄ sebesar 0,022, serta titik massa pada setengah jungkat-jungkit didapat pada masing-masing
sumbu sumbu x̄ sebesar 0,304, ȳ sebesar 0,294, dan
z̄ 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.
Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Analisis Modulus Elastisitas dengan Uji Tarik pada Jenis Logam
Kuningan, Besi, dan Alumunium
Farah Diba1,∗ , Hamdi Fathurrohman2
1
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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].
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6
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-
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6
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
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6
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
Erwinsyah Satria et al. / Prosiding EduFi 2017 J6.1 - J6.6
[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).
Prosiding EduFi 2017 J7.1 - J7.3
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Pengaruh Geometri dan Bahan Logam Terhadap Kecepatan Perambatan
Panas Secara Konduksi
Destri Mulyani1,∗ , A. Kusdiwelirawan2
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Hasil dan Pembahasan
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
Prosiding EduFi 2017 J8.1-J8.4
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
Perbandingan Diameter dan Jenis Kawat Penghantar (Tembaga dan
Alumunium) terhadap Nilai Gaya Lorentz
Sarah Nur Apriyani1,∗ , Acep Kusdiwelirawan2 , Febrina Indragita Simarmata3
1
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
2
Prodi Pendidikan Fisika, Universitas Muhammadiyah Prof. DR. HAMKA, Jakarta
3
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
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
Sarah Nur Apriyani et al. / Prosiding EduFi 2017 J8.1-J8.4
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
Sarah Nur Apriyani et al. / Prosiding EduFi 2017 J8.1-J8.4
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/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: RLC, impedansi, resistor, induktor, kapasitor, bilangan kompleks
∗ Penulis koresponden. Alamat email: wini [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)
Prosiding EduFi 2017 J10†
http://fi.uhamka.ac.id/edufi2017/
Seminar Nasional EduFisika 2017 ”Profesionalisme Pendidik Fisika & Aplikasi Keilmuan”
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
Review oleh Komite Saintifik EduFi 2017
Kata kunci: intensitas radiasi, emisivitas, temperatur
∗ Penulis koresponden. Alamat email: [email protected]
† Naskah lengkap tidak tersedia (not available, N/A)