Senin, 05 Maret 2012

Stopwatch dan Ticker Timer

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita membutuhkan sesuatu yang dapat mengukur lama atau biasa disebut alat pengukur waktu untuk menghitung waktu yang berjalan selama kegiatan yang kita lakukan, misalnya dengan menggunakan arloji atau jam. Alat pengukur waktu lain yang dapat digunakan adalah stopwatch dan ticker timer.
Keberadaan alat pengukur waktu sangatlah berperan penting sebab segala sesuatu aktifitas atau kegiatan yang dilakukan manusia akan dihitung lamanya sehingga dapat memperkirakan aktifitas atau kegiatan lain yang akan dilakukan atau dapat menjadi tolok ukur kegiatan manusia itu sendiri. Banyaknya alat pengukur waktu membuat manusia lebih mudah untuk mengelola aktifitas atau kegiatannya. Contoh alat pengukur waktu adalah arloji, jam baik jam tangan atau jam dinding, stopwatch dan ticker timer.
Di dalam ilmu fisika tidak akan lepas dari pengukuran yang berhubungan dengan waktu, seperti dalam pengukuran kecepatan diperoleh dengan membandingkan jarak yang ditempuh dengan waktu yang diperlukan. Dengan demikian diperlukan alat ukur yang waktu yang dapat menghitung lamanya benda bereaksi atau mencapai tujuan. Salah satu alat ukur untuk menghitung lamanya waktu yang akurat adalah stopwatch.
Dalam fisika gerak terbagi menjadi gerak lurus dan gerak tidak lurus. Sedangkan gerak lurus terbagi lagi menjadi Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan yang lurus di mana pada setiap selang waktu yang sama, benda tersebut menempuh jarak yang sama (gerak suatu benda pada lintasan yang lurus dengan kelajuan tetap). Sedangkan
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan lurus dan mengalami perubahan kecepatan yang sama setiap sekonnya atau mengalami percepatan yang sama. Gerak lurus suatu benda yang perubahan kecepatannya selalu bertambah disebut gerak lurus dipercepat. Sedangkan gerak suatu benda yang perubahan kecepatannya selalu berkurang disebut gerak lurus diperlambat.
Suatu alat ukur yang biasa digunakan untuk melakukan percobaan mengenai materi Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan adalah Ticker Timer. Ticker Timer (Pengetik waktu) adalah alat yang digunakan untuk mencatat atau mendeteksi kecepatan suatu troli. Cara kerja ticker timer membentuk ketikan berupa titik-titik pada pita ketik dengan selang waktu tetap. Ada dua macam, ticker timer yaitu ticker timer 6V dan 12V AC.
Untuk itu akan dibahas kedua alat ukur yaitu stopwatch dan ticker timer yang biasa digunakan dalam keseharian manusia. Adapun yang akan dibahas mengenai stopwatch adalah pengertian dan jenisnya, Prinsip kerja stopwatch, prosedur penggunaan stopwatch, pembacaan hasil pengukuran stopwatch, kalibrasi stopwatch dan ketelitiannya. Sedangkan untuk ticker timer akan dibahas pengertian, macam-macamnya, prinsip kerjanya, kalibrasinya, bagian-bagiannya, prosedur pengukurannya, pembacaan hasil dan penulisannya.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari makalah ini adalah memahami hal-hal sebagai berikut:
a. Pengertian dan jenis-jenis stopwatch
b. Prinsip kerja stopwatch
c. Prosedur penggunaan stopwatch
d. Pembacaan hasil pengukuran stopwatch
e. Kalibrasi stopwatch dan ketelitiannya
f. Bagian-bagian ticker timer
g. Contoh ticker timer
h. Prinsip kerja ticker timer
i. Kalibrasi
j. Prosedur Pengukuran

II. PEMBAHASAN

 STOPWATCH
Stopwatch adalah suatu alat ukur yang dugunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan dalam melakukan kegiatan yang memiliki ketelitian sampai tingkat detik.
Stopwatch ada dua jenis yaitu stopwatch analog dan stopwatch digital. Kedua stopwatch tersebut mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk mengukur lama waktu. Perbedaannya hanya terletak pada komponen penyusunnya dan tampilan pembacaannya
a. Stopwatch Analog

Stopwatch analog merupakan jenis stopwatch manual yang menggunakan jarum penunjuk sebagai penunjuk hasil pengukuran, jarum penunjuk tersebut seperti pada arloji
b. Stopwatch Digital

Stopwatch digital merupakan jenis stopwatch yang menggunakan layar/monitor sebagai penunjuk hasil pengukuran. Waktu hasil pengukuran dapat kita baca hingga satuan detik.

Prinsip Kerja Stopwatch
Stopwatch dirancang untuk memulainya dengan menekan tombol diatas sehingga bergerak jarumnya dan menekan kembali tombol tersebut maka jarum berhenti sehingga suatu waktu detik ditampilkan sebagai waktu yang berlalu. Kemudian dengan menekan tombol yang kedua akan mememasang lagi jarum stopwatch pada kondisi nol
Stopwatch Analog

Stopwatch analog mempunyai penunjuk seperti jarum jam dan mempunyai dua buah tombol yaitu tombol star/stop dan tombol kalibrasi/ pembuat posisi nol . Perhitungan waktu pada stopwatch analog ini berdasarkan gerakan mekanik.
Sistem yang mekanik sangat sulit diubah, (ditambah atau dikurang) karena peletakan komponen -komponennya memerlukan presisi yang sangat tinggi.
Adapun bagian – bagian dan fungsinya adalah sebagai berikut :
a. Tombol start/stop berfungsi sebagai tombol untuk memulai pengukuran (tombol start) dan untuk mengakhiri pengukuran waktu (tombol stop). Tombol ini terletak menjadi satu.
b. Tombol kalibrasi/ pembuat posisi nol berfungsi untuk mengkalibrasi sebelum pengukuran dan pembuat posisi jarum menunjukkan angka nol. Stopwatch analog ini ada yang berjenis tombol start/stop dan kalibrasi/pembuat nol dipisah, ada pula yang digabung.
c. Jarum penunjuk menit berfungsi untuk menunjukkan hasil pembacaan dalam menit dan jarum penunjuk detik untuk menunjukkan hasil pembacaan dalam detik.
d. Skala pengukuran dalam menit dan dalam detik merupakan ruas atau selang antara detik dengan satu detik diatasnya atau dibawahnya, ruas atau selang antara menit dengan satu menit diatasnya atau dibawahnya.

Prinsip kerja stopwatch Analog adalah sebagai berikut :
 Saat tombol start ditekan penahan pegas pertama akan terbuka sehingga gerigi berputar dan pegas pertama akan terkalibrasi secara periodik. Sehingga jarum bergerak.
 Pada saat yang sama pegas kedua tertekan sehingga tercipta kombinasi kerja secara mekanik. Jarum akan berhenti dan menunjukkan waktu yang telah dilalui sejak penekanan pegas pertama.
 Pada saat kalibrasi penekan pegas akan membuat pegas kedua terkalibrasi sehingga pegas pertama kembali tertekan seperti semula. Dan jarum kembali ke posisi nol.
Contoh :
Berapa waktu yang dibutuhkan seseorang dalam mendenyutkan 100 kali jantungnya. Berapa lama seorang anak dapat tiba di sekolah yang berjalarak 2 km dari rumahnya dengan mengendarai sepeda..
Stopwatch secara khas dirancang untuk memulai dengan menekan tombol start dan berhenti sehingga suatu waktu detik ditampilkan sebagai waktu yang berlalu. Kemudian dengan menekan tombol kalibrasi akan memasang lagi stopwatch pada nol.
a. Stopwatch Digital

Stopwatch digital merupakan jenis stopwatch yang menggunakan layar/monitor sebagai penunjuk hasil pengukuran, seperti jam digital dimana perhitungan waktu berdasarkan perhitungan elektronik.
Stopwatch Digital Otomatis Peka Cahaya dapat dibuat dengan menggunakan sensor cahaya sebagai saklar elektronik untuk menentukan awal dan akhir pencatatan rangkaian pencacah digital dengan ketelitian 0,0001 sekon.
Dengan stopwatch digital otomatis peka cahaya dapat dilakukan pengukuran waktu tempuh pelari dengan ketelitian dan ketepatan yang dapat diandalkan. Perlu diketahui bahwa stopwatch baik digital maupun analog sama-sama mengunakan baterai tetapi ada pula yang menggunakan energy surya.
Adapun bagian-bagian dan fungsi dari stopwatch digital adalah sebagai berikut :
 Layar/monitor sebagai media penampilan pembacaan atau hasil pengukuran secara elektrik berupa angka-angka.
 Tombol start/stop untuk memulai pengukuran (tombol start) dan untuk mengakhiri pengukuran (tombol stop).
 Tombol kalibrasi sebagai tombol untuk mengkalibrasi ke angka nol.
 Pada stopwatch digital ada juga stopwatch yang terdapat tombol untuk mereplay hasil pengukuran yang telah dilakukan.
Cara kerja stopwatch digital dimulai saat tombol dalam keadaan ON arus dari sumber tegangan (batere) energi surya akan mengalir ke komponen-komponen elektronik dalam stopwatch digital. Komponenen-komponen elektronik tersebut yang melakukan perhitungan waktu dan menampilkannya dalam monitor dalam bentuk angka digital.

Prosedur Penggunaan Stopwatch
Langkah-langkah yang dapat dilakukan dalam penggunaan stopwatch adalah sebagai berikut:
a. Menyiapkan stopwatch yang akan digunakan untuk mengukur.
b. Memastikan bahwa keadaan stopwatch dalam keadaan nol atau telah terkalibrasi.
c. Menekan tombol start untuk memulai pengukuran waktu.
d. Menekan tombol stop untuk mengakhiri pengukuran waktu.
e. Membaca hasil pengukuran.
f. Untuk mengulangi pengukuran maka menekan tombol start/stop 1 kali dan jarum akan kembali ke nol kemudian tekan tombol start lagi untuk melakukan pengukuran kembali dan stop untuk mengakhiri. Begitu seterusnya.

Pembacaan hasil Pengukuran
Pembacaan stopwatch disesuaikan dengan jenisnya.
 Stopwatch Analog
Pada stopwatch analog, bila pengukuran lebih dari 1 menit maka pertama sekali lihatlah jarum yang menunjukkan menit (jarum yang pendek) pada stopwatch baru kemudian lihat jarum yang menunjukkan detik (jarum yang panjang) dan jumlahkan nilai tersebut maka akan didapatkan waktu hasil pengukuran.

 Stopwatch Digital
Pada stopwatch digital tidak terlihat turus-turus angka seperti stopwatch analog. Kita hanya melihat angka yang muncul dari layar/monitor yang telah menunjukkan angka pengukuran baik jam, menit, sampai detik.

Kalibrasi
Untuk kalibrasi, pada stopwatch analog kita hanya perlu menekan tombol start/stop maka jarum penunjuk detik dan jarum penunjuk menit menunjuk ke angka nol. Bila belum menunjukkan angka nol maka putarlah tombol kalibrasi hingga kedua jarum tepat berada pada nol. Sedangkan pada stopwatch digital hampir sama dengan stopwatch analog. Setelah menekan tombol kalibrasi maka angka pada layar/ monitor akan menunjukkan angka nol.

Ketelitian Stopwatch
 Stopwatch analog
Ketelitian alat dapat kita ketahui berdasarkan skala yang tertera pada stopwatch. Untuk mengetahui besar ketelitian alat tersebut kita dapat mencarinya dengan membandingkan antara skala utama satu putaran penuh dengan jumlah skala noniusnya dalam satu putaran penuh.

Contoh:
Stopwatch analog berikut diketahui jumlah skala utama satu putaran penuh adalah 1 dan jumlah skala nonius satu putaran penuh adalah 60. Dengan demikian dapat diperoleh
Ketelitian alat = 1/60

 Stopwatch digital
Stopwatch digital memiliki ketelitian alat telah ditentukan sejak perakitan komponen-komponen dalam stopwatch yaitu sebesar 0,0001 sekon.

 TICKER TIMER
Ticker timer adalah alat yang digunakan untuk mencatat atau mendeteksi kecepatan suatu troli. ticker timer dapat diartikan pula yaitu alat yang berfungsi untuk nyetak tanda di pita untuk percobaan hubungan antara percepatan, akselerasi dan sudut kemiringan.
Bagian-bagian Ticker timer






Bagian-bagiannya adalah sebagai berikut:
1. suatu besi yang dililiti kumparan yang berfungsi menghasilkan elektromagnet untuk menggetarkan stylus (plat baja)
2. magnet U yang berfungsi untuk menginduksi
3. tempat tinta (karbon) yang berfungsi sebagai tempat cetak ketikan-ketikan pada kertas pita (ticker tape)
4. Stylus (plat baja) yang berfungsi sebagai pengetik rekaman waktu pada kertas karbon
5. Ticker tape (kertas pita) merupakan tempat hasil cetakan yang berupa titik-titik yang berasal dari kertas karbon

Berikut adalah macam-macam ticker timer:











Prinsip Kerja Ticker Timer
Prinsip kerja ticker timer memakai prinsip aturan tangan kanan dan induksi elektromagnet. Cara kerja ticker timer membentuk ketikan berupa titik-titik pada pita ketik dengan selang waktu tetap. Alat ini mempunyai sebuah plat baja yang dapat bergetar 50 kali setiap sekonnya. Setiap kali bergetar plat baja ini akan membuat sebuah tanda titik hitam pada kertas pita yang ditarik oleh benda yang akan diamati geraknya.
Pada rangkaian ticker timer terdapat dua buah dioda dan

Frekuensi listrik yang dipakai f = 50 Hz. Berarti tiap 1 detik terjadi 50 ketikan. Untuk 10 ketikan diperlukan waktu seperlima ( 0,2) sekon.Alat ini dapat bekerja pada tegangan 6V dan 12V AC.
Pada dasarnya alat ini bekerja dari energi elektromagnetik yang kemudian dapat menggerakkan stylus plat baja menghasilkan ketikan pada kertas karbon yang kemudian tercetak pada kertas pita. prinsip kerja alat ini hampir sama dengan prinsip kerja bel listrik. Elektromagnet dalam bel listrik berupa inti besi yang berbentuk huruf U. Inti besi tersebul dililiti kumparan dengan arah belitan yang berbeda. Hal ini dilakukan dengan maksud agar diperoleh magnet yang berbeda jika kumparan tersebut dialiri arus listrik. Ketika sakelar ditekan, terjadi aliran arus liitrik. Akibatnya, inti besi lunak menjadi elektromagnet.

Elektromagnet ini dapat menarik jangkar besi lunak. Saat jangkar besi tersebut menempel pada elektromagnet, pemukul mengenai bel dan terjadi bunyi. Selama jangkar besi menempel pada besi lunak. aliran arus listrik terputus. Hal itu menyebabkan sifat kemagnetan inti besi lunak hilang. Akibatnya. jangkar besi lunak kembali ke posisi semula. Demikianlah hal ini berlangsung berulang-ulang selama sakelar bel ditekan.

Alat untuk menyambung atau memutus arus listrik secara berulang-ulang secara otomatis disebut interuptor. Jadi, elektromagnet pada bel listrik memutus dan menyambung arus listrik dengan cepat secara otomatis. Namun jika pada ticker timer, jangkar besi lunak atau plat baja tidak menghasilkan bunyi layaknya pada bel listrik. Plat baja menghasilkan ketukan sebanyak 50 kali setiap sekonnya.

Kalibrasi Ticker Timer

Pada dasarnya tidak ada kalibrasi pada ticker timer, hanya saja sebelum digunakan kita periksa terlebih dahulu apakah ticker timer dapat digunakan dan berfungsi dengan baik, lalu pastikan kertas karbon dan ticker tape (kertas ketik) tersedia. Namun agar lebih meyakinkan kita bisa melakukan kalibrasi sebagai berikut:
1. Menjepitkan ticker timer pada meja dan hubungkan dengan catu daya (6 volt). Masukkan ujung pita antara karbon dengan papan seperti pada gambar:













Usahakan supaya pita dapat bergerak bebas. Salah satu teman Anda siap untuk menarik pita tersebut. Beri beban pada ujung tali/kawat mobil-mobilan yang bebas.
2. Hidupkan ticker timer dan tariklah pita tersebut selama 4 atau 5 detik. Gunakan stopwatch untuk memperoleh waktu yang lebih akurat. Pita ditarik sambil berjalan dengan kecepatan yang kira-kira sama.
3. Matikan ticker timer dan beri tanda titik pertama dan terakhir pada pita. Hitung jumlah titik-titik, sebaiknya mulai dengan titik yang kedua.

Prosedur kerja

Untuk lebih mendalami gerak lurus beraturan lakukan kegiatan berikut ini!
Alat dan bahan
1. Mobil mainan berenergi
2. Papan luncur
3. Ticker timer dan pita ticker timer
4. Catu daya






Langkah kerja
1. Hubungkan mobil mainan dengan ticker timer (pewaktu ketik), pasang catu daya. Biarkan mobil mainan bergerak
2. Apa yang dapat kamu simpulkan dari rekaman pita ticker timer? Apakah dua titik yang berdekatan pada pita tetap atau berubah–ubah?
3. Hitunglah sepanjang pita ketik dan beri tanda setiap jarak 10 ketikan.
4. Dengan menggunakan gunting , buatlah beberapa potongan setiap jarak 10 ketikan tersebut
5. Susunlah potongan tersebut pada sumbu x – y, seperti gambar di bawah ini.







6. Setelah tersusun amati dan nyatakan kesimpulanmu
Pembacaan hasil:
1. Setelah mobil mainan dihubungkan dengan ticker timer mobilan bergerak maju.
2. Saat ticker timer telah menyala, pita ticker timer terdapat titik-titik
3. Setelah memotong ketikan pita sebanyak 10 ketikan tiap pita lalu disusun maka akakn memperlihatkan gerak lurus.
Ternyata dari percobaan yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa:
a. Pada gerak lurus beraturan waktu antara dua titik yang berdekatan pada pita ticker timer selalu sama.
b. Tinggi tiap potongan 10 ketikan pita ketik pada diagram di atas sama, ini menunjukkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan tetap.
Kegiatan tersebut diatas menghasilkan grafik kecepatan terhadap waktu pada gerak lurus beraturan sebagai berikut.





Untuk memahami gerak lurus berubah beraturan, lakukan kegiatan berikut ini!
Alat dan bahan
1. Mobil mainan
2. Papan luncur
3. Ticker timer
4. Meja




Langkah kerja
1. Hubungkan mobil mainan dengan ticker timer (pewaktu ketik), biarkan bergerak
2. Apa yang dapat kamu simpulkan dari rekaman pita ticker timer? Apakah dua titik yang berdekatan pada pita tetap atau berubah– ubah?
3. Hitunglah sepanjang pita ketik dan beri tanda setiap jarak 5 ketikan.
4. Dengan menggunakan gunting , buatlah beberapa potongan setiap jarak 5 ketikan tersebut
5. Susunlah potongan tersebut pada sumbu x – y, seperti gambar di bawah ini.






6. Setelah tersusun amati dan nyatakan kesimpulanmu
Pembacaan hasil:
1. Menghubungkan mobil-mobilan dengan ticker timer menggunakan pita kertas.
2. Setelah ticker timer di hidupkan dan mobil-mobilnan bergerak ternyata terdapat titik-titik pula pada pita kertas dan membentuk grafik slope positif bila di susun 10 titik sesuai sumbu koordinat.
Ternyata dari percobaan yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa:
a. Pada gerak lurus berubah beraturan waktu antara dua titik yang berdekatan pada pita ticker timer selalu berubah-ubah.
b. Tinggi tiap potongan 5 ketikan pita ketik pada diagram di atas berbeda- beda, ini menunjukkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan berubah-ubah.
Pada gerak lurus berubah beraturan gerak benda dapat mengalami percepatan atau perlambatan. Gerak benda yang mengalami percepatan disebut gerak lurus berubah beraturan dipercepat, sedangkan gerak yang mengalami perlambatan disebut gerak lurus berubah beraturan diperlambat. Benda yang bergerak semakin lama semakin cepat dikatakan benda tersebut mengalami percepatan. Secara matematis percepatan dirumuskan:

Keterangan:
a = percepatan (m/s2)
= perubahan kecepatan (m/s)
= V2 – V1
V1 = kecepatan awal (m/s)
V2 = kecepatan akhir (m/s)
Kegiatan tersebut di atas menghasilkan grafik kecepatan terhadap waktu pada gerak lurus berubah beraturan sebagai berikut.





Beberapa peristiwa gerak lurus berubah beraturan dalam kehidupan sehari-hari antara lain, sebagai berikut :
1. Gerak mobil yang dipercepat dengan cara menekan pedal gas.
2. Gerak mobil yang diperlambat dengan cara menekan pedal rem
3. Gerak jatuh bebas buah mangga dari tangkainya
Informasi :
Periode ticker timer adalah banyaknya titik yang dibuat ticker timer tiap detik
Kecepatan rata-rata adalah Perpindahan yang terjadi tiap satu satuan waktu.
Secara matematis dapat dirumuskan V = ,
V = kecepatan rata-rata,
= Perpindahan yang dilakukan oleh benda,
= selang waktu yang diperlukan.

Dengan pita kertas hasil cacahan Ticker timer, kecepatan rata – rata dapat dihitung ditentukan dengan:
=
Percepatan : Perubahan kecepatan tiap satu satuan waktu. Secara matematis dapat di rumuskan sebagai: a = .
Dengan pita kertas hasil cacahan ticker timer dapat dihitung percepatan dari sebuah benda yaitu:



X




A B
a =
X = selisih panjang pita A dan pita B
= Selang waktu untuk membuat cacah
a = Percepatan benda

II. PENUTUP

KESIMPULAN
Dari hasil di atas dapat disimpulkan bahwa:
1. Alat ukur waktu contohnya adalah stopwatch dan ticker timer selain arloji dan jam
2. Stopwatch terdiri dari stopwatch analog dan digital
3. Stopwatch memiliki ketelitian mencapai 0,0001 s dan 0,01 s pada digital dan analog
4. Stopwatch menggunakan baterai sebagai sumber energinya. Tetapi ada pula yang menggunakan energy surya (matahari)
5. Pada umumnya stopwatch terdiri dari tombol start/stop, tombol kalibrasi dan angka penunjuk hasil pengukuran.
6. Ticker timer adalah alat pengukur waktu pada GLB ataupun GLBB.
7. Ticker timer bekerja sesuai prinsip aturan tangan kanan dan induksi elektromagnet
8. Ticker timer pada umumnya tidak memiliki kalibrasi hanya pengecekan kelengkapan alat.
9. Ticker timer terdapat dua macam yaitu ticker timer dengan 6 v dan 12 v
10. Penggunaan ticker timer harus disertai alat KIT Mekanika sebagai pendukung

Reaksi:

0 komentar:

Poskan Komentar