004: Eksperimen Milenial – Bandul Matematis Sangat Panjang (Eksperimen Tidak Harus di Laboratorium)

Jaman dulu, yang namanya eksperimen (percobaan) harus dilakukan di laboratorium. Mengapa? Karena alat eksperimen hanya ada di laboratorium. Stopwatch hanya ada di laboratorium. Alat ukur panjang yang teliti hanya ada di laboratorium. Alat ukur massa yang teliti hanya ada di laboratorium. Alat ukur medan magnet, alat ukur intensitas cahaya, alat ukur suhu, alat ukur intensitas bunyi, dan lain-lain hanya ada di laboratorium. Akibatnya, kalau mau eksperimen, ya ke laboratorium.

Alat-alat tersebut umumnya mahal. Sehingga hanya instansi (sekolah atau lembaga riset) yang bisa mengadakannya.

Jaman berubah dan teknologi sudah sangtat maju. Alat yang dulunya sangat mahal, sekarang menjadi sangat murah. Bahkan orang bisa membeli alat ukur yang teliti dengan uang pribadi. Sesuatu yang tidak mungkin terjadi di masa lalu.

Untuk eksperimen tingkat SMA atau mahasiswa tingkat awal, alat yang sangat presisi kadang belum dibutuhkan. Eksperimen di sini sekedar untuk membuktikan bahwa apa yang diajarkan di teori dapat diamati langsung. Nah, alat dengan ketelitian yang tidak terlalu tinggi itu harganya sangat murah lagi. Bahkan, dengan smartphone yang kita miliki, kita bisa mengukur banyak sekali besaran fisika. Dengan demikian kita akan sampai pada kesimpulan bahwa: Eksperimen Tidak Mesti Dilakukan di Laboratorium.

Kita ke Laboratorium jika menginginkan eksperiemn dengan ketelitian tinggi atau eksperimen yang mengandung resiko keselamatan. Kalau eksperimen tanpa resiko berarti dan tidak perlu ketelitian tinggi maka dapat kila lakukan di mana saja: di dalam kelas, di kamar, di halaman, di kebun, bahkan di tengah hutan. Teknologi telah mengubah banyak hal, termasuk masalah pendidikan.

Dengan kondidi sepertti ini maka sekolah-sekolah menengah tidak lagi perlu ruang laboratorium yang sangat lengkap. Semua tempat (ruang kelas, halaman sekolah) dapat menjadi laboratorium.

Di sini saya demokan eksperimen bandul matematis sederhana untuk menentukan percepatan gravitasi umi. Saya lakukan percobaan di taman. Saya gunakan bandul dengan tali yang sangat panjang. Gambar 004.1 adalah bandul yang saya gunakan. Kaitan bandul dipasang pada ujung tiang bendera yang diletakkan di balkon. Panjang benang (benang kasur) yang digunakan adalah \( L = 620,5 \) cm. Ini adalah eksperimen pertama saya menggunakan bandul dengan tali yang sangat panjang.

Apa yang harus kita ukur? Hanya periode osilasi bandul karena kita hanya akan menggunakan persamaan

\( T = 2 \pi \sqrt{L \over g} \quad \quad \quad \quad \quad \quad (004.1)\)

dengan \( g \) adalah percepatan gravitasi bumi yang akan kita tentukan.

Pelaksanaan Eksperimen

Untuk menentukan periode saya rekam ayunan bandul menggunakan kamera. Di depan kamera saya pasang stopwatch (dari HP) sehingga penunjukkan stopwatch dan ayunan bandul tampak bersamaan. Gambar 004.2 adalah setup alat perekam. Stop watch dinyalakan, bandul diosilasi, dan perekaman dimulai. Saat perekaman, saya bisa mengerjakan pekerjaan yang lain.

Setelah dikira-kira mahwa bandul telah melakukan 20 ayunan penuh, perekaman dihentikan. File video dipindah ke komputer dan diputar ulang di komputer. Di sini, kita hitung waktu yang diperlukan bandul untuk berayun 20 kali dengan melihat posisi bandul dan penunjukkan stopwatch. Makin banyak jumlah ayunan yang dicatat maka hasil pengukuran makin teliti.

Hasil

Berdasarkan pengamatan ayunan bandul di layar komputer saya dapatkan bahwa waktu yang diperlukan bandul untuk melakukan 20 ayunan penuh adalah \( t = 100,82 \) detik. Dengan demikian, periode ayunan bandul adalah

\( T = {t \over 20} = {{100,82} \over 20} = 5,041 \) detik

Dengan menggunakan persmaaan (004.1) maka diperoleh percepatan gravitasi

\( g = {{4 \pi^2} \over T^2} \times L\)

\( = 9,64 \) m/s2

Hasil di atas dihitung menggunakan panjang tali. Tetapi jika kita gunakan jarak pengait ke titik pusat massa beban maka panjang yang harus digunakan adalah \( L’ = 6,225 \) meter. Dengan demikian, percepatan gravitasi yang diperoleh adalah 9,67 m/s².

Percepatan gravitasi di kota Bandung berdasarkan laporan Khairurrijal dkk adalah 9,77 m/s² [Khairurrijal , Eko Widiatmoko, Wahyu Srigutomo and Neny Kurniasih, Measurement of gravitational acceleration using a computer microphone port, Physics Education vol. 47, hal. 709 (2012)].