Pengembangan Alat Praktikum Hukum Newton Sistem Dua Benda dengan Monitoring Real-Time Menggunakan Sensor Ultrasonik

Abstract

Penelitian ini bertujuan mengembangkan alat praktikum Hukum Newton Sistem Dua Benda berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 yang mampu melakukan pengukuran sekaligus analisis percepatan melalui website. Sistem menggunakan sensor HC-SR04 untuk mengukur jarak, ESP32 sebagai pengolah data, serta komunikasi serial untuk menampilkan, merekam, dan mengekspor data secara real-time. Percepatan dihitung menggunakan metode regresi linear berdasarkan hubungan posisi (x) terhadap 1/2 t². Validasi dilakukan melalui kalibrasi sensor pada jarak 10–90 cm, pengujian sistem menggunakan variasi beban 10–50 gram, serta evaluasi pengguna menggunakan kuesioner skala Likert yang melibatkan 31 responden. Hasil kalibrasi menunjukkan rata-rata error 0,52%, akurasi 99,48%, dan linearitas yang sangat baik (R² = 0,9999). Nilai percepatan meningkat dari 0,07374 m/s² pada beban 10 gram menjadi 0,3714 m/s² pada beban 50 gram dengan persentase error terhadap nilai teoritis sebesar 0,95%–5,63%. Evaluasi pengguna memperoleh nilai rata-rata 4,82 yang termasuk kategori sangat setuju. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem mampu melakukan pengukuran dan analisis percepatan secara otomatis dengan akurasi yang baik sehingga layak digunakan sebagai media praktikum fisika.

This study aims to develop a Newton's Second Law two-body system laboratory apparatus based on the HC-SR04 ultrasonic sensor that is capable of performing both measurement and acceleration analysis through a website. The system employs the HC-SR04 ultrasonic sensor to measure distance, an ESP32 as the data processing unit, and serial communication to display, record, and export data in real time. Acceleration is calculated using the linear regression method based on the relationship between position (x) and 1/2 t². System validation was carried out through sensor calibration at reference distances of 10–90 cm, system testing using load variations of 10–50 g, and user evaluation using a Likert-scale questionnaire involving 31 respondents. The calibration results showed an average error of 0.52%, an accuracy of 99.48%, and excellent linearity (R² = 0.9999). The measured acceleration increased from 0.07374 m/s² at a 10 g load to 0.3714 m/s² at a 50 g load, with percentage errors ranging from 0.95% to 5.63% compared with the theoretical values. The user evaluation yielded an average score of 4.82, indicating a strong level of agreement. The results demonstrate that the developed system is capable of automatically measuring distance and analyzing acceleration with good accuracy, making it suitable for use as a physics laboratory learning medium.