Mata Kuliah

Eksperimen Fisika berbasis Remote Laboratory

Program Studi Pendidikan Fisika - Universitas Ahmad Dahlan

Profil Dosen


 Nama   :  Dr. Ishafit, M.Si. 

 Email    :  ishafit@pfis.uad.ac.id

 Web      : http://ishafit.pfis.uad.ac.id

 Kantor   : Laboratorium Teknologi Pembelajaran Sains (LTPS)

                 Lantai 5, Gedung Laboratorium Terpadu, Kampus 4 

                 Universitas Ahmad Dahlan 


Pengantar

Selamat datang di mata kuliah Eksperimen Fisika berbasis Remote Laboratory. Mata kuliah ini bertujuan memberikan pengalaman belajar pada mahasiswa dalam melakukan eksperimen nyata secara remote melalui web (web-based experiment). Dalam mata kuliah ini mahasiswa dapat mengamati dan melakukan pengukuran dengan aparatus dan sistem akuisisi data, berlatih melakukan analisis kuantitatif untuk menemukan atau mengkonfirmasi hubungan antara besaran yang terlibat, membuat prediksi tentang sistem fisis dan mengujinya dengan eskperimen. Mahasiswa juga belajar menggunakan hasil pengukuran dan hukum-hukum fisika untuk menentukan konstanta-konstanta dasar fisika. Mata kuliah ini juga bertujuan mengembangkan kemampuan mahasiswa menggunakan peralatan terknologi informasi dan komunikasi (TIK) dalam pencarian literatur, informasi saintifik yang diperlukan dalam kagiatan eksperimen. Dalam aspek keterampilan komunikasi, mahasiwa dapat mengembangkan kemampuan mempresentasikan informasi saintifik dan teknikal dari hasil eksperimentasi laboratorium dalam bentuk tulisan/lisan. Dalam aspek sikap, mata kuliah ini diharapkan mampu menanamkan sikap saintifik empiris bahwa pernyataan-pernyataan sains harus didukung oleh pembuktian empiris melalui eksperimen yang sahih. Selain itu, melalui kegiatan belajar di mata kuliah ini dapat ditanamkan sikap kejujuran dalam bekerja.

  

Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah eksperimen fisika berbasis remote laboratory mencakup materi teori dan praktikum. Materi teori tentang Pegukuran dan Eksperimen yang terdiri dari: 1) Eksperimen dan Metode Saintifik, 2) Distribusi Data Pengukuran, 3) Pengukuran dan Analisis Ralat, 4) Analisis Data Eksperimen, dan 5) Menulis Laporan Eksperimen. Untuk materi praktikum terdiri dari: 1)  Listrik Magnet dengan topik eksperimen medan magnet oleh koil dangan landasan teoritik hukum BiotSavart, 2) Optika Fisis dengan eksperimen polarisasi cahaya belandaskan hukum Malus, 3) Fisika Modern dengan topik eksperimen penentuan konstanta Planck degan light emitting diode (LED) berlandaskan pada teori quantum foton, dan eksperimen spektroskopi atom berlandakan taori atom Bohr, 4) Fisika Inti dengan eksperimen watak statistik cacah radiasi radisasi berlandaskan teori distribusi statistik Poisson, 5) Fluida Statis, 6) Gerak Lurus dalam Bidang Miring, 7) Pendulum Fisis, dan 8) Induksi Elektromagnetik.


Capaian Pembelajaran

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, mahasiswa akan dapat: 

  1. Mengidentifikasi besaran fisika dalam kegiatan eksperimen atau laborartorium ,
  2. Merancang prosedur eskeperimen dan melaksanakannya untuk mengukur besaran  fisika secara sistematis, akurat, dan presisi,
  3. Membuat grafik dan menganalisis data pengukuran melalui teknik linearisasi dan regresi,
  4. Menafsirkan hasil analisis terhadap prinsip-prinsip teoritik yang dijadikan dasar dalam menentukan besaran/konstanta fisika,
  5. Membuat laporan eksperimen dengan format standar publikasi dalam prosiding/jurnal ilmaih bidang sains.


Metode Pembelajaran
Dalam proses pembelajaran, kegiatan eskperimen laboratorium  sebagai pengalaman belajar dengan melakukan tiga tahap kegiatan yaitu Pra-Lab, Remote-Lab, dan Pasca-Lab.
  • Pra-Lab adalah kegiatan menyelesaikan pertanyaan tentang konten dan prosedur eksperimen sebelum melakukan setiap kegiatan eksperimen. Menjawab pertanyaan-pertanyaan ini mempersiapkan mahasiswa untuk mendapatkan hasil maksimal dari eksperimen dengan membimbing pemahamannya tentang konsep ilmiah yang seharusnya dipelajari dengan melakukan eksperimen dan membuat eksperimen sebagai tindakan penyelidikan ilmiah berdasarkan pada hipotesis atau pertanyaan ilmiah.
  • Remote-Lab adalah kegiatan eksperimen oleh mahasiswa melalui proses mengumpulkan, menganalisis, dan memahami data eksperimen. Sepanjang proses, mahasiswa disediakan sumber daya yang membantunya bekerja secara efektif dengan data, seperti remote laboratory (remote data acquisition system) dan spreadsheet untuk analisis data. Pada tahap ini  mahasiswa mengidentifikasi besaran (variabel) dependen dan independen, memahami jenis data yang telah diperoleh, dan membuat tabel dan grafik yang sesuai untuk data. Semua aktvitas ini didokumentasikan di log book.
  • Pasca-Lab adalah kegiatan untuk menulis laporan eksperimen. Ini mengarahkan mahasiswa dalam menggunakan informasi dari kegiatan Pra-Lab dan Remote-Lab untuk menulis laporan. Mahasiswa membuat laporan bagian demi bagian, dimulai dengan yang sudah mereka ketahui paling banyak, pertama Metode dan kemudian Hasil dan mengerjakannya sampai ke Abstrak dan Judul. Pendekatan ini memberikan pengalaman pada mahasiswa cara yang masuk akal dan logis untuk menulis laporan eksperimen.

Metode Penilaian

Nilai mata kuliah ini secara keseluruhan akan ditentukan oleh kinerja mahasiswa di setiap topik eksperimen dan partisipasi mahasiswa dalam kelompok. Mahasiswa akan menyelesaikan 5 topik eksperimen. Penilaian didasarkan pada 2 kegiatan utama, yaitu Pra-Lab dan Pasca-Lab.

  1. Penilaian Pra-Lab dasarkan jawaban mahasiwa pada pertanyaan-pertanyaan Pra-Lab dan jawaban ini diserahkan sebelum kegiatan Remote-Lab atau eksperimen melalui web dengan remote laboratory dimulai. Mahasiswa diminta menjawab pertanyaan-pertanyaan Pra-lab secara individu/kelompok kelas online di setiap pertemuan.
  2. Penilaian Pasca-Lab didasarkan pada laporan eksperimen mahasiswa yang disusun sesuai format penulisan ilmiah. Nilai laporan difokuskan pada ketepatan isi dan sistematika laporan, serta ketepatan tata tulis ilmiahnya, dengan distribusi bobot nilai sebagaimana ditetapkan dalam rubrIk penilaian laporan.   


Rencana Pembelajaran Semester (RPS)


Media Komunikasi Sinkronus


Kuesioner Tenggapan Pengguna terhadap R-PhyLab


Pengukuran adalah proses kuantisasi pengalaman dunia luar. Ilmuwan Skotlandia abad kesembilan belas, Lord Kelvin, pernah mengatakan bahwa “ketika Anda dapat mengukur apa yang Anda bicarakan dan mengungkapkannya dalam angka, Anda tahu sesuatu tentang itu; tetapi, ketika Anda tidak bisa mengukurnya, ketika Anda tidak bisa ungkapkan dalam angka, pengetahuan Anda sedikit dan tidak memuaskan; itu mungkin merupakan awal dari pengetahuan, tetapi Anda tidak memiliki banyak pengetahuan pemikiran maju ke tahap sains". Meskipun ini mungkin sedikit melebih-lebihkan, tetap benar bahwa pengukuran merupakan salah satu bahan yang sangat diperlukan untuk bereksperimen. Kita tidak dapat mencapai tingkat yang kompetensi memuaskan dalam bereksperimen tanpa pengetahuan tentang sifat pengukuran dan pentingnya pernyataan tentang pengukuran.
Medan magnet tidak hanya dihasilkan oleh magnet permanen, tetapi juga oleh arus listrik. Medan magnet di sekitar arus listrik memiliki profil yang berbeda dari medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen, tergantung pada rangkain arus listrik, seperti bentuk geometri kawat atau koil. Model matematika untuk medan magnet di sekitar koil berarus listrik berbeda untuk setiap bentuk, sehingga membuatnya rumit bagi peserta didik  untuk membayangkan medan magnet yang terbentuk. Kajian terhadap gejala kelistrikan dan kemagnetan tidak cukup hanya melalui kajian teoritik, tetapi juga perlu dikaji secara eksperimental. Dengan sistem remote physics laboratory yang dikembangkan dapat dilakukan kajian secara teoritik dan eksperimental gejala medan magnet oleh koil tunggal dan ganda  (Helmholtz coils) berdasarkan hukum Biot-Savart.


Fenomena polarisasi adalah bukti kuat untuk sifat transversal gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh sumber biasa tidak terpolarisasi, yaitu vektor medan listrik, E, mengarah secara acak pada bidang yang tegak lurus terhadap arah perjalanan gelombang. Gelombang dikatakan terpolarisasi linier jika E berosilasi dalam arah yang sama sepanjang waktu. Teknik yang paling umum untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi adalah menggunakan bahan yang memancarkan gelombang dengan vektor medan listrik berosilasi dalam bidang yang sejajar pada arah tertentu, dan bahan penyerap gelombang di mana vektor medan listrik berosilasi ke satu arah. Dalam eksperimen ini, sistem akuisisi data jarak jauh (remote physics laboratory) digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan melalui dua polariser dan sudut putaran bidang polariser. Berdasarkan hukum Malus dapat dibuktikan bahwa gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal.


Fisika kuantum, juga dikenal sebagai mekanika kuantum atau teori kuantum, adalah studi tentang dunia mikroskopis. Banyak kuantitas fisika ditemukan dalam kelipatan bilangan bulat dari kuantitas dasar yang dikenal sebagai istilah kuantum. Pada tahun 1889, Max Planck memperkenalkan konsep "kuantum" dalam upaya untuk menjelaskan distribusi spektrum radiasi benda hitam, yang menjadi dasar teori kuantum. Konstanta Planck, dengan simbol h, adalah konstanta fisika yang mencerminkan ukuran kuanta dalam mekanika kuantum. Konstanta Planck sangat penting dalam mekanika kuantum dan hampir setiap persamaan melibatkan konstanta ini dalam berbagai hubungan. Oleh karena itu, mengetahui nilai h dalam satuan SI sangat penting kegiatan praktik mekanika kuantum.


Ketika sebuah atom tereksitasi, maka atom pada akhirnya akan kembali ke keadaan dasarnya, dan melepaskan energi sebagai foton. Energi foton-foton ini secara langsung berkaitan dengan celah antara berbagai tingkat energi dalam atom. Oleh karenanya, struktur energi atom dapat dipelajari dengan mengukur panjang gelombang foton-foton ini. Setiap atom memancarkan energi unik yang dikenal sebagai spektrum emisinya. Setelah diukur, spektrum emisi ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengidentifikasi atom atau molekul yang murni berdasarkan cahaya yang dipancarkannya. Teknik pengukuran spektrum atom ini  dikenal dengan istilah spektroskopi. Dengan perangkat remote laboratory ini, cahaya yang dipancarkan oleh atom yang berbeda dapat dipelajari. Garis spektral dari cahaya dapat terlihat dan dapat diidentifikasi pola di dalamnya yang merupakan karakteristik dari atom yang berbeda. Dari panjang gelombang yang terukur dapat ditentukan energi cahaya terpancar dan dibandingkan dengan apa yang diprediksi oleh model atom, seperti model Bohr dari atom satu elektron.
Peluruhan radioaktif adalah proses acak, yang tidak dapat diprediksi dengan tepat kapan nukleus tertentu yang tidak stabil akan meluruh. Peluruhan hanya bisa diprediksi probabilitas bahwa nukleus akan meluruh dalam interval waktu tertentu. Demikian pula, peluruhan tidak dapat diprediksi dengan tepat berapa banyak peluruhan yang akan terjadi dalam sampel radioaktif tertentu dalam interval waktu tertentu, tetapi hanya jumlah peluruhan rata-rata. Ketika jumlah rata-rata peluruhan setiap interval kecil, seperti satu atau dua, maka data peluruhan bedistribusi Poisson, yang tidak simetris. Jika jumlah rata-rata peluruhan dalam setiap interval waktu lebih besar, seperti lebih dari dua puluh, bentuk distribusi Poisson mendekati bentuk distribusi Normal atau Gaussian.
When an object is immersed in a liquid, the object will experience a buoyant force, F. This buoyant force is the resultant of the compressive force experienced by a submerged object. This pressure will be higher at greater depth in the liquid. Thus the direction of the buoyant force is upward. Archimedes' law states that the buoyant force experienced by an object is equal to the weight of the liquid displaced by the submerged object. In this experiment, we will learn about the buoyant force as a function of the volume of a submerged object. You will also learn about using Archimedes' Principle to determine the density of liquids.

Semakin besar jarak antara massa dan sumbu rotasi (jari-jari), maka momen inersianya semakin besar. Oleh sebab itu, dapat dikatakan bahwa momen inersia suatu benda bergantung pada massa di sekitar sumbu putarnya (jari-jari). Benda yang memiliki bentuk sama dapat memiliki momen inersia yang berbeda karena pengaruh dari jarak antara massa dengan sumbu putarnya (jari-jari).
Pendulum fisis merupakan sembarang benda tegar yang digantungkan, sehingga benda tersebut dapat berosilasi pada bidang vertikal terhadap sumbu yang melaluinya. Apabila sebuah benda tegar yang bersumbu di titik O dan berjarak d dari pusat massanya disimpangkan dan dilepaskan, maka benda tersebut akan berosilasi dikarenakan adanya momen gaya.
Eksperimen induksi elektromagnetik dapat membantu siswa atau mahasiswa dalam memahami gejala-gejala yang terjadi pada peristiwa terinduksinya sebuah arus listrik. Pada eksperimen ini juga dapat mengetahui beberapa faktor yang berpengaruh didalamnya sehingga dapat digunakan sebagai data untuk dianalisis. Hal ini akan meningkatkan siswa atau mahasiswa utuk berfikir kritis dan paham terkait konsep induksi elektromagnetik.