Membuat Eksperimen Virtual Lukisan Lissajous Menggunakan Software Opensource Easy Java Simulations

Submitted by madlazim on Thu, 02/14/2008 – 08:11.

Membuat Eksperimen Virtual Lukisan Lissajous
Menggunakan Software Opensource Easy Java Simulations

Oleh:
Madlazim
Fisika FMIPA UNESA
madlazim@yahoo.com
http://madlazim.tripod.com
(Maaf, sebenarnya ada beberapa gambar, tetapi tidak bisa masuk)
Abstrak

Software Easy Java Simulation (disingkat Ejs) adalah software yang didesain khusus untuk para guru dan calon guru sains. Banyak gejala sains yang membutuhkan simulasi untuk mempelajarinya secara detail. Simulasi komputer untuk menyajikan fenomena alam memegang peranan penting di dalam proses pembelajaran sains. Apalagi jika dalam proses pembelajaran menggunakan media komputer untuk membantu mencapai suatu pemahaman lebih dalam pada pokok bahasan yang sedang disajikan. Lukisan Lissajous adalah lukisan hasil perpaduan antara dua getaran harmonik yang saling tegak lurus. Fenomena fisis lukisan Lissajous ini merupakan gejala fisis yang abstrak. Untuk mengetahui pengaruh besar frekuensi kedua getaran, pengaruh amplitudo kedua getaran dan pengaruh beda fase antara kedua getaran terhadap lukisan Lissajous diperlukan osiloskop. Solusi secara analitik dari model matematika lukisan Lissajous juga bisa dilakukan. Memperdalam konsep lukisan Lissajous menggunakan simulasi, osiloskop dan metode analitik masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Dua metode terakhir sering mengalami kesulitan dalam memanipulasi variabel-variabelnya, apalagi kalau ditinjau dari fleksibelitasnya, dua metode terakhir ini masih kalah dibanding dengan metode eksperimen virtual (simulasi komputer). Dengan menggunakan Software Easy Java Simulation kesulitan-kesulitan tersebut dengan mudah dapat diatasi. Karena dengan menggunakan softaware Ejs tidak saja mudah dan menarik cara pengoperasiannya karena sangat interaktif, tetapi juga mudah dalam membuat simulasinya.

Kata Kunci: Software Easy Java Simulation, simulasi interaktif dan Lukisan Lissajous.

1. Pendahuluan.

Software Easy Java Simulation (disingkat Ejs) adalah software yang didesain khusus untuk para guru dan calon guru sains. Banyak gejala sains yang membutuhkan simulasi untuk mempelajarinya secara detail. Simulasi komputer untuk menyajikan fenomena alam memegang peranan penting di dalam proses pembelajaran sains. Apalagi jika dalam proses pembelajaran menggunakan media komputer untuk membantu mencapai suatu pemahaman lebih dalam pada pokok bahasan yang sedang disajikan. Lukisan Lissajous adalah lukisan hasil perpaduan antara dua getaran harmonik yang saling tegak lurus. Fenomena fisis lukisan Lissajous ini merupakan gejala fisis yang abstrak. Untuk mengetahui pengaruh besar frekuensi kedua getaran, pengaruh amplitudo kedua getaran dan pengaruh beda fase antara kedua getaran terhadap lukisan Lissajous diperlukan osiloskop. Solusi secara analitik dari model matematika lukisan Lissajous juga bisa dilakukan. Memperdalam konsep lukisan Lissajous menggunakan simulasi, osiloskop dan metode analitik masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Dua metode terakhir sering mengalami kesulitan dalam pelaksanaannya, apalagi kalau ditinjau dari fleksibelitasnya, dua metode terakhir ini masih kalah dibanding dengan metode simulasi Dengan menggunakan Software Easy Java Simulation kesulitan-kesulitan tersebut dengan mudah dapat diatasi. Karena dengan menggunakan softaware Ejs tidak saja mudah dan menarik cara pengoperasiannya karena sangat interaktif, tetapi juga mudah dalam membuat simulasinya.

Tidak bisa dipungkiri bahwa simulasi komputer belum banyak digunakan oleh kebanyakan dari para guru dan instruktur sains di Indonesia. Hal ini terkait dengan fakta bahwa para guru sains masih segan untuk menggunakan suatu teknologi yang mereka tidak secara penuh memahaminya. Untuk itu diperlukan software yang dapat membantu para guru sains dalam mengembangkan simulasi komputer sebagai media pembelajaran sesuai dengan pokok bahasan yang mereka sampaikan.
Software ini adalah suatu solusi yang baik dalam membantu para guru sains untuk menciptakan simulasi sistem sains. Beberapa kajian sudah menemukan bahwa dengan menciptakan suatu simulasi, banyak para guru mendapatkan suatu perspektif yang baru menyangkut peristiwa alam yang mereka berusaha untuk menjelaskan, yang mana hampir selalu meningkatkan kompetensi sains dan gairah mereka tentang penggunaan teknologi ini bersama-sama dengan para mahasiswa mereka. [3]
Suatu pendekatan alternatif, jika para mahasiswa dilibatkan dalam menciptakan simulasi komputer sesuai dengan pokok bahasan yang mereka pelajari. Ini mempunyai keuntungan di mana proses pembelajaran dapat menghasilkan lulusan yang memiliki kompetensi tidak saja kompetensi isi (sains), tetapi juga kompetensi bidang komputer untuk membuat model yang terkait langsung dengan isi yang mereka pelajari. Tentu ini merupakan keberhasilan yang direkomendasikan best-practices dalam proses pembelajaran.[5]
Penggunaan software Ejs dengan bahasa pemrograman Java lebih menguntungkan karena bahasa pemrograman Java ini bisa dioperasikan untuk semua platform, baik Windows, Linux, Solaris, MacOS atau yang lain. Selain itu bahasa pemrograman Java secara luas telah digunakan dalam dunia internet. Kelebihan ini tidak dimiliki oleh bahasa pemrograman tradisional. Ini menyiratkan Ejs, dan simulasi Fisika (Sains) yang diciptakan , dapat berupa program mandiri yang digunakan di bawah sistem operasi berbeda,atau dibagi-bagikan via Internet dan yang dijalankan di dalam halaman html oleh kebanyakan web browsers populer.[2]
Permasalahannya adalah bagaimana cara mendesain simulasi interaktif dari lukisan Lissajous dan bagaimana hasil simulasinya?

2. Kajian Teori
2.1. Easy Java Simulations (Ejs).

Easy Java Simulations (Ejs) adalah suatu Software (perangkat lunak) sebagai alat desain untuk menciptakan simulasi peristiwa alam (Sains) melalui komputer dengan mudah, cepat dan tepat.
Easy Java simulations , sekarang adalah versi 3.4, ini merupakan pengembangan dari Easy Java simulations versi 3.0 dan versi 3.1. Easy Java simulations , sekarang adalah versi 3.4 merupakan hasil suatu proyek yang dilaksanakan untuk beberapa tahun (berakhir pada tahun 2006) dan di bawah konsepsi dan implementasi yang berbeda. Banyak pihak yang terlibat dalam proyek tersebut, baik secara pribadi maupun secara institusional. Beberpa yang biasa disebutkan di sini adalah Francisco Esquembre dari Universitas de Murcia, Spanyol, Wolfgang Christian, Profesor Ernesto Martín dan Jose Miguel Zamarro dari Universitas Murcia, Spanyol, ( http://colos3.fcu.um.es). Juga Kelompok orang yang kedua adalah masyarakat yang tergabung dalam komunitas Colos
( http://www.colos.org), suatu kelompok yang memulai di (dalam) tahun1989 di (dalam) suatu proyek ini. Sampai sekarang memiliki anggota sekitar tujuhbelas universitas dan institusi sekolah atau institusi lain dari seluruh penjuru dunia.
Software Ejs berbeda dari hampir semua software produk lain. Ejs tidak dirancang untuk para programmer profesional, tetapi Ejs dirancang khusus untuk memudahkan tugas para guru sains dalam membuat simulasi Fisika (Sains) dengan memanfaatkan komputer sesuai dengan bidang ilmunya, tidak saja untuk media proses pembelajaran, tetapi juga dapat membantu dalam memahami pokok bahasan yang lebih dalam.[5]
Karenanya, Ejs menyediakan suatu struktur konseptual dan menyederhanakan perkakas yang memungkinkan pembaca berkonsentrasi pada materi dalam menciptakan model peristiwa yang pembaca simulasikan. Sehingga tidak perlu membuang-buang waktu untuk memikirkan programnya.[1] Hal ini sangat sesuai dengan kondisi hampir semua guru sains di Indonesia, yaitu kurang memahami bahasa pemrograman komputer, karena memang mereka bukan programmer.
Oleh karena itu, ada suatu aspek proses pembelajaran selama dalam proses menciptakan suatu simulasi menggunakan Ejs. Ejs dapat juga digunakan sebagai suatu alat bersifat pendidikan bagi dirinya sendiri. Dengan itu, para guru sains dapat minta para siswanya untuk menciptakan suatu simulasi komputer sendiri, tentu dengan beberapa petunjuk yang disajikan oleh gurunya. Lewat dari sini, Ejs dapat membantu para siswa membuat konsepsi yang tegas/eksplisit yang digunakan dalam) kelompok,hal itu dapat juga meningkatkan kompetensi para siswa, suatu kemampuan untuk memahami, mendiskusikan dan mengkomunikasikan sekitar ilmu pengetahuan (sains).
Untuk memulai bekerja dengan Ejs, pembaca perlu dengan pasti melengkapi Instruksi bagaimana cara menginstal dan menjalankan Ejs di dalam komputer anda dan akan memandu anda melalui beberapa langkah step-by-step dari contoh ciptaan suatu simulasi sistem pegas teredam. Setelah itu, pembaca akan mempunyai suatu perasaan umum tentang bagaimana cara menggunakan Ejs dan, tergantung pada derajat tingkat keahlian anda dengan komputer secara umum, sehingga anda mampu menghasilkan suatu simulasi sistem pegas teredam melalui komputer.
Sebaiknya pembaca mempunyai suatu salinan (copy) software Ejs untuk menjalankan di komputer anda ketika anda membaca artikel ini, sedemikian sehingga anda dapat mencoba memakai contoh milik anda sendiri dan terlihat bahwa anda benar-benar bekerja.
Selanjutnya akan ditampilkan window Interface dari Ejs sebagai berikut:

Gambar.1 Easy Java Simulations user interface

Terdapat beberapa ikon dalam Workpanel selector dan Taskbar di atas, masing-masing Introduction, Model, View, New, Open, Save, Save As, Run, Font, Option, dan Information.
Adapun fungsi dan penggunaan panel utama Introduction, Model dan View akan sekaligus dijelaskan pada sub pokok bahasan 3 (pembuatan simulasi).

2.2. Lukisan Lissajous.

Jika ada dua gerak harmonis sederhana dengan arah saling tegak lurus, masing-masing,
x=A1 cos ?1t , ( arah horizontal) dan
y=A2 cos(?2t+?) , ( arah vertical)

dimana Ai adalah amplitude masing-masing gerak harmonis sederhana, ?i adalah kecepatan sudut masing gerak harmonis sederhana dan ? adalah beda fase antara kedua gerak tersebut, maka superposisinya akan membentuk lukisan Lissajous. Hasil superposisi dari kedua gerak tersebut bergantung dari perbandingan antara kecepatan sudut kedua gerak (?2/ ?1) tersebut dan beda fasenya (?).

2.2.1. Introduction
Selanjutnya klik panel Introduction (yang berwarna hitam) dan beri nama (misalnya, Lissajous’Figures) dan tuliskan teori dan petunjuk teknis penggunaan simulasi, pengarang dan atau disertai fotonya).

Gambar 1. Halaman Lissajous’Figures dari panel View

2.2.2. Membangun Model

2.2.3. Mendeklarasikan variabel dari model.

Klik panel Model ( yang berwarna merah), kemudian beri nama halaman ini (misalnya, Main Variables), kemudian isikan tabel variabel, baik nama variabel ( time, deltatime, amplitude, frequency1, frequency2, phseDelay, x dan y) , nilai awal dari semua variabel tersebut, tipe dan dimensi ( dalam kasus ini dikosongi), tipe semua variabel adalah real ( bilangan nyata), makanya tipenya diisi double, seperti tampak pada gambar 3).

Gambar 2. Memberi nama halaman sub panel

Gambar 3. Halaman Main Variables dari Model

Selain variabel utama, kadang untuk membuat simulasi dibutuhkan juga variabel pendukung. Varibel pendukung ini kita letakkan pada halaman yang berbeda dengan variabel utama dan kita beri nama halaman (misalnya, Auxiliry Variables). Untuk kasus ini, kita membutuhkan variabel minimum, maximum dan points dan nilai dan tipenya tampak pada gambar 4.

Gambar 4. Menambah halaman baru

Gambar 5 Mengisi tipe variabel

Gambar 6. Halaman Auxiliry Variables

2.2.3 Sub panel Initialization

Pada kasus ini, sub panel Initialization tidak diperlukan (dikosongi) karena memang tidak diperlukan nilai awal tambahan, selain nilai awal yang telah dituliskan pada table variabel.

Gambar 7. Sub panel Initialization dikosongi

2.2.4. Sub panel Evolution
Untuk sub panel Evolution dipilih yang untuk bukan ODE ( Ordinary Defferential Equation) karena hanya persamaan evolusi waktu yang ada, yaitu time = time + deltatime. Seperti yang tampak pada gambar 7 dan 8.

Gambar 8. Memilih halaman baru

Gambar 9. Sub panel Evolution

2.2.4. Menulis persamaan Constraints

Sub panel Constraints diisi dengan persamaan yang menyatakan hubungan antar variabel. Tentu saja penulisannya disesuaikan dengan nama variabel yang telah dideklarasikan pada table variabel, seperti tampak pada gambar 10.

Gambar 10. Sub panel Constraints

2.2.5. Sub panel Custom

Sub panel Custom diisi dengan empat halaman, yaitu clear the screen, Draw a circle, Draw an eight dan Draw a heart. Masing-masing halaman diisi dengan program dan persamaan-persamaan yang berfungsi yang sesuai dengan nama halaman masing-masing. Adapun program dan persamaan-persamaan masing-masing halaman bisa dilihat pada gambar 11, 12, 13 dan 13.

Gambar 11. Halaman Clear the screen dari panel Custom

Gambar 12. Halaman Draw a cicle dari panel Custom

Gambar 13. Halaman Draw an eight dari panel Custom

Gambar 14. Halaman Draw a heart dari panel Custom

2.3. Membangun panel utama View

Buatlah pohon elemen seperti gambar 15 berikut. Pohon elemen ini akan membagi mainframe (jendela utama) menjadi dua bagian, bagian pertama, panel2 (circle, eight dan heart) dan panel3 (frequency1,frequency2 dab Fase) dan bagian kedua, drawing panel.

Gambar 15. Pohon elemen yang dibutuhkan

Selanjutnya kita perlu memberi properties untuk semua elemen seperti terlihat pada gambar 17, 18, 19 dan 20.

Gambar 17. Properties elemen mainframe

Gambar 18. Properties elemen circle

Gambar 19. Properties elemen eight

Gambar 20. Properties elemen heart

Gambar 21. Properties elemen frequency1

Gambar 22 Properties elemen frequency2

Gambar 24. Properties elemen fase

Gambar 25. Properties elemen drawingpanel

Gambar 26. Properties elemen dataset

Setelah semua properties dari semua elemen diisi, maka jangan lupa file program simulasi disimpan dengan diberi nama (misalnya Lissajous Lengkap).
Untuk mengetahui apakah simulasi yang baru anda buat bisa dijalankan atau tidak, maka program harus dijalankan dengan mengklik ikon Run Simulation pada taskbar. Kalau tidak ada kesalahan dalam membangun Model dan View, maka diperoleh hasil simulasi seperti pada gambar 5.23. Anda dapat memilih panel circle, eight atau heart untuk untuk melihat keadaan awal superposisi dan Anda juga dapat memberi masukan parameter frekuensi untuk masing-masing gerak harmonis dan juga beda fase antara kedua gerak harmonis.

Gambar 5.23. Hasil simulasi Lissajous

Simulasi lukisan Lissajous ini memang masih punya keterbatasan, yaitu hanya terbatas pada lukisan Lissajous dengan lukisan dasar yang berbentuk Circle (lingkaran), eight (angka delapan) dan heart (hati). Untuk lukisan dasar bentuk lain masih belum bisa ditampilkan.
Untuk membuat simulasi lukisan Lissajous yang bisa menampilkan lukisan yang lebih lengkap, akan dibahas pada Bab VI.

4. Simpulan.
4.1.Ada dua tahap utama untuk mendesain simulasi lukisan Lissajous ini, pertama membangun Model dan yang kedua membangun View. Membangun Model berguna untuk mendeklarasikan variabel, menulis persamaan Evolution, menulis persamaan Constraints dan memberi persamaan/keterangan yang dibutuhkan oleh persamaan pada Evolution dan Constraints. Sedangkan membangun View berguna untuk menampilkan visualisasi sistem pegas teredam dan plot datanya dengan memberikan properties masing-masing elemen..
4.2.Hasil simulasin sangat interaktif, karena user bisa secara langsung memberi input amplitude, frekuensi dan beda fase kedua getaran. Visualisasi lukisan langsung bisa diamati dan plot datanya juga bisa dipelajari dengan jelas dan menarik untuk mengetahui karakteristik dari lukisan Lissajous tersebut.

Daftar Pustaka
[1] Brandsford et al. “How People Learn”. National Academy Press (2000)
[2] Francisco, Esquembre “Easy Java Simulations versi 3.4”, Universidad de Murcia. Spain (2006)
[3] Jimoyiannis, Komis. “Computer simulations in physics teaching and learning”. Comp. Educ. 36 (2001)
[4] Lederman. “American Renaissance in Science Education”. FERMILAB-TM-2051 (1998)
[5] http://fem.um.es/Ejs
[6] http://madlazim.tripod.com

One Response to “Membuat Eksperimen Virtual Lukisan Lissajous Menggunakan Software Opensource Easy Java Simulations”

Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.

Hit Stat
Check PageRank
News
Call Center

Admin 0271 825117
EMail+GTalk info@unsa.ac.id

Pooling
Mengetahui UNSA
Darimana Anda Mengetahui UNSA
Koran
Majalah
Internet
Brosur
Teman
Saudara
Chat
Iklan Radio
Iklan TV
Sekolah
Orang Tua
Dosen
Pin BB
Facebook
Google
Yahoo
View Result
free polls
Banking Payment
Payment Banking
Bank Apa Yang Anda Inginkan Untuk Pembayaran Kuliah?
BPD
BCA
Mandiri
BRI
BNI
Bukopin
BII
BTPN
CIMB Niaga
Danamon
View Result
free polls
Radio Favorit
Radio Favorit
Radio Apakah Favorit Anda ?
KarysmaFM
MettaFM
PTPN FM
SAS FM
Solo Radio
Suara Slenk
MTA FM
RDS FM
JPI FM
KaravanFM
JimbaranFM
PramborsFM
PassFM
SoloPosFM
View Result
free polls
Kartu Seluller Favorit
Operator Seluler
Kartu Seluler Apa Yang Anda Pakai?
Simpati
Kartu As
XL
IM3
Mentari
AXIS
Three
Esia
Star One
Flexi
Fren
Smart
Ceria
View Result
free polls
Sekolah Mitra
Sertifikasi