PENGENALAN MATLAB UNTUK KOMPUTASI SISTEM

FISIKA

Rabu, 29 Januari 2014

Oleh :

Hesty Ayu Anggraeni

1127030035

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2014

ABSTRAK

Nama : Hesty Ayu Anggraeni

Teman Sekelompok : Aisyah Noer Rohmah

Anis Nursanty Latifah

Beri Bernando

Dudi Abdu Rosyid

Nama Asisten Dosen Nurul Hidayah

Matlab A Practical Introduction to Physical Computing System aims to find out

how to operate and the procedures established in the basic program Matlab, to know

how to initialize a variable in Matlab, knowing basic math operations and functions

in Matlab and learn how to create graphs in Matlab. Matlab or also known as

the Mathematical Laboratory is a programming language that comes with different

functions and characteristics with other programming languages that already exists

first. Currently matlab has hundreds of functions that can be used as a problem

solver ranging from simple to complex problems from various disciplines. Kata

Kunci : MATLAB, GLBB, Variabel, Grafik

i

DAFTAR ISI

ii

DAFTAR GAMBAR

iii

Bab 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Untuk tingkat perguruan tinggi, tidak hanya simulasi yang harus ditawarkan dan

dikenalkan dalam pendidikan tapi bagaimana pengetahuan komputasi dapat dila-

kukan untuk menunjang teori dan riset. Jika Mahasiswa fisika mengenal lab fisika

dasar namun apakah semua pelajaran dan penerapan fisika ada didalam lab-lab da-

pat dengan mudahnya dipahami baik secara konsep ataupun aplikasinya? jawabnya

tentu tidak.

Dan apakah didalam kelas pengajar dapat memperlihatkan bagaimana konsep

relatifitas, gaya magnet? lintasan elektron? spin? mencari solusi persamaan mate-

matis dalam konsep2 fisika ?bagaimana mengevaluasi penerapan rumus matematis

dalam fisika? berangkat dari, ini sistem pengajaran fisika dengan komputer telah

banyak dilakukan dan diajarkan oleh Universitas diluar negeri dengan menggunakan

kemampuan IT dan multimedia dalam pengajarannya dalam mengevaluasi atau me-

nyelesaikan masalah-masalah sains terutama fisika misalnya dengan menggunakan

komputer, numerik, dan alat bantu visualisasi untuk memahami masalah-masalah

mekanika yang mengandung unsur matematis seperti persamaan differensial, in-

tegral, eigenvalues, dan eigenvector dengan memberikan alokasi Fisika Komputasi

lebih besar lagi dengan memfokuskan solusi numerik misalnya untuk konsep ge-

lombang, diffusion, dan persamaan Laplace via finite difference dan metode finite

element.

Mahasiswa juga dapat mempelajari dan memahami bagaimana melakukan pe-

kerjaan meng evaluasi persamaan integral, penyelesaian persamaan differensial atau

teori calculus lainnya dalam fisika, bagaimana mengaplikasikan matrik dalam fisi-

ka, menplot persamaan atau data penelitian yg didapat, membuat pengembangan

fungsi-fungsi series, mencari dasar dari suatu persamaan, dan bekerja dengan bi-

langan yang lebih kompleks.

Dari latar belakang tersebut berkembanglah perangkat lunak untuk membantu

pekerjaan komputasi fisika diantaranya mulai dari yang open source sampai yang

1

1.2. Rumusan Masalah 2

berbayar adalah Matlab. Matlab adalah suatu solusi ideal yang banyak dipakai.

Mempunyai lingkungan yang mudah untuk mengimplementasikan metode komputasi

yang dipelajasi di kelas dan sedikit pengetahuan tentang programing.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka rumusan masalah dalam

makalah ini adalah sebagai berikuT:

1. Bagaimana cara menginisialisasi variable dalam MATLAB ?

2. Bagaimana menjalankan operasi matematika dan fungsi dasar dalam MAT-

LAB ?

3. Bagaimana cara membuat grafik pada MATLAB

1.3 Batasan Masalah

Dalam laporan ini pembahasan dibatasi pada penyelesaian kasus kasus fisika yang

dapat digunakan melalui software MATLAB mengenai cara menginisialisasi variable

dalam MATLAB, menjalankan operasi matematika dan fungsi dasar dalam MAT-

LAB, dan cara membuat grafik pada MATLAB .

1.4 Tujuan Praktikum

Dalam praktikum PENGENALAN MATLAB UNTUK KOMPUTASI SISTEM FI-

SIKA bertujuan untuk:

1. Mengetahui cara mengoperasikan dan prosedur membuat program dasar dalam

MATLAB

2. Mengetahui cara menginisialisasi variable dalam MATLAB

3. Mengetahui operasi matematika dan fungsi dasar dalam MATLAB

4. Mengetahui cara membuat grafik pada MATLAB

1.5 Sistematika Penulisan

Pada BAB 1 mencakup Pendahuluan terdiri dari Latar Belakang, Rumusan Masalah,

Batasan Masalah, Tujuan Praktikum, dan Sistematika Penulisan. Pada BAB 2

mencakup Landasan Teori. Pada BAB 3 mencakup Metode Percobaan terdiri dari

Waktu dan Tempat, Alat dan Bahan, Diagram Alir dn Prosedur Percobaan. Pada

BAB 4 mencakup Hasil dan Pembahasan. Pada BAB 5 mencakup Penutup terdiri

dari Kesimpulan dan Saran.

Hesty Ayu Anggraeni

Bab 2

LANDASAN TEORI

Matlab merupakan bahasa pemrograman dengan kemampuan tinggi dalam bidang

komputasi. Matlab memiliki kemampuan mengintegrasikan komputasi, visualisasi,

dan pemrograman. Oleh karenanya, matlab banyak digunakan dalam bidang rise-

triset yang memerlukan komputasi numerik yang kompleks. Penggunaan Matlab

meliputi bidangbidang:

1. Matematika dan Komputasi

2. Pembentukan Algorithm

3. Akusisi Data

4. Pemodelan, simulasi, dan pembuatan prototype

5. Analisa data, explorasi, dan visualisasi

6. Grafik Keilmuan dan bidang Rekayasa

Matlab merupakan kepanjangan dari Matrix Laboratory. Sesuai dengan nama-

nya, struktur data yang terdapat dalam Matlab menggunakan matriks atau array

berdimensi dua (double). Oleh karenanya penguasaan teori matriks mutlak diper-

lukan bagi pengguna pemula Matlab agar mudah dalam mempelajari dan memahami

operasioperasi yang ada di Matlab.

Kita dapat belajar Matlab melalui berbagai macam cara seperti dari buku ma-

upun internet. Banyak situs di internet yang menyediakan tutorial tentang matlab.

Seperti tutorial dasar, toolboxes, simulink, dan sebagainya. Kita dapat menggunak-

an situs http://www.mathworks.com. Untuk memperoleh informasi dan pengetahu-

an terkini tentang matlab.

Untuk memulai matlab kita harus Perhatikan Dekstop pada layar monitor PC,

mulailah MATLAB dengan melakukan doubleclicking pada shortcut icon MATLAB.

Selanjutnya akan muncul tampilan seperti pada Gambar berikut ini.

Pada gambar diatas, terlihat beberapa jendela yang merupakan bagian penting

di dalam Matab, antara lain:

3

4Gambar 2.1: Jendela Utama Matlab

1. Jendela perintah (Command Window) Pada command window, semua perin-

tah matlab dituliskan dan diekskusi. Kita dapat menuliskan perintah perhi-

tungan sederhana, memanggil fungsi, mencari informasi tentang sebuah fungsi

dengan aturan penulisannya (help), demo program, dan sebagainya. Setiap pe-

nulisan perintah selalu diawali dengan prompt . Misal, mencari nilai sin 750

, maka pada command window kita dapat mengetikkan:

sin(75)

ans =

-0.38778

2. Jendela ruang kerja (Workspace) Jendela ini berisi informasi pemakaian vari-

abel di dalam memori matlab. Misalkan kita akan menjumlahkan dua buah

bilangan, maka pada command window kita dapat mengetikkan:

bilangan1 = 10 bilangan1=10 bilangan2 = 5 bilangan1=10 hasil=

bilangan1 + bilangan2 hasil=15

Untuk melihat variabel yang aktif saat ini, kita dapat menggunakan perintah

who.

who Your variables are: bilangan1 bilangan2 hasil

3. Jendela histori (Command History) Jendela ini berisi informasi tentang per-

intah yang pernah dituliskan sebelumnya. Kita dapat mengambil kembali

perintah dengan menekan tombol panah ke atas atau mengklik perintah pada

jendela histori, kemudian melakukan copypaste ke command window.

Hesty Ayu Anggraeni

5Variabel Seperti bahasa pemrograman lainnya, matlab pun memiliki variabel,

tetapi dalam penulisannya, variabel di dalam matlab tidak perlu dideklarasikan,

karena matlab mampu mengenali tipe data dari variable dari isi variabel tersebut.

Aturan penulisan variabel pada matlab sama dengan aturan pada bahasa pemro-

graman lainnya, yaitu bersifa case sensitive, diawali dengan huruf dan selanjutanya

boleh menggunakan gabungan hurufangka atau tanda garis bawah. Matlab mampu

mengenali sampai 31 karakter pertama, selanjutnya diabaikan. Contoh:

var1=6.7

var1 =

6.7

>> var2=[2 3 4]

V ar2 =

2 3 4

Semua tipe data di matlab memiliki bentuk yang sama, yaitu array. Array minimal

berukuran 0x0 dan dapat bertambah menjadi array n x m dimensi dengan sebarang

ukuran. Matlab mempunyai beberapa tipe data dasar (atau class), yaitu: logical,

char, numeric, cell, structure, java classes, function handles

Operator Di dalam matlab, operator diklasifikasikan menjadi tiga bagian, yaitu:

1. Operator Arimatika

Operator aritmatika digunakan untuk mengerjakan komputasi numeric

Gambar 2.2: Jendela Utama Matlab

2. Operator Relasional

Operator relasional digunakan untuk membandingkan operandoperand secara

kuantitatif

3. Operator Logika

Hesty Ayu Anggraeni

6Gambar 2.3: Jendela Utama Matlab

Hesty Ayu Anggraeni

Bab 3

METODE PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum PENGENALAN MATLAB UNTUK KOMPUTASI SISTEM FISIKA ini

berlangsung pada Rabu, 29 Januari 2014 pukul 15.30 - 16.00, bertempat di Labora-

torium Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Sunan Gunung Djati Bandung.

3.2 Alat dan Bahan

1. Software MATLAB versi 7.10.

2. Laptop

7

3.3. Diagram Alir 8

3.3 Diagram Alir

Buka aplikasi MATLAB

Pilih New File-M pada toolbar MATLAB

Ketik program yang akan dibuat

Lalu save dan beri nama pada file yang di inginkan

Buka kembali Command Window,

Ketikkan nama file yang di save barusan

Klik Enter

3.4 Prosedur Percobaan

Dalam praktikum PENGENALAN MATLAB UNTUK KOMPUTASI SISTEM FI-

SIKA ini hal yang pertama dilakukan adalah membuka aplikasi MATLAB pada

laptop. Kemudian pilih New File-M pada toolbar MATLAB dan disini ketikkan

program yang akan dijalankan. Langkah selanjutnya Anda harus menyimpan file

tersebut pada file yang diinginkan. Untuk menjalankannya, buka kembali Command

Window, kemudian ketikkan nama file yang baru anda save.

Hesty Ayu Anggraeni

Bab 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Matlab adalah bahasa canggih untuk perograman komputer yang diproduksi oleh

The Mathworks, inc. Secara umum, matlab dapat digunakan untuk: Matemati-

ka dan komputasi Pengembangan algoritma Pemodelan, simulasi dan pembuatan

prototipe Analisis data, eksplorasi dan visualisasi Pembuatan aplikasi, termasuk

pembuatan antar muka grafis prosedur perhitungan, visualisasi dan pemrograman

dengan matlab sangat mudah dilakukan karena variabelnya dinyatakan dalam no-

tasi metematika biasa. Penamaan variabel dalam matlab dilakukan secara langsung

tanpa melalui deklarasi seperti pada pascal, delphi dan fortran. Basis data dalam

bentuk syntax tidak perlu dinyatakan secara khusus, sehingga memudahkan per-

hitungan dalam waktu yang lebih singkat. Fisika komputasi merupakan idealisasi

fenomena fisis dengan bantuan komputer. Pemanfaatan matlab untuk fisika kompu-

tasi diperlakukan sebagai kalkulator tercanggih yang dapat diprogram. Kerumitan

metode komputasi untuk sistem fisika dapat direduksi oleh kemampuan matlab da-

lam memecahkan operasimatematika secara langsung, serta prosedur operasi dalam

matlab dapat mereduksi kerumitan pemrograman.

Matlab atau dikenal juga dengan MAThematical Laboratory merupakan meru-

pakan bahasa pemrograman yang hadir dengan fungsi dan karakteristik yang berbe-

da dengan bahasa pemrograman lain yang sudah ada lebih dahulu. Saat ini matlab

memiliki ratusan fungsi yang dapat digunakan sebagai problem solver mulai dari

yang simple sampai masalah-masalah yang kompleks dari berbagai disiplin ilmu.

Pengenalan tampilan utama Matlab terdiri dari Command Window Yaitu Jende-

la perintah, atau jendela yang digunakan untuk menuliskan perintah secara manual

sehingga di kenal juga sebagai media buram atau media cakar, Workspace yaitu un-

tuk menampilkan seluruh variabel-variabel yang sedang aktif pada saat pemakaian

matlab. Current Directory : direktori, folder di mana file yang aktif berada dan

Command History yaitu berfungsi untuk menyimpan perintah-perintah apa saja

yang sebelumnya dilakukan oleh pengguna terhadap matlab.

Sedangkan kasus yang akan ditangani dala praktikum ini yang pertama diba-

has tentang menyelesaikan sebuah variabel. Salah satu perbedaan utama antara

9

10

komputer dan kalkulator adalah pemanfaatan variabel dalam proses perhitungan.

Kebanyakan kalkulator tidak menggunakan variabel dalam proses perhitungan; se-

baliknya, komputer sangat memanfaatkan variabel dalam proses perhitungan. Con-

tohnya untuk menyelesaikan soal variabel dimana diketahui a=9 dan b=5 dan yang

ditanyakan adalah variabel c dan d, dengan fungsi c=b2 a2 dan d = c. Makaprogram yang harus kita buat dalam editor adalah

Gambar 4.1: Script program inisial variabel pada M-file

setelah dienter akan diketahui nilai c dan d seperti pada Commond Window.

Gambar 4.2: Output running program inisial variabel pada Command Window

Yang kedua menyelesaikan soal string, string yaitu variabel yang dianggap teks

dalam bahasa program. Dalam MATLAB string ditulis dengan perintah disp(karakter;)

atau dengan simbol (). Dengan mengetikan pada M-file sebagai berikut

Maka hasil yang akan ditampilkan pada Command Window adalah

Hesty Ayu Anggraeni

11

Gambar 4.3: Script program string pada M-file

Gambar 4.4: Output running program string pada Command Window

Kemudian yang ketiga adalah mengaplikasikan MATLAB dalam sains dan tek-

nik. Contohnya dengan menetukan kecepatan dan perpindahan tiap detik sebuah

mobil yang bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s dan percepatan 1 m/s2. Lalu

dengan menggunakan rumus kecepatan yaitu v = v0 + at dan rumus perpindahan

yaitu x = v0t+12at

2 maka kita menulis script seperti

Maka pada Command Window, jika program di-run akan menghasilkan data

output berupa kecepatan dan perpindahan tiap sekon sebagai berikut

Hesty Ayu Anggraeni

12

Gambar 4.5: Script program GLBB pada M-file

Gambar 4.6: Output running program GLBB pada Command Window

Yang keempat membuat grafik 2 dimensi, tentunya hal ini sangat diperlukan

karena seringkali suatu informasi lebih mudah dianalisis setelah informasi tersebut

ditampilkan dalam bentuk grafik. Pada praktikum ini dibuat grafik grafik kecepatan

terhadap waktu dan perpindahan terhadap waktu melalui kasus GLBB.

Dan pada Command Window kita tinggal memasukkan besar percepatan benda

dan kecepaan awal .

Kemudian akan ditampilkan grafik dari kasus GLBB yang kita inginkan.

Hesty Ayu Anggraeni

13

Gambar 4.7: Script program grafik GLBB pada M-file

Gambar 4.8: Output running program grafik GLBB pada Command Window

Hesty Ayu Anggraeni

14

Gambar 4.9: Grafik program GLBB

Hesty Ayu Anggraeni

Bab 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

1. Software MATLAB mampu menyelesaikan persoalan komputasi teknis yang

sangat sulit, mampu menyelesaikan visualisasi data dan pemrograman seperti

: komputasi matematik, analisis data, pengembangan algoritma, simulasi dan

pemodelan dan grafik-grafik perhitungan.

2. MATLAB memiliki sensitivitas yang tinggi dalam mengeksekusi input yang

kita masukan.

3. MATLAB mampu mensimulasikan suatu data masukan, dengan tampilan 2

dimensi dan 3 dimensi.

4. Fasilitas Simulink Windows pada MATLAB sangat membantu dalam simulasi

kontrol (PID Controller).

5. Software MATLAB, Matrix Laboratory, dikembangkan berdasarkan metode

matrik (penggunaan baris dan kolom).

5.2 Saran

Berdasarkan uraian diatas, ada beberapa saran yang dapat disampaikan seperti

penyusunan laporan Fisika Komputasi 2. Dengan metode-metode yang telah di-

tentukan masih jauh dari kesempurnaan untuk memperlengkap laporan ini. Dengan

demikian, penulis sangat mengharapkan agar pembaca dapat memahami makalah ini

agar kedepannya dapat bermanfaat dan lebih menerapkan dalam kehidupan sehari-

hari.

15

DAFTAR PUSTAKA

[1] Serway, R., 1989, Cognition: Physics for Scientists and Engineers with Modern

Physics, James Madison University Harrison Burg, Virginia.

[2] Haliday,R.,1960, Fisika Jilid I , Jakarta: Erlangga (Terjemahan).

[3] Haliday,R.,1984, Fisika Jilid II , Jakarta: Erlangga (Terjemahan).

[4] Tipler, P.,1998 , Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid I, Jakarta:Erlangga (Ter-

jemahan).

[5] Tipler, P.,2001 , Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid II, Jakarta:Erlangga (Ter-

jemahan).

[6] Rangkuti, S., 2001, Mikrokontroler ATMEL AVR,Bandung: Informatika.

[7] Bidang Keprofesian., 2009, Modul AVR ,Bandung,Badan Pengurus HME ITB.

[8] Winoto, A., 2010, mikrokontroler AVR ATmega 8/32/16/8535, Ban-

dung,Informatika.

[9] Gani, R.,Wahyudi.,Setiawan., 2005, Perancangan Sensor Gyroscope dan Acce-

lerometer Untuk Menentukan Sudut dan Jarak, Makalah Seminar Tugas

Akhir,Semarang,Universitas Diponegoro,

[10] Ihyaudin., 2010, Op Amp Sebagai Komparator, Modul Pembelajaran, Sekolah

Tinggi Manajemen Informatika Dan Teknik Computer,Surabaya.

[11] Sanjaya,M., 2010, Modul Fisika Dasar 1, Universitas Islam Negeri Sunan Gu-

nung Djati, Bandung.

16