; ANALISIS VEKTOR
Documents
Resources
Learning Center
Upload
Plans & pricing Sign in
Sign Out

ANALISIS VEKTOR

VIEWS: 1 PAGES: 18

  • pg 1
									                                      BAB 1
                            GERAK DAN ANALISIS VEKTOR

Analisis Vektor Pada Atlet Panahan

Olahraga panahan dikatakan sebagai suatu kegiatan menggunakan busur panah untuk menembakkan
anak panah. Olahraga panahan dilihat dari segi biomekanik terdapat pada klasifikasi keterampilan
yaitu melontarkan objek untuk mencapai ketepatan maksimum. Kemudian, ditinjau dari segi belajar
motorik (motor learning) panahan merupakan bagian dari keterampilan tertutup yaitu suatu
keterampilan yang stimulusnya tidak dapat berubah.

Setiap individu menginginkan sebuah hasil dari suatu proses latihan yang panjang. Hal ini digambarkan
sebagai tolak ukur dalam menilai keterampilan atau kemampuan individu tersebut. Dalam olahraga,
hasil atau tujuan yang dicapai disebut prestasi. Menurut Poerwadarminta, prestasi dikatakan sebagai
hasil yang telah dicapai atau dilakukan dikerjakan dan sebagainya. ANALISIS BIOMEKANIK
TEKNIK RELEASE DALAM PANAHAN

1. Poros Gerak Dalam Panahan

Teknik memanah yang benar terkait erat dengan segi anatomi dan mekanika gerak. Dengan
mekanika gerak, akan memungkinkan terciptanya keajegan (consistency) yang baik.
Mekanika gerak yang terkait dalam olahraga panahan adalah dua poros (axis) gerak. Dua
poros gerak tersebut adalah: poros I dan poros II. Poros I (satu) adalah sikap bahu dan
sikap lengan penahan busur (bow hand) satu garis lurus. Sedangkan poros II (dua) adalah
sikap bahu dan sikap lengan penahan busur (draw hand) satu garis lurus.

2. Hukum Newton

Hukum Newton I sebagaimana dirumuskan oleh Sir Isaac Newton (1642-1772) adalah:
“Sebuah benda terus dalam keadaan diam atau terus bergerak dengan kelajuan tetap, kecuali
jika ada gaya luar yang memaksa benda tersebut mengubah keadaan.” Hukum I Newton juga
menggambarkan sifat benda yang selalu mempertahankan keadaan diam atau keadaan
bergeraknya yang dinamakan inersia atau kelembaman. Oleh karena itu, Hukum I Newton
dikenal juga dengan sebutan Hukum Kelembaman. Hukum ini mulai diterapkan dari mulai
menarik busur, terutama dari sikap set up. Pemanah tidak bisa hanya menggunakan otot
bagian belakang saja dalam menarik, tetapi harus menggunakan lengan atas dan tangan
penarik dengan baik. Bagaimanapun juga, jika pemanah secara kontinu menarik, berarti
melepas posisi holding, dimana kita butuh transfer ketegangan yang memungkinkan dari
lengan atas dan tangan penarik ke otot bagian belakang. Oleh karena itu, jika holding tidak
tercapai, tidak ada transfer ketegangan yang bisa terjadi. Selama fase transfer, otot
punggung secara kontinu menggerakkan scapula kearah tulang belakang, ketika ketegangan
dari lengan atas dan tangan penarik telah ditransfer. Hukum inertia hanya diterapkan dari
posisi holding. Scapulae bergerak mendekat tulang belakang yang menyebabkan dada
membuka dan tidak berlebihan, ini penting supaya anak panah terjadi klik.
Hukum Newton II berbunyi: “Benda akan mengalami percepatan jika ada gaya yang bekerja
pada benda tersebut dimana gaya ini sebanding dengan suatu konstanta (massa) dan
percepatan benda”. Maksudnya, makin besar percepatan makin besar pula kekuatannya, makin
kecil percepatan makin kecil pula kekuatannya. Hukum ini akan menerapkan momentum dari
memulai gerakan menarik. Dengan demikian lebih baik menarik yang cepat dan dalam garis
lurus kira-kira 2-3 inchi di bawah dagu.

Hukum Newton III berbunyi: “Dua benda yang berinteraksi akan timbul gaya pada masing-
masing benda yang arahnya berlawanan arah dan besarnya sama”. Dalam hukum ini dijelaskan
mengenai aksi dan reaksi. Dimana pada saat proses release, aksi yang diberikan ialah pada
saat otot-otot scapula bekerja menarik tali kebelakang yang menghasilkan suatu reaksi yang
disebut proses klicking, sehingga membuat anak panah terlepas dari busur.

3. Prinsip Gaya Horizontal dan Vertikal

Dalam proses release, juga menuntut adanya keseimbangan statis yang harus dipertahankan
selama menembak. Keseimbangan yang baik dan sesuai dengan biomekanik, dapat membuat
pemanah melakukan teknik yang baik dan membuat sedikit upaya dari otot yang terlibat
dalam gerakan tersebut. Posisi tubuh yang tepat akan menghasilkan sedikit keteganang pada
tubuh, sehingga sikap holding dan aiming dapat dicapai dalam proses release. Pendistribusian
berat badan merupakan komponen yang sangat penting pada pendistribusian gaya vertikal
dan horizontal.

Hubungan langsung dan secara proporsional antara gaya vertikal dan horizontal dalam
panahan tidak dapat ditunjukkan dengan menggunakan gaya yang tepat. Bagaimanapun juga,
dengan postur yang benar dan seimbang, kita bisa lebih kuat mengembangkan gaya yang lebih
bermanfaat, sehingga bisa mencapai stabilitas yang lebih baik.

4. Force

Force/gaya yang di gunakan dalam proses release adalah gaya internal (tekan) / internal
forces terutama saat scapulae dan sikut pada lengan kanan menarik kebelakang.
Vector/arah gaya terjadi pada saat gerakan sikut lengan kanan melakukan gerakan
kebelakang baik pada saat menarik tali busur sampai melepaskan anak panah.
External Forces/tenaga dari luar, Dari awalan sampai proses release, Di luar tubuh,
Hambatan udara dan gravitasi juga berpengaruh pada saat melakukan gerakan.


Dilihat dari karakteristiknya olahraga panahan adalah melepaskan panah melalui lintasan
tertentu menuju sasaran pada jarak tertentu. Dalam olahraga panahan atau olahraga lainnya,
atlet sangat dituntut untuk menampilkan penampilan terbaiknya. Nampaknya ini bukanlah
sesuatu yang mudah bagi atlet yang tidak terlatih, bahkan atlet terlatih pun seringkali
mengalami kesulitan. Untuk mengatasi hal ini, bisa dibantu dengan memahami biomekanik.

Analisis biomekanik sangat penting untuk terciptanya gerakan yang efisien, terutama dalam
melakukan teknik memanah. Dari berbagai urutan teknik dasar dalam olahraga panahan,
teknik release adalah faktor utama dalam penunjang ketepatan anak panah menuju sasaran.
Adapun analisa yang bisa didapat secara biomekanik antara lain: poros/axis I dan II, Hukum
Newton I, II, dan III, serta forces, mulai dari vertical dan horizontal force, internal dan
external force, serta vector atau arah gaya yang bekerja.
                                         BAB 2
                                    DINAMIKA II


Gaya-Gaya Pada Perlombaan Tarik Tambang

Perlombaan tarik tambang biasanya ikut meramaikan perayaan Kemerdekaan. Permainan ini
terbagi atas 2 tim dengan jumlah pemain seimbang, dan setiap tim harus adu kekuatan
dengan menarik masing-masing ujung tali sehingga salah satu tim maju ke garis batas. Tapi,
tahukah kalian bahwa perlombaan tarik tambang dapat dijelaskan dari sudut pandang fisika?
Hmm...let’s check this out!

Sebelumnya, kita harus tahu dulu hukum-hukum NEWTON yang menjadi dasar pembahasan
kita kali ini. Ialah Isaac Newton (1642-127) yang merumuskan ide Galileo tentang gaya.
Galileo menyebutkan bahwa gaya diperlukan untuk mengubah gerak benda. Lalu, Newton
mengatakan bahwa “jika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda adalah nol, maka benda
akan tetap bergerak lurus beraturan atau diam” Hukum ini menjadi Hukum I Newton, dan
dikenal dengan hukum kelembaman.
Hukum II Newton menyatakan bahwa “Percepatan benda yang ditimbulkan oleh gaya
berbanding lurus dan searah dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa.” Hukum ini
dapat dirumuskan sebagai berikut: F=m.a
Dengan:
F= Gaya
m = massa
a = percepatan
Hukum III Newton menyebutkan bahwa “jika benda pertama memberikan gaya ke benda ke-
dua, maka benda ke-dua akan memberikan gaya yang sama namun berlawanan arah.” Hukum ini
dikenal dengan hukem aksi-reaksi.

Lalu, apa hubungannya dengan lomba tarik tambang?
Seperti yang kita tahu, benda akan cenderung mempertahankan keadaan awalnya. Dalam
tarik tambang, masing-masing pemain berusaha mempertahankan keadaannya agar tidak
tertarik ke depan dengan cara mencondongkan / memiringkan badan ke belakang. Jika gaya
yang diberikan lawan tidak lebih besar dari gaya kita, maka bisa dikatakan tidak ada gaya
luar yang bekerja.Berarti, ini sesuai dengan hukum I Newton.

Biasanya, pemain tarik tambang dipilih yang bermassa besar. Hal ini sesuai dengan hukum II
Newton bahwa semakin besar massa suatu benda, maka gaya yang dihasilkan juga besar.
Karena massanya besar, kelembaman mereka juga besar, sehingga tidak mudah untuk
tertarik ke arah lawan. Perlu diingat, jika akan bermain tarik tambang, para pemain jangan
terpaku di satu titik. Karena jika memegang tali di satu titik, maka pemain akan membentuk
sudut sehingga gaya yang dihasilkan menjadi lebih kecil. Sebaiknya, para pemain berbaris ke
belakang.

Ketika pemain menarik tali (yang artinya memberikan aksi) , maka tali juga memberi gaya
reaksi yang sama ke pemain. Pemain harus mencondongkan badan ke belakang agar dapat
mengimbangi gaya tarik tali sehingga tidak terseret ke depan.
Gaya gesek juga bekerja antara tanah dan pemain dengan arah yang berlawanan. Gaya gesek
dapat mengurangi percepatan benda.
Bagaimana dengan talinya?
Pada tali juga bekerja gaya tegangan tali. Ketika sebuah benda elastis dikenai gaya (dalam
hal ini tali yang ditarik), maka akan terjadi tegangan. Bayangkan jika kedua tim mempunyai
gaya masing-masing 980 N. Apakah gaya tegangan talinya= 2x980 = 1960 N?
Sesuai hukum III Newton, jika tim I menarik tali dengan gaya 980 N, maka tali akan
memberi gaya 980 N. Tali akan menarik tim II dengan gaya 980 N juga. Maka, dapat
disimpulkan bahwa gaya tegangan tali adalah tetap, yaitu 980 N. Jadi, tali menghantarkan
gaya dari tim I ke tim II.

Gaya yang Terjadi Pada Perlombaan Balap Mobil

Para penggemar balapan apakah anda memiliki pertanyaan mengganjal dalam benak Anda
seperti saya? Yaitu, mengapa balapan dikategorikan sebagai olahraga?

Ada faktor-faktor lain juga harus diperhatikan dalam kesatuan tim balap yaitu hal-hal teknis
seperti kemampuan mengkalkulasi distribusi berat yang tepat, dalam mobil distribusi
downforce menyesuaikan grip ke aspal antara roda depan dan belakang.

Perbandingan antara mobil balap sangat menentukan hasil balapan itu sendiri. Semua itu
menggunakan parameter yang harus di ukur dan dinilai untuk meraih prestasi terbaik.
Parameter itu semua mempunyai bobot yang berbeda di berbagai level. Tetapi ada satu
ukuran yang mewakili semua parameter di atas, yaitu diagram ggv.

Apa itu Diagram ggv?

Sebelumnya, kita perlu memahami definisi kecepatan dan percepatan.

Definisi kecepatan adalah perubahan posisi sesuatu pada setiap satuan waktu sehingga
kecepatan termasuk didalamnya memiliki nilai dan arah.

Sedangkan percepatan adalah perubahan kecepatan setiap satuan waktu, maka terdapat dua
jenis percepatan, yaitu:

   1. Percepatan karena perubahan nilai kecepatan, bisa berupa akselerasi ataupun
      deselerasi, disebut juga dengan percepatan longitudinal.
   2. Percepatan akibat perubahan arah kecepatan disebut dengan percepatan lateral
      akibat gaya sentrifugal saat menikung / berbelok.

Dalam konteks balapan, percepatan dinyatakan dalam satuan “g”, yang menggambarkan
percepatan akibat gravitasi bumi yang nilainya 9.8 m/s2. Perbandingan dengan gaya gravitasi
ini memudahkan kita membayangkan percepatan yang terjadi.

Sebagai ilustrasi, mobil yang berakselerasi dengan percepatan 1g adalah sama seperti
percepatan benda jatuh akibat gaya gravitasi bumi. Sedangkan percepatan lateral sebesar 1g
berarti mobil akan menerima beban sebesar 1 kali bobot total mobil ke arah samping
berlawanan dengan arah tikungan saat berbelok, sementara itu pembalap menerima beban
sebesar 1 kali bobot tubuhnya sendiri dari arah samping.

Sehingga pembaca dapat membayangkan bagaimana seorang pembalap di dalam mobilnya
ketika menikung dengan percepatan lateral sebesar 3-4g dan di beberapa sirkuit mobil
melakukan pengereman dari kecepatan 300 km/jam menjadi 60 km/jam dalam seketika dan
berdeselarasi dengan menahan tekanan sampai dengan 6g!

Percepatan lateral terjadi juga akibat gaya sentrifugal saat mobil berubah arah seketika,
sehingga besarnya tergantung pada gaya sentrifugal pada awalnya. Gaya sentrifugal bekerja
pada sesuatu yang bergerak tidak di garis lurus adalah massa benda dikalikan dengan
kuadrat kecepatan dan dibagi dengan jari-jari kurva belokan atau bila dirumuskan seperti
dibawah ini:
Fcentrifugal = m (V^2/R)

m : massa benda,
V : kecepatan benda, dan
R : jari-jari kurva belokan.

Karena percepatan adalah gaya dibagi massa benda, maka percepatan lateral dinyatakan
sebagai (V2/R). Artinya, percepatan lateral meningkat jika kecepatan mobil semakin cepat
saat berakselerasi terjadi kenaikan yang kuadratis dan/atau mobil berbelok makin tajam (R
makin kecil).

Secara sederhana mobil / motor balap hebat terbagi menjadi empat kinerja dasar yang
menentukan keunggulannya di lintasan, sbb:

      Kecepatan maksimumnya
      Kemampuan berakselerasi
      Kemampuan berdeselerasi
      Kemampuan menikung dengan cepat

Semua teknologi yang terdapat dalam mesin mobil atau motor balap akan bertujuan
meningkatkan empat kemampuan di atas.

Kemampuan tubuh manusia menerima gaya grativasi selama balapan membutuhkan stamina
dan kesiapan tubuh yang baik untuk meraih prestasi tinggi. Sehingga balapan masuk dalam
kategori olahraga.

Ada dua macam keadaan yang akan dibahas, yaitu dalam tikungan datar dan tikungan miring.
Untuk yang tikungan miring akan dibahas dua macam, yaitu tanpa gesekan dan dengan
gesekan. Hal yang dibahas adalah berapa kecepatan yang diijinkan untuk sebuah kendara
bermotor untuk menempuh tikungan itu.

1. Tikungan Datar (Dengan Gesekan)

   Dalam hal ini tikungan kita anggap sebagai lingkaran. Maka bila ada kendaraan yang ingin
   menikung, pasti ada gaya sentripetal yang arah menuju pusat lingkaran. Pada jalan datar
   gaya gesek statis yang bekerja pada ban ke pusat lingkaran merupakan gaya sentripetal.
   Sehingga untuk mencari besarnya kecepatan yang diijinkan digunakan persamaan berikut:

                                           fs = F s
                                  µkN = (mv2) : R , sehingga:


                                            dengan:
                                    fs = Gaya Gesek Statis
                                 µs = Koefisien Gesek Statis
                                    N = Gaya Normal (m.g)
                                         v = Kecepatan
                                           m = Massa
                                         R = Jari - Jari
                                  g = Percepatan Gravitasi
2. Tikungan Miring

    Dalam hal tikungan miring ada dua hal yang akan di bahas, yaitu dengan atau tidak dengan
    gesekan. Hal ini akan dibahas satu persatu.

o   Tanpa Gesekan

    Sama halnya dengan tikungan datar, saat kendaraan menikung, gaya gesek mengarah ke
    pusat. Namun dalam hal ini besarnya gaya gesek adalah N sinA, sehingga didapatkan
    rumus:

                                        N sinA = (mv2) : R
    Selain itu juga didpatkan bahwa besarnya gaya berat yang bekerja adalah gaya normal
    dikalikan cosinus dari sudut kemiringan, atau dapat dituliskan:
                                         N = (mg) : cosA
    Dengan begitu jika persamaan kedua di subsitusikan ke persamaan pertama didapatkan:
                                  (mg) X (sinA : cosA) = (mv2) : R
                                     g sinA = v2 : R, sehingga:


                                             dengan:
                                     N = Gaya Normal (m.g)
                                          v = Kecepatan
                                            m = Massa
                                         R = Jari - Jari
                                     A = Sudut Kemiringan
                                    g = Percepatan Gravitasi

o   Dengan Gesekan

    Tikungan sirkuit balap dibuat miring dengna maksud tertentu. Sirkuit dibuat miring agar
    gaya normal yang bekerja pada mobil memiliki komponen horizontal ke arah pusat
    lingkaran untuk memnberikan gaya sentripetal. Untuk mencari besarnya kecepatan yang
    diijinkan untuk menempuh sebuah tikungan dengan gaya gesek dengan kemiringan sudut
    sebesar A adalah:




                                            dengan:
                                         v = Kecepatan
                                  µs = Koefisien Gesek Statis
                                         R = Jari - Jari
                                     A = Sudut Kemiringan
                                   g = Percepatan Gravitasi



Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Tata Surya

Gaya Tarik Gravitasi Matahari

Benda langit yang tak terhitung jumlahnya bergerak teratur secara sempurna tanpa saling
bertubrukan karena Allah menempatkan mereka ke dalam orbitnya dengan tepat. Orbit
adalah lintasan sebuah planet atau komet ketika berevolusi terhadap matahari. Tak satu pun
planet yang berhenti mengikuti lintasan ini kecuali hilang di angkasa raya. Semua ini karena
planet-planet mengalami gaya gravitasi matahari. Ketika kamu membaca tulisan ini, bumi kita
bergerak dalam orbitnya dengan kecepatan 108,000 kilometer (700,000 mil ) per jam
mengelilingi matahari. Penjelasan berikut mungkin dapat membantumu membayangkan
kecepatannya yang dahsyat: kecepatan maksimal sebuah mobil kira-kira 200 kilometer (125
mil) per jam. Artinya kecepatan rotasi bumi mengelilingi matahari adalah 540 kali kecepatan
mobil. Contoh lain adalah sebuah peluru bergerak 1,800 kilometer (1,100 mil) per jam.
Kecepatan rotasi bumi mengelilingi matahari adalah 60 kali kecepatan peluru.

Karena tingginya kecepatan bumi, gaya tarik gravitasi matahari menjadi sangat penting. Jika
matahari mengurangi kekuatan gravitasinya, kita akan melayang-layang di angkasa bersama
bumi kita. Hal ini akan mengakhiri keberadaan bumi …

Di sisi lain, jika matahari menambah besar gaya gravitasinya, bumi kita akan tersedot oleh
matahari dan melebur. Tentunya kita pun akan musnah. Selain itu, gaya tarik gravitasi
matahari juga menjaga planet-planet dalam lintasan/orbit yang benar sehingga terhindar
dari tabrakan antar sesamanya. Namun, pernahkah kamu bayangkan bagaimana matahari
menarik planet-planet tersebut?

Jawabannya sangat jelas. Adalah Allah Sang Pencipta, Yang Agung dalam Keperkasaan-Nya,
Yang menciptakan dan senantiasa memelihara keseimbangan ini.

Selain itu, tidak hanya matahari yang memiliki gaya tarik gravitasi. Planet-planet di Tata
Surya juga memiliki gaya gravitasi sendiri-sendiri. Misalnya, gaya gravitasi bumi terhadap
bulan. Karena gaya gravitasi ini, bulan terus berada pada jarak tertentu. Karenanya, bumi
tidak bertabrakan dengan bulan. Tak diragukan, Allah dengan KekuasaanNya yang maha luas
telah mencegah Bulan menimpa Bumi.

Ada gaya gravitasi lain yang mirip dengan matahari, yang khusus dirancang untuk kehidupan
manusia. Ia adalah gaya gravitasi bumi yang memberi kita berat badan. Gaya gravitasi, yang
kita ketahui sebagai berat badan kita, membuat kita tetap berada di muka bumi dengan
kemampuan berjalan dan berlari dengan mudah tanpa melayang ke angkasa.

Bayangkan sebuah bola di tanganmu. Apa yang terjadi ketika kamu melepaskannya? Bola itu
jatuh, bukan? Karena gaya gravitasi menariknya ke tanah. Namun, jika kamu tinggalkan bola
itu di angkasa raya, bola itu tak akan jatuh karena gaya gravitasi disana lebih kecil. Oleh
karena itu, keberadaan gaya gravitasi yang lebih besar di bumi sangat penting bagi kita.

Masih ada satu hal penting lain mengenai gravitasi: Gravitasi tidak boleh melebihi ataupun
kurang dari yang seharusnya. Jika kurang, kamu akan berjalan di udara, dan tak mampu
menyentuh lantai dengan kakimu. Kamu tak akan bisa bergerak seperti yang kamu mau; kamu
selalu melayang dari satu tempat ke tempat lain, akan memantul ketika melangkah dan
menjejakkan kaki di langit-langit. Jika gaya gravitasi lebih besar, kamu tak akan mampu
berjalan karena kamu terperosok ke dalam tanah. Maka, kamu hanya akan bisa merangkak
pelan sepanjang jalan.

Saat ini, yang terjadi tidaklah demikian; Allah telah menentukan kekuatan gaya gravitasi
yang tepat bagi kita.

Contoh berikut mungkin akan membantu kamu memahaminya: bulan, seperti halnya bumi, juga
memiliki gaya gravitasi. Namun, gaya tarik gravitasi ini lebih kecil dari pada yang dimiliki oleh
bumi. Karena itu, kamu tidak mungkin dapat bertahan di bulan. Kamu mungkin pernah
menyaksikan di TV bagaimana seorang astronot berjalan di bulan. Dapatkah kita terus hidup
dengan cara demikian? Tentu saja tidak.
gaya tarik elektron dan proton.

sama seperti kasus tata surya, elektron -elektron mengitari proton setiap detik. alsannya
karena gaya tarik elektrostatik proton mencegah elektron keluar sehingga berputar-putar di
sekeliling proton. gaya elektrostatik ini seperti gravitasi tata surya, menjadi gaya
sentripetal yang mengubah arah gerak elektron menjadi melingkar. nah, ini berarti ada gaya,
energi elektron sebelumnya.
                                           BAB 3
                                 USAHA DAN ENERGI


Alat-Alat yang Mempermudah Usaha

Jika kamu kesulitan menaikkan benda pada ketinggian tertentu, dengan cerdas kamu akan
berpikir untuk menggunakan alat berupa bidang miring untuk mempermudah kerjamu.

Alat-alat yang dapat membantu manusia melakukan suatu usaha disebut pesawat sederhana.
Secara garis besar, pesawat sederhana terdiri atas kelompok tuas, katrol, bidang miring, dan
roda bergerigi.

1. Tuas

Tuas atau pengungkit adalah sebuah batang yang dapat diputar di sekitar titik tumpu. Jika
ujung tuas yang satu diungkit ke bawah, maka ujung yang lain akan memberikan dorongan ke
atas. Tuas berfungsi sebagai alat pembesar gaya sehingga keuntungan menggunakan tuas
adalah gaya yang dihasilkan lebih besar daripada gaya yang dikeluarkan. Besarnya gaya yang
dihasilkan bergantung pada panjang lengan gaya dan panjang lengan beban. Makin besar
perbandingannya, makin besar pula gaya ungkit yang dihasilkan. Perbandingan beban yang
diangkat dan kuasa yang dilakukan disebut keuntungan mekanis,

Jenis-jenis tuas terbagi ke dalam tiga kelas, yaitu tuas kelas pertama, tuas kelas kedua, tuas
kelas ketiga. Pada tuas kelas satu, titik tumpu selalu berada di antara kuasa dan beban.
Makin dekat jarak titik tumpu ke beban, maka keuntungan mekanis yang diperoleh akan makin
besar.

Peralatan yang termasuk pada tuas kelas pertama adalah gunting, tang, dan pembuka kaleng.
Pada tuas kelas kedua, kuasa dan beban berada pada sisi yang sama dari titik tumpu. Atau
dapat dikatakan bahwa beban berada antara titik tumpu dan kuasa. Keuntungan mekanis akan
lebih besar diperoleh jika letak titik tumpu sangat dekat dengan beban. Contoh tuas kelas
dua adalah pencabut paku, pembuka botol, dan stapler. Sedangkan, pada tuas ketiga, letak
kuasa berada di antara beban dan titik tumpu. Tuas kelas tiga tidak memiliki fungsi
selayaknya tuas pada umumnya. Tuas kelas tiga berfungsi untuk memperbesar perpindahan.
Salah satu contoh tuas kelas tiga adalah kuas.

2. Katrol

Sebelum air diperoleh melalui pengolahan Perusahaan Air Minum, hampir semua orang
memperoleh air dari sumber mata air yang disebut sumur. Bahkan, sampai sekarang di
beberapa desa, sumur masih mudah dijumpai. Untuk mempermudah pengambilan air dari
dalam sumur, digunakanlah alat yang termasuk jenis pesawat sederhana, yaitu katrol.

Prinsip kerja katrol adalah mengubah arah gaya sehingga kerja yang dilakukan menjadi lebih
mudah. Berdasarkan jumlah katrol yang digunakan, pesawat sederhana dibedakan menjadi
sistem katrol tunggal, sistem katrol ganda, dan sistem katrol banyak (takal). Selain itu,
sistem katrol juga dapat dibedakan berdasarkan geraknya, yaitu katrol tetap dan katrol
bebas. Pada sistem katrol tetap, katrol tidak dapat begerak naik turun, tetapi hanya
berputar pada porosnya. Sedangkan, pada sistem katrol bebas, selain berputar pada
porosnya katrol pun dapat bergerak naik turun.
3. Bidang Miring

Telah disebutkan di awal pembahasan tentang contoh penerapan bidang miring sebagai
pesawat sederhana. Dengan menggunakan pesawat sederhana, gaya yang dikeluarkan untuk
menaikkan suatu benda akan lebih kecil disbanding dengan menaikkannya secara langsung.
Namun demikian, jarak yang ditempuh benda dalam bidang miring akan lebih jauh dibanding
jarak yang ditempuhnya jika dinaikkan langsung.

Penjelasan yang diuraikan di atas memberikan contoh sebuah bidang miring yang diam. Pada
kenyataannya, terdapat bidang miring yang merupakan pesawat sederhana yang dapat
bergerak, yaitu baji dan sekrup.

a. Baji

Apakah kamu pernah mendengar alat yang disebut baji? Jika belum, mungkin kamu bisa
membayangkan alat alat yang digunakan tukang kayu bakar untuk memotongmotong kayu di
hutan.

Baji adalah pesawat sederhana yang menggunakan dua bidang miring yang disatukan. Baji
biasa digunakan untuk membelah suatu bidang, salah satunya kayu. Pada baji, bidang yang
hendak dibelah diam, sementara bidang miringnya digerakkan naik-turun. Alat yang mudah
ditemukan yang merupakan jenis baji adalah kampak, pisau, dan pahat.

b. Sekrup

Sekrup adalah pesawat sederhana yang dibentuk dari bidang miring yang dililitkan mengitari
sebuah batang atau silinder sebagai pusatnya sehingga terlihat sebagai spiral.

Sekrup dapat digunakan untuk mengikat atau merekatkan dua buah benda. Ketika kita akan
mengaitkan dua buah papan kayu, alat yang bisa digunakan adalah paku yang ditancapkan
dengan palu atau sekrup yang ditancapkan menggunakan tuas (obeng). Gaya yang dibutuhkan
untuk menancapkan paku pada kayu lebih besar daripada gaya yang dibutuhkan untuk
menancapkan sekrup pada kayu. Hal ini menunjukkan bahwa prinsip kerja sekrup sebagai
pesawat sederhana adalah mempermudah usaha manusia karena dengan usaha yang sedikit
dapat menghasilkan gaya yang lebih besar.

4. Roda Bergerigi

Gir adalah roda bergerigi yang termasuk jenis pesawat sederhana. Roda bergerigi adalah
pesawat sederhana yang memiliki sisi bergerigi. Roda bergerigi besar menghasilkan gaya yang
lebih besar sehingga kuasa yang diperlukan lebih kecil. Tetapi, kondisi ini harus diimbangi
dengan kecepatan putar yang lambat. Sebaliknya, roda bergerigi kecil akan memberikan
kecepatan putar yang tinggi, tetapi gaya yang dihasilkan relatif kecil sehingga harus
diimbangi dengan kuasa yang besar. Jika kamu pernah memperhatikan mesin pada jam, maka
kamu telah melihat penerapan dan pemanfaatan roda bergerigi yang ternyata sangat dekat
denganmu dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, roda bergerigi juga dapat kamu temukan
pada sepeda yang biasa kamu gunakan untuk bermain atau sebagai alat transportasi ke
sekolahmu.

Sumber Energi yang Potensial Di Indonesia Sebagai Pembangkit Tenaga Listrik

Indonesia memiliki banyak sekali keindahan gunung-gunung dan laut yang tersebar di seluruh
wilayah Indonesia. Pembangkit listrik ramah lingkungan yang seharusnya teknologinya bisa
kita kuasai sebagai pembangkit listrik masa depan di Indonesia adalah pembangkit listrik
tenaga air (PLTA). Indonesia memiliki banyak sekali potensi aliran energi air yang bisa
dimanfaatkan untuk dijadikan sumber energi listrik baru. Biasanya sumber energi air ini
terdapat di daerah pegunungan atau tempat tinggi lainnya.

Cara paling mudah untuk mendapatkan energi listrik dari aliran air adalah dengan
menggunakan baling-baling. Kecepatan aliran air dari tempat yang tinggi dimanfaatkan
sedemikian rupa sehingga bisa menggerakan baling-baling air tersebut untuk mengubah
energi aliran menjadi energi gerak untuk menggerakan generator dan menghasilkan listrik.
Pada artikel kali ini, akan coba dipaparkan tentang jenis-jenis pembangkit listrik tenaga air
(PLTA) yang umum digunakan hingga saat ini. Semoga artikel ini dapat memberikan inspirasi
untuk mengembangkan segala potensi tenaga air yang ada di Indonesia. Selamat menikmati!




                             Gambar 1 Prinsip Kerja Turbin Air

JENIS-JENIS PLTA

a. PLTA jenis terusan aliran sungai (run-of-river)
PLTA jenis ini memanfaatkan aliran sungai secara alami untuk menghasilkan energi listrik.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, air di hilir sungai dimanfaatkan sedemikian rupa
tanpa mengganggu aliran sungai ke hulu. Energi listrik yang dihasilkan sebanding dengan
jumlah volume air perdetik yang mengalir. Sehingga saat sungai kering tidak ada air,
generator tidak bisa menghasilkan energi listrik. Namun keuntungan dari PLTA tipe ini adalah
biaya konstruksinya yang murah dan pembangunannya yang sederhana. PLTA tipe ini cocok
dibangun pada sungai-sungai besar di Indonesia yang lokasinya masih terisolasi dan bertujuan
untuk mendapatkan sumber energi listrik yang ramah lingkungan dengan segera.




                    Gambar 2 PLTA terusan aliran sungai (run-on-river)

b. PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)
PLTA jenis ini menggunakan bendungan yang melintang disungai, yang bertujuan untuk
menaikkan permukaan air dibagian hulu sungai guna membangkitkan energi potensial yang
lebih besar sebagai pembangkit listrik. PLTA jenis ini memiliki efisiensi yang lebih baik
daripada PLTA tipe terusan aliran sungai.
Dengan menggunakan cara seperti ini, kita juga dapat mengatur aliran sungai per hari
ataupun per minggu untuk membangkitkan listrik sesuai dengan kebutuhan beban. Karena bisa
mengatur aliran sungai, PLTA jenis ini bisa digunakan sewaktu-waktu untuk memenuhi
kebutuhan sumber energi pada saat beban puncak.
                Gambar 3 PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

c. PLTA dengan menggunakan waduk (reservoir)
PLTA tipe ini mirip dengan prinsip PLTA yang menggunakan kolam pengatur. Cuma disini
dibuatkan sebuah waduk yang dapat menampung air dalam jumlah besar, sehingga kapasitas
pembangkitan energi listrik PLTA juga menjadi lebih besar lagi. Waduk ini biasanya
berbentuk hampir seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung
air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau. PLTA jenis banyak terdapat di negara-
negara yang memiliki curah hujan sedikit, hanya 2-3 bulan saja, atau negara 4 musim.
Sayangnya pembuatan PLTA yang menggunakan bendungan ini selain menghabiskan tanah dan
modal yang besar. terkadang bisa menyebabkan perubahan atau kerusakan lingkungan yang
fatal.




                       Gambar 4 PLTA yang menggunakan bendungan

d.    PLTA jenis pompa – generator (pomped storage)

PLTA jenis ini membutuhkan dua buah kolam pengatur. Saat kebutuhan listrik meningkat, air
akan dialirkan dari kolam pengendali atas dan ditampung di kolam pengendali yang bawah.
Energi potensial aliran air inilah yang dimanfaatkan menjadi energi listrik. Sedangkan saat
beban minimal, listrik yang dihasilkan pembangkit listrik lain digunakan untuk memompa balik
air ke kolam penampung diatas untuk digunakan kembali saat dibutuhkan.

Di Indonesia pembangkit ini cocok dikembangkan karena pada saat malam hari, semua orang
serempak menggunakan listrik sehingga beban melonjak secara seketika, sedangkan siang
hari hanya sedikit orang yang menggunakan listrik. Pembangkit ini bertujuan untuk
menyimpan energi listrik sisa yang dibangkitkan. Sisa listrik yang dibangkitkan oleh PLTU
lainnya digunakan untuk memompa air dan digunakan saat beban puncak di malam hari.




                   Gambar 5 PLTA pompa – generator (pomped storage)
e.       PLTA Hydroseries

Konsep PLTA ini adalah dengan memanfaatkan aliran sungai yang panjang dan deras dari
ketinggian tertentu. Dimana sepanjang aliran sungai terdapat lebih dari satu bendungan yang
diseri pada ketinggian tertentu untuk menghasilkan energy listrik yang lebih optimal.

Sumber Energi Alternatif yang Dapat Memperkecil Resiko Pemanasan Global

Petunjuk pelaksanaan pengembangan energi alternatif secara detail sudah diatur dalam

dokumen Pengelolaan Energi Nasional (PEN). Didalamnya disebutkan mengenai rencana

(roadmap) pengembangan seluruh jenis energi alternatif. Dalam waktu dekat, pemerintah

juga akan menerbitkan Inpres tentang biofuel (biodisel dan bioetanol) yang akan merinci

intensif bagi pengembangan biofuel, termasuk instruksi kepada menteri-menteri untuk

menindaklanjuti di departemen masing-masing.


Dengan diterbitkannya tujuh izin investasi pembangunan pabrik energi alternatif (biodiesel

dan bioetanol) oleh Badan Koordinasi Penanaman Modal (BKPM) pada pertengahan tahun 2005

yang lalu, memperkuat indikasi bahwa peluang bisnis di bidang bioenergi (bioetanol) dan

pengembangan perkebunan energi menjadi sesuatu yang prospektif di masa depan.


        Bioetanol


Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan, dimana memiliki

keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. DiIndonesia, minyak bioethanol

sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis

tanaman yang banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang

potensial untuk menghasilkan bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar karbohidrat

tinggi, seperti: tebu, nira, sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung, jerami, bonggol

jagung, dan kayu.


Banyaknya variasi tumbuhan yang tersedia memungkinkan kita lebih leluasa memilih jenis

yang sesuai dengan kondisi tanah yang ada. Sebagai contoh ubi kayu dapat tumbuh di tanah

yang kurang subur, memiliki daya tahan yang tinggi terhadap penyakit dan dapat diatur waktu

panennya. Namun kadar patinya yang hanya 30 persen, masih lebih rendah dibandingkan

dengan jagung (70 persen) dan tebu (55 persen) sehingga bioetanol yang dihasilkan

jumlahnya pun lebih sedikit.


Biaya produksi bioetanol tergolong murah karena sumber bahan bakunya merupakan limbah

pertanian atau produk pertanian yang nilai ekonomisnya rendah serta berasal dari hasil
pertanian budidaya tanaman pekarangan (hortikultura) yang dapat diambil dengan mudah.

Dilihat dari proses produksinya juga relatif sederhana dan murah.


   2. POTENSI


Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan, dari beberapa jenis tanaman tersebut ada

jenis tanaman yang potensial dikembangkan kerena karakteristik yang dimilikinya,

diantaranya adalah :


   1. Kelapa sawit


Kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jack) merupakan jenis tumbuhan monokotil, dimana

kandungan sabutnya (mesocarps) berakumulasi minyak. Pabrik-pabrik biodisel skala komersial

yang sekarang sudah beroperasi di tanah air menggunakan CPO dari kelapa sawit sebagai

bahan bakunya. Faktor ketersediaan menjadi alasan utama kenapa digunakannya CPO.


Dalam proses produksi CPO, 1 ton Tandan Buah Segar (TBS) menghasilkan 200 kg CPO,

limbah padat Tandan Kosong Kelapa sawit (TKKS) 250 kg dan 0,5 m3 LCPKS. Ini dihitung dari

neraca PKS, Jika dihitung dengan cara ini, maka diperkirakan jumlah TKKS tahun 2006

adalah sebanyak 20.75 juta ton. Misalkan kadar air TKKS ini adalah 50%, maka jumlah TKKS

kering (OD) kira-kira 10.375 juta ton.


Kandungan TKKS adalah 45.80% selulosa dan 26.00% hemiselulosa. Kembali ke perhitungan

menurut Badger (2002) maka potensi bioetanol adalah sebesar 2,000 juta Liter. Jumlah yang

tidak sedikit dan setara dengan 1446.984 liter bensin.


   2. Jarak pagar (Jathropa curcas linneaus).


Tanaman ini tergolong tanaman yang nakal karena dapat dengan mudah beradaptasi pada

berbagai cuaca dan tidak membutuhkan banyak air serta pupuk. Usia panen tanaman ini

adalah enam hingga delapan bulan, namun hasil buah yang optimal baru dapat dinikmati pada

usia lima tahun. Bagian yang diambil dari jarak pagar adalah biji dan kulit (karnel) buahnya,

dengan kandungan minyak masing-masing sebesar 33 persen dan 50 persen. Setiap satu

hektar lahan dapat ditanami dengan 2.500 jarak pagar dan diperkirakan mampu menghasilkan

biodisel sekitar 1,7 kilo liter biodisel pertahun.


Rekayasa bioteknologi memungkinkan kita untuk menghasilkan bibit jarak pagar yang memiliki

kemampuan menyerap unsur hara, terutama fosfor dan nitrogen serta mikronutrien (Zn, Mo,
Fe dan Cu) lebih baik. Selain itu, bibit tanaman tersebut akan memiliki peningkatan

ketahanan terhadap kekeringan, serangan patogen akar dan meningkat produktivitasnya.


   3. Tetes Tebu ( Molase )


Molase atau tetes tebu mengandung kurang lebih 60% sellulosa dan 35,5% hemiselullosa.

Kedua bahan polysakarida ini dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana yang selanjutnya

dapat difermentasi menjadi ethanol. Potensi produksi molase ini per ha kurang lebih 10 – 15

ton, Jika seluruh molase per ha ini diolah menjadi ethanol (fuel grade ethanol), maka potensi

produksinya kurang lebih 766 hingga 1,148 liter/ha FGE (perhitungan ada di lampiran).


Produksi bioetanol berbahan baku molase layak diusahakan karena tingkat keuntungan

mencapai 24%. Jumlah itu lebih menguntungkan daripada menyimpan dana di bank dengan

tingkat bungan bank Indonesia per 6 Desember 2007 sebesar 8%. Investasi yang

ditanamkan untuk produksi bioetanol berbahan baku molase ini sangat “ menjanjikan ”.


   4. Sorgum


Sorgum yang selama ini dikenal sebagai bahan pangan juga berprospek menjadi bahan

bioetanol. Rendemen sorgum biji jauh lebih tinggi, kata Dr M Arif Yudianto, kepala bidang

Teknologi Etanol dan Derivatif B2TP. Alumnus Tokyo University of Agriculture & Technology

itu menggambarkan 2,5 kg sorgum kawali dapat menjadi seliter bioetanol. Itu artinya

rendemen Sorghum bicolor 40%.


Tingginya nilai pati mendorong Balai Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) mencetak sorgum

dengan kadar gula tinggi. Tetua yang dipakai adalah durra asal ICRISAT India. 'Sorgum itu

kemudian diinduksi sinar gamma. Nantinya ia akan memiliki sifat tahan kekeringan, tahan

serangan penyakit, dan menelan biaya produksi rendah,' kata Dr Soeranto Hoeman, peneliti

BATAN.


Sejak diuji multilokasi pada 2001 di daerah kering seperti Gunungkidul, Yogyakarta,

diperoleh sorgum unggulan bahan bioetanol: sweet sorgum. Sorgum dengan kode B-100 itu

cukup istimewa karena memiliki kadar briks 17. Jumlah itu mendekati tebu gula dengan kadar

briks 190. 'Batangnya mengandung jus yang kalau diperas seperti tebu,' tambah Soeranto.

Dari 15 kg batang sorgum dihasilkan 1 liter bioetanol.
   5. Jerami Padi


Jerami padi mengandung kurang lebih 39% sellulosa dan 27,5% hemiselullosa. Kedua bahan

polysakarida ini dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana yang selanjutnya dapat

difermentasi menjadi ethanol. Potensi produksi jerami padi per ha kurang lebih 10 – 15 ton,

jerami basah dengan kadar air kurang lebih 60%. Jika seluruh jerami per ha ini diolah

menjadi ethanol (fuel grade ethanol), maka potensi produksinya kurang lebih 766 hingga

1,148 liter/ha FGE (perhitungan ada di lampiran). Dengan asumsi harga ethanol fuel grade

sekarang adalah Rp. 5500,- (harga dari pertamina), maka nilai ekonominya kurang lebih Rp.

4,210,765 hingga 6,316,148 /ha.


Menurut data BPS tahun 2006, luas sawah di Indonesia adalah 11.9 juta ha. Artinya, potensi

jerami padinya kurang lebih adalah 119 juta ton. Apabila seluruh jerami ini diolah menjadi

ethanol maka akan diperoleh sekitar 9,1 milyar liter ethanol (FGE) dengan nilai ekonomi Rp.

50,1 trilyun. Jika dihitung-hitung ethanol dari jerami sudah cukup untuk memenuhi

kebutuhan bensin nasional.

                                                  Kandungan
                                  Komponen
                                                  (%)
                                  Hemiselulosa 27(+/- 0.5)
                                  Selulosa        39(+/- 1)
                                  Lignin          12(+/- 0.5)
                                  Abu             11(+/- 0.5)
Potensi etanol dari jerami padi menurut Kim and Dale (2004) adalah sebesar 0.28 L/kg

jerami. Sedangkan kalau dihitung dengan cara Badger (2002) adalah sebesar 0.20L/kg

jerami. Nah, dari data ini bisa diperkirakan berapa potensi etanol dari jerami padi di

Indonesia, yaitu:

                                     Kim    and    Dale Badger
                          Jerami
                                     (2004)             (2002)
                                                        10,940   juta
                          54,700 15,316 juta liter
                                                        liter
                                                        16,410   juta
                          82,050 22,974 juta liter
                                                        liter
Kita ambil data yang ‘pesimis’ yaitu cara Badger (2002), jumlah etanol tersebut dapat

menggantikan bensin sejumlah: 7,915 - 11,874 juta liter. Cukup untuk memenuhi kebutuhan

bensin nasional selama satu tahun.
Pemanfaatan Limbah


Limbah dari proses produksi pun dapat dimanfaatkan sebagai bahan campuran pembuatan

pupuk organik. Karena berasal dari biomasa, limbah bioetanol baik cair maupun padat

mengandung bahan organik yang dibutuhkan tanaman, mengandung unsur makro dan mikro

yang diperlukan tanaman.


Limbah Cair


Untuk membuat pupuk, 4 liter limbah cair dicampur dengan 1 liter larutan mineral, 1 kg ampas

tebu yang sudah menjadi abu, dan 2 sak alias 100 kg pupuk kandang. Pupuk kandang asal

kotoran ternak adalah sumber nitrogen, unsur makro yang paling dibutuhkan tanaman. Limbah

bioetanol yang mengandung enzim alfa-amilase berperan mengurai protein dalam kotoran

ternak menjadi zat organik yang bisa diserap tanaman. Untuk memperkaya hara,

ditambahkan larutan mineral terdiri dari unsur mikro seperti magnesium, besi, mangan, dan

boron.


Sedangkan abu ampas tebu mengandung karbon aktif penghambat pertumbuhan cendawan

yang kerap menyerang akar tanaman. 'Karbon aktif menyerap aflatoksin yang dihasilkan

cendawan sehingga cendawan tidak berkembang. Seluruh bahan itu lantas diaduk sampai rata

dengan pengaduk berkekuatan 2 PK alias 1500 watt. Dengan itu, semua bahan tercampur

sempurna sehingga bisa langsung ditaburkan di lahan. Sebaiknya pupuk didiamkan semalam

dan ditutup plastik agar enzim bekerja sempurna.


Pengaruh pupuk organik dengan campuran limbah singkong. Dibanding Canavalia ensiformis

yang hanya dipupuk dengan pupuk kandang biasa, produktivitas kacang kara pedang Made

Satria lebih tinggi. Setiap tanaman menghasilkan 10-15 polong, dengan pupuk kandang saja, 5

polong.


Manfaat lain jika pupuk itu dipakai pada penanaman bunga potong dan jagung. Jagung yang

ditanam di lahan 2 ha maksimal hanya 1% yang terserang cendawan akar rigidoporus dan

sclerotium. Padahal biasanya serangan cendawan akar jagung mencapai 20%. Pada bunga

potong, pertumbuhan krisan dan sedap malam lebih cepat 15-20%. Pemakaian pupuk limbah

bioetanol pun hemat, hanya 10% dosis pupuk kandang murni.


Limbah Padat


Sementara limbah padat bioetanol dicampur dengan bekatul dan pupuk kandang digunakan

sebagai pakan ternak sapi. Ragi untuk fermentasi kaya protein. Fermentasi juga membuat
protein singkong lebih mudah diubah menjadi daging, Makanya total kalorinya lebih tinggi.

Maklum, meski pakan utamanya tanaman hijau, asupan karbohidrat dan glukosa pada sapi

membuat pertambahan bobot lebih cepat. Itu lantaran keduanya lebih mudah dikonversi

menjadi daging ketimbang selulosa-kandungan utama pakan hijauan. Makanya begitu pakan

mengandung limbah padat bioetanol diberikan pada 3 sapi peranakan ongole, bobotnya naik

10% dari 240 kg. Tak melulu sapi, limbah padat bioetanol bisa menjadi alternatif konsentrat

buatan pabrik untuk kerbau, kambing, dan ayam.

								
To top
;