PENGARUH KECEPATAN ANGIN TERHADAP FREKUENSI BUNYI ANGIN TOPAN

SPEKTRA

Jurnal Kajian Pendidikan Sains

PENGARUH KECEPATAN ANGIN TERHADAP FREKUENSI BUNYI ANGIN TOPAN Ahmad Khoiri1, Ahmad Munaji2 Universitas Sains AlQuran (UNSIQ) Jawa Tengah di Wonosobo

1),2)

ABSTRAK Angin topan adalah pusaran angin kencang yang terjadi disebabkan oleh perbedaan tekanan dalam suatu sistem cuaca. Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah (1) mengetahui pengaruh kecepatan angin, jari-jari baling-baling dan waktu putar terhadap besarnya frekuensi bunyi yang dihasilkan. (2) Untuk mengetahui Bagaimana system kerja dari alat praktikum pendeteksi angin topan sederhana. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, dimana baling-baling akan berputar ketika ada sumber angin. Dari putaran tersebut akan menggerakkan dinamo yang nantinya akan diubah menjadi energi listrik sehingga menghasilkan arus, dan arus tersebut di salurkan ke alarm sehingga alarm itu dapat berbunyi. Teknik analisis yang digunakan untuk mengetahui hubungan besar tegangan dan besar lilitan terhadap kecepatan putar adalaha analisis regresi linier. Semakin besar kecepatan angin dan baling-baling yang digunakan frekuensi bunyi alarm akan semakin besar. Sedangkan waktu putar yang semakin besar menyebabkan frekuensi semakin kecil. Garis regresi besar kecepatan sumber terhadap frekuensi bunyi berupa garis regresi positif linier dengan persamaan y = 1,6 X + 4,6 dan R2= 0,9552. Garis regresi jari-jari baling-baling terhadap frekuensi bunyi berupa garis regresi positif linier dengan persamaan y = 1, 1677 X – 4,6108 dan R2 = 0,9995. Garis regresi waktu putar baling-baling terhadap frekuensi bunyi berupa garis regresi positif linier negatif dengan persamaan y = -0,0025 X + 9,533 dan R2 = 0,75. Sistem kerja dari alat praktikum pendeteksi angin topan sederhana yaitu Sistem kerja dari alat praktikum pendeteksi angin topan sederhana yaitu Ujung dinamo di kasih baling-baling atau barang yang dapat berputar saat tertiup angin. Baling-baling yang terdapat pada ujung dinamo tersebut akan berputar tanpa menggunakan tegangan atau beda potensial. Sehingga pada dinamo menghasilkan arus. Dan arus tadi disalurkan ke Alarm. Sehingga alarm tersebut dapat berbunyi. Kata-kata kunci: Alarm, Pendeteksi, angina PENDAHULUAN Angin merupakan suatu energi alam yang berlimpah adanya di bumi yang juga merupakan energi yang murah serta tak pernah habis. Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh manusia. Adapun pemanfaatannya adalah antara lain : Pemompaan air untuk keperluan rumah tangga dan pertanian, melaksanakan kegiatan pertanian, seperti menggiling jagung, menggiling tepung, tebu, mengalirkan air laut untuk

pembuatan garam, membangkitkan tenaga listrik khususnya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin terutama untuk daerah yang belum terjangkau oleh PLN. Selain bermanfaat bagi masyarakat, angin juga dapat menimbulkan masalah. Angin yang sering menimbulkan kerusakan seperti angin topan, angin puting beliung dan lain-lain, angin tersebut adalah angin kencang yang datang tiba-tiba dan membuat kerusakan.

---( 55 )---

SPEKTRA


Untuk menanggulangi bencana tersebut diperlukan alat yang dapat mendeteksi bencana angin topan lebih dini. Akan tetapi pemahaman masyarakat terhadap bencana angin topan yang pada dasarnya dapat ditanggulangi masih kurang. Demikian pula masyarakat kurang mengetahui penerapan konversi energy angin yang dapat diubah menjadi energy listrik. Oleh karena itu dengan mengetahui proses konversi energi angin menjadi energi listrik dapat menjadikan bahan pertimbangan dalam pembuatan alat kami yang berjudul “Alat Pendeteksi Angin Sederhana”. A. Identifiksi Masalah Berdasarkan latar belakang di atas identifikasi masalah dapat dideskripsikan sebagai berikut : 1. Perlunya pembuatan alat peraga sederhana untuk mengurangi korban jiwa dalam bencana angin. 2. Masih jarangnya pembahasan penerapan konversi energi angin menjadi energi listrik. 3. Kurangnya pemahaman masyarakat terhadap musibah atau bencana angin topan yang pada dasarnya dapat ditanggulangi. B.

Pembatasan Masalah Hasil yang dicapai akan optimal jika penelitian ini membatasi permasalahan. Untuk menghindari meluasnya masalah, maka penelitian ini hanya dibatasi pada pengaruh kecepatan angin, diameter balingbaling, dan pengaruh waktu putar terhadap frekuensi bunyi alarm.

C. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah, identifikasi masalah, dan pembatasan masalah diatas maka dapat dirumuskan :

1. Adakah pengaruh kecepatan angin, diameter baling-baling, dan pengaruh waktu putar terhadap frekuensi bunyi alarm? 2. Bagaimana system kerja dari alat praktikum pendeteksi angin topan sederhana? D. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh kecepatan angin, diameter baling-baling, dan pengaruh waktu putar terhadap frekuensi bunyi alarm. 2. Untuk mengetahui Bagaimana system kerja dari alat praktikum pendeteksi angin topan sederhana. Energi Angin Angin merupakan udara yang bergerak disebabkan adanya perbedaan tekanan. Udaraakan mengalir dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan lebih rendah. Perbedaan tekanan udara dipengaruhi oleh matahari. Daerah yang banyak terkena paparan sinar matahari akan memiliki temperatur yang lebih tinggi daripada daerah yang sedikit terkena paparan sinar matahari. Menurut hukum gas ideal, temperatur berbanding terbalik dengan tekanan, dimana temperatur yang tinggi akan memiliki tekanan yang rendah dan sebaliknya udara yang mmemiliki massa (m) dan kecepatan (v) akan menghasilkan energi kinetik sebesar: E = m v2 Volume udara per satuan waktu (debit) yang bergerak dengan kecepatan v dan melewati daerah seluas A adalah : V= vA Massa udara yang bergerak dalam satuan waktu dengan kerapatan , yaitu: m=

---( 56 )---

SPEKTRA


Sehingga energi kinetik angin yang berhembus dalam satuan waktu (daya angin) adalah: 3 pw = ( ) (v2) = ( ) dimana : P = daya angin (watt)  = densitas udara (1,225 kg/m3) A = luas penampang turbin (m2) v = kecepatan udara (m/s) 1. Turbin Angin a. Jenis Turbin Angin Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua jenis turbin angin Propeller dan turbin angin Darrieus. Kedua jenis turbin inilah yang kini1. memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan.1 Pemanfaatannya yang umum2. sekarang sudah digunakan adalah untuk memompa air dan pembangkit tenaga listrik. Tetapi dalam penelitian ini kami3. hanya membahas tentang turbin Propeller seperti simulasi turbin angin yang kami buat. Turbin angin Propeller merupakan suatu sistem konversi energi angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin dengan poros horizontal. Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya a. (Alamsyah, 2007). Mukund R. Patel menambahkan, seperti yang terlihat dalam persamaan daya angin sebelumnya, keluaran dayab. dari turbin angin bervariasi linear dengan daerah yang melawati rotor sudu. Untuk turbin sumbu horisontal, daerah yang c. melawati rotor sudu adalah: .............(2.2) Dimana, D adalah diameter rotor.

1

Alamsyah,2007.

Gambar 2.1 Turbin angin Propeller Konstruksi Turbin Angin Sudu; Untuk mendapatkan hasil yang optimal maximal dari sebuah kincir angin maka perlu diperhatikan sebagai berikut : Bentuk sudu seperti sekerup atau memuntir, sehingga aerodinamisnya semakin baik. Untuk mendapatkan energi yang lebih baik sayap-sayap dipasang langsung pada rotor. Untuk sudu yang ideal berjumlah 3 buah sudu, karena menghasilkan pembagian gaya dan keseimbangan yang lebih. Pemilihan Tempat Secara umum tempat-tempat yang baik untuk pemasangan turbin angin antara lain: Celah di antara gunung. Tempat ini dapat berfungsi sebagai nozzle, yang mempercepat aliran angin. Dataran terbuka. Karena tidak ada penghalang yang dapat memperlambat angin, dataran terbuka yang sangat luas memiliki potensi energi angin yang besar. Pesisir pantai. Perbedaan suhu udara di laut dan di daratan menyebabkan angin bertiup secara terus menerus. Walau pada dasarnya turbin angin dapat dipasang di mana saja di tempattempat tersebut di atas, pengkajian potensi angin tetap harus dilakukan untuk mendapatkan suatu sistem konversi energi angin yang tepat. Pengkajian potensi

---( 57 )---

SPEKTRA


energi angin di suatu tempat dilakukan dengan mengukur dan menganalisis kecepatan dan arah angin. Analisis data angin dilakukan dengan menggunakan metoda statistik untuk mencari kecepatan angin rata-rata, durasi kecepatan angin dan distribusi frekwensi data angin. 3. Generator Generator adalah alat yang meggunakan prinsip percobaannya Faraday, yaitu memutar magnet dalam kumparan atau sebaliknya.2 Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolakbalik (AC). Baik generator AC dan generator DC memutar kumparan di dalam medan magnet tetap. Generator AC sering disebut alternator. Arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik. Ciri generator AC menggunakan cincin ganda. Generator arus DC, arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Jadi, generator AC dapat diubah menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator. Sebuah generator AC kumparan berputar di antara kutub-kutub yang tak sejenis dari dua magnet yang saling berhadapan. Kedua kutub magnet akan menimbulkan medan magnet. Kedua ujung kumparan dihubungkan dengan sikat karbon yang terdapat pada setiap cincin.

Gambar. 2.2 b). Generator DC Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday.

Gambar.2.3 Dinamo Faraday Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan. Sesuai dengan hokum faraday’ jika terjadi perubahan fluks magnetic maka akan timbul GGL.

Gambar. 2.2 a). Generator AC 2

http://sinelectronic.blogspot.com/2013/01/p engertian-dan-prinsip-kerja-generator.html diambil pada Minggu 1 Desember 2013

---( 58 )---

SPEKTRA


Perubahan fluks yang terjadi adalah : ɸ=NBAcosƟ=NBAcos(2 f t)………(2.3) Dimana : N = Jumlah lilitan pada kumparan B = Medan Magnet A = Luas penampang lilitan Ɵ = Besar sudut Sehingga GGL yang dihasilkan adalah : ɛ = N B A ( 2 f ) sin ( 2 f t)……………..(2.4) Induktansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai induktansi sendiri. Kita tinjau sebuah kumparan atau gulungan kawat terdiri dari N lilitan. Misalnya kawat dialirkan arus I yang berubah terhadap waktu akan timbul GGL induksi yaitu ɛ = -N Dalam hal ini, persamaan diatas dapat ditulis : ɛ = -N

.

Kita definisikan induktansi diri sebagai : L =-N Dalam hal fkuks ɸ sebanding dengan i,

=

, maka induktansi

L = N ……………………(2.5) Sehigga definisi kuantitatif dari induktansi sendiri (simbol: L) adalah : ɛ = L …………..…………..(2.6)

GGL yang dihasilkan atau ketika arus berubah secara konstan (linier) sehingga GGL yang dihasilkan konstan (tidak berubah-ubah). Satuan untuk induktansi diri adalah henry ( H ). Suatu kumparan yang dibuat agar mempunyai harga induktansi tertentu disebut inductor.3 4. Bunyi Bunyi merupakan gelombang elastik longitudinal yang merambat melalui suatu medium. Konsep bunyi dalam kehidupan sehari-hari dihubungkan dengan indera pendengaran. Bunyi ini merambat melalui medium (padat, cair dan gas) sehingga bisa terdengar oleh telinga kita.3 Bunyi merambat ke segala arah melalui udara sekitarnya. Perambatan getaran membentuk pola rapatan dan renggangan. Pola rapatan dan renggangan ini menggetarkan udara di dekatnya dan menjalar ke segala arah. Ketika getaran udara sampai di gendang telinga maka informasi akan disampaikan ke otak. Hal itulah yang menyebabkan seseorang dapat mendengar bunyi. Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi dua, yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Karena dalam perambatannya gelombang bunyi membentuk pola rapatan dan renggangan, maka gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal. Bunyi juga dapat dipantulkan. Jika gelombang bunyi diserap oleh bidang itu dan sebagian lagi dipantulkan bergantung pada keras atau lunaknya bidang pemantul. Semakin keras bidang pemantul, maka makin bamyak gelombang yang dipantukan. Pemantulan

dimana ɛ adalah GGL yang ditimbulkan dalam volt dan i adalah arus listrik dalam ampere. Bentuk paling sederhana dari rumus tersebut terjadi ketika arus konstan sehingga tidak ada ---( 59 )---

3

Karim, saeful dkk, Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar, Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta,2008, hal.255.

SPEKTRA


bunyi dalam hal tertentu dapat dimanfaatkan dan dapat pula menimbulkan masalah. Pemantulan bunyi dalam ruang tertutup dapat menimbulkan gaung atau kerdam. Untuk menghindari terjadinya gaung, maka dinding gedung dilapisi zat peredam suara atau kedap suara, misanya kain wol, karton, gelas, karet atau besi.4 c. 1. Cepat Rambat Bunyi. Cepat rambat bunyi jarak yang ditempuh bunyi tiap satuan waktu. Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Cepat rambat bunyi dalam zat cair bergantung pada modulus bulk dan massa jenis zat cair. ................................... (2.10) Dengan B = modulus bulk (N/m2), = massa jenis zat cair (kg/m3) Cepat rambat bunyi dalam gas. Cepat rambat bunyi dalam gas bergantung pada suhu dan jenis gas. ...................................

. (2.11) Dengan = konstanta laplace, R = konstanta gas umum (J/mol K), T = suhu gas (K) dan M = massa molekul relatif gas. Frekuensi Gelombang bunyi. Banyaknya gelombang bunyi setiap sekon disebut frekuensi. Semakin besar frekuensi gelombang bunyi, berarti, semakin banyak pola rapatan dan renggangan. Sehingga bunyinya akan terdengar semakin nyaring (nadanya lebih tinggi). Berdasarkan frekuensinya, gelombang bunyi dibagi menjadi 3, yaitu: Gelombang Infrasonik Gelombang yang frekuensinya kurang dari 20 Hz. Gelombang Audiosonik Gelombang yang frekuensinya berkisar antara 20 Hz – 20.000 Hz. Bunyi ini adalah bunyi yang bisa didengar oleh ........................................ manusia. c. Gelombang Ultrasonik ...................................... (2.9) Gelombang yang frekuensinya lebih dari Dengan: v = cepat rambat bunyi (m/s) ; E 2 20.000 Hz. = modulus young (N/m ) dan = massa Berdasarkan frekuensinya, bunyi jenis zat padat (kg/m3) juga dapat dikelompokkan menjadi dua b. Cepat rambat bunyi dalam zat cair. bagian yaitu bunyi yang frekuensinya teratur (nada) dan bunyi yang frekuensinya tidak teratur (noise atau 4 Supiyanto, Fisika 3 untuk SMA desah). Biasanya suara wanita memiliki Kelas XII, Erlangga, Jakarta, 2004, nada suara yang lebih tinggi daripada suara yang dihasilkan oleh pria. Hal ini hal.62. .................................................................... ............. (2.7) Dimana s adalah jarak yang ditempuh (m) dan t adalah waktu tempuh (s). Oleh Karena bunyi merupakan suatu2. bentuk gelombang, dapat dituliskan: f.......................................... ...................................... (2.8) dengan : f = periode bunyi (s), = panjang gelombang bunyi(m). Cepat rambat bunyi tergantung pada sifat-sifat medium rambatnya. Pada umumnya, cepat rambat bunyi dalam medium padat lebih besar daripada dalam medium cair dan gas. a. a. Cepat rambat bunyi dalam zat padat. Cepat rambat bunyi dalam zatb. padat bergantung pada modulus young dan massa jenis zat padat.

---( 60 )---

SPEKTRA


dikarenakan pita suara yang dimilki oleh wanita lebih kecil daripada pita suara pria. Jadi, semakin tinggi nada suara, semakin tinggi pula frekuensinya. MODEL PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian a. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Pendidikan lantai II Gedung Baitul Qur’an Universitas Sains Al-Qur’an. Jalan Raya Kalibeber Km. 03 Wonosobo. b. Waktu Penelitian Penelitian dilakukan pada hari Sabtu tanggal 03 Oktober 2013 sampai dengan tanggal 15 Desember 2013 di Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan (FITK) Universitas Sains Al-Qur’an (UNSIQ) Jawa Tengah di Wonosobo. B.

Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu menggunakan metode eksperimen.

C. Alat dan Bahan Alat : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Pensil Penggaris besi Gunting Palu Amplas Cutter Gergaji Tang

Alarm Dinamo Kipas angin Baling-baling Multiplek Kabel penghubung Lem plastic Paku

E. Langkah Percobaan a. Percobaan I Menghitung besar arus dengan variasi kecepatan kipas angin : 1. Memasang baling-baling ukuran sedang pada ujung dinamo 2. Meletakan anemometer sederhana sejauh 50 cm dari kipas angin. 3. Menghidupkan kipas angin dengan kecepatan putaran paling rendah. 4. Menghitung arus yang masuk 5. Mengulangi langkah ke 2 s/d 4 dengan variasi kecepatan kipas angin. 6. Memasukan data pada table I b. Percobaan II Menhitung besar arus dengan variasi jari-jari baling-baling:

1 buah 1 buah 1 buah 1 buah Secukupnya 1 buah 1 buah 1 buah

1. 2. 3.

Bahan : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

D. Desain Alat Percobaan

1 buah 1 buah 1 buah 3 buah Secukupnya Secukupnya Secukupnya Secukupnya

4. 5. 6. c.

Memasang baling-baling ukuran kecil pada ujung dinamo Meletakan anemometer sederhana sejauh 50 cm dari kipas angin. Menghidupkan kipas angin dengan kecepatan putaran paling tinggi.. Menghitung besar arus yang masuk Mengulangi langkah ke 2 s/d 4 dengan variasi jari-jari baling-baling. Memasukan data pada table II Percobaan III

Menghitung besar arus dengan variasi waktu putar kipas angin : 1. Memasang baling-baling ukuran sedang pada ujung dinamo 2. Meletakan anemometer sederhana sejauh 50 cm dari kipas angin.

---( 61 )---

SPEKTRA

3. 4. 5. 6.

N o

Menghidupkan kipas angin dengan kecepatan putaran paling tinggi. Menghitung putaran baling-baling dalam waktu 10 sekon. Menghitung besar arus yang masuk. Mengulangi langkah ke 2 s/d 4 dengan variasi waktu 20 sekon dan 30 sekon. Vsumbe r/kipas

T (s)

1 2 3


Level 3

30

Jari-jari (cm)

Sudut (0)

I (µA)

Frekuensi (Hz)

7.5

30

8

4.2x10-8

9.5

29

12

6.4x10-8

13

30

20

10.6x10-8

7.

Memasukan data pada table III.

F.

Teknik Analisis Data Penelitian ini menggunakan teknik pengukuran berulang dengan menggunakan variasi kecepatan sumber angin, jari-jari baling-baling dan waktu putar. Kemudian didapatkan arus yang masuk sehingga dapat dihitung frekuensi bunyi alarm. Besarnya arus yang dihantarkan oleh setiap kumparan dapat dibaca pada multimeter sebagai alat indikator arus dan tegangan yang dihantarkan oleh masing-masing kumparan. Cara pembacaan multimeter adalah sebagai berikut: Setelah mengetahui besarnya arus yang dihantarkan kemudian langkah berikutnya menganalisis perhitungan dan didapatkan kesimpulan pengaruh kecepatan sumber angin, jari-jari baling-baling dan waktu putar terhadap besar.

HASIL DAN DISKUSI

A.

Deskripsi Data 1. Tabel 4.1 Variasi sumber terhadap frekuensi bunyi alarm

No.

Vsumber/kipas

T (s)

Jarijari (cm)

I (µA)

Frekuensi (Hz)

1. 2. 3.

Level 1 Level 2 Level 3

30

9,5

12 14 18

6.4x10-8 7.4x10-8 9.6x10-8

2. Tabel 4.2 Variasi jari-jari baling-baling terhadap frekuensi bunyi alarm 3. Tabel 4.3 Variasi waktu terhadap frekuensi bunyi alarm No.

1. 2. 3.

B.

Vsumber/kipas

Level 3

10 20 30

Jarijari (cm) 9,5

I (µA)

Frekuensi (Hz)

6 12 18

9.55x10-8 9.6x10-8 9.6x10-8

Hasil Analisis Data Berdasarkan data percobaan pada table 4.1, 4.2 dan 4.3 dilakukan analisis dengan menggunakan analisis regresi untuk mendapatkan hubungan antara kecepatan sumber, jari-jari baling-baling dan waktu dengan frekuensi bunyi alarm.

1. Variasi kecepatan sumber (Level 1, 2 dan 3 pada kipas angin) No. 1. 2. 3.

---( 62 )---

T (s)

Vsumber/kipas Level 1 Level 2 Level 3

Frekuensi (Hz) 6.4x10-8 7.4x10-8 9.6x10-8

SPEKTRA


Gambar 4.1 Grafik hubungan

3. Variasi waktu (10, 20 dan 30

antara kecepatan sumber dan frekuensi

sekon)

bunyi No.

Waktu ( s )

Frekuensi (Hz)

1

10

9.55 x10-8

2

20

9.6 x10-8

30

9.6 x10-8

3

Dengan menggunakan insert scetter, kemudian Trade Line pada microsoft excel didapatkan grafik, nilai a, b dan persamaan garis sebagai berikut :

2. Variasi jari-jari baling-baling (7.5 cm;9.5 cm;13 cm) No. 1. 2. 3.

Jari-jari (cm) 7.5 9.5 13

Frekuensi (Hz) 4.2x10-8 6.4x10-8 10.6x10-8

Dengan menggunakan insert scetter, kemudian Trade Line pada microsoft excel didapatkan grafik, nilai a, b dan persamaan garis sebagai berikut :

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara waktu dan frekuensi bunyi.

4. Pembahasan Hasil Analisis Data

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara jarijari dan frekuensi bunyi

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diperoleh data pada table 4.1. Dari data tersebut dapat diperoleh analisis regresi berupa garis linier yang berarti bahwa arah garis regresinya lurus,dengan persamaan y = 1.6x +4.6 dan R2 = 0.995 yang menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan sumber / kecepatan kipas angin maka semakin besar pula frekuensi alarmnya. Hal ini dapat

---( 63 )---

SPEKTRA


dilihat ketika menggunakan kipas angin Level 1 diperoleh frekuensi 6.4 x 10-8 Hz, ketika menggunakan kipas angin Level 2 diperoleh frekuensi 7.4 x 10-8 Hz, dan ketika menggunakan kipas angin Level 3 diperoleh frekuensi 9.6 x 10-8 Hz. Berdasarkan data pada table 4.2 diperoleh analisis regresi berupa garis linier yang berarti bahwa arah garis regresinya lurus,dengan persamaan y = 1.167x – 4.61 dan R2 = 0.999 yang menunjukkan bahwa semakin besar jarijari baling-baling maka semakin besar pula frekuensi alarmnya. Hal ini dapat dilihat ketika menggunakan baling-baling yang berjari-jari 7.5 cm diperoleh frekuensi 4.2 x 10-8 Hz, ketika menggunakan baling-baling yang berjarijari 9.5 cm diperoleh frekuensi 6.4 x 10-8 Hz, dan ketika menggunakan balingbaling yang berjari-jari 13 cm diperoleh frekuensi 10.6 x 10-8 Hz. Berdasarkan data pada table 4.3 diperoleh analisis regresi berupa garis linier yang berarti bahwa arah garis regresinya lurus,dengan persamaan y = 0.0025x + 9.5333 dan R2 = 75% yang menunjukkan bahwa semakin banyak waktu yang digunakan frekuensi alarmnya tetap. Hal ini dapat dilihat ketika dalam waktu 10 s diperoleh frekuensi 9.55 x 10-8 Hz, ketika dalam waktu 20 s diperoleh frekuensi 9.6 x 10-8 Hz, dan ketika dalam waktu 30 s diperoleh frekuensi 9.6 x 10-8 Hz. Berdasarkan analisis regresi juga dapat diketahui seberapa besar pengaruh kecepatan sumber terhadap frekuensi bunyi alarm y = 1.6x +4.6 dan diperoleh R2 = 0.995 (99.5 %), artinya 99.5 % dari

seluruh variasi sumber yang dapat dijelaskan oleh regresi, dan 0.05 % lagi yang tidak dapat diterangkan oleh model regresi yang kita gunakan. Selain itu dari analisa regresi juga dapat diketahui seberapa besar pengaruh jari-jari balingbaling terhadap frekuensi bunyi alarm y = 1.167x – 4.61 dan diperoleh R2 = 0.999 (99.9 %), artinya 99.9 % dari seluruh variasi sumber yang dapat dijelaskan oleh regresi, dan 0.01 % lagi yang tidak dapat diterangkan oleh model regresi yang kita gunakan. Dari analisa regresi juga dapat diketahui seberapa besar pengaruh waktu putar terhadap frekuensi bunyi alarm y = 0.1555x – 13.73 dan diperoleh R2 = 0.75, artinya 75 % dari seluruh variasi sumber yang dapat dijelaskan oleh regresi, dan 25 % lagi yang tidak dapat diterangkan oleh model regresi yang kita gunakan. Hal ini disebabkan oleh factor lain, yaitu ketidaktelitian praktikan dalam pengamatan ketika melakukan percobaan. Berdasarkan hasil pengamatan diatas menunjukkan bahwa besar kecepatan sumber, besar jari-jari balingbaling mempengaruhi frekuensi bunyi alarm. Hal ini sesuai dengan teori yang kita kaji bahwasanya energi angin yang nantiya akan diubah menjadi energi listrik oleh dinamo dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu aliran massa angin (m; kg/s), kecepatan angin disini kami menggunakan kecepatan sumber kipas angin (v; m/s), dan luas permukaan area turbin dalam artian disini luas penampang balingbaling, yang keduanya itu berbanding lurus dengan energi angin, artinya semakin besar kecepatan sumber dan luas permukaan efektif penampang semakin

---( 64 )---

SPEKTRA


besar pula energi geraknya. Sehingga dapat dituliskan :

Energi gerak tersebut akan diubah menjadi energi listrik oleh generator sederhana yaitu dynamo sepeda yang dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Besar kecilnya GGL induksi dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu: Kecepatan gerakan magnet atau kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet (fluks magnetik). Semakin cepat gerakan magnet maka ggl yang dihasilkan semakin besar. Dalam hal ini, yang dapat mempercepat gerakan magnet ataupun kumparan adalah putaran baling-baling. Semakin besar kecepatan sumber dan luas penampang baling-baling, maka semakin cepat gerakan magnet sehingga semakin besar pula ggl induksinya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diperoleh data pada tabel 4.3, dapat diperoleh analisis regresi berupa garis linier yang berarti bahwa arah garis regresinya lurus,dengan persamaan y = 0,0025x + 9,5333 dan R2= 0,75yang menunjukkan bahwa semakin besar waktu putarnya maka frekuensi bunyi alarmnya tetap. Hal ini dapat dilihat ketika pada waktu 10 sekon, didapatkan frekuensi bunyi 9.55 x 10-8 Hz ketika waktu 20 sekon, didapatkan frekuensi bunyi 9.6 x 10-8 dan ketika waktu 30 sekondidapatkan frekuensi bunyi 9.6 x 10-8. Sebagaimana percobaan Faraday, GGL induksi yang ditimbulkan oleh

generator AC dapat diperbesar dengan cara: memperbanyak lilitan kumparan, menggunakan magnet permanen yang lebih kuat, mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan. Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Disini sebuah alarm dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. Alarm tersebut akan dilalui arus induksi AC. Akibatnya, Alarm itu akan berbunyi. Bunyi alarm akan semakin kencang jika jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju kecepatan angin makin kencang). DAFTAR PUSTAKA Frenderick J-Buche dan Eugene Hect. 2010. Fisika Universitas Edisi 10. Jakarta: Erlangga.

Karim, Saeful, dkk. 2008. Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Supiyanto. 2004. Fisika 3 untuk SMA Kelas XII.Jakarta: Erlangga. Sutrisno. 1983. Seri Fisika Dasar. Bandung : ITB. http://miskardi.wordpress.com/2010/08/28 /menghitung-energi-dari-kincir-angin/

http://sinelectronic.blogspot.com/2013/ 01/pengertian-dan-prinsip-kerjagenerator.html

---( 65 )---

PENGARUH KECEPATAN ANGIN TERHADAP FREKUENSI BUNYI ANGIN TOPAN

Recommend Documents