Gambar 13. Setengah bola dengan sumbu putar melalui salah satu ujung
Maka perhitungan momen inersianya adalah sebagai berikut :
I =
∫
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
a
g w
dr r
r
2 2
2
2 3
2 π
=
∫
a
dr r
g w
2 4
3 4 π
=
a
r g
w
2 5
5 1
3 4
⎥⎦ ⎤
⎢⎣ ⎡
π
=
5
32 15
4 a
g w
π
=
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛
32 1
3 2
5 2
2 3
a g
w a
π
Dimana W =
w a
3
5 2 π
, maka I =
2
32 3
2 a
g w
I =
2
3 64
ma
Sedangkan momen inersia untuk benda berbentuk poros bermagnet yang melewati
pusatnya yaitu dengan mengambil elemen massa dm gambar 14. Dimana setiap elemen
massa adalah sebuah cincin berjari-jari r yang tebalnya dr.
Gambar 14. Poros bermagnet dengan sumbu putar melalui pusatnya
Momen inersia untuk setiap elemen adalah r
2
dm dan luas tiap elemen adalah dA = 2 πr dr,
maka massa setiap elemen adalah : dm =
A M
dA =
A M
2 πr dr
Dengan A = πR
2
adalah luas lingkaran, jadi didapat :
I =
∫
dm r
2
=
∫
R
r A
M r
2
2 π
dr =
∫
R
dr r
R M
3 2
2 π
π
=
4 2
4 2
R R
M
=
2
2 1
MR
Sehingga rumus momen inersia untuk benda berbentuk Cup anemometer yaitu :
I = 3
2 2
2
2 1
3 64
3 1
MR ma
ML +
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛
+
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran kecepatan angin yang akurat adalah salah satu faktor penting dalam
penelitian bidang meteorologi, pertanian, transportasi, perkapalan, industri dan dalam
bidang lainnya. Untuk mengukur besarnya kecepatan angin itu sendiri dapat dilakukan
dengan empat metode, akan tetapi metode yang umum digunakan pada stasiun pengamatan
cuaca yaitu metode pengukuran kecepatan angin secara mekanik.
Alat ukur kecepatan angin yang prinsip kerjanya secara mekanik yaitu Cup counter
anemometer. Alat tipe ini yang dikembangkan oleh pabrik terbuat dari bahan logam yang
tidak mudah berkarat. Pada penelitian ini Cup anemometer terbuat dari bahan fibreglass jari-
jari dan belahan bola tenis meja yang akan digunakan sebagai Cup.
4.1. Hasil Pembuatan Cup Anemometer
Berdasarkan sketsa Cup counter anemometer yang telah dibuat dan di
perhitungkan panjang jari-jarinya, didapat
panjang jari-jari yang ”ideal” sepanjang 5,9 cm. Panjang ini yang digunakan sebagai
titik tengah untuk menentukan panjang yang lainnya yang akan diuji. Sketsa Cup
anemometer tersebut dianggap ”ideal”, karena antara Cup yang satu dengan yang lainnya
tidak saling terhalang satu sama lain, sehingga apabila ada angin yang mengenai salah satu
Cup, respon Cup tersebut untuk bergerak lebih tanggap karena tidak terhalang oleh bagian
Cup yang lain.
Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat Cup anemometer dalam penelitian ini
dipilih bahan yang mudah didapat dan terjangkau harganya. Bahan bola tenis meja
dipilih sebagai Cup hal ini dikarenakan bola tenis meja memiliki bentuk yang bulat
sempurna dan massanya yang ringan akan tetapi kuat karena terbuat dari bahan celluloid.
Sedangkan bola tenis meja yang dipakai yaitu bola tenis meja yang memiliki standar
Internasional dalam permainan bola tenis meja, sehingga bola tersebut memiliki keseragaman
antara satu dengan yang lainnya. Untuk jari- jarinya bahan yang dipilih yaitu fibreglass 1
mm dengan alasan bahan ini kaku, kuat akan tetapi ringan.
Berikut ini adalah Cup counter anemometer yang siap untuk diuji dan telah
dilengkapi hall sensor yang akan dihubungkan pada rangkaian elektronik.
Gambar 15.Cup anemometer yang akan diuji
4.2. Pengujian Alat dan Pengolahan data
Pada awal pengujian alat, Cup anemometer diuji secara bersamaan, yaitu
dengan cara kelima anemometer dengan panjang jari-jari yang berbeda-beda dan
anemometer kontrol diletakan secara berurutan di dalam wind tunnel. Pengujian ini dilakukan
dengan tiga kali pengacakan hal ini bertujuan untuk melihat apakah posisi sensor
berpengaruh terhadap jumlah putaran yang dihasilkan oleh masing-masing perlakuan.
Hasil pengolahan datanya dapat dilihat pada tabel 2 di bawah ini dan untuk lebih jelasya
dapat dilihat pada gambar 16. Tabel 2. Data pengamatan jumlah putaran yang
diuji secara bersamaan
Sensor Jari-jari
cm ∑ putaran
1 6.5 3809 2 6.2 4079
3 5.9 3155 4 5.7 3618
5 5.5 3998 6 Kontrol 5700
1 5.7 4730 2 5.9 4359
3 6.2 2903 4 6.5 3003
5 Kontrol 3137 6 5.5 8282
1 5.7 3798 2 Kontrol 2743
3 5.5 3727 4 5.9 3566
5 6.2 3882 6 6.5 7032
2000 4000
6000 8000
10000
1 2
3 4
5 6
7
Pos isi s e ns or Ju
m lah
p u
tar an
Uji I Uji II
Uji III
Gambar 16. Pengaruh antara posisi sensor dengan jumlah putaran
Sensor nomor satu diletakan di dalam wind tunnel
yang paling ujung dalam dekat kipas dan sensor nomor 6 diletakan di dalam wind
tunnel yang paling ujung dekat luar, sedangkan
sensor nomor 2,3,4 dan 5 di letakan secara berurutan di depan sensor nomor 1.
Berdasarkan gambar 16 terlihat bahwa posisi atau letak dari anemometer di dalam wind
tunnel
berpengaruh terhadap jumlah putaran dari masing-masing Cup dalam selang waktu
yang sama. Cup anemometer yang diletakan paling ujung dekat luar dari wind tunnel
memiliki jumlah putaran yang paling banyak dibandingkan dengan yang lainnya. Hal ini
diduga terjadi karena prinsip kerja dari wind tunnel
itu sendiri adalah menyerap udara yang berasal dari luar, sehingga anemometer yang
diletakan pada posisi paling ujung dekat luar dapat menangkap angin lebih besar dan
anemometer yang ada di belakangnya sudah terhalang oleh anemometer yang ada di
depannya.
Pengujian yang kedua yaitu dengan cara meletakan kedua Cup anemometer secara
sejajar. Pada pengujian ini dengan menggunakan Cup anemometer yang memiliki
panjang jari-jari yang sama panjang yaitu 5,9 cm. Pada pengujian tahap ini pun dilakukan
dengan dua perlakuan yaitu yang pertama kedua Cup diletakan pada bagian tengah wind
tunnel
dan yang kedua yaitu dengan cara kedua Cup diletakan pada bagian ujung dekat luar
dari wind tunnel. Untuk melihat bahwa posisi berpengaruh terhadap jumlah putaran pada
pengujian tahap ini alat yang sebelumnya diletakan di sebelah kanan jika dilihat dari luar
wind tunnel
ditukar menjadi pada posisi sebelah kiri. Berikut ini adalah tabel jumlah
putaran dari hasil pengamatan pengujian yang kedua.
Tabel 3. Data jumlah putaran pada posisi Cup
di tengah wind tunnel
Panjang jari-jari cm 5.9 1
kiri 5.9 2
kanan 5.9 2
kiri 5.9 1
kanan
∑putaran
1860 1640 1817 1523
Selisih putaran
220 294
Tabel 4. Data jumlah putaran pada posisi Cup di ujung dekat luar wind tunnel
Panjang jari-jari cm 5.9 1
kiri 5.9 2
kanan 5.9 2
kiri 5.9 1
kanan
∑putaran 2180 1510 2158 1416
Selisih putaran
670 742
Dari tabel 3 dan tabel 4 di atas terlihat adanya perbedaan jumlah putaran dari masing-
masing Cup meskipun Cup tersebut memiliki panjang jari-jari dan bentuk yang sama. Dari
kedua perlakuan tersebut Cup anemometer yang diletakan disebelah kiri menghasilkan
jumlah putaran yang lebih banyak dibandingkan dengan Cup anemometer yang
diletakan disebelah kanan dalam selang waktu yang sama 4 menit 28 detik. Hal ini diduga
terjadi karena pada bagian kiri dari wind tunnel terdapat beberapa lubang yang menyebabkan
adanya angin yang berasal dari luar masuk kedalam wind tunnel sehingga menyebabkan
besarnya angin yang diterima lebih besar pada bagian sebelah kiri dan berpengaruh terhadap
hasil pengukurannya. Dan dari tabel tersebut juga terlihat bahwa Cup anemometer yang
diletakan dibagian ujung dekat luar dari wind tunnel
memiliki jumlah putaran yang lebih benyak dibandingkan dengan Cup anemometer
yang diletakan dibagian tengah wind tunnel. Dari kedua pengujian di atas terlihat
bahwa posisi sangat berpengaruh terhadap unjuk kerja dari Cup anemometer. Sehingga
Cup anemometer tidak dapat diuji secara bersamaan. Untuk mengurangi terjadinya
perbedaan tersebut maka Cup anemometer diuji secara satu persatu dengan posisi bagian
ujung dekat luar dari wind tunnel dengan tinggi Cup berada sejajar dengan bagian tengah kipas.
Dengan alasan yaitu pada posisi ini Cup anemometer dapat merespon angin secara
optimal, hal ini dapat terlihat dari dua pengujian sebelumnya bahwa jumlah putaran
Cup anemometer yang diletakan pada posisi ini menghasilkan jumlah putaran yang paling
banyak dibandingkan dengan yang lainnya.
Untuk menggerakan kipas pada wind tunnel
digunakan variable transformer dan untuk mengetahui besarnya kecepatan angin
yang dihasilkan oleh wind tunnel diperlukan anemometer kontrol yang sudah terkalibrasi.
Pada penelitian ini anemometer kontrol yang digunakan yaitu anemometer tipe AN1 buatan
Inggris. Kalibrasi dari alat ini yaitu 800 putaran per kilometer atau 1 pulsa per 1,25x10
-3
kilometer. Kipas yang terdapat pada wind tunnel baru
dapat mulai bergerak pada tegangan 35 Volt dan pengujian dilakukan pada 17 titik
kecepatan yaitu 35, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 125, 150 dan 175
volt. Untuk menyeragamkan besarya voltase pada saat pengujian maka variable transformer
dihubungkan dengan voltmeter sehingga angka voltase dapat terbaca pada voltmeter.
Selanjutnya adalah proses pengolahan data. Data jumlah putaran yang tercatat
sebelum dilakukan pengolahan selanjutnya terlebih dahulu dibagi dua, karena program
mencatat setiap 1 putaran yang dihasilkan oleh Cup anemometer tercatat 2 pulsa. Data yang
tercatat adalah pada saat Cup anemometer mulai bergerak sampai dengan Cup
anemometer sudah mulai berhenti. Untuk mengetahui banyaknya putaran setiap detik
yaitu dengan cara membagi jumlah putaran dengan waktu dalam sekon. Data jumlah
putaran setiap sekon yang dihasilkan oleh anemometer kontrol dikonversi dalam bentuk
jumlah putaran setiap jam dan dikalikan
dengan 1,25x10
-3
kilometer per pulsa, sehingga didapatkan besarnya kecepatan angin dari 17
titik voltase tersebut yaitu 1,2; 9,0; 9,5; 11,4;
12,2; 14,8; 19,6; 20,2; 22,0; 25,4; 28,7; 31,1; 36,6; 39,4; 42,5; 44,7; dan 45,8 km jam
-1
. Pada penelitian ini masing-masing
perlakuan dibuat sebanyak dua set sebagai ulangan. Untuk memastikan bahwa setiap set
perlakuan menghasilkan jumlah putaran yang tidak jauh berbeda, maka diperlukan suatu
pengujian statistik. Uji yang digunakan yaitu uji t. Berikut ini tabel hasil perhitungan uji t
yaitu nilai t dan nilai P. Nilai t
tabel
didapat dari tabel t pada taraf nyata 0,05 dengan derajat
bebas 84. Tabel 5. Hasil uji t dari setiap set perlakuan
Cup Anemometer
t
hitung
P
hitung
5,5 cm 0.01
0.992 5,7 cm
-0.03 0.997
5,9 cm 0.07
0.946 6,2 cm
0.12 0.908
6,5 cm 0.03
0.980 Dengan menggunakan uji t diperoleh nilai
t dan nilai P seperti yang ditunjukan pada tabel 5 dan besarnya nilai t
tabel
19,89. Seluruh nilai t yang diperoleh memiliki nilai t
hitung
t
tabel
dan nilai P yang jauh lebih besar dari taraf nyata
α 0,05. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa data jumlah putaran mendukung untuk
menerima hipotesis nol dengan kata lain data
jumlah putaran pada panjang jari-jari i yang pertama sama dengan data jumlah putaran pada
panjang jari-jari i yang kedua, dengan tingkat kepercayaan 95 .
4.3. Penentuan Cup yang memiliki respon linier yang paling lebar
