I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Angin merupakan salah satu unsur meteorologi yang memiliki peranan penting
dalam menentukan kondisi cuaca dan iklim disuatu tempat. Angin dapat dibatasi sebagai
gerakan horizontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Batasan ini berasumsi bahwa
seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif
rendah yaitu 1 ms
-1
June, 1993. Untuk mendapatkan data pengukuran
kecepatan angin yang akurat diperlukan suatu alat ukur yang dapat mencatat kecepatan
maupun arah pergerakan angin secara akurat pula. Pengukuran kecepatan angin itu sendiri
dapat dilakukan dengan beberapa metode, dimana setiap metode memiliki kelebihan dan
kekurangan masing-masing. Untuk itu dalam membuat suatu alat ukur kecepatan angin perlu
dipertimbangkan untuk keperluan apa alat tersebut dibuat.
Alat pengukur kecepatan angin yang umum digunakan pada stasiun pengamatan
cuaca adalah anemometer jenis Cup counter yang menerapkan metode mekanik dalam
pengukurannya. Untuk mendapatkan alat ini, stasiun pengamatan cuaca di Indonesia perlu
mengimpor dari luar negeri, sehingga diperlukan biaya yang cukup mahal untuk
memiliki alat ini. Sebagaimana kita ketahui bahwa prinsip kerja dari alat ini cukup
sederhana yaitu Cup yang berjumlah tiga buah berputar pada suatu tiang yang dihubungkan
dengan counter. Dengan mengetahui prinsip yang sederhana tersebut kita dapat
mengembangkan alat ini, yaitu dengan cara membuat Cup counter anemometer dari bahan-
bahan yang mudah didapat dan terjangkau harganya akan tetapi dapat bekerja secara
optimal.
1.2. Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mencari desain dalam hal ini panjang jari-jari yang
optimal dari anemometer jenis Cup yang dibuat dari bahan fibreglass dan belahan bola tenis
meja celluloid.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Angin
Angin adalah gerak nisbi terhadap permukaan bumi. Gerak atmosfer terhadap
permukaan bumi ini memiliki dua arah yaitu arah horizontal dan arah vertikal. Kedua gerak
atmosfer ini disebabkan oleh ketidaksetimbangan radiasi bersih, kelembaban
dan momentum di antara lintang rendah dan lintang tinggi di satu pihak dan di antara
permukaan bumi dan atmosfer di pihak lain Prawirowardoyo, 1996. Adapun faktor-faktor
yang mempengaruhi gerak atmosfer itu sendiri yaitu topografi, distribusi antara permukaan
daratan dan lautan, serta arus laut.
Gerak atmosfer yang umum adalah gerak horizontal, karena daerah yang diliputinya jauh
lebih luas dan kecepatan horizontalnya jauh lebih besar daripada vertikalnya. Akan tetapi
yang merupakan sumber pembentukan awan konvektif dan curahan yang berperan penting
dalam menentukan cuaca dan iklim adalah gerak vertikal.
Perubahan cuaca di atas permukaan bumi pada dasarnya adalah hasil dari gerak atmosfer
atau gerak udara, yaitu gerak yang dihasilkan oleh berbagai gaya yang bekerja pada paket
udara. Adapun gaya utama penggerak angin yaitu gaya gradien tekanan, yang timbul karena
adanya perbedaan tekanan yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Sedangkan gaya-gaya
sekunder yang mempengaruhi angin yaitu gaya Coriolis yang timbul karena adanya rotasi
bumi, gaya sentrifugal dan gaya gesekan.
2.2. Alat Pengukur Kecepatan Angin
Tipe-tipe anemometer dapat diklasifikasikan berdasarkan metode
pengukurannya yaitu tekanan, termoelektrik gelombang suara dan mekanik. Berikut ini
akan diuraikan secara singkat jenis-jenis anemometer berdasarkan metode
pengukurannya.
Pitot tube adalah salah satu contoh anemometer yang prinsip kerjanya berdasarkan
tekanan. Perbedaan tekanan diantara dua tube yang diumpamakan seperti hembusan udara ke
dalam satu tube dan ditransfer ke tube lainnya secara langsung berhubungan dengan
kecepatan angin. Sistem pitot tube merupakan sistem yang paling akurat dan umumnya
digunakan sebagai standar untuk mengkalibrasi sensor kecepatan angin lainnya.
Anemometer termoelektrik diwakili oleh tipe hot-wire. Anemometer jenis ini dapat
digunakan dalam pengukuran kecepatan angin yang sangat lemah, seperti pada kanopi
tanaman. Metode ini memanfaatkan suatu elemen kecil yang dipanasi secara elektrik.
Pendinginan konvektif yang diakibatkan oleh angin yang melalui elemen tersebut digunakan
sebagai fungsi dari kecepatan angin.
Sonic anemometer adalah salah satu teknologi terbaru dari pengukuran kecepatan
angin, yang memanfaatkan kecepatan rambat suara yang dikirim melalui emitter menuju
penerima. Suara akan merambat lebih cepat apabila searah dengan angin dan merambat
lebih lambat apabila berlawanan dengan arah angin.
Metode pengukuran kecepatan angin selanjutnya adalah secara mekanik.
Anemometer jenis Cup adalah salah satu contoh alat yang prinsip kerjanya secara
mekanik. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang berasal dari angin yang bekerja
pada alat tersebut. Alat lain yang menggunakan metode ini dalam pengukuran kecepatan angin
yaitu wind vanes, bivanes dan trivanes. Metode pengukuran secara mekanik merupakan metode
yang paling sering digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Metode ini paling sederhana
yaitu dengan memperhitungkan jelajah angin dari Cup yang berputar dan dapat mengukur
kecepatan angin dari segala arah. 2.3.
Cup Anemometer
Pada tahun 1450, arsitek seni dari Italia bernama Leon Battista Alberti menemukan
anemometer mekanik yang pertama. Instrumen tersebut terdiri dari piringan yang ditempatkan
tegak lurus dengan angin. Cup anemometer yang masih digunakan sampai sekarang
diciptakan pada tahun 1846 oleh peneliti dari Irlandia yang bernama John Thomas Romney
Robins http:en. wikipedia.orgwikianemo.
Cup anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur laju angin dimana
sensor laju anginnya terdiri atas tiga Cup yang dihubungkan oleh lengan yang ditempelkan
pada as. Seluruh Cup menghadap ke satu arah melingkar sehingga bila angin bertiup maka
rotor berputar pada arah tetap. Alat ini memberi tanggapan atas gaya dinamik yang
berasal dari angin yang bekerja pada alat tersebut. Gaya dinamik angin pada permukaan
cekung Cup lebih besar daripada permukaan cembung Cup. Perputaran sumbu sistem Cup
dihubungkan secara mekanik atau elektronik dengan suatu alat yang dinamakan generator
sinyal, untuk keperluan pencatatan. Generator sinyal ini berupa alat penghitung putaran.
Anemometer yang akan digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini adalah
anemometer tipe AN 1 buatan Delta-T, Inggris. Mangkok rotornya terbuat dari plastik ABS
yang kuat dan tahan cuaca Delta-T devices. Konstruksi dari anemometer ini terbuat dari
campuran alumunium, stainless steel dan plastik tahan cuaca untuk semua bagian yang
terbuka. Bola-bola besi yang digunakan sebagai penopang kumparan rotor tangkainya
terbuat dari bahan yang tahan karat dan terlindung dari masuknya embun dan debu.
Sehingga anemometer ini dapat ditempatkan pada tempat yang terbuka dan tahan terhadap
cuaca yang cukup ekstrim.
Spesifikasi dari alat ini adalah sebagai berikut, kecepatan minimum yang dapat diukur
alat ini yaitu 0,2 ms
-1
dan kecepatan maksimum yang dapat diukur dari alat ini yaitu
75 ms
-1
. Kalibrasi alat ini yaitu 800 putaran per kilometer atau 1 pulsa per 1,25x10
-3
kilometer. Dengan tinggi alat 200 mm dan diameter kotak
55 mm Delta-T devices. Di bawah ini adalah gambar dari anemometer tipe AN 1 yang
digunakan sebagai kontrol pada penelitian ini.
Gambar 1. Anemometer tipe AN1
sumber : Delta-T devices
2.4. Momen Inersia
Kategori