Archive for Fisika Dasar

Tara Kalor Listrik

TARA KALOR LISTRIK

Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan

J = W/H [Joule/kalori]

teori yang melandasi tentang tara kalor listrik:
hukum joule dan azas black

Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energi
mekanik pertama kali diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk
mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadi
panas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air
yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:

W = V.i.t [joule]

dimana :
V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]
i = kuat arus listrik [ampere]
t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]

Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari elektron-elektron
yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.

Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter maka panas yang timbul besarnya:

H = (M + Na).(ta – tm) [kalori]

dimana: M = m air.c air
Na = Nilai air kalorimeter (kal/g oC)
ta = suhu akhir air
tm = suhu mula-mula air

Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu di atas suhu kamar.

Energi kalor : (energi panas)
● dirumuskan : Q = m.c.∆t
● dimana :
Q = energi kalor (kal) ;
m = massa (kg) ; c = kalor jenis (kal/gr.ºC) ;
∆t = perubahan suhu (ºC)

Energi Listrik :
● dirumuskan : W = P.t = V.I.t
● dimana :
W = energi listrik (Joule)
P = daya listrik (watt) ; V = tegangan (volt) ;
I = arus listrik (amp) ; dan t = waktu (s)

Tara kalor listrik :
● energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori
● energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule
● maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang masih dalam Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 kal = 4,186 Joule
● nilai “4,186” dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik”
● Pada rumusan yang saudara tuliskan : Q = a. W
=> konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi dalam satuan kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama.
=> Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”
=> artinya : 1 Joule = 0,239 kal

● Jika ternyata energi kalor (Q) sudah ndalam satuan Joule, maka kita tidak perlu lagi memakai “nilai kesetaraan” tsb, jadi boleh langsung kita tulis : Q = W
(kedua ruas sudah dalam satuan Joule)

CRASH PROGRAM
Pemenang Tender Tidak
Ditentukan Biaya EPC

Sabtu,12Agustus2006
JAKARTA (Suara Karya): Pemenang tender proyek Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) 10.000 MW tidak hanya ditentukan penawaran biaya engineering, procurement, and construction (EPC) yakni harga per kW termurah.

Plt Dirut PT PLN (Persero) Djuanda Nugraha Ibrahim di Jakarta, Jumat mengatakan, selain biaya EPC, kriteria penilaian lainnya adalah heat rate yang menunjukkan efisiensi operasi pembangkit.

“Kita tidak ingin mendapatkan pembangkit yang harganya murah, tapi begitu beroperasi ternyata boros,” katanya.

Heat rate atau tara kalor adalah kalor yang dibutuhkan guna menghasilkan listrik satu kWh.

Selain itu, kriteria penilaian lainnya adalah seberapa besar kandungan lokalnya dan besar cost of money karena proyek memakai dana pinjaman, sehingga kalau bunganya rendah tentu lebih diutamakan.

“Jadi, panitia akan melihat berbagai faktor secara menyeluruh. Namun, memang bobot penilaian terbesar adalah EPC `cost,`” kata Djuanda.

PLN telah mengumumkan 24 peserta lolos tender prakualifikasi proyek pembangkit 300-400 MW dan 19 peserta lolos di proyek 600-700 MW.

Pada Senin (14/8), para peserta tender dijadwalkan melakukan site visit (kunjungan lokasi) sesuai proyek yang diminati. “Mereka akan melihat geografinya dan aksesnya. Selanjutnya, pada pertengahan September 2006 mereka akan memasukkan dokumen penawaran teknis. Panitia akan evaluasi apakah mereka sesuai dengan spesifikasi dan persyaratan finansialnya,” katanya.

Setelah dinyatakan lulus maka akan diberikan masa sanggah selama tiga hari. “Kalau tidak ada sanggahan, maka bidder memasukkan harga penawaran hingga akhir September. Selanjutnya panitia akan mengevaluasi selama seminggu guna ditentukan siapa pemenangnya,” ujarnya.

Menurut dia, proyek yang paling banyak peminatnya adalah tiga pembangkit berkapasitas 600-700 MW yakni PLTU 1 Banten di Suralaya, PLTU 2 Jatim di Paiton, dan PLTU 2 Jateng di Tanjung Jati karena memang sudah tersedia infrastruktur dan tanahnya.

Ia menambahkan, dalam tender ini, pemenang tender diharuskan membangun fasliitas pelabuhan dan penampungan batubaranya.

“Jadi, tender ini satu paket mulai pembangkit hingga pelabuhannya,” ujarnya. (Antara)

Comments (11) »

GLBB

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Setelah mempelajari materi pembelajaran ini diharapkan anda dapat menyimpulkan karakteristik gerak lurus berubah beraturan (GLBB) melalui percobaan dan pengukuran besaran-besaran terkait, serta menerapkan besaran-besaran fisika pada gerak lurus berubah beraturan dalam bentuk persamaan dan menggunakannya dalam pemecahan masalah.

Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

GLBB didefinisikan sebagai gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Maksud dari percepatan tetap yaitu percepatan percepatan yang besar dan arahnya tetap.

Anda dapat melakukan praktek GLBB dengan menggunakan Ticker Timer dengan

Grafik Percepatan Terhadap Waktu

Benda yang melakukan GLBB memiliki percepatan yang tetap, sehingga grafik percepatan terhadap waktu (a-t) berbentuk garis mendatar sejajar sumbu waktu t.

Grafik Kecepatan Terhadap Waktu pada GLBB yang dipercepat

Pada GLBB yang dipercepat kecepatan benda semakin lama semakin bertambah besar. Sehingga grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) pada GLBB yang dipercepat berbentuk garis lurus condong ke atas dengan gradien yang tetap. Jika benda melakukan GLBB yang dipercepat dari keadaaan diam (kecepatan awal =Vo = 0), maka grafik v-t condong ke atas melalui O(0,0)

Jika benda melakukan GLBB dipercepat dari keadaan bergerak (kecepatan awal = Vo ≠ 0 ), maka grafik v-t condong ke atas melalui titik potong pada sumbu v, yaitu (0,Vo)

Jika anda melempar batu vertikal ke atas, maka batu itu akan mengalami pengurangan kecepatan yang sama dalam selang waktu sama. Jadi batu itu dikatakan mengalami perlambatan atau percepatan negatif. Jadi pada GLBB diperlambat, benda mengawali gerakan dengan kecepatan tertentu dan selanjutnya selalu mengalami pengurangan kecepatan. Grafik kecepatan terhadap waktu untuk GLBB diperlambat akan berbentuk garis lurus condong ke bawah, seperti gambar di bawah ini.

Kecepatan pada suatu saat dari benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan dirumuskan sebagai berikut :

sedangkan untuk menghitung besar perpindahan yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= -).

Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( S F = m . a ).

vt = v0 + a.t

vt2 = v02 + 2 a S

S = v0 t + 1/2 a t2

vt = kecepatan sesaat benda
v0 = kecepatan awal benda
S = jarak yang ditempuh benda
f(t) = fungsi dari waktu t

v = ds/dt = f (t)

a = dv/dt = tetap

Syarat : Jika dua benda bergerak dan saling bertemu maka jarak yang ditempuh kedua benda adalah sama.

Leave a comment »

Gerak Harmonik Sederhana

GERAK HARMONIK SEDERHANA

Setiap gerak yang terjadi secara berulang dalam selang waktu yang sama disebut gerak periodik. Karena gerak ini terjadi secara teratur maka disebut juga sebagai gerak harmonik/harmonis. Apabila suatu partikel melakukan gerak periodik pada lintasan yang sama maka geraknya disebut gerak osilasi/getaran. Bentuk yang sederhana dari gerak periodik adalah benda yang berosilasi pada ujung pegas. Karenanya kita menyebutnya gerak harmonis sederhana. Banyak jenis gerak lain (osilasi dawai, roda keseimbangan arloji, atom dalam molekul, dan sebagainya) yang mirip dengan jenis gerakan ini, sehingga pada kesempatan ini kita akan membahasnya secara mendetail.
Dalam kehidupan sehari-hari, gerak bolak balik benda yang bergetar terjadi tidak tepat sama karena pengaruh gaya gesekan. Ketika kita memainkan gitar, senar gitar tersebut akan berhenti bergetar apabila kita menghentikan petikan. Demikian juga bandul yang berhenti berayun jika tidak digerakan secara berulang. Hal ini disebabkan karena adanya gaya gesekan. Gaya gesekan menyebabkan benda-benda tersebut berhenti berosilasi. Jenis getaran seperti ini disebut getaran harmonik teredam. Walaupun kita tidak dapat menghindari gesekan, kita dapat meniadakan efek redaman dengan menambahkan energi ke dalam sistem yang berosilasi untuk mengisi kembali energi yang hilang akibat gesekan, salah satu contohnya adalah pegas dalam arloji yang sering kita pakai. Pada kesempatan ini kita hanya membahas gerak harmonik sederhana secara mendetail, karena dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak jenis gerak yang menyerupai sistem ini

Gaya Pemulih pada Gerak Harmonik Sederhana

n  Gaya Pemulih pada Pegas

k = konstanta pegas (N/m)

y = simpangan (m)

n  Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Sederhana

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Peride dan Frekuensi

n  Periode adalah waktu yg diperlukan untuk melakukan satu kali gerak bolak-balik.

n  Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan dalam waktu 1 detik.

n  Untuk pegas yg memiliki konstanta gaya k yg bergetar karena adanya beban bermassa m, periode getarnya adalah

n  Sedangkan pada ayunan bandul sederhana, jika panjang tali adalah l, maka periodenya adalah

Simpangan, Kecepatan, Percepatan

n  Simpangan Gerak Harmonik Sederhana

y = simpangan (m)

A = amplitudo (m)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

f = frekuensi (Hz)

t = waktu tempuh (s)

Jika pada saat awal benda pada posisi θ0, maka

Besar sudut (ωt+θ0) disebut sudut fase (θ), sehingga

φ disebut fase getaran dan Δφ disebut beda fase.

Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana

Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka kecepatannya adalah

Nilai kecepatan v akan maksimum pada saat cos ωt = 1, sehingga kecepatan maksimumnya adalah

Kecepatan benda di sembarang posisi y adalah

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Untuk benda yg pada saat awal θ0 = 0, maka percepatannya adalah

Nilai percepatan a akan maksimum pada saat sin ωt = 1, sehingga percepatan maksimumnya adalah

Arah percepatan a selalu sama dengan arah gaya pemulihnya.

Energi pada Gerak Harmonik Sederhana

Energi kinetik benda yg melakukan gerak harmonik sederhana, misalnya pegas, adalah

Karena k = mω2, diperoleh

Energi potensial elastis yg tersimpan di dalam pegas untuk setiap perpanjangan y adalah

Jika gesekan diabaikan, energi total atau energi mekanik pada getaran pegas adalah

Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Gerak Harmonik Sederhana

Terdapat dua jenis gerakan yang merupakan Gerak Harmonik Sederhana, yakni ayunan sederhana dan getaran pegas. Jika dirimu belum paham apa itu Gerak Harmonik Sederhana, silahkan pelajari materi Gerak Harmonik Sederhana yang telah dimuat pada blog ini. Silahkan meluncur ke TKP…..

Sekarang mari kita tinjau Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada ayunan sederhana.

Untuk menggerakan benda yang diikatkan pada ujung tali, benda tersebut kita tarik ke kanan hingga mencapai titik A. Ketika benda belum dilepaskan (benda masih diam), Energi Potensial benda bernilai maksimum, sedangkan EK = 0 (EK = 0 karena benda diam ). Pada posisi ini, EM = EP. Ingat bahwa pada benda bekerja gaya berat w = mg. Karena benda diikatkan pada tali, maka ketika benda dilepaskan, gaya gravitasi sebesar w = mg cos teta menggerakan benda menuju posisi setimbang (titik B). Ketika benda bergerak dari titik A, EP menjadi berkurang karena h makin kecil. Sebaliknya EK benda bertambah karena benda telah bergerak. Pada saat benda mencapai posisi B, kecepatan benda bernilai maksimum, sehingga pada titik B Energi Kinetik menjadi bernilai maksimum sedangkan EP bernilai minimum. Karena pada titik B kecepatan benda maksimum, maka benda bergerak terus ke titik C. Semakin mendekati titik C, kecepatan benda makin berkurang sedangkan h makin besar. Kecepatan berkurang akibat adanya gaya berat benda sebesar w = mg cos teta yang menarik benda kembali ke posisi setimbangnya di titik B. Ketika tepat berada di titik C, benda berhenti sesaat sehingga v = 0. karena v = 0 maka EK = 0. pada posisi ini, EP bernilai maksimum karena h bernilai maksimum. EM pada titik C = EP. Akibat tarika gaya berat sebesar w = mg cos teta, maka benda bergerak kembali menuju titik B. Semakin mendekati titik B, kecepatan gerak benda makin besar, karenanya EK semakin bertambah dan bernilai maksimum pada saat benda tepat berada pada titik B. Semikian seterusnya, selalu terjadi perubahan antara EK dan EP. Total Energi Mekanik bernilai tetap (EM =EP + EK).

Comments (1) »

Generator AC

GENERATOR AC

ARUS/TEGANGAN BOLAK-BALIK

Arus/tegangan bolak-balik adalah arus/tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Simbol tegangan bolak-balik adalah ~ dan dapat diukur dengan Osiloskop (mengukur tegangan maksimumnya).
NILAI EFEKTIF KUAT ARUS/TEGANGAN AC

Nilai efektif kuat arus/tegangan AC adalah arus/tegangan AC yang dianggap setara dengan kuat arus/tegangan AC yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama.

Kuat arus efektif :          Ief = Imaks / Ö2

Tegangan efektif :         Vef = Vmaks / Ö2

Besaran yang ditunjukkan oleh voltmeter/amperemeter DC adalah tegangan/kuat arus DC yang sesungguhnya,sedangkan yang ditunjukan oleh voltmeter/amperemeter AC adalah tegangan/kuat arus efektif, bukan tegangan/kuat arus sesungguhnya.

Generator adalah alat yang dapat menimbulkan sumber tegangan.

Tegangan Bolak-Balik (V) yang ditimbulkan oleh generator :

V = Vm sin wt

w = 2pf = frekuensi anguler

Arus Bolak-Balik (I) yang mengalir adalah :

I = V/R = Vm/R sin wt

I = Im sin wt

Vm = tegangan maksimum

Reaktansi Induktff : hambatan induktor pada rangkaian arus
bolak-balik.

XL = w > L = 2pf.L
Tegangan dan Arus pada Induktor :

V = Vm sin wt
I  = Im sin(wt-90°)

Jadi beda fase dalam rangkaian induktif 90° (arus ketinggalan 90° dari tegangan)

Reaktansi Kapasitif :
hambatan kapasitor pada rangkaian arus bolak-balik.

XC = 1/(wC) = 1/(2pf.C)

Tegangan dan Arus pada Kapasitor:

V = Vm sin wt
I = Im sin (wt + 90°)

Jadi beda fase dalam rangkaian kapasitif 90° (arus mendahului 90° dari tegangan)

IMPEDANSI RANGKAIAN :
Z = Ö[R² + (XL-XC)²]

BEDA FASE RANGKAIAN :
tgq = (XL – XC)/R

TEGANGAN RANGKAIAN (penjumlahan vektor-vektor VL, Vc dan VR) :
V = Ö[VR² + (VL - VC)²]

Daya rata-rata (P) tiap perioda yang diberikan sumber kepada rangkaian arus bolak-balik adalah :
P = ½ Vm . Im cosq dengan q = faktor daya

Untuk rangkaian resistif, XL – XC = 0 Þ cosq = 1 maka P = Vof. Lof
GENERATOR AC

Generator a-c dan generator d-c adalah sama dalam satu hal yang penting, kedua-duanya membangkitkan emfs. Pada generator d-c, tegangan bolak-balik disearahkan melalui medium komutator dan sikat-sikat., sedangkan generator a-c tidak mempunyai penyearah dan menyalurkan energi listrik bolak-balik (a-c) pada bebannya. Dalam kenyataan, sungguh mungkin untuk menggunakan generator d-c sebagai generator a-c dengan mengganti sepasang ring kolektor pada batang dan menghubungkan ring ini pada titik yang tepat pada belitan armature.

Generator a-c biasanya disebut alternators. Tetapi tidak seperti generator d-c, generator a-c harus dijalankan pada kecepatan yang konstan karena frekuensi dari pembangkitan emf tergantung dari kecepatannya. Hal ini biasanya menunjuk kepada kecepatan sinkron, untuk alasan ini mesin  ini sering disebut alternator sinkron atau generator sinkron. Mengingat aksi dari generator tergantung dari gerak relative konduktor berkenaan dengan kekuatan dari saluran, ini harus jelas bahwa mungkin untuk membangun alternator dengan medan yang tetap dan menggerakkan armature atau dengan armature yang tetap dan medan medan yang bergerak. Dalam praktek, armature yang tetap dan medan magnet yang bergerak dipilih untuk beberapa alasan :

1.       Belitan armature lebih komplek daripada medan dan disusun lebih mudah pada susunan yang  tetap.

2.       Belitan armature dapat dikuatkan denagn aman dalam frame yang keras.

3.       Mudah untuk mengisolasi dan mengamankan belitan armature tegangan tinggi pada alternator.

4.       Belitan armature didinginkan lebih cepat karena inti stator dapat dibuat lebih luas dan dengan lebih banyak aliran udara atau saluran pendinginan untuk memaksa sirkulasi udara.

5.       Medan tegangan rendah dapat dibuat untuk efisiensi operasi kecepatan tinggi.

Pada umumnya, alternator dibuat dalam ukuran yang besar daripada generator d-c, komutator adalah faktor serius yang membatasi dalam perencanaan mesin d-c yang besar. Tiga macam tipe dari prime movers untuk alternator adalah turbin uap, mesin uap, dan water-wheel, dan seperti yang disebutkan diatas mekanik tenaga biasanya diterapkan pada rotor. Gambar 1 menunjukkan potongan sebuah water-wheel generator dengan kapasitas kurang lebih 3,000kw untuk operasi pada kecepatan sedang. Perhatian yang cermat pada gambar akan membuat jelas  bagaimana armature dan medan disusun, bagaimana generator exciter d-c yang kecil diatas “feeds” arus searah pada medan yang berputar melalui cincin kolektor, dan bagaimana ukuran yang beasr dari stator dan rotor didukung dengan pondasi beton yang kuat .

Gambar 1. Cutaway view of typical water wheel synchronous alternator of about    3,000kw capacity

Gambar 2 menunjukkan potongan dari turbin uap untuk operasi kecepatan tinggi. Yang terutama rotor yang panjang, beberapa belitan armature, insulator tegangan tinggi pada bagian bawah , dan dua generator d-c exciter di bagian kiri. Stator dari alternator terdiri dari laminasi, lubang, inti magnet besi yang baik dan belitan armature ditempatkan di dalam lubang seperti yang dilakukan di generator d-c.

Gambar 2. Cutaway view of typical stem-turbin synchronous alternator for operation high speed

Frekuensi generator a-c. Sebagai kutub dari dua kutub alternator yang berputar, pembangkitan emf di belitan armature berubah arah setiap setengan putaran. Oleh karena itu lengkap satu pulsa positif dan negatif, satu siklus, akan terjadi dalam satu putaran. Ini diikuti, kemudian, bahwa frekuensi dalam satu siklus per detik tergantung langsung pada jumlah dari putaran perdetik (rpm/60) yang dibuat oleh medan. Selain itu, jika generator adalah multi kutub, misal, jika generator memiliki empat, enam, delapan atau lebih banyak kutub lagi, kemudian frekuaensi perputarannya  akan berturut-turut dua, tiga, empat atau lebih. Atau, menganggapnya lebih umum, frekuensi perputarannya adalah sama dengan jumlah pasangan dari kutub. Mengkombinasikan kedua kenyataan tersebut dalam sebuah pernyataan, ini harus jelas bahwa frekuensi dari emf pada alternator proportional untuk

1.       kecepatan dalam putaran per detik (rpm/60)

2.       jumlah dari pasangan kutub, P/2

hubungannya dapat ditulis dalam bentuk persamaan:

f  =  (P/2) X (rpm/60)  =  (P X rpm) /120

Medan yang berputar. Struktur medan pada dasarnya terdiri dari kumpulan dari inti kutub yang terlaminasi di sekelilingnya dimana diletakkan belitan eksitasi. Masing-masing laminasi mempunyai bentuk kira-kira seperti yang ditunjukkan pada gambar 3

_

Gambar 3.  Tipe laminasi untuk kutub dari alternator

Permukaan luar dari kutub hampir diikuti permukaan silinder bagian dalam dari inti stator, sementara bagian dalam mempunyai sambungan dari besi terdiri dari bagian-bagian yang dimasukkan ke celah-celah yang pas dimasukkan pada wedge-shaped recess in the projecting spider . Untuk kecepatan tinggi turboalternator, strukture medan tidak mempunyai kutub yang diproyeksikan. Malahan, inti berlubang dibuat dari beberapa seksi besi tempa , cakram yang kerasdipotong dari besi tempa.Tipe spiral dari belitan medan  diletakkan melingkar atau paralel dengan lubang. Belitan medan biasanya dibuat untuk dihubungkan dengan sumber d-c 115 atau 230 volt, tegangan tersebut masing-masing disuplai oleh generator d-c .

Leave a comment »

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.