Nama : Miftakhur RokhimKelas / NIM : P2 / 13503241052Mata kuliah : Mesin Konversi EnergiTUGAS 11. Apa sebenarnya hubungan tekanan, daya, torsi, kecepatan, percepatan, gaya, usaha dll dengan energi, berikan penjelasanmu !Jawab Energi adalah suatu besaran turunan dengan satuan N.m atau Joule. Energi dan kerja (usaha) sendiri mempunyai satuan yang sama. Sedangkan kerja dapat didefinisikan sebagai usaha untuk memindahkan benda sejauh S (m) dengan gaya F (Newton). James Prescott Joule membuktikan bahwa panas (kalor) tak lain adalah suatu bentuk energi dan kemudian merumuskan hukum kekekalan energi yang berbunyi Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain". Dari hukum tersebut di jelaskan bahwa energi mengalami konversi ke bentuk energi lainnya. Bentuk bentuk energi sendiri adalah energi kinetik, energi potensial, energi mekanik, energi listrik, energi elektromagnetik, energi kimia, energi nuklir, energi thermal dan energi angin.Dengan kata lain tekanan, daya, torsi, kecepatan, percepatan, gaya, usaha dll merupakan bentuk kerja dari suatu energi. Contohnya pada Torsi dan Daya. Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, dengan kata lain torsi merupakan suatu energi. Besaran pada torsi merupakan besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya, sedangkan daya sendiri adalah Jumlah energi yang dihasikan mesin setiap waktunya dan daya poros adalah energi yang diukur pada poros mesin. Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa untuk melakukan suatu bentuk kerja baik berupa tekanan, daya, torsi, kecepatan, percepatan, gaya, usaha dll memerlukan energi untuk menggerakannya.Jika dilihat dari besaran penyusun energi (Nm / joule) dengan kata lain Newton = F dan meter = s. Dapat di simpulkan bahwa F dan s merupakan besaran turunan yang menyusun bentuk kerja dari energi baik berupa tekanan, daya, torsi, kecepatan, percepatan, gaya, usaha dll. Contohnya:a. TEKANAN rumus , F tersebut merupakan salah satu besaran penyusun energi. b. KECEPATAN , s tersebut juga merupakan besaran penyusun dari energi.c. TORSI , Torsiataumomen gayaadalah hasil kali antara gaya F dan lengan momennya, dengan rumus . Yang dimana F atau gaya adalah penyusun dari energi.d. USAHA (W), Usaha merupakan daya yang dilakukan dalam suatu waktu, dengan rumus

2. Berilah teori tentang mesin-mesin yang menghasilkan energi dibawah ini: a. Pompab. Kompresorc. Dinamod. Kincir angine. Motor Bakarf. Turbing. Refrigerator (AC)Uraikan dengan jelas, mesin-mesin tersebut dapat merubah energi yang bisa dimanfaatkan oleh manusia !Jawaba. PompaPompa merupakan salah satu jenis mesin yang berfungsi untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Zat cair tersebut contohnya adalah air, oli atau minyak pelumas, atau fluida lainnya yang tak mampu mampat. Pada pompa akan terjadi perubahan dari dari energi mekanik menjadi energy fluida. Pada pompa terdapat sudu-sudu impeler (gambar 6.3) yang berfungsi mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ketempat yang lebih tinggi (gambar 6.2). Impeler dipasang pada poros pompa yang berhubungan dengan motor pengerak, biasanya motor listrik atau motor bakar. Poros pompa akan berputar apabila pengeraknya berputar. Karena poros pompa berputar impeler dengan sudu-sudu impeller berputar zat cair yang ada didalamnya akan ikut berputar sehingga tekanan dan kecepatanya naik dan terlempar dari tengah pompa ke saluran yang berbentuk volut atau sepiral dan disalurkan keluar melalui nosel.

Gambar 6.2 Proses pemompaan

Jadi fungsi impeler pompa adalah merubah energi mekanik yaitu putaran impeler menjadi energi fluida (zat cair).

Perubahan Energi : energi gerak atau mekanik menjadi energi aliran fluida. Prinsip kerja : mengangkat zat cair dari tempat yang lebih rendah ketempat yang lebih tinggi dengan bantuan motor penggerak. Penerapan: Pompa air untuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi dan pompa pelumas untuk sistem pelumasan.b. KompresorKompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan (1atm). Dalam keseharian, kita sering memanfaatkan udara mampat baik secara langsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara manpat yang digunakan untuk mengisi ban mobil atau sepeda montor, udara mampat untuk membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan manfaat lain yang sering dijumpai sehari-hari.

Perubahan energi: Energi gerak atau mekanik menjadi energi tekanan Prinsip kerja: Udara masuk kedalam silinder pada saat piston bergerak ke bawah melalui saluran masuk udara dengan bantuan motor penggerak (langkah hisap). Kemudian, piston naik menekan udara, sehingga udara dalam tabung terkompresi (di mampatkan) setelah langkah kompresi selesai, katup buang terbuka dan katup hisap tertutup. Udara bertekanan dari tabung tadi di simpan pada tabung penyimpanan udara yang telah di sediakan. Pada dasarnya kompresor sendiri berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara. Penerapan: Alat alat peumatik yang mrnggunakan udara bertekanan.c. DinamoDalam geofisika,teori dinamomerupakan teori yang mengusulkan mekanisme penghasilan medan magnetoleh Bumi, planet lain, atau bintang. Teori ini mendeskripsikan proses saat cairan yang berotasi, berkoveksi, dan konduktif secara elektrik dapat menghasilkan medan magnet dalam waktu yang lama.

Ada tiga syarat agar dinami dapat beroprasi: Medium cairan yang konduktif secara elektrif Energi kinetik yang dihasilkan oleh rotasi planet Sumber energi internal untuk mengarahkan gerakan konvektif dalam cairan. Dinamo dibedakan menjadi dua yaitu, dinamo arus searah (DC) dan dinamo arus bolak-balik (AC). Prinsip kerja dinamo sama dengan generator yaitu memutar kumparan di dalam medan magnet atau memutar magnet di dalam kumparan. Bagian dinamo yang berputar disebut rotor. Bagian dinamo yang tidak bergerak disebut stator. antara dinamo DC dengan dinamo AC terletak pada cincin yang digunakan. Pada dinamo arus searah menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua yang disebut cincin belah (komutator). Cincin ini memungkinkan arus listrik yang dihasilkan pada rangkaian luar Dinamo berupa arus searah walaupun di dalam dinamo sendiri menghasilkan arus bolak-balik. Adapun, pada dinamo arus bolak-balik menggunakan cincin ganda (dua cincin). Alat pembangkit listrik arus bolak balik yang paling sederhana adalah dinamo sepeda. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor adalah roda sepeda. Jika roda berputar, kumparan atau magnet ikut berputar. Akibatnya, timbul GGL induksi pada ujung-ujung kumparan dan arus listrik mengalir. Makin cepat gerakan roda sepeda, makin cepat magnet atau kumparan berputar. Makin besar pula GGL induksi dan arus listrik yang dihasilkan. Jika dihubungkan dengan lampu, nyala lampu makin terang. GGL induksi pada dinamo dapat diperbesar dengan cara putaran roda dipercepat, menggunakan magnet yang kuat (besar), jumlah lilitan diperbanyak, dan menggunakan inti besi lunak di dalam kumparan Perubahan energi: Energi mekanik menjadi listrik Prinsip kerja: Sebuah kumparan berputar dalam medan magnet. Tiap-tiap ujung kawat kumparan dihubungkan dengan sebuah cincin geser. Cincin geser tersebut menempel sebuah sikat. Bila kumparan diputar maka dalam kumparan itu timbul GGL AC. GGL AC ini menimbulkan arus AC di dalam rangkaian dinamo. Penerapan: Pada dynamo sepeda ontel untuk menyalakan lampu.

d. Kincir anginTurbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah:

dimana adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan v adalah kecepatan angin pada waktu tertentu.Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus di atas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik .

Perubahan energi: Energi mekanik menjadi listrik Prinsip kerja: kincir angin memperlambat kecepatan angin dengan menggunakan bilah, yang cara kerjanya serupa dengan baling-baling pesawat. Setelah angin mengalir di sekeliling bilah, maka bilah mengumpulkan energi kinetic. Kemudian bilah, yang terhubung ke poros penggerak, berputar pelan dan mengirimkan banyak tenaga pemutar ke gearbox. Gearbox kemudian menyesuaikan tenaga pemutar ini, dan sebagai pengganti berputar secara pelan dengan banyak tenaga di setiap putaran, putaran menjadi semakin cepat dengan lebih sedikit tenaga di setiap putaran. Saat itulah, generator, yang terhubung ke gearbox, menghasilkan listrik melalui sekian banyak magnet dan kawat tembaga yang terdapat di dalamnya. Pemanfaatan: PLTA ( Pembangkit Listrik Tenaga Angin) yang ada di pantai pantaie. Motor BakarMotor bakar adalah mesin atau pesawat yang mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi Mekanik pada gerakan naik turun piston. Dimana energi kimia dari bahan bakar tersebut menghasilkan energi panas dan menggunakan energi tersebut untuk melakukan kerja mekanik. Salah satu jenis motor bakar adalah motor bensin 2 tak Perubahan energi: Energi kimia menjadi energi mekanik Prinsip kerja: Misalnya pada prinsip kerja motor bakar 4 tak. Sepeda motor 4-tak disebut empat langkah karena satu siklus kerjanya dilakukan dalam empat langkah, yaitu langkah isap, langkah kompresi, langkah kerja, dan langkah buang. Jadi, dalam satu kali proses kerja terjadi empat langkah gerakan piston dalam dua kali putaran poros engkol. Penerapan : Pada sepeda motor 4 tak dan mobil.f. TurbinTurbin adalah mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Turbin dapat bergerak apabila ada energi dari fluida yang menggerakannya. Dari prinsip kerjanya, turbin dapat dikatakan sebagai mesin yang digerakkan oleh fluida yang ber-density konstan. Aliran fluida yang terjadi pada turbin adalah aliran incompressible.

Secara umum prinsip kerja dari turbin air ini adalah aliran air di dalam pipa pesat yang mengandung energi diarahkan ke roda turbin melalui nozzle, kemudian energi yang di dalam air ini pada roda turbin di ubah bentuknya menjadi energi mekanik berupa putaran. Putaran roda turbin inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan suatu beban, salah satu contohnya adalah untuk menggerakkan generator pembangkit listrik.Prinsip Kerja Turbin AirPada roda turbin terdapat sudu yaitu suatu konstruksi lempengan dengan bentuk dan penampang tertentu, air sebagai fluida kerja mengalir melalui ruang diantara sudu tersebut, dengan demikian roda turbin akan dapat berputar dan pada sudu akan ada suatu gaya yang bekerja.

Gaya tersebut akan terjadi karena ada perubahan momentum dari fluida kerja air yang mengalir diantara sudunya. Sudu hendaknya dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat terjadi perubahan momentum pada fluida kerja air tersebut. (wiranto,1997:4).

Gambar 5.2. RodaTurbin

Perubahan energi: Energi mekanik menjadi energi listrik Prinsip kerja: Air waduk di pegunungan memutar turbin, selanjutnya memutar poros pada generator listrik menjadi energi listrik. Penerapannya: PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) yang memanfaatkan waduk atau air terjun.g. Refrigerator (AC)Mesin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. Fluida kerjanya disebut dengan refrigerant. Refrigerasi adalah metode pengkondisian temperatur ruangan agar tetap berada di bawah temperatur lingkungan, maka ruangan akan menjadi dingin, sehingga refrigerasi dapat juga disebut dengan metode pendinginan.Metode pendinginan (refrigerasi) ini akan berhasil dengan menggunakan bantuan zat refrigerant. Refrigerant akan bertindak sebagai media penyerap dan pemindah panas dengan cara merubah fasanya. Refrigerant adalah suatu zat yang mudah berubah fasanya dari cair menjadi uap dan sebaliknya apabila kondisi tekanan dan temperaturnya diubah.Konsep RefrigerasiMesin refrigerasi secara umum digunakan untuk pengkondisian udara suatu ruangan, rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruangan tersebut akan merasa nyaman. Alat ini biasa disebut dengan Air Conditioning

Gambar 8.1. Instalasi Refrigerasih.

Perubahan energi: Energi listrik dan mekanik menjadi energi thermal. Prinsip kerja: prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara didinginkan oleh refrigerant/pendingin (biasanya freon), lalu freon ditekan menggunakan kompresor sampai tekanan dan suhunya naik, kemudian didinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut diatas berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke tempat lain semisal di luar ruangan. Penerapannya: AC yang ada di rumah rumah, berfungsi untuk mendinginkan udara yang ada di dalam rumah.