Cordless electric energy source and Power Generation Systems

 

 

   

     

Seorang ilmuwan mengaku mampu menangkap kekuatan dasar planet, lalu menyalurkan energi listrik itu untuk berbagai kepentingan. Hebatnya, distribusi itu dilakukan tanpa kabel.

Adalah Nikola Tesla, insinyur listrik kelahiran Smiljan - saat itu bagian dari Kerajaan Austro-Hungarian, kini Yugoslavia - pada 9 Juli 1856. Konon kejeniusan Tesla setingkat dengan Thomas Alfa Edison. Pertama kali hijrah ke New York tahun 1884, ia hanya bermodal uang 4 sen, dan kopor berisi beberapa artikel teknik yang ditulisnya di Beograd dan Paris, sebuah buku kumpulan puisi karyanya, dan beberapa kalkulasi teknis mesin terbang.

Namun, di kepala lelaki bermata dalam dan biji mata agak terang (padahal, biasanya keturunan Slavia bermata gelap) telah tersimpan semua detail tentang generator arus AC polyphase, yang kemudian jadi dasar instalasi pembangkit listrik tenaga air di air terjun Niagara tahun 1895, serta sebagai standar mesin industri. 

Di New York, Tesla bekerja untuk Edison. Ia merancang 24 jenis dinamo. Namun keduanya tidak pernah cocok. Maka, April 1887 Tesla mendirikan laboratorium sendiri. Dalam waktu singkat ia membuktikan, sistem arus AC (bolak-balik)-nya jauh lebih hebat dibandingkan dengan sistem DC (searah) Edison.

Hebatnya, kurang dari setahun ia telah mematenkan sekitar 30 karya. Malah 20 tahun berikutnya ia menelurkan penemuan di bidang teknik listrik dan radio dalam jumlah yang mencengangkan. Sayang, serangkaian kecelakaan memusnahkan banyak tulisannya. Mana mungkin ia mengingat setiap tanggal penemuannya? Namanya sebagai penemu pun sering terabaikan.

Untung, ada usaha untuk meluruskan. Misalnya, Tesla, bukannya Marconi, penemu sirkuit pencari gelombang yang jadi dasar radio. Pahitnya, fakta ini ditentukan Pengadilan Tinggi AS tepat di tahun kematiannya. Sebenarnya masih berjajar kemungkinan gelar lain, seperti peneliti pertama sinar katoda dan sinar X, radiasi ultraviolet dari arus berfrekuensi tinggi dan efek terapinya terhadap tubuh. Ia pula yang merancang nenek moyang tabung lampu fluorescent, serta mengembangkan alat serupa laser. Salah satu penemuan yang mengabadikan namanya adalah kumparan Tesla. Namun, karya ini saja tak mampu mencerminkan prestasi ilmiahnya yang merevolusi dunia modern. Ilmuwan masyhur Inggris Lord Kelvin berkomentar, "Kontribusi Tesla di bidang kelistrikan melampaui yang dilakukan orang lain." [listrik1.gif (63352 bytes)]

Suasana tiruan pemancaran jutaan volt arus listrik di Colorado Springs dengan percikan api buatan.

Karena kreativitasnya, tahun 1912 Tesla dinominasikan untuk hadiah Nobel di bidang ilmu fisika. Tapi ia menolak. Ia lebih merasa berhak memperoleh pada tahun 1909 atas Nobel yang dianugerahkan pada Marconi. Alasannya, pada 1898 di Madison Square Garden, New York, ia mendemonstrasikan perahu radio kontrol. 

200 lampu menyala tanpa kabel

Berbeda dengan Marconi, Tesla sangat peduli dengan transmisi energi bukan cuma dalam jumlah kecil berupa sinyal radio, tapi juga energi besar listrik untuk keperluan rumah tangga dan industri. Malah tahun 1899 ia membangun stasiun pengirim tenaga listrik raksasa di Colorado Springs, di dataran tinggi Rocky. Instalasi itu serupa lumbung berukuran 60 m2. Tepat di tengah atap ada rangka menara setinggi 60 m. Di puncaknya terpasang bola tembaga berdiameter 90 cm. Di dalam bangunan ada kerangka bulat berdiameter 23 m yang dipagari lalu dililit kawat sebagai kumparan utama pemancar, kumparan kedua berdiameter 3 m menempel langsung di tiang.

Prinsip kerjanya serupa dengan mainan ayunan anak-anak. Dorongan ringan akan mulai menggerakkannya, dorongan yang sama di saat yang tepat, akan membuat ayunan makin tinggi. Demikian pula rangkaian dari getaran listrik, frekuensi yang diterima tepat pada kumparan utama, akan menghasilkan getaran yang akan makin besar dan hasilnya makin tinggi di kumparan kedua. Getaran di tiang dihubungkan dengan kumparan kedua Tesla akan membangkitkan gelombang radio frekuensi tinggi yang mampu berjalan jauh ke belahan lain bumi secara bolak-balik.

Jika kemudian dengan alat oscillation (pengubah arus DC menjadi AC) diselaraskan pada frekuensi alami arus listrik bumi, saat kembali arus akan memperkuat getaran voltase di tiang, dan mendorong keluar arus dari bumi. Hasilnya, arus yang makin besar akan keluar sebagai gelombang melalui pemancar itu. Menurut teori, seluruh planet dapat dipakai sebagai sirkuit kedua penguat arus.

Suasana pengoperasian alat itu diceritakan oleh John J. O'Neill dalam Prodigal Genius. Tesla melihat puncak tiang dari luar bangunan, pembantunya Czito berdiri takut-takut di dekat alat kontrol di dalamnya. Ketika Czito memencet tombol, kumparan kedua dikelilingi oleh api listrik yang melingkar, bepercikan ramai menembus ke luar bangunan, dan terdengar bunyi gemeretak keras di ketinggian jauh di atas kepala. "... Muncul bunyi gemeretak dahsyat dari kumparan yang makin lama makin keras ... Bunyi itu susul-menyusul serupa rentetan senapan mesin. Letusan jauh di ketinggian di udara yang sangat keras lebih mirip gelegar meriam. Seakan terjadi perang artileri di dalam bangunan ... Tiba-tiba muncul sinar biru aneh di dalam bangunan. Kumparan menyala. Setiap titik di dalam bangunan menyemburkan api. Begitu banyak lidah api yang berkobar ...."

Tesla terpesona. Dari bola tembaga di puncak tiang, muncul ledakan, kilat, dan lidah api sejauh 40 m. Tiba-tiba kilat itu berhenti. Tesla berlari masuk ke laboratorium, memprotes Czito karena menghentikan percobaan. Tanpa bicara Czito menunjuk tombol kontrol, power supply rusak. Percobaan itu membakar habis sistem pembangkit Perusahaan Listrik Colorado Spring. [listrik5.gif (53015 bytes)] Demonstrasi modern ide Tesla. Lampu fluorescent menyala oleh gelombang frekuensi radio dari kumparan Tesla, tanpa kabel.

Untungnya, generator perusahaan itu hasil rancangan Tesla, sehingga dalam seminggu bisa dioperasikan lagi. Hasil percobaan itu dijelaskan dalam karya tulisnya, "... Bila kita mengeluarkan suara lalu mendengar gema, artinya suara itu membentur dinding atau hambatan pada jarak tertentu, lalu dipantulkan kembali. Seperti suara, gelombang listrik bisa dipantulkan. Bukti kesamaan mereka adalah fenomena listrik yang dikenal sebagai gelombang tetap yaitu gelombang dengan bentuk tetap. Aku tidak mengirim getaran listrik ke arah dinding, melainkan ke arah batas bumi di kejauhan. Yang kuperoleh, gelombang listrik seimbang ... dipantulkan dari jauh."

Demonstrasi efek kumparan Tesla untuk instalasi raksasa di Colorado Springs itu mampu menyalakan 200 lampu pijar karya Edison pada jarak 40 km tanpa kabel!  

Memancing arus listrik bumi

Setelah itu, Tesla memulai proyek yang lebih ambisius, ia sebut sistem jaringan dunia. Dengan memanfaatkan getaran listrik alamiah bumi ini akan tersedia energi listrik yang murah dan universal. Didukung dana dari pengusaha kereta api terkemuka J.P. Morgan, ia memulai konstruksi kompleks transmisi di lahan seluas 800 ha di Wardencliff, Long Island, 100 km dari New York. Rangka kayu menara menjulang setinggi 45 m. Di atasnya dipasang elektroda tembaga berdiameter 30 m serupa donat raksasa dengan tabung berdiameter 6 m. Namun, tidak ada dana untuk menyelesaikannya. Menara itu sempat berdiri selama 12 tahun, sampai akhirnya dirobohkan selama PD I demi alasan keamanan. Semua skema rancangan tidak terwujud, gagal pula proyek kota industri yang dirancang bersama rekannya, arsitek Stanford White.

Sejak itu Tesla berusaha lebih kreatif. Ia tak pernah miskin ide. Saat ilmuwan dan insinyur lain mencoba menerapkan ilmu pada peralatan praktis atas berbagai ide - yang dapat diklaim berasal dari ide dasarnya, Tesla malah mengembangkan teori-teori baru. Makin tua Tesla, makin renggang pula hubungannya dengan masyarakat ilmiah. Tak heran bila ia sering mengeluarkan pernyataan fanatik yang bertentangan dengan mazhab lain. Misalnya, ia tidak dapat menerima gambaran modern struktur atom yang berbeda dengannya, atau mau memahami ide memecah atom.

Dari percobaan dengan oscillator listrik berenergi tinggi dan gelombang sangat panjang, ia yakin, tiap benda selalu bergetar. Namun, ia melihat itu sebagai bentuk hubungan fisik sederhana antara dua benda daripada konsep canggih mekanika kuantum. Di Colorado Springs, Tesla memompa elektron keluar-masuk bumi. Ia menyebut, membangkitkan arus listrik bumi dalam gerakan getar dengan transmisi gelombang sangat panjang.

Tesla dan lampu fluorescent. Tenaga frekuensi tinggi diterima lampu melalui kawat yang disembunyikan di tubuh Tesla.

Selain panjang gelombang, Tesla diduga menemukan prinsip laser. Tak lain karena sinar laser dihasilkan oleh oscillator yang sama seperti yang dipakai Tesla untuk menghasilkan listrik voltase tingginya. Apalagi dalam tulisan tahun 1934, Tesla bercerita tentang alat yang serupa laser. Ia menyebut, ada partikel yang bisa berdimensi besar atau mikroskopis, yang mampu mengirimkan energi berbentuk sinar atau sejenisnya ke wilayah yang sangat jauh. Ribuan PK energi dapat dikirim berupa aliran yang lebih kecil dari seutas rambut, dan mampu menembus hambatan apa pun.

Sebelum tahun 1960 laser nyata pertama dibuat oleh fisikawan Amerika, T.H. Maiman, yang menggunakan sebatang batu rubi sintetis untuk menghasilkan lampu merah. Caranya, memompa energi sinar dengan frekuensi sama ke dalamnya.

Ada beberapa aspek penting yang membedakan sinar laser dengan sinar biasa. Sinar laser terdiri dari sinar sejenis dengan panjang gelombang sama, pemancaran hanya ke satu arah, dan gelombangnya koheren. Sedangkan sinar biasa punya panjang gelombang berbeda-beda yang memancar ke berbagai arah. Karenanya, sinar laser dapat dikirim ke tempat yang jauh tanpa harus menyebar atau berkurang kekuatannya. Ini dibuktikan dengan mengirimkan sinar ke bulan yang kemudian dipantulkan ke bumi melalui reflektor yang dipasang oleh orang pertama yang mendarat di bulan. Sinar yang kembali tak menunjukkan berkurangnya kekuatan.

Pada ulang tahun ke-82, dalam jamuan makan malam di Hotel New Yorker, Tesla ditanya apakah dapat menghasilkan efek di bulan yang cukup besar untuk dilihat oleh astronom melalui teleskop berkekuatan tinggi.

Tesla mengaku, bisa mengirim sinar yang akan berpijar di bagian gelap bulan sabit. Demikian benderang sinarnya sehingga serupa bintang yang dapat dilihat dengan mata telanjang.  

enjata sinar mematikan

Kemudian timbul isu, Tesla menemukan senjata sinar dengan kekuatan dan ketepatan yang belum pernah ada sebelumnya. Apalagi, di akhir hidup Tesla meninggalkan isyarat yang menguatkan dugaan itu. "Penemuanku bisa menghancurkan apa pun, manusia atau mesin yang ada dalam radius 320 km." Tapi, dalam artikel tahun 1935, ia menyanggah bila penemuannya menyebabkan perang. Ia mengaku benci perang. "Perang tidak dapat dihentikan dengan membuat pihak yang lemah menjadi kuat. Cara paling tepat, membuat tiap bangsa, kuat atau lemah, mampu mempertahankan diri. Tiap negara, besar-kecil, tak akan kalah melawan musuh. Jika senjata itu diterima, hubungan antarbangsa akan mengalami revolusi."

Kecurigaan itu berekses tak menyenangkan padanya tak lama setelah ia berpulang, 7 Januari 1943, di kamar New Yorker Hotel di Manhattan. Sebelum tubuh kakunya dipindah, beberapa agen FBI masuk kamar, membuka brankas mini, dan mengambil semua dokumen yang diduga berisi detail rancangan senjata rahasia.

Sampai beberapa dekade ketakutan akan senjata rahasia Tesla masih menghantui beberapa kalangan. Misalnya, Mayor Jenderal George Keegan, mantan kepala intelijen AU AS, yang curiga dengan munculnya badai listrik aneh di kawasan Kanada tahun 1977 seperti yang dimuat dalam Harian Evening Standard di London. Keegan yakin, badai itu akibat percobaan senjata partikel Sovyet yang mampu meledakkan rudal balistik antarbenua - yang tengah melintas di atas lapisan atmosfer. Belum lagi kabar aneh, asisten terakhir Tesla, Arthur Matthews, diinterogasi secara intensif oleh insinyur listrik Rusia.

Isyarat pertama akan eksperimen senjata partikel itu muncul saat satelit data mengindikasikan kehadiran tak terduga hidrogen, dengan terlacaknya tritium (bahan bakar bom hidrogen) di lapisan atas atmosfer. Petugas rahasia menghubungkannya dengan informasi bahwa Sovyet mengadakan percobaan di Semipalatinsk, Kazakhstan. Demikian pula instalasi berkode Tora di Sary-Shagan, + 800 km dari Semipalatinsk, Sovyet, atau di Gomel dekat Minsk. Tujuannya, mengembangkan senjata yang mampu mempercepat dan memfokuskan sinar partikel atom pada sasaran tembak, misalnya rudal.

Partikel subatomik yang dipakai dalam senjata itu adalah proton atau elektron. Dalam teori fisika modern, zat ini dapat dipercepat dengan alat yang dikontrol oleh oscillator dari medan elektromagnet, atau energi gelombang yang dapat dipompa ke depan. Cara ini persis seperti cara kerja kumparan Tesla, atau gelombang sinar laser. Yang utama tentang senjata partikel atau laser adalah sinarnya terdiri atas energi gelombang yang dihasilkan seperti frekuensi yang sama telah menyatu dalam sifat mereka sendiri, atau menjadi emisi koheren. Gelombang tetap ini sejenis dengan yang dijelaskan Tesla dalam karya tulis tahun 1900.

Secara samar Sovyet menjelaskan percobaan itu dilakukan dalam saluran frekuensi tinggi. Akibatnya, muncul gangguan hebat pada beberapa stasiun radio selama tahun 1976, yang diprotes oleh beberapa negara, termasuk Inggris.

Selain masalah gangguan radio, ada masalah lain yang lebih penting yaitu efek penembakan yang sulit terkontrol atas senjata sinar partikel di lapisan atas atmosfer. Pada ketinggian sekitar 100 km di atas permukaan bumi terdapat lapisan ionosfer. Bagian ini terdiri atas beberapa lapisan yang sedikit sekali mengandung air. Sebagian atomnya terbongkar menjadi ion bermuatan listrik. Lapisan ini bertanggung jawab atas pemantulan gelombang panjang radio dalam mengelilingi bumi. Ia juga bagian dari atmosfer di mana muncul aurora borealis (sinar di angkasa yang muncul di wilayah kutub geomagnetik bumi di malam hari akibat tingginya aktivitas matahari, bisa tampak di Kanada, Alaska, dan Skandinavia Utara) dengan muatan listrik yang luar biasa sebagai respons atas penyinaran kosmis terus-menerus di angkasa.

Sinar partikel yang terfokus baik dapat menghantam lubang di ionosfer. Partikel-partikel itu dapat secara positif mengisi proton, atau sebaliknya secara negatif mengisi elektron. Keadaan ini akan mempengaruhi penyebaran ion di sekitar jejak sinar lampu, yang berakibat munculnya aurora dan gangguan radio, serupa yang terjadi di Kanada tahun 1977.  

Sistem Pembangkit Tenaga Listrik

1.1 Energi Listrik

Energi listrik merupakan energi yang mudah dikonversikan, dibangkitkan, didistribusikan dengan proses yang efisien, efektif, ekonomis dibandingkan dengan energi yang lain.

Energi listrik didapat dari merubah bentuk energi lainnya, seperti gerak, panas, kimia dan nuklir

PLTA, PLTU, PLTD adalah penghasil listrik dengan merubah energi gerak menjadi energi listrik. Alat yang digunakan di sini adalah generator.

1.2  Sistem Teknik Tenaga Listrik

Sistem tenaga listrik merupakan sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh Jaringan Transmisi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi

Sistem Tenaga listrik terbagi :

1.        Sistem Pembangkitan

Sistem pembangkitan tenaga listrik berfungsi membangkitkan energi listrik melalui berbagai macam pembangkit tenaga listrik.

Pada pembangkit tenaga listrik ini sumber-sumber energi alam dirubah oleh penggerak mula menjadi energi mekanis yang berupa kecepatan atau putaran, selanjutnya energi mekanis tersebut di rubah menjadi energi listrik oleh generator.

      Sumber-sumber energi alam dapat berupa :

·      Bahan bakar yang berasal dari fossil : batubara, minyak bumi, gas alam

·      Bahan galian : uranium, thorium

·      Tenaga air, yang penting adalah tinggi jatuh air dan debitnya

·      Tenaga angin, daerah pantai dan pegunungan

·      Tenaga matahari

2.        Sistem Transmisi

Sistem Transmisi berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat beban melalui saluran transmisi.

Saluran transmisi akan mengalami rugi-rugi tenaga, maka untuk mengatasi hal tersebut tenaga yang akan dikirim dari pusat pembangkit ke pusat beban harus ditransmisikan dengan tegangan tinggi maupun tegangan ekstra tinggi.

3.        Sistem Distribusi

Sistem Distribusi berfungsi mendistribusikan tenaga listrik ke konsumen yang berupa pabrik, industri, perumahan dan sebagainya. Transmisi tenaga dengan tegangan tinggi maupun ekstra tinggi pada saluran transmisi di rubah pada gardu induk menjadi tegangan menengah atau tegangan distribusi primer, yang selanjutnya diturunkan lagi menjadi tegangan untuk konsumen

          Prinsip kerja dalam sistem tenaga listrik dimulai dari bagian pembangkitan kemudian disalurkan melalui sistem jaringan transmisi kepada gardu induk dan dari gardu induk ini disalurkan serta dibagi-bagi kepada pelanggan melalui saluran distribusi.

Tegangan generator pada umumnya rendah antara 6 kV sampai 24 kV, maka tegangan ini biasanya dinaikan dengan pertolongan transformator daya ke tingkat tegangan yang lebih tinggi antara 30 kV sampai 500 kV (dibeberapa negara maju bahkan sudah sampai 1000 kV). Tingkat tegangan yang lebih tinggi ini, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran.

Penurunan tegangan dari tingkat tegangan transmisi pertama-pertama dilakukan pada gardu induk (GI), dimana tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV.

Kemudian penurunan kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20 kV. Tegangan 20 kV ini disebut tegangan distribusi primer.

 Ada dua kategori saluran transmisi, saluran udara (overhead lines) dan saluran kabel tanah (underground cable). Untuk saluran udara menyalurkan tenaga listrik melalui isolator-isolator, sedangkan saluran kabel tanah menalurkan tenaga listrik melalui kabel-kabel yang ditanam dibawah permukaan tanah.

1.3  Sistem PLTA

Pembangkit tinggi tenaga air (PLTA) bekerja dengan cara merubah energi potensial (dari dam atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air) dan dari energi mekanik menjadi energi listrik(dengan bantuan generator).

Jenis – jenis PLTA :

Potensi tenaga air didapat pada sungai yang mengalir di daerah pegunungan. Untuk dapat memanfaatkan potensi dari sungai ini, maka kita perlu membendung sungai tersebut dan airnya disalurkan ke bangunan air PLTA. Ditinjau dari cara membendung air, PLTA dapat dibagi menjadi 2 kategori yaitu :

1.    PLTA run off river

Pada PLTA run off river, air sungai dialihkan dengan menggunankan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA.

2.    PLTA dengan kolam tando (reservoir)

       Pada PLTA dengan kolam tando (reservoir), air sungai dibendung dengan bendungan besar agar terjadi penimbunan air sehingga terjadi kolam tando. Selanjutnya air di kolam tando disalurkan ke bangunan air PLTA.

Cara Kerja PLTA

Komponen – kompnen dasar PLTA berupa dam, turbin, generator dan transmisi.

·           Dam berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu dam juga berfungsi untuk pengendalian banjir. contoh waduk Jatiluhur yang berkapasitas 3 miliar kubik air dengan volume efektif sebesar 2,6 miliar kubik.

·           Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. Turbin terdiri dari berbagai jenis seperti turbin Francis, Kaplan, Pelton, dll.

·           Generator dihubungkan ke turbin dengan bantuan poros dan gearbox. Memanfaatkan perputaran turbin untuk memutar kumparan magnet didalam generator sehingga terjadi pergerakan elektron yang membangkitkan arus AC.

·           Travo digunakan untuk menaikan tegangan arus bolak balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up.

·           Transmisi berguna untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik kita pakai tegangannya di turunkan lagi dengan travo step down.

1.3  Sistem PLTU

Pembangkit Listrik Tenaga Uap bisa dikatakan pembangkit yang berbahan baku Air. Uap disini hanya sebagai tenaga pemutar turbin, sementara untuk menghasilkan uap dalam jumlah tertentu diperlukan air. Menariknya didalam PLTU terdapat proses yang terus menerus berlangsung dan berulang-ulang. Prosesnya antara air menjadi uap kemudian uap kembali menjadi air dan seterusnya. Proses inilah yang dimaksud dengan Siklus PLTU.

Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut Air Demin (Demineralized), yakni air yang mempunyai kadar conductivity (kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar 0.2 us (mikro siemen). Untuk mendapatkan air demin ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan Desalination Plant dan Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

Secara sederhana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses memasak air. Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak dan kemudian diberi panas dari sumbu api yang menyala dibawahnya. Akibat pembakaran menimbulkan air terus mengalami kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya. Karena pembakaran terus berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik didihnya sampai timbul uap panas. Uap ini lah yang digunakan untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan menghasilkan energi listrik.

Secara sederhana, siklus PLTU digambarkan sebagai berikut :

Siklus PLTU

1.        Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.

2.        Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya air mengalir masuk ke Deaerator.

3.        Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5  dari 7 lantai yang ada.

4.        Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor, air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi) menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi bertekanan tinggi.

5.        Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.

6.    Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.

6.        Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau istilahnya dual firing dan batubara.

7.        Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater (pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.

8.        Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.

9.        Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang digunakan untuk memutar turbin.

10.    Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.

11.    Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal bakal energi listrik.

12.    Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.

13.Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

 

   

    

 

 

combustion engine as aircraft and rocket booster

we know how the engine you can live? If you do not follow the discussion that follows.




Theoretically combustion occurs due to three main conditions, namely fuel, air and heat. Further explained, the fuel known as petrol. Air is the weather or wind. Medium heat is the fire of the ignition system. Motor fuel change these elements into kinetic energy or motion. Why is not enough fuel to burn? In order to burn, the fuel must be mixed with the air while the fire was of course required to ignite the mixture.


The analogy can be seen from the working system of gas stoves. In the cooking device there are several key elements, namely the gas tube, hose, faucet regulating the supply of gas, air and cigarette lighter. As we all know, gas stoves will only illuminate when the tap is opened. Gas flows through a tube or channel, then mixed with air and lit fire fell after being sprinkled sparks from the cigarette lighter.
With complete, pembakaran pun process went as follows, the fuel contained in the tank is pumped into the carburetor according to the number required. This is where the liquid is mixed with air, which in turn dikarburasi (atomized) to enable the mix proportion. Subsequently, the mixture went into the cylinder to be compressed.
According to the laws of chemistry, the volume will shrink when compressed. Although there is no flame, the gas will be compressed will increase pressure and temperature. The nature of this natural phenomenon makes it more easily burned spark plugs dar. Keep in mind, kuncci of all is the compression pressure where kompresilah pumping air and fuel vapor into heat. While the spark plug, only help resolve heat uncontrollably. But without the fire could have been the engine like a diesel engine. These machines do not have a spark plug for gas burners burning because of the compression and the pressure is very high so that heat is also high up on fire himself.
After the burning, will be followed by devastating gas explosion that will expand and trying to push the piston to the bottom dead point (TMB). This process is called income-generating step movement (power press) which are further processed by the crankshaft into motor power in the form of a round.
So that the process can be constantly required to balance out blow blast burst (Counter Balance Weight) which is the task of the crankshaft is equipped with pendulum. The pendulum is two full plates bump on crutches flanking the piston. Bumps on each side of the circular plate is not as dire. It merely feeds continuous burst. The result of this is often called a burst of torque or torque




tahukah kita bagaimana mesin motor anda bisa hidup ? Kalau belum ikuti saja pembahasan berikut ini.

Secara teori pembakaran terjadi lantaran 3 syarat utama, yaitu bahan bakar, udara dan panas. Lebih jauh dijelaskan, bahan bakar dikenal sebagai bensin. Udara adalah hawa atau angin. Sedang panas ialah api dari sistem pengapian. Motor bakar mengubah unsur-unsur ini menjadi energi kinetik atau gerak. Mengapa bahan bakar tak cukup untuk melakukan pembakaran ? Agar bisa terbakar, bahan bakar harus dicampur udara sedangkan api tentu saja dibutuhkan untuk menyalakan campuran tadi.



Analoginya bisa dilihat dari sistem kerja kompor gas. Pada peranti masak itu terdapat beberapa elemen pokok, yaitu tabung gas, selang, keran pengatur suplai gas, udara dan pematik. Seperti kita ketahui, kompor gas hanya akan menyala jika keran dibuka. Gas mengalir lewat selang atau saluran, lalu bercampur udara dan apipun menyala setelah dipercikkan bunga api dari pematik.

Dengan lengkap, proses pembakaranpun berlangsung sebagai berikut, bahan bakar yang terdapatdi dalam tangki dipompa ke karburator sesuai jumlah yang dibutuhkan. Di sinilah cairan tersebut dicampur dengan udara, yang selanjutnya dikarburasi (dikabutkan) agar terjadi campuran yang proporsional. Selanjutnya, campuran tersebut masuk ke silinder untuk dikompresi.

Sesuai hukum kimia, volume akan mengecil ketika dikompresi. Meski belum ada api, gas yang akan dikompresi akan naik tekanan dan suhunya. Sifat gejala alam ini membuatnya makin mudah dibakar percikan api dar busi. Perlu diketahui, kuncci dari semua adalah tekanan kompresi tersebut dimana kompresilah yang memompa uap udara dan bahan bakar menjadi panas. Sedangkan busi, hanya membantu menuntaskan panas sejadi-jadinya. Tetapi tanpa api bisa saja mesin hidup seperti mesin diesel. Mesin ini tak punya busi pembakar karena gasnya terbakar lantaran kompresi dan tekanan sangat tinggi sehingga panasnya juga tinggi sampai terbakar sendiri.

Setelah terjadi pembakaran, akan disusul ledakan gas dahsyat yang akan mengembang dan berusaha mendorong piston ke titik mati bawah (TMB). Proses itu disebut langkah usaha yang menghasilkan gerakan (tenaga tekan) yang selanjutnya diolah oleh kruk as menjadi tenaga motor berupa putaran.

Supaya proses itu bisa terus-menerus dibutuhkan lontaran menyeimbangi pukulan ledakan (Counter Balance Weight) yang merupakan tugas dari kruk as yang dilengkapi bandul. Bandul adalah dua lempengan lengkap benjolan pada kruk as yang mengapit setang piston. Benjolan pada setiap lingkaran sisi lempengan tidak sama beratnya. Ini semata-mata mengumpan lontaran berkelanjutan. Hasil lontaran ini sering disebut torque atau torsi

Bagaimana Cara Kerja Roket Di Luar Angkasa?

 

Ilustrasi peluncuran roket 

Kata roket bisa berarti banyak hal. wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket.

Bagaimana Cara Roket Bekerja?

Seperti kebanyakan mesin, roket membakar bahan bakar. Kebanyakan mesin roket mengubah bahan bakar menjadi gas panas yang keluar dari punggungnya. Gas inilah yang membuat roket dapat terdorong ke depan.

Roket berbeda dengan mesin jet. Mesin jet membutuhkan udara untuk bekerja sementara roket tidak membutuhkan udara soalnya roket sudah membawa semua hal yang dibutuhkannya termasuk oksigen. Makanya roket dapat bekerja diluar angkasa di mana tidak adanya udara.

Ada dua jenis utama mesin roket. Beberapa roket menggunakan bahan bakar cair. Mesin utama pada wahana pengorbit menggunakan bahan bakar cair. Wahana Soyuz milik Rusia juga menggunakan bahan bakar cair.

Roket lainnya menggunakan bahan bakar padat. Di sisi pesawat ulang alik adalah dua roket pendorong warna putih. Itu adalah roket yang menggunakan bahan bakar padat. Kembang api dan Model roket juga terbang menggunakan bahan bakar padat.

Bagaimana Cara Roket Bekerja? 

Di luar angkasa, mesin roket tidak dapat mendorong balik/daya tolak dorong. Jadi bagaimana roket bergerak diluar angkasa? Roket bekerja dengan aturan ilmiah yang disebut hukum ketiga Newton tentang gerak. Ilmuwan Inggris Sir Isaac Newton mencatat tiga Hukum Gerak. Dia melakukan ini lebih dari 300 tahun yang lalu. Hukum yang ketiga mengatakan bahwa untuk setiap tindakan, ada reaksi sama dan berlawanan. Hukum aksi reaksi. Kekuatan besar (aksi) yang dihasilkan oleh gas panas yang menembak ke belakang dari mesin roket menghasilkan gaya yang sama (reaksi) yang mendorong roket ke depan melalui ruang angkasa.

Aturan ini dapat dilihat di Bumi. Bayangkan seseorang yang berdiri di atas skateboard sambil melempar bola bowling. Bola akan bergerak maju. Orang di skateboard akan bergerak juga tapi bergerak mundur. Karena orang itu lebih berat, bola bowling akan bergerak lebih jauh.

Sebagian besar bahan bakar yang dibawa roket digunakan dalam beberapa menit pertama dari misi untuk mencapai kecepatan melarikan diri dari gravitasi Bumi minimal 25.000 mph (7 mil per detik atau 40.000 km / jam).

Apa itu Electronic Fuel Injection ( EFI ) 

Electronic Fuel Injection

Berbagai macam cara dan usaha yang dilakukan untuk mengurangi kadar gas buang beracun yang dihasilkan oleh mesin-mesin kendaraan bermotor seperti penggunaan BBM bebas timbal, penggunaan katalis pada saluran gas buang, dll. Sebagaimana mesin 2 langkah yang harus digantikan oleh mesin 4 langkah, sistem karburasi manual akhirnya juga akan digantikan oleh sistem karburasi digital. Sistem injeksi bahan bakar elektronik (karburasi digital) sudah mulai diterapkan pada mesin sepeda motor, perlahan tapi pasti akan menggantikan sistem yang sudah lama bertahan yaitu karburator (karburasi manual).
Karena mesin sepedamotor merupakan kombinasi reaksi kimia dan fisika untuk menghasilkan tenaga, maka kita kembali ke teori dasar kimia bahwa reaksi pembakaran BBM dengan O2 yang sempurna adalah:
14,7:1 = 14,7 bagian O2 (oksigen) berbanding 1 bagian BBM

Teori perbandingan berdasarkan berat jenis unsur, pada prakteknya perbandingan diatas (AFR – Air Fuel Ratio) diubah untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar atau konsumsi BBM yang ekonomis.
Karburator juga mempunyai tujuan yang sama yaitu mencapai kondisi perbandingan sesuai teori kimia diatas namun dilakukan secara manual. Karburator cenderung diatur untuk kondisi rata-rata dimana sepedamotor digunakan sehingga hasilnya cenderung kearah campuran BBM yang lebih banyak dari kebutuhan mesin sesungguhnya.
Untuk EFI karena diatur secara digital maka setiap ada perubahan kondisi penggunaan sepedamotor ECU akan mengatur supaya kondisi AFR ideal tetap dapat dicapai.
Contohnya: Pada sistem Karburator ada perbedaan tenaga jika sepedamotor digunakan siang hari dibandingkan malam hari, hal ini karena kepadatan oksigen pada volume yang sama berbeda, singkatnya jumlah O2 berubah pasokkan BBM tetap (ukuran jet tidak berubah).

Hal ini tidak terjadi pada sistem EFI karena adanya sensor suhu udara (Inlet Air Temperature) maka saat kondisi kepadatan O2 berubah, pasokkan BBM pun disesuaikan (waktu buka injector ditambah atau dikurangi). Jadi sepedamotor yang menggunakan EFI digunakan siang atau malam tetap optimum alias tenaga tetap sama.

Perbedaan utama Karburator dibandingkan EFI adalah:

Karburator

• - BBM dihisap oleh mesin
• - Pengapian Terpisah

EFI

• BBMdiinjeksikan/disemprotkan ke dalam mesin
• Sistem Pengapian menyatu

---

Komponen-komponen dasar EFI

Setiap jenis atau model sepedamotor mempunyai desain masing-masing namun secara garis besar terdapat komponen-komponen berikut.

• ECU – Electrical Control Unit
  Pusat pengolah data kondisi penggunaan mesin, mendapat masukkan/input dari sensor-sensor mengolahnya kemudian memberi keluaran/output untuk saat dan jumlah injeksi, saat pengapian.

• Fuel Pump
  Menghasilkan tekanan BBM yang siap diinjeksikan.

• Pressure Regulator
  Mengatur kondisi tekanan BBM selalu tetap (55~60psi).

• Temperature Sensor
  Memberi masukan ke ECU kondisi suhu mesin, kondisi mesin dingin membutuhkan BBM lebih banyak.

• Inlet Air Temperature Sensor
  Memberi masukan ke ECU kondisi suhu udara yang akan masuk ke mesin, udara dingin O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

• Inlet Air Pressure Sensor
  Memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara yang akan masuk ke mesin, udara bertekanan (pada tipe sepedamotor ini hulu saluran masuk ada diantara dua lampu depan) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

• Atmospheric Pressure Sensor memberi masukan ke ECU kondisi tekanan udara lingkungan sekitar sepedamotor, pada dataran rendah (pantai) O2 lebih padat, membutuhkan BBM lebih banyak.

• Crankshaft Sensor
  Memberi masukan ke ECU posisi dan kecepatan putaran mesin, putaran tinggi membutuhkan buka INJECTOR yang lebih cepat.

• Camshaft Sensor
  Memberi masukan ke ECU posisi langkah mesin, hanya langkah hisap yang membutuhkan buka INJECTOR.

• Throttle Sensor
  Memberi masukan ke ECU posisi dan besarnya bukaan aliran udara, bukaan besar membutuhkan buka INJECTOR yang lebih lama.

• Fuel Injector / Injector
  Gerbang akhir dari BBM yang bertekanan, fungsi utama menyemprotkan BBM ke dalam mesin, membuka dan menutup berdasarkan perintah dari ECU.

• Speed Sensor
  Memberi masukan ke ECU kondisi kecepatan sepedamotor, memainkan gas di lampu merah dibanding kecepatan 90km/jam, buka INJECTOR berbeda.

•  Vehicle-down Sensor
  Memberi masukan ke ECU kondisi sepedamotor, jika motor terjatuh dengan kondisi mesin hidup maka ECU akan menghentikan kerja FUEL PUMP, IGNITION, INJECTOR, untuk keamanan dan keselamatan.

---

Electronic Fuel Injection memang lebih unggul dibanding karburator, karena dapat menyesuaikan takaran BBM sesuai kebutuhan mesin standar.

ECU diprogram untuk kondisi mesin standar sesuai model sepedamotor, di dalam ECU terdapat tabel BBM yang akan dikirim melalui Injector sesuai kondisi mesin standar.
Jika ada perubahan dari kondisi standar misalnya filter udara diganti atau dilepas, walaupun ada pengukur tekanan udara (inlet air pressure sensor) pasokkan BBM hanya berubah sedikit, akhirnya sepedamotor akan berjalan tidak normal karena O2 terlalu banyak (lean mixture).

Tabel ECU standar biasanya tidak dapat dirubah, karena tujuan utama EFI adalah pengurangan kadar emisi gas buang beracun.

Untuk mesin modifikasi memerlukan modifikasi tabel dalam ECU, hal ini dapat dilakukan dengan:
1. Software yang dapat masuk ke dalam memory ECU – hanya dimiliki oleh ATPM atau dealer.
2. Piggyback alat tambahan diluar ECU – bekerja dengan cara memanipulasi sinyal yang dikirim ke Injector untuk membuka lebih lama.
3. Tukar ECU aftermarket yang dapat diprogram tabel memory-nya, sesuai modifikasi, sesuai kondisi sirkuit.

Sistem Transmisi dan Kopling

Sisitem transmisi berfungsi untuk mengubah putaran dari roda gila menjadi lebih besar ( untuk kecepatan ) atau lebih kecil ( Untuk keperluan tenaga ).Pada sebuah kendaraan, kendaraan pasti tidak hanya melewati jalan yang rata, kendaraan juga akan melewati jalan yang terjal, menanjak, atau turunan. Dalam setiap kondisi jalan tersebut, kendaraan memerlukan tenaga, kecepatan, dan torsi yang berbeda-beda. Pada jalan yang menanjak atau terjal dibutuhkan tenaga bukan kecepatan, sedangkan pada jalan yang rata, kendaraan memerlukan kecepatan bukan tenaga.
Selain itu, kendaraan juga memerlukan tenaga saat kendaraan memulai start untuk berjalan. Transmisi terhubung langsung dengan kopling dan poros roda. Transmisi memiliki jumlah gigi percepatan sesuai dengan kapasitas mesin itu sendiri, gigi percepatan ada yang tiga ( 3 ) percepatan sampai enam ( 6 ) percepatan ( biasanya digunakan pada kendaraan yang mengutamakan kecepatan/ sport ).

---

Sebelum lanjut ke transmisi, saya akan membahas kopling terlebih dahulu. Kopling pada mobil berfungsi untuk memutus dan menghubungkan tenaga dan atau putaran dari mesin ke transmisi. Kopling digunakan saat pengendara akan melakukan perpindahan percepatan, kualitas kopling sangat berpengaruh terhadap tenaga dan kecepatan suatu kendaraan, jika kopling sudah aus maka tenaga mesin akan berkurang dan  tarikan mobil berkurang. Kopling tidak membutuhkan perawatan akan tetapi apabila sudah aus maka harus diganti dengan yang baru. Demikian sekilas tentang kopling. LANJUT

---

Transmisi terbagi menjadi 3 ( tiga ) :

1. Transmisi Manual
2. Transmisi Semi Otomatis
3. Transmisi Otomatis

Transmisi Manual
Dalam pengoperasian transmisi manual, pengendara harus menggunakan kaki dan tangan secara sinergi agar tidak terjadi slip. Transmisi manual memang sedikit merepotkan jika dibandingkan dengan transmisi otomatis.
Transmisi manual sudah jarang digunakan saat ini karena kebanyakan mobil sudah menggunakan transmisi otomatis atau semi otomatis yang lebih mudah dalam pengoperasiannya.

Transmisi Semi Otomatis
Pada transmisi semi otomatis pengendara tidak perlu menggunakan pedal kopling, pengendara hanya harus memindahkan tuas giginya saja sesuai kebutuhan kendaraan.

Transmisi otomatis
Sepertinya Transmisi otomatis adalah tipe transmisi yang paling mudah untuk digunakan, karena pengemudi hanya perlu memindahkan tuas untuk maju atau untuk mundur, setelah itu hanya perlu untuk mengginjak gas atau rem saja. Kekurangan dari tipe ini adalah lebih boros bahan bakar.

  Membawa Masa Depan ke Masa Kini 

 

Accu Mobil

Aki / accu / baterai mobil, digunakan sebagai sumber arus untuk seluruh sistem kelistrikan pada mobil, dan juga diguanakan sebagai penyimpan energi listrik saat terjadi proses pengisian. Peran baterai pada mobil sangatlah penting, baterai berfungsi untuk mensuplai arus listrik pada sistem starter agar mesin dapat dihidupkan, bayangkan apabila baterai / aki rusak atau tidak punya daya yang cukup untuk pengoperasian sistem starter, apakah kita harus mengengkolnya ?? mana ada tuas engkolnya di mobil, kalau motor masih mending, atau harus mendorong mobil sampai hidup, itu kalau ada orang lain yang bantu, kalau sendiri??. Maka dari itu perawatan sangat penting untuk dilakukan pada baterai mobil, perawatannya sebenarnya cukup mudah, kalau mobil akan lama tidak akan digunakan lepaslah terminal positif atau negatif agar tidak ada konsleting dan memperpanjang umur dari baterai. Penggantian baterai secara berkala juga perlu dilakukan.

---

---

Baterai (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Baterai juga dikenal sebagai akumulator.
Pada umumnya di Indonesia, kata akumulator (sebagai aki atau accu) hanya dimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di bahasa Inggris, kata akumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor, kompulsator, dll.

di dalam standar internasional setiap satu cell akumulator memiliki tegangan sebesar 2 volt. sehingga aki 12 volt, memiliki 6 cell sedangkan aki 24 volt memiliki 12 cell.

Aki merupakan sel yang banyak kita jumpai karena banyak digunakan pada sepeda motor maupun mobil. Aki temasuk sel sekunder, karena selain menghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus listrik kembali. secara sederhana aki merupakan sel yang terdiri dari elektrode Pb sebagai anode dan PbO2 sebagai katode dengan elektrolit H2SO4.

 

HUKUM MOMENTUM PADA ROKET 

 

Keberadaan roket tidak terlepas dari peranan hukum Newton saja, namun juga merupakan hasil dari penerapan hukum momentum. Momentum sendiri adalah hasil kali antara massa dan kecepatan serta merupakan besaran vektor. Momentum juga bisa dikaitkan jumlah gerakan dari dari suatu benda yang bergerak. 

Peluncuran roket pun dapat dihitung secara matematis dengan menggunakan hitungan dari hukum momentum. 

Asumsikan ketika t=0, roket diam sehingga massa roket ditambah massa bahan bakar adalah m, setelah ∆t, roket telah membakar sebesar ∆m bahan bakar sehingga kecepatan roket bertambah sebesar ∆v dan ∆v akan terus bertambah besar terhadap t dan gas hasil pembakaran memiliki kecepatan keluar sebesar -u konstan.

sehingga untuk roket (momentum roket)
P1=0
P2= (m-∆m)∆v
maka
F-(m-∆m)g=(m-∆m)∆v/∆t........(1)

untuk gas yang keluar dari roket dengan massa ∆m (momentum gas)
P1=0
P2=-(∆m)u
maka
-(F+(∆m)g)=-(∆m)u/∆t
F=((∆m)u/∆t)-((∆m)g)
untuk lim ∆t →0, maka ∆m→0 juga, maka suku (∆m)g bisa kita abaikan terhadap suku lainnya, sehingga persamaan diatas menjadi
F=(u)(dm/dt)........(2)
dengan dm/dt adalah laju pembakaran bahan bakar dan persamaan diatas merupakan persamaan gaya dorong roket

sekarang lihat persamaan 1
F-(m-∆m)g=(m-∆m)∆v/∆t
F-(m-∆m)g=(m∆v/∆t)-(∆m∆v/∆t)
untuk lim ∆t →0, maka ∆m→0 juga dan ∆v→0 juga, maka suku (∆m∆v/∆t) dan (∆m)g bisa kita abaikan terhadap suku lainnya, sehingga persamaan diatas menjadi
F-mg=(m.dv/dt)
(u)(dm/dt)-mg=(m.dv/dt)
(u)(dm/dt(m))-g=(dv/dt)
sehingga untuk mendapatkan kecepatan roket ketika t maka kita integralkan persamaan diatas dari t=o sampai t dan dari m sampai m saat t
∫(u)(dm/(m))-∫g.dt= ∫ (dv)
(u)ln(m_awal/m_akhir)-gt=v_t.....(3)
Persamaan 3 merupakan persamaan untuk kecepatan roket ketika waktu t dengan syarat V₀=0 dan t_awal=0
Jika kita mengasumsikan V₀≠0 dan t_awal≠0, maka persamaan 3 akan menjadi
(u)ln(m_awal/m_akhir)-(gt₂-gt₁)=v_t-v₀.....(4)
Inilah persamaan umum untuk kecepatan roket dengan syarat u haruslah harga mutlak, karena saat awal kita sudah memasukkan u negatif, maka pada rumus umum, u harus harga mutlak.  

 

     

Bagian-Bagian Roket

Kita tentu sering mendengar kiprah tentang penluncuran roket untuk berbagai kepentingan. Baik untuk meluncurkan satelit untuk tujuan damai maupun untuk tujuan perang.

Sekarang ini kita akan mempelajari bagian-bagian roket yang mampu menghantarkan satelit ke ruang angkasa ini.

Komponen utama roket terdiri dari empat bagian yaitu; rangka (structure sistem), Beban (payload system), sistem pemandu (guidance system) dan sistem propulsi (propultion system).

1. Rangka

Rangka atau badan roket (rocket frame) terbuat dari bahan yang ringan dan kuat seperti titanium dan aluanium, karena rangka berfungsi sebagai pelindung . Badan roket ini juga dilapisi dengan lapisan kusus untuk melindungi nya dari panas yang berlebihan saat menembus atmosfir bumi dan juga untuk melindungi dari dingin yang berlebihan. Sirip di pasang pada bagian bawah roket untuk menjaga stabilitas selama peluncuran.

2. Sistem Beban

Sistem beban merupakan tempat untuk membawa wahana. Jadi sistem ini tergantung pada misi yang di emban roket. Jika untuk mengorbitkan satelit, maka rancangannya pun harus disesuaikan. Gambar di atas merupakan sistem beban V2 Jerman yang berisi bahan peledak.

3. Sistem Pemandu

Sistem pemandu (guidance system) merupakan alat yang akan menuntun roket ke orbit yang di tuju. Sistem pemandu roket ini dilengkapi dengan sensor, komputer, radar, dan alat komonikasi.

4. Sistem Populasi

Sistem propulsi (propultion system) adalah mesin yang digunakan sebagai tenaga pendorong rodet. Sistem propulsi roket secara garis besar menggunakan roket berbahan bakar padat dan roket berbahan bakar cair. sistem propulsi roket V2 terdiri dari tangki oksidasi, pompa, bilik pembakaran dan nozel.

 

Cara Kerja Roket

Dorongan roket dan jet merupakan penerapan yang menarik dari hukum III Newton dan Kekekalan momentum. Roket memiliki tangki yang berisi bahan bakar hodrogen cair dan oksigen cair. Bahan bakar tersebut dibakar dalam ruang pembakaran sehingga menghasilkan gas lalu dibuang melalui mulut pipa yang terletak dibelakang roket. Akibatnya terjadi perubahan momentum pada gas selama selang waktu tertentu. Berdasarkan hukum II Newton, perubahan momentum selama suatu selang waktu tertentu = gaya total. Jadi bisa dikatakan bahwa terdapat gaya total pada gas yang disemburkan roket ke belakang. Gaya total tersebut merupakan gaya aksi yang diberikan oleh roket kepada gas, di mana arahnya ke bawah. Sebagai tanggapan, gas memberikan gaya reaksi kepada roket, di mana besar gaya reaksi = gaya aksi, hanya arahnya berlawanan. Gaya reaksi yang diberikan oleh gas tersebut yang mendorong roket ke atas.

Roket bergerak bukan karena tekanan semburan gasnya mendorong udara, karena di luar angkasa tidak ada udara. Prinsip yang digunakan hukum kekekalan momentum. Dengan massa gas yang disemburkan dengan kecepatan tertentu, menyebabkan roket mendapatkan gerak majunya. Percobaan sederhananya dilakukan dengan oleh astronot dengan sarung tangan karet (bersfungsi sama dengan balon) yang dipasangi sedotan minuman berperang seperti roket. Tekanan udara yang keluar dari sarung tangan karet yang semula ditiup memberi efek dorongan. Roket bergerak karena adanya semburan propelan. Pada roket air, semburan propelan digantikan dengan campuran air dan udara bertekanan tertentu.

IV. Prinsip Dorongan Roket

Suatu penerapan hukum fisika yang begitu hebat, adalah roket, yang didasari atas hukum ketiga Newton, dan penerapan impuls dan momentum. Dengan semua hal diatas roket dapat bergerak melawan gravitasi bumi.

Dari hukum ketiga Newton, bahwa ketika suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, maka benda yang dikerjakan gaya akan mengerjakan gaya pada benda yang mengerjakan gaya padanya, gaya ini disebut gaya aksi-reaksi yang besarnya sama, namun arahnya berkebalikan, dan juga impuls dan momentum, dikatakan bahwa gaya eksterna yang bekerja pada suatu benda atau sistem akan mengakibatkan laju perubahan momentum benda tersebut. Dari hal tersebut kita akan menurunkan persamaan untuk gaya dorong yang mengakibatkan roket dapat melawan gravitasi.

Asumsikan ketika t=0, roket diam sehingga massa roket ditambah massa bahan bakar adalah m, setelah ∆t, roket telah membakar sebesar ∆m bahan bakar sehingga kecepatan roket bertambah sebesar ∆v dan ∆v akan terus bertambah besar terhadap t dan gas hasil pembakaran memiliki kecepatan keluar sebesar -u konstan.
sehingga untuk roket (momentum roket) .