PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS TEKNIK ...

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MALIKUSSALEH

2020

PANDUAN

PERANCANGAN ALAT PERAGA

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR

&

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur hanya

kepada Allah Swt. dan Shalawat beserta salam kepada

Nabi Muhammad Saw. Alhamdulillah dengan ilmu yang

diberikan-Nya penulis dapat menyelesaikan “Panduan

Perancangan Alat Peraga Pembangkit Listrik

Tenaga Air dan Pembangkit Listrik Tenaga Angin”

pada Program Studi Pendidikan Fisika Univesritas

Malikussaleh. Tujuan penulisan panduan ini sebagai

petunjuk bagi dosen dan mahasiswa untuk merancang

alat peraga tersebut dan diaplikasikan dalam proses

belajar mengajar terkait konsep materi perubahan

energi.

Pada Kesempatan ini penulis mengucapkan

banyak terimakasih atas bantuan segala pihak sehingga

panduan perancangan alat peraga ini telah selesai.

Penulis juga menyadari bahwa panduan ini masih

jauh dari kata sempurna, karena itu, masukan dan saran

untuk perbaikan panduan ini menjadi lebih baik sangat

diharapkan.

Lhokseumawe, 25 Agustus 2020

Syafrizal, S.Si., M.Si.

NIP 198806222019031013

iii

KATA SAMBUTAN

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Buku Panduan Alat Peraga Pembangkit Listrik

Tenaga Air dan Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang

ditulis oleh Syafrizal, S.Si., M.Si. ini sangat sederhana

namun bermanfaat sebagai panduan dalam proses

belajar-mengajar.

Materi yang dipadukan dengan manfaat dari

aplikasi alat peraga yang dibuat sangat sesuai dengan

kondisi Alam yang ada di Aceh. Apalagi mikrohidro

merupakan potensi energi terbarukan dan di Aceh sendiri

juga terdapat banyak sungai dan air terjun yang dapat

dimanfaatkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro.

Dukungan kami terhadap alat peraga ini agar

dapat dikembangkan lebih luas baik dalam

penggunaannya sebagai alat peraga dalam pembelajaran

maupun penggunaannya dalam proses pemanfaatan

energi terbarukan untuk menjawab tantangan kebutuhan

energi.

iv

LEMBAR PENGESAHAN

PANDUAN PERANCANGAN ALAT PERAGA

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR DAN

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Oleh

Syafrizal

NIP 198806222019031013

v

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................... ii

KATA SAMBUTAN ..................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ........................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................... v DAFTAR GAMBAR ..................................................... vi

DAFTAR TABEL ......................................................... vii BAB I PENDAHULUAN .............................................. 1

A. Latar Belakang .................................................. 1

B. Tujuan ............................................................... 2 C. Manfaat ............................................................. 2

BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN ......................... 4 A. Pengertian Energi .............................................. 4

B. Bentuk-bentuk Energi dan Perubahan Energi ... 4 C. Alat Peraga Pembangkit Listrik Tenaga Air dan

Pembangkit Listrik Tenaga Angin ............................. 5

BAB III METODOLOGI ............................................... 7

A. Alat Peraga Pembangkit Listrik Tenaga Air ..... 7 A.1 Alat dan Bahan ................................................. 7 A.2 Prosedur Kerja .................................................. 9 B. Alat Peraga Pembangkit Listik Tenaga Angin 14

B.1 Alat dan Bahan ............................................... 14 B.2 Prosedur Kerja ................................................ 16

DAFTAR PUSTAKA ................................................... 22

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Alat dan Bahan .............................................. 9

Gambar 2. Rancangan Kincir Alat Peraga Pembangkit

Listrik Tenaga Air ......................................................... 10

Gambar 3. Rancangan Penyangga Dudukan Kincir ..... 11

Gambar 4. Tali Penghubung dari Ban Dalam Bekas .... 12

Gambar 5. Rancangan Alat Peraga Pembangkit Listrik

Tenaga Air .................................................................... 13

Gambar 6. Alat dan Bahan ............................................ 16


Listrik Tenaga Angin .................................................... 17

Gambar 8. Rancangan Penyangga ................................ 18

Gambar 9. Tali/Karet Penghubung ............................... 19

Gambar 10. Rangkaian Pemasangan Kincir dan Dinamo

....................................................................................... 20

Gambar 11. Rancangan Alat Peraga Pembangkit Listrik

Tenaga Angin ................................................................ 21

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Alat dan Bahan Alat Peraga Pembangkit Listrik

Tenaga Air ...................................................................... 7


Tenaga Angin ................................................................ 14

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Analisis yang di lakukan berdasarkan pengamatan

secara langsung, pada Program Studi Pendidikan Fisika

proses belajar masih dirasa banyak kekurangan.

Beberapa kekurangan seperti kurangnya sarana prasarana

masih menjadi tantangan utama dalam proses belajar

mengajar. Tidak bisa dipungkiri ketiadaan fasilitas alat-

alat laboratorium yang lengkap berdampak pada capaian

hasil belajar mahasiswa. Hal ini apabila di biarkan terus

– menerus tentu akan berdampak lebih luas dimana

lulusan yang dihasilkan tidak berkompeten. Dengan

kreativitas dosen yang ada sedikit banyak mampu

menutupi celah-celah ini. Namun demikian inovasi-

inovasi harus terus diciptakan.

Perlu disadari pula bahwa umumnya

mahasiswa/mahasiswi yang ada di Prodi Pendidikan

Fisika merupakan mahasiswa program bidik misi.

Dimana mahasiswa/mahasiswi tersebut berasal dari

berbagai daerah terpecil dan dengan latar belakang yang

berbeda–beda. Umumnya dari proses perkuliahan yang

telah dilalui dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan yang

sangat kontras terkait daya tangkap materi oleh

mahasiswa-mahasiswa tersebut. Lemahnya daya tangkap

dan daya serap materi mahasiswa-mahasiswa ini

2

tentunya menjadi tantangan-tantangan bagi dosen untuk

melakukan inovasi dalam pembelajarannya. Salah satu

yang penulis lakukan menyangkut permasalahan tersebut

adalah membuat alat peraga untuk konsep materi

perubahan energi yang menjelaskan mekanisme

perubahan energi kinetik menjadi energi listrik.

Pandemi COVID-19 yang masih terjadi hingga

saat ini juga merupakan tantangan lain dalam proses

belajar mengajar pada saat ini. Terkait menghadapi

masalah tersebut maka juga dibuatkan buku panduan

perancangan alat peraga serta videonya. Besar harapan

ini menjadi salah satu solusi terkait-tantangan-tantangan

yang ada di Prodi Pendidikan Fisika Saat ini. Pada

akhirnya diharapkan juga Prodi Pendidikan Fisika dapat

melahirkan lulusan-lulusan yang mampu mewujudkan

cita-cita bangsa dan tujuan negara.

B. Tujuan

Adapun pembuatan buku panduan perancangan

alat peraga terkait konsep materi perubahan energi ini

adalah sebagai petunjuk dalam merancang dan membuat

alat peraga tersebut. Sehingga dapat diterapkan dalam

proses belajar mengajar di Prodi Pendidikan Fisika.

C. Manfaat

Manfaat yang diharapkan yaitu konsep-konsep

materi Fisika akan lebih mudah di pahami dan dosen

atau mahasiswa dapat membuat alat peraga tersebut

3

untuk diaplikasikan dalam proses belajar mengajar

maupun dalam aktivitas sehari-sehari.

4

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

A. Pengertian Energi

Energi secara tradisional didefinisikan sebagai

kemampuan untuk melakukan usaha. Salah satu fakta

yang diungkapkan oleh ilmu fisika adalah bahwa

bilamana energi dipindahkan atau diubah melalui proses

apapun, tidak terjadi perubahan atau pengurangan energi

dalam proses itu (Giancoli, 2014).

B. Bentuk-bentuk Energi dan Perubahan Energi

Selain energi kinetik dan energi potensial, bentuk-

bentuk energi lainnya dapat pula didefinisikan. Bentuk-

bentuk ini antara lain mencakup energi listrik, energi

nuklir, energi panas (termal), dan energi kimia yang

tersimpan dalam makanan dan bahan bakar. Dengan

lahirnya teori atom, bentuk-bentuk energi lainnya ini

kemudian dianggap sebagai energi kinetik atau energi

potensial yang bekerja dalam skala atomik. Sebagai

contoh menurut teori atom, energi panas adalah energi

kinetik dari molekul-molekul yang bergerak cepat ketika

sebuah benda dipanaskan. Disisi lain, energi yang

tersimpan dalam makanan dan bahan bakar semisal

bensin adalah energi potensial yang menjadi ada (dan

tersimpan) karena posisi relatif atom-atom itu dalam

sebuah molekul dan adanya gaya tarik-menarik listrik

5

listrik diantara atom itu yang dikenal sebagai aneka

ikatan kimia (Giancoli, 2014).

Energi dapat diubah dari satu bentuk kebentuk

lainnya. Sebagai contoh, air dipuncak sebuah bendungan

menyimpan energi potensial, yang diubah menjadi

energi kinetik ketika air meluncur turun (sebagian energi

berubah menjadi kalor akibat hambatan udara, dan

sebagian berubah menjadi suara). Di dasar bendungan,

energi kinetik air ini dapat dapat dipindahkan ke sudu-

sudu turbin dan kemudian diubah menjadi energi listrik

(Giancoli, 2014).

C. Alat Peraga Pembangkit Listrik Tenaga Air

dan Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Alat peraga merupakan salah satu dari media

pendidikan yang merupakan alat untuk membantu proses

belajar mengajar agar proses komunikasi dapat berhasil

dengan baik dan efektif (Irawan, 2016).

Alat peraga pembangkit listrik tenaga air

merupakan alat sederhana yang menunjukkan

mekanisme perubahan energi kinetik air menjadi energi

listrik. Alat peraga pembangkit listrik tenaga air

menggunakan kincir sebagai penangkap energi dari air

yang jatuh yang diteruskan menggunakan tali

penghubung untuk memutarkan dinamo. Sedangkan alat

peraga pembangkit listrik tenaga angin adalah alat

sederhana yang menunjukkan mekanisme perubahan

energi kinetik angin menjadi energi listrik. Dimana

6

baling-baling kipas angin sebagai penangkap energi

gerak angin yang kemudian diteruskan menggunakan tali

penghubung untuk menggerakan dinamo. Sebagai

indikator adanya arus listrik digunakan lampu LED pada

masing-masing alat peraga tersebut.

7

BAB III

METODOLOGI

.

A. Alat Peraga Pembangkit Listrik Tenaga Air

Alat peraga pembangkit listrik tenaga air merupakan alat

sederhana yang menunjukkan mekanisme perubahan energi

kinetik air menjadi energi listrik. Alat peraga pembangkit

listrik tenaga air terdiri dari komponen utama yaitu dinamo 6V,

turbin atau kincir, lampu LED, kabel dan tali penghubung,

serta penyangga dudukan kincir sebagai komponen

penunjangnya.

A.1 Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan

alat peraga Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah sebagai

berikut:


Tenaga Air

No. Alat dan Bahan Jumlah Keterangan

1 Dinamo 6 V 1 buah Dinamo pada pemutar

CD/DVD

2 Kabel 1 meter

3 Lampu LED 1,5 V 1 buah

4 Pipa PVC 0,5 inci 4 meter


6 Sambungan T pipa

PVC 12 buah

7 Tali/Karet 1 buah Sebagai sabuk

8

penghubung dan dapat

dibuat dari ban dalam

mobil

8 Baut (ukuran 14) 3 buah

9 Akrilik / pelat dari

bahan plastik 8 lembar Sebagai baling-baling

10 Batang besi 1 buah Sebagai poros, ukuran

baut 14

11 CD 2 keping

12 Sendal jepit bekas

Digunakan sebagai

penutup pipa pada

baling-baling dan

perekat dengan poros

13 Mistar 1 buah

14 Spidol 1 buah

15 Jangka 1 buah

16 Gergaji besi 1 buah

17 Alat Lem tembak

dan lem batang 1 buah

18 Bor listrik 1 buah

19 Mata bor 1 buah Untuk ukuran baut 14

20 Gunting 1 buah

9

Gambar 1. Alat dan Bahan

A.2 Prosedur Kerja

Langkah kerja perancangan dan pembuatan alat peraga

Pembangkit Listrik Tenaga Air terdiri atas beberapa bagian

tahapan, yaitu:

1. Pembuatan kincir

Langkah-langkah membuat kincir adalah sebagai berikut

1) Batang besi untuk poros dipotong dengan ukuran

panjang 24 cm

2) Pipa PVC 2,5 inci dipotong menggunakan gergaji:

a. Ukuran panjang 2 cm 1 buah

b. Ukuran panjang 16 cm 1 buah

3) Pelat dari plastik sebagai baling-baling dipotong

menggunakan gergaji dengan ukuran 3 x 16 cm

sebanyak 8 buah.

4) Dibuat penutup pipa kincir dari sendal jepit bekas

sebanyak 2 buah. Diukur untuk diameter dalam pipa

10

PVC 2,5 inci, ditandai pola lingkarannya

menggunakan spidol untuk digunting, dan dilubangi

bagian tengahnya seukuran batang besi poros.

5) Dipasang baling-baling yang dibuat dari pelat pada

pipa PVC 2,5 inci dengan menggunakan lem tembak.

Baling-baling dipasang sebanyak 8 buah dengan

posisi yang teratur.

6) Dipasang penutup dari sendal jepit pada kedua sisi

lubang pipa.

7) Dimasukkan besi poros kedalam lubang poros sandal

jepit dan dilem

8) Dipasang CD dengan cara dilem pada salah satu sisi,

kemudian dipasang pipa PVC 2,5 inci 2 cm dan

dipasang lagi CD dengan cara dilem menggunakan

lem tembak.


Listrik Tenaga Air

2. Pembuatan penyangga dudukan kincir


a. Ukuran panjang 70 cm sebanyak 2 buah,

b. Ukuran panjang 40 cm sebanyak 4 buah

c. Ukuran panjang 18 cm sebanyak 4 buah

11

d. Ukuran panjang 25 cm sebanyak 1 buah

2) Pipa PVC yang berukuran panjang 70 cm di lubangi

dengan bor listrik pada jarak 13 cm dari salah satu

bagian ujungnya dan dibagian ujung lainnya untuk

dudukan dinamo (disesuaikan dengan kondisi)

3) Pipa-pipa yang telah dipotong dirangkai sedemikian

rupa yang dihubungkan menggunakan sambungan T

pipa PVC sehingga terbentuk seperti rak

Gambar 3. Rancangan Penyangga Dudukan Kincir

3. Pembuatan tali/karet penghubung

Tali penghubung kincir dengan dengan dinamo dibuat

dari ban dalam mobil, sebelumnya diukur jarak dari

kincir ke dinamo untuk diketahui ukuran diameter tali

penghubung. Pola tali dilingkari menggunakan jangka

ataupun menggunakan piring untuk ditandai

menggunakan spidol, kemudian digunting mengikuti

pola.

12

Gambar 4. Tali Penghubung dari Ban Dalam Bekas

4. Pemasangan bagian-bagian rangkaian

1) Tali penghubung diletakkan pada bagian pipa khusus

untuk tali penghubung.

2) Kincir yang telah dibuat dipasang pada dudukannya.

3) Dinamo dirangkai dengan kabel dan lampu LED,

kemudian dinamo dimasukkan kedalam pipa PVC,

kemudian dipasang pada bagian ujung rak lainnya

dan dikuatkan dengan penyangga pipa PVC 25 cm

agar tidak goyang ketika dinamo berputar.

4) Dihubungkan dinamo dengan kincir menggunakan

tali penghubung.

5) Kincir diputar maka lampu LED akan menyala. Jika

air jatuh pada baling-baling dan mengerakkan kincir

secara terus menerus maka lampu LED juga akan

terus-menerus menyala.

13

Gambar 5. Rancangan Alat Peraga Pembangkit

Listrik Tenaga Air

14

B. Alat Peraga Pembangkit Listik Tenaga Angin

Alat peraga pembangkit listrik tenaga angin merupakan

alat sederhana yang menunjukkan mekanisme perubahan

energi kinetik angin menjadi energi listrik. Alat peraga

pembangkit listrik tenaga angin terdiri dari komponen utama

yaitu dinamo 6V, kincir angin (baling-baling kipas), lampu

LED, kabel dan tali penghubung, serta penyangga dudukan

kincir sebagai komponen penunjangnya.

B.1 Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam

pembuatan alat peraga Pembangkit Listrik Tenaga Angin

adalah sebagai berikut:


Tenaga Angin

No. Alat dan Bahan Jumlah Keterangan

1 Dinamo 6 V 1 buah Dinamo pada

pemutar CD/DVD

2 Kabel 1 meter

3 Lampu LED 1,5 V 1 buah



6 Sambungan T pipa

PVC 5 buah

7 Tali/Karet 1 buah

Sebagai sabuk

penghubung dan

dapat dibuat dari

ban dalam mobil

8 Baling-baling kipas 8 lembar

15

angin

9 Batang besi/obeng 1 buah Sebagai poros,

ukuran baut 14

10 CD 2 keping

11 Mistar 1 buah

12 Spidol 1 buah

13 Jangka 1 buah

14 Gergaji besi 1 buah

15 Alat Lem tembak

dan lem batang 1 buah

16 Bor listrik 1 buah

17 Mata bor 1 buah Untuk ukuran baut

14

18 Gunting 1 buah

16

Gambar 6. Alat dan Bahan

B.2 Prosedur Kerja

Langkah kerja perancangan dan pembuatan alat Peraga

Pembangkit Listrik Tenaga Angin terdiri atas beberapa bagian

tahapan, yaitu:

1. Pembuatan kincir

Langkah-langkah membuat kincir Pembangkit Listrik

Tenaga Angin adalah sebagai berikut

17

1) Sediakan baling-baling kipas angin

2) Besi ukuran baut 14 yang berongga dipotong 18 cm,

kemudian di lekatkan pada poros baling-baling kipas

angin dengan cara di lem menggunakan lem tembak.

3) Dipotong pipa PVC 2,5 inci dengan panjang 2 cm.

4) CD dilem menggunakan lem tembak pada kedua sisi

pipa PVC 2,5 inci, kemudian dimasukkan porosnya

pada besi yang telah dipasang pada baling-baling

kipas angin dan dilem.

Gambar 7. Rancangan Kincir Alat Peraga

Pembangkit Listrik Tenaga Angin

2. Pembuatan dudukan penyangga


a. Ukuran panjang 50 cm sebanyak 1 buah,

b. Ukuran panjang 10 cm sebanyak 2 buah

c. Ukuran panjang 13 cm sebanyak 1 buah

d. Ukuran panjang 7 cm sebanyak 1 buah

18

2) Pipa PVC yang berukuran panjang 13 cm di lubangi

dengan bor listrik pada jarak 2 cm dari salah satu

bagian.

3) Pipa-pipa yang telah dipotong dirangkai sedemikian

rupa yang dihubungkan menggunakan sambungan T

pipa PVC sehingga terbentuk seperti pada gambar di

bawah ini.

Gambar 8. Rancangan Penyangga

3. Pembuatan tali/karet penghubung

Tali penghubung kincir dengan dinamo dibuat dari ban

dalam mobil, sebelumnya diukur jarak dari kincir ke

dinamo untuk diketahui ukuran diameter tali

19

penghubung. Pola tali dilingkari menggunakan jangka

ataupun menggunakan piring untuk ditandai

menggunakan spidol, kemudian digunting mengikuti

pola.

Gambar 9. Tali/Karet Penghubung

4. Pemasangan bagian-bagian rangkaian

1) Dipasang batang besi/obeng pada bagian pipa yang

telah dilubangi dan kemudian dimasukkan dalam

batang besi berongga pada rangkaian kincirnya.

2) Dinamo dirangkai dengan kabel dan lampu LED,

kemudian dinamo dimasukkan kedalam sambungan

T pipa PVC (sesuai ukuran dinamo), kemudian

dipasang pada bagian ujung bagian PVC lainnya.

20

Gambar 10. Rangkaian Pemasangan Kincir dan

Dinamo

3) Dihubungkan dinamo dengan kincir menggunakan

tali penghubung.

4) Jika baling-baling kipas yang senyawa dengan kincir

diputar atau berputar maka lampu LED akan

menyala.

21

Gambar 11. Rancangan Alat Peraga Pembangkit

Listrik Tenaga Angin

22

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, D. C. (2014). Fisika: Prinsip dan Aplikasi (7 ed.).

Jakarta: Erlangga.

Irawan, H. (2016). Peningkatan Motivasi dan prestasi belajar

mengunakan alat ukur mekanik melalui peraga alat

ukur mekanik siswa kelas X teknik kendaraan ringan.

VANOS Journal of Mechanical Engineering Education,

1(2).

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS TEKNIK ...

Documents

Transcript of PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS TEKNIK ...