Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3.xH2O. Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.
Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi. Pasti tidak ada. Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi.
Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik. Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda). Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi.
Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe2O3.xH2O.
Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).
Pencegahan korosi
Pencegahan korosi didasarkan pada dua prinsip berikut :
- Mencegah kontak dengan oksigen dan air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.
- Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.
- Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni). Pengen tahu cara yang lain, silahkan
Cara2 pencegahan korsi
Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel). Akan tetapi, proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi.
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Kemudian, kita ketahui bahwa berbagai jenis logam dapat melindungi besi terhadap korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat tersebut.
1. Mengecat. Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.
2. Melumuri dengan oli atau gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak besi dengan air.
3. Dibalut dengan plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak besi dengan udara dan air.
4. Tin plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut electroplating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Besi yang dilapisi timah tidak mengalami korosi karena tidak ada kontak dengan oksigen (udara) dan air. Akan tetapi, lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elekrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi, hal itu justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.
5. Galvanisasi (pelapisan dengan zink). Pipa besi, tiang telpon, badan mobil, dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal itu terjadi karena suatu mekanisme yang disebut dengan perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elekrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian, besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi.
6. Cromium plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.
7. Sacrificial protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.
Sumber: Kimia SMA Jili
Cara Pelapisan Logam Secara Listrik (Elektroplating)
PELAPISAN TEMBAGA
Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :
1. Larutan asam
2. Larutan sianida
3. Larutan fluoborat
4. Larutan pyrophosphat
Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan asam dan larutan sianida
PELAPISAN TIMAH PUTIH
Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah sangat lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya. Pelapisan secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup panas, karena pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan kurang merata (kurang halus) sedangkan pelapisan secara listrik dapat menghasilkan lapisan yang tipis dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan tersebut pada saat ini lebih banyak industri yang melakukan pelapisan timah putih secara listrik dari pada secara celup panas (Hot Dip Galvanizing)..
PELAPISAN SENG
Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah harganya, dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan senga pada besi dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing, atau metal spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai karena mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara pelapisan yang lain, diantaranya :
a. Lapisan lebih merata
b. Daya rekat lapisan lebih baik
c. Tampak permukaan lebih baik
Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam yaitu larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan maka permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik jika dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila dikehendaki kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.
Larutan lain yang sering digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutan pyrophosphat.
PELAPISAN NIKEL
Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil lapisannya yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak diinginkan untuk melapis permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan mengkilap, terdapat juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak permukaan yang buram inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap. Jenis lain dari pelapisan nikel adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam inipun tampak menarik dan digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan lainnya.
PELAPISAN KHROM
Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka pelapisan khrom mempunyai kelebihaan tersendiri bila dibandingkan dengan pelapisan lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom, keuntungan lain dari pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang keras. Sumber logam khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan yang tersedia adalah khrom oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom adalah pada waktu khrom oksida bercampur dengan air
KONTAK PERSON
Dr. Tatang A. Taufik
Erosion Corrosion
Adalah jenis korosi yang kerusakannya karena aliran fluida (kerusakan karena mekanis) dan reaksi electromechemical. Erosi juga didefinisikan sebagai degradasi yang dipercepat karena adanya aliran fluida. Groves, gullies, sudut tajam, permukaan gelombang adalah karakter kerusakan dari erosi korosi.
“Impingment” dan kavitasi adalah mode kerusakan dari errosion corrosion.
“Fretties corrosion” adalah kerusakan pada kontak permukaan. Ini juga dikategorikan sebagai “errosion corrosion”. Penyebabnya hampir sama dengan errosion corrosion (electrochemical dan aliran fluida) ditambah dengan ‘load” misalnya adalah vibrasi. Sumuran atau lebih dikenal dengan “pits” dan tergerusnya lapisan oksida adalah mode karakterisasi dari “fretties corrosion”.
Corrosion Monitoring
Posted: Februari 3, 2011 by pipingbloging in Korosi
Sistem yang berpotensial terhadap korosi akan membutuhkan “monitoring facilites”. Antara lain adalah “corrosion Coupon” atau “corrosion probe”. Dimana corrosion monitoring memebutuhkan dua buah acces fittings yang harus di install dengan electrical resistance (ER) probes dam corrosion coupon. Tipe dan dimensi coupon haruslah berupa elemen yang sensitive dalam fase air.
Poin poin yang harus diperhitungkan:
• Beberapa system membutuhkan sample untuk analisis kimia.
• Sistem dimana serangan bakteri dapat terjadi, maka dibutuhkan “bioprobes” dan sample point.
• Beberapa testing lainnya yang berelevansi ke korosi dan management akan dibutuhkan dalam system yang tepat.
• Seluruh carbon steel akan membutuhkan destructive testing pada beberapa point
Chemical Injection
Injeksi kimia dilakukan untuk mengurangi laju korosi pada logam carbon steel. Adapun letatk dan caranya menginjeksi kimia berdasarkan cara dibawah ini.
Injeksi Kimia harus diinjeksi paling tidak 10 pipe D dari non korosiv material seperti duplex atau spake brake. Jarak tersebut dibutuhkan untuk memastikan bahwa pencampuran inhibitor dengan fluida berlangsung sempurna sebelum fluida masuk atau melalui pipa karbon steel.
Teknik Korosi
Terminologi Galvanis
Fuad Abdillah, ST, MT.
Acid Packling Asam yang digunakan untuk menghilangkan karat dan mill scale sebelum digalvanis
Alloy Layors Lapisan galvanis yang terbentuk dari serangkaian lapisan alloy dari paduan seng-besi (Zn-Fe) dan pada lapisan luarnya adalah lapisan seng. Lapisan alloy ini akan mempertinggi daya tahan terhadap abrasi dan jika dikendaki lapisan yang lebih tebal dapat diaplikasikan disini (misalnya dengan memperpanjang waktu celupnya)
Ash Adalah produk oksidasi seng dari hasil reaksi seng cair dengan udara dan flux yang menempel pada permukaan baja dan yang mengapung pada permukaan seng cair panas di ketel galvanis. Zinc ash ini dapat diproses kembali untuk mendapatkan kembali logam seng serta compoundnya
Bare Spot Kerusakan pada lapisan galvanis disebabkan oleh pembersihan yang kurang sempurna sebelum di hot dip
Beam Work Adalah dipping beams yang digunakan pada proses galvanis sebagai alat bantu tempat bergantungnya material pada beam yang digantung dengan bantuan kaitan atau kawat untuk memperkecil kerugian zinc
Centrifuge Work Material-material kecil digalvanis dengan cara dimasukkan ke dalam semacam keranjang berbentuk silinder, lalu diputar cepat untuk membuang seng cair panas yang tersisa. Biasanya untuk menggalvanis fasteners, washers, rantai, brackets dan baut.
Cathodic Protection Proteksi terhadap besi dan baja dengan logam yang lebih reaktif seperti seng. Baja yang sudah digalvanis dan mengalami kerusakan mekanik akan terlindungi dari korosi karena efek ini
Degreasing Semua material yang akan digalvanis pertama-tama harus dimasukkan ke dalam bak Caustic Soda untuk menghilangkan zat organik yang menempel pada permukaannya.
Chain Work Material yang besar, panjang dan kaku yang dicelup dengan digantung memakai rantai dikategorikan sebagai chain work pada proses galvanis.
Coating Thickness Ketebalan dari HDG ditentukan oleh metalurgi, kondisi permukaan dan ketebalan dari baja dan biasanya diukur dalam satuan gram per meter persegi atau mikron
Continuous Galvanizing Baja lembaran, kawat dan beberapa tube section digalvanis secara continuous (berkesinambungan). Lapisan yang terbentuk relatif tipis dan lembut
Corrosion Rate Kecepatan korosi dari lapisan galvanis dapat diprediksi, oleh karena itu umur dari lapisan itu dapat secara akurat diestimasikan dalam lingkungan yang dikenal.
Rate dari kehilangan logam pada reaksi kimia atau reaksi electrochemical.
Double End Dipping Material fabrikasi atau section yang panjang atau lebar dapat digalvanis dengan pencelupan ganda pada kedua ujungnya secara bergantian
Dross Inclusion Lapisan HDG bisa mendapatkan inklusi di dalam lapisannya yang disebabkan oleh menempelnya kristal dross yang mengapung di dalam seng cair. Inklusi ini tidak mempengaruhi daya tahan dari lapisan itu sendiri
Dross Adalah hasil reaksi antara baja dengan seng di dalam ketel zinc. Dross adalah kristal seng-besi yang lebih berat dari seng dan mempunyai titik cair yang lebih tinggi pula daripada seng. Dross harus secara periodik diambil dari dasar bak untuk mempertahankan kedalaman yang optimal.
Draining Semua terial yang akan digalvanis harus dapat dilalui oleh seng cair keluar/masuk dari material tersebut sewaktu proses pencelupan di dalam bak seng
Embrittlement Kerapuhan dapat terjadi pada material baja yang digalvanis disebabkan karena “excessive cold working” (misalnya pada cold bending > 900) ata pada acid pickling untuk baja high strength (hydrogen embrittlement karena penetrasi hydrogen ke dalam baja)
Fluxing Sebelum memasuki bak pencelupan HDG dan sesudah proses pretreatment, baja di flux ke dalam larutan untuk mempertahankan kondisi permukaan yang sudah bersih untuk digalvanis. Untuk membantu proses pengeringan larutan ini bisa dipanaskan sampai 600 C
Galvanizing Pelapisan baja dengan mencelupkannya ke dalam cairan seng panas
Grey Coatings Beberapa jenis baja dapat menghasilkan lapisan galvanis yang berwarna abu-abu kelam. Lapisan ini tidak memiliki seng bebas pada permukaannya dan cenderung lebih tebal dan daya tahannya terdadap benturan agak berkurang dibandingkan dengan lapisan yang mengkilap
Hardness of Galvanized Coating Komponen seng pada lapisan galvanis kekerasannya kurang lebih setengah dari kekerasan mild steel. Sedangkan lapisan alloy yang terbentuk pada HDG kekerasannya dua kali dari kekerasan mild steel
Hydrogen Embrittlement Baja yang mempunyai tegan leleh (yield strength) > 100 mP memiliki kecendrungan kerapuhan disebabkan oleh penetrasi hydrogen ke dalam struktur kristal dari baja tersebut pada saat proses acid pickling
Jig Rangka baja sebagai alat bantu kerja untuk proses galvanis. Jig khusus didesain untuk produk yang spesifik untuk mengoptimalkan kualitas dan produktivitas
Magnetic Testing Ketebalan lapisan galvanis diukur mulai dari jarak permukaan sampai permukaan baja dibawahnya
Normalising Suhu galvanis (4500 C) tidak mempengaruhi kekuatan dari baja itu sendiri tetapi hanya berpengaruh pada pengurangan tegangan pada bagian yang dilas (stress relieving effect)
Passivation Lapisan galvanis dibuat pasif dengan cara di quenching ke dalam larutan sodium bichromat lemah untuk menghindari oksidasi awal dari lapisan seng disebabkan karena bersentuhan dengan embun atau air hujan
Phosphorous Baja dengan kandungan phospor yang tinggi (ada kaitannya dengan silicon) adalah sangat reaktif dengan seng cair sehingga akan menimbulkan lapisan yang tebal berwarna keabu-abuan
Repairs Lapisan galvanis yang rusak dapat diperbaiki melalui sistem touch up menggunakan zinc rich paint yang direkomendasikan dan menggunakan zinc repair stick
Silicon Killed Steel Beberapa jenis baja dengan kandungan silicon yang tinggi sangat reaktif terhadap seng cair dan dapat menghasilkan lapisan yang tebalnya dapat mencapai beberapa kali terhadap ketebalan standar. Lapisan yang terbentuk warnanya lebih gelap dan lebih rentan terhadap kerusakan mekanik, tetapi sebaliknya mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap korosi
Strain Ageing Baja yang mengalami pembentukan dingin secara ekstrem dapat menjadi rapuh pada waktu digalvanis disebabkan karena panas yang ditimbulkan sewaktu proses galvanis dapat memacu stress effects dari pembentukan dingin tersebut
Venting Semua bagian yang berisi udara harus diberi ventilasi yang cukup untuk memungkinkan udara dan uap air dapat keluar dari situ pada waktu pencelupan ke dalam seng cair panas. Material yang akan dicelup harus diperhatikan agar seng cair dapat masuk ke dalam rongga-rongga serta ada udara yang dapat keluar dari situ agar material tersebut dapat tenggelam ke dalam cairan seng panas dan agar seng cair dapat menjangkau seluruh permukaan selama proses pencelupan.
Welding Pengelasan untuk material yang sudah digalvanis memerlukan ventilasi yang benar dan harus menggunakan elektroda las serta menggunakan teknik pengelasan yang benar
Wet Storage Stain Pada saat baja baru saja digalvanis, seng terlepas dari semua lapisan oksida pelindung. Jika air murni (embun atau air hujan) berhubungan dalam jangka lama dengan seng dalam kondisi ini, maka seng akan beraksi dengan air menjadi hidroksida seng; berupa deposit oksida putih. Passivasi sesudah galvanis dengan ventilasi dan drainage yang cukup akan mencegah timbulnya “white storage staining”
Zinc Carbonate Film Oksida film ini memberikan daya tahan yang baik sekali terhadap korosi dengan udara sekitarnya. Oleh karena lapisan ini dapat menebal sendiri dipengaruhi cuaca, maka pada lapisan galvanis akan timbul warna yang khas abu-abu muda
Senin, 02 Mei 2011
Aerodinamika
1
ANALISIS AERODINAMIKA PADA SAYAP PESAWAT TERBANG
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL
FLUID DYNAMICS (CFD)
MUHAMAD MULYADI
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin.
Abstraksi
Karakteristik aerodinamika merupakan suatu hal yang sangat penting dalam
bidang ilmu aplikasi aerodinamika yang ditujukan untuk mendapatkan bentuk
benda yang aerodinamis. Penelitian karakteristik aerodinamika ini dilakukan
pada sayap pesawat. Dalam penelitian ini, analisa karakteristik aerodinamika
dilakukan dengan metoda pendistribusikan aliran pusaran (vortex) di sepanjang
kontur sayap pesawat untuk mendapatkan distribusi kecepatan, yang kemudian
digunakan untuk mendapat kandistribusi tekanan pada kontur sayap tersebut.
Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui nilai tekanan dan kecepatan
serta hasil grafik dari kecepatan yang diberikan pada masing – masing model
sayap pesawat diantaranya kecepatan 100 km/Jam, 300 km/Jam, 500 km/Jam,
700 km/Jam, 900 km/Jam sehingga semakin tinggi kecepatan maka tekanan yang
diterima sayap pesawat semakin besar terutama pada bagian depan sayap.
Kata kunci : Aerodinamika, Pesawat, Kecepatan, Tekanan, CFD
PENDAHULUAN
Pesawat terbang merupakan suatu
kemajuan teknologi yang sangat luar biasa
bagi dunia, sejak manusia mulai menemukan
cara untuk dapat terbang maka kemajuan
teknologi dunia semakin pesat pula hal ini
disebabkan dengan adanya pesawat terbang
sehingga koneksi / hubungan antara negaranegara
di dunia semakin mudah. Sejak
pesawat terbang mulai dibuat pertama kali
sampai pada era modern seperti sekarang ini
bentuk pesawat maupun ukurannya terus
menerus berevolusi mengikuti
perkembangan pada jamannya. Dalam
perkembangan pesawat terbang ada suatu
jaman dimana pesawat dikembangkan
sampai ke tingkat teknologi yang dapat
dikatakan tiada batas / luar biasa, hal inilah
yang memicu mengapa pesawat terbang
dikembangkan secara terus menerus sampai
sekarang ini.
Untuk semua kendaraan, dari
kendaraan penumpang kecil hingga yang
besar, pengurangan gaya tahan (drag) yang
ditandai dengan pengurangan koefisien gaya
tahan (drag coefisien) adalah salah satu cara
yang paling efisien untuk meningkatkan
efisiensi penggunaan bahan bakar. Dalam
dunia desain dan produksi kendaraan saat
ini, pengujian koefisien tahanan menjadi
satu hal penting yang harus dilakukan oleh
industri. Kebutuhan akan informasi
koefisien tahanan tersebut menjadi penting
setelah semakin gencarnya usaha-usaha
rekayasa teknologi untuk memproduksi
kendaraan dengan konsumsi bahan bakar
yang koefisien mungkin dengan pencapaian
kecepatan kendaraan yang seoptimal
mungkin.
Dalam lingkungan persaingan
global yang semakin ketat saat ini,
dibutuhkan kecepatan dan ketepatan dalam
pengujian koefisien tahanan tesebut. Seperti
kita ketahui bahwa pengujian keofisien
tahanan angin suatu kendaraan dapat
dilakukan di dalam terowongan angin baik
2
dalam ukuran kendaraan yang sebenarnya
maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi
cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam
terowongan angin, baik ukuran sebenarnya
maupun ukuran skala tersebut,
membutuhkan waktu dan biaya yang tidak
sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu
pemicu kenapa desainer maupun industri
mulai memanfaatkan komputasi dan
simulasi numerik Computational Fluid
Dynamics (CFD) sebagai solusi terhadap
permasalahan tersebut dengan pertimbangan
kecepatan dalam memperoleh data koefisien
tahanan dan rendahnya biaya yang harus
dikeluarkan.
Tekanan serta kecepatan adalah
besaran dasar dalam konsep ilmu
aerodinamika, kedua parameter tersebut
menjadi landasan bagi pengembangan
konsep serta aplikasi aerodinamika seperti
halnya bidang automotive dan aeronautika.
Fenomena flow around body sendiri kerap
kali menimbulkan beberapa peristiwa yang
cukup merugikan dalam suatu perancangan
benda uji pada industri yang bergerak pada
bidang aerodinamika, seperti halnya gesekan
/friction antara aliran fluida dengan sebuah
body atau benda uji, yang akan berujung
dengan timbulnya daerah wake di sekitar
body atau benda uji.
Penelitian ini ditekankan pada
analisa karakteristik distribusi tekanan dan
kecepatan suatu benda uji airfoil di dalam
fenomena flow around body apabila
kecepatan aliran freestream dibuat konstan.
Dengan menganggap kerapatan udara
konstan dalam kecepatan udara adalah 100
km/jam, 300 km/jam, 500 km/jam, 700
km/jam, 900 km/jam maka kondisi-kondisi
tersebut dikatakan sebagai aliran
inkompresibel dan masih relevan untuk
digunakan sebagai batasan studi
perkembangan aerodinamika saat ini
LANDASAN TEORI
Definisi Fluida
Sebelum melangkah lebih jauh
mengenai pembahasan analisa ini, terlebih
dahulu harus diketahui definisi dari fluida
itu sendiri yang menjadi fundamental awal
dari pembahasan dan analisa selanjutnya.
Dalam keseharian pada
temperatur normal bentuk dasar dari suatu
bahan umumnya terbagi menjadi tiga sifat,
yaitu; zat padat, zat cair dan zat gas,
walaupun ada pula yang mempunyai sifatsifat
ganda. Sebuah zat padat umumnya
mempunyai bentuk tertentu dan bila
dilihat dari struktur molekulnya, zat padat
memiliki jarak antar-molekul yang lebih
rapat serta gaya kohesi antar-molekul
yang lebih besar dibandingkan zat lainnya
sehingga zat padat tidak mudah berubah
bentuk. Sedangkan zat cair dan zat gas
(yang merupakan suatu jenis fluida)
umumnya mempunyai bentuk yang
ditetapkan oleh wadahnya masing-masing
(di mana wadah tersebut biasanya terbuat
dari zat padat) dan bila dilihat dari struktur
molekulnya, fluida memiliki jarak antarmolekul
yang lebih besar serta gaya
kohesi antar-molekul yang lebih rapat
dibandingkan zat padat sehingga fluida
mudah berubah bentuk tergantung dari
wadah atau tempatnya.
Dari pernyataan di atas, dapatlah
ditarik kesimpulan bahwa fluida itu
merupakan suatu zat yang dapat dengan
mudah berubah bentuk, tergantung dari
tempat fluida itu berada. Fluida dapat
dikatakan statis bila fluida tersebut dalam
keadaan tidak bergerak atau diam pada
suatu wadah dan dapat dikatakan
kinematis bila fluida tersebut bergerak
secara terus-menerus (continue) akibat
adanya suatu gaya gesek atau tekan
seberapapun kecilnya.
Secara umum bila dibedakan dari
sudut kemampatannya (compresibility),
maka bentuk fluida terbagi dua jenis,
yaitu; compressible fluid dan
incompressible fluid. Yang dimaksud
dengan compressible fluid adalah fluida
yang tingkat kerapatannya dapat berubahubah
( ) tan kons ≠ρ, contohnya; zat
berbentuk gas. Sedangkan incompressible
fluid adalah fluida yang tingkat
kerapatannya tidak berubah atau
perubahannya kecil sekali dan dianggap
tidak ada ( ) tan kons = ρ, contohnya; zat
berbentuk cair.
Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida.
Istilah dalam mekanika fluida
dibawah ini cenderung untuk zat cair dan
dalam keadaan bergerak yang sesuai
3
dengan fluida yang akan digunakan dalam
penelitian.
Tekanan (Pressure)
Tekanan dalam suatu aliran dapat
diketahui dengan persamaan dibawah ini:
g
g
v
p × ×
×
= ρ
2
2
(Pascal atau N/m
2
)
…………………………. (2-1)
(1)
Debit Aliran
Debit aliran fluida pada umumnya
dipergunakan untuk menghitung
kecepatan aliran pada masing-masing pipa
eksperimen.
Kerapatan (Density)
Kerapatan (density) merupakan
jumlah atau kuantitas dari suatu zat. Nilai
density dapat dipengaruhi oleh temperatur,
semakin tinggi temperatur maka kerapatan
suatu fluida semakin berkurang karena
disebabkan gaya kohesi dari molekulmolekul
fluida semakin berkurang .
Kekentalan (Viscositas)
Viskositas merupakan suatu sifat
fluida yang mendasari diberikannya
tahanan terhadap tegangan geser oleh
fluida tersebut. Viskositas sebenarnya
disebabkan oleh kohesi dan pertukaran
momentum molekuler di antara lapisanlapisan
fluida dan pada waktu
berlangsungnya aliran, efek ini terlihat
sebagai tegangan tangensial atau tegangan
geser di antara lapisan yang bergerak.
Akibat adanya gradient kecepatan, akan
menyebabkan lapisan fluida yang lebih
dekat pada plat yang bergerak, akan
memperoleh kecepatan yang lebih besar
dari lapisan yang lebih jauh.
Metode Elemen Hingga Satu Dimensi.
Metode elemen hingga satu
dimensi merupakan suatu sistem koordinat
yang menggunakan nilai koordinat di
sepanjang arah tegak.
Bilangan Reynolds (Reynolds Number)
Bilangan Reynold adalah
bilangan yang tidak berdimensi yang
merupakan hubungan antara massa jenis
( ρ), viskositas dinamik ( µ ) dan
kecepatan rata-rata (v) dari suatu fluida
dalam sebuah pipa dengan diameter dalam
(d i ).
Bilangan Reynolds digunakan
untuk menentukan tipe aliran, apakah
aliran tersebut laminar atau turbulen, serta
relatif diantaranya (transisi). Jika nilai dari
bilangan Reynold dibawah 2300, maka
aliran tersebut adalah laminar dan jika
nilai dari bilangan Reynold di atas 4000,
maka aliran tersebut adalah turbulen.
Sedangkan nilai diantara 2300 – 4000
menunjukkan aliran transisi.
Klasifikasi Aliran Fluida
Banyak kriteria yang dapat
digunakan untuk mengklasifikasikan
fluida, seperti; tipe aliran yang terjadi,
karakteristik aliran yang dimiliki, rekayasa
aliran yang dilakukan dan lain-lain. Di
mana semua itu dipengaruhi oleh
parameter-parameter fluida serta aliran itu
sendiri (seperti; temperatur, tekanan,
viskositas, kecepatan, tekanan dan lainlain).
Tipe Aliran Fluida
Dalam mempelajari mekanika
fluida tidak terlepas dari tipe-tipe aliran
fluida yang terjadi. Untuk mengetahui tipe
aliran tersebut, terlebih dahulu dicari nilai
dari bilangan Reynolds dengan parameterparameter
yang dimiliki aliran fluida yang
sedang di analisis..
Karakteristik Aliran Fluida
Karakteristik aliran fluida
merupakan sifat aliran fluida yang
dipengaruhi oleh keadaan saluran aliran.
Rekayasa Aliran Fluida
Merupakan penggambaran suatu
sistem dalam menginterprestasikan bentuk
gerakan.
Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli digunakan
untuk menghitung aliran fluida dari pipa
yang lebih tinggi menuju ke pipa yang
lebih rendah atau sebaliknya.
Persamaan Bernoulli merupakan
persamaan energi untuk fluida
incompresble di mana terdapat tiga
bentuk energi (yang dipengaruhi oleh
gravitasi).
4
Batas-batas pemakaian
persamaaan Bernoulli ideal adalah
alirannya konstan sepanjang lintasan dan
mengabaikan segala kerugian yang
terjadi dalam lintasan fluida. Jika
alirannya terjadi perubahan atau kerugian
turut diperhitungkan, maka hasilnya tidak
akan ideal.
Persamaan Kontiniutas
Persamaan kontiniutas digunakan
untuk menghitung aliran fluida dari
penampang yang lebih besar menuju
penampang yang lebih kecil atau
sebaliknya. Persamaan kontiniutas ideal
merupakan hukum kekekalan massa di
mana jumlah volume zat massa yang
masuk dan keluar selalu konstan.
Persamaan Momentum
Persamaan momentum digunakan
untuk menghitung pengaruh dari suatu
perubahan aliran fluida. Jika pada
partikel dalam suatu aliran fluida terjadi
perubahan kecepatan baik besaran
maupun arahnya (atau keduanya), maka
akan terjadi perubahan energi yang
dihasilkannya.
Untuk suatu sistem ideal berlaku
hubungan; energi yang diusahakan =
energi yang dihasilkan.
Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Pesawat
Terbang
Pesawat terbang dirancang
sedemikian rupa sehingga hambatan
udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada
saat terbang akan menghadapi beberapa
hambatan, diantaranya hambatan udara,
hambatan karena berat badan pesawat itu
sendiri, dan hambatan pada saat
menabrak awan. Setelah dilakukan
perhitungan dan rancangan yang akurat
dan teliti, langkah selanjutnya adalah
pemilihan mesin penggerak pesawat
yang mampu mengangkat dan
mendorong badan pesawat.
Suatu benda yang terbenam
dalam fluida yang bergerak, atau
sebaliknya benda tersebut bergerak
terhadap fluida yang diam, mengalami
suatu gaya. Gaya-gaya yang bekerja pada
benda tersebut seringkali disebut sebagai
gaya-gaya aerodinamika. Dalam semua
kasus aerodinamika, gaya-gaya
aerodinamika yang bekerja pada benda
berasal hanya dari dua sumber dasar
ialah distribusi tekanan dan tegangan
geser pada permukaan benda.
Gambar 2.1 Force of flight
Berikut ini hal-hal yang
mendefinisikan gaya-gaya tersebut dalam
sebuah penerbangan yang lurus dan
datar, tidak berakselerasi (stright and
level, unaccelerated):
1. Thrust adalah gaya dorong, yang
dihasilkan oleh mesin
(powerplant)/baling-baling. Gaya
ini kebalikan dari gaya tahan
(drag).
2. Drag adalah gaya ke belakang,
menarik mundur, dan disebabkan
oleh gangguan aliran udara oleh
sayap, fuselage, dan objek-objek
lain. Drag kebalikan dari thrust, dan
beraksi kebelakang paralel dengan
arah angin relatif (relative wind).
3. Weight (gaya berat) adalah
kombinasi berat dari muatan
pesawat itu sendiri, awak pesawat,
bahan bakar, dan kargo atau bagasi.
Weight menarik pesawat ke bawah
karena gaya gravitasi. Weight
melawan lift (gaya angkat) dan
beraksi secara vertikal ke bawah
melalui center of gravity dari
pesawat.
4. Lift (gaya angkat) melawan gaya
dari weight, dan dihasilkan oleh
efek dinamis dari udara yang
beraksi di sayap, dan beraksi tegak
lurus pada arah penerbangan
melalui center of lift dari sayap.
Aplikasi Pada Sayap Pesawat
Gambar 2.2 Penampang Sayap 1
5
Udara akan mengalir melewati
bagian atas sayap dan bagian bawah sayap.
Sebenarnya bukan udara yang mengalir
melewati sayap pesawat, tapi sayap
pesawatlah yang maju “menembus” udara.
Tapi kita akan mengasumsikan aliran ini
dengan gambar sayap yang diam.
Dengan bentuk yang melengkung
di atas, maka aliran udara di atas sayap
membutuhkan jarak yang lebih panjang dan
membuatnya “mengalir” lebih cepat
dibandingkan dengan aliran udara di bawah
sayap pesawat. Karena kecepatan udara
yang lebih cepat di atas sayap, maka
tekanannya akan lebih rendah dibandingkan
dengan tekanan udara yang “mengalir” di
bawah sayap. Tekanan di bawah sayap yang
lebih besar akan “mengangkat” sayap
pesawat dan disebut gaya angkat/lift.
Gambar 2.3 Penampang Sayap 2
Karena itu, kecepatan pesawat
harus dijaga sesuai dengan rancangannya.
Jika kecepatannya turun maka lift nya akan
berkurang dan pesawat akan jatuh, dalam
ilmu penerbangan disebut stall. Kecepatan
minimum ini disebut Stall Speed. Jika
kecepatan pesawat melebihi rancangannya
maka juga akan terjadi stall yang dinamakan
high speed stall.
Terbang straight dan level (lurus
dan datar) dapat dipertahankan mulai dari
terbang dengan kecepatan rendah sampai
dengan kecepatan tinggi. Penerbang harus
mengatur angle of attack dan thrust dalam
semua jangkauan kecepatan (speed regim)
jika pesawat harus ditahan di ketinggian
tertentu (level flight).
Gambar 2.4 Kemiringan sayap pesawat
Secara kasar jangkauan kecepatan ini dapat
dikelompokkan dalam 3 daerah (regim),
kecepatan rendah (low-speed), menjelajah
(cruising flight), dan kecepatan tinggi (highspeed).
Gambar 2.5 Aliran udara pada sayap
Lift dan drag yang tersedia pada
bermacam-macam kecepatan pada saat
pesawat terbang datar dan tidak
berakselerasi, proporsi CL (Coefficient of
Lift) dan CD (Coefficient of Drag) dapat
dihitung pada setiap angle of attack tertentu.
Hasil plotting untuk rasio lift/drag (L/D)
pada angle of attack tertentu menunjukkan
bahwa L/D bertambah ke maksimum
kemudian berkurang pada koefisien lift dan
angle of attack yang lebih besar seperti
terlihat pada gambar. Perhatikan bahwa
maksimum rasio lift/drag (L/D max) terjadi
pada angle of attack dan koefisien yang
tertentu. Jika pesawat beroperasi pada
penerbangan yang stabil pada L/D max,
maka total drag adalah minimum. Angle of
attack apapun yang lebih kecil atau lebih
besar dari yang ada di L/D max akan
mengurangi rasio lift/drag dan
konsekwensinya menambah total drag dari
gaya angkat yang diberikan pada pesawat.
Gambar 2.6 Angle of Attack, Degrees
6
Bagaimana persamaan untuk menghitung
tekanan pada pesawat
Persamaan Bernoulli adalah
2
2
2 2 1
2
1 1
. . .
2
1
. .
2
1
h g P h g P ρνρρρν+ + = + +
………………….............. (2.2)
Sayap pesawat tipis, maka h 1 = h 2 sehingga
tekanan pada pesawat:
2
2 2
2
1 1
.
2
1
.
2
1
νρνρ+ = + P p
Oleh karana itu perhatian utama
para ahli di bidang keteknikan sering kali
lebih kepada tahanan dan gaya angkat
daripada distribusi tekanan dan tegangan
geser, hasil-hasil eksperimen biasanya
diperoleh dan disajikan secara langsung
dalam tahanan dan gaya angkat.
Terdapat dua prinsip penting
yang harus diikuti dalam mendesain
suatu benda dengan tahanan rendah:
- Apabila benda tersebut panjang dan
tipis, tahanannya berkaitan dengan
friksi. Tahanan ini dapat dikurangi
dengan menjaga alirannya laminar
sebanyak mungkin. Hal ini
mengisyaratkan permukaanpermukaan
yang halus.
- Apabila benda tersebut adalah
benda tumpul, tahanannya (
bilangan Reynolds tinggi ) terutama
tahanan bentuk. Tahanan ini dapat
dikurangi dengan menunda separasi
selama mungkin. Satu caranya
adalah dengan memajukan transisi
ke lapisan batas turbulen. Metode
yang lebih baik adalah
streamlining, ialah memanjangkan
bagian belakang benda.
Pertimbangan aerodinamika
adalah penting dalam desain kendaraan
seperti pesawat terbang. Pesawat terbang
tersebut mengalami gaya yang
menghambat gerak lajunya yaitu tahanan
aerodinamika. Mesin pesawat terbang
harus secara terus-menerus menyediakan
daya untuk mengatasi beban tahanan
tersebut.
Airfoil NACA (National Advisory
Committee for Aeronautics)
NACA airfoil adalah salah satu
bentuk bodi aerodinamika sederhana
yang berguna untuk dapat memberikan
gaya angkat tertentu terhadap suatu bodi
lainnya dan dengan bantuan penyelesaian
matematis sangat memungkinkan untuk
memprediksi berapa besarnya gaya
angkat yang dihasilkan oleh suatu bodi
airfoil. Geometri airfoil memiliki
pengaruh besar terhadap karakteristik
aerodinamika dengan parameter penting
berupa CL, dan kemudian akan terkait
dengan lift (gaya angkat yang dihasilkan).
Sampai sekitar Perang Dunia II, airfoil
yang banyak digunakan adalah hasil riset
Gottingen. Selama periode ini banyak
pengajuan arifoil dilakukan diberbagai
negara, namun hasil riset NACA lah yang
paling terkemuka. Pengujian yang
dilakukan NACA lebih sistematik dengan
membagi pengaruh efek kelengkungan
dan distribusi ketebalan atau thickness
serta pengujiannya dilakukan pada
bilangan Reynold yang lebih tinggi
dibanding yang lain. Hal ini sering
dirangkum oleh beberapa parameter
seperti: ketebalan maksimum, maksimum
bentuk melengkung, posisi max
ketebalan, posisi maks bentuk
melengkung, dan hidung jari-jari. Suatu
airfoil terdiri dari:
•permukaan atas (Upper Surface)
•permukaan bawah (Lowerer
Surface)
•mean camber line adalah tempat
kedudukan titik-titik antara
permukaan atas dan bawah airfoil
yang diukur tegak lurus terhadap
mean camber line itu sendiri.
•Leading edge adalah titik paling
depan pada mean camber line,
biasanya berbentuk lingkaran
dengan jari-jari mendekati 0.02c
•Trailing edge adalah titik paling
belakang pada mean camber line
•camber; adalah jarak maksimum
antara mean camber line dan garis
chord yang diukur tegak lurus
terhadap garis chord.
•ketebalan (thickness); adalah jarak
antara permukaan atas dan
permukaan bawah yang diukur
tegak lurus terhadap garis chord.
7
Gambar 2.7 NACA airfoil geometry
Karakteristik Airfoil
Gaya angkat pada airfoil
bergantung pada koefisien gaya angkat yang
dihasilkan oleh airfoil tersebut. Koefisien
gaya angkat (cl) dipengaruhi oleh disain
bentuk camber dari airfoil. cl yang
dihasilkan oleh suatu airfoil bervariasi
secara linear dengan sudut serang (a)
tertentu. Kemiringan garis ditandai dengan
0
a yang disebut lift slope. Pada daerah ini
aliran udara bergerak dengan mulus dan
masih menempel pada hampir seluruh
permukaan airfoil. Dengan bertambah
besarnya a, aliran udara cenderung untuk
separasi dari permukaan atas airfoil,
membentuk ulakan besar “dead air” di
belakang airfoil. Pada aliran separasi ini,
aliran urdara berputar dan sebagian aliran
bergerak ke arah yang berlawanan dengan
aliran freestream disebut juga reversed flow.
Aliran yang berpisah merupakan
efek dari viskositas. Konsekuensi dari
perpisahan aliran pada atinggi adalah
pengurangan gaya angkat atau cl dan
bertambah besarnya gaya hambat akibat
pressure drag, kondisi ini disebut kondisi
stall. Harga maksimum dari cl berada pada
tepat sebelum kondisi stall yang
dilambangkan dengan
max
cl .
max
cl
merupakan aspek paling penting dari
performa airfoil, karena menentukan
kecepatan stall pesawat udara khususnya
saat fasa terbang kritis yaitu terbang tinggal
landas dan mendarat.
Gambar 2.8 Proses terbentuknya gaya
angkat
Berikut ini adalah proses terbentuknya gaya
angkat:
•Aliran udara mengalir melalui
airfoil terpecah dua menjadi aliran
di atas dan bawah permukaan
airfoil.
•Di trailing edge kedua aliran
bersatu lagi. Namun karena
perbedaan sudut arah datangnya
kedua aliran tersebut, maka akan
terbentuk suatu pusaran yang
disebut starting vortex, dengan arah
putaran berlawanan arah putar
jarum jam.
•Karena momentum putar awal
aliran adalah nol, maka menurut
hokum kekekalan momentum,
harus timbul pusaran yang melawan
arah putar starting vortex ini.
Pusaran ini berputar searah putaran
jarum jam mengelilingi airfoil dan
dinamakan bound vortex.
•Starting vortex akan bergeser ke
belakang karena gerak maju
pesawat.
•Akibat adanya bound vortex ini,
aliran di atas permukaan akan
mendapat tambahan kecepatan, dan
aliran di bawah permukaan akan
mendapat pengurangan kecepatan.
8
•Karena terjadi perbedaan kecepatan
itulah, sesuai dengan hokum
Bernoulli, timbul gaya yang
arahnya ke atas dan disebut lift
(gaya angkat).
Gaya Angkat Pada Sayap
Sayap adalah bentuk nyata 3D
dari airfoil. Proses terbentuknya gaya angkat
pada sayap ini sama dengan airfoil.
Walaupun tersusun atas airfoil yang
didstribusikan sepanjang span sayap, adanya
efek rentang terbatas akan menyebabkan
pola aliran di sekitar sayap tidak dapat
dianggap sebagai aliran 2D.
Gambar 2.9 Sayap Tampak Depan
Gaya angkat pada suatu
permukaan sayap akan terjadi jika terdapat
perbedaan tekanan antara permukaan atas
dan bawah. Perbedaan ini akan terjadi
sepanjang span, kecuali pada ujung sayap.
Pada ujung sayap ini akan terjadi proses
ekualisasi tekanan sehingga aliran udara
mengalami rotasi di sekitar ujung sayap.
Dengan demikian secara efektif, aliran di
sekitar sayap adalah aliran 3D. Rotasi pada
ujung sayap ini disebut wing tip vortex,
yang seiring dengan gerak maju pesawat,
wing tip vortex akan bergerak ke belakang
sayap sekaligus ke bawah. Vortex ini akan
mempengaruhi sayap dalam artian
mengimbas ke bawah komponen kecepatan
aliran di sekitar sayap tersebut. Kecepatan
imbas ke bawah ini disebut downwash.
Gambar 2.10 Ilustrasi Downwash
Dengan adanya downwash dan
V8, maka akan ada sudut serang lokal yang
lebih rendah daripada sudut serang
geometrik.
Gambar 2.11 Akibat Downwash
Karakteristik yang makin
membedakan airfoil dengan sayap adalah
sudut serang efektif yang bergantung pada
distribusi downwash sepanjang span.
Sementara itu, downwash itu sendiri
bergantung pada distribusi lift sepanjang
span. Besarnya lift per unit span sendiri
bervariasi sebagai fungsi dari jarak pada
sayap, karena:
•Panjang chord yang bervariasi
sepanjang span sayap.
•Sayap bisa saja dipuntir untuk
mendapatkan sudut serang yang
berbeda pada tiap airfoilnya.
•Bentuk airfoil yang bisa saja
berbeda sepanjang span.
NACA Seri 4 Digit
Sekitar tahun 1932, NACA
melakukan pengujian beberapa bentuk
airfoil yang dikenal dengan NACA seri 4
digit. Distribusi kelengkungan dan
ketebalan NACA seri empat ini diberikan
berdasarkan suatu persamaan. Distribusi
ini tidak dipilih berdasarkan teori, tetapi
diformulasikan berdasarkan pendekatan
bentuk sayap yang efektif yang
digunakan saat itu, seperti yang dikenal
adalah airfoil Clark Y.
Pada airfoil NACA seri empat,
digit pertama menyatakan persen
maksimum chamber terhadap chord.
Digit kedua menyatakan persepuluh
posisi maksimum chamber pada chord
dari leading edge. Sedangkan dua digit
terakhir menyatakan persen ketebalan
airfoil terhadap chord. Contoh : airfoil
NACA 2412 memiliki maksimum
chamber 0.02 terletak pada 0.4c dari
leading edge dan memiliki ketebalan
maksimum 12% chord atau 0.12c. Airfoil
yang tidak memiliki kelengkungan,
dimana chamber line dan chord berhimpit
disebut airfoil simetrik. Contohnya
adalah NACA 0012 yang merupakan
9
airfoil simetrik dengan ketebalan
maksimum 0.12c.
Gambar 2.12 NACA 4 digit
NACA Seri 5 Digit
Pengembangan airfoil NACA 5
digit dilakukan sekitar tahun 1935 dengan
menggunakan distribusi ketebalan yang
sama dengan seri empat digit. Garis
kelengkungan rata-rata (mean chamber
line) seri ini berbeda dibanding seri
empat digit. Perubahan ini dilakukan
dalam rangka menggeser maksimum
chamber kedepan sehingga dapat
meningkatkan CL max. Jika
dibandingkan ketebalan (thickness) dan
chamber, seri ini memiliki nilai CL max
0.1 hingga 0.2 lebih tinggi dibanding seri
empat digit. Sistem penomoran seri lima
digit ini berbeda dengan seri empat digit.
Pada seri ini, digit pertama dikalikan 3/2
kemudian dibagi sepuluh memberikan
nilai desain koefisien lift. Setengah dari
dua digit berikutnya merupakan persen
posisi maksimum chamber terhadap
chord. Dua digit terakhir merupakan
persen ketebalan/thickness terhadap
chord. Contohnya, airfoil 23012 memiliki
CL desain 0.3, posisi maksimum chamber
pada 15% chord dari leading edge dan
ketebalan atau thickness sebesar 12%
chord.
Gambar 2.13 NACA 5 digit
NACA Seri-1 (Seri 16)
Airfoil NACA seri 1 yang
dikembangkan sekitar tahun 1939
merupakan seri pertama yang
dikembangkan berdasarkan perhitungan
teoritis. Airfoil seri 1 yang paling umum
digunakan memiliki lokasi tekanan
minimum di 0.6 chord, dan kemudian
dikenal sebagai airfoil seri-16. Chamber
line airfoil ini didesain untuk
menghasilkan perbedaan tekanan
sepanjang chord yang seragam.
Penamaan airfoil seri 1 ini
menggunakan lima angka. Misalnya
NACA 16-212. Digit pertama
menunjukkan seri 1. Digit kedua
menunjukkan persepuluh posisi tekanan
minimum terhadap chord. Angka
dibelakang tanda hubung: angka pertama
marupakan persepuluh desain CL dan dua
angka terakhir menunjukkan persen
maksimum thickness terhadap chord. Jadi
NACA 16-212 artinya airfoil seri 1
dengan lokasi tekanan minimum di 0.6
chord dari leading edge, dengan desain
CL 0.2 dan thickness maksimum 0.12.
Gambar 2.14 NACA 16-212
NACA Seri 6
Airfoil NACA seri 6 didesain
untuk mendapatkan kombinasi drag,
kompresibilitas, dan performa CL max
yang sesuai keinginan. Beberapa
persayaratan ini saling kontradiktif satu
dan lainnya, sehingga tujuan utama
desain airfoil ini adalah mendapatkan
drag sekecil mungkin.
Geometri seri 6 ini diturunkan
dengan menggunakan metode teoritik
yang telah dikembangkan dengan
menggunkan matematika lanjut guna
mendapatkan bentuk geometri yang dapat
menghasilkan distribusi tekanan sesuai
keinginan. Tujuan pendekatan desain ini
adalah memperoleh kombinasi thickness
dan chamber yang dapat memaksimalkan
daerah alirah laminer. Dengan demikian
maka drag pada daerah CL rendah dapat
dikurangi.
Aturan penamaan seri 6 ini
cukup membingungkan dibanding seri
lain, diantaranya karena adanya banyak
perbedaan variasi yang ada. Contoh yang
10
umum digunakan misalnya NACA 641-
212, a=0.6. Angka 6 di digit pertama
menunjukkan seri 6 dan menyataan
family ini didesain untuk aliran laminer
yang lebih besar dibanding seri 4 digit
maupun 5 digit. Angka 4 menunjukkan
lokasi tekanan minimum dalam
persepuluh terhdap chord ( 0.4c ).
Subskrip 1 mengindikasikan bahwa range
drag minimum dicapai pada 0.1 diatas
dan dibawah CL design yaitu 2 dilihat
angka 2 setelah tanda hubung. Dua angka
terakhir merupakan persen thickness
terhadap chord, yaitu 12% atau 0.12.
Sedangkan a= __ mengindikasikan persen
chord airfoil dimana distribusi
tekanannya seragam, dalam contoh ini
adalah 60 % chord.
Gambar 2.15 NACA 6 digit
NACA Seri 7
Seri 7 merupakan usaha lebih
lanjut untuk memaksimalkan daerah
aliran laminer diatas suatu airfoil dengan
perbedaan lokasi tekanan minimum
dipermukaan atas dan bawah. Contohnya
adalah NACA 747A315. Angka 7
menunjukkan seri. Angka 4 menunjukkan
lokasi tekanan minimum di permukaan
atas dalam persepuluh (yaitu 0.4c) dan
angka 7 pada digit ketiga menunjukkan
lokasi tekanan minimum di permukaan
bawah airfoil dalam persepuluh (0.7c). A,
sebuah huruf pada digit keempat,
menunjukkan suatu format distribusi
ketebalan dan mean line yang
standardisasinya dari NACA seri awal.
Angka 3 pada digit kelima menunjukkan
CL desain dalam persepuluh (yaitu 0.3)
dan dua angka terakhir menunjukkan
persen ketebalan maksimum terhadap
chord, yairu 15% atau 0.15.
Gambar 2.16 NACA 7 digit
NACA Seri 8
Airfiol NACA seri 8 didesain
untuk penerbangan dengan kecepatan
supercritical. Seperti halnya seri
sebelumnya, seri ini didesain dengan
tujuan memaksimalkan daerah aliran
laminer di permukaan atas permukaan
bawah secara independen. Sistem
penamaannya sama dengan seri 7, hanya
saja digit pertamanya adalah 8 yang
menunjukkan serinya. Contohnya adalah
NACA 835A216 adalah airfoil NACA
seri 8 dengan lokasi tekanan minimum di
permukaan atas ada pada 0.3c, lokasi
tekanan minimum di permukaan bawah
ada pada 0.5c, memiliki CL desain 2 dan
ketebalan atau thickness maksimum
0.16c.
Gambar 2.17 NACA 8 digit
Computational Fluid Dynamic (CFD)
Perkembangan teknologi yang
serba terkomputerisasi, telah memberi
banyak kemudahan salah satunya dalam
hal mendapatkan informasi dari analisa
yang mempunyai tingkat kerumitan yang
tinggi bila dilakukan secara manual.
Computational Fluid Dynamics
(CFD) merupakan salah satu cara
penggunaan komputer untuk
menghasilkan informasi tentang
bagaimana aliran fluida. CFD
menggabungkan berbagai ilmu dasar
teknologi diantaranya matematika, ilmu
komputer, teknik dan fisika. Semua ilmu
disiplin tersebut digunakan untuk
pemodelan atau simulasi aliran fluida.
Prinsip CFD adalah metode
penghitungan yang mengkhususkan pada
fluida, di mana sebuah kontrol dimensi,
luas serta volume dengan memanfaatkan
11
komputasi komputer maka dapat
dilakukan perhitungan pada tiap-tiap
elemennya.
Hal yang paling mendasar
mengapa konsep CFD banyak sekali
digunakan dalam dunia industri adalah
dengan CFD dapat dilakukan analisa
terhadap suatu sistem dengan
mengurangi biaya eksperimen dan
tentunya waktu yang panjang dalam
melakukan eksperimen tersebut atau
dalam proses design engineering tahap
yang harus dilakukan menjadi lebih
pendek. Hal lain yang mendasari
pemakaian konsep CFD adalah
pemahaman lebih dalam mengenai
karakteristik aliran fluida dengan melihat
hasil berupa grafik, vektor, kontur
bahkan animasi.
Struktur Program CFD
Dalam proses kerjanya CFD
melibatkan berbagai macam software
atau program.
Sayap Pesawat
Pada bab ini membahas tentang
proses simulasi dan hasil dari proses
simulasi sayap pesawat. Tujuan dari
simulasi ini adalah menganalisis aliran
fluida eksternal tekanan dan kecepatan pada
sayap pesawat, selain itu analisis ini juga
bertujuan untuk pengurangan tahanan angin
(air drag) dan pengurangan koefisien
tahanan (drag coefisien) pada bagian sayap
pesawat untuk mengurangi tekanan pada
sayap pesawat.
Sayap Pesawat Dengan Software
Solidwork.
Sebelum menganalisis aliran fluida
pertama kali kita lakukan adalah
menggambar CAD atau bentuk dari benda
yang akan disimulasikan, disini benda yang
akan disimulasikan adalah sayap pesawat
dengan software solidwork agar lebih cepat,
dibandingkan menggunakan perangkat lunak
lain yang sejenis. Selain tampilan dari
solidwork yang sangat mudah dipahami.
Perangkat lunak ini juga memiliki beberapa
fasilitas pendukung. Oleh karena itu,
penggambaran komponen tersebut dilakukan
dengan perangkat lunak solidwork.
Selain itu, perangkat lunak ini juga
disertai dengan fasilitas pendukung untuk
menganalisa dan mensimulasikan gerakan.
Cosmoswork digunakan untuk menganalisa
kecepatan, tekanan, tegangan, frekuensi,
tekanan, suhu dan sebagainya.
Cosmosmotion digunakan untuk membuat
gerakan dari benda, membuat simulasi serta
menganimasikannya. Selain itu,
Cosmosmotion juga dapat menganalisa
beban untuk kasus analisa struktur.
Sedangkan Cosmosflowork digunakan untuk
menganalisa aliran fluida baik dalam
maupun luar, tekanan, kecepatan dan
sebagainya.
Program-program yang terlibat
dalam CFD terbagi dua yaitu;
1. Software utama
Yang dapat digunakan sebagai
software utama di CFD adalah
Solidwork.
2. Software pendukung
Yang termasuk dalam software
pendukung di CFD adalah program
Exceed, GAMBIT dan program-program
CAD/CAE, seperti; AutoCad, CATIA,
NASTRAN, ProEngineering,
Cosmossolidwork dan lain-lain.
Tahapan Kerja Dalam CFD
Sebelum analisa dalam CFD
dilaksanakan, terlebih dahulu dibuat
desain awal benda, teknisnya adalah
membuat model dengan programprogram
CAD/CAE atau dapat dibuat
pula pada program Cosmos Solidwork
langsung sebelum dilakukan
pendifinisian.
Gaya Permukaan
Model solusi yang digunakan
dalam simulasi adalah k - eSTD.
Dengan memasukkan harga
projected areas (default) ke dalam
references value maka diperoleh harga
sebagai berikut:
12
Tabel 3.1 Koefisien Angkat (CL).
Kecepatan
Koefisien Angkat (CL)
100 km/Jam 0.87
300 km/Jam 0.64
500 km/Jam 0.32
700 km/Jam 0.22
900 km/Jam 0.11
Dari kecepatan yang sudah
ditentukan maka telah didapat nilai koefisien
angkat (CL), dari kecepatan 100 km/jam
didapatkan nilai koefisien angkat 0.87.
Kecepatan 300 km/jam didapatkan nilai
koefisien angkat 0.64 lalu keceptan 500
km/jam didapatkan nilai koefisien angkat
0.32. Begitu juga dengan kecepatan 700
km/jam didapatkan nilai koefisien angkat
(CL) 0.22 dan dengan kecepatan 900
km/jam nilai koefisien angkat (CL) 0.11.
Nilai koefisien berkurang seiring dengan
bertambahnya kecepatan.
Tabel 3.2 Koefisien Tahanan (CD).
Kecepatan
Koefisien Tahanan
(CD)
100 km/Jam 0.067
300 km/Jam 0.051
500 km/Jam 0.040
700 km/Jam 0.035
900 km/Jam 0.022
Dari kecepatan yang sudah
ditentukan maka telah didapat nilai koefisien
tahanan (CD), dari kecepatan 100 km/jam
didapatkan koefisien tahanan 0.067.
Kecepatan 300 didapatkan koefisien tahanan
0.051 lalu kecepatan 500 km/jam didapatkan
nilai koefisien tahanan 0.040 di karenakan
tekanan anginnya rendah. Begitu juga
dengan kecepatan 700 km/jam didapatkan
nilai koefisien tahanan (CD) 0.035 dan
dengan kecepatan 900 km/jam nilai
koefisien tahanan (CD) 0.022. Disini nilai
koefisien tahanan (CD) pada kecepatan 100,
300, 500, 700 hingga 900 km/jam semakin
menurun dikarenakan tekanan pada
kecepatan ini sangat tinggi.
KESIMPULAN
Berdasarkan analisa yang dilakukan
dengan program CFD menunjukkan adanya
fluktuasi (perubahan) nilai dari tekanan yang
terjadi pada bagian sayap pesawat. Salah
satu faktornya disebabkan oleh perubahan
kecepatan diantaranya sebagai berikut:
1 Kecepatan 100 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
101785 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 101376 Pa.
2 Kecepatan 300 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
105322 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 102849 Pa.
3 Kecepatan 500 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
112303 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 108442 Pa.
4 Kecepatan 700 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
123985 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 120095 Pa.
5 Kecepatan 900 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
140018 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 135753 Pa.
Di mana untuk nilai tertinggi dari
hasil analisa tersebut terjadi pada kecepatan
900 km/jam yaitu dengan tekanan 140018
Pa sedangkan nilai tekanan yang terendah
adalah 101376 Pa pada kecepatan 100
km/jam. Tekanan tertinggi (ditunjukkan
dengan warna merah) terjadi pada bagian
depan sayap pesawat dimana daerah tersebut
merupakan frontal area. Maka dari itu makin
tinggi kecepatan pesawat maka tekanan
terhadap bagian permukaan sayap pesawat
akan berbeda-beda.
Saran
Untuk mengahadapi persoalan yang
menyangkut mengenai fluida, khususnya
dalam analisa dengan perangkat lunak.
13
Usaha – usaha yang sebaiknya dilakukan
untuk mendapatkan hasil yang lebih baik,
adalah:
1. Hendaknya mengetahui terlebih
dahulu jenis analisa fluida yang
ingin diketahui. Apakah analisa
tersebut adalah aliran dalam
(interal) atau aliran luar (eksternal).
2. Mengetahui kondisi – kondisi
fluida awal sebelum dilakukan
proses analisa. Seperti kecepatan,
tekanan, jenis fluida dan
sebagainya.
3. Bila ingin melakukan analisa
sebelumnya sudah ada suatu sistem
yang dapat dijadikan standar
analisa
4. Perlu adanya pengembangan
tinjauan aliran fluida pada
benda uji secara tiga dimensi.
5.
DAFTAR PUSTAKA
1. Team Yayasan Pendidikan Haster.,
IKHTISAR RUMUS - RUMUS
LENGKAP FISIKA: Untuk SMU,
Penerbit Gunung Ilmu Press,
Bandung, 1991.
2. Olson, M. Reuben., Wright, J.
Steven., diterjemahkan Alex Tri
Kantjono Widodo., DASAR –
DASAR MEKANIKA FLUIDA
TEKNIK, Edisi Kelima, Cetakan 1,
PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 1993.
3. Streeter, V. L., Wylie, Benyamin
E., diterjemahkan oleh Arko
Prijono., MEKANIKA FLUIDA,
Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga,
Jakarta, 1999.
4. Djojodihardjo, Harijono.
MEKANIKA FLUIDA, Erlangga,
Jakarta, 1982.
5. Lembaga Kursus CCIT., Modul
Computational Fluid Dynamic,
Depok.
6. http://aeroblog.wordpress.com/cate
gory/fisika-terbang/
7. www.ilmuterbang.com
ANALISIS AERODINAMIKA PADA SAYAP PESAWAT TERBANG
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS COMPUTATIONAL
FLUID DYNAMICS (CFD)
MUHAMAD MULYADI
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin.
Abstraksi
Karakteristik aerodinamika merupakan suatu hal yang sangat penting dalam
bidang ilmu aplikasi aerodinamika yang ditujukan untuk mendapatkan bentuk
benda yang aerodinamis. Penelitian karakteristik aerodinamika ini dilakukan
pada sayap pesawat. Dalam penelitian ini, analisa karakteristik aerodinamika
dilakukan dengan metoda pendistribusikan aliran pusaran (vortex) di sepanjang
kontur sayap pesawat untuk mendapatkan distribusi kecepatan, yang kemudian
digunakan untuk mendapat kandistribusi tekanan pada kontur sayap tersebut.
Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui nilai tekanan dan kecepatan
serta hasil grafik dari kecepatan yang diberikan pada masing – masing model
sayap pesawat diantaranya kecepatan 100 km/Jam, 300 km/Jam, 500 km/Jam,
700 km/Jam, 900 km/Jam sehingga semakin tinggi kecepatan maka tekanan yang
diterima sayap pesawat semakin besar terutama pada bagian depan sayap.
Kata kunci : Aerodinamika, Pesawat, Kecepatan, Tekanan, CFD
PENDAHULUAN
Pesawat terbang merupakan suatu
kemajuan teknologi yang sangat luar biasa
bagi dunia, sejak manusia mulai menemukan
cara untuk dapat terbang maka kemajuan
teknologi dunia semakin pesat pula hal ini
disebabkan dengan adanya pesawat terbang
sehingga koneksi / hubungan antara negaranegara
di dunia semakin mudah. Sejak
pesawat terbang mulai dibuat pertama kali
sampai pada era modern seperti sekarang ini
bentuk pesawat maupun ukurannya terus
menerus berevolusi mengikuti
perkembangan pada jamannya. Dalam
perkembangan pesawat terbang ada suatu
jaman dimana pesawat dikembangkan
sampai ke tingkat teknologi yang dapat
dikatakan tiada batas / luar biasa, hal inilah
yang memicu mengapa pesawat terbang
dikembangkan secara terus menerus sampai
sekarang ini.
Untuk semua kendaraan, dari
kendaraan penumpang kecil hingga yang
besar, pengurangan gaya tahan (drag) yang
ditandai dengan pengurangan koefisien gaya
tahan (drag coefisien) adalah salah satu cara
yang paling efisien untuk meningkatkan
efisiensi penggunaan bahan bakar. Dalam
dunia desain dan produksi kendaraan saat
ini, pengujian koefisien tahanan menjadi
satu hal penting yang harus dilakukan oleh
industri. Kebutuhan akan informasi
koefisien tahanan tersebut menjadi penting
setelah semakin gencarnya usaha-usaha
rekayasa teknologi untuk memproduksi
kendaraan dengan konsumsi bahan bakar
yang koefisien mungkin dengan pencapaian
kecepatan kendaraan yang seoptimal
mungkin.
Dalam lingkungan persaingan
global yang semakin ketat saat ini,
dibutuhkan kecepatan dan ketepatan dalam
pengujian koefisien tahanan tesebut. Seperti
kita ketahui bahwa pengujian keofisien
tahanan angin suatu kendaraan dapat
dilakukan di dalam terowongan angin baik
2
dalam ukuran kendaraan yang sebenarnya
maupun dalam ukuran skala. Akan tetapi
cara-cara pengujian koefisien tahanan dalam
terowongan angin, baik ukuran sebenarnya
maupun ukuran skala tersebut,
membutuhkan waktu dan biaya yang tidak
sedikit. Hal inilah yang menjadi salah satu
pemicu kenapa desainer maupun industri
mulai memanfaatkan komputasi dan
simulasi numerik Computational Fluid
Dynamics (CFD) sebagai solusi terhadap
permasalahan tersebut dengan pertimbangan
kecepatan dalam memperoleh data koefisien
tahanan dan rendahnya biaya yang harus
dikeluarkan.
Tekanan serta kecepatan adalah
besaran dasar dalam konsep ilmu
aerodinamika, kedua parameter tersebut
menjadi landasan bagi pengembangan
konsep serta aplikasi aerodinamika seperti
halnya bidang automotive dan aeronautika.
Fenomena flow around body sendiri kerap
kali menimbulkan beberapa peristiwa yang
cukup merugikan dalam suatu perancangan
benda uji pada industri yang bergerak pada
bidang aerodinamika, seperti halnya gesekan
/friction antara aliran fluida dengan sebuah
body atau benda uji, yang akan berujung
dengan timbulnya daerah wake di sekitar
body atau benda uji.
Penelitian ini ditekankan pada
analisa karakteristik distribusi tekanan dan
kecepatan suatu benda uji airfoil di dalam
fenomena flow around body apabila
kecepatan aliran freestream dibuat konstan.
Dengan menganggap kerapatan udara
konstan dalam kecepatan udara adalah 100
km/jam, 300 km/jam, 500 km/jam, 700
km/jam, 900 km/jam maka kondisi-kondisi
tersebut dikatakan sebagai aliran
inkompresibel dan masih relevan untuk
digunakan sebagai batasan studi
perkembangan aerodinamika saat ini
LANDASAN TEORI
Definisi Fluida
Sebelum melangkah lebih jauh
mengenai pembahasan analisa ini, terlebih
dahulu harus diketahui definisi dari fluida
itu sendiri yang menjadi fundamental awal
dari pembahasan dan analisa selanjutnya.
Dalam keseharian pada
temperatur normal bentuk dasar dari suatu
bahan umumnya terbagi menjadi tiga sifat,
yaitu; zat padat, zat cair dan zat gas,
walaupun ada pula yang mempunyai sifatsifat
ganda. Sebuah zat padat umumnya
mempunyai bentuk tertentu dan bila
dilihat dari struktur molekulnya, zat padat
memiliki jarak antar-molekul yang lebih
rapat serta gaya kohesi antar-molekul
yang lebih besar dibandingkan zat lainnya
sehingga zat padat tidak mudah berubah
bentuk. Sedangkan zat cair dan zat gas
(yang merupakan suatu jenis fluida)
umumnya mempunyai bentuk yang
ditetapkan oleh wadahnya masing-masing
(di mana wadah tersebut biasanya terbuat
dari zat padat) dan bila dilihat dari struktur
molekulnya, fluida memiliki jarak antarmolekul
yang lebih besar serta gaya
kohesi antar-molekul yang lebih rapat
dibandingkan zat padat sehingga fluida
mudah berubah bentuk tergantung dari
wadah atau tempatnya.
Dari pernyataan di atas, dapatlah
ditarik kesimpulan bahwa fluida itu
merupakan suatu zat yang dapat dengan
mudah berubah bentuk, tergantung dari
tempat fluida itu berada. Fluida dapat
dikatakan statis bila fluida tersebut dalam
keadaan tidak bergerak atau diam pada
suatu wadah dan dapat dikatakan
kinematis bila fluida tersebut bergerak
secara terus-menerus (continue) akibat
adanya suatu gaya gesek atau tekan
seberapapun kecilnya.
Secara umum bila dibedakan dari
sudut kemampatannya (compresibility),
maka bentuk fluida terbagi dua jenis,
yaitu; compressible fluid dan
incompressible fluid. Yang dimaksud
dengan compressible fluid adalah fluida
yang tingkat kerapatannya dapat berubahubah
( ) tan kons ≠ρ, contohnya; zat
berbentuk gas. Sedangkan incompressible
fluid adalah fluida yang tingkat
kerapatannya tidak berubah atau
perubahannya kecil sekali dan dianggap
tidak ada ( ) tan kons = ρ, contohnya; zat
berbentuk cair.
Beberapa Istilah dalam Mekanika Fluida.
Istilah dalam mekanika fluida
dibawah ini cenderung untuk zat cair dan
dalam keadaan bergerak yang sesuai
3
dengan fluida yang akan digunakan dalam
penelitian.
Tekanan (Pressure)
Tekanan dalam suatu aliran dapat
diketahui dengan persamaan dibawah ini:
g
g
v
p × ×
×
= ρ
2
2
(Pascal atau N/m
2
)
…………………………. (2-1)
(1)
Debit Aliran
Debit aliran fluida pada umumnya
dipergunakan untuk menghitung
kecepatan aliran pada masing-masing pipa
eksperimen.
Kerapatan (Density)
Kerapatan (density) merupakan
jumlah atau kuantitas dari suatu zat. Nilai
density dapat dipengaruhi oleh temperatur,
semakin tinggi temperatur maka kerapatan
suatu fluida semakin berkurang karena
disebabkan gaya kohesi dari molekulmolekul
fluida semakin berkurang .
Kekentalan (Viscositas)
Viskositas merupakan suatu sifat
fluida yang mendasari diberikannya
tahanan terhadap tegangan geser oleh
fluida tersebut. Viskositas sebenarnya
disebabkan oleh kohesi dan pertukaran
momentum molekuler di antara lapisanlapisan
fluida dan pada waktu
berlangsungnya aliran, efek ini terlihat
sebagai tegangan tangensial atau tegangan
geser di antara lapisan yang bergerak.
Akibat adanya gradient kecepatan, akan
menyebabkan lapisan fluida yang lebih
dekat pada plat yang bergerak, akan
memperoleh kecepatan yang lebih besar
dari lapisan yang lebih jauh.
Metode Elemen Hingga Satu Dimensi.
Metode elemen hingga satu
dimensi merupakan suatu sistem koordinat
yang menggunakan nilai koordinat di
sepanjang arah tegak.
Bilangan Reynolds (Reynolds Number)
Bilangan Reynold adalah
bilangan yang tidak berdimensi yang
merupakan hubungan antara massa jenis
( ρ), viskositas dinamik ( µ ) dan
kecepatan rata-rata (v) dari suatu fluida
dalam sebuah pipa dengan diameter dalam
(d i ).
Bilangan Reynolds digunakan
untuk menentukan tipe aliran, apakah
aliran tersebut laminar atau turbulen, serta
relatif diantaranya (transisi). Jika nilai dari
bilangan Reynold dibawah 2300, maka
aliran tersebut adalah laminar dan jika
nilai dari bilangan Reynold di atas 4000,
maka aliran tersebut adalah turbulen.
Sedangkan nilai diantara 2300 – 4000
menunjukkan aliran transisi.
Klasifikasi Aliran Fluida
Banyak kriteria yang dapat
digunakan untuk mengklasifikasikan
fluida, seperti; tipe aliran yang terjadi,
karakteristik aliran yang dimiliki, rekayasa
aliran yang dilakukan dan lain-lain. Di
mana semua itu dipengaruhi oleh
parameter-parameter fluida serta aliran itu
sendiri (seperti; temperatur, tekanan,
viskositas, kecepatan, tekanan dan lainlain).
Tipe Aliran Fluida
Dalam mempelajari mekanika
fluida tidak terlepas dari tipe-tipe aliran
fluida yang terjadi. Untuk mengetahui tipe
aliran tersebut, terlebih dahulu dicari nilai
dari bilangan Reynolds dengan parameterparameter
yang dimiliki aliran fluida yang
sedang di analisis..
Karakteristik Aliran Fluida
Karakteristik aliran fluida
merupakan sifat aliran fluida yang
dipengaruhi oleh keadaan saluran aliran.
Rekayasa Aliran Fluida
Merupakan penggambaran suatu
sistem dalam menginterprestasikan bentuk
gerakan.
Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli digunakan
untuk menghitung aliran fluida dari pipa
yang lebih tinggi menuju ke pipa yang
lebih rendah atau sebaliknya.
Persamaan Bernoulli merupakan
persamaan energi untuk fluida
incompresble di mana terdapat tiga
bentuk energi (yang dipengaruhi oleh
gravitasi).
4
Batas-batas pemakaian
persamaaan Bernoulli ideal adalah
alirannya konstan sepanjang lintasan dan
mengabaikan segala kerugian yang
terjadi dalam lintasan fluida. Jika
alirannya terjadi perubahan atau kerugian
turut diperhitungkan, maka hasilnya tidak
akan ideal.
Persamaan Kontiniutas
Persamaan kontiniutas digunakan
untuk menghitung aliran fluida dari
penampang yang lebih besar menuju
penampang yang lebih kecil atau
sebaliknya. Persamaan kontiniutas ideal
merupakan hukum kekekalan massa di
mana jumlah volume zat massa yang
masuk dan keluar selalu konstan.
Persamaan Momentum
Persamaan momentum digunakan
untuk menghitung pengaruh dari suatu
perubahan aliran fluida. Jika pada
partikel dalam suatu aliran fluida terjadi
perubahan kecepatan baik besaran
maupun arahnya (atau keduanya), maka
akan terjadi perubahan energi yang
dihasilkannya.
Untuk suatu sistem ideal berlaku
hubungan; energi yang diusahakan =
energi yang dihasilkan.
Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Pesawat
Terbang
Pesawat terbang dirancang
sedemikian rupa sehingga hambatan
udaranya sekecil mungkin. Pesawat pada
saat terbang akan menghadapi beberapa
hambatan, diantaranya hambatan udara,
hambatan karena berat badan pesawat itu
sendiri, dan hambatan pada saat
menabrak awan. Setelah dilakukan
perhitungan dan rancangan yang akurat
dan teliti, langkah selanjutnya adalah
pemilihan mesin penggerak pesawat
yang mampu mengangkat dan
mendorong badan pesawat.
Suatu benda yang terbenam
dalam fluida yang bergerak, atau
sebaliknya benda tersebut bergerak
terhadap fluida yang diam, mengalami
suatu gaya. Gaya-gaya yang bekerja pada
benda tersebut seringkali disebut sebagai
gaya-gaya aerodinamika. Dalam semua
kasus aerodinamika, gaya-gaya
aerodinamika yang bekerja pada benda
berasal hanya dari dua sumber dasar
ialah distribusi tekanan dan tegangan
geser pada permukaan benda.
Gambar 2.1 Force of flight
Berikut ini hal-hal yang
mendefinisikan gaya-gaya tersebut dalam
sebuah penerbangan yang lurus dan
datar, tidak berakselerasi (stright and
level, unaccelerated):
1. Thrust adalah gaya dorong, yang
dihasilkan oleh mesin
(powerplant)/baling-baling. Gaya
ini kebalikan dari gaya tahan
(drag).
2. Drag adalah gaya ke belakang,
menarik mundur, dan disebabkan
oleh gangguan aliran udara oleh
sayap, fuselage, dan objek-objek
lain. Drag kebalikan dari thrust, dan
beraksi kebelakang paralel dengan
arah angin relatif (relative wind).
3. Weight (gaya berat) adalah
kombinasi berat dari muatan
pesawat itu sendiri, awak pesawat,
bahan bakar, dan kargo atau bagasi.
Weight menarik pesawat ke bawah
karena gaya gravitasi. Weight
melawan lift (gaya angkat) dan
beraksi secara vertikal ke bawah
melalui center of gravity dari
pesawat.
4. Lift (gaya angkat) melawan gaya
dari weight, dan dihasilkan oleh
efek dinamis dari udara yang
beraksi di sayap, dan beraksi tegak
lurus pada arah penerbangan
melalui center of lift dari sayap.
Aplikasi Pada Sayap Pesawat
Gambar 2.2 Penampang Sayap 1
5
Udara akan mengalir melewati
bagian atas sayap dan bagian bawah sayap.
Sebenarnya bukan udara yang mengalir
melewati sayap pesawat, tapi sayap
pesawatlah yang maju “menembus” udara.
Tapi kita akan mengasumsikan aliran ini
dengan gambar sayap yang diam.
Dengan bentuk yang melengkung
di atas, maka aliran udara di atas sayap
membutuhkan jarak yang lebih panjang dan
membuatnya “mengalir” lebih cepat
dibandingkan dengan aliran udara di bawah
sayap pesawat. Karena kecepatan udara
yang lebih cepat di atas sayap, maka
tekanannya akan lebih rendah dibandingkan
dengan tekanan udara yang “mengalir” di
bawah sayap. Tekanan di bawah sayap yang
lebih besar akan “mengangkat” sayap
pesawat dan disebut gaya angkat/lift.
Gambar 2.3 Penampang Sayap 2
Karena itu, kecepatan pesawat
harus dijaga sesuai dengan rancangannya.
Jika kecepatannya turun maka lift nya akan
berkurang dan pesawat akan jatuh, dalam
ilmu penerbangan disebut stall. Kecepatan
minimum ini disebut Stall Speed. Jika
kecepatan pesawat melebihi rancangannya
maka juga akan terjadi stall yang dinamakan
high speed stall.
Terbang straight dan level (lurus
dan datar) dapat dipertahankan mulai dari
terbang dengan kecepatan rendah sampai
dengan kecepatan tinggi. Penerbang harus
mengatur angle of attack dan thrust dalam
semua jangkauan kecepatan (speed regim)
jika pesawat harus ditahan di ketinggian
tertentu (level flight).
Gambar 2.4 Kemiringan sayap pesawat
Secara kasar jangkauan kecepatan ini dapat
dikelompokkan dalam 3 daerah (regim),
kecepatan rendah (low-speed), menjelajah
(cruising flight), dan kecepatan tinggi (highspeed).
Gambar 2.5 Aliran udara pada sayap
Lift dan drag yang tersedia pada
bermacam-macam kecepatan pada saat
pesawat terbang datar dan tidak
berakselerasi, proporsi CL (Coefficient of
Lift) dan CD (Coefficient of Drag) dapat
dihitung pada setiap angle of attack tertentu.
Hasil plotting untuk rasio lift/drag (L/D)
pada angle of attack tertentu menunjukkan
bahwa L/D bertambah ke maksimum
kemudian berkurang pada koefisien lift dan
angle of attack yang lebih besar seperti
terlihat pada gambar. Perhatikan bahwa
maksimum rasio lift/drag (L/D max) terjadi
pada angle of attack dan koefisien yang
tertentu. Jika pesawat beroperasi pada
penerbangan yang stabil pada L/D max,
maka total drag adalah minimum. Angle of
attack apapun yang lebih kecil atau lebih
besar dari yang ada di L/D max akan
mengurangi rasio lift/drag dan
konsekwensinya menambah total drag dari
gaya angkat yang diberikan pada pesawat.
Gambar 2.6 Angle of Attack, Degrees
6
Bagaimana persamaan untuk menghitung
tekanan pada pesawat
Persamaan Bernoulli adalah
2
2
2 2 1
2
1 1
. . .
2
1
. .
2
1
h g P h g P ρνρρρν+ + = + +
………………….............. (2.2)
Sayap pesawat tipis, maka h 1 = h 2 sehingga
tekanan pada pesawat:
2
2 2
2
1 1
.
2
1
.
2
1
νρνρ+ = + P p
Oleh karana itu perhatian utama
para ahli di bidang keteknikan sering kali
lebih kepada tahanan dan gaya angkat
daripada distribusi tekanan dan tegangan
geser, hasil-hasil eksperimen biasanya
diperoleh dan disajikan secara langsung
dalam tahanan dan gaya angkat.
Terdapat dua prinsip penting
yang harus diikuti dalam mendesain
suatu benda dengan tahanan rendah:
- Apabila benda tersebut panjang dan
tipis, tahanannya berkaitan dengan
friksi. Tahanan ini dapat dikurangi
dengan menjaga alirannya laminar
sebanyak mungkin. Hal ini
mengisyaratkan permukaanpermukaan
yang halus.
- Apabila benda tersebut adalah
benda tumpul, tahanannya (
bilangan Reynolds tinggi ) terutama
tahanan bentuk. Tahanan ini dapat
dikurangi dengan menunda separasi
selama mungkin. Satu caranya
adalah dengan memajukan transisi
ke lapisan batas turbulen. Metode
yang lebih baik adalah
streamlining, ialah memanjangkan
bagian belakang benda.
Pertimbangan aerodinamika
adalah penting dalam desain kendaraan
seperti pesawat terbang. Pesawat terbang
tersebut mengalami gaya yang
menghambat gerak lajunya yaitu tahanan
aerodinamika. Mesin pesawat terbang
harus secara terus-menerus menyediakan
daya untuk mengatasi beban tahanan
tersebut.
Airfoil NACA (National Advisory
Committee for Aeronautics)
NACA airfoil adalah salah satu
bentuk bodi aerodinamika sederhana
yang berguna untuk dapat memberikan
gaya angkat tertentu terhadap suatu bodi
lainnya dan dengan bantuan penyelesaian
matematis sangat memungkinkan untuk
memprediksi berapa besarnya gaya
angkat yang dihasilkan oleh suatu bodi
airfoil. Geometri airfoil memiliki
pengaruh besar terhadap karakteristik
aerodinamika dengan parameter penting
berupa CL, dan kemudian akan terkait
dengan lift (gaya angkat yang dihasilkan).
Sampai sekitar Perang Dunia II, airfoil
yang banyak digunakan adalah hasil riset
Gottingen. Selama periode ini banyak
pengajuan arifoil dilakukan diberbagai
negara, namun hasil riset NACA lah yang
paling terkemuka. Pengujian yang
dilakukan NACA lebih sistematik dengan
membagi pengaruh efek kelengkungan
dan distribusi ketebalan atau thickness
serta pengujiannya dilakukan pada
bilangan Reynold yang lebih tinggi
dibanding yang lain. Hal ini sering
dirangkum oleh beberapa parameter
seperti: ketebalan maksimum, maksimum
bentuk melengkung, posisi max
ketebalan, posisi maks bentuk
melengkung, dan hidung jari-jari. Suatu
airfoil terdiri dari:
•permukaan atas (Upper Surface)
•permukaan bawah (Lowerer
Surface)
•mean camber line adalah tempat
kedudukan titik-titik antara
permukaan atas dan bawah airfoil
yang diukur tegak lurus terhadap
mean camber line itu sendiri.
•Leading edge adalah titik paling
depan pada mean camber line,
biasanya berbentuk lingkaran
dengan jari-jari mendekati 0.02c
•Trailing edge adalah titik paling
belakang pada mean camber line
•camber; adalah jarak maksimum
antara mean camber line dan garis
chord yang diukur tegak lurus
terhadap garis chord.
•ketebalan (thickness); adalah jarak
antara permukaan atas dan
permukaan bawah yang diukur
tegak lurus terhadap garis chord.
7
Gambar 2.7 NACA airfoil geometry
Karakteristik Airfoil
Gaya angkat pada airfoil
bergantung pada koefisien gaya angkat yang
dihasilkan oleh airfoil tersebut. Koefisien
gaya angkat (cl) dipengaruhi oleh disain
bentuk camber dari airfoil. cl yang
dihasilkan oleh suatu airfoil bervariasi
secara linear dengan sudut serang (a)
tertentu. Kemiringan garis ditandai dengan
0
a yang disebut lift slope. Pada daerah ini
aliran udara bergerak dengan mulus dan
masih menempel pada hampir seluruh
permukaan airfoil. Dengan bertambah
besarnya a, aliran udara cenderung untuk
separasi dari permukaan atas airfoil,
membentuk ulakan besar “dead air” di
belakang airfoil. Pada aliran separasi ini,
aliran urdara berputar dan sebagian aliran
bergerak ke arah yang berlawanan dengan
aliran freestream disebut juga reversed flow.
Aliran yang berpisah merupakan
efek dari viskositas. Konsekuensi dari
perpisahan aliran pada atinggi adalah
pengurangan gaya angkat atau cl dan
bertambah besarnya gaya hambat akibat
pressure drag, kondisi ini disebut kondisi
stall. Harga maksimum dari cl berada pada
tepat sebelum kondisi stall yang
dilambangkan dengan
max
cl .
max
cl
merupakan aspek paling penting dari
performa airfoil, karena menentukan
kecepatan stall pesawat udara khususnya
saat fasa terbang kritis yaitu terbang tinggal
landas dan mendarat.
Gambar 2.8 Proses terbentuknya gaya
angkat
Berikut ini adalah proses terbentuknya gaya
angkat:
•Aliran udara mengalir melalui
airfoil terpecah dua menjadi aliran
di atas dan bawah permukaan
airfoil.
•Di trailing edge kedua aliran
bersatu lagi. Namun karena
perbedaan sudut arah datangnya
kedua aliran tersebut, maka akan
terbentuk suatu pusaran yang
disebut starting vortex, dengan arah
putaran berlawanan arah putar
jarum jam.
•Karena momentum putar awal
aliran adalah nol, maka menurut
hokum kekekalan momentum,
harus timbul pusaran yang melawan
arah putar starting vortex ini.
Pusaran ini berputar searah putaran
jarum jam mengelilingi airfoil dan
dinamakan bound vortex.
•Starting vortex akan bergeser ke
belakang karena gerak maju
pesawat.
•Akibat adanya bound vortex ini,
aliran di atas permukaan akan
mendapat tambahan kecepatan, dan
aliran di bawah permukaan akan
mendapat pengurangan kecepatan.
8
•Karena terjadi perbedaan kecepatan
itulah, sesuai dengan hokum
Bernoulli, timbul gaya yang
arahnya ke atas dan disebut lift
(gaya angkat).
Gaya Angkat Pada Sayap
Sayap adalah bentuk nyata 3D
dari airfoil. Proses terbentuknya gaya angkat
pada sayap ini sama dengan airfoil.
Walaupun tersusun atas airfoil yang
didstribusikan sepanjang span sayap, adanya
efek rentang terbatas akan menyebabkan
pola aliran di sekitar sayap tidak dapat
dianggap sebagai aliran 2D.
Gambar 2.9 Sayap Tampak Depan
Gaya angkat pada suatu
permukaan sayap akan terjadi jika terdapat
perbedaan tekanan antara permukaan atas
dan bawah. Perbedaan ini akan terjadi
sepanjang span, kecuali pada ujung sayap.
Pada ujung sayap ini akan terjadi proses
ekualisasi tekanan sehingga aliran udara
mengalami rotasi di sekitar ujung sayap.
Dengan demikian secara efektif, aliran di
sekitar sayap adalah aliran 3D. Rotasi pada
ujung sayap ini disebut wing tip vortex,
yang seiring dengan gerak maju pesawat,
wing tip vortex akan bergerak ke belakang
sayap sekaligus ke bawah. Vortex ini akan
mempengaruhi sayap dalam artian
mengimbas ke bawah komponen kecepatan
aliran di sekitar sayap tersebut. Kecepatan
imbas ke bawah ini disebut downwash.
Gambar 2.10 Ilustrasi Downwash
Dengan adanya downwash dan
V8, maka akan ada sudut serang lokal yang
lebih rendah daripada sudut serang
geometrik.
Gambar 2.11 Akibat Downwash
Karakteristik yang makin
membedakan airfoil dengan sayap adalah
sudut serang efektif yang bergantung pada
distribusi downwash sepanjang span.
Sementara itu, downwash itu sendiri
bergantung pada distribusi lift sepanjang
span. Besarnya lift per unit span sendiri
bervariasi sebagai fungsi dari jarak pada
sayap, karena:
•Panjang chord yang bervariasi
sepanjang span sayap.
•Sayap bisa saja dipuntir untuk
mendapatkan sudut serang yang
berbeda pada tiap airfoilnya.
•Bentuk airfoil yang bisa saja
berbeda sepanjang span.
NACA Seri 4 Digit
Sekitar tahun 1932, NACA
melakukan pengujian beberapa bentuk
airfoil yang dikenal dengan NACA seri 4
digit. Distribusi kelengkungan dan
ketebalan NACA seri empat ini diberikan
berdasarkan suatu persamaan. Distribusi
ini tidak dipilih berdasarkan teori, tetapi
diformulasikan berdasarkan pendekatan
bentuk sayap yang efektif yang
digunakan saat itu, seperti yang dikenal
adalah airfoil Clark Y.
Pada airfoil NACA seri empat,
digit pertama menyatakan persen
maksimum chamber terhadap chord.
Digit kedua menyatakan persepuluh
posisi maksimum chamber pada chord
dari leading edge. Sedangkan dua digit
terakhir menyatakan persen ketebalan
airfoil terhadap chord. Contoh : airfoil
NACA 2412 memiliki maksimum
chamber 0.02 terletak pada 0.4c dari
leading edge dan memiliki ketebalan
maksimum 12% chord atau 0.12c. Airfoil
yang tidak memiliki kelengkungan,
dimana chamber line dan chord berhimpit
disebut airfoil simetrik. Contohnya
adalah NACA 0012 yang merupakan
9
airfoil simetrik dengan ketebalan
maksimum 0.12c.
Gambar 2.12 NACA 4 digit
NACA Seri 5 Digit
Pengembangan airfoil NACA 5
digit dilakukan sekitar tahun 1935 dengan
menggunakan distribusi ketebalan yang
sama dengan seri empat digit. Garis
kelengkungan rata-rata (mean chamber
line) seri ini berbeda dibanding seri
empat digit. Perubahan ini dilakukan
dalam rangka menggeser maksimum
chamber kedepan sehingga dapat
meningkatkan CL max. Jika
dibandingkan ketebalan (thickness) dan
chamber, seri ini memiliki nilai CL max
0.1 hingga 0.2 lebih tinggi dibanding seri
empat digit. Sistem penomoran seri lima
digit ini berbeda dengan seri empat digit.
Pada seri ini, digit pertama dikalikan 3/2
kemudian dibagi sepuluh memberikan
nilai desain koefisien lift. Setengah dari
dua digit berikutnya merupakan persen
posisi maksimum chamber terhadap
chord. Dua digit terakhir merupakan
persen ketebalan/thickness terhadap
chord. Contohnya, airfoil 23012 memiliki
CL desain 0.3, posisi maksimum chamber
pada 15% chord dari leading edge dan
ketebalan atau thickness sebesar 12%
chord.
Gambar 2.13 NACA 5 digit
NACA Seri-1 (Seri 16)
Airfoil NACA seri 1 yang
dikembangkan sekitar tahun 1939
merupakan seri pertama yang
dikembangkan berdasarkan perhitungan
teoritis. Airfoil seri 1 yang paling umum
digunakan memiliki lokasi tekanan
minimum di 0.6 chord, dan kemudian
dikenal sebagai airfoil seri-16. Chamber
line airfoil ini didesain untuk
menghasilkan perbedaan tekanan
sepanjang chord yang seragam.
Penamaan airfoil seri 1 ini
menggunakan lima angka. Misalnya
NACA 16-212. Digit pertama
menunjukkan seri 1. Digit kedua
menunjukkan persepuluh posisi tekanan
minimum terhadap chord. Angka
dibelakang tanda hubung: angka pertama
marupakan persepuluh desain CL dan dua
angka terakhir menunjukkan persen
maksimum thickness terhadap chord. Jadi
NACA 16-212 artinya airfoil seri 1
dengan lokasi tekanan minimum di 0.6
chord dari leading edge, dengan desain
CL 0.2 dan thickness maksimum 0.12.
Gambar 2.14 NACA 16-212
NACA Seri 6
Airfoil NACA seri 6 didesain
untuk mendapatkan kombinasi drag,
kompresibilitas, dan performa CL max
yang sesuai keinginan. Beberapa
persayaratan ini saling kontradiktif satu
dan lainnya, sehingga tujuan utama
desain airfoil ini adalah mendapatkan
drag sekecil mungkin.
Geometri seri 6 ini diturunkan
dengan menggunakan metode teoritik
yang telah dikembangkan dengan
menggunkan matematika lanjut guna
mendapatkan bentuk geometri yang dapat
menghasilkan distribusi tekanan sesuai
keinginan. Tujuan pendekatan desain ini
adalah memperoleh kombinasi thickness
dan chamber yang dapat memaksimalkan
daerah alirah laminer. Dengan demikian
maka drag pada daerah CL rendah dapat
dikurangi.
Aturan penamaan seri 6 ini
cukup membingungkan dibanding seri
lain, diantaranya karena adanya banyak
perbedaan variasi yang ada. Contoh yang
10
umum digunakan misalnya NACA 641-
212, a=0.6. Angka 6 di digit pertama
menunjukkan seri 6 dan menyataan
family ini didesain untuk aliran laminer
yang lebih besar dibanding seri 4 digit
maupun 5 digit. Angka 4 menunjukkan
lokasi tekanan minimum dalam
persepuluh terhdap chord ( 0.4c ).
Subskrip 1 mengindikasikan bahwa range
drag minimum dicapai pada 0.1 diatas
dan dibawah CL design yaitu 2 dilihat
angka 2 setelah tanda hubung. Dua angka
terakhir merupakan persen thickness
terhadap chord, yaitu 12% atau 0.12.
Sedangkan a= __ mengindikasikan persen
chord airfoil dimana distribusi
tekanannya seragam, dalam contoh ini
adalah 60 % chord.
Gambar 2.15 NACA 6 digit
NACA Seri 7
Seri 7 merupakan usaha lebih
lanjut untuk memaksimalkan daerah
aliran laminer diatas suatu airfoil dengan
perbedaan lokasi tekanan minimum
dipermukaan atas dan bawah. Contohnya
adalah NACA 747A315. Angka 7
menunjukkan seri. Angka 4 menunjukkan
lokasi tekanan minimum di permukaan
atas dalam persepuluh (yaitu 0.4c) dan
angka 7 pada digit ketiga menunjukkan
lokasi tekanan minimum di permukaan
bawah airfoil dalam persepuluh (0.7c). A,
sebuah huruf pada digit keempat,
menunjukkan suatu format distribusi
ketebalan dan mean line yang
standardisasinya dari NACA seri awal.
Angka 3 pada digit kelima menunjukkan
CL desain dalam persepuluh (yaitu 0.3)
dan dua angka terakhir menunjukkan
persen ketebalan maksimum terhadap
chord, yairu 15% atau 0.15.
Gambar 2.16 NACA 7 digit
NACA Seri 8
Airfiol NACA seri 8 didesain
untuk penerbangan dengan kecepatan
supercritical. Seperti halnya seri
sebelumnya, seri ini didesain dengan
tujuan memaksimalkan daerah aliran
laminer di permukaan atas permukaan
bawah secara independen. Sistem
penamaannya sama dengan seri 7, hanya
saja digit pertamanya adalah 8 yang
menunjukkan serinya. Contohnya adalah
NACA 835A216 adalah airfoil NACA
seri 8 dengan lokasi tekanan minimum di
permukaan atas ada pada 0.3c, lokasi
tekanan minimum di permukaan bawah
ada pada 0.5c, memiliki CL desain 2 dan
ketebalan atau thickness maksimum
0.16c.
Gambar 2.17 NACA 8 digit
Computational Fluid Dynamic (CFD)
Perkembangan teknologi yang
serba terkomputerisasi, telah memberi
banyak kemudahan salah satunya dalam
hal mendapatkan informasi dari analisa
yang mempunyai tingkat kerumitan yang
tinggi bila dilakukan secara manual.
Computational Fluid Dynamics
(CFD) merupakan salah satu cara
penggunaan komputer untuk
menghasilkan informasi tentang
bagaimana aliran fluida. CFD
menggabungkan berbagai ilmu dasar
teknologi diantaranya matematika, ilmu
komputer, teknik dan fisika. Semua ilmu
disiplin tersebut digunakan untuk
pemodelan atau simulasi aliran fluida.
Prinsip CFD adalah metode
penghitungan yang mengkhususkan pada
fluida, di mana sebuah kontrol dimensi,
luas serta volume dengan memanfaatkan
11
komputasi komputer maka dapat
dilakukan perhitungan pada tiap-tiap
elemennya.
Hal yang paling mendasar
mengapa konsep CFD banyak sekali
digunakan dalam dunia industri adalah
dengan CFD dapat dilakukan analisa
terhadap suatu sistem dengan
mengurangi biaya eksperimen dan
tentunya waktu yang panjang dalam
melakukan eksperimen tersebut atau
dalam proses design engineering tahap
yang harus dilakukan menjadi lebih
pendek. Hal lain yang mendasari
pemakaian konsep CFD adalah
pemahaman lebih dalam mengenai
karakteristik aliran fluida dengan melihat
hasil berupa grafik, vektor, kontur
bahkan animasi.
Struktur Program CFD
Dalam proses kerjanya CFD
melibatkan berbagai macam software
atau program.
Sayap Pesawat
Pada bab ini membahas tentang
proses simulasi dan hasil dari proses
simulasi sayap pesawat. Tujuan dari
simulasi ini adalah menganalisis aliran
fluida eksternal tekanan dan kecepatan pada
sayap pesawat, selain itu analisis ini juga
bertujuan untuk pengurangan tahanan angin
(air drag) dan pengurangan koefisien
tahanan (drag coefisien) pada bagian sayap
pesawat untuk mengurangi tekanan pada
sayap pesawat.
Sayap Pesawat Dengan Software
Solidwork.
Sebelum menganalisis aliran fluida
pertama kali kita lakukan adalah
menggambar CAD atau bentuk dari benda
yang akan disimulasikan, disini benda yang
akan disimulasikan adalah sayap pesawat
dengan software solidwork agar lebih cepat,
dibandingkan menggunakan perangkat lunak
lain yang sejenis. Selain tampilan dari
solidwork yang sangat mudah dipahami.
Perangkat lunak ini juga memiliki beberapa
fasilitas pendukung. Oleh karena itu,
penggambaran komponen tersebut dilakukan
dengan perangkat lunak solidwork.
Selain itu, perangkat lunak ini juga
disertai dengan fasilitas pendukung untuk
menganalisa dan mensimulasikan gerakan.
Cosmoswork digunakan untuk menganalisa
kecepatan, tekanan, tegangan, frekuensi,
tekanan, suhu dan sebagainya.
Cosmosmotion digunakan untuk membuat
gerakan dari benda, membuat simulasi serta
menganimasikannya. Selain itu,
Cosmosmotion juga dapat menganalisa
beban untuk kasus analisa struktur.
Sedangkan Cosmosflowork digunakan untuk
menganalisa aliran fluida baik dalam
maupun luar, tekanan, kecepatan dan
sebagainya.
Program-program yang terlibat
dalam CFD terbagi dua yaitu;
1. Software utama
Yang dapat digunakan sebagai
software utama di CFD adalah
Solidwork.
2. Software pendukung
Yang termasuk dalam software
pendukung di CFD adalah program
Exceed, GAMBIT dan program-program
CAD/CAE, seperti; AutoCad, CATIA,
NASTRAN, ProEngineering,
Cosmossolidwork dan lain-lain.
Tahapan Kerja Dalam CFD
Sebelum analisa dalam CFD
dilaksanakan, terlebih dahulu dibuat
desain awal benda, teknisnya adalah
membuat model dengan programprogram
CAD/CAE atau dapat dibuat
pula pada program Cosmos Solidwork
langsung sebelum dilakukan
pendifinisian.
Gaya Permukaan
Model solusi yang digunakan
dalam simulasi adalah k - eSTD.
Dengan memasukkan harga
projected areas (default) ke dalam
references value maka diperoleh harga
sebagai berikut:
12
Tabel 3.1 Koefisien Angkat (CL).
Kecepatan
Koefisien Angkat (CL)
100 km/Jam 0.87
300 km/Jam 0.64
500 km/Jam 0.32
700 km/Jam 0.22
900 km/Jam 0.11
Dari kecepatan yang sudah
ditentukan maka telah didapat nilai koefisien
angkat (CL), dari kecepatan 100 km/jam
didapatkan nilai koefisien angkat 0.87.
Kecepatan 300 km/jam didapatkan nilai
koefisien angkat 0.64 lalu keceptan 500
km/jam didapatkan nilai koefisien angkat
0.32. Begitu juga dengan kecepatan 700
km/jam didapatkan nilai koefisien angkat
(CL) 0.22 dan dengan kecepatan 900
km/jam nilai koefisien angkat (CL) 0.11.
Nilai koefisien berkurang seiring dengan
bertambahnya kecepatan.
Tabel 3.2 Koefisien Tahanan (CD).
Kecepatan
Koefisien Tahanan
(CD)
100 km/Jam 0.067
300 km/Jam 0.051
500 km/Jam 0.040
700 km/Jam 0.035
900 km/Jam 0.022
Dari kecepatan yang sudah
ditentukan maka telah didapat nilai koefisien
tahanan (CD), dari kecepatan 100 km/jam
didapatkan koefisien tahanan 0.067.
Kecepatan 300 didapatkan koefisien tahanan
0.051 lalu kecepatan 500 km/jam didapatkan
nilai koefisien tahanan 0.040 di karenakan
tekanan anginnya rendah. Begitu juga
dengan kecepatan 700 km/jam didapatkan
nilai koefisien tahanan (CD) 0.035 dan
dengan kecepatan 900 km/jam nilai
koefisien tahanan (CD) 0.022. Disini nilai
koefisien tahanan (CD) pada kecepatan 100,
300, 500, 700 hingga 900 km/jam semakin
menurun dikarenakan tekanan pada
kecepatan ini sangat tinggi.
KESIMPULAN
Berdasarkan analisa yang dilakukan
dengan program CFD menunjukkan adanya
fluktuasi (perubahan) nilai dari tekanan yang
terjadi pada bagian sayap pesawat. Salah
satu faktornya disebabkan oleh perubahan
kecepatan diantaranya sebagai berikut:
1 Kecepatan 100 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
101785 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 101376 Pa.
2 Kecepatan 300 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
105322 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 102849 Pa.
3 Kecepatan 500 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
112303 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 108442 Pa.
4 Kecepatan 700 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
123985 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 120095 Pa.
5 Kecepatan 900 km/jam didapat
nilai tekanan yang tinggi yaitu
140018 Pa sedangkan nilai
tekanan terendahnya 135753 Pa.
Di mana untuk nilai tertinggi dari
hasil analisa tersebut terjadi pada kecepatan
900 km/jam yaitu dengan tekanan 140018
Pa sedangkan nilai tekanan yang terendah
adalah 101376 Pa pada kecepatan 100
km/jam. Tekanan tertinggi (ditunjukkan
dengan warna merah) terjadi pada bagian
depan sayap pesawat dimana daerah tersebut
merupakan frontal area. Maka dari itu makin
tinggi kecepatan pesawat maka tekanan
terhadap bagian permukaan sayap pesawat
akan berbeda-beda.
Saran
Untuk mengahadapi persoalan yang
menyangkut mengenai fluida, khususnya
dalam analisa dengan perangkat lunak.
13
Usaha – usaha yang sebaiknya dilakukan
untuk mendapatkan hasil yang lebih baik,
adalah:
1. Hendaknya mengetahui terlebih
dahulu jenis analisa fluida yang
ingin diketahui. Apakah analisa
tersebut adalah aliran dalam
(interal) atau aliran luar (eksternal).
2. Mengetahui kondisi – kondisi
fluida awal sebelum dilakukan
proses analisa. Seperti kecepatan,
tekanan, jenis fluida dan
sebagainya.
3. Bila ingin melakukan analisa
sebelumnya sudah ada suatu sistem
yang dapat dijadikan standar
analisa
4. Perlu adanya pengembangan
tinjauan aliran fluida pada
benda uji secara tiga dimensi.
5.
DAFTAR PUSTAKA
1. Team Yayasan Pendidikan Haster.,
IKHTISAR RUMUS - RUMUS
LENGKAP FISIKA: Untuk SMU,
Penerbit Gunung Ilmu Press,
Bandung, 1991.
2. Olson, M. Reuben., Wright, J.
Steven., diterjemahkan Alex Tri
Kantjono Widodo., DASAR –
DASAR MEKANIKA FLUIDA
TEKNIK, Edisi Kelima, Cetakan 1,
PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 1993.
3. Streeter, V. L., Wylie, Benyamin
E., diterjemahkan oleh Arko
Prijono., MEKANIKA FLUIDA,
Edisi Kedelapan, Jilid 1, Erlangga,
Jakarta, 1999.
4. Djojodihardjo, Harijono.
MEKANIKA FLUIDA, Erlangga,
Jakarta, 1982.
5. Lembaga Kursus CCIT., Modul
Computational Fluid Dynamic,
Depok.
6. http://aeroblog.wordpress.com/cate
gory/fisika-terbang/
7. www.ilmuterbang.com
Senin, 24 Januari 2011
element mesin
BAB VI SAMBUNGAN ULIR
Ulir adalah suatu bentuk tertentu yang berupa alur miring (helix) yang kontinyu pada permukaan silindris. Sambungan ulir dimaksudkan untuk memasang elemen konstruksi mesin agar terhindar dari gerakan antara sesamanya. Pembahasan topik ini antar lain bentuk ulir, pemeriksaan kekuatan dan pemilihan standar ulir.
6.1 PERISTILAHAN PADA ULIR
Gambar 6.1 Nama bagian ulir
Peristilahan yang sering dijumpai pada ulir antar lain:
Jarak bagi (pitch), ialah jarak antara ulir yang satu dengan ulir berikutnya.
Kisar (lead) ialah jarak antara ulir yang satu dengan ulir yang lain dalam satu lilitan.
Untuk ulir tunggal, kisar = 1 x pitch
Untuk ulir ganda, kisar = 2 x pitch
Untuk ulir triple, kisar = 3 x pitch
Gambar 6.2 Ulir tunggal, ganda dan tripel
Ulir dapat juga berupa ulir kanan dan ulir kiri, dimana ulir kanan akan bergerak maju bila diputar searah jarum jam, dan ulir kiri akan maju bila diputar berlawanan putaran jarum jam.
Gambar 6.3 Ulir kiri dan ulir kanan
Diameter inti (core diameter), ialah diameter terkecil pada ulir.
Diameter mayor, ialah diameter terbesar atau terluar pada ulir.
Diameter jarak bagi (pitch diameter), ialah diameter antara diameter inti dan diameter terluar.
6.2 JENIS JENIS ULIR
Berdasarkan bentuk profil penampang, ulir dapat dibedakan menjadi ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji dan bulat. Bentuk persegi, trapesium dan gigi gergaji pada umumnya dipakai untuk penerus daya, sedangkanulir bulat dipakai untuk menghindari kemacetan saat pemasangan dari kotoran. Bentuk segi tiga banyak dipakai untuk pengikatan.
Gambar 6.4 Jenis profil ulir
Menurut jarak bagi, ulir segi-3 diklasifikasikan menjadi ulir kasar, ulir lembut dan ulir sangat lembut. Seri ulir kasar dipakai untuk keperluan umum seperti baut dan mur. Seri ulir lembut dipakai pada bagian-bagian yang sangat tipis dan banyak getaran. Penggolongan menurut bentuk kepalanya yaitu: segi enam, soket segi enam, kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi menjadi :
• Baut untuk pemakaian khusus (b. pondasi, b. penahan, b. mata/ kait dan b. kereta).
• Sekrup mesin
• Sekrup penetap
• Mur
• Baut penjepit (baut tembus, baut tap, baut tanam).
Jenis – jenis sekrup tersebut ditunjukkan pada gambar berikut ini.
• Baut penjepit (baut tembus, baut tap, baut tanam).
Gambar 6.5 Baut penjepit
• Baut untuk pemakaian khusus (b. pondasi, b. penahan, b. mata/ kait dan b. kereta).
Gambar 6.6 Macam-macam baut untuk pemakaian khusus
• Sekrup mesin
a. macam kepala bulat alur silang b. macam kepala beralur lurus
b. macam kepala beralur lurus d. macam kepala rata alur silang
c. macam panci
Gambar 6.7 Macam-macam baut sekrup mesin
• Sekrup penetap
Gambar 6.8 Sekrup penetap
• Mur
Gambar 6.9 Macam-macam mur
Tabel 6.1 Ukuran standar ulir kasar metris
6.3 PEMILIHAN BAUT DAN MUR
Pemilihan baut dan mur yang digunakan untuk pengikat dimaksudkan untuk mencegah kecelakaan atau kerusakan pada konstruksi mesin. Gaya yang bekerja pada baut dapat berupa:
- Beban statis aksial murni
- Beban aksial bersama dengan puntira
- Beban geser
- Beban tumbukan aksial
Jenis-jenis kerusakan pada baut antara lain putus karena tarikan, putus karena puntiran, tergeser dan ulir lumur atau dol. Bentuk-bentuk kerusakan ditunjukkan seperti gambar dibawah.
Gambar 6.10 Bentuk kerusakan pada ulir
6.4 PEMBEBANAN AKSIAL MURNI
Misal beban tarik aksial murni sebesar W kg, diameter inti baut d1 [mm], maka tegangan tarik yang terjadi, t adalah:
t =
dengan:
a = tegangan tarik ijin bahan baut
Harga a tergantung dari macam bahan, misal SS, SC atau SF.
SS = baja untuk konstruksi biasa, sebagai contoh:
SS 41 B, B = 40 kg/mm2
55 50 B, B = 50 kg/mm2
Gambar 6. 11 Pembebanan aksial pada ulir
B = tegangan tarik maksimum
SC = baja karbon
SF = baja karbon tempa
Jika difinis tinggi, angka keamanan 6 8
Jika difinis biasa, angka keamanan 8 10
Contoh material untuk baut dan mur dapat dilihat pada tabel 2. Harga a = , misal bahan S35C mempunyai tegangan tarik maksimum = 50 kg/mm2, maka tegangan tarik ijin bahan baut bila difinis tinggi, a = = 6,25 kg/mm2. Tegangan geser ijin,
a = ( 0,5 0,75) a.
Tabel 6.2 Bahan untuk baut
6.5 TEGANGAN KONTAK PERMUKAAN
Selain tegangan tarik pada inti ulir, pada permukaan ulir yang berkaitan juga timbul tegangan tekan. Tegangan tekan yang terjadi:
dengan:
h = tinggi profil yang menahan gaya
z = jumlah lilitan ulir
d2 = diameter efektif ulir baut
W = beban aksial
qa = tekanan kontak ijin
Harga tekanan kontak ijin dari beberapa bahan dapat diberikan pada tabel berikut.
Tabel 6.3 Tegangan kontak ijin dari beberapa bahan
Bila persamaan tegangan tekan diatas dipenuhi maka ulir tidak akan lumur. Ulir yang baik, h 75 % dari kedalaman penuh. Jumlah ulir Z, dan tinggi mur H (mm) dapat dihitung dari persamaan :
Z =
H = Z x p
dengan:
p = jarak bagi ulir
Menurut standar, H = (0,8 – 1) d
6.6 TEGANGAN GESER PADA ULIR
Akibat beban tarikan W akan mengakibatkan juga tegangan geser pada ulir dalam maupun luar. Tegangan geser pada ulir luar, b =
Geseran pada ulir
(1) Ulir luar
(2) Ulir dalam
Gambar6. 12 Pembebanan geser pada akar ulir
Tegangan geser pada ulir dalam, n adalah :
n =
dengan:
b = tegangan geser pada baut (ulir luar) n = tegangan geser pada mur (ulir dalam)
k = 0,84 j = 0,75
6.7 PEMBEBANAN GESER
Bila baut menerima beban geser murni W kg, maka tegangan geser yang terjadi , adalah :
=
Tegangan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melebihi harga tegangan geser yang diijinkan (a).
CONTOH SOAL
1. Hitung beban tarik yang masih mampu ditahan oleh baut M30 bila material baut mempunyai tegangan tarik ijin 420 kg/mm2.
Penyelesaian :
Spesifikasi ulir M30 dari tabel didapatkan : diameter terluar 30 mm, diameter inti d1 = 26,211 mm. Beban tarik yang masih mampu ditahan adalah sebesar :
W = a . = 2266,24 kg.
2. Baut mata digunakan untuk mengangkat beban sebesar 60 kN. Tegangan tarik ijin baut tidak lebih dari 100 N/mm2. Tentukan diameter nominal baut yang aman bila jenis ulir yang digunakan adalah ulir metris kasar.
Gambar 6.13 Baut mata
Penyelesaian :
a = W/(/4.d12)
100 = 60000/(/4.d12), akan diperoleh d1 = 27,64 mm.
Dari tabel ulir kasar metris diperoleh :
Diameter inti standar yang mendekati = 29,211 mm
Maka diameter nominal (terluar) adalah d = 33 mm, atau M33.
3. Dua buah poros disambung dengan kopling flen untuk memindahkan torsi sebesar 250 kg-cm. Kopling diikat dengan 4 buah baut dengan radius lingkar baut 3 cm. Hitung ukuran baut metris bila tegangan geser ijin baut 300 kg/cm2.
Penyelesaian :
T = jumlah baut x gaya tangensial x radius lingkar
= 4 x Ft x d/2
250 = 4 x Ft x 3/2
Ft = kg
Tegangan geser =
300 =
(d1)2 = cm2 = 1,8 mm2.
Dari tabel ulir, diperoleh ukuran M4.
SOAL-SOAL
1. Hitung beban tarik untuk baut M20 dan M36. Beban baut dianggap tidak ada tegangan awal (pengencang), tegangan tarik ijin baut 2000 kg/cm2.
2. Baut mata menerima beban tarik sebesar 1000 kg. Tentukan ukuran baut jika tegangan tarik ijin tidak melebihi 1000 kg/cm2.
3. Silinder mesin uap mempunyai garis tengah 30 cm. Tekanan uap dalam silinder 7 kg/cm2. Jika tutup silinder diikat dengan 12 baut, tentukan ukuran baut tersebut, ambil tegangan tarik ijin baut 200 kg/cm2. Tegangan pengikatan tidak diperhitungkan.
4. Hitung ukuran empat belas baut yang kuat untuk mengikat tutup silinder mesin uap. Diameter silinder 400 mm dan tekanan uap 0,12 N/mm2. Tegangan tarik ijin baut 35 N/mm2.
CONTOH SOAL
1. Hitung beban tarik yang masih mampu ditahan oleh baut M30 bila material baut mempunyai tegangan tarik ijin 420 kg/mm2.
Penyelesaian :
Spesifikasi ulir M30 dari tabel didapatkan : diameter terluar 30 mm, diameter inti d1 = 26,211 mm. Beban tarik yang masih mampu ditahan adalah sebesar :
W = a . = 2266,24 kg.
2. Baut mata digunakan untuk mengangkat beban sebesar 60 kN. Tegangan tarik ijin baut tidak lebih dari 100 N/mm2. Tentukan diameter nominal baut yang aman bila jenis ulir yang digunakan adalah ulir metris kasar.
Gambar 6.13 Baut mata
Penyelesaian :
a = W/(/4.d12)
100 = 60000/(/4.d12), akan diperoleh d1 = 27,64 mm.
Dari tabel ulir kasar metris diperoleh :
Diameter inti standar yang mendekati = 29,211 mm
Maka diameter nominal (terluar) adalah d = 33 mm, atau M33.
3. Dua buah poros disambung dengan kopling flen untuk memindahkan torsi sebesar 250 kg-cm. Kopling diikat dengan 4 buah baut dengan radius lingkar baut 3 cm. Hitung ukuran baut metris bila tegangan geser ijin baut 300 kg/cm2.
Penyelesaian :
T = jumlah baut x gaya tangensial x radius lingkar
= 4 x Ft x d/2
250 = 4 x Ft x 3/2
Ft = kg
Tegangan geser =
300 =
(d1)2 = cm2 = 1,8 mm2.
Dari tabel ulir, diperoleh ukuran M4.
SOAL-SOAL
1. Hitung beban tarik untuk baut M20 dan M36. Beban baut dianggap tidak ada tegangan awal (pengencang), tegangan tarik ijin baut 2000 kg/cm2.
2. Baut mata menerima beban tarik sebesar 1000 kg. Tentukan ukuran baut jika tegangan tarik ijin tidak melebihi 1000 kg/cm2.
3. Silinder mesin uap mempunyai garis tengah 30 cm. Tekanan uap dalam silinder 7 kg/cm2. Jika tutup silinder diikat dengan 12 baut, tentukan ukuran baut tersebut, ambil tegangan tarik ijin baut 200 kg/cm2. Tegangan pengikatan tidak diperhitungkan.
4. Hitung ukuran empat belas baut yang kuat untuk mengikat tutup silinder mesin uap. Diameter silinder 400 mm dan tekanan uap 0,12 N/mm2. Tegangan tarik ijin baut 35 N/mm2.
Jawab:
1. Diket:
Spesifikskasi ulir M20 : diameter terluar = 20,00= 20 mm, d1 = 17,294 mm
M36 : diameter luar = 36 mm, d1 = 31,67 mm
a= 2000 kg/ cm2
Ditanyakan:
W?
Jawab:
W1= a.π/4.d12
W1= 2000x 3,14/4 x 17,2942 = 469559,424 kg
W2= 2000x 3,14/4 x 31,672= 1574692,573 kg
2. Diket :
W= 1000 kg
a= 1000kg/cm2
Ditanya:
D1?
Jawab:
W= a.π/4.d12
1000= 1000x 0,785 x d12
D12= 1000/ ( 1000 x 0.785 ) = 1,273
D1= Г1273 = 1,128 cm: 11,28 mm= M12
3. Diket :
D= 30 cm
W = 7 kg
Jumlah baut = 12
a = 200 kg/cm2
Ditanya;
D1?
Jawab=
W=a.π/4.d12
7 = 200.0,785.d12
D12= 7/ 200.0,785= 0,044
D1=Г0,044= 0,21 cm= 2,1 mm = M4
4. Diket :
Jumlah baut = 14 buah
D2= 400mm
a = 35 N/mm2
W = 0,12 N/mm2
Jwab=
Ulir adalah suatu bentuk tertentu yang berupa alur miring (helix) yang kontinyu pada permukaan silindris. Sambungan ulir dimaksudkan untuk memasang elemen konstruksi mesin agar terhindar dari gerakan antara sesamanya. Pembahasan topik ini antar lain bentuk ulir, pemeriksaan kekuatan dan pemilihan standar ulir.
6.1 PERISTILAHAN PADA ULIR
Gambar 6.1 Nama bagian ulir
Peristilahan yang sering dijumpai pada ulir antar lain:
Jarak bagi (pitch), ialah jarak antara ulir yang satu dengan ulir berikutnya.
Kisar (lead) ialah jarak antara ulir yang satu dengan ulir yang lain dalam satu lilitan.
Untuk ulir tunggal, kisar = 1 x pitch
Untuk ulir ganda, kisar = 2 x pitch
Untuk ulir triple, kisar = 3 x pitch
Gambar 6.2 Ulir tunggal, ganda dan tripel
Ulir dapat juga berupa ulir kanan dan ulir kiri, dimana ulir kanan akan bergerak maju bila diputar searah jarum jam, dan ulir kiri akan maju bila diputar berlawanan putaran jarum jam.
Gambar 6.3 Ulir kiri dan ulir kanan
Diameter inti (core diameter), ialah diameter terkecil pada ulir.
Diameter mayor, ialah diameter terbesar atau terluar pada ulir.
Diameter jarak bagi (pitch diameter), ialah diameter antara diameter inti dan diameter terluar.
6.2 JENIS JENIS ULIR
Berdasarkan bentuk profil penampang, ulir dapat dibedakan menjadi ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji dan bulat. Bentuk persegi, trapesium dan gigi gergaji pada umumnya dipakai untuk penerus daya, sedangkanulir bulat dipakai untuk menghindari kemacetan saat pemasangan dari kotoran. Bentuk segi tiga banyak dipakai untuk pengikatan.
Gambar 6.4 Jenis profil ulir
Menurut jarak bagi, ulir segi-3 diklasifikasikan menjadi ulir kasar, ulir lembut dan ulir sangat lembut. Seri ulir kasar dipakai untuk keperluan umum seperti baut dan mur. Seri ulir lembut dipakai pada bagian-bagian yang sangat tipis dan banyak getaran. Penggolongan menurut bentuk kepalanya yaitu: segi enam, soket segi enam, kepala persegi. Baut dan mur dapat dibagi menjadi :
• Baut untuk pemakaian khusus (b. pondasi, b. penahan, b. mata/ kait dan b. kereta).
• Sekrup mesin
• Sekrup penetap
• Mur
• Baut penjepit (baut tembus, baut tap, baut tanam).
Jenis – jenis sekrup tersebut ditunjukkan pada gambar berikut ini.
• Baut penjepit (baut tembus, baut tap, baut tanam).
Gambar 6.5 Baut penjepit
• Baut untuk pemakaian khusus (b. pondasi, b. penahan, b. mata/ kait dan b. kereta).
Gambar 6.6 Macam-macam baut untuk pemakaian khusus
• Sekrup mesin
a. macam kepala bulat alur silang b. macam kepala beralur lurus
b. macam kepala beralur lurus d. macam kepala rata alur silang
c. macam panci
Gambar 6.7 Macam-macam baut sekrup mesin
• Sekrup penetap
Gambar 6.8 Sekrup penetap
• Mur
Gambar 6.9 Macam-macam mur
Tabel 6.1 Ukuran standar ulir kasar metris
6.3 PEMILIHAN BAUT DAN MUR
Pemilihan baut dan mur yang digunakan untuk pengikat dimaksudkan untuk mencegah kecelakaan atau kerusakan pada konstruksi mesin. Gaya yang bekerja pada baut dapat berupa:
- Beban statis aksial murni
- Beban aksial bersama dengan puntira
- Beban geser
- Beban tumbukan aksial
Jenis-jenis kerusakan pada baut antara lain putus karena tarikan, putus karena puntiran, tergeser dan ulir lumur atau dol. Bentuk-bentuk kerusakan ditunjukkan seperti gambar dibawah.
Gambar 6.10 Bentuk kerusakan pada ulir
6.4 PEMBEBANAN AKSIAL MURNI
Misal beban tarik aksial murni sebesar W kg, diameter inti baut d1 [mm], maka tegangan tarik yang terjadi, t adalah:
t =
dengan:
a = tegangan tarik ijin bahan baut
Harga a tergantung dari macam bahan, misal SS, SC atau SF.
SS = baja untuk konstruksi biasa, sebagai contoh:
SS 41 B, B = 40 kg/mm2
55 50 B, B = 50 kg/mm2
Gambar 6. 11 Pembebanan aksial pada ulir
B = tegangan tarik maksimum
SC = baja karbon
SF = baja karbon tempa
Jika difinis tinggi, angka keamanan 6 8
Jika difinis biasa, angka keamanan 8 10
Contoh material untuk baut dan mur dapat dilihat pada tabel 2. Harga a = , misal bahan S35C mempunyai tegangan tarik maksimum = 50 kg/mm2, maka tegangan tarik ijin bahan baut bila difinis tinggi, a = = 6,25 kg/mm2. Tegangan geser ijin,
a = ( 0,5 0,75) a.
Tabel 6.2 Bahan untuk baut
6.5 TEGANGAN KONTAK PERMUKAAN
Selain tegangan tarik pada inti ulir, pada permukaan ulir yang berkaitan juga timbul tegangan tekan. Tegangan tekan yang terjadi:
dengan:
h = tinggi profil yang menahan gaya
z = jumlah lilitan ulir
d2 = diameter efektif ulir baut
W = beban aksial
qa = tekanan kontak ijin
Harga tekanan kontak ijin dari beberapa bahan dapat diberikan pada tabel berikut.
Tabel 6.3 Tegangan kontak ijin dari beberapa bahan
Bila persamaan tegangan tekan diatas dipenuhi maka ulir tidak akan lumur. Ulir yang baik, h 75 % dari kedalaman penuh. Jumlah ulir Z, dan tinggi mur H (mm) dapat dihitung dari persamaan :
Z =
H = Z x p
dengan:
p = jarak bagi ulir
Menurut standar, H = (0,8 – 1) d
6.6 TEGANGAN GESER PADA ULIR
Akibat beban tarikan W akan mengakibatkan juga tegangan geser pada ulir dalam maupun luar. Tegangan geser pada ulir luar, b =
Geseran pada ulir
(1) Ulir luar
(2) Ulir dalam
Gambar6. 12 Pembebanan geser pada akar ulir
Tegangan geser pada ulir dalam, n adalah :
n =
dengan:
b = tegangan geser pada baut (ulir luar) n = tegangan geser pada mur (ulir dalam)
k = 0,84 j = 0,75
6.7 PEMBEBANAN GESER
Bila baut menerima beban geser murni W kg, maka tegangan geser yang terjadi , adalah :
=
Tegangan geser yang terjadi masih dapat diterima selama tidak melebihi harga tegangan geser yang diijinkan (a).
CONTOH SOAL
1. Hitung beban tarik yang masih mampu ditahan oleh baut M30 bila material baut mempunyai tegangan tarik ijin 420 kg/mm2.
Penyelesaian :
Spesifikasi ulir M30 dari tabel didapatkan : diameter terluar 30 mm, diameter inti d1 = 26,211 mm. Beban tarik yang masih mampu ditahan adalah sebesar :
W = a . = 2266,24 kg.
2. Baut mata digunakan untuk mengangkat beban sebesar 60 kN. Tegangan tarik ijin baut tidak lebih dari 100 N/mm2. Tentukan diameter nominal baut yang aman bila jenis ulir yang digunakan adalah ulir metris kasar.
Gambar 6.13 Baut mata
Penyelesaian :
a = W/(/4.d12)
100 = 60000/(/4.d12), akan diperoleh d1 = 27,64 mm.
Dari tabel ulir kasar metris diperoleh :
Diameter inti standar yang mendekati = 29,211 mm
Maka diameter nominal (terluar) adalah d = 33 mm, atau M33.
3. Dua buah poros disambung dengan kopling flen untuk memindahkan torsi sebesar 250 kg-cm. Kopling diikat dengan 4 buah baut dengan radius lingkar baut 3 cm. Hitung ukuran baut metris bila tegangan geser ijin baut 300 kg/cm2.
Penyelesaian :
T = jumlah baut x gaya tangensial x radius lingkar
= 4 x Ft x d/2
250 = 4 x Ft x 3/2
Ft = kg
Tegangan geser =
300 =
(d1)2 = cm2 = 1,8 mm2.
Dari tabel ulir, diperoleh ukuran M4.
SOAL-SOAL
1. Hitung beban tarik untuk baut M20 dan M36. Beban baut dianggap tidak ada tegangan awal (pengencang), tegangan tarik ijin baut 2000 kg/cm2.
2. Baut mata menerima beban tarik sebesar 1000 kg. Tentukan ukuran baut jika tegangan tarik ijin tidak melebihi 1000 kg/cm2.
3. Silinder mesin uap mempunyai garis tengah 30 cm. Tekanan uap dalam silinder 7 kg/cm2. Jika tutup silinder diikat dengan 12 baut, tentukan ukuran baut tersebut, ambil tegangan tarik ijin baut 200 kg/cm2. Tegangan pengikatan tidak diperhitungkan.
4. Hitung ukuran empat belas baut yang kuat untuk mengikat tutup silinder mesin uap. Diameter silinder 400 mm dan tekanan uap 0,12 N/mm2. Tegangan tarik ijin baut 35 N/mm2.
CONTOH SOAL
1. Hitung beban tarik yang masih mampu ditahan oleh baut M30 bila material baut mempunyai tegangan tarik ijin 420 kg/mm2.
Penyelesaian :
Spesifikasi ulir M30 dari tabel didapatkan : diameter terluar 30 mm, diameter inti d1 = 26,211 mm. Beban tarik yang masih mampu ditahan adalah sebesar :
W = a . = 2266,24 kg.
2. Baut mata digunakan untuk mengangkat beban sebesar 60 kN. Tegangan tarik ijin baut tidak lebih dari 100 N/mm2. Tentukan diameter nominal baut yang aman bila jenis ulir yang digunakan adalah ulir metris kasar.
Gambar 6.13 Baut mata
Penyelesaian :
a = W/(/4.d12)
100 = 60000/(/4.d12), akan diperoleh d1 = 27,64 mm.
Dari tabel ulir kasar metris diperoleh :
Diameter inti standar yang mendekati = 29,211 mm
Maka diameter nominal (terluar) adalah d = 33 mm, atau M33.
3. Dua buah poros disambung dengan kopling flen untuk memindahkan torsi sebesar 250 kg-cm. Kopling diikat dengan 4 buah baut dengan radius lingkar baut 3 cm. Hitung ukuran baut metris bila tegangan geser ijin baut 300 kg/cm2.
Penyelesaian :
T = jumlah baut x gaya tangensial x radius lingkar
= 4 x Ft x d/2
250 = 4 x Ft x 3/2
Ft = kg
Tegangan geser =
300 =
(d1)2 = cm2 = 1,8 mm2.
Dari tabel ulir, diperoleh ukuran M4.
SOAL-SOAL
1. Hitung beban tarik untuk baut M20 dan M36. Beban baut dianggap tidak ada tegangan awal (pengencang), tegangan tarik ijin baut 2000 kg/cm2.
2. Baut mata menerima beban tarik sebesar 1000 kg. Tentukan ukuran baut jika tegangan tarik ijin tidak melebihi 1000 kg/cm2.
3. Silinder mesin uap mempunyai garis tengah 30 cm. Tekanan uap dalam silinder 7 kg/cm2. Jika tutup silinder diikat dengan 12 baut, tentukan ukuran baut tersebut, ambil tegangan tarik ijin baut 200 kg/cm2. Tegangan pengikatan tidak diperhitungkan.
4. Hitung ukuran empat belas baut yang kuat untuk mengikat tutup silinder mesin uap. Diameter silinder 400 mm dan tekanan uap 0,12 N/mm2. Tegangan tarik ijin baut 35 N/mm2.
Jawab:
1. Diket:
Spesifikskasi ulir M20 : diameter terluar = 20,00= 20 mm, d1 = 17,294 mm
M36 : diameter luar = 36 mm, d1 = 31,67 mm
a= 2000 kg/ cm2
Ditanyakan:
W?
Jawab:
W1= a.π/4.d12
W1= 2000x 3,14/4 x 17,2942 = 469559,424 kg
W2= 2000x 3,14/4 x 31,672= 1574692,573 kg
2. Diket :
W= 1000 kg
a= 1000kg/cm2
Ditanya:
D1?
Jawab:
W= a.π/4.d12
1000= 1000x 0,785 x d12
D12= 1000/ ( 1000 x 0.785 ) = 1,273
D1= Г1273 = 1,128 cm: 11,28 mm= M12
3. Diket :
D= 30 cm
W = 7 kg
Jumlah baut = 12
a = 200 kg/cm2
Ditanya;
D1?
Jawab=
W=a.π/4.d12
7 = 200.0,785.d12
D12= 7/ 200.0,785= 0,044
D1=Г0,044= 0,21 cm= 2,1 mm = M4
4. Diket :
Jumlah baut = 14 buah
D2= 400mm
a = 35 N/mm2
W = 0,12 N/mm2
Jwab=
Rabu, 24 November 2010
PENGERTIAN EVALUASI PENGAJARAN
( Topik 01 )
PENGERTIAN:
© Pengukuran (Measurement)
Kegiatan membandingkan prestasi siswa dengan kriteria yang telah ditentukan.
© Penilaian (Evaluation)
Kegiatan pemberian nilai atas prestasi siswa yang didasarkan pada hasil pengukuran.
© Evaluasi (Evaluation)
Kegiatan penilaian terhadap seluruh aspek yang berkait dengan proses pendidikan.
PENGERTIAN:
@ PENDIDIKAN (Education)
@ PENGAJARAN (Instruction)
@ PEMBELAJARAN (Learning)
Apakah bedanya?
PENDIDIKAN VS PENGAJARAN (1):
➲ PENDIDIKAN (Education)
Suatu proses untuk “memindahkan” ilmu dan pengetahuan serta nilai-nilai kepada anak didik (transfer of knowledge and values).
➲ PENGAJARAN (Instruction)
Suatu proses untuk “memindahkan” ilmu dan pengetahuan kepada anak didik (transfer of knowledge).
PENDIDIKAN VS PENGAJARAN (2):
➲ PENDIDIKAN (Education)
Bertujuan untuk mendeskripsi kinerja didik suatu bangsa atau kelompok masyarakat lainnya setelah berlangsungnya proses.
➲ PENGAJARAN (Instruction)
Bertujuan untuk mendeskripsi perilaku yang diharapkan dari anak didik setelah berlangsungnya proses.
TUJUAN PENDIDIKAN (GOALS):
〶 UU NO.20 TAHUN 2003
Berkembangnya potensi peserta didik agar menjadi manusia yang beriman dan bertakwa kepada Tuhan YME, berakhlak mulia, sehat, berilmu, cakap, kreatif, mandiri, dan menjadi warga negara yang demokratis serta bertanggung jawab (Pasal 3).
〶 UNESCO
Learning to know, learning to do, learning to be, learning to live together (Jacques Delors).
TUJUAN PENGAJARAN(OBJECTIVES):
( Benjamin S. Bloom: 1956)
1. Domein Kognitif; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan pengetahuan dan keterampilan intelektual siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "otak". Di dalam proses pencapaiannya domein ini diklasifikasi menjadi enam peringkat yang secara berturutan ialah sbb: recognition, recalling, comprehention, aplication, analysis, dan synthesis.
2. Domein Afektif; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan perasaan, sikap, minat dan nilai-nilai siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "hati". Di dalam proses pencapaiannya domein ini diklasifikasi menjadi lima peringkat yang secara berturutan ialah sbb: resiving, responding, valuing, organizing, dan characterizing.
3. Domein Psikomotorik; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan keterampilan dan koordinasi fisik siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "otot". Di dalam pencapaiannya domein ini dibagi menjadi lima peringkat yang secara berturutan ialah sbb: imitation, manipulation, presision, articulation, dan naturalisation.
HASIL PENDIDIKAN:
Ǿ Berdasarkan pada hasil studi UNDP (2004) di dalam “Human Development Report 2004” tentang indeks pembangunan manusia (human development index), kualitas manusia Indonesia hanya berada pada ranking ke-111 dari 177 negara.
Ǿ Berdasarkan pada hasil studi IIMD (2001) tentang indeks kompetisi (competitiveness index), daya kompetisi manusia Indonesia hanya berada pada peringkat ke-49 dari 49 negara.
Ǿ Dan sebagainya.
HUMAN DEVELOPMENT INDEX
[ UNDP: 2004 ]
001. Norway
002. Sweden
003. Australia 177 countries
004. Canada
----------------------------------------
009. Japan
025. Singapore
033. Brunei Darussalam
----------------------------------------
058. Malaysia
076. Thailand
083. Philippines
111. Indonesia
HASIL PENGAJARAN:
큫 Berdasarkan pada hasil studi IEA (2004) di dalam “Trends in Mathematic and Science Study (TIMSS, 2003); kemampuan matematika siswa SMP di Indonesia hanya berada pada posisi ke-35 dari 44 negara.
큪 Berdasarkan pada hasil studi IEA (2004) di dalam “Trends in Mathematic and Science Study (TIMSS, 2003); kemampuan fisika siswa SMP di Indonesia hanya berada pada posisi ke-37 dari 44 negara.
큩 Dan sebagainya.
MATHEMATICS ACHIEVEMENT
IN TIMSS 2003 [IEA: 2003]
01. {605} Singapore
02. {589} Korea, Republic of 44 Countries
03. {586} Hong Kong
04. {585} Chinese Taipei
--------------------------------------------------------------
05. {570} Japan
10. {508} Malaysia
14. {505} Australia
--------------------------------------------------------------
20. {494} New Zealand
35. {411} Indonesia
40. {378} Philippines
41. {366} Botswana
UU NO.20 TAHUN 2003
Pasal 1
(21) Evaluasi pendidikan adalah kegiatan pengendalian, penjaminan, dan penetapan mutu pendidikan terhadap berbagai komponen pendidikan pada setiap jalur, jenjang, dan jenis pendidikan sebagai bentuk pertanggung jawaban penyelenggaraan pendidikan.
Pasal 1
(22) Akreditasi adalah kegiatan penilaian kelayakan program dalam satuan pendidikan berdasarkan kriteria yang telah ditetapkan.
Pasal 57
(1) Evaluasi dilakukan dalam rangka pengendalian mutu pendidikan secara nasional sebagai bentuk akuntabilitas penyelenggara pendidikan kepada pihak-pihak yang berkepentingan.
(2) Evaluasi dilakukan terhadap peserta didik, lembaga, dan program pendidikan pada jalur formal dan nonformal untuk semua jenjang, satuan, dan jenis pendidikan.
Pasal 58
(1) Evaluasi hasil belajar peserta didik dilakukan oleh pendidik untuk memantau proses, kemajuan, dan perbaikan hasil belajar peserta didik secara berkesinambungan.
(2) Evaluasi peserta didik, satuan pendidikan, dan program pendidikan dilakukan oleh lembaga mandiri secara berkala, menyeluruh, transparan, dan sistemik untuk menilai pencapaian standar nasional pendidikan.
Pasal 59
(1) Pemerintah dan pemerintah daerah melakukan evaluasi terhadap pengelola, satuan, jalur, jenjang, dan jenis pendidikan.
(2) Masyarakat dan/atau organisasi profesi dapat membentuk lembaga yang mandiri untuk melakukan evaluasi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 58.
(3) Ketentuan mengenai evaluasi sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dan ayat (2) diatur lebih lanjut dengan peraturan pemerintah.
Pasal 60
(1) Akreditasi dilakukan untuk menentukan kelayakan program dan satuan pendidikan pada jalur pendidikan formal dan nonformal pada setiap jenjang dan jenis pendidikan.
(2) Akreditasi terhadap program dan satuan pendidikan dilakukan oleh Pemerintah dan/atau lembaga mandiri yang berwenang sebagai bentuk akuntabilitas publik.
(3) Akreditasi dilakukan atas dasar kriteria yang bersifat terbuka.
PP NO.19 TAHUN 2005
Pasal 2
(1) Lingkup Standar Nasional Pendidikan meliputi:
a. standar isi;
b. standar proses;
c. standar kompetensi lulusan;
d. standar pendidik dan tenaga kependidikan;
e. standar sarana dan prasarana;
f. standar pengelolaan;
g. standar pembiayaan;dan
h. standar penilaian pendidikan.
(2) Untuk penjaminan dan pengendalian mutu pendidikan sesuai dengan Standar Nasional Pendidikan dilakukan evaluasi, akreditasi, dan sertifikasi.
Pasal 63
(1) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan dasar dan menengah terdiri atas:
a. penilaian hasil belajar oleh pendidik;
b. penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan; dan
c. penilaian hasil belajar oleh Pemerintah.
(2) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan tinggi terdiri atas:
a. penilaian hasil belajar oleh pendidik; dan
b. penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan tinggi.
(3) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan tinggi sebagaimana dimaksud pada ayat (2) diatur oleh masing-masing perguruan tinggi sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Pasal 64
(1) Penilaian hasil belajar oleh pendidik sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat 1 butir a dilakukan secara berkesinambungan untuk memantau proses, kemajuan, dan perbaikan hasil dalam bentuk ulangan harian, ulangan tengah semester, ulangan akhir semester, dan ulangan kenaikan kelas.
( 2) Penilaian sebagaimana dimaksud pada ayat (1) digunakan untuk:
a. menilai pencapaian kompetensi peserta didik;
b. bahan penyusunan laporan kemajuan hasil belajar; dan
c. memperbaiki proses pembelajaran.
(3) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia serta kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian dilakukan melalui:
a. pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan afeksi dan kepribadian peserta didik; serta
b. ujian, ulangan, dan/atau penugasan untuk mengukur aspek kognitif peserta didik.
(4) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi diukur melalui ulangan, penugasan, dan/atau bentuk lain yang sesuai dengan karakteristik materi yang dinilai
(5) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran estetika dilakukan melalui pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan afeksi dan ekspresi psikomotorik peserta didik.
(6) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan dilakukan melalui:
a. pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan psikomotorik dan afeksi peserta didik; dan
b. ulangan, dan/atau penugasan untuk mengukur aspek kognitif peserta didik.
(7) Untuk jenjang pendidikan dasar dan menengah BSNP menerbitkan panduan penilaian untuk:
a. kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia;
b. kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian;
c. kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi;
d. kelompok mata pelajaran estetika; dan
e. kelompok mata pelajaran jasmani, olahraga, dan kesehatan.
Pasal 65
(1) Penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat (1) butir b bertujuan menilai pencapaian standar kompetensi lulusan untuk semua mata pelajaran.
(2) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud pada ayat (1) untuk semua mata pelajaran pada kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, dan kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan merupakan penilaian akhir untuk menentukan kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan.
(3) Penilaian akhir sebagaimana dimaksud pada ayat (2) mempertimbangkan hasil penilaian peserta didik oleh pendidik sebagaimana dimaksud dalam Pasal 64.
(4) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud pada ayat (1) untuk semua mata pelajaran pada kelompok ilmu pengetahuan dan teknologi dilakukan melalui ujian sekolah/madrasah untuk menentukan kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan.
(5) Untuk dapat mengikuti ujian sekolah/madrasah sebagaimana dimaksud pada ayat (4), peserta didik harus mendapatkan nilai yang sama atau lebih besar dari nilai batas ambang kompetensi yang dirumuskan oleh BSNP, pada kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, serta kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan.
(6) Ketentuan mengenai penilaian akhir dan ujian sekolah/madrasah diatur lebih lanjut dengan Peraturan Menteri berdasarkan usulan BSNP.
Pasal 66
(1) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat (1) butir c bertujuan untuk menilai pencapaian kompetensi lulusan secara nasional pada mata pelajaran tertentu dalam kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan teknologi dan dilakukan dalam bentuk ujian nasional.
(2) Ujian nasional dilakukan secara obyektif, berkeadilan, dan akuntabel.
(3) Ujian nasional diadakan sekurang-kurangnya satu kali dan sebanyak-banyaknya dua kali dalam satu tahun pelajaran.
Pasal 67
(1) Pemerintah menugaskan BSNP untuk menyelenggarakan ujian nasional yang diikuti peserta didik pada setiap satuan pendidikan jalur formal pendidikan dasar dan menengah dan jalur nonformal kesetaraan.
(2) Dalam penyelenggaraan ujian nasional BSNP bekerja sama dengan instansi terkait di lingkungan Pemerintah, Pemerintah Provinsi, Pemerintah Kabupaten/ Kota, dan satuan pendidikan.
(3) Ketentuan mengenai ujian nasional diatur lebih lanjut dengan Peraturan Menteri.
Pasal 68
Hasil ujian nasional digunakan sebagai salah satu pertimbangan untuk:
a. pemetaan mutu program dan/atau satuan pendidikan;
b. dasar seleksi masuk jenjang pendidikan berikutnya;
c. penentuan kelulusan peserta didik dari program dan/atau satuan pendidikan;
d. pembinaan dan pemberian bantuan kepada satuan pendidikan dalam upayanya untuk meningkatkan mutu pendidikan.
Pasal 69
(1) Setiap peserta didik jalur formal pendidikan dasar dan menengah dan pendidikan jalur nonformal kesetaraan berhak mengikuti ujian nasional dan berhak mengulanginya sepanjang belum dinyatakan lulus dari satuan pendidikan.
(2) Setiap peserta didik sebagaimana dimaksud pada ayat (1) wajib mengikuti satu kali ujian nasional tanpa dipungut biaya.
(3) Peserta didik pendidikan informal dapat mengikuti ujian nasional setelah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh BSNP.
(4) Peserta ujian nasional memperoleh surat keterangan hasil ujian nasional yang diterbitkan oleh satuan pendidikan penyelenggara Ujian Nasional.
Pasal 70
(1) Pada jenjang SD/MI/SDLB, atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Matematika, dan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).
(2) Pada program paket A, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Matematika, Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), Ilmu Pengetahuan Sosial (IPS) dan Pendidikan Kewarganegaraan.
(3) Pada jenjang SMP/MTs/SMPLB, atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).
(4) Pada program paket B, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), Ilmu Pengetahuan Sosial (IPS) dan Pendidikan Kewarganegaraan.
(5) Pada SMA/MA/SMALB atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran yang menjadi ciri khas program pendidikan.
(6) Pada program paket C, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran yang menjadi ciri khas program pendidikan.
(7) Pada jenjang SMK/MAK atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran kejuruan yang menjadi ciri khas program pendidikan.
Pasal 71
Kriteria kelulusan ujian nasional dikembangkan oleh BSNP dan ditetapkan dengan Peraturan Menteri.
Pasal 72
(1) Peserta didik dinyatakan lulus dari satuan pendidikan pada pendidikan dasar dan menengah setelah:
a. menyelesaikan seluruh program pembelajaran;
b. memperoleh nilai minimal baik pada penilaian akhir untuk seluruh mata pelajaran kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, dan kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan;
c. lulus ujian sekolah/madrasah untuk kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi; dan
d. lulus Ujian Nasional.
(2) Kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan ditetapkan oleh satuan pendidikan yang bersangkutan sesuai dengan kriteria yang dikembangkan oleh BSNP dan ditetapkan dengan Peraturan Menteri.
*****
PENGUKURAN VS PENILAIAN
1. Waktu : Lebih dulu x Lebih akhir
2. Hubungan : Prasyarat x Bukan syarat
3. Keputusan : Belum final x Sudah final
4. Metodologi: Membandingkan x Memutuskan
5. Proses : Objektif x Subjektif
6. Sifat : Kuantitatif x Kualitatif
VALIDITAS DAN RELIABILITAS
[ topik ke-05 ]
PENGERTIAN
validitas adalah suatu ukuran yang mencerminkan
ketepatan instrumen, sedangkan reliabilitas adalah suatu ukuran yang mencerminkan keajegan instrumen, terhadap data
yang diungkap dalam penelitian.
TIGA JENIS VALIDITAS
<< validitas isi (content validity) >>
<< validitas konstruksi (construct validity) >>
<< validitas empiris (empirical validity) >>
METODE UJI VALIDITAS
<< validitas isi dengan jastifikasi profesional >>
<< validitas konstruk dengan perhitungan statistik >>
<< validitas empiris dengan perhitungan statistik >>
METODE UJI RELIABILITAS
<< uji tes-retes (test-retest reliability) >>
<< uji pilihan (alternate form reliability) >>
<< uji tes tunggal (single test reliability) >>
FORMULA UJI RELIABILITAS
* split-half spearman-brown * formula flanagan * formula rulon *
* formula cronbach * coefficient alpha *
* kuder-richardson seri 20 (kr-20) *
* kuder-richardson seri 21 (kr-21) *
Prie, 15112008
SISTEM REFERENSI
(Topik 6)
PENGERTIAN:
Sistem referensi dalam penilaian (reference system of evaluation) adalah suatu cara untuk menentukan “nilai akhir” atas prestasi siswa berdasar acuan atau referensi tertentu.
JENIS-JENIS REFERENSI
Ω Penilaian Acuan Patokan (Criterion Reference Evaluation)
Ω Penilaian Acuan Norma (Norm Reference Evaluation)
Ω Gabungan PAN dengan PAP (Mixed Reference)
PENJELASAN:
Penilaian Acuan Patokan (PAP)
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi belajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap kriteria yang telah ditentukan sebelumnya.
Penilaian Acuan Norma (PAN)
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi belajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap pencapaian prestasi belajar kelompoknya.
Gabungan PAN dan PAP
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi sbelajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap kriteria yang telah dtentukan dengan pencapaian prestasi belajar kelompoknya.
PENENTUAN PENCAPAIAN NILAI:
1. Pada PAP maka nilai yang dicapai seorang siswa di akhir semes-ter ditentukan berdasar patokan nilai tertentu untuk masing-masing mutu. Patokan nilai ini ditetapkan di awal perkuliahan oleh guru dengan mempertimbangkan aspek-aspek yang akan dinilai.
2. Pada PAN maka nilai yang dicapai seorang siswa di akhir semes-ter ditentukan berdasar nilai rata-rata kelas dan simpangan baku-nya. Distribusi nilai untuk menentukan interval masing-masing mutu didasarkan kurva distribusi normal. PAN bisa diaplikasi bila jumlah siswa dalam suatu kelas (sekurang-kurangnya 30 orang).
CONTOH PENERAPAN:
1. PENILAIAN ACUAN PATOKAN
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 7,0 dan nilai terendah 6,0; dengan demikian seluruh siswa mendapat nilai “baik”, minimal C dan semuanya lulus (?).
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 4,0 dan nilai tertinggi 5,0; dengan demikian seluruh siswa mendapat nilai “buruk”, maksimal D dan semuanya tidak lulus (?).
2. PENILAIAN ACUAN NORMA
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 9,0 dan nilainya bervariasi dari 6,0 s/d 10,0; dengan demikian siswa yang nilainya 6,0 bisa dikonversi ke dalam huruf D dan dinya-takan tidak lulus.
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 3,0 dan nilainya bervariasi dari 1,0 s/d 5,0; dengan demikian siswa yang nilainya 5,0 bisa dikonversi ke dalam huruf B dan dinyatakan lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦══════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║
╠═══╬═════════════ ╬═════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╝
PENILAIAN ACUAN PATOKAN:
Ω Sebelumnya sudah ditentukan dulu patokannya sbb:
- nilai angka 80-100 = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka 70-79 = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka 56-69 = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka 40-55 = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka 0-39 = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut ternyata 13 siswa mendapat nilai huruf A dan dinyatakan Lulus; 4 siswa mendapat nilai huruf B dan dinyatakan Lulus; 1 siswa mendapat nilai huruf C dan dinyatakan Lulus; 1 siswa mendapat nilai huruf D dan dinyatakan Tidak Lulus; dan 1 siswa mendapat nilai huruf E dan dinyatakan Tidak Lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦═════╦═════╦═════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║HURUF║ AKHIR║
╠═══╬═════════════ ╬═════╬═════╬═════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║ E ║ Tidak ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║ A ║ Lulus ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║ B ║ Lulus ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║ D ║ Tidak ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║ C ║ Lulus ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║ A ║ Lulus ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╩═════╩══════╝
PENILAIAN ACUAN NORMA:
Ω Sebelumnya harus dicari Mean (M) dan Standar Deviasi (SD) dng ketentuan sbb:
- nilai angka +2SD ke atas = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka +1SD s/d +2SD = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka -1SD s/d +1SD = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka -2SD s/d -1SD = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka -1SD ke bawah = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut di atas dapat dihitung M dan SD-nya; dan ditemukanlah angka-angka sbb:
M = ∑X : n = 76,75
SD = √ { (∑XX : N) – MM } = 14,69
Ω Dari perhitungan M dan SD tersebut diperoleh formula sbb:
- nilai angka 106,13 ke atas = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka 91,44 s/d 106,13 = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka 62,06 s/d 91,44 = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka 47,37 s/d 62,06 = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka 47,37 ke bawah = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut ternyata 17 siswa mendapat nilai huruf C dan dinyatakan Lulus; 2 siswa mendapat nilai huruf D dan dinyatakan Tidak Lulus; dan 1 siswa mendapat nilai huruf E dan dinyatakan Tidak Lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦═════╦═════╦══════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║HURUF║ AKHIR ║
╠═══╬═════════════ ╬═════╬═════╬══════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║ E ║ Tidak ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║ C ║ Lulus ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║ C ║ Lulus ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║ D ║ Tidak ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║ D ║ Tidak ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║ C ║ Lulus ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╩═════╩══════╝
PENGGUNAAN:
PAP :
• Biasa diterapkan pada paket program yang mengaplikasi konsep "mastery learning” serta paket program yang diikuti oleh sedikit siswa.
PAN:
• Biasa diterapkan pada paket program yang mengaplikasi konsep "comparatif learning” serta paket program yang diikuti oleh banyak siswa.
Prie, 15112008
Materi Kuliah Evaluasi Pengajaran:
TEORI KREATIVITAS
( Topik 7 )
A. PENGERTIAN
Create = mencipta; Active = aktif; Activity = kegiatan
Kreativitas adalah proses mental yang melibatkan pemunculan gagasan atau konsep baru, atau hubungan baru antara gagasan dan konsep yang sudah ada. Dari sudut pandang keilmuan, hasil dari pemikiran kreatif (kadang disebut pemikiran divergen) biasanya dianggap memiliki keaslian dan kepantasan. Sebagai alternatif, konsepsi sehari-hari dari kreativitas adalah tindakan membuat sesuatu yang baru (Wikipedia).
Kreativitas adalah metode yang digunakan seseorang untuk mengungkap perasaan,gagasan dan tanggapan terhadap masalah, gagasan, pengalaman, atau pembinaan untuk diwujudkan ketika seseorang tersebut memperoleh kesempatan (AM Harjana, 1986).
Kreativitas itu melibatkan proses berfikir secara divergen (Gormen, 1974).
Kreativitas adalah kemampuan untuk mencipta/berkreasi. Tidak ada satu pun pernyataan yang dapat diterima secara umum mengenai mengapa suatu kreasi timbul. Kreativitas sering dianggap terdiri dari 2 unsur, Pertama: Kefasihan yang ditunjukkan oleh kemampuan menghasilkan sejumlah besar gagasan pemecahan masalah secara lancar dan cepat. Kedua: Keluwesan yang pada umumnya mengacu pada kemampuan untuk menemukan gagasan yang berbeda-beda dan luar biasa untuk memecahkan suatu masalah (Kapanlagi.com).
Menurut Maslow (1971), kreativitas itu tatarannya sama dengan aktualisasi diri.
Tingkat Kebutuhan menurut Maslow:
1. Fisiologis
2. Rasa aman
3. Sosial
4. Harga diri
5. Aktualisasi diri
B. CIRI ORANG KREATIF:
1. Melihat persoalan sebagai tantangan
2. Memikirkan solusi alternatif
3. Berani mencoba hal baru.
4. Menggunakan cara dan peralatan baru.
5. Berani dicemooh
6. Tidak malu bertanya.
7. Tidak cepat puas terhadap hasil
8. Toleran terhadap kegagalan
9. Bertindak produktif.
C. CIRI ANAK KREATIF:
1. Berpikir lancar
2. Berpikir fleksibel
3. Berpikir orisinil
4. Elaborasi Ide
5. Imaginatif
6. Menjajaki lingkungan
7. Rasa ingin tahu kuat
8. Banyak bertanya
9. Banyak eksperimen
10. Suka rangsangan baru
11. Berminat banyak hal
D. PERILAKU KREATIF: (Parnem 1972)
Fluency
- Flexibility
- Originality
- Elaboration
- Sensitivity
E. MENUMBUHKAN KREATIVITAS:
1. Self-esteem approach
Guru dituntut memberikan perhatian khusus untuk mengembangkan kesan yang lebih baik atas nilai dirinya sebagai manusia. Guru lebih aktif membantu siswa mengembangkan positive self avareness (sadar diri), positive self conciousness dan menjadikan individu seutuhnya dengan positive self concept.
2. Creative approach
Pendekatan ini mengharapkan guru dalam presentasi belajar mengajar memakai metode kreatif yang mampu membangkitkan gairah belajar dan kreativitas siswa.
3. Value Clarification and moral development approach
Pendekatan holistik dan humanistik berorientasi mengembangkan penjelasan potensi individu dan usahanya menuju "self actualization". Siswa yang dihadapkan pada kejelasan nilai-nilai (value clarification) akan mengurangi sikap negatifnya. Mereka akan lebih bersemangat, kritis pola berfikirnya, dan kreatif.
4. Multiple talent approach
Guru dituntut memiliki pandangan yang menyeluruh terhadap individu. Individu merupakan koleksi dari sekian banyak bakat akademik, kreatif, perencana, organisasi, dan masih banyak lagi, maka diperlukan "multi talent approach" yaitu mengembangkan semua bakat siswa.
5. Syntetyc approach
Pada dasarnya "syntetyc approach" memusatkan pada keterlibatan untuk membuat berbagai macam bentuk "metaphor" agar dapat membuka intelegensi siswa dan mengembangkan daya kreativitas. Hal ini dapat dilaksanakan karena metaphor dapat membantu melepaskan ikatan struktur mental yang melekat kuat dalam memandang suatu masalah sehingga dapat menunjang timbulnya ide-ide kreatif.
F. MEMATIKAN KREATIVITAS:
1. Tekanan-tekanan psikologi.
2. Kondisi lingkungan yang serba ada.
3. Kurangnya tingkat pengalaman dan pendidikan.
4. Kompetisi tidak sehat.
5. Hilangnya rasa percaya diri.
6. Ikatan-ikatan norma yang kolot.
G. MEMBUNUH KREATIVITAS:
1. Memberi contoh dan menyuruh mengerjakan seperti contoh
2. Suasana yang tidak menyenangkan
3. Suasana yang membelenggu
4. Kurangnya wadah dan kesempatan berkarya
5. Tidak diajarkan cara berpikir dan berkarya kreatif
H. CATATAN:
Tidaklah benar hanya ilmuwan, teknolog, dan seniman yang dapat kreatif (Northcote Parkonson, 1989).
Kreatif tidak selalu sangat cerdas hanya umumnya IQ di atas rata-rata (Gatzels and Jacson 1960).
Prie, 23112010
( Topik 01 )
PENGERTIAN:
© Pengukuran (Measurement)
Kegiatan membandingkan prestasi siswa dengan kriteria yang telah ditentukan.
© Penilaian (Evaluation)
Kegiatan pemberian nilai atas prestasi siswa yang didasarkan pada hasil pengukuran.
© Evaluasi (Evaluation)
Kegiatan penilaian terhadap seluruh aspek yang berkait dengan proses pendidikan.
PENGERTIAN:
@ PENDIDIKAN (Education)
@ PENGAJARAN (Instruction)
@ PEMBELAJARAN (Learning)
Apakah bedanya?
PENDIDIKAN VS PENGAJARAN (1):
➲ PENDIDIKAN (Education)
Suatu proses untuk “memindahkan” ilmu dan pengetahuan serta nilai-nilai kepada anak didik (transfer of knowledge and values).
➲ PENGAJARAN (Instruction)
Suatu proses untuk “memindahkan” ilmu dan pengetahuan kepada anak didik (transfer of knowledge).
PENDIDIKAN VS PENGAJARAN (2):
➲ PENDIDIKAN (Education)
Bertujuan untuk mendeskripsi kinerja didik suatu bangsa atau kelompok masyarakat lainnya setelah berlangsungnya proses.
➲ PENGAJARAN (Instruction)
Bertujuan untuk mendeskripsi perilaku yang diharapkan dari anak didik setelah berlangsungnya proses.
TUJUAN PENDIDIKAN (GOALS):
〶 UU NO.20 TAHUN 2003
Berkembangnya potensi peserta didik agar menjadi manusia yang beriman dan bertakwa kepada Tuhan YME, berakhlak mulia, sehat, berilmu, cakap, kreatif, mandiri, dan menjadi warga negara yang demokratis serta bertanggung jawab (Pasal 3).
〶 UNESCO
Learning to know, learning to do, learning to be, learning to live together (Jacques Delors).
TUJUAN PENGAJARAN(OBJECTIVES):
( Benjamin S. Bloom: 1956)
1. Domein Kognitif; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan pengetahuan dan keterampilan intelektual siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "otak". Di dalam proses pencapaiannya domein ini diklasifikasi menjadi enam peringkat yang secara berturutan ialah sbb: recognition, recalling, comprehention, aplication, analysis, dan synthesis.
2. Domein Afektif; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan perasaan, sikap, minat dan nilai-nilai siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "hati". Di dalam proses pencapaiannya domein ini diklasifikasi menjadi lima peringkat yang secara berturutan ialah sbb: resiving, responding, valuing, organizing, dan characterizing.
3. Domein Psikomotorik; yaitu kawasan tujuan pengajaran yang pencapaiannya melalui pengembangan keterampilan dan koordinasi fisik siswa. Domein ini lebih berhubungan dengan "otot". Di dalam pencapaiannya domein ini dibagi menjadi lima peringkat yang secara berturutan ialah sbb: imitation, manipulation, presision, articulation, dan naturalisation.
HASIL PENDIDIKAN:
Ǿ Berdasarkan pada hasil studi UNDP (2004) di dalam “Human Development Report 2004” tentang indeks pembangunan manusia (human development index), kualitas manusia Indonesia hanya berada pada ranking ke-111 dari 177 negara.
Ǿ Berdasarkan pada hasil studi IIMD (2001) tentang indeks kompetisi (competitiveness index), daya kompetisi manusia Indonesia hanya berada pada peringkat ke-49 dari 49 negara.
Ǿ Dan sebagainya.
HUMAN DEVELOPMENT INDEX
[ UNDP: 2004 ]
001. Norway
002. Sweden
003. Australia 177 countries
004. Canada
----------------------------------------
009. Japan
025. Singapore
033. Brunei Darussalam
----------------------------------------
058. Malaysia
076. Thailand
083. Philippines
111. Indonesia
HASIL PENGAJARAN:
큫 Berdasarkan pada hasil studi IEA (2004) di dalam “Trends in Mathematic and Science Study (TIMSS, 2003); kemampuan matematika siswa SMP di Indonesia hanya berada pada posisi ke-35 dari 44 negara.
큪 Berdasarkan pada hasil studi IEA (2004) di dalam “Trends in Mathematic and Science Study (TIMSS, 2003); kemampuan fisika siswa SMP di Indonesia hanya berada pada posisi ke-37 dari 44 negara.
큩 Dan sebagainya.
MATHEMATICS ACHIEVEMENT
IN TIMSS 2003 [IEA: 2003]
01. {605} Singapore
02. {589} Korea, Republic of 44 Countries
03. {586} Hong Kong
04. {585} Chinese Taipei
--------------------------------------------------------------
05. {570} Japan
10. {508} Malaysia
14. {505} Australia
--------------------------------------------------------------
20. {494} New Zealand
35. {411} Indonesia
40. {378} Philippines
41. {366} Botswana
UU NO.20 TAHUN 2003
Pasal 1
(21) Evaluasi pendidikan adalah kegiatan pengendalian, penjaminan, dan penetapan mutu pendidikan terhadap berbagai komponen pendidikan pada setiap jalur, jenjang, dan jenis pendidikan sebagai bentuk pertanggung jawaban penyelenggaraan pendidikan.
Pasal 1
(22) Akreditasi adalah kegiatan penilaian kelayakan program dalam satuan pendidikan berdasarkan kriteria yang telah ditetapkan.
Pasal 57
(1) Evaluasi dilakukan dalam rangka pengendalian mutu pendidikan secara nasional sebagai bentuk akuntabilitas penyelenggara pendidikan kepada pihak-pihak yang berkepentingan.
(2) Evaluasi dilakukan terhadap peserta didik, lembaga, dan program pendidikan pada jalur formal dan nonformal untuk semua jenjang, satuan, dan jenis pendidikan.
Pasal 58
(1) Evaluasi hasil belajar peserta didik dilakukan oleh pendidik untuk memantau proses, kemajuan, dan perbaikan hasil belajar peserta didik secara berkesinambungan.
(2) Evaluasi peserta didik, satuan pendidikan, dan program pendidikan dilakukan oleh lembaga mandiri secara berkala, menyeluruh, transparan, dan sistemik untuk menilai pencapaian standar nasional pendidikan.
Pasal 59
(1) Pemerintah dan pemerintah daerah melakukan evaluasi terhadap pengelola, satuan, jalur, jenjang, dan jenis pendidikan.
(2) Masyarakat dan/atau organisasi profesi dapat membentuk lembaga yang mandiri untuk melakukan evaluasi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 58.
(3) Ketentuan mengenai evaluasi sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dan ayat (2) diatur lebih lanjut dengan peraturan pemerintah.
Pasal 60
(1) Akreditasi dilakukan untuk menentukan kelayakan program dan satuan pendidikan pada jalur pendidikan formal dan nonformal pada setiap jenjang dan jenis pendidikan.
(2) Akreditasi terhadap program dan satuan pendidikan dilakukan oleh Pemerintah dan/atau lembaga mandiri yang berwenang sebagai bentuk akuntabilitas publik.
(3) Akreditasi dilakukan atas dasar kriteria yang bersifat terbuka.
PP NO.19 TAHUN 2005
Pasal 2
(1) Lingkup Standar Nasional Pendidikan meliputi:
a. standar isi;
b. standar proses;
c. standar kompetensi lulusan;
d. standar pendidik dan tenaga kependidikan;
e. standar sarana dan prasarana;
f. standar pengelolaan;
g. standar pembiayaan;dan
h. standar penilaian pendidikan.
(2) Untuk penjaminan dan pengendalian mutu pendidikan sesuai dengan Standar Nasional Pendidikan dilakukan evaluasi, akreditasi, dan sertifikasi.
Pasal 63
(1) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan dasar dan menengah terdiri atas:
a. penilaian hasil belajar oleh pendidik;
b. penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan; dan
c. penilaian hasil belajar oleh Pemerintah.
(2) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan tinggi terdiri atas:
a. penilaian hasil belajar oleh pendidik; dan
b. penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan tinggi.
(3) Penilaian pendidikan pada jenjang pendidikan tinggi sebagaimana dimaksud pada ayat (2) diatur oleh masing-masing perguruan tinggi sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.
Pasal 64
(1) Penilaian hasil belajar oleh pendidik sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat 1 butir a dilakukan secara berkesinambungan untuk memantau proses, kemajuan, dan perbaikan hasil dalam bentuk ulangan harian, ulangan tengah semester, ulangan akhir semester, dan ulangan kenaikan kelas.
( 2) Penilaian sebagaimana dimaksud pada ayat (1) digunakan untuk:
a. menilai pencapaian kompetensi peserta didik;
b. bahan penyusunan laporan kemajuan hasil belajar; dan
c. memperbaiki proses pembelajaran.
(3) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia serta kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian dilakukan melalui:
a. pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan afeksi dan kepribadian peserta didik; serta
b. ujian, ulangan, dan/atau penugasan untuk mengukur aspek kognitif peserta didik.
(4) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi diukur melalui ulangan, penugasan, dan/atau bentuk lain yang sesuai dengan karakteristik materi yang dinilai
(5) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran estetika dilakukan melalui pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan afeksi dan ekspresi psikomotorik peserta didik.
(6) Penilaian hasil belajar kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan dilakukan melalui:
a. pengamatan terhadap perubahan perilaku dan sikap untuk menilai perkembangan psikomotorik dan afeksi peserta didik; dan
b. ulangan, dan/atau penugasan untuk mengukur aspek kognitif peserta didik.
(7) Untuk jenjang pendidikan dasar dan menengah BSNP menerbitkan panduan penilaian untuk:
a. kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia;
b. kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian;
c. kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi;
d. kelompok mata pelajaran estetika; dan
e. kelompok mata pelajaran jasmani, olahraga, dan kesehatan.
Pasal 65
(1) Penilaian hasil belajar oleh satuan pendidikan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat (1) butir b bertujuan menilai pencapaian standar kompetensi lulusan untuk semua mata pelajaran.
(2) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud pada ayat (1) untuk semua mata pelajaran pada kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, dan kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan merupakan penilaian akhir untuk menentukan kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan.
(3) Penilaian akhir sebagaimana dimaksud pada ayat (2) mempertimbangkan hasil penilaian peserta didik oleh pendidik sebagaimana dimaksud dalam Pasal 64.
(4) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud pada ayat (1) untuk semua mata pelajaran pada kelompok ilmu pengetahuan dan teknologi dilakukan melalui ujian sekolah/madrasah untuk menentukan kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan.
(5) Untuk dapat mengikuti ujian sekolah/madrasah sebagaimana dimaksud pada ayat (4), peserta didik harus mendapatkan nilai yang sama atau lebih besar dari nilai batas ambang kompetensi yang dirumuskan oleh BSNP, pada kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, serta kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan.
(6) Ketentuan mengenai penilaian akhir dan ujian sekolah/madrasah diatur lebih lanjut dengan Peraturan Menteri berdasarkan usulan BSNP.
Pasal 66
(1) Penilaian hasil belajar sebagaimana dimaksud dalam Pasal 63 ayat (1) butir c bertujuan untuk menilai pencapaian kompetensi lulusan secara nasional pada mata pelajaran tertentu dalam kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan teknologi dan dilakukan dalam bentuk ujian nasional.
(2) Ujian nasional dilakukan secara obyektif, berkeadilan, dan akuntabel.
(3) Ujian nasional diadakan sekurang-kurangnya satu kali dan sebanyak-banyaknya dua kali dalam satu tahun pelajaran.
Pasal 67
(1) Pemerintah menugaskan BSNP untuk menyelenggarakan ujian nasional yang diikuti peserta didik pada setiap satuan pendidikan jalur formal pendidikan dasar dan menengah dan jalur nonformal kesetaraan.
(2) Dalam penyelenggaraan ujian nasional BSNP bekerja sama dengan instansi terkait di lingkungan Pemerintah, Pemerintah Provinsi, Pemerintah Kabupaten/ Kota, dan satuan pendidikan.
(3) Ketentuan mengenai ujian nasional diatur lebih lanjut dengan Peraturan Menteri.
Pasal 68
Hasil ujian nasional digunakan sebagai salah satu pertimbangan untuk:
a. pemetaan mutu program dan/atau satuan pendidikan;
b. dasar seleksi masuk jenjang pendidikan berikutnya;
c. penentuan kelulusan peserta didik dari program dan/atau satuan pendidikan;
d. pembinaan dan pemberian bantuan kepada satuan pendidikan dalam upayanya untuk meningkatkan mutu pendidikan.
Pasal 69
(1) Setiap peserta didik jalur formal pendidikan dasar dan menengah dan pendidikan jalur nonformal kesetaraan berhak mengikuti ujian nasional dan berhak mengulanginya sepanjang belum dinyatakan lulus dari satuan pendidikan.
(2) Setiap peserta didik sebagaimana dimaksud pada ayat (1) wajib mengikuti satu kali ujian nasional tanpa dipungut biaya.
(3) Peserta didik pendidikan informal dapat mengikuti ujian nasional setelah memenuhi syarat yang ditetapkan oleh BSNP.
(4) Peserta ujian nasional memperoleh surat keterangan hasil ujian nasional yang diterbitkan oleh satuan pendidikan penyelenggara Ujian Nasional.
Pasal 70
(1) Pada jenjang SD/MI/SDLB, atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Matematika, dan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).
(2) Pada program paket A, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Matematika, Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), Ilmu Pengetahuan Sosial (IPS) dan Pendidikan Kewarganegaraan.
(3) Pada jenjang SMP/MTs/SMPLB, atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA).
(4) Pada program paket B, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), Ilmu Pengetahuan Sosial (IPS) dan Pendidikan Kewarganegaraan.
(5) Pada SMA/MA/SMALB atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran yang menjadi ciri khas program pendidikan.
(6) Pada program paket C, Ujian Nasional mencakup mata pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran yang menjadi ciri khas program pendidikan.
(7) Pada jenjang SMK/MAK atau bentuk lain yang sederajat, Ujian Nasional mencakup pelajaran Bahasa Indonesia, Bahasa Inggris, Matematika, dan mata pelajaran kejuruan yang menjadi ciri khas program pendidikan.
Pasal 71
Kriteria kelulusan ujian nasional dikembangkan oleh BSNP dan ditetapkan dengan Peraturan Menteri.
Pasal 72
(1) Peserta didik dinyatakan lulus dari satuan pendidikan pada pendidikan dasar dan menengah setelah:
a. menyelesaikan seluruh program pembelajaran;
b. memperoleh nilai minimal baik pada penilaian akhir untuk seluruh mata pelajaran kelompok mata pelajaran agama dan akhlak mulia, kelompok mata pelajaran kewarganegaraan dan kepribadian, kelompok mata pelajaran estetika, dan kelompok mata pelajaran jasmani, olah raga, dan kesehatan;
c. lulus ujian sekolah/madrasah untuk kelompok mata pelajaran ilmu pengetahuan dan teknologi; dan
d. lulus Ujian Nasional.
(2) Kelulusan peserta didik dari satuan pendidikan ditetapkan oleh satuan pendidikan yang bersangkutan sesuai dengan kriteria yang dikembangkan oleh BSNP dan ditetapkan dengan Peraturan Menteri.
*****
PENGUKURAN VS PENILAIAN
1. Waktu : Lebih dulu x Lebih akhir
2. Hubungan : Prasyarat x Bukan syarat
3. Keputusan : Belum final x Sudah final
4. Metodologi: Membandingkan x Memutuskan
5. Proses : Objektif x Subjektif
6. Sifat : Kuantitatif x Kualitatif
VALIDITAS DAN RELIABILITAS
[ topik ke-05 ]
PENGERTIAN
validitas adalah suatu ukuran yang mencerminkan
ketepatan instrumen, sedangkan reliabilitas adalah suatu ukuran yang mencerminkan keajegan instrumen, terhadap data
yang diungkap dalam penelitian.
TIGA JENIS VALIDITAS
<< validitas isi (content validity) >>
<< validitas konstruksi (construct validity) >>
<< validitas empiris (empirical validity) >>
METODE UJI VALIDITAS
<< validitas isi dengan jastifikasi profesional >>
<< validitas konstruk dengan perhitungan statistik >>
<< validitas empiris dengan perhitungan statistik >>
METODE UJI RELIABILITAS
<< uji tes-retes (test-retest reliability) >>
<< uji pilihan (alternate form reliability) >>
<< uji tes tunggal (single test reliability) >>
FORMULA UJI RELIABILITAS
* split-half spearman-brown * formula flanagan * formula rulon *
* formula cronbach * coefficient alpha *
* kuder-richardson seri 20 (kr-20) *
* kuder-richardson seri 21 (kr-21) *
Prie, 15112008
SISTEM REFERENSI
(Topik 6)
PENGERTIAN:
Sistem referensi dalam penilaian (reference system of evaluation) adalah suatu cara untuk menentukan “nilai akhir” atas prestasi siswa berdasar acuan atau referensi tertentu.
JENIS-JENIS REFERENSI
Ω Penilaian Acuan Patokan (Criterion Reference Evaluation)
Ω Penilaian Acuan Norma (Norm Reference Evaluation)
Ω Gabungan PAN dengan PAP (Mixed Reference)
PENJELASAN:
Penilaian Acuan Patokan (PAP)
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi belajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap kriteria yang telah ditentukan sebelumnya.
Penilaian Acuan Norma (PAN)
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi belajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap pencapaian prestasi belajar kelompoknya.
Gabungan PAN dan PAP
• Kegiatan penilaian terhadap prestasi sbelajar siswa yang pengam-bilan keputusan akhirnya didasarkan atas pencapaiannya terhadap kriteria yang telah dtentukan dengan pencapaian prestasi belajar kelompoknya.
PENENTUAN PENCAPAIAN NILAI:
1. Pada PAP maka nilai yang dicapai seorang siswa di akhir semes-ter ditentukan berdasar patokan nilai tertentu untuk masing-masing mutu. Patokan nilai ini ditetapkan di awal perkuliahan oleh guru dengan mempertimbangkan aspek-aspek yang akan dinilai.
2. Pada PAN maka nilai yang dicapai seorang siswa di akhir semes-ter ditentukan berdasar nilai rata-rata kelas dan simpangan baku-nya. Distribusi nilai untuk menentukan interval masing-masing mutu didasarkan kurva distribusi normal. PAN bisa diaplikasi bila jumlah siswa dalam suatu kelas (sekurang-kurangnya 30 orang).
CONTOH PENERAPAN:
1. PENILAIAN ACUAN PATOKAN
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 7,0 dan nilai terendah 6,0; dengan demikian seluruh siswa mendapat nilai “baik”, minimal C dan semuanya lulus (?).
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 4,0 dan nilai tertinggi 5,0; dengan demikian seluruh siswa mendapat nilai “buruk”, maksimal D dan semuanya tidak lulus (?).
2. PENILAIAN ACUAN NORMA
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 9,0 dan nilainya bervariasi dari 6,0 s/d 10,0; dengan demikian siswa yang nilainya 6,0 bisa dikonversi ke dalam huruf D dan dinya-takan tidak lulus.
Ђ Dalam 1 kelas terdapat 30 siswa yang nilai rata-rata kelasnya 3,0 dan nilainya bervariasi dari 1,0 s/d 5,0; dengan demikian siswa yang nilainya 5,0 bisa dikonversi ke dalam huruf B dan dinyatakan lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦══════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║
╠═══╬═════════════ ╬═════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╝
PENILAIAN ACUAN PATOKAN:
Ω Sebelumnya sudah ditentukan dulu patokannya sbb:
- nilai angka 80-100 = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka 70-79 = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka 56-69 = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka 40-55 = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka 0-39 = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut ternyata 13 siswa mendapat nilai huruf A dan dinyatakan Lulus; 4 siswa mendapat nilai huruf B dan dinyatakan Lulus; 1 siswa mendapat nilai huruf C dan dinyatakan Lulus; 1 siswa mendapat nilai huruf D dan dinyatakan Tidak Lulus; dan 1 siswa mendapat nilai huruf E dan dinyatakan Tidak Lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦═════╦═════╦═════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║HURUF║ AKHIR║
╠═══╬═════════════ ╬═════╬═════╬═════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║ E ║ Tidak ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║ A ║ Lulus ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║ B ║ Lulus ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║ D ║ Tidak ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║ C ║ Lulus ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║ A ║ Lulus ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║ A ║ Lulus ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║ B ║ Lulus ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║ A ║ Lulus ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╩═════╩══════╝
PENILAIAN ACUAN NORMA:
Ω Sebelumnya harus dicari Mean (M) dan Standar Deviasi (SD) dng ketentuan sbb:
- nilai angka +2SD ke atas = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka +1SD s/d +2SD = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka -1SD s/d +1SD = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka -2SD s/d -1SD = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka -1SD ke bawah = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut di atas dapat dihitung M dan SD-nya; dan ditemukanlah angka-angka sbb:
M = ∑X : n = 76,75
SD = √ { (∑XX : N) – MM } = 14,69
Ω Dari perhitungan M dan SD tersebut diperoleh formula sbb:
- nilai angka 106,13 ke atas = nilai huruf A = nilai akhir LULUS
- nilai angka 91,44 s/d 106,13 = nilai huruf B = nilai akhir LULUS
- nilai angka 62,06 s/d 91,44 = nilai huruf C = nilai akhir LULUS
- nilai angka 47,37 s/d 62,06 = nilai huruf D = nilai akhir TIDAK LULUS
- nilai angka 47,37 ke bawah = nilai huruf E = nilai akhir TIDAK LULUS
Ω Dari nilai angka ke-20 siswa tersebut ternyata 17 siswa mendapat nilai huruf C dan dinyatakan Lulus; 2 siswa mendapat nilai huruf D dan dinyatakan Tidak Lulus; dan 1 siswa mendapat nilai huruf E dan dinyatakan Tidak Lulus.
Berikut data Nilai Matematika siswa Kelas 12 SMA “Insan Cendekia” Yogyakarta yang disajikan dalam tabel sebagai berikut.
╔═══╦═════════════ ╦═════╦═════╦══════╗
║ NO ║ NAMA ║ANGKA ║HURUF║ AKHIR ║
╠═══╬═════════════ ╬═════╬═════╬══════╣
║ 01 ║ Abimanyu ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 02 ║ Baladewa ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 03 ║ Banowati Duryudana ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 04 ║ Drupadi Puntadewa ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 05 ║ D u r n a ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 06 ║ Dursasana ║ 30 ║ E ║ Tidak ║
║ 07 ║ Duryudana ║ 85 ║ C ║ Lulus ║
║ 08 ║ Harjuna ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 09 ║ K r e s n a ║ 70 ║ C ║ Lulus ║
║ 10 ║ Kunti Talibrata ║ 50 ║ D ║ Tidak ║
║ 11 ║ Larasati Harjuna ║ 60 ║ D ║ Tidak ║
║ 12 ║ Mustakaweni ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 13 ║ N a k u l a ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 14 ║ Puntadewa ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
║ 15 ║ S a d e w a ║ 85 ║ C ║ Lulus ║
║ 16 ║ Sengkuni ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 17 ║ Srikandi Harjuna ║ 80 ║ C ║ Lulus ║
║ 18 ║ Surtikanti Karna ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 19 ║ Utari Abimanyu ║ 75 ║ C ║ Lulus ║
║ 20 ║ Werkudara ║ 90 ║ C ║ Lulus ║
╚═══╩═════════════ ╩═════╩═════╩══════╝
PENGGUNAAN:
PAP :
• Biasa diterapkan pada paket program yang mengaplikasi konsep "mastery learning” serta paket program yang diikuti oleh sedikit siswa.
PAN:
• Biasa diterapkan pada paket program yang mengaplikasi konsep "comparatif learning” serta paket program yang diikuti oleh banyak siswa.
Prie, 15112008
Materi Kuliah Evaluasi Pengajaran:
TEORI KREATIVITAS
( Topik 7 )
A. PENGERTIAN
Create = mencipta; Active = aktif; Activity = kegiatan
Kreativitas adalah proses mental yang melibatkan pemunculan gagasan atau konsep baru, atau hubungan baru antara gagasan dan konsep yang sudah ada. Dari sudut pandang keilmuan, hasil dari pemikiran kreatif (kadang disebut pemikiran divergen) biasanya dianggap memiliki keaslian dan kepantasan. Sebagai alternatif, konsepsi sehari-hari dari kreativitas adalah tindakan membuat sesuatu yang baru (Wikipedia).
Kreativitas adalah metode yang digunakan seseorang untuk mengungkap perasaan,gagasan dan tanggapan terhadap masalah, gagasan, pengalaman, atau pembinaan untuk diwujudkan ketika seseorang tersebut memperoleh kesempatan (AM Harjana, 1986).
Kreativitas itu melibatkan proses berfikir secara divergen (Gormen, 1974).
Kreativitas adalah kemampuan untuk mencipta/berkreasi. Tidak ada satu pun pernyataan yang dapat diterima secara umum mengenai mengapa suatu kreasi timbul. Kreativitas sering dianggap terdiri dari 2 unsur, Pertama: Kefasihan yang ditunjukkan oleh kemampuan menghasilkan sejumlah besar gagasan pemecahan masalah secara lancar dan cepat. Kedua: Keluwesan yang pada umumnya mengacu pada kemampuan untuk menemukan gagasan yang berbeda-beda dan luar biasa untuk memecahkan suatu masalah (Kapanlagi.com).
Menurut Maslow (1971), kreativitas itu tatarannya sama dengan aktualisasi diri.
Tingkat Kebutuhan menurut Maslow:
1. Fisiologis
2. Rasa aman
3. Sosial
4. Harga diri
5. Aktualisasi diri
B. CIRI ORANG KREATIF:
1. Melihat persoalan sebagai tantangan
2. Memikirkan solusi alternatif
3. Berani mencoba hal baru.
4. Menggunakan cara dan peralatan baru.
5. Berani dicemooh
6. Tidak malu bertanya.
7. Tidak cepat puas terhadap hasil
8. Toleran terhadap kegagalan
9. Bertindak produktif.
C. CIRI ANAK KREATIF:
1. Berpikir lancar
2. Berpikir fleksibel
3. Berpikir orisinil
4. Elaborasi Ide
5. Imaginatif
6. Menjajaki lingkungan
7. Rasa ingin tahu kuat
8. Banyak bertanya
9. Banyak eksperimen
10. Suka rangsangan baru
11. Berminat banyak hal
D. PERILAKU KREATIF: (Parnem 1972)
Fluency
- Flexibility
- Originality
- Elaboration
- Sensitivity
E. MENUMBUHKAN KREATIVITAS:
1. Self-esteem approach
Guru dituntut memberikan perhatian khusus untuk mengembangkan kesan yang lebih baik atas nilai dirinya sebagai manusia. Guru lebih aktif membantu siswa mengembangkan positive self avareness (sadar diri), positive self conciousness dan menjadikan individu seutuhnya dengan positive self concept.
2. Creative approach
Pendekatan ini mengharapkan guru dalam presentasi belajar mengajar memakai metode kreatif yang mampu membangkitkan gairah belajar dan kreativitas siswa.
3. Value Clarification and moral development approach
Pendekatan holistik dan humanistik berorientasi mengembangkan penjelasan potensi individu dan usahanya menuju "self actualization". Siswa yang dihadapkan pada kejelasan nilai-nilai (value clarification) akan mengurangi sikap negatifnya. Mereka akan lebih bersemangat, kritis pola berfikirnya, dan kreatif.
4. Multiple talent approach
Guru dituntut memiliki pandangan yang menyeluruh terhadap individu. Individu merupakan koleksi dari sekian banyak bakat akademik, kreatif, perencana, organisasi, dan masih banyak lagi, maka diperlukan "multi talent approach" yaitu mengembangkan semua bakat siswa.
5. Syntetyc approach
Pada dasarnya "syntetyc approach" memusatkan pada keterlibatan untuk membuat berbagai macam bentuk "metaphor" agar dapat membuka intelegensi siswa dan mengembangkan daya kreativitas. Hal ini dapat dilaksanakan karena metaphor dapat membantu melepaskan ikatan struktur mental yang melekat kuat dalam memandang suatu masalah sehingga dapat menunjang timbulnya ide-ide kreatif.
F. MEMATIKAN KREATIVITAS:
1. Tekanan-tekanan psikologi.
2. Kondisi lingkungan yang serba ada.
3. Kurangnya tingkat pengalaman dan pendidikan.
4. Kompetisi tidak sehat.
5. Hilangnya rasa percaya diri.
6. Ikatan-ikatan norma yang kolot.
G. MEMBUNUH KREATIVITAS:
1. Memberi contoh dan menyuruh mengerjakan seperti contoh
2. Suasana yang tidak menyenangkan
3. Suasana yang membelenggu
4. Kurangnya wadah dan kesempatan berkarya
5. Tidak diajarkan cara berpikir dan berkarya kreatif
H. CATATAN:
Tidaklah benar hanya ilmuwan, teknolog, dan seniman yang dapat kreatif (Northcote Parkonson, 1989).
Kreatif tidak selalu sangat cerdas hanya umumnya IQ di atas rata-rata (Gatzels and Jacson 1960).
Prie, 23112010
Rabu, 20 Oktober 2010
Mikrometer merupakan alat ukur yang sangat presisi, disamping dilengkapi dengan skala nonius juga konstruksinya yang rigid dan permukaan sensor yang lebih lebar sehingga menjangkau kehalusan permukaan yang lebih luas dengan tingkat kepadatan pengukuran yang tinggi. Mikrometer memiliki ketelitiannya 0,01 mm dan 1/1000 Inchi. Mikrometer tidak lazim digunakan dalam mengukur benda kerja oleh operator dibengkel-bengkel, karena mikrometer hanya memiliki satu fungsi pengukuran untuk satu mikrometer dengan kapasitas ukur yang terbatas, sehingga Mikrometer tidak pernah dibawa seperti mistar sorong. Sesuai kebutuhan pengukuran Mikrometer ini dibuat dengan berbagai jenis yaitu Mikrometer luar (Outside Mikrometer), Mikrometer dalam (Inside Mikrometer), Mikrometer Kedalaman (Depth Mikrometer), Mikrometer Ulir (Threads Mikrometer), dan lain-lain, namun demikian skala ukurnya memiliki karakteristik yang sama dan hanya mekanisnya yang disesuaikan dengan fungsi tersebut. Sebagai contoh dapat dilihat pada gambar 7.35 berikut.
Gambar 7.35 memperlihatkan sebuah mikrometer luar dengan satua millimeter dan tingkat ketelitiannya adalah 0,01 mm. Mikrometer juga dibuat dalam satuan Inchi namun tetap pada kapasitas 0 – 1” seperti pada mikrometer dengan satuan millimeter maka kapasitas ukurnya hanya 0 -25 mm. Bagian-bagian utama dari mikrometer ini antara lain terdiri atas Frame (rangka), Anvil yaitu landasan tetap (sensor tetap) spindle (sensor geser), skala ukur yaitu skala dengan satuan (millimeter atau Inchi), skala Nonius, rachet yang berfungsi untuk menghindari tekanan yang berlebihan, biasanya hanya sampai bunyi dua atau 3 kali ,dan komponen lainnya ialah pengunci berfungsi untuk mengunci kedudukan skala ukur agar tidak berubah selama proses analisis.
_ Ketelitian mikrometer
Mikrometer pada satuan milimeter
Pada Mikrometer dengan satuan Milimeter skala ukurnya berada pada batang tetap (lihat gambar 7.36) terdapat pada dua posisi atas dan bawah yang terbagi oleh garis memanjang sejajar sumbu, Skala bagian atas menunjukan jarak per 1 mm dan bagian bawah menunjukkan per 0,5 mm. Angka ketelitian 0,01 sebagaimana ditulis pada Mikrometer tersebut diketahui dengan menentukan jarak pergeseran skala nonius melalui putaran spindle skala nonius, dimana skala nonius yang berangka 0 dalam satu putaran atau jika diputar hingga ke 0 lagi memiliki pembagian 50 bagian dan menghasilkan pergeseran pada spindle sebesar 0,5 mm. Ketelitian pada mikrometer ialah jarak ukur yang dicapai oleh putaran tabung skala Nonius sejarak 1 divisi, dengan demikian dpat diketahui bahwa ketelitian micometer ini ialah 0,5 mm : 50 = 0,01 mm.
Mikrometer pada satuan Inchi
Pada mikrometer dengan satuan Inchi skala ukurnya hanya terdiri dari satu bagian skala Lihat gambar 11.31 bandingkan dengan satuan Milimeter, Skala Ukurnya memiliki panjang 1” dari 0 sampai 10.
Skala ukur Mikrometer dengan satuan Inchi
Panjang skala ukur
Skala ukurnya memiliki panjang 1” dengan pembagian 0; 1, sampai 10 , maka jarak ukur pada divisi ini ialah : 1 : 10 = 1/10” = 0,1” Pada jarak ini dibagi lagi menjadi 4 divisi jadi jarak ukur setiap divisi ialah : 0,1” : 4 = 0,025” (Lihat gambar 11.29).
Skala Nonius
Tabung skala putar memilki pembagian 25 yang berangka 0; 5; 10; 15; 20 sampai 0 lagi, Jika tabung Skala putar (Skala Nonius) diputar 1 putaran Gambar 7.38 yakni dari 0 sampai 0 lagi menghasilkan pergeseran spindle sejarak 1 divisi skala ukur, maka jika tabung putar ini hanya berputar 1 divisi (0,025) maka spindle ini menghasilkan ukuran sebesar 0,001” yang merupakan ketelitian Mikrometer tersebut. Angka ini diperoleh dari : 0,025 25 = 0,001”
_ Cara pembacaan mikrometer
Sisi tabung skala putar dari mikrometer merupakan garis penunjuk batas awal pengukuran pada titik mana ukuran itu didapat, selanjutnya lihat garis skala nonius pada tabung putar tersebut. Untuk cara pembacaan ukuran yang dihasilkan oleh mikrometer ini dapat dilihat pada beberapa contoh berikut.
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1 pembagian 1 mm 9 div = 9 mm pembagian 0,5 mm 1 div = 0,5 mm Pembagian 0,01mm 2 div = 0,02 mm Harga ukur = 9,52 mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1 pembagian 1 mm 17 div = 17 mm pembagian 0,5 mm 0 div = 0 mm Pembagian 0,01mm 18 div = 0,18 mm Harga ukur = 17,18mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1: pembagian 1 mm 13 div = 13 mm pembagian 0,5 mm 1 div = 0,5 mm Pembagian 0,01mm 18 div = 0,19 mm Harga ukur = 13,69 mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Inchi.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,001” (gb.11.34) : pembagian 10 x ,025
= 0,25 “ pembagian 7 x 0,001 = 0,007”
Harga ukur = 0,257”
Membaca Mikrometer dengan satuan Inchi.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,001” (gb.11.35) : pembagian 13 x ,025
= 0,3 “ pembagian 17 x 0,001 = 0,017”
Harga ukur = 0,317”
Gambar 7.35 memperlihatkan sebuah mikrometer luar dengan satua millimeter dan tingkat ketelitiannya adalah 0,01 mm. Mikrometer juga dibuat dalam satuan Inchi namun tetap pada kapasitas 0 – 1” seperti pada mikrometer dengan satuan millimeter maka kapasitas ukurnya hanya 0 -25 mm. Bagian-bagian utama dari mikrometer ini antara lain terdiri atas Frame (rangka), Anvil yaitu landasan tetap (sensor tetap) spindle (sensor geser), skala ukur yaitu skala dengan satuan (millimeter atau Inchi), skala Nonius, rachet yang berfungsi untuk menghindari tekanan yang berlebihan, biasanya hanya sampai bunyi dua atau 3 kali ,dan komponen lainnya ialah pengunci berfungsi untuk mengunci kedudukan skala ukur agar tidak berubah selama proses analisis.
_ Ketelitian mikrometer
Mikrometer pada satuan milimeter
Pada Mikrometer dengan satuan Milimeter skala ukurnya berada pada batang tetap (lihat gambar 7.36) terdapat pada dua posisi atas dan bawah yang terbagi oleh garis memanjang sejajar sumbu, Skala bagian atas menunjukan jarak per 1 mm dan bagian bawah menunjukkan per 0,5 mm. Angka ketelitian 0,01 sebagaimana ditulis pada Mikrometer tersebut diketahui dengan menentukan jarak pergeseran skala nonius melalui putaran spindle skala nonius, dimana skala nonius yang berangka 0 dalam satu putaran atau jika diputar hingga ke 0 lagi memiliki pembagian 50 bagian dan menghasilkan pergeseran pada spindle sebesar 0,5 mm. Ketelitian pada mikrometer ialah jarak ukur yang dicapai oleh putaran tabung skala Nonius sejarak 1 divisi, dengan demikian dpat diketahui bahwa ketelitian micometer ini ialah 0,5 mm : 50 = 0,01 mm.
Mikrometer pada satuan Inchi
Pada mikrometer dengan satuan Inchi skala ukurnya hanya terdiri dari satu bagian skala Lihat gambar 11.31 bandingkan dengan satuan Milimeter, Skala Ukurnya memiliki panjang 1” dari 0 sampai 10.
Skala ukur Mikrometer dengan satuan Inchi
Panjang skala ukur
Skala ukurnya memiliki panjang 1” dengan pembagian 0; 1, sampai 10 , maka jarak ukur pada divisi ini ialah : 1 : 10 = 1/10” = 0,1” Pada jarak ini dibagi lagi menjadi 4 divisi jadi jarak ukur setiap divisi ialah : 0,1” : 4 = 0,025” (Lihat gambar 11.29).
Skala Nonius
Tabung skala putar memilki pembagian 25 yang berangka 0; 5; 10; 15; 20 sampai 0 lagi, Jika tabung Skala putar (Skala Nonius) diputar 1 putaran Gambar 7.38 yakni dari 0 sampai 0 lagi menghasilkan pergeseran spindle sejarak 1 divisi skala ukur, maka jika tabung putar ini hanya berputar 1 divisi (0,025) maka spindle ini menghasilkan ukuran sebesar 0,001” yang merupakan ketelitian Mikrometer tersebut. Angka ini diperoleh dari : 0,025 25 = 0,001”
_ Cara pembacaan mikrometer
Sisi tabung skala putar dari mikrometer merupakan garis penunjuk batas awal pengukuran pada titik mana ukuran itu didapat, selanjutnya lihat garis skala nonius pada tabung putar tersebut. Untuk cara pembacaan ukuran yang dihasilkan oleh mikrometer ini dapat dilihat pada beberapa contoh berikut.
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1 pembagian 1 mm 9 div = 9 mm pembagian 0,5 mm 1 div = 0,5 mm Pembagian 0,01mm 2 div = 0,02 mm Harga ukur = 9,52 mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1 pembagian 1 mm 17 div = 17 mm pembagian 0,5 mm 0 div = 0 mm Pembagian 0,01mm 18 div = 0,18 mm Harga ukur = 17,18mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Milimeter.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,1: pembagian 1 mm 13 div = 13 mm pembagian 0,5 mm 1 div = 0,5 mm Pembagian 0,01mm 18 div = 0,19 mm Harga ukur = 13,69 mm
Membaca Mikrometer dengan satuan Inchi.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,001” (gb.11.34) : pembagian 10 x ,025
= 0,25 “ pembagian 7 x 0,001 = 0,007”
Harga ukur = 0,257”
Membaca Mikrometer dengan satuan Inchi.
Analisis harga ukur dengan mikrometer ketelitian 0,001” (gb.11.35) : pembagian 13 x ,025
= 0,3 “ pembagian 17 x 0,001 = 0,017”
Harga ukur = 0,317”
Langganan:
Postingan (Atom)
