Unduh PDF
Unduh PDF
Cara menghitung daya dalam satuan tenaga kuda ( horse power ) atau watt, pengertian istilah-istilahnya, dan alasan istilah-istilah ini penting.
Langkah
Unduh PDF
-
Tinjaulah dasar-dasarnya. Kata daya didefinisikan sebagai selang waktu melakukan usaha. Sedangkan, usaha adalah istilah lama untuk mengukur seberapa efektif suatu gaya terapan dalam menggerakkan benda lembam atau menghadapi suatu halangan atau hambatan lain dan menempuh suatu jarak.
- Hal yang penting di sini adalah untuk melakukan "usaha", suatu gaya harus menempuh suatu jarak. Sebagai contoh, jika sebuah baling-baling pendorong dengan gaya 300 N menggerakkan sebuah kapal dalam air sejauh 80 m, maka usaha yang dilakukan adalah GAYA x JARAK = 300 x 80 = 24.000 "Nm/Joule" --- sehingga dapat dikatakan bahwa baling-baling telah melakukan usaha sebesar 24.000 Joule.
- Pertimbangkan waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan kapal sejauh jarak tersebut. Anggaplah kapal menempuh jarak tersebut dengan kelajuan 20 m per detik (m/s). Untuk menempuh jarak 80 m, kapal membutuhkan waktu 80/20 = 4 detik. Jadi, baling-baling kapal melakukan usaha sebesar 24.000 Joule dalam waktu 4 detik, sehingga daya diberikan dengan laju 24.000/4 = 6.000 Joule per detik (J/s).
- Pahami latar belakang sejarah penghitungan waktunya. Kembali ke zaman sebelum mesin-mesin bensin dan daya uap digunakan untuk menggerakkan kereta-kereta dan kapal-kapal pertama (kapal pertama yang menggunakan baling-baling adalah HMS Britain yang pelayaran pertamanya terjadi pada tahun 1846 dan menggunakan satu baling-baling dengan 6 bilah, yang terlihat seperti kincir angin), kuda-kuda melakukan pekerjaan yang sangat berat dan beragam. Uniknya, orang-orang mengukur besar usaha yang dapat dilakukan seekor kuda dan menghitung waktunya. Setelah mencari rata-rata dari sejumlah percobaan, mereka memutuskan ukuran 746 J/s sebagai laju standar usaha yang dilakukan seekor kuda yang sehat. Kemudian standar ini dikenal sebagai "tenaga kuda". 746 Joule per detik menjadi satu tenaga kuda (hp). Hal ini masih berlaku hingga sekarang.
- 746 X 60 = 44.760 Joule per menit, yang nilainya sama dengan: satu hp.
- Satuan daya universal lainnya, yang sekarang umumnya terbatas pada perlengkapan elektronik dan kelistrikan dan berdasarkan sistem metrik MKS (meter-kilogram-sekon/detik), adalah "watt". Jika satu Newton gaya menempuh jarak sejauh satu meter, maka satu joule usaha telah dilakukan; jika gaya tersebut membutuhkan satu detik untuk melakukan satu joule usaha ini, maka konsumsi dayanya adalah satu watt. Jadi satu watt adalah satu joule per detik.
-
Pertimbangkan industri yang dibutuhkan pada saat ini. Dalam banyak kasus di industri, kita bekerja dengan mesin-mesin yang berotasi dan bukan mesin-mesin dengan gerakan lurus seperti kuda yang membajak dengan garu di tanah seluas 160.000 m kuadrat. Jadi, kita harus dapat menentukan daya keluaran benda-benda seperti motor listrik, mesin-mesin uap, turbin, diesel, dsb., dan dengan demikian, kita mengenal subjek torsi.
- Torsi adalah pengukuran dari kecenderungan untuk mengubah arah atau memutar sesuatu atau memberikan gerakan rotasi pada benda pada beberapa sumbu. Jika Anda menekan pegangan sebuah tuas lima meter dengan gaya 20 Newton, maka Anda menerapkan torsi sebesar 5 X 20 = Newton-meter.
- Sekarang, inilah kesulitannya dan dapat menyebabkan kebingungan. Untuk menghitung usaha linier pada garis lurus, Anda mengalikan gaya dengan perpindahan. Sekali lagi, Anda mengalikan gaya dalam satuan yang sama dengan perpindahannya, tetapi dalam kasus ini perpindahannya adalah "lengan tuas" dan meskipun Anda menghasilkan torsi, kecuali ada sesuatu yang berotasi, maka tidak ada pergerakan dan dengan demikian, tidak ada usaha.
- Usaha dan torsi, meskipun sepertinya diukur dengan satuan yang sama, tetapi sebenarnya sangat berbeda. Tidak ada usaha yang dikerjakan sebelum torsi menghasilkan rotasi yang sesungguhnya, dan dengan demikian, tidak ada daya yang digunakan.
- Usaha diukur dalam Joule (J) sedangkan torsi diukur dalam Newton.meter (Nm) untuk membedakan keduanya.
-
Ukurlah usaha jika terdapat pergerakan atau "perpindahan" rotasi. Misalkan sebuah tuas dengan kokoh terkunci pada titik tumpunya yang berujung pada sebuah as dan tangan Anda, menerapkan 20 N gaya seperti sebelumnya, menempuh jarak dua meter sepanjang lingkaran yang digambarkan oleh tuas berukuran lima meter, kemudian usaha yang dilakukan, sama seperti kasus garis lurus di atas, sama dengan gaya dikali perpindahan atau 20 X 2 = 40 Newton meter. Anggaplah Anda secara bersamaan mengalikan dan membagi angka ini dengan 5 meter panjang tuas atau "lengan tuas". Sudah jelas, hal ini tidak akan mengubah hasilnya, jadi Anda dapat menulis:
- Usaha = 5 X 20 X 2/5 dan hasilnya adalah 40 Joule seperti sebelumnya, tetapi apakah 5 X 20 di atas itu? Anda baru saja melihat bahwa itu adalah torsi.
- Apakah "2/5"? Perpindahan linier 2 meter dibagi dengan lengan tuas, memberitahu Anda seberapa jauh Anda memutar as dalam satuan anguler yang disebut radian. Radian, digunakan secara universal dalam fisika dan teknik mesin, didefinisikan sebagai sudut antara dua jari-jari lingkaran sehingga titik-titik pada keliling lingkaran tempat kedua jari-jari berpotongan, terpisah oleh panjang jari-jari lingkaran. Perhitungan ini sangat mendekati 57 derajat atau juga merupakan sudut yang terbentuk pada pusat lingkaran oleh sebuah busur yang sama besar dengan jari-jari lingkaran pada keliling lingkaran.
- Jadi, Anda dapat mengatakan bahwa usaha yang dikerjakan oleh sebuah torsi yang menghasilkan perpindahan rotasi (theta) radian sama dengan torsi (L)
- dikali dengan perpindahan rotasi atau
- usaha = L X theta dalam satuan joule
-
Perhatikan bahwa Anda jauh lebih tertarik dengan besar tenaga kuda pada rotasi motor dan mesin, yakni selang waktu untuk melakukan usaha rotasi:
- daya rotasi = torsi X perpindahan angular (radian)/ waktu (detik)
- Dalam fisika, kecepatan sudut ditulis dalam radian per detik, tetapi mesin motor atau pesawat atau kapal apa pun yang Anda lihat selalu diukur dalam r.p.m (putaran per menit), jadi kita harus mengubahnya.
- Satu putaran per menit (rpm) = 60 putaran/detik = 60 rps, tetapi satu putaran per detik = 2 X pi radian per detik
- Jadi daya dalam Joule per sekon dari peralatan yang berotasi, menghasilkan torsi, L, dan berotasi dengan kelajuan S rpm, adalah
- Daya = S/60 X (2 pi) X L dalam J/s dan seperti yang ditulis sebelumnya, untuk mengubahnya menjadi tenaga kuda, Anda harus membaginya dengan 746 atau
- Tenaga kuda motor = (2 pi)/44.760 X L X S dengan L adalah torsi yang diukur dalam Newton meter (biasanya dengan rem Prony) dan S adalah kelajuan rotasi dalam r.p.m yang dapat diukur dengan alat penghitung, stroboskop, laser, dsb. Dengan cara ini, kurva performa mesin mobil dan sepeda motor dapat digambarkan dalam bentuk grafik torsi versus r.p.m. dan daya (hp) versus kelajuan mesin dalam r.p.m. dan teknisi otomotif dapat melihat performa optimalnya dari grafik-grafik ini.
Iklan
Tentang wikiHow ini
Halaman ini telah diakses sebanyak 25.642 kali.
Iklan
