Replika Tornado

REPLIKA TORNADO

Tim SMP Santa Laurensia:

1. Christian Edwin Pranata

2. Leonardo Ardianto

3. Jessica Tjandra

4. Mikhael Geordie Amadeus

5. Garry Reuben Sutrisno

LATAR BELAKANG

DUFAN adalah sebuah dunia penuh fantasi yang berisi berbagai wahana-wahana yang dapat menghibur semua orang dari berbagai kalangan dan umur. Namun tak kalah pentingnya yaitu tentu saja DUFAN juga bisa menjadi sumber ilmu pengetahuan yang dapat dipelajari di mana hal ini terdapat pada wahana-wahananya. Dengan membuat replika salah satu wahana di DUFAN, kami ingin meneliti konsep-konsep fisika yang bekerja pada wahana tersebut dan bagaimana cara kerja wahana itu.

LATAR BELAKANG

Dalam lomba ini kami memilih membuat wahana Tornado. Wahana ini dipilih karena menurut kami Tornado adalah wahana yang paling menarik, baru, canggih, dan dapat menjadi sumber menarik sebagai tambahan ilmu khususnya fisika. Kami melihat bahwa wahana Tornado adalah wahana yang paling banyak menggunakan konsep-konsep fisika. Setiap orang yang menaiki wahana tersebut pasti tidak menyadari bahwa terdapat banyak konsep-konsep fisika yang bekerja saat mereka menaiki wahana tersebut.

LATAR BELAKANG

Contoh konsep-konsep fisika yang terdapat pada wahana Tornado adalah gaya sentrifugal, gaya sentripetal, gaya normal, gaya gesek, gaya gravitasi, energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik. Baik gaya maupun energi ini bekerja bersamaan (simultan) untuk membuat wahana Tornado seru dan menantang. Selain dengan konsep-konsep fisika ilmu elektronika yang merupakan salah satu aplikasi fisika yaitu tentang listrik juga berperan membuat wahana Tornado tersebut dapat berfungsi dengan baik. Dengan replika wahana Tornado ini diharapkan akan semakin menarik banyak orang untuk mencoba dan menikmati wahana ini sambil belajar fisika yang asyik. Jadi bermain sekaligus belajar bisa dilakukan bersama.

TUJUAN

Melalui lomba replika ini kami akan membuat replika wahana Tornado. Dengan begitu, semua orang akan bisa mengetahui cara kerja dari wahana ini serta konsep-konsep fisika dan elektronika yang menjadi dasar pembuatan wahana tersebut.

TINJAUAN PUSTAKA

Tornado adalah salah satu wahana di DUFAN yang menyerupai angin Tornado yaitu pusaran angin yang berputar dengan kecepatan yang berporos pada satu titik. Struktur wahana Tornado ini terdiri dari penyangga utama yaitu 1(satu) pasang tiang yang berjarak cukup jauh satu sama lain dan berfungsi untuk menopang wahana ini saat bergerak. Setelah itu ada 1(satu) pasang poros yang menghubungkan tiang utama dengan tubuh utama dari wahana Tornado. Sepasang poros inilah yang akan digerakan dengan motor listrik dan membuat tubuh utama dari Tornado bergerak memutar dan gerakan lainnya.

TINJAUAN PUSTAKA

Dengan cara poros satu dengan poros yang lain bergerak berlawanan arah sehingga membuat tubuh utama dari Tornado bergerak tidak beraturan. Ketika wahana ini dioperasikan ada beberapa konsep fisika yang bekerja yaitu Gaya dan Energi, seperti gaya sentrifugal, gaya sentripetal, gaya gravitasi, gaya normal, gaya gesek, energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik.

TINJAUAN PUSTAKA-PRINSIP GAYA PADA TORNADO

Gaya Sentripetal dan Gaya Sentrifugal

Mungkin kita sering mendengar kedua gaya ini, namun sebenarnya gaya sentrifugal dan gaya sentripetal tidak ada. Ini hanya masalah penamaan saja ketika tubuh kita merasa terlempar ke luar atau ke dalam. Berikut adalah penjelasannya:


Gaya Sentripetal adalah gaya yang arahnya menuju pusat lingkaran yang bekerja pada benda bermassa m, dan benda mengalami percepatan sebesar as. Arah gaya sentripetal tegak lurus terhadap vektor kecepatan (Fs V )

Gaya sentripetal ditulis dengan lambang Fs, dan besarnya :

dimana :Fs = gaya sentripetal(N)m = massa benda (kg)v = kelajuan linier (m/s)R = jari-jari lintasan (m)


Gaya Sentrifugal adalah gaya yang arahnya menjauhi pusat lingkaran yang bekerja pada benda bermassa m, dan benda mengalami percepatan sebesar as. Arah gaya sentrifugal tegak lurus terhadap vektor kecepatan (Fs V )

Gaya sentrifugal ditulis dengan lambang Fs, dan besarnya :

dimana :Fs = gaya sentrifugal(N)m = massa benda (kg)v = kelajuan linier (m/s)R = jari-jari lintasan (m)


Gaya GravitasiBumi kita adalah sebuah magnet besar yang

menarik seluruh benda di atasnya. Kita semua tidak melayang karena gaya gravitasi yang dimiliki oleh Bumi. Bukan cuma kita yang ada di Bumi, melainkan bila ada meteor atau benda langit yang berada dekat Bumi, maka gaya gravitasi Bumi akan menarik benda tersebut. Oleh karena itu meteor dan benda langit lainya dapat jatuh ke Bumi. Percepatan gravitasi Bumi yang sering kita pakai adalah 10 m/s² (sebuah pembulatan dari 9,8 m/s²). Perputaran Tornado juga dipengaruhi oleh gaya gravitasi Bumi. Tanpa ada gaya ini maka Tornado tidak akan seimbang dan bekerja dengan baik.


Gaya Normal Menurut hukum newton yang ketiga,

ada aksi ada reaksi yang arahnya saling berlawanan dan sama besar. Dari gambar dibawah, aksinya adalah gaya berat benda (yang dipengaruhi gaya gravitasi Bumi) dan reaksinya adalah gaya normal. Jika tidak ada gaya normal yang beraksi dalam Tornado, maka penumpangnya akan terlempar dari kursinya. Gaya normal pada Tornado adalah gaya yang berlawanan dengan gaya berat orang yang duduk dikursinya.


Gaya GesekGaya gesek terbesar pada Tornado terjadi pada bagian yang bersentuhan antara komponen poros-porosnya. Namun dengan gaya gesek ini bisa memperlambat gerak Tornado ketika ingin berhenti. Jadi, dalam pembuatan Tornado kita harus memperhitungkan besarnya gaya gesek yang terjadi. Selain itu, gaya gesek dengan poros-porosnya dapat dikurangi dengan cara menambahkan pelumas ke bagian yang dibutuhkan sehingga kerja mesin pemutar juga tidak terlalu berat.

TINJAUAN PUSTAKA-PRINSIP ENERGI PADA TORNADO

Energi Kinetik Energi kinetik dimiliki oleh sebuah benda yang sedang bergerak (memiliki kecepatan). Kinetik sendiri artinya gerakan. Jadi saat wahana Tornado ini bergerak ke arah atas ataupun ke bawah, ada energi kinetik yang bekerja. Semakin cepat suatu benda, semakin besar energi kinetik yang bekerja pada benda tersebut. Energi kinetik perlu pada Tornado perlu dihitung secara akurat dengan menggunakan rumus berikut.

Ek = ½ × m × v²di mana:

Ek = Energi Kinetik (J)m = Massa (kg)v = Kecepatan (m/s)


Energi PotensialEnergi potensial adalah energi yang besarnya tergantung kepada posisi atau ketinggian suatu benda dari suatu acuan tertentu. Setiap benda yang memiliki ketinggian pasti memiliki energi potensial. Semakin tinggi suatu benda, semakin besar energi potensial yang bekerja pada benda tersebut. Seperti pada wahana Tornado, saat orang diangkat ke atas maka saat itulah energi potensial bertambah karena bertambahnya ketinggian. Besarnya energi potensial ini dapat dihitung menggunakan rumus berikut.

Ep = m × g × hdi mana :

Ep = Energi Potensial (J)m = Massa (kg)g = Percepatan gravitasi (10 m/s2)h = Ketinggian (meter)


Energi MekanikEnergi mekanik merupakan energi gabungan dari energi potensial dan kinetik sehingga bisa dikatakan bahwa energi mekanik di Tornado itu selalu sama di setiap posisi. Maksudnya adalah sesuai dengan hukum kekekalan energi mekanik orang yang naik Tornado di mana pun posisinya ia memiliki energi mekanik yang selalu sama. Besarnya energi mekanik tersebut dapat dihitung dengan rumus berikut:

Em = Ep + EkEm = m × g × h + ½ × m × v²

di mana:Em = Energi Mekanik Ep = Energi PotensialEk = Energi Kinetik m = Masa (Kg)g = Percepatan gravitasi (10 m/s2)h = Ketinggian (meter)v = Kecepatan (m/s)

METODOLOGI-ALAT DAN BAHAN YANG DIBUTUHKAN

Motor servo (2 buah) Kit Basic Stamp 2 (1 buah) Switch on off (9 buah) Plat Alumunium Acrylic Cat dan Sticker Mur dan baut

METODOLOGI-FASILITAS YANG DIBUTUHKAN

Sumber listrik PLN (220 volt)

METODOLOGI-RINCIAN BIAYA

Motor servo, 2 buah = Rp 400.000,- Kit Basic Stamp 2, 1 buah = Rp 230.000,- Switch on-off, 9 buah = Rp 10.000,- Plat Allumunium = Rp 60.000,- Acrylic = Rp 50.000,- Mur dan Baut = Rp 25.000,- Cat dan Sticker = Rp 25.000,-

_____________ + Total Harga = Rp.800.000,00

KESIMPULAN

Kami dapat mempelajari wahana Tornado yang memiliki konsep fisika yaitu tentang gaya dan energi. Selain itu secara biologis akan mempengaruhi adrenalin tubuh. Di mana orang yang naik wahana ini akan mengalami rasa senang sekaligus rasa takut karena mengalami dan merasakan gaya dan energi yang sangat besar.

LAMPIRAN-RANCANGAN REPLIKA

Documents

Replika Tornado