## RANCANG BANGUN ANEMOMETER ANALOG
As’ari 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi, Manado 95115

## ABSTRAK
Data  kecepatan  angin  dibutuhkan  untuk  memperkirakan  cuaca  di  suatu  tempat.  Anemometer merupakan  alat    ukur  yang  dapat  mengukur  kecepatan  angin.  Dalam  rangka  melengkapi  sarana pembelajaran  bidang  meteorologi,  penelitian  perlu  dilakukan  untuk  merancang  anemometer  dari bahan-bahan yang mudah diperoleh dan terjangkau harganya.  Langkah-langkah dalam penelitian ini  meliputi  perancangan,  konstruksi, analisis  performa  dan penskalaan anemometer.  Hasil penelitian  dengan  analisis  performa  menunjukkan    bahwa  rancang  bangun  anemometer  dapat bekerja  optimal,  jika  panjang  lengan  2  cm  dan  diameter  mangkuk  bola  8  cm.  Jangkau  ukur anemometer tersebut ialah 1,78  m/s - 4,71 m/detik.
Kata kunci: anemometer, meteorologi, rancang bangun

## ANALOG ANEMOMETER DESIGN AND CONSTRUCTION

## ABSTRACT
Data  of  wind  velocity  is  required  for  estimating  the  weather.  Anemometer  is  an  instrument  that can  be  used  to  measure  the  wind  velocity.    A  research  was  conducted  to  design  and  construct anemometer  using  available  and  cheap  materials  for  facilitating  learning  equipment  in meteorology. The phases in this research included design, construction, perfomance analysis and anemometer  scaling.    The  research  result  using  performance  analysis  indicated  that  analogous anemometer  worked  optimally    at  2-cm-  radius  length  and  8-  cm-diameter  of    cup  ball.    The interval measurement of this anemometer was 1,78 - 4,71 m/s.
Keywords: anemometer, meteorology, design and construction

## PENDAHULUAN
Kecepatan  angin  dapat  diketahui dengan  menggunakan  alat-alat  pengukur angin. Alat  pengukur  kecepatan  angin  yang umum digunakan adalah anemometer
(Lakitan, 1994). Anemometer yang digunakan  pada  stasiun  pengamatan  cuaca adalah  anemometer  jenis  cup  counter  yang menerapkan metode mekanik dalam pengukurannya.  Karena  mahalnya  peralatan yang  biasa  digunakan,  sehingga  membuat masyarakat  kebanyakan tidak dapat memiliki alat  tersebut.  Sebagaimana  kita  ketahui bahwa  prinsip  kerja  dari  alat  pengukur kecepatan  angin    yang  biasa  digunakan, cukup  sederhana  yaitu  cup  yang  berjumlah tiga  buah  berputar  pada  suatu  tiang  yang dihubungkan dengan counter. Dengan mengetahui  prinsip  yang  sederhana  tersebut kita  dapat  mengembangkan  alat  ini,  yaitu dengan  merancang  alat  pengukur  kecepatan angin  dari  bahan-bahan  yang  mudah  didapat
dan  terjangkau  harganya  akan  tetapi  dapat bekerja secara optimal.
Sangatlah  penting  untuk  diingat bahwa  kecepatan  angin  merupakan  suatu kuantitas  vektor  yang  mempunyai  besaran (Trewartha,  1995).  Kecepatan  angin  adalah perpindahan  udara  tiap   satu  satuan   waktu dengan satuan meter/detik atau meter/menit. Kecepatan  angin  pada  dasarnya ditentukan  oleh  perbedaan  tekanan  udara antara  tempat  asal  dan  tujuan  angin  (sebagai faktor pendorong) dan resistensi medan yang dilaluinya  (Lakitan,  1994).  Kecepatan  angin berbanding  lurus  dengan  tekanan  udara. Sebagian  besar  anemometer  ini  umumnya tidak  dapat  merekam  kecepatan  angin dibawah  1  sampai  2  mil/jam  karena  ada faktor gesekan pada awal putaran (Shafiyyah, 2009).
Pada  dasarnya,  Anemometer  ini  terdiri  dari beberapa  sistem  mekanika  yang  digabung menjadi  satu  sehingga  mempunyai  fungsi
baru  yang  bermanfaat.  Menurut  Zemansky (1993), kecenderungan suatu gaya menyebabkan  putaran  tergantung  pada  garis kerja serta besar gaya tersebut. Torka disebut juga  momen  gaya,  berperan  sebagai  gaya pemutar.  Jika  torka  resultan  yang  diderita benda  tidaklah  nol  maka  benda  melakukan gerak  putar  dengan  frekuensi  sudut  berubah terhadap  waktu.  Selain  itu  benda  disebut dalam  kesetimbangan  translasi bila  gaya resultannya  nol    (Jati  &  Priyambodo,  2008). Jarak  tegak  lurus  dari  titik  ke  garis  kerja suatu  gaya  disebut  lengan  gaya  atau  lengan momen  dari  gaya  itu  terhadap  sumbu.  Hasil kali  besar  suatu  gaya  dengan  lengan  gaya disebut momen gaya itu terhadap sumbu, atau juga disebut gaya putar (Zemansky, 1962). Alat  ini  diharapkan  memberikan  dampak yang  positif  dalam  perkembangan  ilmu pengetahuan, khususnya sebagai bahan pembelajaran.   Pada  penelitian  ini  akan dirancang  dan  dibangun    anemometer  serta dilakukan optimasi kerjanya.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dikerjakan di Laboratorium  Instrumentasi  dan  Geofisika
Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan Alam  Universitas  Sam  Ratulangi.  Penelitian menggunakan  metode  eksperimen  untuk merancang  dan  membangun  alat  pengukur kecepatan angin.
Penelitian dimulai dengan merancang anemometer berdasarkan pada studi referensi yang dilakukan, kemudian merangkai komponen-komponen  anemometer.  Setelah terangkai  dilakukan  optimasi  komponen- komponen anemometer
untuk menyempurnakan unjuk kerjanya.
Langkah  optimasi  yang  pertama adalah  menvariasikan  diameter  mangkuk anemometer  untuk  mendapatkan  diameter mangkuk  yang  paling  optimal.  Kedua divariasikan panjang lengan dengan diameter terbaik yang didapatkan dari langkah pertama konstan.  Ketiga,  dengan  diameter  dan panjang lengan yang telah didapat digunakan untuk  mencari  massa  mangkuk  optimum dengan  cara  menvariasikan  massa  mangkuk tersebut. Langkah keempat adalah penskalaan anemometer  untuk  mendapatkan  hasil  ukur dengan satuan yang diinginkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Optimasi panjang lengan
Pada penelitian ini lengan
anemometer  dibuat  dari  plat  aluminium.
Panjang lengan yang dibuat dapat dipanjangkan  dan  dipendekkan,  dengan panjang lengan 2—9  cm. Untuk memperoleh panjang  lengan  yang  bekerja  optimal  untuk digunakan dalam proses konstruksi anemometer,  dilakukan  uji  performa  panjang lengan. Uji performa anemometer mendapatkan  panjang  lengan  ( l )  yang menghasilkan  kecepatan  sudut  optimal  yang terukur  oleh  anemometer.  Diperoleh . grafik panjang  lengan  vs  kecepatan  sudut  sebagai berikut:
Gambar 1. Grafik panjang lengan vs kecepatan sudut
Gambar  1  memperlihatkan    bahwa  semakin pendek  lengan  maka  kecepatan  yang  terukur oleh alat semakin besar dan semakin panjang lengan  kecepatan  yang  dihasilkan  semakin kecil.  Panjang  lengan  terendah  yang  dapat dibuat  hanya    sampai  2  cm  karena    untuk menyambungnya    tidak  memungkinkan. Menurut  Palupi  (2006),  karena  panjang lengan  yang  pendek  maka  cup  mampu menangkap jumlah angin (lebih banyak) yang dihasilkan  oleh  putaran  kipas  selain  itu  juga memiliki  kelembaman  yang  paling  kecil sehingga  lebih  mudah  untuk  digerakkan. Panjang  lengan  yang  lebih  panjang  lebih sukar  untuk  digerakkan,  dengan  kata  lain semakin  panjang  lengan  maka  kecepatan semakin rendah.

## 2. Optimasi diameter mangkuk
Mangkuk anemometer berfungsi untuk  menangkap  angin  yang  melewati anemometer.  Mangkuk  anemometer  dibuat
dari bola hias plastik. Variasi besar mangkuk yang  dibuat  dengan  diameter  6—10    cm. Pengujian dilakukan dengan memakai panjang  lengan  2  cm.  Hasil  uji  seperti ditunjukkan pada grafik diameter mangkuk vs kecepatan sudut berikut:
Gambar 2. Grafik diameter mangkuk vs kecepatan sudut
Pada gambar 2 menunjukkan bahwa semakin kecil  diameter  mangkuk  maka    kecepatan yang  terukur  alat  semakin  kecil.  Hal  ini terjadi  karena  ketika  diameter  mangkuk mengecil  maka  angin  yang  ditangkap  oleh mangkuk  relatif  kecil  sehingga  gaya  dorong yang  didapatkan  dari  angin  juga  kecil. Semakin  besar  diameter  maka  gaya  yang diterima  semakin  besar.    Sehingga    diameter mangkuk    dari    6  cm  sampai  pada    8  cm kecepatan yang terukur semakin besar. Tetapi pada  diameter  mangkuk  9-10  cm  (semakin membesar)  kecepatan  yang  terukur  semakin kecil.  Hal  ini  disebabkan  oleh  adanya pengaruh massa mangkuk terhadap kecepatan putar anemometer.

## 3. Optimasi massa manguk
Pengujian performa dengan memvariasikan massa mangkuk, untuk mendukung  data  hasil  performa  panjang
lengan.  Hasil  uji  performa  massa  mangkuk pada  gambar  3.  Gambar  3,  memperlihatkan bahwa  mangkuk  yang  bermassa  4,5  sampai 5,5 gram menghasilkan kecepatan sudut yang sama.  Pada  massa  mangkuk  6  gram, kecepatan  sudut  yang  dihasilkan  naik  lebih tinggi.  Tetapi  pada  massa  mangkuk  6,5 sampai 9,25 kecepatan yang dihasilkan sudah menurun.  Hal  ini  sesuai  dengan  Gambar  2, bahwa  pada  massa  dan  diameter  mangkuk tertentu, perputaran dari anemometer mengalami  kecepatan  tertinggi  dan    semakin besar massa mangkuk, maka  kecepatan  sudut  yang  dihasilkan semakin rendah. Hal ini membuktikan adanya pengaruh massa mangkuk terhadap kecepatan putar anemometer.
Gambar  3.  Grafik  massa  mangkuk  vs kecepatan sudut

## 4. Penskalaan anemometer
Dalam  proses  penskalaan,  data  yang terukur  oleh  alat  yang  dibuat  dalam  satuan milimeter dan anemometer digital dalam m/s. Hasil konversi skala mm ke m/s pada gambar 4 berikut:
Gambar 4. Grafik  kesetaraan  antara  kecepatan  hasil  perhitungan  dengan  perubahan  panjang pegas anemometer analog terhadap kecepatan yang terukur anemometer digital.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Telah berhasil dirancang dan dibangun  anemometer  sebagai  alat  pengukur kecepatan  angin.   Anemometer    bekerja optimal  pada  ukuran  diameter       mangkuk bola 8 cm dan panjang lengan 2 cm, rentang kecepatan yang dapat diukur oleh anemometer  yang  dibuat  adalah  1,78   m/s sampai dengan 4,71 m/s.

## DAFTAR PUSTAKA
Jati,  B.M.E.,  T.  Priyambodo.  2008.  Fisika Dasar  untuk  Mahasiswa  Eksata  & Teknik. Andi, Yogyakarta.
Lakitan,  B.  1994.  Dasar-dasar  Klimatologi.
Raja Grafindo Persada, Jakarta. Palupi,  D.  2006.  Uji  Karakteristik  Dimensi Sensor  (Jari-jari)  dari  Cup  Counter Anemometer. Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas  MIPA  Institut  Pertanian Bogor (hal 11) http://aerostellar . quasar.co.id/index .php/component/content. [17  February 2010 ].
Shafiyyah. 2009. Jenis  fungsi  dan  kalibrasi beberapa  alat  ukur  di  laboratorium konversi    energi teknik mesin. http://shafiyyah.blog.uns.ac.id/2009 /06/09/jenis-fungsi-dan-kalibrasi- beberapa-alat-ukur-di-laboratorium- konversi-energi-teknik-mesin- uns/comment-page-1/. [9 Juni
2009].
Trewartha,  G.T.  1995.  Pengantar  Iklim  Edisi 5.  Gadjah  Mada  University  Press,
Yogyakarta.
Zemansky,  M.W.  1993.  Fisika  Universitas. Erlangga, Jakarta.